JP5306144B2

JP5306144B2 - 電力開閉装置の開閉極時間測定装置

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Publication number: JP5306144B2
Application number: JP2009247681A
Authority: JP
Inventors: 広幸蔦田; 一仲嶋; 和彦鷲見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: JP2011096440A

Description

本発明は、固定接点と可動接点とにより電力を開閉する電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置及び方法に関する。

電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を測定するための、従来技術に係る開閉極時間測定装置が、例えば特許文献１において提案されている。特許文献１に提案された従来技術に係る開閉極時間測定装置は、可動接点が接圧ばね及びばね受けを介して可動鉄心と連結されている電力開閉装置において、可動鉄心を駆動するコイルの電流を電流計測器で測定し、可動接点と固定接点とが開離又は接触した瞬間に接圧ばねを介した可動鉄心の駆動力が変化することにより出現するコイル電流の変曲点に基づいて開閉極時間を求めている。

国際公開第２００５／１１１６４１号。

しかしながら、従来技術に係る開閉極時間測定装置では、可動接点と可動鉄心とが接圧ばねを介して連結されているため、コイル電流の波形に変曲点が明確に出現せず、開極時間及び閉極時間を正確に求められないことがあった。

本発明の目的は以上の問題を解決し、従来技術に比較して、開極時間及び閉極時間を正確に測定することができる開閉極時間測定装置及び方法を提供することにある。

本発明に係る開閉極時間測定装置は、固定接点と可動接点とにより電力を開閉する電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置において、
上記電力開閉装置の可動接点側可動軸（以下、可動接点側を接点側という。）の軸方向に対する、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生して出力するセンサ手段と、
測定制御指令信号の入力時刻、又は上記電力開閉装置のコイル電流の立ち上り時刻を起点として、上記センサ出力信号を時系列信号として測定しかつ記憶するセンサ信号測定手段と、
上記電力開閉装置の開極点又は閉極点において上記時系列信号に出現する変曲点又はピーク点を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定手段とを備え、
上記センサ手段は、磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸、又は磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸とともに移動する部材と対向しかつ上記可動接点側可動軸とともに移動しないように設けられた磁石及び磁気センサを備え、上記磁石から、上記可動接点側可動軸又は上記部材を介して、上記磁気センサまでの磁路に係る磁束密度を測定することにより、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生することを特徴とする。

従って、本発明によれば、接点側可動軸の軸方向に対する可動接点の位置又は加速度を測定するようにセンサ手段を配置し、可動接点と固定接点とが開離又は接触した時刻をセンサ手段により出力される信号における変曲点又はピーク点として検出するので、電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を正確に求めることができる。

本発明の実施の形態１に係る開閉極時間測定装置１００の構成を示すブロック図並びに側面図、及び電力開閉装置２００の構成並びに動作を示す側面図である。図１の電力開閉装置２００が閉極するときの磁気センサ出力信号Ｓｓ１と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。図１の電力開閉装置２００が開極するときの磁気センサ出力信号Ｓｓ１と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。本発明の実施の形態２に係る開閉極時間測定装置１００及び電力開閉装置２００の一部を示す側面図である。本発明の実施の形態３に係る開閉極時間測定装置１００及び電力開閉装置２００の一部を示す側面図である。本発明の実施の形態４に係る開閉極時間測定装置１００ｃの構成を示すブロック図並びに側面図、及び電力開閉装置２００の構成を示す側面図である。図６の電力開閉装置２００が閉極するときの加速度センサ出力信号Ｓｓ２と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。図６の電力開閉装置２００が開極するときの加速度センサ出力信号Ｓｓ２と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る開閉極時間測定装置１００の構成を示すブロック図並びに側面図、及び電力開閉装置２００の構成並びに動作を示す側面図である。

図１において、電力開閉装置２００は、真空バルブ２０１と、固定接点２０２と、可動接点２０３と、接点側可動軸２０４と、接点側ばね受け２０５と、接圧ばね２０６と、コイル側ばね受け２０７と、コイル側可動軸２０８と、可動鉄心２０９と、閉極用コイル２１０と、開極用コイル２１１とを備えて構成される。真空バルブ２０１内の固定接点２０２と可動接点２０３との間に高電圧源（図示せず。）から高電圧が印加され、固定接点２０２と可動接点２０３との間が所定の間隔で離隔された開極状態から閉極状態に開閉制御される。可動接点２０３は、接点側可動軸２０４と、接点側ばね受け２０５と、接圧ばね２０６と、コイル側ばね受け２０７とを介してコイル側可動軸２０８と連結される。また、コイル側可動軸２０８は可動鉄心２０９と連結され、可動鉄心２０９は、閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１をそれぞれ励磁電圧源（図示せず。）から励磁することにより、左方向又は右方向に移動する。

