JP4685609B2 - 開閉特性測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は開閉器の開閉特性測定方法及び装置に係り、特に真空遮断器を操作する電磁操作器のストローク特性の測定方法及び装置に関する。

真空遮断器は２０年以上にも渡って苛酷な環境において使用される。信頼性を高めるために、顧客納入後にも定期点検を実施している。

開閉器の開閉速度ないしは位置検出装置として、特許文献１には、真空バルブの可動軸に変位方向に対し一辺が傾斜した遮蔽板と、これを挟んで発光部と受光部を設け、可動軸の変位量に応じた受光量から開閉特性を測定する記載がある。また、特許文献２には、遮断器操作機構のＬ字レバーの回転軸に設けた測定板（扇形端面の稜線）の面積変化を、非接触の渦電流式変位計により求め、可動部の移動距離を算出する記載がある。さらに、特許文献３には、開閉器操作部に被検出体を設け、強磁性体を含む検出部が被検出体の位置を検出することで開閉器の動作状態を検出する記載がある。

特開平２−１１９０２１号公報 特開平８−１５６７９６号公報 特開平９−２８２９８１号公報

上記従来技術では、操作機構のストローク測定のために遮蔽板や測定板などを設ける必要があり、真空遮断器の正面パネルを開けずに動作特性を測定することができなかった。このため、現場における測定器具の取り付けや調整に時間を要していた。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、操作機構に対する取り付けや加工が一切不要で、かつ操作機構の正面パネルも開けずに測定できる開閉特性測定方法及び装置を提供することにある。また、開閉器の寿命を診断できる開閉特性測定方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、開閉器を操作する電磁操作器の開閉特性監視方法であって、前記電磁操作器のケース上部から前記電磁操作器の上部駆動ロッドの上面に対しスポット信号を照射し、その反射信号の角度または位置から前記上部と前記上面とのストロークを検出し、該ストロークを時系列に蓄積してその時間変化から速度を求め、正常な速度の推移と比較して、異常の有無を判定することを特徴とする。

前記ケース上部は、上部側のケースに開けられた孔であり、該孔を通して前記スポット信号を照射し、前記反射信号を受信することを特徴とする。

前記スポット信号はレーザ光などの光パルス信号であって、所定の角度で前記上面に照射され、前記反射信号は前記上面との距離に応じて反射角あるいは受信位置が変わることを利用する。

前記正常な速度の推移に対し、前記反射信号による速度が２０−４０％を超える変化のある場合に、開閉器または電磁操作器の異常と判定する。また、開閉特性の監視は常時行うことができ、その結果が表示される。

本発明は、開閉器を操作する電磁操作器の開閉特性監視装置であって、前記電磁操作器のケースの上部で前記電磁操作器の上部駆動ロッドの対向位置に開けた孔と、該孔の上側に位置センサを設け、前記非接触センサは前記上部駆動ロッドの上面に対しスポット信号を照射し、その反射信号の角度または位置から前記センサと前記上部駆動ロッドの上面とのストロークを検出するものであり、前記操作機構の駆動に応じて前記位置センサからスポット信号を連続的に照射し、該ストロークの時系列変化から前記上部駆動ロッドの上面の速度を求め、正常な速度の推移と比較して、異常の有無を判定する動作特性測定手段を設けたことを特徴とする。

前記位置センサは光センサである。また、前記ケースに対しねじ、またはマグネットを介して着脱可能に設置される。

前記位置センサを前記孔に設置しない時、前記孔を塞ぐと共に内部の粉塵が付着するカバーを設置し、測定時にカバーを取り外し、付着した粉塵の量から操作機構内の汚れ具合を視認できることを特徴とする。

前記動作特性測定手段は、予め正常なストロークの速度推移を記憶し、測定したストロークの速度推移が正常値の所定値を超える変化のある場合に、前記開閉器の寿命と判定する。

前記開閉器が真空遮断器の場合、前記測定したストロークの速度推移が前記寿命の場合に比べて大幅に遅い場合は、前記真空遮断器の気密異常と判定することを特徴とする。

前記位置センサは常時、前記孔部に設置され、真空遮断器の開閉操作時にその動作特性を測定するように構成される。

本発明によれば、電磁操作器の上部に位置センサを設けるのみで、開閉器の開閉特性を測定できるので、測定が簡単に行える。

また、電磁操作器の上部に孔を設け、該孔を介して開閉特性を測定できるので、測定が外部から簡単に行える。

位置センサは取り外し可能であり、かつ持ち運びができるので、他の真空遮断器等への適用が可能である。

本発明の実施の形態として、真空遮断器に適用した例について図面を参照しながら説明する。図２は真空遮断器の側断面図である。遮断部１と電磁操作器２を示し、真空バルブ３の可動軸４に連結されている操作ロッド５の下部は、回転レバー（操作リンク）６を介して電磁操作器２と連結されている。電磁操作器２は、回転レバー６とピン連結された下部駆動ロッド７、下部駆動ロッド７とピン連結された中央ロッド８、中央ロッド８に連結した上部駆動ロッド９を有し、電磁操作器２の可動軸（駆動ロッド）の動きが回転レバー６を介して真空バルブ３に伝えられる。真空遮断器の下部には車輪２０が設けられ引き出し可能に構成されている。真空バルブ３を収納する遮断部１と電磁操作器２はともに上下の直線運動を行うものであり、操作器側の直線動作を測定することで遮断部側の直線動作の測定が可能になる。

