JP2016217835A - 受変電設備の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路において目視やテスターによる手作業に拠らずに導通試験が実施される受変電設備の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１は、制御回路２の各所に各導通試験器３を配置するようにした。導通試験器３は、金属平行板３１、電池３２及びドライブ回路３３のセットを例示とし、導通を検出する検出部を備える。また、導通試験器３は、この検出部の導通検出に応答して、各導通試験器３で固有の識別情報３４ａを含む信号を無線送信する送信器３４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、受変電設備の制御回路の導通試験に関する。

受変電設備は、受電電力を負荷設備に適した電圧に変換する。この受変電設備には、速やかに電流を遮断するために遮断器や断路器等を備えている。系統に事故が発生した場合、受変電設備より下流に事故が波及することを阻止し、負荷設備を保護するためである。また、受変電設備には、復電まで電力を負荷設備に供給すべく非常用電源が備えられている場合もある。

このような受変電設備は、事故発生から復電まで遮断器、断路器、及び非常用電源を順序良く稼動させる制御回路を備えている。制御回路は、複数の保護継電器、タイマーリレー、及び補助継電器を有し、これら保護及び制御のためのリレーが配線により接続されている。補助継電器は、電気信号により電磁コイルを動かして線路を開閉する小型のスイッチであり、制御回路内に多数配置されている。

受変電設備の稼動準備のため、或いは受変電設備のメンテナンスのため、制御回路の正常動作を確認する作業を必要とする。その作業を容易化すべく、制御回路を構成する例えば停電制御回路等のように、制御回路を部分的な回路に区分けした場合、異常区分を自動特定する手法は提案されている。

但し、その異常回路を構成する何れのリレーが異常を引き起こしているかの確認作業では、手作業による制御回路内の各リレーの導通試験に依る。リレーの導通試験では、リレーの作動状態を目視により確認したり、すなわち励磁された電磁コイルの動きを確認したり、リレーにテスターを当てる等する所謂手作業が主流であった。

特開２０１３−１２８３４６号公報

制御回路内のリレーは多段に多数配置され、何十枚にもなる回路配線図をめくってリレーを確認しながら目視やテスターで導通試験を行うことは、極めて煩雑で手間のかかる作業であった。特に、補助継電器は小型であり、目視確認やテスターを当てることは難しく、導通試験の手間を増大させる。

事故発生から復電まで、遮断器、断路器及び非常用電源を順序よく稼動させることが必要であり、リレー制御において各リレーの動作順番や、あるリレーの動作から数百ミリ秒後に他のあるリレーが動作するといった動作タイミングも重要である。しかしながら、目視やテスターでは、これらリレーの動作順番や動作タイミングを確認することは非常に困難である。

本実施形態は、制御回路において目視やテスターによる手作業に拠らずに導通試験が実施される受変電設備の制御装置を提供する。

上記の目的を達成するために、本実施形態の受変電設備の制御装置は、受変電設備の制御装置であって、複数のリレーと複数の配線を含む制御回路と、前記制御回路の各所に設置される各導通試験器と、を備え、前記導通試験器は、導通を検出する検出部と、前記検出部の導通検出に応答して、前記各導通試験器で固有の識別情報を含む信号を無線送信する送信部と、を有すること、を特徴とする。

無線通信及び画面表示可能なユーザの端末に設けられ、前記信号を受信する受信部と、前記端末に設けられ、前記信号の受信又は未受信に基づき、前記制御回路の前記各所の導通、非導通又は両方を表示する表示部と、を更に備えるようにしてもよい。

本実施形態に係る受変電設備の制御装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る導通試験器の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御装置のユーザ側の端末を示すブロック図である。 本実施形態に係り、ユーザ側の端末に表示される回路配線図画面を示す模式図である。 本実施形態に係り、ユーザ側の端末に表示される動作順画面を示す模式図である。 本実施形態に係り、ユーザ側の端末に表示される動作フロー画面を示す模式図である。

