JP2020046253A

JP2020046253A - 開閉器

Info

Publication number: JP2020046253A
Application number: JP2018173763A
Authority: JP
Inventors: 智子 ▲高▼須加; Tomoko Takasuka; 孝幸甲斐; Takayuki Kai; 拓哉大久保; Takuya Okubo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-18
Also published as: JP7006548B2

Abstract

【課題】可動電極の駆動機構の動作に影響を与えることなく、駆動機構の動作を検出する動作検出部を備えた開閉器を得る。【解決手段】開閉器１００は、固定電極４と可動電極５とが対向して配置され、可動電極５には、絶縁ロッド８を介して回動するように支持された連結レバー１０が連結されている。連結レバー１０は、可動電極５の開閉動作に連動して回動する。連結レバー１０の外周には、動作検出部１８が離間して配置され、動作検出部１８は、連結レバーの回動に伴う磁束の変化に応じて電圧信号を出力する。動作検出部１８は、信号処理部２０に接続され、電圧信号に基づいて、劣化状態を示す特徴量を算出し、特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、可動電極を開閉させる駆動機構の動作を検出して異常か否かが判定される開閉器に関する。

一般的に、開閉器の期待寿命は１５年から２０年の間と言われている。このような長期にわたって開閉器の信頼性を維持するには予防保全を行うことが重要である。従来から開閉器の予防保全の手法としては、日常的又は数年の頻度で定期的にメンテナンスを実施する時間基準保全（ＴＢＭ：ＴｉｍｅＢａｓｅｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）が主流である。しかし、開閉器の劣化状態は、設置場所や使用状況等により大きく異なるため、時間基準保全では機器によってはメンテナンスが過剰になり、余分に費用が発生する可能性がある。そこで近年、ビッグデータ解析技術やＡＩの進歩等に伴って、稼働中の機器の状態を監視して必要な時期に必要な機器にだけメンテナンスを実施する状態基準保全（ＣＢＭ：ＣｏｎｄｉｔｉｏｎＢａｓｅｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）が注目されている。

このような状態監視技術の１つとして開閉器では、可動電極を開閉させる駆動機構の動作を監視する技術が開発されている。特に、永久磁石を用いて可動電極を開閉させる電磁駆動式の開閉器に比べ、ばねやレバー等の複数の部品が連結されて可動電極を開閉させるばね操作式の開閉器では、部品同士の連結部分に塗布されたグリースの劣化や腐食等が原因となって開閉が不能となる恐れがあるため、その動作を監視することが重要である。例えば特許文献１には、可動電極に接続されたリンク機構に可動電極の動作に対応して回転動作を行う回転軸を設け、この回転軸に、検出歯車、検出円板及び可変コンデンサのいずれか１つを連結し、可動電極の移動距離と時間との関係を示すストロークカーブを計測する電力用開閉機器の動作監視装置が提案されている。

特開平８―１０２２４０号公報

しかしながら、従来の開閉器の動作監視装置では、検出歯車、検出円板、可変コンデンサ等の検出装置を、駆動機構の動作に連動するように連結させる必要があり、駆動機構の動作に影響を与える恐れがあるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、駆動機構に連動するように連結させる必要なく、駆動機構の動作を検出する動作検出部を備え、異常か否かが判定される開閉器を提供することを目的とする。

本発明に係る開閉器は、固定電極と、固定電極に対向して配置された可動電極と、一端が絶縁ロッドを介して可動電極に連結されて回動する連結レバーと、連結レバーの他端に連結され、投入指令又は遮断指令に応じて連結レバーを回動させて可動電極の開閉動作を操作する操作機構と、連結レバーの外周に離間して配置され、連結レバーの回動に伴う磁束の変化に応じて電圧信号を出力する動作検出部と、動作検出部から出力された電圧信号に基づいて劣化状態を示す特徴量を算出し、特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する信号処理部とを備える。

