JP2010233322A - 開閉器一括監視装置、開閉器一括監視方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電気所の各開閉器の動作を一括して監視するコストを低減する。
【解決手段】開閉器一括監視装置１００は、直流電源装置１０の配線用遮断器ＭＣＣＢ２を流れる主幹電流Ｉ１の波形をクランプ式電流変成器ＣＴ１により測定し、クランプ式電流変成器ＣＴ１により測定された主幹電流Ｉ１の波形をサンプリングし、サンプリングされた主幹電流Ｉ１の波形が所定の変化率以上か否かを検出し、所定の変化率以上であることが検出されたとき、サンプリングされた主幹電流Ｉ１の波形を記録し、記録された主幹電流Ｉ１の波形から定常電流を差し引いた相対電流波形が複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定し、制御電流波形であることが判定されたとき、記録された主幹電流Ｉ１の波形を制御電流波形として記録する。
【選択図】図３

Description

本発明は、開閉器一括監視装置、開閉器一括監視方法、プログラムに関する。

電気所（発電所、変電所等）に配置された開閉器（遮断器、断路器）の状態を把握するための監視システムとして、特許文献１、２に開示された技術が提案されている。

特許文献１では、共通の制御電源から導出され当該複数の遮断器に制御電流（引き外し制御電流及び投入制御電流）を分岐して供給する制御電源母線の第１分岐点よりも制御電源側に、当該制御電流波形を測定するセンサ及びデータ収録装置から成る測定装置を設け、当該測定装置により測定された制御電流波形を基準波形と比較することで、複数の遮断器夫々の良否判断を行う技術が開示されている。

特許文献２では、特許文献１の略同様の構成の発明であるが、上記の測定装置のセンサとしてホール素子付きの変流器を用いることとしており、この変流器の１次側に、複数の制御電流が夫々通過する巻線を並列に設け、各巻線の巻数を各制御電流基準波形中の最大波高値におけるアンペアターンが実質的に等しくなるように設定することが開示されている。

特許文献３では、遮断器の引き外しコイルに流れる制御電流を検出する電流センサと、当該電流センサにより検出された制御電流の積分値を得る電流積分器と、を設け、当該電流積分器により得られた積分値を基準値と比較することで、遮断器が正常に動作したか否かの判定を行う技術が開示されている。

特開昭６１−１９８０７０号公報 特開平１−７２４３３号公報 特開平１−２１２３７４号公報

しかし、特許文献１では、制御電源母線が遮断器以外の機器にも制御電流を供給する旨の開示が無い。従って、制御電源母線が遮断器以外の機器にも制御電流を供給する場合、当該遮断器以外の機器の電流が常時流れるため、遮断器単体の制御電流波形を特定して測定することが困難という課題がある。また、複数の遮断器の動作夫々を特定するためには、遮断器毎に、補助接点の情報を符号化する符号送出器を設ける必要があり、コストが高価になるという課題もある。

また、特許文献２では、特許文献１と同様に、制御電源母線が遮断器以外の機器にも制御電流を供給する場合、遮断器単体の制御電流波形を特定して測定することが困難であるという課題がある。また、特許文献１とは異なり、複数の遮断器の動作夫々を特定するための仕組みについて何の開示がなく、巻線毎のアンペアターンの設定も煩雑であることが予想されるため、実現が困難になるという課題もある。

また、特許文献３では、特許文献１、２とは異なり、遮断器毎に、電流センサを設ける必要があるため、コストが高価になるという課題がある。

前述した課題を解決する主たる本発明は、複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視する開閉器一括監視装置であって、前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定する第１電流波形測定部と、前記第１電流波形測定部により測定された第１主幹電流波形をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出する監視部と、前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形を記録する第１波形記録部と、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記制御電流波形であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録する第２波形記録部と、を有することを特徴とする。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記電気所は、前記複数の開閉器のうち遠隔開閉操作対象の開閉器を選択する選択用継電器と当該選択用継電器により選択された開閉器に遠隔開閉操作指令を出力する制御用継電器を有した遠隔制御装置を備え、前記監視部は、前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したか否かを検出し、前記第１波形記録部は、前記監視部により前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したことが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形を記録すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記第１波形記録部は、前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出される直前の前記第１主幹電流波形又は前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したことが検出される直前の前記第１主幹電流波形を記録するプリトリガ機能を有すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記判定部は、前記第１相対電流波形が、所定の上昇率で上昇し、且つ、当該所定の上昇率で上昇する過程で当該所定の上昇率が変化し、且つ、当該所定の上昇率で上昇した後に所定の減少率で減少するとき、前記制御電流波形であることを判定すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記判定部は、さらに、前記第１相対電流波形が所定の電流量以上であるとき、前記制御電流波形であることを判定すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記判定部は、さらに、前記第１相対電流波形が前記所定の電流量以上となる時間が所定の時間未満となるとき、前記制御電流波形であることを判定すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記開閉器の開閉状況に基づいて、前記第１相対電流波形に突入電流が含まれるか否かを検出する検出部を有し、前記第２波形記録部は、前記検出部により突入電流が含まれることが検出されたとき、前記第１波形記録部により記録された主幹電流波形を制御電流波形として記録しないこと、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記電気所は、前記複数の開閉器の各操作部及び当該複数の開閉器以外の機器の各操作部に流れる操作電流を第２配線用遮断器より分岐して供給する操作電源を有し、前記開閉器一括監視装置は、前記操作電源の前記第２配線用遮断器を流れる第２主幹電流波形を測定する第２電流波形測定部を有し、前記サンプリング部は、前記第１電流波形測定部により測定された第１主幹電流波形及び前記第２電流波形測定部により測定された第２主幹電流波形をサンプリングし、前記監視部は、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形及び第２主幹電流波形の少なくともいずれか一方が所定の変化率以上か否かを検出し、前記第１波形記録部は、前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形及び第２主幹電流波形を記録すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記第２波形記録部は、前記判定部により前記制御電流波形であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を制御電流波形として記録するとともに前記第１波形記録部により記録された第２主幹電流波形を操作電流波形として記録すること、としてもよい。

