JP2019121554A - 開閉装置用不調原因探索装置 - Google Patents

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憲二 平野
Kenji Hirano
憲二 平野
一哉 実歳
Kazuya Sanetoshi
一哉 実歳
政宗 赤沢
Masamune Akazawa
政宗 赤沢
慶佑 大亀
Keisuke Okame
慶佑 大亀
西山 英治
Eiji Nishiyama
英治 西山
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Abstract

【課題】開閉装置の開閉動作がなんらかの不調により正常に行われない場合の原因を特定しやすくすると共に、原因探索を効率的に行うことが可能な開閉装置用不調原因探索装置を提供する。また、不調原因を探索するにあたり、開閉装置が誤動作する恐れがなく、また、収容箱内に簡易に設置できる探索装置を提供する。【解決手段】開閉装置のシーケンス回路に設けられる複数の電磁コイル30,15,25のそれぞれの近傍に該電磁コイル41,42,43の動作状態を検出する磁気センサを設け、この磁気センサにより検出された動作状態を記録部45に記録する。記録部に記録された電磁コイルの動作状態に基づき、不調原因を自動判別するようにしてもよい。【選択図】図1

Description

この発明は、断路器等の開閉装置の開閉動作がなんらかの不調により正常に行われない場合の原因を特定しやすくし、また、原因探索を効率的に行うことが可能な開閉装置用不調原因探索装置に関する。
変電所や発電所で用いられる遮断器や断路器などの開閉装置は、制御所からの操作信号や保護継電器からの遮断信号(以下、操作信号という)などを受けて開閉動作を行う。
例えば、三極断路器の水平2点断路器を例に説明すると、この断路器は、図6に示されるように、3組の対をなす固定碍子101a,101b,201a,201b,301a,301bと、それぞれの対をなす固定碍子の間に配置される回転碍子102,202,302と、各回転碍子の上端に取り付けられた正逆回動可能なブレード103,203,303と、固定碍子の上端に取り付けられた固定接触部104a,104b,204a,204b,304a,304bとを有し、固定接触部には図示しない
1515568742630_0
が接続されており、ブレード103,203,303と左右一対の固定接触部104a,104b,204a,204b,304a,304bとで各相の
1515568742630_1
を形成し、ブレード103,203,303の両端部の可動接触部105a,105b,205a,205b,305a,305bが固定碍子の固定接触部に接触すると閉路が形成され、ブレードの両端部の可動接触部が固定接触部から離れると開路が形成されるようになっている。
いずれかの回転碍子(図中は、回転碍子302)には、操作装置401の図示しない操作機構による正逆回転動が伝達され、この回転碍子302の正逆回転動は、連結ロッド402を介して他の回転碍子102,202に伝達され、投入指令又は開放指令に基づき、操作装置401の操作機構によって回転碍子302が所定の角度範囲で正逆回転動することで、ブレード103,203,303を正逆回転動させ、固定接触部104a,104b,204a,204b,304a,304b間がブレード103,203,303を介して開閉され、送電線への入状態と切状態とが切り替えられるようになっている。
操作装置401としては、電動機等を利用した電動操作装置であっても、圧縮空気により動作する圧縮空気操作装置であってもよく、これら操作装置は、操作箱内に設けられるシーケンス回路により制御される。
シーケンス回路は、開閉装置の投入・解放動作を制御するための複数の接点や投入操作用コイル及び開放操作用コイルなどの複数の電磁コイルを備え、また、送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードの駆動を常時においてロックし、操作指令が入力された場合にロックを解除するロックアウト装置を備える場合には、ロックアウトレバー等を制御するロックアウトコイル等を更に備えて構成される。