また本発明に係る開閉器は、固定電極と、固定電極に対向して配置された可動電極と、一端が絶縁ロッドを介して可動電極に連結されて回動する連結レバーと、連結レバーの回動に伴って回転する中空多角柱形状の回転軸と、連結レバーの他端に連結され、投入指令又は遮断指令に応じて連結レバーを回転軸の軸心周りに回動させて可動電極の開閉動作を操作する操作機構と、回転軸の内部に離間して配置され、回転軸の回転に伴う磁束の変化に応じて電圧信号を出力する動作検出部と、動作検出部から出力された電圧信号に基づいて劣化状態を示す特徴量を算出し、特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する信号処理部とを備える。

本発明に係る開閉器によれば、可動電極の開閉動作に連動して回動する連結レバーの外周及び連結レバーに取り付けられた回転軸の内部のいずれかに動作検出部を離間して設ける構成とすることで、駆動機構の動作に影響を与えることなく、駆動機構の動作を検出して異常か否かを判定することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の動作検出部の一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の動作検出部の他の例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の信号処理部の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の操作機構の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る開閉器の信号処理部のフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る開閉器の概略構成図である。本発明の実施の形態２に係る開閉器の動作検出部の一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態２に係る開閉器の動作検出部の他の例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部を示す概略構成図である。本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部のフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部を説明するための説明図である。

以下では、本発明に係る開閉器の一例として、ばね操作式の真空遮断器を用いて説明する。開閉器は、真空遮断器に限らず、ガス遮断器でもよいし、遮断器以外の断路器や接地開閉器であってもよい。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る開閉器を示す概略構成図である。図１は、開極時の状態を示している。図１に示すように、開閉器１００には、筐体１内に真空バルブ２が設けられ、真空バルブ２の接点を開閉するために、ばねやレバー、回転軸等の駆動機構が設けられている。

真空バルブ２は、内部が真空に保持された円筒状の真空容器３と、一端に固定接点４ａを有する固定電極４と、一端に可動接点５ａを有する可動電極５とを備える。固定電極４及び可動電極５は、固定接点４ａ及び可動接点５ａ（以下、単に両接点４ａ、５ａと記載する）が互いに対向するように配置されている。固定電極４は、固定接点４ａと反対側の端部で上部導体６に接続され、可動電極５は、可動接点５ａと反対側の端部で下部導体７に接続されている。

可動電極５の可動接点５ａと反対側の端部は、真空容器３と同軸上に配置された絶縁ロッド８に連結されている。絶縁ロッド８の可動電極５と反対側の端部は、接圧ばね９を介して連結レバー１０の一端に可動ピン１１で連結されている。連結レバー１０は、接圧ばね９を押し上げ又は引き下げして両接点４ａ、５ａを開閉する。ここで図１では、真空容器３の軸心を鉛直方向に向けた例を示しているが、真空容器３の軸心の方向は、任意の方向であってもよい。

連結レバー１０は、中間部に回転軸１２が取り付けられ、回転軸１２の軸心周りに回動するように支持されている。連結レバー１０は、回動に伴って伸縮する開放ばね１３が連結されている。連結レバー１０の絶縁ロッド８と反対側の他端は、投入ばね１４を介して、可動電極５の開閉動作を操作する操作機構１６に可動ピン１５で連結されている。操作機構１６は、投入指令又は遮断指令に応じて、駆動機構を動作させ、可動電極５を閉極位置又は開極位置に駆動させる。