また、上記の開閉器一括監視装置であって、前記判定部は、前記第１相対電流波形が所定の電流量未満であるとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第２主幹電流波形から定常電流を差し引いた第２相対電流波形が前記開閉器の操作電流の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの操作部に流れる操作電流であるか否かを判定し、前記第２波形記録部は、前記判定部により前記操作電流であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を制御電流波形として記録するとともに前記第１波形記録部により記録された第２主幹電流波形を操作電流波形として記録すること、としてもよい。

また、前述した課題を解決する主たるその他の本発明は、複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視する開閉器一括監視方法であって、前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定するステップと、測定された前記第１主幹電流波形をサンプリングするステップと、サンプリングされた前記第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出するステップと、前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、サンプリングされた前記第１主幹電流波形を記録するステップと、記録された前記第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定するステップと、前記制御電流波形であることが判定されたとき、記録された前記第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録するステップと、を有することを特徴とする。

また、前述した課題を解決する主たるその他の本発明は、複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視するＣＰＵとメモリとを備えた情報処理装置に、前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定するステップと、測定された前記第１主幹電流波形をサンプリングするステップと、サンプリングされた前記第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出するステップと、前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、サンプリングされた前記第１主幹電流波形を記録するステップと、記録された前記第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定するステップと、前記制御電流波形であることが判定されたとき、記録された前記第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録するステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、電気所の各開閉器の動作を一括して監視できコストを低減することができる。

遮断器が引外し投入操作した時の直流電源装置の配線用遮断器ＭＣＣＢに流れる主幹電流波形及びその電流変化率の時間推移を示した図である。 遮断器の引外し操作の際に引外しコイルに流れる引外しコイル電流の波形（制御電流波形）を示した図である。 開閉器一括監視システムの構成を示した図である。 開閉器一括監視装置の構成を示した図である。 開閉器一括監視装置による遮断器の制御電流波形及び操作電流波形の判定フローを示したフローチャートである。

＜＜＜開閉器一括監視システムの概要＞＞＞
本発明の実施の形態の開閉器一括監視システムは、電気所に配置した開閉器一括監視装置が、電気所内に配置された開閉器の動作を一括監視するシステムである。

また、複数の開閉器の動作を一括監視すべく、電気所に配置された複数の開閉器の各制御部に流れる制御電流の供給源である制御電源において、当該制御電源が具備する配線用遮断器ＭＣＣＢ（Molded Case Circuit Breaker)に流れる主幹電流波形を測定する電流波形測定部を設ける。つまり、制御電源電流を各機器に分岐する前の経路上に電流波形測定部を設けることで、全ての機器の制御電流波形を一括して測定することができる。

さらに、複数の開閉器の動作を一括監視するための開閉器一括監視装置を電気所に配置する。開閉器一括監視装置は、上記の電流波形測定部により測定された制御電源の配線用遮断器ＭＣＣＢに流れる主幹電流波形を記録するとともに、投入操作時又は引外し操作時に開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かの判定を行う。そして、主幹電流波形が制御電流波形であると判定した場合には、開閉器の動作波形として所定のデータベース等に記録（装置内に保存）する。

制御電流波形であるか否かの判定は、制御電源の実際の主幹電流波形により導出される特性を用いて行う。尚、主幹電流波形の測定箇所である直流電源装置の配線用遮断器ＭＣＣＢは、常時一定量の変化の少ない定常電流が流れている。このため、主幹電流波形の各測定値から定常電流を差し引いた相対電流波形に基づいて制御電流波形であるか否かの判定を行う。

図１は、開閉器の一例として遮断器が引外し投入操作した時の制御電源の配線用遮断器ＭＣＣＢに流れる主幹電流波形及びその電流変化率の時間推移を示した図である。尚、電流変化率は、５サンプリングの移動平均で算出した値とする。図１に示す主幹電流波形及びその電流変化率の時間推移より以下の特性を導出できる。

第１に、主幹電流波形が遮断器の制御電流波形である場合の波高値（定常電流を差し引いた相対電流波形）は、１Ａ以上（通常は５Ａ程度）である（電流量特性）。第２に、主幹電流波形が遮断器の制御電流波形となる期間は、比較的短時間（１Ｓ未満が殆ど）である（時間特性）。第３に、図１中の破線で囲まれた箇所Ａのように、遮断器の引外し投入操作が開始されると同時に、Ｌ／Ｒの時定数を持って主幹電流波形（制御電流波形）が上昇する（波形開始特性）。第４に、図１中の破線で囲まれた箇所Ｂのように、遮断器の補助接点が投入操作完了時に開くときアーク抵抗により主幹電流波形（制御電流波形）が急減する（波形終了特性）。第５に、図１中の破線で囲まれた箇所Ｃのように、主幹電流波形（制御電流波形）がＬ／Ｒの時定数を持って上昇していく過程で、電流上昇率が一旦急変する（波形中間特性）。

