JP2023096337A - 接点出力装置及び監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出可能とする接点出力装置及び監視装置を提供する。【解決手段】 接点出力装置３のロジックＩＣ３８が、接点入力装置１から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用時の運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時又は再起動時には検査モードに移行して、検査が正常であれば運用モードに移行し、検査が異常であれば警報モードに移行する監視部を設けた監視装置である。【選択図】 図２

Description

本発明は、電力系に使用される開閉器を監視する接点出力装置に係り、特に、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出することができる接点出力装置及び監視装置に関する。

［従来の技術］
従来の通信設備では、整流器等の設備状態を通知するために絶縁された信号を通知する開閉器を備えている。
近年、これら通信設備用の開閉器の信頼性の向上、設置の容易性の向上、保守作業の低減及び事故の未然防止の観点から、これら開閉器の動作を自動的に監視する装置の必要性が高まっている。

このような通信設備の状態を通知する開閉器の動作を自動的に監視する装置の一つとして、開閉器の動作時間を測定する開閉時間センサがある。
但し、接続先装置が監視できる場合又は接続先装置を管理するサーバで監視できる場合には、開閉時間センサを実装しないことが多い。

また、従来の開閉器を監視する装置であっても、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を区別して検出するものではない。

［従来の監視装置：図１２］
次に、従来の監視装置（実接点インタフェース部）について図１２を参照しながら説明する。図１２は、従来の監視装置の回路図である。
従来の監視装置は、図１２に示すように、接点入力装置１と、接点出力装置３´とがケーブル２で接続されている。

［接点入力装置１］
接点入力装置１は、フォトカプラ１１を備え、外部端子に対する印加電圧（ＶｃｃＩ１）の電源１４が制限抵抗（Ｒ）を介してフォトカプラ１１のダイオードのカソードに印加され、フォトカプラ１１の出力がロジックＩＣ（CMOS Logic-IC）１２に出力される。
ロジックＩＣ１２は、フォトカプラ１１からの出力を入力することで接続する接点出力装置３´の正常／異常を判断するものである。

また、フォトカプラ１１の出力には、ロジックレベルの電源（ＶｃｃＩ２）１３が制限抵抗（Ｒ）を介して接続している。
また、フォトカプラ１１のダイオードのカソードがダイオードを介いて端子１５に接続され、端子１５はケーブル２により接点出力装置３´に接続される。
更に、接点入力装置１にはグランドに接続する端子１６が設けられ、接点出力装置３´からの引き込み端子となっている。
接点入力装置１は、ドライ入力接点仕様となっている。

［接点出力装置３´］
接点出力装置３´は、コイルを有する実接点リレー回路３１を備え、実接点リレー回路３１のコイルの一端にはロジックレベルの電源（ＶｃｃＯ）３３が制限抵抗（Ｒ）を介して接続し、コイルの他端はロジックＩＣ（CMOS Logic-IC）３２に接続している。
また、ロジックＩＣ３２の入力端子は、ダイオードを介して電源３３に接続している。電源３３と制限抵抗（Ｒ）は、ロジックレベルの電源と制限抵抗となっている。

ここで、実接点リレー回路３１は、開閉器のＯＮ／ＯＦＦをリレー回路の開閉で制御するもので、正常時に端子（Ｂ）３０ｂと端子（Ｃ）３０ｃが接続され、開閉器に接続する外部装置からの信号は、端子（Ａ）３０ａに入力され、当該入力信号に異常が発生すると、ロジックＩＣ３２は、端子（Ａ）３０ａと端子（Ｃ）３０ｃを接続し、警報出力を行う。

警報出力は、接点入力装置１のフォトカプラ１１の出力が接点出力装置３´に入力され、実接点リレー回路３１を介して接点入力装置１に戻ってくる経路が形成されるので、フォトカプラ１１の検出結果がロジックＩＣ１２で得られて、警報出力となるものである。

