JP4558088B1 - 遮断器監視装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 投入指令に応じて閉じるとともに引外し指令に応じて開く主接点と、主接点の開閉動作に連動して開閉する補助接点と、をそれぞれが有する複数の遮断器のための遮断器監視装置において、複数の遮断器それぞれの補助接点の入口端に電圧を常時印加する電源回路と、複数の遮断器それぞれの補助接点の出口端の電圧を監視し、複数の遮断器のうち、補助接点の出口端の電圧が所定の変化をする遮断器を動作している遮断器として特定する監視装置と、を備えた遮断器監視装置。
【選択図】 図1
Description
一方、単体の遮断器に対し、その異常の有無を診断するための監視装置が開示されている(例えば特許文献1乃至3参照)。
特許文献1に開示される遮断器監視装置では、1つの監視装置が1つの遮断器を監視するため、複数の遮断器を筐体に収容するスイッチギヤに対しては、遮断器の数だけの監視装置が必要となる。これは、遮断器監視装置のコスト高という問題につながる。
特許文献2に開示される遮断器監視装置では、1つの監視装置が1つの遮断器を監視するため、複数の遮断器を筐体に収容するスイッチギヤに対しては、遮断器の数だけの監視装置が必要となる。これは、遮断器監視装置のコスト高という問題につながる。
特許文献3に開示される遮断器監視装置では、電流の有無を検出するための手段を通じて、遮断器が異常動作したときにその原因となる箇所を検出はできるが、そもそも同手段は電流の波形を検出できないため、例えば遮断器の動作不具合の兆候の有無を判別することはできない。このため、この遮断器監視装置を適用しても、遮断器の異常動作を予知するために相応の監視精度が得られないという問題がある。
この遮断器監視装置によれば、遮断器が動作している場合、該当の第1及び第2の補助接点がともに開状態となるタイミングが発生し、同タイミングの期間に限って出口端に電圧が発生せず、同タイミング以外の期間では出口端に電圧が発生する。よって、出口端に電圧が発生しない期間が断続的に発生する第1及び第2補助接点に該当する遮断器が、動作している遮断器であると特定できる。これは、遮断器の監視精度の向上につながる。
この遮断器監視装置によれば、監視装置は、複数の遮断器のうち、例えば抵抗素子の電圧がゼロに変化することのある遮断器を、動作している遮断器と特定できる。
この遮断器監視装置によれば、動作中の遮断器において第1の電流検出器により検出される電流は、例えば同遮断器の主接点を閉じるための投入コイルの状態に応じた波形を有するため、例えば、現在の電流の波形と、投入コイルが正常な状態のときに予め検出された電流の波形とを比較することによって、現在の波形が正常とされる波形から異常とされる波形の方向に変位しているか否かといった同遮断器の不具合の兆候の有無を判別できる。また、第1電流検出器は、各遮断器に対し、投入コイルの電流を検出する単一の検出器であるため、その分だけコストを低減できる。
この遮断器監視装置によれば、第1電流検出器により検出される電流は、主接点を閉じるときの操作機構部の変位にともなって投入コイルを流れる電流であるため、例えば同操作機構部の機械的な状態を反映している。よって、この電流からは、該当する遮断器の操作機構部の閉動作時の不具合の予兆を精度良く得ることができる。
この遮断器監視装置によれば、動作中の遮断器において第2の電流検出器により検出される電流は、例えば同遮断器の主接点を開くための引外しコイルの状態に応じた波形を有するため、例えば、現在の電流の波形と、引外しコイルが正常な状態のときに予め検出された電流の波形とを比較することによって、現在の波形が正常とされる波形から異常とされる波形の方向に変位しているか否かといった同遮断器の不具合の兆候の有無を判別できる。また、第2電流検出器は、各遮断器に対し、引外しコイルの電流を検出する単一の検出器であるため、その分だけコストを低減できる。
この遮断器監視装置によれば、第2の電流検出器により検出される電流は、主接点を開くときの操作機構部の変位にともなって引外しコイルを流れる電流であるため、例えば同操作機構部の機械的な状態を反映している。よって、この電流からは、該当する遮断器の操作機構部の開動作時の不具合の予兆を精度良く得ることができる。
図1乃至図4を参照しつつ、本実施の形態の遮断器監視装置1の構成例について説明する。
直流電源装置20は、交流電源(不図示)からの交流電流を直流電流に変換する整流器21と、この直流電流を蓄電する蓄電池22と、整流器21又は蓄電池22からの直流電流を受けて、この直流電流を分電盤30及び受電盤50に振り分ける母線26と、整流器21及び母線26の間に設けられる配線用遮断器23と、母線26から分電盤30へ直流電流を供給するための配線51上に設けられる配線用遮断器24と、母線26から受電盤50へ直流電流を供給するための配線52上に設けられる配線用遮断器25とを備えている。