以上の５つの特性のうち、少なくとも第３、第４、第５の特性（好ましくは全ての特性）を満足する主幹電流波形が遮断器の制御電流波形である、と判定できる。

また、開閉器の動作不具合の兆候を開閉器の制御電流波形により判定できることを、図２に示す遮断器の引外し操作の際に引外しコイルに流れる引外しコイル電流波形（制御電流波形）を例に挙げて説明する。

図２に示されるように、引外しコイル電流波形の動作時間を５つの区間Ｄ１〜Ｄ５に区分した場合、５つの区間Ｄ１〜Ｄ５は次の要因により延長することが推定される。

区間Ｄ１は、引外しコイルのプランジャーロッド部２がグリス固着やピンのかじり等が要因となって動作しない場合に、延長することが推定される。区間Ｄ２は、引外しコイルのプランジャーロッド部２がピン（リンク機構３の軸）のかじり等が要因となってスムーズに動作しない場合に、延長することが推定される。区間Ｄ３は、引外しコイルのプランジャーロッド部２は動作したがリンク機構３の動作がグリス固着やピンのかじり等が要因となって重くなる場合に、延長することが推定される。区間Ｄ４は、引外しコイルのプランジャーロッド部２は動作したが、リンク機構３の動作時間が間延びしたか又は遮断器の主回路接点（パレットスイッチのａ接点）が切り遅れた場合に、延長することが推定される。区間Ｄ５は、遮断器の主回路接点が異常の場合、延長することが推定される。

従って、引外しコイル電流波形の動作時間を区分した５つの区間Ｄ１〜Ｄ５は、グリス固着、ピンのこじれ、リンク機構３のこじれ等の要因によって延長することが推定される。そこで、引外しコイル電流波形の各区間Ｄ１〜Ｄ５をそれらの標準動作時間と比較することで、遮断器の引外し操作時の動作不具合の兆候を推定することができる。また、各区間Ｄ１〜Ｄ５単位の判定の他に、引外しコイル電流波形の動作時間（全区間Ｄ１〜Ｄ５）をその標準動作時間と比較することで、遮断器の引外し操作時の動作不具合の兆候を推定してもよい。

遮断器の投入操作時の場合も同様に、投入コイル電流波形の各区間Ｄ１〜Ｄ５をそれらの標準動作時間と比較することで、遮断器の投入操作時の動作の不具合の兆候を推定することができる。

＜＜＜開閉器一括監視システムの構成＞＞＞
図３は、本発明の一実施形態に係る開閉器一括監視システムの構成を示した図である。尚、図３には、複数の開閉器を含めた機器の一例として遮断器５２のみが図示されている。

開閉器一括監視システムは、制御所（給電所を含む）に配置された遠隔監視制御装置と、電気所（発電所、変電所等）に配置された複数の開閉器（遮断器、断路器）と接続される遠制装置（遠隔制御装置）と、を通信網を介して通信可能に接続して構成される。

電気所は、電力系統を構成する電線路上に設けられる遮断器５２の他に、直流電源装置１０と、分電盤２０、３０と、遠制装置４０と、遮断器５２と、自動復旧回路７０と、保護継電器回路８０と、開閉器一括監視装置１００と、を有する。

直流電源装置１０は、複数の開閉器を含めた電気所の機器に対し、当該機器夫々を制御するための制御電流と、当該機器夫々を実際に操作するための操作電流と、を供給する直流電源である。つまり、直流電源装置１０は、各機器に供給する制御電流を一括して生成する制御電源と、各機器に供給する操作電流を一括して生成する操作電源と、を具備している。尚、本実施の形態に限定されず、制御電源と操作電源は個別の直流電源装置に設けてもよい。

開閉器の制御電流は、遮断器５２の引外し操作時や投入操作時の各制御電流、具体的には、遮断器５２の引外しコイル５２Ｔに流れる引外しコイル電流および投入用制御用継電器５２ＣＸに流れる電流とする。また、開閉器の操作電流は、遮断器５２の投入操作時の操作電流、具体的には、遮断器５２の投入コイル５２Ｃに流れる投入コイル電流とする。尚、投入操作時の方が、引外し操作時よりも多大な電流を必要とするため、本実施の形態では、投入コイル電流のみを操作電流として取り扱うことにしたが、引外しコイル電流を操作電流として取り扱うようにしてもよい。

直流電源装置１０は、給電母線１１と、給電母線１１の電源側に設けられ交流電源からの交流電流を直流電流に変換する整流器１２と、整流器１２と給電母線１１とを接続する配線上に設けられる配線用遮断器ＭＣＣＢ１と、給電母線１１の電源側に設けられ整流器１２より出力される直流電流を充電する蓄電池１３と、を有する。

