JP2703141B2

JP2703141B2 - しや断器操作制御回路

Info

Publication number: JP2703141B2
Application number: JP3224486A
Authority: JP
Inventors: 昭彦堀出; 賢安田
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPH0562568A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はしや断器操作制御回路の
故障時におけるしや断器の誤動作防止及びしや断器操作
制御回路の故障検出に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば実開平2-24636号公報に示された
従来のしや断器操作制御回路を図４および図５に示す。
図４はしや断器のトリツプ回路を示す図であり、図５は
従来の半導体式スイツチの構成を示す回路図である。

【０００３】図４において、制御電源の正極端子1aと負
極端子1bとの間にスイツチ２、補助開閉器３、およびト
リツプ回路４の直列回路が接続されている。図５に示す
ように、スイツチ２はサイリスタSCRの主回路に並列に
接続された高抵抗R₀、ダイオードD₁および点弧用コンデ
ンサC₀よりなる直列回路と、ダイオードD₁とコンデンサ
C₀の直列回路に並列に接続されたコンデンサC₁と、コン
デンサC₁に並列に接続され、その充電電圧を所定の低電
圧に保持する発光ダイオードD₂を点滅させる回路Ａと、
コンデンサC₀の一端ａとサイリスタSCRのゲートとの間
に接続された光スイツチPSWおよび抵抗Rg等を有してい
る。

【０００４】一般にしや断器（図示せず）が閉極状態に
あるとき、事故電流の検出や電力系統の構成変更の指令
に対して短時間のうちに開極操作を行う必要がある。そ
のため、開極動作の引き金となるトリツプコイル４は常
時励磁可能なように準備されている。最初、しや断器
（図示せず）が閉極状態にあるとき、スイツチ２はオフ
状態、補助開閉器３はオン状態にあり、トリツプコイル
４は励磁されていない。

【０００５】次に、制御装置（図示せず）から図５に示
すスイツチ２の光スイツチPSWにしや断器トリツプ指令
（光信号）が入力されると、サイリスタSCRがターンオ
ンし、スイツチ２がオン状態となる。その結果、トリツ
プコイル４が励磁され、しや断器（図示せず）が開極動
作を開始する。しや断器の開極が完了すると補助開閉器
３がオフし、トリツプコイル４の励磁電流がしや断され
る。同時にスイツチ２のサイリスタSCRがターンオフ
し、スイツチ２はオフ状態となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のしや断器操作制
御回路は以上のように構成されているため、例えば図４
に示すスイツチ２の回路に短絡故障が発生した場合、し
や断器が誤ってトリツプされ電力供給が停止するという
問題点を有していた。

【０００７】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、スイツチ回路に短絡故障が
生じてもしや断器が誤動作することがなく、さらにスイ
ツチ回路の故障を検出することができるしや断器操作制
御装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るしや断器
操作制御装置は、しや断器操作用コイルに直列接続され
た、複数個のスイツチング素子の並列接続回路を複数個
直列接続してなるスイツチ回路と、各スイツチング素子
を駆動する駆動回路と、前記スイツチング素子のそれぞ
れに並列に接続され、各スイツチング素子の端子間に発
生する電圧を検出する電圧検出器と、前記各スイツチン
グ素子を駆動するための駆動信号を前記駆動回路に出力
すると共に、前記各電圧検出器からの出力を受信し、前
記スイツチング素子の並列接続回路の各スイツチング素
子に接続された電圧検出器の出力が共に”Ｌ”レベル又
は”Ｈ”レベルのとき、前記スイツチング素子の故障と
判断し、前記スイツチング素子の並列接続回路の各スイ
ツチング素子に接続された電圧検出器のうちの一部の電
圧検出器の出力が”Ｌ”レベル又は”Ｈ”レベルのとき
前記電圧検出器の故障と判断し、前記すべての電圧検出
器の出力が”Ｌ”レベルのとき、前記コイルの断線故障
と判断してそれぞれの故障を区別して検出する制御回路
と、を具備している。