操作信号を受けた開閉装置は、操作箱内に設けられているシーケンス回路で、インターロック等の条件が整っていることを確認した後に、開閉動作に移行するが、接点の接触不良やロックアウトレバー等の動作不良、電磁コイルの断線や操作機構の可動部の固着化など、何らかの不調により開閉動作が完了できない場合には、原因の調査が必要となる。
ところが、原因の調査を行うために現場に赴き、操作箱内のシーケンス回路を調査しても、症状が再現しない場合があり、このような場合には、原因の特定が困難となる。

このような事態に対処するために、開閉器本体の開閉を制御する電磁コイル等に不応動検出回路を設け、これにより開閉器本体の異常であるのか、開閉器本体以外の異常であるのかを迅速に検出可能とするシステム(特許文献1参照)や、メモリーレコーダ等をセットし、操作信号を受けて動作するステップ毎に電圧等を監視しておき、信号がどこまで到達したかを記録しておくことで不調原因を探索すること等が考えられている。
特開2011−181267号公報

しかしながら、前者の構成においては、開閉器本体に異常があるのか、開閉器本体以外の監視システム側に異常があるのかを迅速に検出することは可能であるが、開閉器本体のどの部分が不調原因であるのかを知ることができず、原因の特定ができないものである。
また、後者のメモリーレコーダをセットする不調原因探索では、電圧や電流等を監視し、電磁コイル等に信号が到達したことは判定できるが、コイルが正常に動作したかまでは判定することができない。また、断路器の操作回路に電圧等を検出するための配線を接続する必要があるため、測定器の絶縁不良などによる不具合で開閉装置が誤動作する恐れもある。さらに、メモリーレコーダは大型であり、操作箱内に常時収容することは困難である。
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、開閉装置の開閉動作がなんらかの不調により正常に行われない場合の原因を特定しやすくすると共に、原因探索を効率的に行うことが可能な開閉装置用不調原因探索装置を提供することを主たる課題としている。また、不調原因を探索するにあたり、開閉装置が誤動作する恐れがなく、また、収容箱内に簡易に設置できるようにすることをも課題としている。
上記課題を達成するために、本発明に係る開閉装置用不調原因探索装置は、開閉装置の投入・解放動作を制御する投入操作用コイル及び開放操作用コイルを含む複数の電磁コイルを備え、外部電源と接続されるシーケンス回路を有する開閉装置における不調の原因を探索する開閉装置用不調原因探索装置であって、前記複数の電磁コイルのそれぞれの近傍に設けられて該電磁コイルの動作状態を検出する磁気センサと、この磁気センサにより検出された動作状態を記録する記録部と、を備えることを特徴としている。
したがって、投入操作用コイルや開放操作用コイルに電流が印加されると、それぞれの電磁コイルが正常であれば、磁界が発生するので、その電磁コイルの近傍に設けられた磁気センサにより電磁コイルの動作状態(励磁の有無や発生する磁界の大きさ等)が検出され、その結果が記録部に記録される。このため、操作指令を出したが開閉装置が動作しないという事象に対して、記録部に記録されたそれぞれの電磁コイルの動作状態を見ることで、電磁コイル自体の不調であるのか、電磁コイルの手前の接点の不良であるのか、電磁コイル以降の機構部の不調であるのか等を判別することが可能となる。
また、磁気センサは、電磁コイルの近傍に配置すればよく、シーケンス回路に直接結線する必要がないので、開閉装置が誤動作する恐れはなく、また、磁気センサを設置するために大きなスペースを要しないため、少くとも磁気センサはシーケンス回路の収容箱内に常設することが可能となる。
また、開閉装置が、入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合にロックアウトコイルに通電することにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、をさらに備えている場合には、前記複数の電磁コイルは、前記投入操作用コイルと、前記開放操作用コイルと、前記ロックアウトコイルとを含み、前記磁気センサは、前記投入操作用コイル、前記開放操作用コイル、及び前記ロックアウトコイルのそれぞれの近傍に設けるようにするとよい。