図1では、複数の遮断器として、遮断器100a及び遮断器100bが例示されている。スイッチギヤ10は、例えば遮断器100aを筐体(不図示)に収容したユニット10aや遮断器100bを筐体(不図示)に収容したユニット10b等から構成されるユニット群である。尚、同図に例示されるスイッチギヤ10は、複数のユニットに共通に、4本の配線160、161、162、163を備えている。
以下述べるように、本実施の形態のスイッチギヤ10では、遮断器100a及び遮断器100bは、対をなしている。
<投入コイル>
遮断器100aでは、ユニット10aに帰属される正側操作電流電源Paと、負側操作電流電源Naとの間に、補助接点102a及び投入コイル101aが直列に接続されている。具体的には、正側操作電流電源Paに対応する(分電盤30からの配線61と接続される)配線160と、補助接点102aの一端とが、配線157aを介して接続される一方、負側操作電流電源Naに対応する配線161と、投入コイル101aの一端とが、配線158aを介して接続されている。
尚、分電盤30から投入コイル101aに供給される電流を、操作電流と称する。
遮断器100aでは、ユニット10bに帰属される正側制御電流電源Pb或いは遠制装置40からの配線151a、152aと、負側制御電流電源Nbとの間に、投入制御用継電器103a及び補助接点105aと、反復防止用継電器104a及び補助接点106a、107aとが並列に接続されているとともに、引外しコイル108a及び補助接点109a、110aが接続されている。
遮断器100aでは、投入指令に応じて閉じるとともに引外し指令に応じて開く主接点(不図示)の開閉動作と連動して開閉する補助接点111a(第1の補助接点)及び補助接点112a(第2の補助接点)が並列に接続されて、この並列接続体の入口端a及び出口端a’のそれぞれが監視装置60と接続されるとともに、この入口端aには図2に例示される監視装置60における電源回路180から所定の電圧が常時印加されている。監視装置60は、出口端a’が接続される端子c’に一方が接続され他方が接地された抵抗素子601Aを備えている。図3の例示では、主接点は、所定期間T1の開状態を挟んでその前後が閉状態となっており、補助接点111aは、この主接点の開閉状態と一致した開閉状態をとるようになっている。一方、補助接点112aは、補助接点111aが閉状態の間は、開状態をとり、補助接点111aが開状態の間は、その前後を除いて閉状態をとるようになっている。つまり、2つの補助接点111a、112aは、補助接点111aの開期間が補助接点112aの閉期間よりも長くなるように交互に開閉するようになっている。具体的には、補助接点112aは、補助接点111aが閉状態の場合にこれと相補的に開状態をとるが、補助接点111aが閉状態から開状態へと変化した直後から所定期間T2だけ開状態を維持した後に開状態から閉状態へ変化するようになっている。また、補助接点112aは、補助接点111aの所定期間T1の開状態が終了して閉状態となる所定期間T2前に、閉状態から開状態へ変化するようになっている。よって、この期間T2についてのみ、2つの補助接点111a、112aが双方とも開状態となるため、前述した抵抗素子601Aには電圧が発生しないが、これ以外の期間では、2つの補助接点111a、112aの何れか一方のみが開状態となるため、前述した抵抗素子601Aには所定の電圧が発生する。
遮断器100aでは、負側操作電流電源Naに対応する配線161と、投入コイル101aの一端とを接続する配線158a上に、クランプ式電流変成器170a(第1の電流検出器)が設けられている。このクランプ式電流変成器170aによって、対をなす遮断器100a、100bの何れかの投入コイル101a、101bを流れる電流が検出される。
<投入コイル>
遮断器100bでは、ユニット10aに帰属される正側操作電流電源Paと、負側操作電流電源Naとの間に、補助接点102b及び投入コイル101bが直列に接続されている。具体的には、正側操作電流電源Paに対応する(分電盤30からの配線61と接続される)配線160と、補助接点102bの一端とが、配線157bを介して接続される一方、負側操作電流電源Naに対応する配線161と、投入コイル101bの一端とが、配線158bを介して接続されている。
尚、分電盤30から投入コイル101bに供給される電流を、操作電流と称する。