電力開閉装置２００は、開閉制御指令信号（図示せず。）に応答して閉極動作又は開極動作を行う。閉極動作では、図１（Ａ）の開極状態において、閉極用コイル２１０が励磁されて、可動鉄心２０９が左方向に移動し、接圧ばね２０６を介してコイル側可動軸２０８と連結された接点側可動軸２０４も左方向へ移動して、図１（Ｂ）の状態となり、可動接点２０３が固定接点２０２と接触し、この状態を閉極点という。なお、閉極点では接圧ばね２０６は圧縮されていない。その後、励磁状態で可動鉄心２０９がさらに左方向に移動して接圧ばね２０６が圧縮されて、図１（Ｃ）の閉極状態になり、閉極動作が完了する。なお、閉極点から閉極状態までの動作では、接圧ばね２０６が圧縮されるのみで、接点側可動軸２０４は移動しない。ここで、閉極動作の開始から閉極点に至るまでの時間を「閉極時間」という。

一方、開極動作では、図１（Ｃ）の閉極状態において開極用コイル２１１が励磁されて、可動鉄心２０９が右方向に移動し、接圧ばね２０６が伸長される。このとき、接点側可動軸２０４は移動しない。接圧ばね２０６が最大限に伸長されると、図１（Ｂ）の状態となり、可動接点２０３と固定接点２０２とが開離し、その状態を開極点という。その後、接点側可動軸２０４が右方向に移動し、図１（Ａ）の開極状態になり、開極動作が完了する。ここで、開極動作の開始から開極点に至るまでの時間を「開極時間」という。

次に、開閉極時間測定装置１００の構成及び動作について説明する。開閉極時間測定装置１００は、磁石１０１と、磁気センサ１０２と、センサ信号測定器１０３と、開閉極時間測定器１０４とを備えて構成される。磁石１０１は、接点側ばね受け２０５などの接点側可動軸２０４とともに移動する位置に配置される。一方、磁気センサ１０２は、真空バルブ２０１の外面などの接点側可動軸２０４が移動しても位置が変化しない部分（以下、固定部分という。）に磁気センサ１０２と対向するように、電力開閉装置２００が閉極状態の場合に所定の距離、例えば数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の距離となるように配置される。磁気センサ１０２は、例えばリニアホールセンサなどの一般的なセンサであって、磁石１０１との距離に応じて変化する、磁石１０１からの磁束密度を測定して、当該磁束密度を表す磁気センサ出力信号Ｓｓ１をセンサ信号測定器１０３に出力する。磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信号レベルは、磁石１０１と磁気センサ１０２との距離に応じて変化することから、磁気センサ１０２を基準とした接点側可動軸２０４の軸方向に対する磁石１０１の位置、つまり固定接点２０２を基準とした接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を示す。

センサ信号測定器１０３は、プロセッサ１０３ｐ及びメモリ１０３ｍを備えて構成され、電力開閉装置２００に入力される開閉制御指令信号と同じタイミングで発生される測定制御指令信号Ｓｃを受信した時刻を起点として、磁気センサ出力信号Ｓｓ１をＡ／Ｄ変換して所定の時間測定し、メモリ１０３ｍに記憶した後、当該磁気センサ出力信号Ｓｓ１をメモリ１０３ｍから読み出して時系列信号Ｓｓｑ１として開閉極時間測定器１０４に出力する。なお、本実施形態においては、測定制御指令信号Ｓｃを起点として磁気センサ出力信号Ｓｓ１を測定しているが、本発明はこれに限らず、閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１に電流が流れたことを示す電流信号Ｓｉを起点として磁気センサ出力信号Ｓｓ１を測定してもよい。