このような構成においては、ロックアウトコイルの動作状態の検出結果と、投入操作用コイル又は開放操作用コイルの動作状態の検出結果との組み合わせにより、操作指令を出したが開閉装置が動作しないという事象に対して、開閉装置が動作しない原因をより狭めて判別することが可能となる。
なお、このような構成において、前記記録部は、前記開閉装置に対して閉路指令を出した場合には、前記ロックアウトコイル、及び、前記投入操作用コイルの動作状態を記録し、前記開閉装置に対して開路指令を出した場合には、前記ロックアウトコイル、及び、前記開放操作用コイルの動作状態を記録するようにするとよい。
以上の開閉装置用不調原因探索装置は、前記記録部に記録された前記電磁コイルの動作状態に基づき、不調原因を自動判別するデータ解析部を更に具備するようにしてもよい。
このような構成においては、記録部に記録された電磁コイルの動作状態を作業者が分析して不調原因を判別する必要がなく、自動判別された不調原因を作業者が使用する端末に通知又は表示させることで、不調原因の探索が一層効率的に行える。
以上述べたように、本発明によれば、開閉装置のシーケンス回路に設けられる電磁コイルの近傍に該電磁コイルの動作状態を検出する磁気センサを設けると共に、この磁気センサにより検出された電磁コイルの動作状態を記録する記録部を設けたので、操作指令を出したが動かない場合の原因を記録部に記録された電磁コイルの動作状態を見ることで開閉装置のどの部分に不調原因があるのかを判別しやすくなり、原因探索を効率的に行うことが可能となる。
また、開閉装置に直接結線が不要な磁気センサを用いるので、開閉装置が誤動作する恐れはなく、また、不調原因探索装置として大掛かりな装置が不要となるので、開閉装置のシーケンス回路を収容する収容箱に常設することが可能となる。
図1は、本発明に係る開閉装置用不調原因探索装置を圧縮空気操作式断路器に利用したシーケンス回路の概略構成例を示す図である。 図2は、入操作が行われた場合のシーケンス回路の状態を示す図である。 図3は、切操作が行われた場合のシーケンス回路の状態を示す図である。 図4は、シーケンス回路の各電磁コイルの励磁の有無と想定される原因とを記載した表であり、(a)は、閉路指令(入指令)を出したが動かない場合の例、(b)は、開路指令(切指令)を出したが動かない場合の例を示す。 図5は、磁気センサにより検出された電磁コイルの動作状態に基づき不調原因を判別させるデータ解析部での動作処理例を示すフローチャートである。 図6は、断路器の構成例を説明する概略構成図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
図1は、図6で示す三極断路器の水平2点断路器を圧縮空気操作装置を用いて駆動制御するシーケンス回路を示すもので、Pは直流電源の正極、Nは直流電源の負極を示している。
正極Pには、制御所から遠隔制御線αを介して入操作端子Cに入信号が供給されると閉成する入操作スイッチ(ON)11と、遠隔制御線βを介して切操作端子Tに切信号が供給されると閉成する切操作スイッチ(OFF)21とが接続されている。また、負極Nには、断路器の手動操作時にこのシーケンス回路が動作しないように(断路器を手動操作する場合に圧縮空気によるブレードの動きを回避するために)開成する手動安全スイッチ(SAD)31が接続されている。この手動安全スイッチ(SAD)は、遠隔制御などの通常制御時には、常時閉成している。
入操作スイッチ(ON)11と手動安全スイッチ(SAD)31との間には、圧力スイッチ(Prs1)12、図示しないロックアウト装置のロックアウトレバーの動きに追従して開閉するロックアウトリミットスイッチ(Lo1)13、後述する89用引外し操作用コイル(89T)25の通電時に開成し、非通電時に閉成する接点14、89用投入操作用コイル(89C)15、断路器の切状態で閉成するリミットスイッチ(Ls1)16が直列に接続されている。