遮断器100bでは、ユニット10bに帰属される正側制御電流電源Pb或いは遠制装置40からの配線151b、152bと、負側制御電流電源Nbとの間に、投入制御用継電器103b及び補助接点105bと、反復防止用継電器104b及び補助接点106b、107bとが並列に接続されているとともに、引外しコイル108b及び補助接点109b、110bが接続されている。
遮断器100bでは、投入指令に応じて閉じるとともに引外し指令に応じて開く主接点の開閉動作と連動して開閉する補助接点111b(第1の補助接点)及び補助接点112b(第2の補助接点)が並列に接続されて、この並列接続体の入口端b及び出口端b’のそれぞれが監視装置60と接続されるとともに、この入口端bには図2に例示される監視装置60における電源回路180から所定の電圧が常時印加されている。監視装置60は、出口端b’が接続される端子d’に一方が接続され他方が接地された抵抗素子601Bを備えている。図3の例示では、主接点は、所定期間T1の開状態を挟んでその前後が閉状態となっており、補助接点111bは、この主接点の開閉状態と一致した開閉状態をとるようになっている。一方、補助接点112bは、補助接点111bが閉状態の間は、開状態をとり、補助接点111bが開状態の間は、その前後を除いて閉状態をとるようになっている。つまり、2つの補助接点111b、112bは、補助接点111bの開期間が補助接点112bの閉期間よりも長くなるように交互に開閉するようになっている。具体的には、補助接点112bは、補助接点111bが閉状態の場合にこれと相補的に開状態をとるが、補助接点111bが閉状態から開状態へと変化した直後から所定期間T2だけ開状態を維持した後に開状態から閉状態へ変化するようになっている。また、補助接点112bは、補助接点111bの所定期間T1の開状態が終了して閉状態となる所定期間T2前に、閉状態から開状態へ変化するようになっている。よって、この期間T2についてのみ、2つの補助接点111b、112bが双方とも開状態となるため、前述した抵抗素子601Bには電圧が発生しないが、これ以外の期間では、2つの補助接点111b、112bの何れか一方のみが開状態となるため、前述した抵抗素子601Bには所定の電圧が発生する。
遮断器100bでは、負側操作電流電源Nbに対応する配線163と、補助接点105b、106b、107b、109b、110bの一端とを接続する配線156b上に、クランプ式電流変成器170b(第2の電流検出器)が設けられている。このクランプ式電流変成器170bによって、対をなす遮断器100a、100bの何れかの引外しコイル108a、108bを流れる電流が検出される。尚、このクランプ式電流変成器170bは、投入指令に応じて投入制御用継電器103a、103bに供給される電流も検出しており、この検出結果に基づいて不具合兆候が得られるようになっている。また、投入時及び引外し時の制御電流の大きさ等の電流波形の特徴の相違から、遮断器100a、100bの投入操作及び引外し操作が区別されるようになっている。更に、投入操作時の上記の投入制御用継電器103a、103bに供給される制御電流、投入コイル101aに供給される操作電流波形の大きさ、電流の流れるタイミング等から、遮断器100a、100bの操作方式や種類等が判別され、種類ごとの基準値との比較によって不具合兆候が得られるようになっている。
図2に例示されるように、監視装置60は、CPU600と、抵抗素子601A、601Bと、電源回路180と、ADC(AD変換器)601Cと、入力装置602と、表示装置603と、メモリ604と、記憶装置605と、タイマ606とを備えている。尚、端子c、c’、d、d’、抵抗素子601A、601B、及びADC601Cは、入力インターフェース601を構成している。
表示装置603は、作業者が、スイッチギヤ10を監視するべく、各遮断器100a、100bの動作状態等を閲覧するための液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等である。
前述した記憶装置605が記憶する投入コイル101a、101b及び引外しコイル108a、108bを流れる電流の波形を示す電流波形データは、該当する遮断器100a、100bの異常動作の予知等に活用される。一例として、遮断器100aの引外し指令の発生から引外し動作(開動作)の終了までの間、クランプ式電流変成器170bにより検出される電流の波形(図4参照、前述したように、遮断器100aの制御電流はユニット10b側のクランプ式電流変成器170bにより検出される)は、引外しコイル108aの動作特性や主接点の操作機構部のプランジャーロッド2及びリンク機構3の変位特性等に応じた波形となり、同遮断器100aを示す情報と対応付けて記憶装置605に記憶されている。この正常動作時の電流波形データは、各遮断器100a、100bの異常動作の予知のための参照電流波形データとして用いられる。