さらに、直流電源装置１０は、給電母線１１の直流電源より分割された制御電源を分電盤２０に向けて出力する制御電源出力端子１４と、給電母線１１と制御電源出力端子１４との間の配線上に設けられ第１最大値の主幹電流Ｉ１（第１主幹電流）を流すことが可能な配線用遮断器ＭＣＣＢ２（第１配線用遮断器）と、給電母線１１の直流電源より分割された操作電源を分電盤３０に向けて出力する操作電源出力端子１５と、予備として未使用である一又は複数の電源出力端子１６と、給電母線１１と操作電源出力端子１５との間の配線上に設けられ第１最大値よりも大きい第２最大値の主幹電流Ｉ２（第２主幹電流）を流すことが可能な配線用遮断器ＭＣＣＢ３（第２配線用遮断器）と、を有する。つまり、配線用遮断器ＭＣＣＢ１は、主幹電流Ｉ１の第１最大値と主幹電流Ｉ２の第２最大値とを加算した値に対し更に予備分を加えた第３最大値の主幹電流を流すことが可能な定格容量のものを用いる。

直流電源装置１０より制御電源出力端子１４を介して分電盤２０に供給される主幹電流Ｉ１の波形はクランプ式電流変成器ＣＴ１（第１電流波形測定部）により検出される。また、直流電源装置１０より操作電源出力端子１５を介して分電盤３０に供給される主幹電流Ｉ２の波形はクランプ式電流変成器ＣＴ２（第２電流波形測定部）により検出される。なお、連系変電所等の大規模な電気所の場合、制御電源が複数の制御電源に分割されている。この場合、主幹電流Ｉ１の波形の測定精度を向上するために、制御電源単位にクランプ式電流変成器ＣＴ１を設けることが好ましい。

分電盤２０は、直流電源装置１０の制御電源出力端子１４を介して供給される制御電源を各機器に分配する受電設備である。分電盤２０は、制御電源母線２１と、直流電源装置１０の制御電源出力端子１４と接続されるとともに制御電源母線２１と接続される制御電源入力端子２２と、制御電源母線２１より分配された複数の制御電源を各機器に出力する複数の制御電源出力端子２３と、を有する。本実施形態の場合、複数の制御電源出力端子２３と接続される各機器の一例として、遠制装置４０、遮断器５２の投入制御回路６０及び引外し回路６２等を例示している。

分電盤３０は、直流電源装置１０の操作電源出力端子１５を介して供給される操作電源を各機器に分配する受電設備である。分電盤３０は、操作電源母線３１と、直流電源装置１０の操作電源出力端子１５と接続されるとともに操作電源母線３１と接続される操作電源入力端子３２と、操作電源母線３１より分配された複数の操作電源を各機器に出力する複数の操作電源出力端子３３と、を有する。本実施形態の場合、複数の操作電源出力端子３３と接続される各機器の一例として、遮断器５２の投入回路６４を例示している。

遠制装置４０は、通信網２１０を介して制御所に配置された遠隔監視制御装置２００と通信可能に接続され、遠隔監視制御装置２００の子局として機能する。具体的には、遠制装置４０は、遠隔監視制御装置２００からの遮断器５２を含めた複数の開閉器に向けた投入指令又は引外し指令を所定の伝送手順により受信して各指令に応じた信号を当該複数の開閉器に送信する機能を有する。尚、所定の伝送手順としては、情報を定周期で送受信するＣＤＴ（Cyclic Data Transfer）方式、イベント情報が発生する度に送受信するＨＤＬＣ(High level Data Link Control)方式等が採用される。

遠制装置４０は、分電盤２０の複数の制御電源出力端子２３の中の一つと接続される一の電源入力端子４１と、遠隔監視制御装置２００から受信した投入指令に基づいて複数の開閉器の中でいずれか一つの開閉器を投入する際に励磁される制御用継電器４２と、遠隔監視制御装置２００から受信した投入指令に基づいて複数の開閉器の中で投入操作を行う開閉器を選択する複数の選択用継電器４３と、複数の選択用継電器４３毎に対応づけられて設けられ選択用継電器４３により選択された開閉器の投入制御回路６０に向けて投入指令を出力する投入指令出力端子４４と、を有する。尚、制御用継電器４２及び複数の選択用継電器４３は、対応する継電器が励磁された場合に連動して閉じる主接点及び補助接点を夫々有する。

さらに、遠制装置４０は、遠隔監視制御装置２００から受信した引外し指令に基づいて複数の開閉器の中でいずれか一つの開閉器を遮断する際に励磁される制御用継電器４５と、遠隔監視制御装置２００から受信した引外し指令に基づいて複数の開閉器の中で引外し操作を行う開閉器を選択する複数の選択用継電器４６と、複数の選択用継電器４６毎に対応づけられて設けられ選択用継電器４６により選択された開閉器の引外し回路６２に向けて引外し指令を出力する引外し指令出力端子４７と、を有する。尚、制御用継電器４５及び複数の選択用継電器４６は、対応する継電器が励磁された場合に連動して閉じる主接点及び補助接点を夫々有する。

遮断器５２は、高圧・特別高圧向けの電線路（送電線又は配電線）に流れる電流の開閉を行う開閉器であり、真空遮断器、ガス遮断器、空気遮断器、磁気遮断器等の種類がある。遮断器５２は、絶縁ケース内に可動接触子と固定接触子とを具備する遮断部（不図示）と、投入制御回路６０と、引外し回路６２と、投入回路６４と、投入コイル５２Ｃ又は引外しコイル５２Ｔの駆動力を伝達するリンク機構（不図示）と、当該リンク機構より伝達された駆動力を絶縁操作ロッド等を介して遮断部の可動接触子に伝える駆動機構（不図示）と、を有する。尚、上記のリンク機構や駆動機構は、例えば、特開２００５−１６８１２１号公報の図２等に示されている。