ロジックＩＣ３２は、例えば、ＬＶＣＭＯＳ（Low Voltage CMOS）、ＬＶＴＴＬ（Low Voltage Transistor?Transistor Logic）を用い、コイルの電流引き込み量が足りない場合には、トランジスタを追加実装する。
ここで、端子３０ａが出力端子であり、端子３０ｃがコモン（ＣＯＭ）端子となる。

［従来の耐雷用監視システム：図１３］
従来の耐雷用監視システムは、図１３に示すように、図１２と基本的には同様であるが、破線のブロックに示す耐雷回路を備えている。図１２は、従来の耐雷用監視システムの回路図である。
耐雷回路としては、アレスタ、バリスタ等を用いる。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００３－３０８７５１号公報「開閉器の動作特性監視装置」（特許文献１）、特開平０２－１０６１１８号公報「開閉器」（特許文献２）がある。

特許文献１には、パルス開閉間隔を監視して異常の有無を判定する監視装置が示されている。
特許文献２には、パルスカウントの立ち上がりを監視して異常を診断する開閉器が示されている。

特開２００３－３０８７５１号公報 特開平０２－１０６１１８号公報

しかしながら、従来の開閉器の監視装置では、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を個別に検出できず、異常の原因まで特定できないという問題点があった。

尚、特許文献１，２には、時間カウント、パルスカウントで監視するものであって、具体的な異常の原因まで特定できる構成の記載がない。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出可能とする接点出力装置及び監視装置を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、実接点を備える接点出力装置であって、接点入力装置から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用時の運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時には検査モードに移行して、検査が正常であれば運用モードに移行し、検査が異常であれば警報モードに移行する監視部を設けたことを特徴とする。

本発明は、上記接点出力装置において、監視部が、運用モードで動作していて異常が発生すると検査モードに移行し、当該検査モードで異常と判定されると警報モードに移行することを特徴とする。

本発明は、上記接点出力装置において、監視部が、警報モードで動作していて異常から復帰すると検査モードに移行し、当該検査モードで正常と判定されると運用モードに移行することを特徴とする。

本発明は、上記接点出力装置において、接点入力装置から入力される信号の電流を検出する検出回路と、信号を検出回路に出力するか否かを切り替える切替器と、を備え、監視部が、検査モードで信号を検出回路に出力させ、運用モードで信号を、検出回路を介さずに接点入力装置に出力するよう切り替える制御を行うことを特徴とする。

本発明は、監視装置において、接点入力装置と、上記接点出力装置とを有することを特徴とする。

本発明は、監視システムにおいて、通信設備の装置と、上位装置とを上記監視装置で接続したことを特徴とする。

本発明によれば、実接点を備える接点出力装置であって、接点入力装置から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用時の運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時には検査モードに移行して、検査が正常であれば運用モードに移行し、検査が異常であれば警報モードに移行する監視部を設けたものとしているので、各モードにおける状態に基づいて種々の異常を検出できる効果がある。

本システムの概略構成図である。 本監視装置の回路図である。 本耐雷用監視装置の回路図である。 モード管理状態を示す概略図である。 検査モードでの処理フロー図である。 リレー監視モードでの処理フロー図である。 運用モードでの処理フロー図である。 警報モードでの処理フロー図である。 検査モードの状態テーブルを示す図である。 運用モードの状態テーブルを示す図である。 警報モードの状態テーブルを示す図である。 従来の監視装置の回路図である。 従来の耐雷用監視装置の回路図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る接点出力装置（本接点出力装置）は、接点入力装置から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用を行う運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時には検査モードに移行して、検査が正常であれば運用モードに移行し、検査が異常であれば警報モードに移行する監視部を設けたものであり、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出可能にできるものである。

また、本発明の実施の形態に係る監視装置（本監視装置）は、接点入力装置と本接点出力装置とを有するものである。
また、本発明の実施の形態に係る監視システム（本システム）は、通信設備の装置と、上位装置とを本監視装置を介して接続するものである。

