JP5868553B1

JP5868553B1 - 遮断器特性監視装置

Info

Publication number: JP5868553B1
Application number: JP2015517300A
Authority: JP
Inventors: 秀一谷垣; 森　智仁; 智仁森; 綾山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: US20170287666A1; WO2016035131A1; US10224165B2; JPWO2016035131A1

Abstract

本発明は、遮断器の動作を監視して遮断器が備えている可動接触子（３１）および固定接触子（３２）の消耗量を推定する遮断器特性監視装置（１）であって、遮断器が閉極動作を開始してから閉極するまでの所要時間である閉極時間および遮断器が開極動作を開始してから開極するまでの所要時間である開極時間の少なくともいずれか一方を計測する動作時間計測部（１１）と、動作時間計測部（１１）における計測結果と、計測結果が得られた閉極動作または開極動作における可動接触子（３１）の移動速度に基づいて、可動接触子（３１）および固定接触子（３２）の消耗量を推定する接触子消耗量推定部（１２）と、を備える。

Description

本発明は、変電所、開閉所などに設置されている遮断器の特性を監視する遮断器特性監視装置に関するものである。

従来、遮断器の特性を監視するための装置においては、遮断器動作時に指令が出てから遮断器接点が開極するまでの時間である開極時間、指令が出てから遮断器接点が閉極するまでの時間である閉極時間、遮断器接点が動き出してから開極する時の速度である開極速度、遮断器接点が動き出してから開極する時の速度である閉極速度を監視していた。例えば、特許文献１に記載された発明においては、開極時間を細かく分割し、分割後の各時間の変化を監視することで遮断器の異常を検出している。また、特許文献２には、投入時における制御電流波形の立ち上がり点および極小点と、回転操作軸の動作開始点、所定角回動点および全角回動点とを検知し、各点間の時間や距離を基準値と対比することにより遮断器の異常の兆候を把握する発明が開示されている。

特開昭６１−２０３５１７号公報特開昭６２−２２６５１９号公報

上記従来の技術においては、遮断器の異常の検出や異常の兆候を把握することは可能であるが、消耗品の消耗度を検出することはできないという問題があった。すなわち、遮断器の接触子は、開極動作および閉極動作を繰り返すごとに接触部分が摩耗や溶解により消耗する。そのため、消耗量が一定値に達すると交換する必要があるが、従来の技術においては消耗品の消耗度を検出することはできなかった。従来は、例えば、定期点検や異常を検出した場合の点検作業において、目視などにより交換の必要性を判断する必要があり、消耗品の適切な交換タイミングを把握するのが難しいという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遮断器の消耗品を交換が必要なタイミングを検出可能な遮断器特性監視装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、可動接触子および固定接触子を備え、前記可動接触子は、開極動作においては第１の規定位置から移動を開始して前記固定接触子から離れた後も移動を継続して前記第１の規定位置とは異なる第２の規定位置まで移動し、閉極動作においては前記第２の規定位置から移動を開始して前記固定接触子と接触した後も移動を継続して前記第１の規定位置まで移動する遮断器の動作を監視して当該遮断器が備えている前記可動接触子および前記固定接触子の消耗量を推定する遮断器特性監視装置であって、前記遮断器が前記閉極動作を開始してから閉極するまでの所要時間である閉極時間および前記遮断器が前記開極動作を開始してから開極するまでの所要時間である開極時間の少なくともいずれか一方を計測する動作時間計測部と、前記動作時間計測部が前記閉極時間を計測した場合、前記第１の規定位置と前記第２の規定位置との間の距離と当該閉極動作における前記可動接触子の移動速度に基づいて、前記可動接触子の移動時間を算出し、当該算出した移動時間と前記閉極時間とを比較し、前記移動時間と前記閉極時間の差が第１のしきい値以下の場合、前記消耗量が一定の値を超えていると推定し、前記動作時間計測部が前記開極時間を計測した場合、前記距離と当該開極動作における前記可動接触子の移動速度に基づいて、前記可動接触子の移動時間を算出し、当該算出した移動時間と前記開極時間とを比較し、前記移動時間と前記開極時間との差が第２のしきい値以上の場合、前記消耗量が一定の値を超えていると推定する接触子消耗量推定部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、遮断器を構成している消耗品の消耗量を推定することができ、適切なタイミングでの消耗品の交換が可能となる、という効果を奏する。

本発明にかかる遮断器特性監視装置を適用したシステムの構成例を示す図閉極時間に基づいて消耗品の消耗量を推定する方法を説明する図開極時間に基づいて消耗品の消耗量を推定する方法を説明する図