【０００９】

【作用】複数個のスイツチング素子の並列接続回路を複
数個直列接続してなるスイツチ回路がコイル（トリツプ
コイル）に直列接続されているため、全てのスイツチン
グ素子が同時に導通した場合にのみコイルに通電され
る。従って、直列接続の全てのスイツチング素子に同時
に短絡故障が生じた場合を除き、スイツチング素子のい
ずれかに短絡故障が生じても、コイルには通電されず、
しや断器が誤動作することはない。

【００１０】また、スイツチング素子はトランジスタで
あり、一つのトランジスタのエミツタと他のトランジス
タのコレクタとが直列接続されている。各トランジスタ
のベースはそれぞれ駆動回路に接続され、駆動回路から
駆動信号が出力されたときにそれぞれ導通する。直列接
続の全てのトランジスタが導通したときにのみ、しや断
器操作用コイルに通電される。電圧検出器が各スイツチ
ング素子であるトランジスタのエミツタとコレクタとの
間に並列に接続されているので、コイルが断線していな
い限り、各トランジスタのエミツタとコレクタとの間の
内部抵抗により電圧を発生する。ここで、もしコイルが
断線していれば各トランジスタのエミツタとコレクタと
の間には電流が流れず全ての電圧検出器は電圧「零」に
相当する信号を出力する。

【００１１】各電圧検出器の出力は制御回路例えばCPU
に入力される。制御回路は全ての電圧検出器からの出力
が「零」である場合にコイルの断線を検知する。一方、
特定のスチツチング素子（トランジスタ）のみが短絡故
障した場合は、当該故障したスイツチング素子に並列接
続されている電圧検出器の出力のみが「零」となる。こ
れにより制御回路はスイツチング素子の故障を検出す
る。

【００１２】

【実施例】この発明に係るしや断器操作制御回路を、そ
の一実施例を示す図１を用いて説明する。図１におい
て、制御電源の正極端子1a及び負極端子1bの間には半導
体式のスイツチ回路20としや断器（図示せず）を操作す
るためのトリツプコイル４（以下単にコイルとする）の
直列回路が接続されている。スイツチ回路20は複数個の
スイツチング素子の並列接続回路を複数個直列接続して
なる。すなわち、この実施例においては、スイツチ回路
20として、直列接続された３個のトランジスタ61,63,65
の直列接続回路20aと、別のトランジスタ62,64,66の直
列接続回路20bとの、各トランジスタ61と62、63と64、6
5と66とのそれぞれの並列接続により構成されたものを
例示している。

【００１３】各トランジスタ61,62,63,64,65,66のベー
ス61b,62b,63b,64b,65b,66bにはそれぞれ、各トランジ
スタ61〜66のスイツチング動作を行うための駆動回路7
1,72,73,74,75,76が接続されている。トランジスタ61及
び62のコレクタ61c,62cは制御電源の正極端子1aに接続
されている。また、トランジスタ61、62のエミツタ61e,6
2eは共通に接続され、トランジスタ63,64のコレクタ63
c,64cに接続されている。トランジスタ63,64の各エミツ
タ63e,64eは共通に接続され、トランジスタ65,66のコレ
クタ65c,66cに接続されている。トランジスタ65,66の各
エミツタ65e,66eはコイル４に接続されている。

【００１４】各トランジスタ61〜66のエミツタ61e〜66e
とコレクタ61c〜66cとの間には、それぞれ電圧検出器8
1,82,83,84,85,86が並列接続されている。電圧検出器8
1,82,83,84,85,86は、例えば抵抗とフオトカプラを直列
接続した物等を用いる。制御回路12は駆動回路71〜76お
よび電圧検出器81〜86に接続され、駆動回路71〜76に各
トランジスタ61〜66を導通させるための制御信号51,52,
53,54,55,56を出力すると共に、各電圧検出器81〜86か
らの出力信号91,92,93,94,95,96を受信する。ここで、
電圧検出器81,83,85の組からなる直列接続と電圧検出器
82,84,86の組からなる直列接続とが並列接続されてい
る。