もし、プランジャーロッド2が、ピンのかじり等が原因で、円滑に動作しない場合、時間領域D2はより長くなる。
もし、たとえプランジャーロッド2が動作しても、リンク機構3の動作が、グリス固着やピンのかじり等が原因で、重くなった場合、時間領域D3はより長くなる。
もし、たとえプランジャーロッド2が動作しても、リンク機構3の動作時間が間延びしたか又は補助接点が切り遅れた場合、時間領域D4はより長くなる。
もし、補助接点に異常がある場合、時間領域D5が長くなる。
図5乃至図9を参照しつつ、前述した構成を備えた遮断器監視装置1の動作例について説明する。図5は、監視装置60のCPU600の処理手順例を示すフローチャートである。図6は、遠制装置40経由での投入指令及び引外し指令に基づく遮断器100aの閉動作時及び開動作時の遮断器監視装置1における電流経路の一例をともに示す図である。図7は、手動操作型スイッチ173a、174a、自動復旧回路171a、保護継電器回路172a経由での投入指令及び引外し指令に基づく遮断器100aの閉動作時及び開動作時の遮断器監視装置1における電流経路の一例をともに示す図である。図8は、遠制装置40経由での投入指令及び引外し指令に基づく遮断器100bの閉動作時及び開動作時の遮断器監視装置1における電流経路の一例をともに示す図である。図9は、手動操作型スイッチ173b、174b、自動復旧回路171b、保護継電器回路172b経由での投入指令及び引外し指令に基づく遮断器100bの閉動作時及び開動作時の遮断器監視装置1における電流経路の一例をともに示す図である。
次に、CPU600は、記憶装置605から、ステップS102で格納された電流波形データを読み出すとともに、該当の遮断器に対応する前述した参照電流波形データを読み出して、これら2つのデータについて例えば前述した時間領域D1乃至D5の時間の長さを比較し(S103)、該当の遮断器の動作異常の有無を判別する(S104)。
2つのデータの比較の結果、該当の遮断器は異常動作していると判別した場合(S104:YES)、CPU600は、例えば表示装置603等を通じて、該当の遮断器が異常動作をしている旨を作業者に通知し(S105)、ステップS100の処理を再度実行する(即ち、監視動作を継続する)。
図6及び図7の例示では、スイッチギヤ10の中で遮断器100aのみが動作している場合、同遮断器100aにおける特に投入コイル101a及び引外しコイル108aに供給される電流経路を太線で表示している。ここで、図6及び図7は、引外し指令が、遠隔監視制御装置から遠制装置40を通じて出される場合(図6)と、手動操作型スイッチ174aを通じて出される場合又は保護継電器回路172aから出される場合(図7)との違いを表わしている。投入指令に基づいて投入コイル101aに供給される電流経路は、図6と図7とで同じである一方、引外し指令に基づいて引外しコイル108aに供給される電流経路は、図6と図7とで異なる。また、投入指令に基づいて投入制御継電器103aに供給される電流経路も、図6と図7とで異なる。尚、図6及び図7ともに、補助接点102a、105a、106a、107a、109a、110aは、便宜上、全て開状態に図示されているが、実際には、励磁するべきコイルに電流が流れるべく各補助接点が所定の状態になっているものとする。ここで、これらの補助接点及びコイルにおける電流経路を表わす太線は点線としている。また、図6及び図7ともに、便宜上、投入コイル101aの電流経路と、引外しコイル108aの電流経路とを併せて図示しているが、これは双方のコイル101a、108aに同時に電流を供給することを意味するものではない。
図8及び図9の例示では、スイッチギヤ10の中で遮断器100bのみが動作している場合、同遮断器100bにおける特に投入コイル101b及び引外しコイル108bに供給される電流経路を太線で表示している。ここで、図8及び図9は、引外し指令が、遠隔監視制御装置から遠制装置40を通じて出される場合(図8)と、手動操作型スイッチ174bを通じて出される場合又は保護継電器回路172bから出される場合(図9)との違いを表わしている。投入指令に基づいて投入コイル101bに供給される電流経路は、図8と図9とで同じである一方、引外し指令に基づいて引外しコイル108bに供給される電流経路は、図8と図9とで異なる。また、投入指令に基づいて投入制御継電器103bに供給される電流経路も、図8と図9とで異なる。尚、図8及び図9ともに、補助接点102b、105b、106b、107b、109b、110bは、便宜上、全て開状態に図示されているが、実際には、励磁するべきコイルに電流が流れるべく各補助接点が所定の状態になっているものとする。ここで、これらの補助接点及びコイルにおける電流経路を表わす太線は点線としている。また、図8及び図9ともに、便宜上、投入コイル101bの電流経路と、引外しコイル108bの電流経路とを併せて図示しているが、これは双方のコイル101b、108bに同時に電流を供給することを意味するものではない。