以下、投入制御回路６０、引外し回路６２、投入回路６４について詳述する。投入制御回路６０及び引外し回路６２は分電盤２０の制御電源により動作し、投入回路６４は分電盤３０の操作電源により動作する。このため、遮断器５２は、電源系統として２系統有する。

投入制御回路６０は、分電盤２０の制御電源出力端子２３と接続された制御電源の正側制御電源線Ｐ１と負側制御電源線Ｎ１との間に、手動操作型の投入スイッチ３−５２Ｆ「入」と、投入用制御用継電器５２ＣＸと、反復防止用継電器５２ＣＺの補助接点５２ＣＺ（ｂ接点）と、を直列に接続し、投入用制御用継電器５２ＣＸ及び補助接点５２ＣＺ（ｂ接点）と並列に反復防止用継電器５２ＣＺ及び補助接点５２ＣＺ（ａ接点）を設け、補助接点５２ＣＺ（ａ接点）と並列に引外しコイル５２ＴのリミットスイッチＬＳ（ａ接点）を設けて構成される。尚、投入スイッチ３−５２Ｆ「入」は、断路端子コネクタを介して遮断器５２の外付けとされる。投入スイッチ３−５２Ｆ「入」と断路端子コネクタとの間には、遠制装置４０の複数の投入指令出力端子４４の中で対応する端子と接続されるとともに、自動復旧回路７０の出力側と接続される。

引外し回路６２は、分電盤２０の複数の制御電源出力端子２３の中の一つと接続された制御電源の正側制御電源線Ｐ１と負側制御電源線Ｎ１との間に、手動操作型の引外しスイッチ３−５２Ｆ「切」と、引外しコイル５２Ｔと、リミットスイッチＬＳ（ａ接点）と、を直列に接続して構成される。尚、引外しスイッチ３−５２Ｆ「切」は、断路端子コネクタを介して遮断器５２の外付けとされる。引外しスイッチ３−５２Ｆ「切」と断路端子コネクタとの間には、遠制装置４０の複数の引外し指令出力端子４７の中で対応する端子と接続されるとともに、保護継電器回路８０の出力側と接続される。

投入回路６４は、分電盤３０の複数の操作電源出力端子３３の中の一つと接続された操作電源の正側操作電源線Ｐ０と負側操作電源線Ｎ０との間に、投入用制御用継電器５２ＣＸの補助接点５２ＣＸ（ａ接点）と、投入コイル５２Ｃと、を直列に接続して構成される。

保護継電器回路８０は、引外しスイッチ３−５２Ｆ「切」と並列に設けられ、分電盤２０の複数の制御電源出力端子２３の中の一つと接続された制御電源（正側制御電源線Ｐ１）により動作する。保護継電器回路８０は、地絡事故や短絡事故を検出した場合、自動で、遮断器５２の引外し回路６２の引外しコイル５２Ｔを励磁させる。

自動復旧回路７０は、投入スイッチ３−５２Ｆ「入」と並列に設けられ、分電盤２０の複数の制御電源出力端子２３の中の一つと接続された制御電源（正側制御電源線Ｐ１）により動作する。自動復旧回路７０は、地絡事故や短絡事故が解消したことを条件に自動で、遮断器５２の投入制御回路６０の投入用制御用継電器５２ＣＸを励磁させる。

遠隔監視制御装置２００は、電気所の開閉器を通信網２１０介して遠隔監視制御を行う情報処理装置であり、遠制装置４０の親局や、ＣＰＵ、メモリ、表示装置等を有して構成される。

開閉器一括監視装置１００は、電気所に配置された複数の開閉器の動作を一括監視する装置である。開閉器一括監視装置１００は、図４に示される構成を有する。即ち、開閉器一括監視装置１００は、ＡＤＣ（ＡＤ変換器）１０１、メモリ１０２、データベース１０３、ＣＰＵ１０４、入力装置１０５、表示装置１０６を夫々バス１０８を介して通信可能に接続して構成される。尚、ＡＤＣ１０１は、本願請求項に記載のサンプリング部に対応したハードウェア構成であり、ＣＰＵ１０４等は、本願請求項に記載の監視部、判定部に対応したハードウェア構成であり、データベース１０３は、本願請求項に記載の第１波形記録部及び第２波形記録部に対応したハードウェア構成である。

ＡＤＣ１０１は、クランプ式電流変成器ＣＴ１により検出される主幹電流Ｉ１の波形と、クランプ式電流変成器ＣＴ２により検出される主幹電流Ｉ２の波形と、遠制装置４０の制御用継電器４２、４５の各補助接点の開閉状態を表した接点信号Ｓ０と、を、所定のサンプリング周期で所定のバッファメモリ（リングバッファ等）にサンプリングする。メモリ１０２は、ＣＰＵ１０４より実行されるプログラムや作業データを格納する。データベース１０３は、複数の開閉器の動作波形（制御電流波形、操作電流波形）を記録保存する。ＣＰＵ１０４は、メモリ１０２に格納されたプログラムを実行することにより、開閉器一括監視装置１００全体の制御を統括するプロセッサである。入力装置１０５は、キーボード、マウス、タッチパネル等である。表示装置１０６は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等であり、電気所に配置された複数の開閉器の動作監視結果等の表示を行う。