また、切操作スイッチ(OFF)21と手動安全スイッチ(SAD)31との間には、圧力スイッチ(Prs2)22、前記ロックアウトレバーの動きに追従して開閉するロックアウトリミットスイッチ(Lo2)23、89用投入操作用コイル(89C)15の通電時に開成し、非通電時に閉成する接点24、89用引外し操作用コイル(89T)25、断路器の入状態で閉成するリミットスイッチ(Ls2)26が直列に接続されている。
圧力スイッチ12,22は、圧縮空気を利用してブレードを操作する断路器において設置されている図示しない空気圧縮機から送気される圧縮空気を貯える圧縮空気貯蔵タンク内の空気圧を測定する圧力スイッチであり、規定値以上の圧力が得られている正常時においては、常に閉成されている。また、ロックアウトリミットスイッチ13,23は、断路器のブレードのロック状態を解除するために後述するロックアウトコイル30に通電された場合に開成する接点である。
圧力スイッチ(Prs1)12と手動安全スイッチ(SAD)31との間には、入操作用主接点(Lb)10とロックアウトコイル(Lo)31とが直列に接続され、また、圧力スイッチ(Prs2)22と手動安全スイッチ(SAD)31との間には、切操作用主接点(La)20と前記ロックアウトコイル(Lo)30とが直列に接続されている。
さらに、正極Pと89用投入操作用コイル(89C)15との間には、89用投入操作用コイル(89C)15へ通電中に閉成する自己保持接点17が設けられ、また、正極Pと89用引外し操作用コイル(89T)25との間には、89用引外し操作用コイル(89T)25の通電中に閉成する自己保持用接点27が設けられている。
以上の構成において、図1は、断路器が切状態である場合を示している。この状態から、制御所において入操作が行われて制御線αを介して入信号が供給されると、図2に示されるように、入操作スイッチ(ON)11が閉成する。
圧力スイッチ(Prs1)12は、圧縮空気貯蔵タンク内の空気圧が規定圧以上である通常時においては閉成しており、断路器を手動操作しない限り手動安全スイッチ(SAD)も閉成している。また、断路器が切状態である場合には、入操作用主接点(Lb)10は閉成状態にあるため、入操作端子Cに入の操作指令が入力されると、ロックアウトコイル(Lo)30に通電され、図示しないロックアウトレバーが作動することで、操作機構のロック状態が解除され、ブレードを動かす動力装置が動作可能となる。また、断路器の切状態では、接点14やリミットスイッチ(LS1)16は閉成中であり、ロックアウトレバーが作動すると、これに連動してロックアウトリミットスイッチ(Lo1)13が閉成することで89C(89用投入操作用コイル15)に通電され、ブレードを動かす動力装置がブレードを切状態から入状態に回動させるように動作する。
なお89Cに通電すると、これに連動して接点17が閉成、接点24が開成するので、89Cへの通電状態が維持される。
そして、断路器が入状態になると、接点Lbが開成することでロックアウトコイルへの通電が停止し、ブレードを動かす動力装置がロック状態となる。
その後、断路器の入状態で、制御所において切操作が行われて制御線βを介して切信号が供給されると、図3に示されるように、切操作スイッチ(OFF)21が閉成する。
圧縮空気の空気圧が正常であれば、圧力スイッチ(Prs2)22は閉成しており、また、手動操作をしていなければ、手動安全スイッチ(SAD)31も閉成している。また、断路器の入状態においては、切操作用主接点(La)20は閉成状態にあるため、切操作端子Tに切の操作指令が入力されると、ロックアウトコイル(Lo)30に通電され、図示しないロックアウトレバーが作動することで、操作機構のロック状態が解除され、ブレードを動かす動力装置が動作可能となる。また、断路器の入状態では、接点24やリミットスイッチ(Ls2)26は閉成中であり、ロックアウトレバーが作動すると、これに連動してロックアウトリミットスイッチ(Lo2)23が閉成することで89T(89用引外し操作用コイル25)に通電され、ブレードを動かす動力装置がブレードを入状態から切状態に回動させるように動作する。
なお89Tに通電すると、これに連動して接点27が閉成、接点14が開成するので、89Tへの通電状態が維持される。
そして、断路器が切状態になると、接点Laが開成することでロックアウトコイルへの通電が停止し、ブレードを動かす動力装置がロック状態となる。