開閉極時間測定器１０４は、プロセッサ１０４ｐ及びメモリ１０４ｍを備えて構成され、センサ信号測定器１０３からの時系列信号Ｓｓｑ１に基づいて、開極時間及び閉極時間を測定し、開極時間データＤｏ、及び閉極時間データＤｃを外部機器（図示せず。）に出力する。そして、測定された開極時間及び閉極時間に基づき、電力開閉装置の状態監視や開閉極位相制御が行われる。ここで、上記開極時間及び閉極時間の測定方法について以下で説明する。

図２は、図１の電力開閉装置２００が閉極するときの磁気センサ出力信号Ｓｓ１と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１において、電力開閉装置２００が開極状態（図１（Ａ））にあり、測定制御指令信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに変化するとともに、電力開閉装置２００が閉極動作を開始する。次いで、時刻ｔ２において、電力開閉装置２００が閉極点（図１（Ｂ））に達し、さらに、時刻ｔ３において電力開閉装置２００が閉極状態（図１（Ｃ））に達する。ここで、磁気センサ出力信号Ｓｓ１は、時刻ｔ１から所定の時間メモリ１０３ｍに記憶され、センサ信号測定器１０３は、メモリ１０３ｍから磁気センサ出力信号Ｓｓ１を読み出して、時系列信号Ｓｓｑ１として開閉極時間測定器１０４に出力する。

次に、図２を参照して、開閉極時間測定器１０４により実行される閉極時間の測定方法について説明する。閉極動作を開始した時点（時刻ｔ１）では、磁石１０１と磁気センサ１０２との距離は閉極状態の距離に比較して長く、測定される磁束密度、すなわち時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルは閉極状態の信号レベルに比較して小さい。接点側可動軸２０４が左方向に移動して、磁石１０１と磁気センサ１０２との距離が短くなるにつれて、時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルが上昇する。その後、閉極点（時刻ｔ２）に達すると、接点側可動軸２０４は停止し、閉極状態（時刻ｔ３）に達するまでは磁石１０１と磁気センサ１０２との距離が一定であるため、時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルは一定の値となる。閉極点（時刻ｔ２）では、接点側可動軸２０４が急停止するため、時系列信号Ｓｓｑ１に明確な変曲点Ｐ１が出現する。また、接点側可動軸２０４が急停止することで過渡振動が発生するため、時系列信号Ｓｓｑ１にピーク点Ｐ１が出現することもある。したがって、時系列信号Ｓｓｑ１の変曲点又はピーク点Ｐ１を検出すれば、電力開閉装置２００が閉極点に達した時刻ｔ２を検出でき、時系列信号Ｓｓｑ１の起点である時刻ｔ１と時刻ｔ２との差を求めることで、閉極時間ｔｃ１を測定することができる。

図３は、図１の電力開閉装置２００が開極するときの磁気センサ出力信号Ｓｓ１と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。時刻ｔ４において、電力開閉装置２００が閉極状態（図１（Ｃ））にあり、測定制御指令信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに変化するとともに、電力開閉装置２００が開極動作を開始する。次いで、時刻ｔ５において、電力開閉装置２００が開極点（図１（Ｂ））に達し、さらに、時刻ｔ６において電力開閉装置２００が開極状態（図１（Ｃ））に達する。ここで、磁気センサ出力信号Ｓｓ１は、時刻ｔ４から所定の時間メモリ１０３ｍに記憶され、センサ信号測定器１０３は、メモリ１０３ｍから磁気センサ出力信号Ｓｓ１を読み出して、時系列信号Ｓｓｑ１として開閉極時間測定器１０４に出力する。

次に、図３を参照して、開閉極時間測定器１０４により実行される開極時間の測定方法について説明する。開極動作を開始した時点（時刻ｔ４）から開極点（時刻ｔ５）に達するまでは、接点側可動軸２０４が停止しているので、磁石１０１と磁気センサ１０２との距離は一定であるため、時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルは一定の値となる。開極点（時刻ｔ５）から開極状態（時刻ｔ６）に達するまでは接点側可動軸２０４が右方向に移動し、磁石１０１と磁気センサ１０２との距離が長くなるにつれて、時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルが下降する。開極点（時刻ｔ５）では、接点側可動軸２０４が移動を開始するため、時系列信号Ｓｓｑ１に明確な変曲点Ｐ２が出現する。また、接点側可動軸２０４の移動が急に開始されることで過渡振動が発生するため、時系列信号Ｓｓｑ１にピーク点Ｐ２が出現することもある。したがって、時系列信号Ｓｓｑ１の変曲点又はピーク点Ｐ２を検出すれば、電力開閉装置２００が開極点に達した時刻ｔ５を検出でき、時系列信号Ｓｓｑ１の起点である時刻ｔ４と時刻ｔ５との差を求めることで、開極時間ｔｏ１を測定することができる。