［本システム：図１］
本システムについて図１を参照しながら説明する。図１は、本システムの概略構成図である。
本システムは、図１に示すように、本監視装置（デジタルＩＯ）１００と、上位装置２００と、電力系の通信設備において各種の局舎情報を提供する装置３１０～３４０とを基本的に有している。
本監視装置１００は、上位装置２００と各装置３１０～３４０とを接続している。
本監視装置１００は、後述する接点出力装置３で得られた監視結果を上位装置２００に送信すると共に、各装置３１０～３４０にも出力する。

［本監視装置：図２］
本監視装置について図２を参照しながら説明する。図２は、本監視装置の回路図である。尚、接点入力装置１の構成は、図１２の従来の構成と同様であるので省略し、接点出力装置３について具体的に説明する。

［接点出力装置３］
接点出力装置３は、図２に示すように、コイルを有する実接点リレー回路３１を備え、実接点リレー回路３１のコイルの一端にはロジックレベルの電源（ＶｃｃＯ）３３が制限抵抗（Ｒ）を介して接続し、コイルの他端はロジックＩＣ（CMOS Logic-IC）３８に接続している。
また、ロジックＩＣ３８の入力端子は、ダイオードを介して電源３３に接続している。電源３３と制限抵抗（Ｒ）は、ロジックレベルの電源と制限抵抗となっている。

図１２でも説明したように、実接点リレー回路３１は、開閉器のＯＮ／ＯＦＦをリレー回路の開閉で制御するもので、正常時に端子（Ｂ）３０ｂと端子（Ｃ）３０ｃが接続されてオープン状態となり、開閉器に接続する外部装置からの信号は、端子（Ａ）３０ａに入力され、当該入力信号に異常が発生すると、ロジックＩＣ３８は、端子（Ａ）３０ａと端子（Ｃ）３０ｃを接続し、警報出力を行う。

尚、ロジックＩＣ３８は、起動時又は再起動時には、端子（Ａ）３０ａと端子（Ｃ）３０ｃを接続し、検査モードに移行する。
ロジックＩＣ３８は、検査モードを中心に、運用モードと警報モードに移行するが、その詳細については後述する。

また、本監視装置における警報出力は、接点入力装置１のフォトカプラ１１の出力が接点出力装置３に入力され、実接点リレー回路３１、監視リレー回路３５等を介して接点入力装置１に戻ってくる経路が形成されるので、フォトカプラ１１の検出結果がロジックＩＣ１２で得られて、警報出力となるものである。
ロジックＩＣ３８は、例えば、ＬＶＣＭＯＳ、ＬＶＴＴＬを用い、コイルの電流引き込み量が足りない場合には、トランジスタを追加実装する。

また、接点出力装置３の監視リレー回路３５は、コイルの一端には電源３４の電圧（ＶｃｃＯ）が制限抵抗（Ｒ）を介して印加され、コイルの他端はロジックＩＣ３８に接続している。

また、監視リレー回路３５は、端子Ａ，Ｂ，Ｃを備え、端子Ｃが実接点リレー回路３１の端子Ｃに接続し、端子Ｂが接点監視フォトカプラ３６のカソードに制限抵抗（Ｒ）を介して接続している。端子Ａは、直接端子３０ｃに接続している。

監視リレー回路３５は、接点Ｃ－Ｂ接続で監視モードとなり、接点Ｃ－Ａ接続で運用モード（バイパス）となる。
実接点リレー回路３１と監視リレー回路３５の接点切替の組み合わせにより、検査モード、運用モード、警報モードを実現している。

接点監視フォトカプラ３６は、ダイオードのカソードに制限抵抗（Ｒ）を介して監視リレー回路３５の端子Ｂが接続し、アノードは端子３０ｃに接続している。
また、接点監視フォトカプラ３６の検出結果の出力信号はロジックＩＣ３８に出力される。ロジックＩＣ３８への入力にはロジックレベル電源（ＶｃｃＩ２）３７が印加されている。