図３は真空遮断器を設置する配電盤の構成を示す。配電盤には、引き出し式真空遮断器の遮断部１と電磁操作器２が設置されている。従来、真空遮断器の操作器の動作特性を測定する場合は、真空遮断器を配電盤の外側に引き出し、特殊な測定台に載せる必要があった。本実施例では、真空遮断器を配電盤の外側に引き出す必要がなく、操作器収納ケース１０の上部に孔１１を設け、ここに位置センサ１３を設けるのみで、遮断器の動作特性の測定が可能になる。

図１は本発明の一実施例による開閉特性測定装置を備える電磁操作器の要部構成図を示す。（ｂ）は正面図で、操作機構の上部位置１２に対応して、操作器収納ケース１０の上部に孔１１が開口される。光センサ１３が孔１１の上部側のケース１０にネジ留め、あるいはマグネットなどで設置され、光センサ１３は上部駆動ロッド９の上部１２までの位置を計測する。

（ａ）は孔１１を上から見た平面図で、光センサ１３と上部１２の関係が示されている。また、非測定時に孔１１を塞ぐカバー１１’も示している。カバー１１’は電磁操作器２の内部の粉塵を吸着できるように構成され、測定時にカバーを外した時、その粉塵量から内部の汚れ具合が視認できるので、清掃の要否も判断できる。

図４は開閉特性測定装置の構成を示すブロック図である。光センサ１３、増幅器１４、判定部（ＰＣ）１５、表示器１６及び警報器１７からなる。光センサ１３は光発信器１３ａと光受信器１３ｂから構成される。光発信器１３ａは、短周期で発光される光パルス信号を上部駆動ロッド９の上面１２に照射し、その反射光を光受信器１３ｂで受光する。一例をあげれば、光センサ１３から上面１２までの距離は１０ｃｍ、操作機構の可動部のストロークは２ｃｍである。

図５は操作機構の上下動作に対する光パルス信号と光反射信号の関係を示す。図示のように、光発信器１３ａから所定角度で検出物体に光が照射されると、検出物体の位置により反射光の角度または受光位置が変わるので、これにより光センサ１３から検出物体までの距離が測定できる。

すなわち、光受信器１３ｂで測定された反射光の角度あるいは受光位置から、上部駆動ロッド９のストロークが測定できる。上部駆動ロッド９の移動に応じて変化するストロークは、短周期で連続して照射される光パルス信号の反射角度または受光位置から求まるので、ＰＣなどで構成される判定部１５が予め出荷時の正常なストローク特性を保持していて、測定ストロークと比較する。この結果、測定ストロークの変化、つまり速度が正常値に対し一定（経験的には２０〜４０％）以上外れていると、真空遮断器が異常ないし寿命であると判定する。

図６はストロークの測定例を示し、縦軸がストローク、横軸が時間である。（ａ）は閉路動作の場合、（ｂ）は回路動作の場合である。正常な場合（実線）のストロークはほぼ直線的に、すなわち一定速度で変化する。一方、真空遮断器の動作に異常があると、点線のようにストローク変化に遅延乃至停滞が生じ、当該部の速度は正常時に比べて遅くなる。経験的には、正常時の２０〜４０％を超えて外れる速度変化の場合に、真空遮断器は寿命ないし異常と判定される。

判定の結果は表示器１６により、たとえば「遮断器は寿命です」の表示が行われる。寿命に至っていない場合は、当該部の速度比に基づいて、余寿命に対する見通しを示すようにしても良い。

真空バルブ３の気密漏れの場合、ストローク変化が上記「寿命」の場合に比べ大幅に遅くなる。真空漏れが発生すると、圧力の差により真空バルブ３側に引っ張られていた力が弱まり、閉路動作を助ける力が減少するため、閉路動作が遅くなるためである。本実施例によれば、係る場合も、ストローク変化の異常として検出できる。

非測定時は光センサ１３を外し、孔１１にカバー１０’を被せる。一方、測定時にはカバー１０’を取り外し光センサ１３を設置する。この時、カバー１０’に付着した粉塵の量から操作器内部の汚れ具合を判断することができ、操作機内部の清掃の要否が判断できる。

一方、常時、光センサ１３をケース１０の孔１１に設置しても良い。これにより、常時、真空遮断器の開閉時の動作特性を測定し、ＰＣ１５で開閉特性のトレンドを把握し、管理する。そして、動作特性が一定の範囲を超えた場合は、警報器１７などにより異常を伝えるようにしても良い。