なお、実施の形態１では、時系列信号Ｓｓｑ１の変曲点又はピーク点Ｐ１、又は変曲点又はピーク点Ｐ２に基づいて閉極点に達した時刻ｔ２又は開極点に達した時刻ｔ５を求めたが、本発明はこれに限らず、（１）閉極動作完了後に時系列信号Ｓｓｑ１が収束する信号レベルと時系列信号Ｓｓｑ１との最初の交点、（２）時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルが開極動作前の時系列信号Ｓｓｑ１の信号レベルから所定のしきい値以上変化した点、（３）時系列信号Ｓｓｑ１のピーク点が出現した後に最初の極小信号レベルが出現する点、（４）時系列信号Ｓｓｑ１の微分値のピーク点、又は（５）時系列信号Ｓｓｑ１の二次微分値のピーク点に基づいて開極点に達した時刻ｔ２又は閉極点に達した時刻ｔ５を求めてもよい。

また、実施の形態１では、磁石１０１と磁気センサ１０２とを用いて接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を測定するように構成したが、本発明はこれに限らず、一般的な光学式、超音波式、及び電波式などの距離センサを用いてもよい。

以上説明したように、実施の形態１によれば、固定接点２０２と可動接点２０３とにより電力を開閉する電力開閉装置２００の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置１００において、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の軸方向に対する、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生して出力する磁気センサ１０２及び磁石１０１と、測定制御指令信号Ｓｃの入力時刻、又は電力開閉装置２００の閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１の電流の立ち上りを示す電流信号Ｓｉの入力時刻を起点として、磁気センサ出力信号Ｓｓ１を時系列信号Ｓｓｑ１として測定しかつ記憶するセンサ信号測定器１０３と、電力開閉装置２００の開極点又は閉極点において時系列信号Ｓｓｑ１に出現する変曲点又はピーク点Ｐ１又はＰ２を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定器１０４とを備え、磁気センサ１０２は、接点側可動軸２０５とともに移動しないように設けられ、接点側可動軸２０５とともに移動するように設けられた磁石１０１からの磁束密度を測定することにより、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生することを特徴とする。

すなわち、実施の形態１によれば、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の開閉動作時における動作特性に着目して、接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を測定するように磁石１０１及び磁気センサ１０２を配置するとともに、開閉極時間測定器１０４において電力開閉装置２００が開極点及び閉極点に達した時刻ｔ２及びｔ５を正確に測定するように構成したので、開極時間ｔｏ１及び閉極時間ｔｃ１を正確に測定することができる。また、非接触式のセンサを用いて開極時間ｔｏ１及び閉極時間ｔｃ１を測定することから、接触式のセンサと比較して接触部分が省略されより正確に開極時間ｔｏ１及び閉極時間ｔｃ１を測定することができる。さらに、固定部分に磁気センサ１０２を取り付け、接点側可動軸２０４には磁石１０１のみを取り付けるように構成したので、磁気センサ出力信号Ｓｓ１の取り出しが容易である。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る開閉極時間測定装置１００及び電力開閉装置２００の一部を示す側面図である。実施の形態２は、実施の形態１と比較して、磁石１０１ａ並びに磁気センサ１０２ａの配置、及び接点側ばね受け２０５ａの構成が異なる。接点側ばね受け２０５ａは、磁性金属で構成される。磁石１０１ａ及び磁気センサ１０２ａはそれぞれ、支持部材１０１ａｓ及び１０２ａｓを介して、接点側ばね受け２０５ａと対向しかつ真空バルブ２０１の外面などの接点側可動軸２０４が移動しても位置が変化しない固定部分に配置される。磁気センサ１０２ａは、磁石１０１ａから接点側ばね受け２０５ａを介して磁気センサ１０２ａに至る磁路Ｍ１の長さに応じて変化する磁束密度を測定して。当該磁束密度を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１をセンサ信号測定器１０３に出力する。接点側可動軸２０４が左方向に移動すると磁路Ｍ１が短くなり、接点側可動軸２０４が右方向に移動すると磁路Ｍ１が長くなることから、磁路Ｍ１の長さは固定接点２０２と可動接点２０３との距離に応じて変化する。したがって、実施の形態１と同様に、磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信号レベルは、固定接点２０２と可動接点２０３との距離、つまり固定接点２０２を基準とした接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を示す。また、実施の形態２では磁石１０１ａを固定部分に取り付けるため、開閉極動作において磁石１０１ａにかかる衝撃力が実施の形態１と比較して小さくなり、磁石１０１ａの取り付けの耐久性が向上し磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信頼性が向上する。