以下に、本発明にかかる遮断器特性監視装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる遮断器特性監視装置を適用したシステムの構成例を示す図である。遮断器特性監視装置１は、変電所、開閉所などに設置されている遮断器、具体的には操作装置２および消弧室３を備えている遮断器の特性を監視するものである。

遮断器特性監視装置１は、動作時間計測部１１および接触子消耗量推定部１２を備え、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部機器が接続可能に構成されている。

遮断器において、操作装置２は、開路用電磁石２１、閉路用電磁石２２、出力レバー２３および動作速度測定部２４を備える。消弧室３は、可動接触子３１および固定接触子３２を備える。出力レバー２３は図示を省略した回動軸を中心に回動可能な構成となっている。また、出力レバー２３には可動接触子３１が接続されている。すなわち、出力レバー２３の回動に伴い可動接触子３１が移動する構成となっている。よって、可動接触子３１と固定接触子３２が電気的に接続している状態から接続していない状態に切り替えるための開極動作を行う場合、出力レバー２３を第１の方向に回動させる。一方、可動接触子３１と固定接触子３２が電気的に接続していない状態から接続した状態に切り替えるための閉極動作を行う場合、出力レバー２３を第１の方向の逆方向である第２の方向に回動させる。操作装置２は、予め決められている一定条件を満たした場合、開極動作または閉極動作を実行する。例えば、固定接触子３２を介して接続されている負荷（図示せず）に流れる電流が一定値を超えたことを検知すると開極動作を実行する。開極動作においては、開路用電磁石２１に電流を流して磁界を発生させて出力レバー２３を第１の方向へ回動させる。閉極動作においては、閉路用電磁石２２に電流を流して磁界を発生させて出力レバー２３を第２の方向へ回動させる。動作速度測定部２４は、開極動作および閉極動作における可動接触子３１の移動速度を測定する。移動速度は、可動接触子３１の位置に基づいて算出する。位置の測定は、特許文献１、２などに記載されている従来の方法と同様の方法で測定可能である。例えば、出力レバー２３、可動接触子３１などの可動部にバーコードを貼り付け、バーコードを光学的に読み取ることにより測定すればよい。動作速度測定部２４は、開極動作および閉極動作において複数回にわたって可動接触子３１の位置を測定し、測定を実施した時刻と測定結果に基づいて移動速度を計算する。動作速度測定部２４は、可動接触子３１の移動速度を遮断器特性監視装置１へ通知する。

遮断器特性監視装置１において、動作時間計測部１１は、遮断器が開極動作を開始してから開極状態となるまでの所要時間である開極時間と、遮断器が閉極動作を開始してから閉極状態となるまでの所要時間である閉極時間とを計測する。開極時間は開極を指示する制御電流が流れてから可動接触子３１と固定接触子３２が離れるまでの所要時間である。閉極時間は閉極を指示する制御電流が流れてから可動接触子３１と固定接触子３２が接触するまでの所要時間である。開極時間は開路用電磁石２１に流れる制御電流と負荷電流とに基づいて計測できる。動作時間計測部１１は、開路用電磁石２１に開極を指示する制御電流が流れた場合に開極動作開始と判断して開極時間の計測を開始し、負荷電流がゼロとなった場合に開極状態になったと判断して計測を終了する。閉極時間は閉路用電磁石２２に流れる制御電流と負荷電流とに基づいて計測できる。動作時間計測部１１は、閉路用電磁石２２に閉極を指示する制御電流が流れた場合に閉極動作開始と判断して閉極時間の計測を開始し、負荷電流が流れ出した場合に閉極状態になったと判断して計測を終了する。

なお、開極動作および閉極動作において、可動接触子３１が移動する距離は固定である。閉極動作において、可動接触子３１は、固定接触子３２と接触した後も移動を継続し、第１の規定位置に到達すると停止する。同様に、開極動作において、可動接触子３１は、固定接触子３２から離れた後も移動を継続し、第２の規定位置に達すると停止する。すなわち、可動接触子３１は、閉極動作においては第２の規定位置から第１の規定位置まで移動し、開極動作においては第１の規定位置から第２の規定位置まで移動する。ただし、遮断器の中には、閉極動作において、可動接触子３１が第１の規定位置を越えて移動した後、逆方向へ微小距離だけ戻ってから第１の規定位置で停止する仕様のものも存在する。