ロジックＩＣ３８では、接点監視フォトカプラ３６の検出結果に基づいて正常／異常の判定を行う。判定の詳細については後述する。
尚、電源３４、監視リレー回路３５、接点端子フォトカプラ３６、ロジックレベル電源３７及びロジックＩＣ３８の一部が請求項の監視部に相当している。

［本耐雷用の監視装置：図３］
本雷用の監視装置について図３を参照しながら説明する。図３は、本耐雷用の監視装置の回路図である。
本耐雷用監視システムは、図３に示すように、図１と基本的には同様であるが、図１３に示した構成と同様の破線のブロックに示す耐雷回路を備えている。
耐雷回路としては、アレスタ、バリスタ等を用いる。

［モード管理：図４］
ロジックＩＣ３８で管理しているモードの状態について図４を参照しながら説明する。図４は、モード管理状態を示す概略図である。
ロジックＩＣ３８が起動又は再起動されると、検査モードＳ１に移行し、検査モードＳ１で正常起動が確認されると、運用モードＳ２に移行し、運用モードＳ２で異常が発生すると、検査モードＳ１に戻る。
そして、検査モードＳ１で、異常診断を行う場合には、警報モードＳ３に移行し、異常診断から復旧すると再度検査モードＳ１に戻る。

［検査モード：図５］
次に、検査モードについて図５を参照しながら説明する。図５は、検査モードでの処理フロー図である。
検査モードが開始すると、検査準備処理（Ｓ１１）を行う。
検査準備処理とは、まず、接点入力装置１の入力ポートに電圧を印加し、接点出力装置３の出力ポートにアラーム起動し、実接点リレー回路３１をＡ－Ｃ接点の接続として警報モードにし、監視リレー回路３５をＣ－Ｂ接点の接続として監視モードにし、接点監視フォトカプラ３６の接点情報についてマスクを解除する。マスク解除については後述する。

次に、リレー監視モードの処理（Ｓ１２）を行い、接点監視フォトカプラ３６がＯＮであるか否かを判定し（Ｓ１３）、ＯＮでなければ（Ｎｏの場合）、処理Ｓ１２に戻る。尚、リレー監視モードの処理は後述する。
判定処理Ｓ１３で接点監視フォトカプラ３６がＯＮの場合（Ｙｅｓの場合）、接点出力装置３内のセルフチェックを行い（Ｓ１４）、その結果正常か否かを判定する（Ｓ１５）。正常であれば（Ｙｅｓの場合）、運用モードに移行し、正常でない場合（Ｎｏの場合）、警報モードに移行する。

［リレー監視モード：図６］
リレー監視モードについて図６を参照しながら説明する。図６は、リレー監視モードでの処理フロー図である。
リレー監視モードは、図６に示すように、実接点リレー回路３１をＡ－Ｃ接点の接続として警報モードにし、監視リレー回路３５をＣ－Ｂ接点の接続として監視モードにし、接点監視フォトカプラ３６の検出結果をチェックし（Ｓ２１）、処理を終了する。検出結果については図９，１０を用いて詳細に説明する。

［運用モード：図７］
運用モードについて図７を参照しながら説明する。図７は、運用モードでの処理フロー図である。
運用モードは、図７に示すように、監視リレー回路３５をＣ－Ａ接点の接続として運用モードにし（Ｓ３１）、次に接点出力装置３内のセルフチェックを行い（Ｓ３２）、更にリレー監視モードに移行する（Ｓ３３）。
そして、セルフチェック又はリレー監視モードで異常が発生すると（Ｙｅｓの場合）、検査モードに移行し、異常が発生していなければ（Ｎｏの場合）、処理Ｓ３２に戻る。