ここで駆動機構とは、絶縁ロッド８、接圧ばね９、連結レバー１０、回転軸１２、開放ばね１３及び投入ばね１４を含む。

図２は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の連結レバーを示す概略構成図である。図２は、図１のＡＡ’線に沿った断面図であり、簡単のため開放ばねや投入ばね等が省略されている。図２に示すように、連結レバー１０は回転軸１２に取り付けられ、回転軸１２は絶縁ロッド８の軸心と直交するように設けられている。回転軸１２は、筐体１に設けられた軸受１７により支持され、連結レバー１０の回動に伴って回転する。連結レバー１０の外周には、連結レバー１０の動作を検出する動作検出部１８が設けられている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の動作検出部を示す概略構成図である。図３は、図２のＢＢ’線に沿った断面図である。図３に示すように、動作検出部１８は、環状のコア１８１を有し、コア１８１の連結レバー１０を挟んだ両側には、連結レバー１０の動作方向Ｐと同じ方向に、Ｎ極とＳ極とが対向するように磁石１８２ａ、１８２ｂが埋め込まれて設けられている。コア１８１には、磁束の変化に応じて起電力を発生させる検出コイル１８３が巻回されている。動作検出部１８は、連結レバー１０の動作を妨げない程度に連結レバー１０に離間して配置されており、筐体１内に設けられた所定の支持部材（図示せず）によって支持されている。

このように、磁石１８２ａ、１８２ｂが連結レバー１０の動作方向Ｐに沿って連結レバー１０を挟んだコア１８１の両側に対向して設けられることにより、連結レバー１０が回転軸１２の軸心周りに動作方向Ｐに沿って回動する際、連結レバー１０と磁石１８２ａ、１８２ｂとの間の距離が変化するため、検出コイル１８３を鎖交する磁束が変化する。検出コイル１８３は、この磁束の変化に応じて発生する起電力を検出する。動作検出部１８は、検出コイル１８３で検出された起電力に基づいて電圧信号を信号処理部２０に出力する。

ここで、動作検出部１８は、図４に示すように、検出コイル１８３がコア１８１の二箇所に巻回されていてもよい。また、図３、図４では、磁石１８２ａ、１８２ｂがコア１８１に埋め込まれて設けられた例を示したが、コア１８１の側面から連結レバー１０側に突出して設けられてもよい。

図５は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の信号処理部を示す概略構成図である。図５に示すように、信号処理部２０は、動作検出部１８で検出した電圧信号を受信する信号受信部２０１と、受信された電圧信号に基づいて、開閉器１００の劣化状態を示す特徴量を算出する信号分析部２０２と、特徴量に応じて異常か否かを判定するための閾値を記憶する閾値データベース２０３と、特徴量と閾値とを比較し、特徴量が閾値を超える場合に異常と判定する異常判定部２０４と、判定結果を通知する通知手段部２０５とを備える。

信号受信部２０１は、動作検出部１８から出力された電圧信号を受信し、連結レバー１０の動作の開始から終了までの電圧信号の時系列データＶ_ｒｏｔ（ｔ）を取得する。信号受信部２０１は、例えば増幅器やＡＤ変換器を備え、電圧信号がアナログ信号であった場合、デジタル信号に変換してから信号分析部２０２に送信する。

信号分析部２０２は、信号受信部２０１からの電圧信号の時系列データＶ_ｒｏｔ（ｔ）に基づいて、開閉器１００の劣化状態を示す特徴量を算出する。特徴量は、例えば連結レバー１０の動作時間である。信号分析部２０２では、例えばノイズ抑制処理、フィルタ処理、統計的手法等を施すことにより特徴量を算出する。

閾値データベース２０３は、特徴量に応じて異常か否かを判定するための閾値を記憶する。ここで、閾値は、例えば過去の事例や機器の仕様に基づいて設定される。

異常判定部２０４は、信号分析部２０２で算出された特徴量と、閾値データベース２０３に記憶された特徴量に対応する閾値とを比較する。異常判定部２０４は、特徴量が閾値を超えている場合は異常であると判定し、判定結果を通知手段部２０５に送信する。

通知手段部２０５は、異常判定部２０４の判定結果を光、振動、音等の手段を用いて開閉器１００の管理者に通知する。また通知手段部２０５は、判定結果を無線又は有線の通信手段を介して外部のサーバ等に送信してもよい。