＜＜＜遮断器５２の操作時の主な流れ＞＞＞
以下、遮断器５２の引外し操作時及び投入操作時の主な流れを説明する。
遮断器５２の引外し回路６２による引外し操作時の流れは次のとおりである。制御所の遠隔監視制御装置２００より遠制装置４０に送信される引外し指令、引外しスイッチ３−５２Ｆ「切」の手動操作による引外し指令又は保護継電器回路８０から出力される引外し指令により、投入時にリミットスイッチＬＳ（ａ接点）は閉じていることから、引外しコイル電流５２Ｔに引外しコイル電流（制御電流）が流れて励磁される。尚、この引外しコイル電流の波形はクランプ式電流変成器ＣＴ１により測定される。引外しコイル５２Ｔが励磁されたとき、引外しコイル５２Ｔ内に設けられるプランジャーロッド部２が押し出され、プランジャーロッド部２の先端が接触する引外しフックがリンク機構（コロ等）との係合を解除する方向に回転する。これにより、遮断バネや圧接バネの力によって駆動機構が動作し、遮断部の可動接触子と固定接触子とを引き外す。

遮断器５２の投入制御回路６０及び投入回路６４による投入操作時の流れは次のとおりである。制御所の遠隔監視制御装置２００より遠制装置４０に送信される投入指令、投入スイッチ３−５２Ｆ「入」の手動操作による投入指令又は自動復旧回路７０から出力される投入指令により、反復防止用継電器５２ＣＺの補助接点５２ＣＺ（ｂ接点）が閉じていることから、投入用制御用継電器５２ＣＸに投入制御電流（制御電流）が流れて励磁される。尚、この投入制御電流波形はクランプ式電流変成器ＣＴ１により測定される。

投入用制御用継電器５２ＣＸの励磁により補助接点５２ＣＸが閉じ、投入コイル５２Ｃに投入操作電流（操作電流）が流れて励磁される。尚、この投入操作電流の波形はクランプ式電流変成器ＣＴ２により測定される。投入コイル５２Ｃを励磁すると可動鉄心と一体に固定された操作ロッドが押し出され、操作ロッドの先端と接触するリンク機構を介して駆動機構が動作し、遮断部の可動接触子を固定接触子に接触させる。

尚、遮断器５２の投入操作完了によりリミットスイッチＬＳ（ａ接点）が閉じるため、反復防止用継電器５２ＣＺが励磁されて、補助接点５２ＣＺが開く。以降、反復防止用継電器５２ＣＺの励磁が自己保持され、連続した遮断器５２の投入指令に対する投入反復操作を防止する。

＜＜＜遮断器５２の制御電流波形及び操作電流波形の判定フロー＞＞＞
以下、図５に示すフローチャートを用いて、開閉器一括監視装置１００による遮断器５２の制御電流波形及び操作電流波形の判定フローを説明する。尚、以下では特に断らない限り、本フローの動作主体は、メモリ１０２に格納されたプログラムに従って動作するＣＰＵ１０４である。

開閉器一括監視装置１００は、直流電源装置１０の配線用遮断器ＭＣＣＢ２に流れる主幹電流Ｉ１の波形をクランプ式電流変成器ＣＴ１を介して常時ＡＤＣ１０１のバッファメモリにサンプリングするとともに、直流電源装置１０の配線用遮断器ＭＣＣＢ３に流れる主幹電流Ｉ２の波形をクランプ式電流変成器ＣＴ２を介して常時ＡＤＣ１０１のバッファメモリにサンプリングする（Ｓ５００）。

開閉器一括監視装置１００は、ＡＤＣ１０１によりサンプリングされた主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形の電流変化率（複数サンプリングデータの移動平均）を監視しており、少なくともいずれか一方の電流変化率が急変するか（所定の変化率以上となるか）否かを判定する（Ｓ５０１）。ＡＤＣ１０１によりサンプリングされた主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形の少なくともいずれか一方の電流変化率が急変した場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、制御電流及び操作電流が流れる時間よりも余裕を持たせた所定時間分の主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形をデータベース１０３に記録する（Ｓ５０２）。尚、短時間記録のためにトリガがかからない虞があるため、プリトリガ機能を有した記録を採用することが好ましい。

つぎに、開閉器一括監視装置１００は、データベース１０３に記録された主幹電流Ｉ１の波形のサンプリングデータ（ＡＤＣ１０１のバッファメモリに格納）に基づいて、主幹電流Ｉ１の波形より定常電流を差し引いた第１相対電流波形が、制御電流として規定された規定電流量以上であるか否かを判定する（Ｓ５０３）。例えば、引外し操作時の制御電流（引外しコイル電流）の規定電流量は１Ａ以上と規定されており、１Ａ未満の規定外のデータを排除するためである。第１相対電流波形が制御電流として規定された規定電流量未満の場合（Ｓ５０３：ＮＯ）、制御電流波形の判定は困難であるため、主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータに基づいて、主幹電流Ｉ２の波形より定常電流を差し引いた第２相対電流波形が、操作電流として規定された規定電流量（例えば、２Ａ〜５Ａ）以上であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。第２相対電流波形が操作電流の規定電流量以上である場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）にはＳ５０６に進み、第２相対電流波形が操作電流の規定電流量未満である場合（Ｓ５０５：ＮＯ）には主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータをＡＤＣ１０１のバッファメモリより消去してＳ５００に戻る。