このようなシーケンス回路において、ロックアウトコイル(Lo)30、89C(89用投入操作用コイル)15、89T(89用引外し操作用コイル)25のそれぞれの近傍には、磁気センサ41,42,43が配設されている。この磁気センサ41,42,43は、各電磁コイルの励磁の有無や電磁コイルから発生する磁界の強さを検知するセンサであれば何でもよく、例えば、ホール素子や磁気インピーダンス素子(MI素子)や磁気抵抗効果素子を利用したセンサ、フラックスゲートセンサなど様々なタイプのセンサを利用可能である
そして、これら磁気センサ41,42,43で検出された結果(各電磁コイルの励磁の有無、電磁コイルから発生する磁界の強さ等の各電磁コイルの動作状態の結果)は、リアルタイムで、又は、所定の間隔毎に記録部45に記録され、データ解析部46で解析したり、いつでも記録部45から抽出して見ることができるようになっている。
したがって、作業者は、制御所から閉路指令を出したが動作しない場合には、図4(a)に示すように、ロックアウトコイル30と89C(89用投入操作用コイル)15の励磁の有無から、同図に示すような原因を推し量ることが可能となり、また、制御所から開路指令を出したが動作しない場合には、図4(b)に示すように、ロックアウトコイル30と89T(89用引外し操作用コイル)43の励磁の有無から、同図に示すような原因を推し量ることが可能となる。
すなわち、
(1)ロックアウトコイル30及び89C又は89Tからの磁気が検出されなかった場合(Loと89Cのいずれも非励磁状態であり、又は、Loと89Tのいずれも非励磁状態であることが検出された場合)には、操作指令が届いてないことや、接点La,Lbの接触不良が原因であると推測でき、
(2)ロックアウトコイル30からの磁気は検出されたが(Loは励磁状態であることが検出されたが)、89C又は89Tからの磁気が検出されなかった場合(89C又は89Tは非励磁状態であることが検出された場合)には、ロックアウトコイル30は励磁されたがロックアウトレバーの動きが不調で動ききらなかった場合や、ロックアウトコイル30は動作したがリミットスイッチ(ロックアウトリミットスイッチ(Lo1)13やロックアウトリミットスイッチ(Lo2)23))の接触不良か、89C又は89Tの断線が原因であると推測でき、
(3)ロックアウトコイル30からも、89C又は89Tからも磁気が検出された場合(Loと89Cのいずれも励磁状態であり、又は、Loと89Tのいずれも励磁状態であることが検出された場合)には、電磁コイルは励磁されたが、ブレードを動かす動力装置が固着して動かない場合や、動力装置移以降の機構部の不具合であると推測できる。
したがって、以上の開閉装置用不調原因探索装置によれば、各電磁コイルの近傍に設けられた磁気センサ41,42,43からの検出結果を把握することで、開閉装置の開閉動作がなんらかの不調により正常に行われない場合の原因を特定しやすくなると共に、原因探索を効率的に行うことが可能となる。また、電磁コイルの近傍に磁気センサを設けて各電磁コイルの磁気の発生の有無を検知すればいいので、既存の操作箱内に磁気センサをシーケンス回路に対して非接触の状態で配置すればよく、シーケンス回路が誤動作する虞がなく、また、狭い収容箱内でも常設することが可能となる。
以上の構成は、記録部45に磁気センサ41,42,43からの検出結果を記録させ、その記録された結果を記録部45から取り出して解析することで原因を特定するものであったが、現在時刻、または、任意の時刻の記録された磁気センサの検出結果(電磁コイルの動作状態)をデータ解析部46で自動解析し、推定される原因を作業者の端末に通知したり、図示しないモニター等に表示させたりするようにしてもよい。
たとえば、データ解析部46において、操作指令を出したが、ブレードが動かない場合に、図5に示されるように、ロックアウトコイル30からの磁気の発生の有無を判定し(ステップ50)、ロックアウトコイル30からの磁気の発生がない(×)と判定された場合には、前記図4の原因I又はIIの可能性があるので、その旨を通知又は表示する(ステップ52)。
