JP3748607B2

JP3748607B2 - 高圧配電線路用光制御開閉器

Info

Publication number: JP3748607B2
Application number: JP33442695A
Authority: JP
Inventors: 良作中田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JPH09180598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧配電線路において制御装置からの制御信号により可動電極を動作せしめて電路を開閉させるようにした高圧自動開閉器の改良に係り、特に制御装置（子局）と自動開閉器間の制御線（通信線）を光ケ−ブル化して耐絶縁性能を向上させると共に自動開閉器の操作マグネットを高圧交流化して小形軽量化とコスト低減を図るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の高圧配電線路の自動化システムの概要を示すものであり、６ｋＶの高圧線路には自動開閉器１０１が制御装置（以下、子局と言う）１０２と共に区分毎に施設されている。また子局１０２は通信線１０３により営業所１０４等に設置された監視制御装置（以下、親局と言う）１０５に接続されていて、開閉操作の遠制化や事故区間検出や事故時の切り離し等を行っている。つまり、開閉器１０１を投入する場合、親局１０５から投入指令の制御信号が通信線１０３を経て子局１０２に送られると、図８及び図９に示すようにその子局１０２を経てさらに伝送された制御信号に応じて開閉器１０１の操作用マグネットの投入コイル１０６が励磁され、操作機構が作動して、可動電極１０７が投入し、投入後、保持コイル１０６ａも励磁されて投入状態が保持される。また、事故等により変電所１０９の遮断器１１０が開放して操作回路１０８の電源（入力端子１１２の電圧）が無電圧になると遅延回路１１０による一定の遅延時間経過後或いは瞬時に自動開閉器１０１が開放するようになっている。
【０００３】
ところで、上記開閉操作用の操作マグネット１１１は低圧直流用であり、例えば図９の操作回路１０８により上述のように投入或いは開放するようになっている。図中、１１２は低圧線または電源用トランスの二次側に接続する入力端子、１１３は整流器、抵抗１１４とコンデンサ−１１５の直列回路は遅延回路、１１６はリレ−の主接点、１１７はリレ−の切り替え接点で操作回路１０８の出力端子１１９Ａ〜１１９Ｃと開閉器１０１側の入力端子１２０Ａ〜１２０Ｃ間が電線（リ−ド線）１２１Ａ〜１２１Ｃによりそれぞれ図示のように接続されており、これらの電線を経て開閉器１０１内の操作用マグネット１１１の投入コイル１０６や保持コイル１０６ａに電力を供給する。１２２は電流調整用の制限抵抗を示す。
【０００４】
また、投入時における上記操作用マグネットの電流−時間特性は図１０に示すようで、先ず操作回路１０８のリレーの主接点１１６と切り替え接点１１７が閉じると、▲１▼の領域では投入コイルのインピ−ダンスにより時間経過に伴って電流が２０Ａ程度に増大すると共にプランジャ−１２３の運動による逆起電力によりその電流が若干制限され、また、▲２▼の領域ではプランジャ−が吸引を完了しコイルのインピ−ダンスにより電流が制限され、それがすぐに２９Ａ程度に飽和しコイルの抵抗分にて電流が制限される。さらに▲３▼の領域では投入完了によって切り替え接点１１７が開き投入コイル１０６と保持コイル１０６ａと制限抵抗１２２の直列回路に０．５Ａ程度の小さな電流が流れるようになっている。図１１は操作用マグネット１１１の構造図を示すもので、１２３はプランジャ−、１０６は投入コイル、１０６ａは保持コイルである。
【０００５】