以下、本実施形態に係る受変電設備の制御装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示す制御装置１は、事故発生から復電にかけて受変電設備の遮断器、断路器、発電機等の各保護機器や非常用電源を順序良くリレー制御する。制御装置１は、受変電設備側に制御回路２と導通試験器３を備え、受変電設備を管理するユーザの端末側に表示手段４を備える。制御回路２は、各種リレー２１と、リレー２１を繋ぐ配線２２により構成される。リレー２１は、保護リレー及び制御リレーであり、保護継電器、タイマーリレー、及び補助継電器等である。補助継電器は、電気信号を契機に電磁コイルを励磁して動かし、それにより線路を開閉するスイッチである。

導通試験器３は、各リレー２１内に設置される。この導通試験器３は、リレー２１の導通を非接触で検出する。導通試験器３は、リレー２１内部において、リレー２１内部の配線２２近傍に設置される。リレー２１の内部の空きスペースの都合上、導電試験器３をリレー２１内部に配置不可の場合、導電試験器３は其のリレー２１に繋がる配線２２の近傍に配置する。

図２は、導通試験器３の例を示すブロック図である。導通試験器３は、リレー２１内の配線２２から容量性干渉を受けることでリレー２１の導通を検出する。この導通試験器３は、間隔を隔てた２枚の金属平行板３１、電池３２、ドライブ回路３３、及び送信器３４により構成される。

２枚の金属平行板３１は、リレー２１内の配線２２に近傍に、配線２２に面を沿わせて配置されている。電池３２は、２枚の金属平行板３１のうち、配線２２から離れた片側とプラス端子で接続されている。電池３２とドライブ回路３３は閉回路を形成して互いに接続されている。更に、ドライブ回路３３の出力端子と送信器３４の入力端子とが接続されている。

２枚の金属平行板３１は所謂電極である。導通した配線２２から容量性干渉を受ける程度に近傍に配置されることで、金属平行板３１の静電容量を変化させる容量結合部となる。配線２２にＤＣ１００Ｖが通電すると、静電誘導によって配線２２に近い側にプラス電荷が貯まる。一方、電池３２とドライブ回路３３を含む閉回路に接続された側にマイナス電荷が貯まる。

従って、電池３２のプラス端子側の電圧は電池３２の起電力よりも下がる。ドライブ回路３３は、この低い電圧の入力により電圧低下を検出し、検出信号を送信器３４に出力する。ドライブ回路３３は、例えば電池３２の起電力を基準電圧として、起電力よりも低い入力に対してＨレベルの信号を出力するコンパレータである。出力信号の供給電圧は、例えば電池３２から得ることができる。

送信器３４は、メモリ、変調器、アンテナにより主に構成され、ドライブ回路３３の検出信号の入力により作動する。送信器３４は、メモリ内に記憶された識別情報３４ａの変調、所定搬送波への識別情報３４ａの重畳、及び重畳波の電波への変換により、識別情報３４ａを含む信号を近距離無線送信する。識別情報３４ａは、各導通試験器３で固有であり、従って無線送信した導通試験器３の設置箇所が特定可能となる。この識別情報３４ａは、導通試験器３が設置されているリレー２１の名称であってもよい。

図３は、ユーザの端末によりなる表示手段４を示すブロック図である。表示手段４は、タブレット端末やスマートフォン等であり、無線受信器、コンピュータ及びタッチパネルモニタを有する携帯端末である。端末には表示手段４として機能させるプログラムが実装され、プロセッサによるプログラムに従った演算及び周辺機器の制御により、表示手段４として機能する。表示手段４は、無線受信器により構成される受信部４１、テンポラリメモリ４２、プロセッサを含む計時部４３、メモリを含む情報記憶部４４、プロセッサを含む表示制御部４５、及びプロセッサを含む判定部４６を備える。プロセッサは共通である。

受信部４１は、アンテナと復調器により主に構成され、電波の電気信号への変換、及び信号の復調により、識別情報３４ａを受信する。テンポラリメモリ４２は、受信した識別情報３４ａを記憶する。計時部４３は現在時刻を計時する。この計時部４３は、識別情報３４ａの受信時刻情報４３ａを生成し、識別情報３４ａに付帯させてテンポラリメモリ４２に記憶させる。