以上説明したように、実施の形態２によれば、固定接点２０２と可動接点２０３とにより電力を開閉する電力開閉装置２００の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置１００において、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の軸方向に対する、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生して出力する磁気センサ１０２ａ及び磁石１０１ａと、測定制御指令信号Ｓｃの入力時刻、又は電力開閉装置２００の閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１の電流の立ち上りを示す電流信号Ｓｉの入力時刻を起点として、磁気センサ出力信号Ｓｓ１を時系列信号Ｓｓｑ１として測定しかつ記憶するセンサ信号測定器１０３と、電力開閉装置２００の開極点又は閉極点において時系列信号Ｓｓｑ１に出現する変曲点又はピーク点Ｐ１又はＰ２を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定器１０４とを備え、磁気センサ１０２ａ及び磁石１０１ａは、磁性金属で構成された接点側ばね受け２０５ａと対向しかつ接点側可動軸２０４とともに移動しないように設けられ、磁石１０１ａから、接点側ばね受け２０５ａを介して、磁気センサ１０２ａまでの磁路に係る磁束密度を測定することにより、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生することを特徴とする。

すなわち、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１が得られることから、電力開閉装置２００が開極点及び閉極点に達した時刻を測定して、開極時間及び閉極時間を測定することができる。また、磁石１０１ａ及び磁気センサ１０２ａを固定部分に取り付けるため、磁石１０１ａにかかる衝撃力が実施の形態１と比較して小さくなり、磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信頼性が向上する。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る開閉極時間測定装置１００及び電力開閉装置２００の一部を示す側面図である。実施の形態３は、実施の形態２と比較して、磁石１０１ｂ及び磁気センサ１０２ｂの配置が異なる。磁石１０１ｂ及び磁気センサ１０２ｂはそれぞれ、接点側ばね受け２０５ａを挟設するように互いに対向しかつ電力開閉装置２００の筐体内壁１０１ｂｓ及び１０２ｂｓなど接点側可動軸２０４が移動しても位置が変化しない固定部分に配置される。磁気センサ１０２ｂは、磁石１０１ｂから接点側ばね受け２０５ａを介して磁気センサ１０２ｂに至る磁路Ｍ２の長さに応じて変化する磁束密度を測定して、当該磁束密度を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１をセンサ信号測定器１０３に出力する。電力開閉装置２００が閉極点に達したときに磁路Ｍ２が最適に形成されて、磁気センサ出力信号Ｓｓ１が最も大きくなる。したがって、実施の形態１と同様に、磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信号レベルは、固定接点２０２と可動接点２０３との距離、つまり固定接点２０２を基準とした接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を示す。また、実施の形態３では磁石１０１ｂを固定部分に取り付けるため、開閉極動作において磁石１０１ｂにかかる衝撃力が実施の形態１と比較して小さくなり、磁石１０１ａの取り付けの耐久性が向上し磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信頼性が向上する。

以上説明したように、実施の形態３によれば、固定接点２０２と可動接点２０３とにより電力を開閉する電力開閉装置２００の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置１００において、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の軸方向に対する、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生して出力する磁気センサ１０２ｂ及び磁石１０１ｂと、測定制御指令信号Ｓｃの入力時刻、又は電力開閉装置２００の閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１の電流の立ち上りを示す電流信号Ｓｉの入力時刻を起点として、磁気センサ出力信号Ｓｓ１を時系列信号Ｓｓｑ１として測定しかつ記憶するセンサ信号測定器１０３と、電力開閉装置２００の開極点又は閉極点において時系列信号Ｓｓｑ１に出現する変曲点又はピーク点Ｐ１又はＰ２を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定器１０４とを備え、磁気センサ１０２ｂ及び磁石１０１ｂは、磁性金属で構成された接点側ばね受け２０５ａを挟設するように互いに対向しかつ接点側可動軸２０４とともに移動しないように設けられ、磁石１０１ｂから、接点側ばね受け２０５ａを介して、磁気センサ１０２ｂまでの磁路に係る磁束密度を測定することにより、可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１を発生することを特徴とする。