信号処理部２０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等を備え、例えば、ネットワークに接続されたサーバ、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、マイクロコンピュータ等を用いて構成される。また、信号処理部２０は、閾値データベース２０３に所定の閾値を入力するための入力部や、異常判定部２０４の判定結果を表示する表示部等が設けられてもよい。また、信号処理部２０は、互いに送受信が可能であれば、一部の機能が別体に設けられていてもよく、例えば信号受信部２０１と信号分析部２０２とがネットワークを介して接続された別々の機器であってもよい。

このように、本実施の形態に係る開閉器１００では、両接点４ａ、５ａを開閉する連結レバー１０の外周に離間して、連結レバー１０の回動によって生じる磁束の変化に応じて電圧信号を出力する動作検出部１８と、電圧信号に基づいて開閉器１００の異常か否かを判定する信号処理部２０とを備える。このように、動作検出部１８を両接点４ａ、５ａの開閉に応じて回動する連結レバー１０の外周に離間して設ける構成としたため、駆動機構の動作に連動するように連結させる必要なく、駆動機構の動作に影響を与えずに、異常か否かを判定することが可能となる。また動作検出部１８が連結レバー１０の動作を検出することで、連結レバー１０に連結される絶縁ロッド８や操作機構１６等の連結部分に塗布されるグリースの固化等によって生じる開閉不良を容易に検出できる。

次に、開閉器１００の開閉動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の操作機構を示す概略構成図である。図６に示すように、操作機構１６は、投入コイル２１、投入ラッチ２２、投入ラッチローラ２３、大歯車２４、投入カム２５、出力ローラ２６、出力レバー２７、引外しコイル２８、引外しラッチ２９、引外しラッチピン３０等を備える。

図７、図８及び図９は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の概略構成図である。図７は開極状態、図８は閉極状態、図９は図７の開極状態から図８の閉極状態へ遷移する途中の状態を示す。まず、図７の開極状態から図８の閉極状態へ遷移する閉極動作について説明する。

図７に示す開極状態において、投入ばね１４は蓄勢されている状態である。図９に示すように、操作機構１６に投入指令が出されると、投入コイル２１が励磁され、投入ラッチ２２が時計回りに回動し、投入ラッチ２２と投入ラッチローラ２３との係合が外れる。そして、投入ばね１４の蓄勢力により、大歯車２４と一体に構成された投入カム２５が時計回りに回動する。そして、投入カム２５が出力ローラ２６を押し下げ、出力レバー２７が反時計回りに回動する。この出力レバー２７の回動により、連結レバー１０が回転軸１２の軸心周りに反時計回りに回動する。連結レバー１０の回動により、絶縁ロッド８が上方に押し上げられ、可動電極５は、可動接点５ａが固定接点４ａに接触する閉極位置まで駆動され、接圧ばね９により固定電極４に押圧される。

このとき、出力レバー２７の引外しラッチピン３０が引外しラッチ２９に係止され、出力レバー２７の時計回りの回動が阻止される。これにより、真空バルブ２の両接点４ａ、５ａ間に大きな接触圧が発生し、大電流が安定して通電される。閉極動作が完了すると、電動機（図示せず）が作動し、投入ばね１４が再び蓄勢され、初期状態に戻る。

図８の開極状態から図７の閉極状態へ遷移する開極動作について説明する。操作機構１６に遮断指令が出されると、引外しコイル２８が励磁され、引外しラッチ２９と引外しラッチピン３０の係合が外れる。そして、出力レバー２７が開放ばね１３の蓄勢力により時計回りに回動する。この出力レバー２７の回動により、連結レバー１０が回転軸１２の軸心周りに時計回りに回動する。連結レバー１０の回動により、絶縁ロッド８が下方に押し下げられ、可動電極５は、可動接点５ａが固定接点４ａから離反するように開極位置に駆動される。これにより、両接点４ａ、５ａが開極される。