接触子消耗量推定部１２は、動作時間計測部１１で計測された開極時間または閉極時間である動作時間と、開極動作中または閉極動作中における可動接触子３１の移動速度とに基づいて、可動接触子３１および固定接触子３２の消耗量を推定する。

接触子消耗量推定部１２が可動接触子３１および固定接触子３２の消耗量を推定する方法について、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、閉極時間に基づいて消耗量を推定する方法を説明する図である。図３は、開極時間に基づいて消耗量を推定する方法を説明する図である。図２および図３において、縦軸に示した「接点」は、可動接触子３１と固定接触子３２の接触状態を示す。Ｌｏｗは可動接触子３１と固定接触子３２が接触していない状態である開極状態、Ｈｉｇｈは可動接触子３１と固定接触子３２が接触している状態である閉極状態を示す。図２および図３では、可動接触子３１と固定接触子３２が接触するタイミングを接点ＯＮ、可動接触子３１と固定接触子３２が離れるタイミングを接点ＯＦＦと表現している。「トラベル」は、可動接触子３１が固定接触子３２から最も離れた位置である第２の規定位置を基準とした場合の可動接触子３１の位置を示している。可動接触子３１が固定接触子３２に近づくにつれて、「トラベル」の値は大きくなる。すなわち、「トラベル」は、第２の規定位置から可動接触子３１までの距離に相当する。「制御電流波形」は、開路用電磁石２１または閉路用電磁石２２に流れる制御電流の波形を示す。図２の「制御電流波形」は、閉路用電磁石２２を構成しているコイルに流れる制御電流の波形を示す。図３の「制御電流波形」は、開路用電磁石２１を構成しているコイルに流れる制御電流の波形を示す。図示したように、閉極動作の開始時および開極動作の開始時には、制御電流が大きくなることが知られている。

図２に示したように、閉極動作の場合、可動接触子３１および固定接触子３２の消耗量が大きくなるに従い、閉極時間が長くなる。すなわち、可動接触子３１が固定接触子３２に向かって移動を開始後、固定接触子３２に接触して接点がＯＮになるタイミング（閉極するタイミング）が遅くなる。また、図３に示したように、開極動作の場合、可動接触子３１および固定接触子３２の消耗量が大きくなるに従い、開極時間が短くなる。すなわち、開極するタイミングが早くなる。

このような特性を考慮し、接触子消耗量推定部１２は、閉極時間または開極時間と、可動接触子３１の移動速度とに基づいて、可動接触子３１および固定接触子３２の消耗量を推定する。

具体的には、閉極時間および可動接触子３１の移動速度に基づいて消耗量を推定する場合、接触子消耗量推定部１２は、可動接触子３１の移動速度に基づいて、閉極動作における可動接触子３１の移動時間を算出する。そして、閉極動作における可動接触子３１の移動時間と閉極時間とを比較する。ここで、閉極動作における可動接触子３１の移動時間とは、閉極動作開始時の可動接触子３１の位置と閉極動作終了時の可動接触子３１の位置の間を可動接触子３１が移動する際の所要時間である。以下、この時間を動作時間と呼ぶ。上述したように、閉極動作において可動接触子３１が移動する距離は固定であるため、接触子消耗量推定部１２は、動作速度測定部２４が測定した移動速度、すなわち、閉極動作における可動接触子３１の移動速度に基づいて動作時間を算出できる。閉極動作において可動接触子３１が移動する距離は、例えば、図示を省略した記憶部で記憶しておく。閉極動作における可動接触子３１の動作時間と閉極するまでの可動接触子３１の移動時間である閉極時間の差が予め規定されているしきい値以下の場合、消耗量が大きく、消耗品の交換が必要、すなわち、可動接触子３１および固定接触子３２の双方またはいずれか一方の交換が必要と判断する。消耗品の交換が必要と判断した場合、図示を省略している表示部または接続されているＰＣ、その他の手段を利用して、消耗品である可動接触子３１および固定接触子３２の点検、交換が必要な旨を外部へ通知する。なお、閉極動作における可動接触子３１の移動速度は故障等が発生しない限りは一定であるため、閉極動作における可動接触子３１の動作時間の情報を予め算出し、例えば、図示を省略した記憶部で予め保持しておくようにしてもよい。

接触子消耗量推定部１２は、動作時間計測部１１で閉極時間が計測されると、過去に動作時間計測部１１で計測済みの閉極時間と比較することにより消耗量を推定してもよい。この場合、過去に計測済みの閉極時間と新たに計測された閉極時間の差が消耗量の推定結果となる。過去に計測済みの閉極時間とは、消耗品を交換した後の最初の閉極動作において計測された閉極時間とする。