すなわち、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の位置を示す磁気センサ出力信号Ｓｓ１が得られることから、電力開閉装置２００が開極点及び閉極点に達した時刻を測定して、開極時間及び閉極時間を測定することができる。また、磁石１０１ｂ及び磁気センサ１０２ｂを固定部分に取り付けるため、磁石１０１ｂにかかる衝撃力が実施の形態１と比較して小さくなり、磁気センサ出力信号Ｓｓ１の信頼性が向上する。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る開閉極時間測定装置１００ｃの構成を示すブロック図並びに側面図、及び電力開閉装置２００の構成を示す側面図である。実施の形態４は、実施の形態１と比較して、（１）磁石１０１及び磁気センサ１０２に代わり、加速度センサ１０５を利用することと、（２）センサ信号測定器１０３ｃが磁気センサ出力信号Ｓｓ１に代わり加速度センサ出力信号Ｓｓ２を測定しかつ記憶して、時系列信号Ｓｓｑ１に代わり時系列信号Ｓｓｑ２を出力することと、（３）開閉極時間測定器１０４ｃが時系列信号Ｓｓｑ１に代わり時系列信号Ｓｓｑ２に基づいて開極時間及び閉極時間を測定することとが異なる。加速度センサ１０５は、接点側ばね受け２０５などの接点側可動軸２０４とともに移動する位置に配置され、接点側可動軸２０４の軸方向に対する加速度を示す加速度センサ出力信号Ｓｓ２をセンサ信号測定器１０３ｃに出力する。接点側ばね受け２０５は可動接点２０３とともに移動するため、加速度センサ出力信号Ｓｓ２の信号レベルは、接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の加速度を示す。

図７は、図６の電力開閉装置２００が閉極するときの加速度センサ出力信号Ｓｓ２と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。時刻ｔ７において、電力開閉装置２００が開極状態（図１（Ａ））にあり、測定制御指令信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに変化するとともに、電力開閉装置２００が閉極動作を開始する。次いで、時刻ｔ８において、電力開閉装置２００が閉極点（図１（Ｂ））に達し、さらに、時刻ｔ９において電力開閉装置２００が閉極状態（図１（Ｃ））に達する。ここで、加速度センサ出力信号Ｓｓ２は、時刻ｔ７から所定の時間メモリ１０３ｃｍに記憶され、センサ信号測定器１０３ｃは、メモリ１０３ｃｍから加速度センサ出力信号Ｓｓ２を読み出して、時系列信号Ｓｓｑ２として開閉極時間測定器１０４ｃに出力する。

次に、図７を参照して、開閉極時間測定器１０４ｃにより実行される閉極時間の測定方法について説明する。閉極動作を開始した時点（時刻ｔ７）では、接点側可動軸２０４が移動を開始するため、移動開始に伴う過渡振動が発生し、時系列信号Ｓｓｑ２に明確な第１のピーク点Ｐ１１が出現する。その後、閉極点（時刻ｔ８）に達すると、接点側可動軸２０４が急停止するため、時系列信号Ｓｓｑ２に明確な第２のピーク点Ｐ１２が出現する。したがって、第２のピーク点Ｐ１２を検出すれば、電力開閉装置２００が閉極点に達した時刻ｔ８を検出できる。なお、第１のピーク点Ｐ１１は、測定制御指令信号Ｓｃが入力された直後に出現するため、測定制御指令信号Ｓｃが入力された直後に出現するピーク点を検出しないように構成することで、閉極点に達した時刻の誤検出を避けることができる。第２のピーク点Ｐ１２の検出方法は、時系列信号Ｓｓｑ２にバンドパスフィルタを適用して、接点側可動軸２０４の急停止に伴う振動周波数成分のみを抽出してから第２のピーク点Ｐ１２を検出するように構成されてもよく、時系列信号Ｓｓｑ２の信号レベルの正負に依存しないように時系列信号Ｓｓｑ２の信号レベルの絶対値に基づいて第２のピーク点Ｐ１２を検出するように構成されてもよい。時系列信号Ｓｓｑ２の起点である時刻ｔ７と時刻ｔ８との差を求めることで、閉極時間ｔｃ２を測定することができる。