次に、信号処理部２０の処理手順について説明する。図１０は、本発明の実施の形態１に係る開閉器の信号処理部のフローチャートである。

信号受信部２０１は、動作検出部１８から可動電極５の開閉動作時における電圧信号を受信し、連結レバー１０の動作の時間変化を示す時系列データＶ_ｒｏｔ（ｔ）を取得する（ＳＴ１０１）。信号受信部２０１は、ＡＤ変換後に指定されたデータフォーマットに基づいてＶ_ｒｏｔ（ｔ）を変換する。変換後の信号をＶ’_ｒｏｔ（ｔ）と表す。信号受信部２０１は、変換した電圧信号Ｖ’_ｒｏｔ（ｔ）を信号分析部２０２に送信する。ここで、データフォーマットは、例えばｃｓｖ形式やテキスト形式、バイナリ形式等である。

信号分析部２０２は、電圧信号Ｖ’_ｒｏｔ（ｔ）に、ノイズ抑制処理、フィルタ処理、統計的手法等を施し、電圧信号Ｖ’_ｒｏｔ（ｔ）に基づいて、開閉器１００の劣化状態を示す特徴量を算出する（ＳＴ１０２）。例えば連結レバー１０の動作時間を特徴量とした場合、信号分析部２０２は、電圧信号Ｖ’_ｒｏｔ（ｔ）から動作開始時刻ｔｓと動作完了時刻ｔｅを検出し、動作時間ΔＴ＝ｔｅ−ｔｓを算出する。

異常判定部２０４は、信号分析部２０２で算出された動作時間ΔＴを特徴量として受け取る。そして閾値データベース２０３から動作時間ΔＴに対応する閾値を呼び出し、動作時間ΔＴが閾値を超えている場合は、異常であると判定する（ＳＴ１０３）。異常判定部２０４は、判定結果を通知手段部２０５に送信する。通知手段部２０５は、異常判定部２０４の判定結果を開閉器１００の管理者に光、振動、音等を用いて通知する（ＳＴ１０４）。ここで、（ＳＴ１０１）から（ＳＴ１０４）は、一部の手順を省略、又は入れ替えてもよい。

上述のとおり、本実施の形態に係る開閉器１００では、開閉器の両接点４ａ、５ａの開閉に応じて回転する連結レバー１０の外周に離間して動作検出部１８を設け、動作検出部１８で検出された電圧信号に基づいて、信号処理部２０が異常か否かを判定する。このように、動作検出部１８を両接点４ａ、５ａの開閉に応じて回動する連結レバー１０の外周に離間して設ける構成としたため、駆動機構の動作に連動するように連結させる必要なく、駆動機構の動作に影響を与えずに、異常か否かを判定することが可能となる。

また、開閉器１００は、信号処理部２０で連結レバー１０の回動にかかる動作時間を特徴量として算出して異常か否かを判定ことができる。連結レバー１０の回動にかかる動作時間は、連結レバー１０に連結された開放ばね１３や投入ばね１４のへたりや、連結レバー１０の連結部分に塗布されるグリースの固化によって影響を受けるため、連結レバー１０の回動にかかる動作時間を検出することで、開閉器１００が異常か否かを精度良く判定できる。

なお、信号処理部２０は、外部に記憶装置を有し、開閉器１００の構造や材料に関する情報と、その劣化事象とが関連付けられた物理モデルデータベースが記憶されていてもよい。