情報記憶部４４は、回路配線図情報４４ａ、対応付け情報４４ｂ、導通順番情報４４ｃを予め記憶している。回路配線図情報４４ａは、制御回路２の配線図を示す画像データである。対応付け情報４４ｂは、回路配線図情報４４ａの各所と識別情報３４ａとを対応付けたテーブルである。具体的には、対応付け情報４４ｂは、リレー２１の配線図における位置を示す画像系の座標情報、リレー２１の名称、及び座標情報が示す箇所に配置された導通試験器３に固有の識別情報３４ａを対応付ける。識別情報３４ａ自体がリレー２１の名称を表す場合、対応付け情報４４ｂに別途含める必要は無い。

導通順番情報４４ｃは、制御回路２が正常動作した場合に各導通試験器３が導通を検出する順番及び動作タイミングを示している。換言すると、リレー２１の導通順及び動作タイミングを示している。この導通順番情報４４ｃは、識別情報３４ａを順番に並べ、動作のタイミングを示したテキストデータである。

判定部４６は、テンポラリメモリ４２の識別情報３４ａと対応付け情報４４ｂを照合し、テンポラリメモリ４２に記憶されなかった識別情報３４ａを探索する。そして、探索の結果、該当の識別情報３４ａに結び付けられたリレー２１の名称を一覧化する。また、判定部４５は、テンポラリメモリ４２に記憶された識別情報３４ａを受信時刻情報４３ａが示す順に並び替えて、導通順番情報４４ｃと照合する。そして、受信順が導通順番情報４４ｃと相違していると、判定部４６は、受信順の異なる識別情報３４ａに結び付けられたリレー２１の名称を一覧化する。

表示制御部４５は、タッチパネルモニタをコンソールとするユーザの選択に応じた導通試験結果の画面を表示する。導通試験結果の画面は、図４に示す回路配線図画面、図５に示す動作順画面、及び図６に示す動作フロー画面である。また、判定部４６により一覧が生成されると、その一覧を異常メッセージと共に画面に表示する。

回路配線図画面は、回路配線図４５ａを表示する。回路配線図上には、制御回路２上の導電試験器３が配置されている各所に、導通と非道通を識別するマークが表示される。表示制御部４５は、テンポラリメモリ４２に記憶されている識別情報３４ａを読み出し、読み出した識別情報３４ａと対応付け情報４４ｂにおいて対応関係にある座標情報を取得する。そして、取得した座標情報が示す回路配線図上の位置に導通マーク４５ｂをオーバーレイ表示する。また、表示制御部４５は、判定部４６により生成された一覧に載ったリレー２１の該当箇所に異常マーク４５ｃをオーバーレイ表示する。異常マーク４５ｃと導通マーク４５ｂは、異常マーク４５ｃが優先される。

動作順画面は、リレー４１の名称と受信時刻情報４３ａをセットにして導通した順番に一覧表示する。表示制御部４５は、テンポラリメモリ４２に記憶されている識別情報３４ａを読み出し、読み出した識別情報３４ａと対応付け情報４４ｂにおいて対応関係にあるリレー２１の名称を取得する。また、識別情報３４ａに付帯した受信時刻情報４３ａを読み出し、リレー２１の名称と受信時刻情報４３ａを並べて、受信時刻情報４３ａの示す時刻が早い順に並べた画面をレイアウトする。識別情報３４ａがリレー２１の名称を示す場合、表示制御部４５は、テンポラリメモリ４２から識別情報３４ａと受信時刻情報４３ａの対を読み出し、受信時刻情報４３ａが早い順に並び替えた画面をレイアウトする。

動作フロー画面は、受信時刻情報４３ａが早い順にリレー２１の名称を並べる。表示制御部４５は、リレー２１の名称を受信時刻情報４３ａに倣って矢印で直列に繋ぐ。同一時刻の受信時刻情報４３ａが付帯した複数のリレー２１の名称は、分岐した流れ線で並列に繋ぐ。

この受変電設備の制御装置１では、例えばテストモードを走らせる等により、事故状態を模擬する。仮想の事故状態を検知させ、制御回路２の正常なリレー２１を順次作動させていく。制御回路２の各配線２２が導通すると、近傍配置の各導通試験器３は、配線２２の導通を検出し、識別情報３４ａを無線送信する。例えば、導通した配線２２と容量結合した金属平行板３１によって、電池３２とドライブ回路３３の閉回路内が電池３２の起電力よりも電圧低下し、その電圧低下をドライブ回路３３が検出する。ドライブ回路３３は電圧低下により送信器３４を作動させ、送信器３４は、識別情報３４ａを無線送信する。