図８は、図６の電力開閉装置２００が開極するときの加速度センサ出力信号Ｓｓ２と電力開閉装置２００の接点状態及び測定制御指令信号Ｓｃとの関係を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１０において、電力開閉装置２００が閉極状態（図１（Ｃ））にあり、測定制御指令信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに変化するとともに、電力開閉装置２００が開極動作を開始する。次いで、時刻ｔ１１において、電力開閉装置２００が開極点（図１（Ｂ））に達し、さらに、時刻ｔ１２において電力開閉装置２００が開極状態（図１（Ｃ））に達する。ここで、加速度センサ出力信号Ｓｓ２は、時刻ｔ１０から所定の時間メモリ１０３ｃｍに記憶され、センサ信号測定器１０３ｃは、メモリ１０３ｃｍから加速度センサ出力信号Ｓｓ２を読み出して、時系列信号Ｓｓｑ２として開閉極時間測定器１０４ｃに出力する。

次に、図８を参照して、開閉極時間測定器１０４ｃにより実行される開極時間の測定方法について説明する。開極動作を開始した時点（時刻ｔ１０）から開極点（時刻ｔ１１）に達するまでは、接点側可動軸２０４が停止しているので、時系列信号Ｓｓｑ２は一定の値となる。開極点（時刻ｔ１１）に達すると、接点側可動軸２０４が移動を開始するため、移動開始に伴う過渡振動が発生し、時系列信号Ｓｓｑ２に明確な第１のピーク点Ｐ２１が出現する。その後、開極動作が完了すると（時刻ｔ１２）、接点側可動軸２０４が急停止するため、時系列信号Ｓｓｑ２に明確な第２のピーク点Ｐ２２が出現する。したがって、第１のピーク点Ｐ２１を検出すれば、電力開閉装置２００が開極点に達した時刻ｔ１１を検出できる。なお、第１のピーク点Ｐ２１の検出方法は、上記の閉極動作の場合と同様に、時系列信号Ｓｓｑ２にバンドパスフィルタを適用して、接点側可動軸２０４の移動開始に伴う振動周波数成分のみを抽出してから第１のピーク点Ｐ２１を検出するように構成されてもよく、時系列信号Ｓｓｑ２の信号レベルの正負に依存しないように時系列信号Ｓｓｑ２の信号レベルの絶対値に基づいて第１のピーク点Ｐ２１を検出するように構成されてもよい。時系列信号Ｓｓｑ２の起点である時刻ｔ１０と時刻ｔ１１との差を求めることで、開極時間ｔｏ２を測定することができる。

以上説明したように、実施の形態４によれば、固定接点２０２と可動接点２０３とにより電力を開閉する電力開閉装置２００の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置１００ｃにおいて、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の軸方向に対する、可動接点２０３の加速度を示す加速度センサ出力信号Ｓｓ２を発生して出力する加速度センサ１０５と、測定制御指令信号Ｓｃの入力時刻、又は電力開閉装置２００の閉極用コイル２１０又は開極用コイル２１１のコイル電流の立ち上りを示す電流信号Ｓｉの入力時刻を起点として、加速度センサ出力信号Ｓｓ２を時系列信号Ｓｓｑ２として測定しかつ記憶するセンサ信号測定器１０３ｃと、電力開閉装置２００の開極点又は閉極点において時系列信号Ｓｓｑ２に出現するピーク点Ｐ１２又はＰ２１を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定器１０４ｃとを備えたことを特徴とする。

すなわち、実施の形態４によれば、電力開閉装置２００の接点側可動軸２０４の開閉動作時における動作特性に着目して、接点側可動軸２０４の軸方向に対する可動接点２０３の加速度を測定するように加速度センサ１０５を配置するとともに、開閉極時間測定器１０４ｃにおいて電力開閉装置２００が開極点及び閉極点に達した時刻を正確に測定するように構成したので、開極時間ｔｏ２及び閉極時間ｔｃ２を正確に測定することができる。