実施の形態２．
本発明を実施するための実施の形態２に係る開閉器について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、動作検出部１８が連結レバー１０の外周に離間して設けられた例を示したが、本実施の形態では、動作検出部１８は、中空の多角柱形状である回転軸１２の内部に設けられている。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る開閉器の回転軸を示す概略構成図である。図１１は、動作検出部が回転軸に設けられた場合における図１のＡＡ’線に沿った断面図であり、簡単のため開放ばねや投入ばね等が省略されている。図１１に示すように、動作検出部１８は、例えば、中空の多角柱形状の回転軸１２の先端部において、少なくとも一部が回転軸１２の内部に位置するように設けられ、筐体１によって支持されている。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る開閉器の動作検出部を示す概略構成図である。図１２は、図１１のＣＣ’線に沿った断面図である。図１２に示すように、動作検出部１８は、コア１８１、磁石１８２ｃ及び検出コイル１８３を備える。コア１８１は、回転軸１２の内部に離間して配置される。磁石１８２ｃは、例えば直方体形状や円柱形状であり、コア１８１より回転軸１２の径方向内側に配置され、回転軸の軸方向と直交する方向に２極に着磁されている。磁石１８２ｃは、磁石１８２ｃが作る磁束の流れが回転軸１２を通るように配置される。コア１８１には、検出コイル１８３が、磁石１８２ｃの作る磁束と鎖交するように巻回されている。

中空の多角柱形状の回転軸１２が連結レバー１０の回動に伴って回転することにより、回転軸１２と磁石１８２ｃとの間の距離が変化するため、検出コイル１８３を鎖交する磁束が変化する。検出コイル１８３は、この磁束の変化に応じて発生する起電力を検出する。動作検出部１８は、検出コイル１８３で検出された起電力に基づいて電圧信号を信号処理部２０に出力する。

ここで、動作検出部１８は、図１３に示すように、検出コイル１８３がコア１８１の二箇所に巻回されていてもよい。また、図１２、図１３では検出コイル１８３の端部が省略されているが、それぞれ信号処理部２０に接続されているものとする。

信号処理部２０は、取得された電圧信号に基づいて特徴量を算出し、特徴量と閾値とを比較して特徴量が閾値を超えていた場合、異常と判定して管理者に通知する。詳細な構成は、実施の形態１と同様であるため省略する。

上述のとおり、本実施の形態に係る開閉器１００によれば、動作検出部１８を開閉器１００の開閉動作に応じて回転する中空の多角柱形状の回転軸１２の内部に離間して設ける構成とすることで、駆動機構の動作に連動するように連結させる必要なく、駆動機構の動作に影響を与えずに、異常か否かを判定することが可能となる。さらに本実施の形態に係る開閉器１００によれば、中空の多角柱形状の内部に、回転軸１２に離間して動作検出部１８を設ける構成とすることで、筐体１内の駆動機構の部品点数が多い場合でも、容易に動作検出部１８を取り付けることができ、省スペース化を図ることができる。

実施の形態３．
本発明を実施するための実施の形態３に係る開閉器について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。本実施の形態では、開閉器１００の信号処理部２０が、診断履歴データベース２０６及び余寿命推定部２０７をさらに備える。

動作検出部１８は、開閉器１００の連結レバー１０の外周及び連結レバー１０に取り付けられた回転軸１２の内部のいずれかにそれぞれ離間して設けられる。動作検出部１８は、可動電極５の開閉動作時における磁束の変化に応じて電圧信号を信号処理部２０に出力する。

図１４は、本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部を示す概略構成図である。図１４に示すように、信号処理部２０は、信号受信部２０１、信号分析部２０２、閾値データベース２０３、異常判定部２０４、通知手段部２０５、診断履歴データベース２０６及び余寿命推定部２０７を備える。

診断履歴データベース２０６は、過去に異常判定部２０４で異常か否かの判定に用いられた特徴量を記憶する。また診断履歴データベース２０６は、手動で開閉器１００を点検した場合に得られた特徴量を記憶してもよい。

余寿命推定部２０７は、異常判定部２０４で異常か否かを判定された特徴量と、診断履歴データベース２０６に記憶された過去の特徴量とに基づいて、開閉器１００の余寿命を推定する。