受変電設備の管理者は、表示手段４をアクティブにした端末を制御装置１に近距離通信可能な距離まで近づけておく。端末の受信部４１は、識別情報３４ａが重畳された電波を受信する。表示制御部４５は、識別情報３４ａの受信により、端末の画面に制御回路２の各リレー２１の導通又は非導通を表示する。受変電設備の管理者は、個々のリレー２１にテスターを当てたり、個々のリレー２１の作動を目視で確認したりしなくとも、端末の画面を眺めるだけで各リレー２１の導通又は非導通の結果を取得できる。

回路配線図４５ａの画面が選択されていると、リレー２１の導通又は非導通の別と共に、そのリレー２１の位置が確認できる。画面上の回路配線図４５ａと実際の制御回路２とを照らし合わせれば、異常のリレー２１を速やかに特定できる。尚、管理者の関心事項は、異常のリレー２１であるから、回路配線図４５ａ上に異常のリレー２１のみを識別可能に表示してもよい。すなわち、非導通を示すマークを表示するようにしてもよい。

動作順画面と動作フロー画面が選択されていると、各リレー２１の導通順番と受信時刻情報４３ａにより動作タイミングが確認できる。遮断器等への信号送出タイミングを制御する観点からリレー２１にはタイマーリレーも含まれ、リレー２１の動作順も管理者にとって関心事項であるが、その動作順や動作タイミングも一見して確認できることになる。

判定部４６がアクティブの場合には、回路配線図４５ａ、動作順画面又は動作フロー画面を検討しなくとも、異常のリレー２１を一覧にして確認できる。この一覧により異常のリレー２１を特定し、回路配線図４５ａ、動作順画面、又は動作フロー画面に移り、異常の原因を探り、回路配線図４５ａによって異常のリレー２１の実際の位置を確認できる。

以上のように、本実施形態に係る制御装置１は、制御回路２の各所に各導通試験器３を配置するようにした。導通試験器３は、金属平行板３１、電池３２及びドライブ回路３３のセットを例示とし、導通を検出する検出部を備える。また、導通試験器３は、この検出部の導通検出に応答して、各導通試験器３で固有の識別情報３４ａを含む信号を無線送信する送信器３４を備える。

これにより、受変電設備の管理者は、導電結果が無線で飛んでいるので、この導電結果を端末等によって捕捉することで、個々のリレー２１にテスターを当てたり、作動を目視で確認したりしなくともよく、導通試験が飛躍的に容易となり、また見落としも少なく成るから、導通試験の信頼性が向上する。

導通結果の無線を捕捉するためには、無線通信及び画面表示可能なユーザの端末に、制御回路２の各所の導通、非導通又は両方を表示する表示手段４をプログラム等によってインストールすればよい。

この端末には、制御回路２の回路配線図４５ａ、及び当該回路配線図４５ａ上の各所と識別情報３４ａとの対応付け情報４４ｂを記憶する情報記憶部４４を備えるようにした。そして、端末に、回路配線図４５ａ上の各所に導通、非導通の一方又は両方を表示するようにした。これにより、導通又は非導通のリレー２１の場所と共に特定でき、目視等による再検査対象の絞込みや、取り替え作業が容易となる。

また、制御回路２の各所の名称と識別情報３４ａとの対応付け情報４４ｂを記憶し、リレー２１の名称等の各所の名称とともに導通、非導通又は両方を表示するようにした。これにより、導通又は非導通のリレー２１を一覧によりまとめて確認でき、作業時間の短縮が図れる。

また、端末には、受信時刻情報４３ａを記録する計時部４３をインストール等によって更に備えるようにし、受信時刻情報４３ａに基づいて、通電した制御回路２の各所を順番に並べて表示するようにした。これにより、目視やテスターによっては非常に困難であったリレー２１の動作順や動作タイミングも確認できる。