つぎに、開閉器一括監視装置１００は、第１相対電流波形が制御電流として規定された規定電流量以上の場合（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、主幹電流Ｉ１の波形のサンプリングデータに基づいて、主幹電流Ｉ１より定常電流を差し引いた第１相対電流波形の波形初期が所定の時定数（Ｌ／Ｒ）で上昇しているか否かを判定する（Ｓ５０４）。所定の時定数で上昇していない場合（Ｓ５０４：ＮＯ）、遮断器５２の制御電流波形でないと判定され、主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータをＡＤＣ１０１のバッファメモリより消去してＳ５００に戻る。所定の時定数で上昇する場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、Ｓ５０６に進む。

つぎに、開閉器一括監視装置１００は、配線用遮断器ＭＣＣＢ２の開閉状況に基づいて、突入電流（電気機器に電源を投入したときに、一時的に流れる大電流）が発生したか否かを判定する（Ｓ５０６）。突入電流が発生した場合（Ｓ５０６：ＮＯ）、主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータをＡＤＣ１０１のバッファメモリより消去してＳ５００に戻る。突入電流が発生しなかった場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータ、つまり制御電流波形及び操作電流波形をデータベース１０３に記録保存する（Ｓ５０７）。

ところで、図５のＳ５０１に示した主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータの記録を行うための判定を、制御用継電器４２、４５の各補助接点の開閉状態を表した接点信号Ｓ０に基づいて行ってもよい。具体的には、遠制装置４０は、遠隔監視制御装置２００より操作対象の開閉器が選択される場合、開閉器単位に設置される選択用継電器４３、４６が動作し、遠隔監視制御装置２００より開閉器操作が行われる場合、各開閉器共通の制御用継電器４２、４５が動作して、選択用継電器４３、４６により選択された開閉器に操作指令が出力される仕組みとなっている。また、開閉器一括監視装置１００は、上記のとおり、制御用継電器４２、４５の各補助接点の開閉状態を表した接点信号Ｓ０を取得している。そこで、開閉器一括監視装置１００は、主幹電流Ｉ１及び主幹電流Ｉ２の波形のサンプリングデータの記録を行うための条件として、制御用継電器４２、４５の補助接点の接点信号Ｓ０に基づいて制御用継電器４２、４５が動作したことをトリガとしてもよい。

以上、本発明によれば、電気所に開閉器一括監視装置１００を１台設置すれば、電気所の開閉器を停電することなく、当該電気所内の全ての開閉器の動作特性、具体的には、系統操作時や事故遮断時等において当該開閉器が動作する際にその制御部に流れる制御電流波形や操作電流波形、操作指令を発してから当該開閉器の制御用継電器の補助接点（５２ａ、５２ｂ等）が動作するまでの動作時間を容易に把握することができる。つまり、１台の開閉器一括監視装置１００によって、電気所内の全ての開閉器の状態を低コストで把握することが可能である。

また、電気所の制御室内に開閉器一括監視装置１００を設置することができるため、制御室外の開閉器内部に設置する場合と比較して、開閉器一括監視装置１００を取り巻く測定環境（温度、湿度等）の面で有利となる。

また、グリス固化が原因となる遮断器の不具合を把握するためには、停電操作等の最初の操作時において遮断器の動作特性を測定することが有効であることが知られている。本実施の形態によれば、開閉器一括監視装置１００を予め電気所に配置しているため、停電操作前に専用測定装置を設置する作業自体が不要となり、監視コストの低減化を図ることができる。

また、開閉器一括監視装置１００のデータベース１０３に記録保存されている開閉器の制御電流波形及び操作電流波形により詳細な分析（例えば、開閉器の不具合の前兆）が可能となり、事故に進展するよりも前に、実効性の高い予防保全が可能となる。

以上、本発明の実施形態について前述したように説明したが、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１０ 直流電源装置
ＣＴ１、ＣＴ２ 電流変成器
ＭＣＣＢ１、ＭＣＣＢ２、ＭＣＣＢ３ 配線用遮断器
２０、３０ 分電盤
４０ 遠制装置
４２、４５ 制御用継電器
４３、４６ 選択用継電器
５２ 遮断器
６０ 投入制御回路
６２ 引外し回路
６４ 投入回路
７０ 自動復旧回路
８０ 保護継電器回路
１００ 開閉器一括監視装置
１０１ ＡＤＣ
１０２ メモリ
１０３ データベース
１０４ ＣＰＵ
１０５ 入力装置
１０６ 表示装置
１０８ バス
２００ 遠隔監視制御装置
２１０ 通信網

Claims (12)