［警報モード：図８］
警報モードについて図８を参照しながら説明する。図８は、警報モードでの処理フロー図である。
警報モードは、図８に示すように、監視リレー回路３５をＣ－Ａ接点の接続とし、接点監視フォトカプラ３６をＯＦＦにしてロジックＩＣ３８への出力を無効化（マスク）する（Ｓ４１）。
そして、実接点リレー回路３１をＡ－Ｃ接点の接続にして警報モードに設定する（Ｓ４２）。

次に、接点出力装置３内のセルフチェックを行い（Ｓ４３）、正常又は復旧を判定し（Ｓ４４）、正常又は復旧でない場合（Ｎｏの場合）、処理Ｓ４３に戻り、正常又は復旧の場合（Ｙｅｓの場合）、処理を終了する。

［検査モードの状態テーブル：図９］
次に、検査モードの状態テーブルについて図９を参照しながら説明する。図９は、検査モードの状態テーブルを示す図である。
図９では、状態項目として、接点入力装置１のフォトカプラ１１の入力、ケーブル２、実接点リレー回路３１の実接点リレー出力、監視リレー回路３５のモード、接点監視フォトカプラ３６の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）、ロジックＩＣ３８の判定内容を示している。尚、当該状態項目は、図１０～１１でも共通している。
尚、図９に示す検査モードでは、（ａ）がフォトカプラ１１の電源ＯＦＦで、（ｂ）が正常接続の状態で、（ｃ）がケーブル２の未接続で、（ｄ）が実接点リレー回路３１の故障という異常状態を示している。

図９（ａ）～（ｄ）では、監視モード回路３５のモードは「監視モード」で接点監視フォトカプラ３６に接続し、接点監視フォトカプラ３６で検出（検査）を行う。図９（ｂ）以外は異常であるので、検出結果は「ＯＦＦ」となり、判定内容は「異常」となる。図９（ｂ）は、接点監視フォトカプラ３６の検出結果は「ＯＮ」で、判定内容は「正常接続」となる。

尚、図９（ａ）～（ｃ）では、実接点リレー回路３１が正常起動前に「警報出力」を行い、実接点リレー回路３１が正常と判断できるが、図９（ｄ）では、実接点リレー回路３１が正常起動前に「警報出力」できないので、実接点リレー回路３１のリレー出力異常と判定できる。

［運用モードの状態テーブル：図１０］
運用モードの状態テーブルについて図１０を参照しながら説明する。図１０は、運用モードの状態テーブルを示す図である。
運用モードでは、実接点リレー回路３１をＢ－Ｃ接点の接続にし、監視リレー回路３５をＣ－Ｂ接点の接続にして監視モードにする。但し、ロジックＩＣ３８は、接点監視フォトカプラ３６をＯＦＦと認識している。

図１０（ｅ）は、正常状態であり、接点監視フォトカプラ３６がＯＦＦであるが、ロジックＩＣ３８では「正常接続」と判定される。
また、図１０（ｆ）は、実接点リレー回路３１が「警報出力できない」故障の状態であるので、判定結果は「異常」となる。

尚、図１０（ｇ）のように、ケーブル２が「未接続（切断）」となった場合には、運用モードであるため「正常接続」と判定される。
しかしながら、運用モードでは、ケーブル２の未接続を警報（通知）するタイミングではないため、誤認しても問題にならない。実接点リレー回路３１のＡ－Ｃ接点接続で、警報出力する時の、接点入力装置１に通知するタイミングで問題になる。
そこで、検査モードに一旦遷移する（戻る）ことでケーブル２の未接続をチェックすることができるので、接続先を監視しなければならない場合は、定期的に検査モードに遷移するよう制御する。