【００１５】制御回路12は外部からの操作指令信号13を
受信した時に、各トランジスタ61〜66を同時に導通させ
るための機能と、しや断器（図示せず）のトリツプ操作
待機状態におけるスイツチ回路20の故障検出機能（事故
点検機能）を有している。コイル４の断線故障やスイツ
チ回路20の故障を検出した場合は出力信号14を外部に出
力する。また、コイル４と並列に抵抗11及びダイオード
10からなる直列接続回路が設けられている。

【００１６】次に上記実施例の動作について説明する。
最初、しや断器（図示せず）は閉極状態にあるものとす
る。このとき、スイツチ回路20はオフ状態であり、制御
電源端子1a,1bからコイル４への励磁電流は供給されな
い。ここで、スイツチ回路20のうち、いずれかのトラン
ジスタ61〜66が短絡故障したとしてもトランジスタ61,6
3,65の直列接続回路20aとコイル４およびトランジスタ6
2,64,66の直列接続回路20bとコイル４とがそれぞれ直列
接続されているため、コイル４には励磁電流が供給され
ず、しや断器（図示せず）が誤動作することはない。

【００１７】外部から制御回路12に対し操作指令13が入
力されると、制御回路12は一斉に制御信号51〜56を駆動
回路71〜76に出力し、各トランジスタ61〜66を同時に導
通させる。その結果、コイル４に励磁電流が供給され、
コイル４はしや断器（図示せず）の開極操作を開始す
る。一般にしや断器の操作機構（図示せず）にはリミツ
トスイツチ等が設けられているので、当該リミツトスイ
ツチ等によりしや断器の開極操作の完了が検出される
と、制御回路には制御信号51〜56の送信を停止し、トラ
ンジスタ61〜66は非導通となる。その結果、コイル４へ
の励磁電流の供給が停止される。このとき、コイル４に
流れていた直流電流はしや断されるが、コイル４に残留
する電磁エネルギーがダイオード10及び抵抗11で消費さ
れる。

【００１８】しや断器（図示せず）が閉極状態にあると
き、各トランジスタ61〜66が非導通（オフ状態）の状態
である。各トランジスタ61〜66のエミツタ61e〜66eとコ
レクタ61c〜66cとの間には内部抵抗が存在する。スイツ
チ回路20に故障がない場合、コイル４のインピーダンス
が比較的小さいため、制御電源の各端子1a,1bに印加さ
れている制御電圧のほぼ１／３が各トランジスタ61〜66
のエミツタ61e〜66eとコレクタ61c〜66cとの間の内部抵
抗に印加されることになる。この内部抵抗により制御電
源電圧は分圧され、各トランジスタ61〜66のエミツタ61
e〜66eとコレクタ61c〜66cとの間に電圧が発生する。電
圧検出器81〜86はそれぞれ、各トランジスタ61〜66のエ
ミツタ61e〜66eとコレクタ61c〜66cとの間に発生した電
圧を検出し、そのレベルに応じた信号を出力する。例え
ば、あるトランジスタ（61〜66のいずれか）がオン状態
になるとそのエミツタとコレクタとの間の端子間電圧は
ほぼ「零」となり、それに対応する電圧検出器（81〜86
のいずれか）の出力も「零」となる。

【００１９】コイル４が断線している場合、各トランジ
スタ61〜66のエミツタ61e〜66eとコレクタ61c〜66cとの
間には分圧が発生せず、電圧検出器81〜86の出力91〜96
はいずれも「零」又は所定電圧よりも低下している（以
下、”Ｌ”レベルとする）。一方、コイル４は断線して
おらず、電圧検出器81〜86のいずれかが故障している場
合、各トランジスタ61〜66のエミツタ61e〜66eとコレク
タ61c〜66cとの間には分圧を発生しているので、故障し
ていない他の電圧検出器82〜86の出力92〜96は所定の電
圧以上のレベルにある（以下、”Ｈ”レベルとする）。
これにより、コイル４の断線故障と、電圧検出器81〜86
の故障とを区別する。