端末には、制御回路２の各所の正常な導通順番を記憶しておき、受信時刻情報４３ａと導通順番の比較する比較部として判定部４６を備えるようにした。また、端末には、制御回路２の各所の一覧を記憶し、受信した識別情報３４ａと一覧とを照らし合わせる比較部として判定部４６を備えるようにした。これにより、管理者が確認しなくとも異常のリレー２１が自動で示され、更なる作業時間の短縮を図ることができる。

この制御装置１では、特に導通試験器３は、容量性干渉に基づいて導通を検出するものである。例えば金属平行板３１で構成される電極により成る容量結合部と、容量結合部と接続されて、電圧変化を検出すると送信器３４を駆動させるドライブ回路３３により構成される。そのため、導通試験器３は、小型のリレー２１である補助継電器にも収容可能となる。従って、目視やテスターによる導通試験が難しかった補助継電器の導通試験も従来と比べて遙かに容易となる。尚、リレー２１内に収容できない場合には、導通試験器３は、そのリレー２１に繋がる配線２２の近傍に設置してもよい。

（その他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 制御装置
２ 制御回路
２１ リレー
２２ 配線
３ 導通試験器
３１ 金属平行板
３２ 電池
３３ ドライブ回路
３４ 送信器
３４ａ 識別情報
４ 表示手段
４１ 受信部
４２ テンポラリメモリ
４３ 計時部
４３ａ 受信時刻情報
４４ 情報記憶部
４４ａ 回路配線図情報
４４ｂ 対応付け情報
４４ｃ 導通順番情報
４５ 表示制御部
４５ａ 回路配線図
４５ｂ 導通マーク
４５ｃ 異常マーク
４６ 判定部

Claims (10)

1. 受変電設備の制御装置であって、
   複数のリレーと複数の配線を含む制御回路と、
   前記制御回路の各所に設置される各導通試験器と、
   を備え、
   前記導通試験器は、
   導通を検出する検出部と、
   前記検出部の導通検出に応答して、前記各導通試験器で固有の識別情報を含む信号を無線送信する送信部と、
   を有すること、
   を特徴とする制御装置。
2. 無線通信及び画面表示可能なユーザの端末に設けられ、前記信号を受信する受信部と、
   前記端末に設けられ、前記信号の受信又は未受信に基づき、前記制御回路の前記各所の導通、非導通又は両方を表示する表示部と、
   を更に備えること、
   を特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記端末に設けられ、前記制御回路の回路配線図、及び当該回路配線図上の各所と前記識別情報との対応付けを記憶する記憶部と、
   を更に備え、
   前記表示部は、前記回路配線図上の前記各所に導通、非導通又は両方を表示すること、
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
4. 前記端末に設けられ、前記制御回路の各所の名称と前記信号の識別情報との対応付けを記憶する記憶部を更に備え、
   前記表示部は、前記名称とともに導通、非導通又は両方を表示すること、
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
5. 前記端末に設けられ、前記信号の受信時刻情報を記録する計時部を更に備え、
   前記表示部は、前記受信時刻情報に基づいて、通電した前記制御回路の各所を順番に並べて表示すること、
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
6. 前記端末に設けられ、前記制御回路の各所の正常な導通順番を記憶する記憶部と、
   前記端末に設けられ、前記信号の受信時刻情報を記録する計時部と、
   前記受信時刻情報と前記導通順番の比較する比較部と、
   を更に備えること、
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
7. 前記端末に設けられ、前記制御回路の各所の一覧を記憶する記憶部と、
   前記受信部で受信した信号の前記識別情報と前記一覧とを照らし合わせる比較部と、
   を更に備えること、
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
8. 前記検出部は、前記配線の近傍に配置されること、
   を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の制御装置。
9. 前記リレーの少なくとも一部は、補助継電器であり、
   前記検出部は、前記補助継電器内に配置されること、
   を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の制御装置。
10. 前記検出部は、容量性干渉に基づいて導通を検出し、
    電極によりなる容量結合部と、
    前記容量結合部と接続されて、電圧変化を検出すると前記送信部を駆動させるドライブ回路と、
    を有すること、
    を特徴とする請求項８又は９に記載の制御装置。

Images