開極時間および可動接触子３１の移動速度に基づいて消耗量を推定する場合、接触子消耗量推定部１２は、可動接触子３１の移動速度に基づいて、開極時間における可動接触子の移動時間を算出する。そして、開極動作における可動接触子３１の移動時間と開極時間とを比較する。なお、開極動作における可動接触子３１の移動時間は、上述した「閉極動作における可動接触子３１の移動時間」と等しい。開極動作における可動接触子３１の動作時間と開極するまでの可動接触子３１の移動時間である開極時間の差が予め規定されているしきい値以上の場合、消耗量が大きく、消耗品の交換が必要と判断する。開極動作における可動接触子３１の動作時間情報を予め算出し、例えば、図示を省略した記憶部で予め保持しておくようにしてもよい。

接触子消耗量推定部１２は、動作時間計測部１１で開極時間が計測されると、過去に動作時間計測部１１で計測済みの開極時間と比較することにより消耗量を推定してもよい。この場合、過去に計測済みの開極時間と新たに計測された開極時間の差が消耗量の推定結果となる。過去に計測済みの開極時間とは、消耗品を交換した後の最初の開極動作において計測された開極時間とする。

接触子消耗量推定部１２による消耗量の推定は、閉極動作と開極動作の双方において行うようにしてもよいし、いずれか一方の動作において行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態にかかる遮断器特性監視装置は、閉極動作を開始してから閉極するまでの時間である閉極時間および開極動作を開始してから開極するまでの時間である開極時間の双方またはいずれか一方と、可動接触子の移動速度とに基づいて、閉極動作および開極動作の実行に伴い消耗する消耗品である可動接触子および固定接触子の消耗量を推定することとした。また、消耗量が規定値に達した場合には、消耗品の交換が必要なことを外部へ通知することとした。これにより、消耗品を適切なタイミングで交換することが可能となる。また、保守点検にかかる作業コストの削減、部品コストの削減などを実現できる。

１遮断器特性監視装置、２操作装置、３消弧室、１１動作時間計測部、１２接触子消耗量推定部、２１開路用電磁石、２２閉路用電磁石、２３出力レバー、２４動作速度測定部、３１可動接触子、３２固定接触子。

Claims

可動接触子および固定接触子を備え、前記可動接触子は、開極動作においては第１の規定位置から移動を開始して前記固定接触子から離れた後も移動を継続して前記第１の規定位置とは異なる第２の規定位置まで移動し、閉極動作においては前記第２の規定位置から移動を開始して前記固定接触子と接触した後も移動を継続して前記第１の規定位置まで移動する遮断器の動作を監視して当該遮断器が備えている前記可動接触子および前記固定接触子の消耗量を推定する遮断器特性監視装置であって、
前記遮断器が前記閉極動作を開始してから閉極するまでの所要時間である閉極時間および前記遮断器が前記開極動作を開始してから開極するまでの所要時間である開極時間の少なくともいずれか一方を計測する動作時間計測部と、
前記動作時間計測部が前記閉極時間を計測した場合、前記第１の規定位置と前記第２の規定位置との間の距離と当該閉極動作における前記可動接触子の移動速度に基づいて、前記可動接触子の移動時間を算出し、当該算出した移動時間と前記閉極時間とを比較し、前記移動時間と前記閉極時間の差が第１のしきい値以下の場合、前記消耗量が一定の値を超えていると推定し、前記動作時間計測部が前記開極時間を計測した場合、前記距離と当該開極動作における前記可動接触子の移動速度に基づいて、前記可動接触子の移動時間を算出し、当該算出した移動時間と前記開極時間とを比較し、前記移動時間と前記開極時間との差が第２のしきい値以上の場合、前記消耗量が一定の値を超えていると推定する接触子消耗量推定部と、
を備えることを特徴とする遮断器特性監視装置。
前記動作時間計測部は、
前記閉極動作で使用する閉路用電磁石に流れる第１の制御電流および前記遮断器を介して負荷に流れる電流である負荷電流に基づいて前記閉極時間を計測する第１の処理、および、前記開極動作で使用する開路用電磁石に流れる第２の制御電流および前記負荷電流に基づいて前記開極時間を計測する第２の処理、の少なくとも一方を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器特性監視装置。
前記接触子消耗量推定部は、
推定した前記消耗量が一定の値を超えている場合、前記可動接触子および前記固定接触子の交換が必要な旨を外部へ通知する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の遮断器特性監視装置。