【００２０】次にトランジスタ61〜66の短絡故障及び開
放故障、電圧検出器81〜86の短絡故障及び開放故障、コ
イル４の断線故障の検出手順を図２及び図３に示すフロ
ーチヤートを用いて説明する。なお、制御回路12からの
制御信号51〜56についても同様に、トランジスタ61〜66
を導通させる場合を”Ｈ”レベルとし、トランジスタ61
〜66を非導通とする場合を”Ｌ”レベルとする。

【００２１】まず、制御信号51〜56を”Ｌ”レベルとす
る（ステツプ1001）。この状態では各トランジスタ61〜
66は非導通であるので、コイル４が断線していなければ
各トランジスタ61〜66のエミツタ61e〜66eとコレクタ61
c〜66cとの間には分圧が発生しているはずである。そこ
で、まず各電圧検出器81〜86の出力信号91〜96が”Ｈ”
レベルであるか否かを判別する（ステツプ1002)。

【００２２】ここで、図１に示す回路図を参照すると、
２個のトランジスタ61と62及び２個の電圧検出器81と82
が並列に接続され、同様に２個のトランジスタ63と64及
び２個の電圧検出器83と84が並列に接続され、また２個
のトランジスタ65と66及び２個の電圧検出器85と86が並
列に接続されている。従って、全ての電圧検出器81〜86
は正常であるが、いずれかのトランジスタ61〜66に短絡
故障が生じた場合、必ず２個の電圧検出器81と82、83と
84あるいは85と86の出力91と92、93と94あるいは95と96
が同時に”Ｌ”レベルになることがわかる。一方、全て
のトランジスタ61〜66は正常であるが、いずれかの電圧
検出器81〜86に故障が生じている場合、当該故障を生じ
ている電圧検出器（81〜86のいずれか）の出力のみが”
Ｌ”レベルとなる。

【００２３】従って、電圧検出器81と82、83と84、85と
86の各組の出力91と92、93と94、95と96の内いずれか１
つのみが”Ｌ”レベルであるか否かを判別し（ステップ
1003）、１つのみが”Ｌ”レベルである場合は当該”
Ｌ”レベルを出力した電圧検出器に開放故障（入力電圧
にかかわらず”Ｌ”レベルしか出力しない故障）が発生
していると判断する（ステップ1004）。さらに、互いに
並列接続された１組の電圧検出器（81と82、83と84、85
と86の各組合わせ）の出力（91と92、93と94、95と96の
各組合わせ）が共に”Ｌ”レベルであるか否かを判別し
（ステップ1005）、２つの出力が共に”Ｌ”レベルであ
る場合は当該”Ｌ”レベルを出力した電圧検出器（81と
82、83と84、85と86の各組合わせ）と並列に接続されて
いる２個のトランジスタ（61と62、63と64、65と66の各
組合わせ）のいずれかに短絡故障が発生していると判断
する（ステップ1006）。全ての電圧検出器81〜86の出力
が”Ｌ”レベルである場合は、コイル４の断線であると
判断する（ステップ1007）。

【００２４】全ての出力信号91〜96が”Ｈ”レベルであ
る場合は、各トランジスタ61〜66、各電圧検出器81〜86
およびコイル４の全てが正常である場合と、いずれかの
トランジスタ61〜66に開放故障（トランジスタが導通
（ターンオン）できない故障）が発生し、電圧検出器
が”Ｈ”レベルしか出力できない場合、及び電圧検出器
に短絡故障（入力レベルにかかわらず、”Ｈ”レベルし
か出力しない故障）が生じている場合が含まれる。これ
らの異常を検出するために、各トランジスタ61〜66を順
に１つずつ導通させ、各電圧検出器81〜86の出力の変化
の有無を調べる。