以上詳述したように、本発明に係る開閉極時間測定装置及び方法によれば、接点側可動軸の軸方向に対する可動接点の位置又は加速度を測定するようにセンサ手段を配置し、可動接点と固定接点とが開離又は接触した時刻をセンサ手段により出力される信号における変曲点又はピーク点として検出するので、電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を正確に求めることができる。

１００，１００ｃ開閉極時間測定装置、１０１，１０１ａ，１０１ｂ磁石、１０２，１０２ａ，１０２ｂ磁気センサ、１０１ａｓ，１０２ａｓ支持部材、１０１ｂｓ，１０２ｂｓ電力開閉装置の筐体内壁、１０３，１０３ｃセンサ信号測定器、１０３ｍ，１０３ｃｍ，１０４ｍ，１０４ｃｍメモリ、１０３ｐ，１０３ｃｐ，１０４ｐ，１０４ｃｐプロセッサ、１０４，１０４ｃ開閉極時間測定器、１０５加速度センサ、２００電力開閉装置、２０１真空バルブ、２０２固定接点、２０３可動接点、２０４接点側可動軸、２０５，２０５ａ接点側ばね受け、２０６接圧ばね、２０７コイル側ばね受け、２０８コイル側可動軸、２０９可動鉄心、２１０閉極用コイル、２１１開極用コイル、Ｄｃ閉極時間データ、Ｄｏ開極時間データ、Ｍ１，Ｍ２磁路、Ｐ１，Ｐ２変曲点又はピーク点、Ｐ１１，Ｐ１２第１のピーク点、Ｐ２１，Ｐ２２第２のピーク点、Ｓｃ測定制御指令信号、Ｓｉ電流信号、Ｓｓ１磁気センサ出力信号、Ｓｓ２加速度センサ出力信号、Ｓｓｑ１，Ｓｓｑ２時系列信号、ｔｃ１，ｔｃ２閉極時間、ｔｏ１，ｔｏ２開極時間。

Claims

固定接点と可動接点とにより電力を開閉する電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置において、
上記電力開閉装置の可動接点側可動軸の軸方向に対する、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生して出力するセンサ手段と、
測定制御指令信号の入力時刻、又は上記電力開閉装置のコイル電流の立ち上り時刻を起点として、上記センサ出力信号を時系列信号として測定しかつ記憶するセンサ信号測定手段と、
上記電力開閉装置の開極点又は閉極点において上記時系列信号に出現する変曲点又はピーク点を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定手段とを備え、
上記センサ手段は、磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸、又は磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸とともに移動する部材と対向しかつ上記可動接点側可動軸とともに移動しないように設けられた磁石及び磁気センサを備え、上記磁石から、上記可動接点側可動軸又は上記部材を介して、上記磁気センサまでの磁路に係る磁束密度を測定することにより、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生することを特徴とする開閉極時間測定装置。
固定接点と可動接点とにより電力を開閉する電力開閉装置の開極時間及び閉極時間を測定するための開閉極時間測定装置において、
上記電力開閉装置の可動接点側可動軸の軸方向に対する、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生して出力するセンサ手段と、
測定制御指令信号の入力時刻、又は上記電力開閉装置のコイル電流の立ち上り時刻を起点として、上記センサ出力信号を時系列信号として測定しかつ記憶するセンサ信号測定手段と、
上記電力開閉装置の開極点又は閉極点において上記時系列信号に出現する変曲点又はピーク点を検出することにより上記開極点又は上記閉極点に達した時刻を検出し、上記起点から上記開極点に達した時刻までの開極時間、又は上記起点から上記閉極点に達した時刻までの閉極時間を測定する開閉極時間測定手段とを備え、
上記センサ手段は、磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸、又は磁性金属で構成された上記可動接点側可動軸とともに移動する部材を挟設するように互いに対向しかつ上記可動接点側可動軸とともに移動しないように設けられた磁石及び磁気センサを備え、上記磁石から、上記可動接点側可動軸又は上記部材を介して、上記磁気センサまでの磁路に係る磁束密度を測定することにより、上記可動接点の位置を示すセンサ出力信号を発生することを特徴とする開閉極時間測定装置。