以上の実施例は、真空遮断器に適用した場合であるが、他の種類の可動部を有する開閉器にも適用できることは言うまでもない。

一実施例による開閉特性測定装置を備える電磁操作器の要部構成図。 真空遮断器の側断面図。 真空遮断器を設置する配電盤の構成図。 一実施例による開閉特性測定装置のブロック図。 操作器の上下動作に対する光パルス信号と光反射信号の応答を示す説明図。 ストロークの測定例を示すグラフ。

符号の説明

１…遮断部、２…電磁操作器、２’…正面カバー、３…真空バルブ、４…可動軸、５…操作ロッド、６…回転レバー（操作リンク）、７…下部駆動ロッド７、８…中央ロッド、９…上部駆動ロッド、１０…操作器収納ケース、１０’…カバー、１１…孔、１２…上部、１３…光センサ（位置センサ）、１４…増幅器、１５…判定部（ＰＣ）、１６…表示部、１７…警報器、２０…車輪。

Claims (14)

1. 開閉器を操作する電磁操作器の開閉特性監視方法であって、
   前記電磁操作器のケース上部から前記電磁操作器の上部駆動ロッドの上面に対しスポット信号を照射し、その反射信号の受信の角度または位置から前記ケース上部と前記上部駆動ロッドの上面とのストロークを検出し、該ストロークを時系列に蓄積したその時間変化から速度を求め、予め知られている正常な速度の推移と比較して、異常の有無を判定することを特徴とする開閉特性監視方法。
2. 請求項１において、
   前記ケース上部は、ケース上部に開けられた孔であり、該孔を通して前記スポット信号を照射し、前記反射信号を受信することを特徴とする開閉特性監視方法。
3. 請求項１において、
   前記スポット信号はレーザ光などの光パルス信号であって、所定の角度で前記上部駆動ロッドの上面に照射され、その反射角または受信位置から前記ストロークを検出することを特徴とする開閉特性監視方法。
4. 請求項１において、
   前記正常な速度の推移と比較し、測定されたストロークの速度が２０−４０％を超えて外れる場合に、開閉器の寿命と判定することを特徴とする開閉特性監視方法。
5. 開閉器を操作する電磁操作器の開閉特性監視装置であって、
   前記電磁操作器のケース上部で前記電磁操作器の上部駆動ロッドの対向位置に開けた孔と、該孔の上側に位置センサを設け、前記位置センサは前記上部駆動ロッドの上面に対しスポット信号を照射し、その反射信号の角度または位置から前記センサと前記上部駆動ロッドの上面とのストロークを検出するものであり、
   前記電磁操作器の駆動に応じて前記位置センサからスポット信号を連続的に照射し、該ストロークの時系列変化から前記上部駆動ロッドの上面の速度の推移を求め、正常な速度の推移と比較して、異常の有無を判定する動作特性測定手段を設けたことを特徴とする開閉特性監視装置。
6. 請求項５において、
   前記位置センサは、スポット信号として光パルスを照射する光センサである開閉特性監視装置。
7. 請求項５において、
   前記位置センサは、前記ケースに対しマグネットを介して着脱可能に設置されることを特徴とする開閉特性監視装置。
8. 請求項５において、
   前記位置センサを前記孔に設置していない場合、前記孔を塞ぐと共に内部の粉塵が付着するカバーを設置し、測定のためにカバーを取り外した場合、前記カバーに付着した粉塵の量から前記電磁操作器内の汚れ具合を視認できるようにしたことを特徴とする開閉特性監視装置。
9. 請求項５において、
   前記動作特性測定手段は、予め正常なストロークの速度推移を記憶し、測定したストロークの速度推移が正常値を所定以上外れる場合に、前記開閉器の寿命を判定することを特徴とする開閉特性監視装置。
10. 請求項９において、
    前記開閉器は真空遮断器であって、前記正常な速度の推移と比較し、前記測定したストロークの速度推移が２０−４０％を超えて外れる場合に、前記真空遮断器の寿命ないし気密異常と判定することを特徴とする開閉特性監視装置。
11. 請求項５において、
    前記位置センサは常時、前記孔部に設置されていて、前記動作特性測定手段は前記開閉器の開閉操作時にその動作特性を測定するように構成されることを特徴とする開閉特性監視装置。
12. 開閉器を操作するための電磁操作器であって、
    請求項５に記載の開閉特性監視装置を備えていることを特徴とする電磁操作器。
13. 電磁操作器によって開閉を操作される真空遮断器であって、
    請求項５に記載の開閉特性監視装置を前記電磁操作器に備え、真空遮断器の動作特性を監視することを特徴とする真空遮断器。
14. 真空遮断器と電磁操作器を備える配電盤であって、
    請求項５に記載の開閉特性監視装置を前記電磁操作器に備え、前記真空遮断器の動作特性を監視することを特徴とする配電盤。

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