【００２５】例えば、トランジスタ61〜66を順に導通さ
せるべく、制御回路12は駆動回路71〜76に対し順に制御
信号51〜56を出力する（出力を”Ｈ”レベルにする）
（ステップ1008）。このとき、トランジスタ61〜66にそ
れぞれ並列に接続されている２つの電圧検出器81及び8
2、83及び84、85及び86の各出力91及び92、93及び94、9
5及び96が同時に”Ｌ”レベルになれば、トランジスタ6
1〜66は正常であると判断できる（ステップ1009，101
0）。一方、出力91又は92、93及び94、95及び96のいず
れか一方が”Ｈ”レベルのままであるとすると、それに
対応する電圧検出器81又は82、83又は84、85又は86の短
絡故障であると判断できる（ステップ1011，1012）。さ
らに、両方の出力91及び92、93及び94、95及び96が共
に”Ｈ”レベルのままであるとすると、トランジスタ61
〜66の開放故障であると判断できる（ステップ1011，10
13）。上記故障検出手順により検出された故障個所をそ
の都度修復することにより、常にしや断器操作制御回路
を健全な状態に保つ。

【００２６】なお、上記実施例では、スイツチ20は２個
のトランジスタ61,62の直列回路を１組だけ有する場合
を示したが、複数のトランジスタの直列回路を複数組並
列に接続することにより、さらに信頼性が向上する。ま
た、負荷としてばね操作用コイル４を示したが、直流モ
ータ等であっても同様の効果を奏する。さらに、しや断
器以外の断路器や他の開閉装置にも応用することができ
る。また、上記実施例ではスイツチング素子として自己
消弧形のサイリスタ等の素子を用いることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明の係るしや断器
操作制御回路は、複数個のスイツチング素子の並列接続
回路を複数個直列接続（トランジスタ61,63,65及び62,6
4,66）したスイッチ回路をしや断器操作用コイル４に直
列接続しているので、全てのスイツチング素子（トラン
ジスタ61〜66）が導通した場合にのみコイル４に通電さ
れる。従って、いずれかのスイツチング素子に短絡故障
が生じてもコイル４には通電されず、しや断器は誤動作
しない。

【００２８】また、各トランジスタ61〜66のエミツタ61
e〜66eとコレクタ61c〜66cとの間に電圧検出器81〜86を
並列に接続しているので、電圧検出器81〜86の出力信号
91〜96を比較することによりトランジスタ61〜66の短絡
故障及び開放故障、電圧検出器81〜86の短絡故障及び開
放故障、コイル４の断線故障をそれぞれ区別して検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るしや断器操作制御回路の構成を
示す回路図。

【図２】この発明に係るしや断器操作制御回路における
故障検出手順を示すフローチヤートの一部を示す図。

【図３】同、フローチヤートの残りの部分を示す図。

【図４】従来のしや断器操作制御回路の構成を示す回路
図。

【図５】従来の半導体式スイツチの構成を示す回路図。

【符号の説明】

1a 制御電源の正極端子 1b 制御電源の負極端子４コイル 12 制御回路 20 スイツチ回路 61〜66 トランジスタ 71〜76 駆動回路 81〜86 電圧検出器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】しや断器操作用コイルに直列接続され
た、複数個のスイツチング素子の並列接続回路を複数個
直列接続してなるスイツチ回路と、各スイツチング素子を駆動する駆動回路と、前記スイツチング素子のそれぞれに並列に接続され、各
スイツチング素子の端子間に発生する電圧を検出する電
圧検出器と、前記各スイツチング素子を駆動するための駆動信号を前
記駆動回路に出力すると共に、前記各電圧検出器からの
出力を受信し、前記スイツチング素子の並列接続回路の
各スイツチング素子に接続された電圧検出器の出力が共
に”Ｌ”レベル又は”Ｈ”レベルのとき、前記スイツチ
ング素子の故障と判断し、前記スイツチング素子の並列
接続回路の各スイツチング素子に接続された電圧検出器
のうちの一部の電圧検出器の出力が”Ｌ”レベル又は”
Ｈ”レベルのとき前記電圧検出器の故障と判断し、前記
すべての電圧検出器の出力が”Ｌ”レベルのとき、前記
コイルの断線故障と判断してそれぞれの故障を区別して
検出する制御回路と、を具備するしや断器操作制御回路。