操作用マグネット１１１の投入コイル１０６には投入から投入完了に至るまで、電圧８０〜１２０Ｖにおいて、最大３０Ａ程度の励磁電流が流れることになり、この電力確保のため配電線の低圧線に接続して電力の供給を受けたり（低圧線方式）、近接して付設した専用の電源トランスより供給を受けたり（電源トランス方式）している。図１２は低圧線方式の場合を示すもので、開閉器１０１の操作用マグネット１１１の両コイル１０６，１０６ａと電源となる低圧線１２５が子局１０２内の操作回路を介して電線（リ−ド線）１２１Ａ〜１２１Ｃにより接続され、また図１３の電源トランス方式では高圧配電線１２８に一次側が継がる電源トランス１２６の二次側が制御装置（子局）１０２を経て開閉器側の操作用マグネット１１１の両コイル１０６と１０６ａに電線１２１Ａ〜１２１Ｃにより接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、開閉器の高圧側と子局の低圧側間は電力供給線が結がれて電気絶縁的に完全に分離されず、例えば雷サ−ジ等により開閉器が破損したりした場合、同サ−ジの影響で子局や親局の制御装置を破損させたり低圧線や通信線に被害を及ぼしたりする。
【０００７】
また、操作用マグネットに直流低圧用のものを用いるため、投入時に大電流を要する。そのため形状が大きくかつ重い低圧直流用の操作マグネットを必要とし、開閉器のケ−スが大きくなったり開閉器全体として重量が重くなったりするほか上記操作回路からも判るように直流化用の大電流の整流器を必要としたり、投入後は励磁電流を小さい値に切り替えるための保持コイルや制限抵抗を備えたりしなければならず構造の複雑化や大型化やコストアップの原因となっていた。例えば、実公平３−１６１８７号公報に示すような直流用の操作マグネットは約１０ｋｇの重量であった。
【０００８】
また、電源確保用の電源トランス１２６は、一般には０．５ＫＶＡ〜５ＫＶＡの容量のものが使用されるが、これらのトランスは図１４のように開閉器１０１に直付けされる場合は開閉器の大形化や重量増大化が避けられず、図１５のように別設置した場合でも柱上で大きな取付空間を占有したりするほか美観上も好ましくない等の種々の問題点を有している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は上記問題点を、自動開閉器と子局間の光ケ−ブル化と操作用マグネットの高圧交流化によって解決せんとするもので、
請求項１の発明は、高圧線に接続する電源側端子（８）並びに負荷側端子（９）と、電源側端子（８）と負荷側端子（９）間に介在する可動電極（１０）及び固定電極（１１）からなる主電極（５）と、可動電極（１０）を操作して主電極（５）を開閉操作する高圧交流の操作用マグネット（６）と、操作用マグネット（６）のコイル（１２）と高圧線間に介在する制御スイッチ（７）と、制御スイッチ（７）を作動させるための制御装置（１７）とを具備し、さらに制御スイッチ（７）は光ケ−ブル（１６）より伝送される光信号によって作動するようにし、更に、前記制御スイッチ（７）には電力方向判別回路（３３）が付加されていることを特徴とする高圧配電線路用光制御開閉器を提供するものである。
【００１０】
また請求項２の発明は、高圧線に接続する電源側端子（８）並びに負荷側端子（９）と、電源側端子（８）と負荷側端子（９）間に介在する可動電極（１０）及び固定電極（１１）からなる主電極（５）と、可動電極（１０）を操作して主電極（５）を開閉操作する高圧交流の操作用マグネット（６）と、操作用マグネット（６）のコイル（１２）と高圧線間に介在する制御スイッチ（７）と、制御スイッチ（７）を作動させるための制御装置（１７）とを具備し、さらに制御スイッチ（７）は光ケ−ブル（１６）より伝送される光信号によって作動するようにし、更に、前記制御スイッチ（７）には電力方向判別回路（３３）とインタ−ロック回路（３５）が付加されていることを特徴とする高圧配電線路用光制御開閉器を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図１乃至図６に基づき説明する。