次に信号処理部２０の処理手順について説明する。図１５は、本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部のフローチャートである。信号受信部２０１は、動作検出部１８から可動電極５の開閉動作時における電圧信号を受信する（ＳＴ２０１）。信号分析部２０２は、電圧信号に基づいて、開閉器１００の劣化状態を示す特徴量を算出する（ＳＴ２０２）。異常判定部２０４は、特徴量が閾値データベース２０３に記憶された閾値を超えている場合は、異常であると判定する（ＳＴ２０３）。通知手段部２０５は、異常と判定された場合、判定結果を管理者に通知する（ＳＴ２０４）。（ＳＴ２０１）から（ＳＴ２０４）の詳細な動作は、（ＳＴ１０１）から（ＳＴ１０４）と同様なため省略する。

異常判定部２０４は、異常と判定されなかった場合、異常か否かの判定のために算出された特徴量を診断履歴データベース２０６及び余寿命推定部２０７に出力する（ＳＴ２０５）。余寿命推定部２０７は、異常判定部２０４から出力された特徴量と、診断履歴データベース２０６に記憶された過去の特徴量に基づいて、開閉器１００の余寿命を推定する（ＳＴ２０６）。

図１６は、本発明の実施の形態３に係る開閉器の信号処理部の動作を説明するための説明図である。縦軸は特徴量Ｘ、横軸は設置からの経過年数Ｔである。図１６に示すように、例えば、診断履歴データベース２０６に記憶された過去に取得された特徴量を経過年数毎にプロットしていくことで、開閉器１００の特徴量Ｘの経年の劣化傾向を示す劣化関数ξが得られる。そして、閾値データベース２０３に記憶された特徴量の閾値Ｘ_ｔｈを横軸と平行に引き、この閾値の線と劣化関数ξとの交点から機器更新時期Ｔ_ｒｅｐが導き出される。

（ＳＴ２０４）で異常判定部２０４から出力された最新の特徴量Ｘ_ｐを横軸に平行に引いた線と劣化関数ξとの交点における経過年数Ｔ_ｐを求め、機器更新時期Ｔ_ｒｅｐから経過年数Ｔｐを引き算し、余寿命Ｌが算出される。

通知手段部２０５は、余寿命推定部２０７で推定された余寿命を管理者に通知する（ＳＴ２０７）。また、余寿命推定の結果、管理者が設定した余寿命Ｌを下回る可能性又は管理者が設定した次の点検時期よりも前に余寿命Ｌを下回る可能性がある場合は、管理者に更新時期であることを通知するようにしてもよい。ここで、（ＳＴ２０１）から（ＳＴ２０７）は、一部の手順を省略、又は入れ替えてもよい。

上述のとおり、本実施の形態に係る開閉器１００は、開閉器の両接点４ａ、５ａの開閉に応じて回動する連結レバー１０及び回転軸１２のいずれかに動作検出部１８を離間して設ける構成としたため、開閉器１００の駆動機構の動作に連動するように連結させる必要なく、駆動機構の動作に影響を与えずに、異常か否かを判定することが可能となる。さらに、本実施の形態では、信号処理部２０が診断履歴データベース２０６及び余寿命推定部２０７を備える構成とすることで、連結レバー１０又は回転軸１２の動作に基づいて、開閉器１００の余寿命を推定できる。これにより、設置環境や使用状況により劣化状況が異なる個々の開閉器１００に対して、正確に余寿命を把握することができる。

なお、本実施の形態では、余寿命推定部２０７が診断履歴データベース２０６に記憶された過去の特徴量に基づいて、特徴量の経年の劣化傾向を示す劣化関数を算出する例を示したが、劣化要因と特徴量との関係を示す劣化関数を予め記憶しておいてもよい。ここで劣化要因は、例えば、設置からの経過年数、動作回数、設置環境における温湿度等である。余寿命推定部２０７は、予め記憶された劣化関数と、異常判定部２０４から出力された特徴量とに基づいて余寿命を推定する。このような構成により、診断履歴が乏しい開閉器１００に対しても余寿命を正確に把握することができる。