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
2 プランジャーロッド
3 リンク機構
10 スイッチギヤ
10a、10b ユニット
20 直流電源装置
21 整流器
22 蓄電池
23、24、25 配線用遮断器
26、34、53 母線
30 分電盤
31、32、33 配線用遮断器
40 遠制装置
41、42、43、44 継電器
50 受電盤
51、52、61、81、82 配線
60 監視装置
100a、100b 遮断器
101a、101b 投入コイル
102a、102b 補助接点
103a、103b 投入制御用継電器
104a、104b 反復防止用継電器
105a、105b 補助接点
106a、106b 補助接点
107a、107b 補助接点
108a、108b 引外しコイル
109a、109b、110a、110b 補助接点
111a、111b、112a、112b 補助接点
151a、151b、152a、152b 配線
153a、153b、154a、154b 配線
155a、155b、156a、156b 配線
157a、157b、158a、158b 配線
160、161、162、163 配線
170a、170b クランプ式電流変成器
171a、171b 自動復旧回路
172a、172b 保護継電器回路
173a、173b、174a、174b 手動操作型スイッチ
180 電源回路
600 CPU
601 入力インターフェース
601A、601B 抵抗素子
601C ADC
602 入力装置
603 表示装置
604 メモリ
605 記憶装置
606 タイマ
Claims (4)
- 投入指令に応じて閉じるとともに引外し指令に応じて開く主接点と、
前記主接点の開閉動作に連動して開閉する第1の補助接点と、
前記第1の補助接点に並列接続され、前記第1の補助接点が閉状態から開状態へ変化したときから所定期間後まで開状態を維持した後に開状態から閉状態へ変化し、前記第1の補助接点が開状態から閉状態へ変化するときの所定期間前まで閉状態を維持した後に閉状態から開状態へ変化するように、前記第1の補助接点とは相補的に開閉する第2の補助接点と、
をそれぞれが有する複数の遮断器のための遮断器監視装置において、
前記複数の遮断器それぞれの前記第1及び第2の補助接点の入口端に電圧を常時印加する電源回路と、
前記複数の遮断器それぞれの前記第1及び第2の補助接点の出口端の電圧を監視し、前記複数の遮断器のうち、前記第1及び第2の補助接点の出口端の電圧が断続的に変化をする遮断器を、動作している遮断器として特定する監視装置と、
を備えたことを特徴とする遮断器監視装置。 - 前記監視装置は、前記第1及び第2の補助接点の出口端の電流を電圧に変換する抵抗素子を有し、前記抵抗素子に発生する電圧に基づいて、前記複数の遮断器の中で動作している遮断器を特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の遮断器監視装置。 - 前記主接点を閉じるときに前記投入指令に応じて励磁される前記複数の遮断器それぞれが有する投入コイルを流れる電流を検出する単一の第1の電流検出器を備え、
前記監視装置は、前記第1の電流検出器の検出結果を基に得られる前記複数の遮断器それぞれの電流波形と、前記複数の遮断器それぞれに該当し、前記複数の遮断器それぞれの開閉動作に関する不具合の兆候を特定するための基準となる参照電流波形とを比較し、前記複数の遮断器のうち、前記電流波形の生じる時間が前記参照電流波形の生じる時間よりも長くなる遮断器を、前記不具合の兆候を有する遮断器として特定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の遮断器監視装置。 - 前記主接点を開くときに前記引外し指令に応じて励磁される前記複数の遮断器それぞれが有する引外しコイルを流れる電流を検出する単一の第2の電流検出器を備え、
前記監視装置は、前記第2の電流検出器の検出結果を基に得られる前記複数の遮断器それぞれの電流波形と、前記複数の遮断器それぞれに該当し、前記複数の遮断器それぞれの開閉動作に関する不具合の兆候を特定するための基準となる参照電流波形とを比較し、前記複数の遮断器のうち、前記電流波形の生じる時間が前記参照電流波形の生じる時間よりも長くなる遮断器を、前記不具合の兆候を有する遮断器として特定する
ことを特徴とする請求項3に記載の遮断器監視装置。
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