図１及び図２において、１と２は、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相からなる３相の高圧配電線の電源側と負荷側、３は本発明の高圧配電線路用光制御ガス自動高圧開閉器（以下単に開閉器と言う）であり、密閉されたケ−ス内にはＳＦ₆ガス等の消弧性ガス４が充填されており、後述の主電極５、高圧交流の操作用マグネット６、制御スイッチ７等もこのガス中にある。８は開閉器３の電源側端子、９は負荷側端子、５は可動電極１０と固定電極１１からなる主電極、６はそのコイル１２が６ｋＶの上記高圧配電線（高圧線）１のＶ、Ｗ相に後述する接点７を介して接続した高圧交流用の操作用マグネットであり、そのプランジャ−１３は主電極５の可動電極１０に操作機構を介して連結されている。
【００１２】
７はマグネット用接続線１４の途中に介在した制御スイッチであり、後述する制御装置（以下、子局と言う）の変換素子（発光素子）からの光信号の指令を変換素子（受光素子）の受光部１５ａが受けて電気信号に変換し、同スイッチ７の接点３２ａをオン−オフし、操作用マグネット６のコイル１２への給電を開始或いは停止して自動開閉器３の投入、開放を行うものである。１６は制御スイッチ７の受光部１５ａと子局１７間を接続する光ファイバ−からなる光ケ−ブルであり、該ケ−ブルは耐ノイズ性、耐電気絶縁性等に優れており、子局１７からの制御信号により上記制御スイッチ７の接点３２ａをオン−オフさせ、それによりマグネット６のコイル１２を高圧の交流で励磁したり或いは非励磁にしたりして可動電極１０を固定電極１１と接触させたり或いは離間させて開閉器の開閉（投入、開放）を行うようにしている。
【００１３】
なお、制御スイッチ７と制御装置（以下、子局と言う）１７間を接続する光ケ−ブル１６は子局１７からの制御信号である光信号を伝送する役目と同時に高圧側の開閉器３と低圧側の制御装置（子局）１７間を電気的に完全に絶縁分離する役目も持つもので、例えば高圧側の雷サ−ジを低圧側に侵入させない等の役目もある。
【００１４】
１８は同軸ケ−ブル或いは光ケ−ブル（光ファイバ−）等からなる制御信号伝送用の通信線であり、柱上等に設置された子局１７と電力会社等の営業所等に設置された監視制御装置（以下、親局と言う）２１間を接続する伝送路を形成している。１９は同じく同軸ケ−ブル或いは光ケ−ブルからなる分岐通信線であり、子局１７と通信線１８間を接続する。なお、子局１７は配電線の低圧線２０に接続され同線から作動用電力の供給を受けている。
【００１５】
次に図３は上記実施態様の開閉器３に付設された制御部２５と制御スイッチ７の関係をさらに具体的かつ詳細に示したもので、制御部２５は、光ケ−ブル１６からの光信号を受信しそれを電気信号に変換するための変換素子（受光素子）の受光部１５ａと、変換された電気信号を増幅するためのアンプ２６と、該アンプ２６からの信号によって制御スイッチ７を駆動するための駆動回路２８と、駆動回路２８に電力を供給するための電源部２９とからなり、電源部２９は、一次コイルを高圧線に接続する小形高圧トランス３０と、トランス３０の二次コイル側の低圧出力を交流から直流に変換して上記駆動回路２８に電力を供給するための整流器３１とから構成されている。
【００１６】
上記において、制御スイッチ７は高電圧に耐えられる絶縁を有する例えば高電圧用リレ−の使用が可能である。即ち、制御スイッチ７であるリレ−のコイル３２に電流を通じたり、停止したりすることにより同スイッチ７をオン−オフするもので、ＳＦ₆ガス等の消弧性ガス４が充填された開閉器のケ−ス内に設置された同スイッチ７は、操作マグネット６の励磁電流等を開閉できるに十分な性能を備えている。
【００１７】
また、図４は本発明において使用される高圧交流の操作用マグネット６の特性（電流−時間特性）を示すもので、マグネット６のプランジャ−１３が吸引されていない状態では磁気回路の空隙が大きいためコイル１２のインピ−ダンスが小さく大きな電流が流れ、プランジャー１３が吸引されて空隙が小さくなるのに伴ってインピ−ダンスが増加し、吸引が完了した状態、つまり、プランジャ−が完全に吸着された状態で最大インピ−ダンスとなるようになっている。
【００１８】