［警報モードの状態テーブル：図１１］
警報モードの状態テーブルについて図１１を参照しながら説明する。図１１は、警報モードの状態テーブルを示す図である。
警報モードでは、実接点リレー回路３１をＡ－Ｃ接点の接続にし、監視リレー回路３５をＣ－Ａ接点の接続にして運用モード（バイパス）にする。この場合、ロジックＩＣ３８は、接点監視フォトカプラ３６に電流が流れないのでＯＦＦとなり、判定結果をＯＦＦとして無効化（マスク中）としている。マスク化しているので、監視リレー回路３５が監視モードではないから、接点監視フォトカプラ３６の検出結果が参考にならないためである。

図１１（ｈ）は正常状態であり、図１１（ｉ）はケーブル２が未接続（切断）の異常状態であり、図１１（ｊ）は接点入力装置１の電源ＯＦＦの異常状態である。
ここで、図１１（ｉ）（ｊ）の場合、異常を検出できないが、運用モードで説明したように、検出できなくても問題にならず、定期的に検査モードに遷移することで対応できる。

［実施の形態の効果］
本監視装置によれば、接点出力装置３のロジックＩＣ３８が、接点入力装置１から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用時の運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時又は再起動時には検査モードに移行して、検査が正常であれば運用モードに移行し、検査が異常であれば警報モードに移行する監視部を設けたものであり、各モードにおける接点監視フォトカプラ３６の状態、接点入力装置１のフォトカプラ１１の状態により、ロジックＩＣ１２，３８は接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出可能にできる効果がある。

特に、接点入力装置１のロジックＩＣ１２と接点出力装置３のロジックＩＣ３８との判定結果を上位装置が取得して解析することで、各種故障等を総合的に検出できる効果がある。

本発明は、接続先装置の起動状態、ケーブル接続の有無、開閉器の故障を検出可能とする接点出力装置及び監視装置に好適である。

１…接点入力装置、 ２…ケーブル、 ３，３´…接点出力装置、 １１…フォトカプラ、 １２…ロジックＩＣ、 １３…ロジックレベル電源（ＶｃｃＩ２）、 １４…印加電圧（ＶｃｃＩ１）電源、 １５…端子、 １６…端子、 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…端子、 ３１…実接点リレー回路、 ３２…ロジックＩＣ、 ３３…電源（ＶｃｃＯ）、 ３４…電源（ＶｃｃＯ）、 ３５…監視リレー回路、 ３６…接点監視フォトカプラ、 ３７…ロジックレベル電源（ＶｃｃＩ２）、 ３８…ロジックＩＣ、 １００…本監視装置（デジタルＩＯ）、 ２００…上位装置、 ３１０～３４０…各種装置

Claims (6)

1. 実接点を備える接点出力装置であって、
   接点入力装置から入力される信号の電流を検出して正常又は異常を判定する検査を行う検査モードと、運用時の運用モードと、警報を行う警報モードとを制御し、起動時には前記検査モードに移行して、前記検査が正常であれば前記運用モードに移行し、前記検査が異常であれば前記警報モードに移行する監視部を設けたことを特徴とする接点出力装置。
2. 監視部は、運用モードで動作していて異常が発生すると検査モードに移行し、当該検査モードで異常と判定されると警報モードに移行することを特徴とする請求項１記載の接点出力装置。
3. 監視部は、警報モードで動作していて異常から復帰すると検査モードに移行し、当該検査モードで正常と判定されると運用モードに移行することを特徴とする請求項１又は２記載の接点出力装置。
4. 接点入力装置から入力される信号の電流を検出する検出回路と、
   前記信号を前記検出回路に出力するか否かを切り替える切替器と、を備え、
   監視部が、検査モードで前記信号を前記検出回路に出力させ、運用モードで前記信号を、前記検出回路を介さずに前記接点入力装置に出力するよう切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の接点出力装置。
5. 接点入力装置と、請求項１乃至４のいずれか記載の接点出力装置とを有することを特徴とする監視装置。
6. 通信設備の装置と、上位装置とを請求項５記載の監視装置で接続したことを特徴とする監視システム。

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