1. 複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視する開閉器一括監視装置であって、
   前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定する第１電流波形測定部と、
   前記第１電流波形測定部により測定された第１主幹電流波形をサンプリングするサンプリング部と、
   前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出する監視部と、
   前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形を記録する第１波形記録部と、
   前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記制御電流波形であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録する第２波形記録部と、
   を有することを特徴とする開閉器一括監視装置。
2. 前記電気所は、前記複数の開閉器のうち遠隔開閉操作対象の開閉器を選択する選択用継電器と当該選択用継電器により選択された開閉器に遠隔開閉操作指令を出力する制御用継電器を有した遠隔制御装置を備え、
   前記監視部は、前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したか否かを検出し、
   前記第１波形記録部は、前記監視部により前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したことが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形を記録すること、
   を特徴とする開閉器一括監視装置。
3. 前記第１波形記録部は、前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出される直前の前記第１主幹電流波形又は前記遠隔制御装置の制御用継電器が動作したことが検出される直前の前記第１主幹電流波形を記録するプリトリガ機能を有すること、を特徴とする開閉器一括監視装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記判定部は、前記第１相対電流波形が、所定の上昇率で上昇し、且つ、当該所定の上昇率で上昇する過程で当該所定の上昇率が変化し、且つ、当該所定の上昇率で上昇した後に所定の減少率で減少するとき、前記制御電流波形であることを判定すること、を特徴とする開閉器一括監視装置。
5. 請求項４に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記判定部は、さらに、前記第１相対電流波形が所定の電流量以上であるとき、前記制御電流波形であることを判定すること、を特徴とする開閉器一括監視装置。
6. 請求項４又は５に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記判定部は、さらに、前記第１相対電流波形が前記所定の電流量以上となる時間が所定の時間未満となるとき、前記制御電流波形であることを判定すること、を特徴とする開閉器一括監視装置。
7. 請求項６に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記開閉器の開閉状況に基づいて、前記第１相対電流波形に突入電流が含まれるか否かを検出する検出部を有し、
   前記第２波形記録部は、前記検出部により突入電流が含まれることが検出されたとき、前記第１波形記録部により記録された主幹電流波形を制御電流波形として記録しないこと、を特徴とする開閉器一括監視装置。
8. 請求項７に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記電気所は、前記複数の開閉器の各操作部及び当該複数の開閉器以外の機器の各操作部に流れる操作電流を第２配線用遮断器より分岐して供給する操作電源を有し、
   前記開閉器一括監視装置は、前記操作電源の前記第２配線用遮断器を流れる第２主幹電流波形を測定する第２電流波形測定部を有し、
   前記サンプリング部は、前記第１電流波形測定部により測定された第１主幹電流波形及び前記第２電流波形測定部により測定された第２主幹電流波形をサンプリングし、
   前記監視部は、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形及び第２主幹電流波形の少なくともいずれか一方が所定の変化率以上か否かを検出し、
   前記第１波形記録部は、前記監視部により前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第１主幹電流波形及び第２主幹電流波形を記録すること、
   を特徴とする開閉器一括監視装置。
9. 請求項８に記載の開閉器一括監視装置であって、
   前記第２波形記録部は、前記判定部により前記制御電流波形であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を制御電流波形として記録するとともに前記第１波形記録部により記録された第２主幹電流波形を操作電流波形として記録すること、
   を特徴とする開閉器一括監視装置。
10. 請求項９に記載の開閉器一括監視装置であって、
    前記判定部は、前記第１相対電流波形が所定の電流量未満であるとき、前記サンプリング部によりサンプリングされた第２主幹電流波形から定常電流を差し引いた第２相対電流波形が前記開閉器の操作電流の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの操作部に流れる操作電流であるか否かを判定し、
    前記第２波形記録部は、前記判定部により前記操作電流であることが判定されたとき、前記第１波形記録部により記録された第１主幹電流波形を制御電流波形として記録するとともに前記第１波形記録部により記録された第２主幹電流波形を操作電流波形として記録すること、
    を特徴とする開閉器一括監視装置。
11. 複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視する開閉器一括監視方法であって、
    前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定するステップと、
    測定された前記第１主幹電流波形をサンプリングするステップと、
    サンプリングされた前記第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出するステップと、
    前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、サンプリングされた前記第１主幹電流波形を記録するステップと、
    記録された前記第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定するステップと、
    前記制御電流波形であることが判定されたとき、記録された前記第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録するステップと、
    を有することを特徴とする開閉器一括監視方法。
12. 複数の開閉器と、当該複数の開閉器の各制御部及び当該複数の開閉器以外の機器の各制御部に流れる制御電流を第１配線用遮断器より分岐して供給する制御電源と、を有した電気所において、当該複数の開閉器の動作を一括監視するＣＰＵとメモリとを備えた情報処理装置に、
    前記第１配線用遮断器を流れる第１主幹電流波形を測定するステップと、
    測定された前記第１主幹電流波形をサンプリングするステップと、
    サンプリングされた前記第１主幹電流波形が所定の変化率以上か否かを検出するステップと、
    前記所定の変化率以上であることが検出されたとき、サンプリングされた前記第１主幹電流波形を記録するステップと、
    記録された前記第１主幹電流波形から定常電流を差し引いた第１相対電流波形が前記開閉器の制御電流波形の特性に基づき前記複数の開閉器のいずれかの開閉器の制御部に流れる制御電流波形であるか否かを判定するステップと、
    前記制御電流波形であることが判定されたとき、記録された前記第１主幹電流波形を前記制御電流波形として記録するステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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