したがって電流は最初は大きく、インピ−ダンスの増大に応じて変化し、最大インピ−ダンス時（開閉器の投入が完了した状態）には小さくなり、自動的に電流を小さく制限した状態で開閉器の投入状態を保持することになる。したがって投入後においては保持コイルが不要となる。なお、上記においては操作用マグネット１２として単相高圧交流用マグネットを使用したが、３相交流用マグネットを使用すれば単相マグネットの場合に必要であった隈取りコイルが不要となり構造が簡略化できる。
【００１９】
次に制御スイッチ７と同スイッチ７を作動するための小容量の高圧トランスについて説明する。上記自動開閉器３は上記の如く片電源のほか図５に示すように両電源でも使用される。つまり自動開閉器は事故時に送電が逆送されて充電側が逆の状態で使用されたり向きが逆向きで使用されることがある。このため図５の実施態様では小容量の高圧トランス３０、３０′を主電極５の両端に各々設け、どちら側が充電されているかを判別し、操作用マグネット１２に対し、充電されているほうに指令を出す電力方向判別制御回路３３を付加している。
【００２０】
上記回路において、もし負荷側が充電され、光信号のＯＮ信号が来たときは２つある制御スイッチ７と７′の内その一方の７′（負荷側の制御スイッチ）の接点３２′ａを閉じて操作用マグネット７のコイル１２を励磁して駆動し、逆に電源側が充電されていれば他方の７（電源側制御スイッチ）を閉じるようになっており、判別回路３３の電源は操作用マグネット１２の電源と同じトランス３０、３０′に接続されていて、その内の一方が充電されていれば作動可能になっている。
【００２１】
なお、制御スイッチ７と７′を誤って同時に投入した場合には主電極が閉じる（投入する）前に端子８，９間に導通が生じこのスイッチ７，７′の接点３２ａ，３２′ａを焼損する恐れがあるため、さらに電力方向判別制御回路３３（子局１７）が万が一故障した場合の対策としてさらにインタロックを付加して安全性を高めるようにしている。
【００２２】
インタロック回路３５は、制御スイッチ７が閉じるとスイッチ７′が開路するようなものが考えられるが、図６の場合は図に示すように可動接点３２ａを１個とし、中立位置がオフの状態で、コイル３２′が判別制御回路３３（子局１７）の信号により励磁された時、負荷側（図示右側）に倒れ、逆にコイル３２が励磁された時、電源側（図示左側）に倒れるようにすれば、電源側と負荷側が直接接続されることはなくなる。なお、接点３２ａの下端は電源１４で操作用マグネット６のコイル１２へ接続される。
【００２３】
また上記実施態様では操作マグネット６の重量は２〜３ｋｇに軽量化できた。
【００２４】
【実施例】
図７の実施例は、子局１７と開閉器３との間の光ケーブル１６による信号のやり取りが上記実施態様と異なる。
【００２５】
開閉器３は発光部３６を備え、該発光部からの光が光ケーブル１６Ａを介して子局１７に送られる。子局１７には遮へい板３７を有する光断続部３８が設けてある。遮へい板３７が図示の下方位置にあるときは、光ケーブル１６Ａによって送られた光が光断続部３８を通過し、光ケーブル１６で開閉器３の受光部１５ａへ伝送されて開閉器３が投入される。遮へい板３７が図示されてない通信線の信号で図示上方の符号３７′に示す位置に移動すると、光ケーブル１６への光が遮断されて開閉器３が開放される。
【００２６】
この実施例によれば、子局１７に、発光用の電力を供給する電源を必要としない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているから、自動開閉器の高圧線側と低圧線側の子局との間は光ケ−ブルで接続されていて電気的に完全に絶縁分離されるため、雷サ−ジ等で高圧線側の自動開閉器が破損しても、子局或いは通信線側へはその雷サ−ジの影響が及ばないため被害を最小限に押さえることができる。
【００２８】