また、ステップ50において、ロックアウトコイル30から磁気の発生が有ると判定された場合には、ロックアウトコイル30から発生した磁界の大きさが規定値以上であるか否かを判定し(ステップ54)、規定値以下であれば、ロックアウトコイル30又はそれより上流側において電気抵抗の大きい部分があることを通知又は表示する(ステップ56)。
また、ステップ54において、ロックアウトコイル30から発生した磁界の大きさが規定値以上であると判定された場合には、89C又は89Tから磁気が検出されたか否かを判定し(ステップ58)、検出されなかった場合には、前記原因III〜Vの可能性があるので、その旨を通知又は表示し(ステップ60)、89C又は89Tから磁気が検出された場合には、89C又は89Tから発生した磁界の大きさが規定値以上であるか否かを判定し(ステップ62)、規定値以上であれば、ブレードが動いていない原因が前記原因VI又はVIIである可能性があるので、その旨を通知又は表示する(ステップ64)。また、ステップ62において、89C又は89Tから発生した磁界の大きさが規定値以下であると判定された場合であれば、89C又は89T又はそれより上流側において電気抵抗が大きい部分があると推測されるので、その旨を通知又は表示する(ステップ66)。
したがって、シーケンス回路の各電磁コイルの近傍に磁気センサを設け、それぞれの電磁コイルの動作状態(励磁の有無や磁界の大きさ等)の経時的な記録から、不調発生した後の探索において不調が再現しない場合でも、原因不明として扱うのではなく、不調原因の範囲を絞り込んで調査、対応が可能となるので、不調の原因を特定しやすくなり、また、原因探索を効率的に行うことが可能となる。
なお、以上においては、三極断路器の水平2点断路器であって圧縮空気による操作によるものを例にして説明したが、電磁力操作のものや単極断路器等の他の断路器であっても、また、断路器以外の負荷開閉器、遮断器などの他の開閉装置において、電磁コイルを備えてシーケンス回路が形成されているものであれば、同様の手法を採用可能である。
15 89用投入操作用コイル(89C)
25 89用引外し操作用コイル(89T)
30 ロックアウトコイル(Lo)
41,42,43 磁気センサ
45 記録部
46 データ解析部

Claims (4)

  1. 開閉装置の投入・解放動作を制御する投入操作用コイル及び開放操作用コイルを含む複数の電磁コイルを備え、外部電源と接続されるシーケンス回路を有する開閉装置における不調の原因を探索する開閉装置用不調原因探索装置であって、
    前記複数の電磁コイルのそれぞれの近傍に設けられて該電磁コイルの動作状態を検出する磁気センサと、
    この磁気センサにより検出された動作状態を記録する記録部と、
    を備えることを特徴とする開閉装置用不調原因探索装置。
  2. 前記開閉装置は、入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合にロックアウトコイルに通電することにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、をさらに備え、
    前記複数の電磁コイルは、前記投入操作用コイルと、前記開放操作用コイルと、前記ロックアウトコイルとを含み、
    前記磁気センサは、前記投入操作用コイル、前記開放操作用コイル、及び前記ロックアウトコイルのそれぞれの近傍に設けられることを特徴とする請求項1記載の開閉装置用不調原因探索装置。
  3. 前記記録部は、前記開閉装置に対して閉路指令を出した場合には、前記ロックアウトコイル、及び、前記投入操作用コイルの動作状態を記録し、前記開閉装置に対して開路指令を出した場合には、前記ロックアウトコイル、及び、前記開放操作用コイルの動作状態を記録することを特徴とする請求項2記載の開閉装置用不調原因探索装置。
  4. 前記記録部に記録された前記電磁コイルの動作状態に基づき、不調原因を自動判別するデータ解析部を更に具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の開閉装置用不調原因探索装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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