また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１筐体、２真空バルブ、３真空容器、４固定電極、４ａ固定接点、５可動電極、５ａ可動接点、６上部導体、７下部導体、８絶縁ロッド、９接圧ばね、１０連結レバー、１１可動ピン、１２回転軸、１３開放ばね、１４投入ばね、１５可動ピン、１６操作機構、１７軸受、１８動作検出部、２０信号処理部、２１投入コイル、２２投入ラッチ、２３投入ラッチローラ、２４大歯車、２５投入カム、２６出力ローラ、２７出力レバー、２８引外しコイル、２９引外しラッチ、３０引外しラッチピン、１８１コア、１８２ａ磁石、１８２ｂ磁石、１８２ｃ磁石、２０１信号受信部、２０２信号分析部、２０３閾値データベース、２０４異常判定部、２０５通知手段部、２０６診断履歴データベース、２０７余寿命推定部。

Claims

固定電極と、
前記固定電極に対向して配置された可動電極と、
一端が絶縁ロッドを介して前記可動電極に連結されて回動する連結レバーと、
前記連結レバーの他端に連結され、投入指令又は遮断指令に応じて前記連結レバーを回動させて前記可動電極の開閉動作を操作する操作機構と、
前記連結レバーの外周に離間して配置され、前記連結レバーの回動に伴う磁束の変化に応じて電圧信号を出力する動作検出部と、
前記動作検出部から出力された前記電圧信号に基づいて劣化状態を示す特徴量を算出し、前記特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する信号処理部と
を備えることを特徴とする開閉器。
前記動作検出部は、前記連結レバーの外周に離間して配置された環状のコアと、前記環状のコアの前記連結レバーを挟んで、前記連結レバーの動作方向に沿って対向する側面に、互いに異なる磁極が対向するように設けられた一対の磁石と、前記環状のコアに巻回され、前記連結レバーの回動に伴う磁束の変化に応じて前記電圧信号を出力する検出コイルとを備えることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
前記特徴量は、前記連結レバーの動作開始から動作終了までの動作時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉器。
固定電極と、
前記固定電極に対向して配置された可動電極と、
一端が絶縁ロッドを介して前記可動電極に連結されて回動する連結レバーと、
前記連結レバーの回動に伴って回転する中空多角柱形状の回転軸と、
前記連結レバーの他端に連結され、投入指令又は遮断指令に応じて前記連結レバーを前記回転軸の軸心周りに回動させて前記可動電極の開閉動作を操作する操作機構と、
前記回転軸の内部に離間して配置され、前記回転軸の回転に伴う磁束の変化に応じて電圧信号を出力する動作検出部と、
前記動作検出部から出力された前記電圧信号に基づいて劣化状態を示す特徴量を算出し、前記特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する信号処理部と
を備えることを特徴とする開閉器。
前記動作検出部は、前記回転軸の内部に離間して配置されたコアと、前記コアより前記回転軸の径方向内側に設けられ、前記回転軸の軸方向と直交する方向に２極に着磁された磁石と、前記コアに巻回され、前記回転軸の回転に伴う磁束の変化に応じて前記電圧信号を出力する検出コイルとを備えることを特徴とする請求項４に記載の開閉器。
前記特徴量は、前記回転軸の動作開始から動作終了までの動作時間であることを特徴とする請求項４又は５に記載の開閉器。
前記信号処理部は、前記動作検出部から前記電圧信号を受信する信号受信部と、前記電圧信号に基づいて劣化状態を示す前記特徴量を算出する信号分析部と、前記特徴量に対応する閾値を記憶する閾値データベースと、前記特徴量と閾値とを比較して異常か否かを判定する異常判定部と、判定結果を通知する通知手段部とを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の開閉器。
前記信号処理部は、過去に取得された特徴量を記憶する診断履歴データベースと、前記診断履歴データベースに記憶された前記過去に取得された特徴量及び異常判定部で判定された前記特徴量とに基づいて余寿命を推定する余寿命推定部とを備えることを特徴とする請求項７に記載の開閉器。