また、従来のように低圧直流にて操作用マグネットを作動させる方式でなく高圧線から作動用の電源を直接供給する高圧交流用の操作用マグネットを使用しているため、同マグネットの電源の確保が容易になる。つまり大型で重量のある低圧直流マグネットを使用しないため、開閉器の小形軽量化が図れると同時に直流化のための整流器を内蔵せずともよく、開閉器全体の小形化とコストの低減化ができる。
【００２９】
また、上記の如く操作用マグネットには高圧交流のマグネットを使用しているため、投入完了後は特性（電流−時間）上、自動的に電流が小さく制限されるため、低圧直流マグネットの場合のように保持用コイル、切り替え接点、制限抵抗などを必要とせず、構造の簡素化と同時にコスト低減が図れる。
【００３０】
また、制御スイッチを作動する制御部に電力方向判定機能を備えたため、電源側或いは負荷側のいずれからの電源であっても制御スイッチの動作が可能となり、電源方向に左右されず確実な制御スイッチの動作が期待できる。
【００３１】
また、上記方向判別機能にはさらに同機能の故障の時の対策としてインタ−ロックを付加したため制御スイッチのコイルを焼損させたりすることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様である高圧配電線路用光制御自動開閉器の構成図である。
【図２】図１の自動開閉器と子局及び通信線の接続状態を示す概略図である。
【図３】図１の制御スイッチと光制御部（受光部）の関係を示す構成図である。
【図４】図１の高圧交流用の操作用マグネットの電流−時間特性図である。
【図５】図１の制御スイッチと光制御部（受光部）と判別制御回路の関係をさらに詳細に表した構成図である。
【図６】図５の判別制御回路のインタ−ロックを説明するための構成図である。
【図７】本発明の実施例の要部を示す構成図である。
【図８】配電線自動化システムの従来例の概略構成図である。
【図９】操作回路と自動開閉器の接続状態を示す従来例の構成図である。
【図１０】従来の低圧直流の操作用マグネットの電流−時間特性図である。
【図１１】従来の操作用マグネットの構造図である。
【図１２】従来の低圧線方式の自動開閉器と子局の構成図である。
【図１３】従来の電源トランス方式の自動開閉器と子局の構成図である。
【図１４】従来の電源トランス方式においてトランスを別設置した場合の装柱図である。
【図１５】従来の電源トランス方式において電源トランスを開閉器に直かに吊り下げるようにした場合の装柱図である。
【符号の説明】
１，２高圧線
３ガス自動開閉器
４消弧性ガス
５主電極
６操作用マグネット
７，７′ 制御スイッチ
８電源側端子
９負荷側端子
１０可動電極
１１固定電極
１６光ケ−ブル
１７子局
３３電力方向判別回路
３５インタ−ロック回路

Claims

高圧線に接続する電源側端子（８）並びに負荷側端子（９）と、電源側端子（８）と負荷側端子（９）間に介在する可動電極（１０）及び固定電極（１１）からなる主電極（５）と、可動電極（１０）を操作して主電極（５）を開閉操作する高圧交流の操作用マグネット（６）と、操作用マグネット（６）のコイル（１２）と高圧線間に介在する制御スイッチ（７）と、制御スイッチ（７）を作動させるための制御装置（１７）とを具備し、さらに制御スイッチ（７）は光ケ−ブル（１６）より伝送される光信号によって作動するようにし、更に、前記制御スイッチ（７）には電力方向判別回路（３３）が付加されていることを特徴とする高圧配電線路用光制御開閉器。
高圧線に接続する電源側端子（８）並びに負荷側端子（９）と、電源側端子（８）と負荷側端子（９）間に介在する可動電極（１０）及び固定電極（１１）からなる主電極（５）と、可動電極（１０）を操作して主電極（５）を開閉操作する高圧交流の操作用マグネット（６）と、操作用マグネット（６）のコイル（１２）と高圧線間に介在する制御スイッチ（７）と、制御スイッチ（７）を作動させるための制御装置（１７）とを具備し、さらに制御スイッチ（７）は光ケ−ブル（１６）より伝送される光信号によって作動するようにし、更に、前記制御スイッチ（７）には電力方向判別回路（３３）とインタ−ロック回路（３５）が付加されていることを特徴とする高圧配電線路用光制御開閉器。