JP5970281B2 - 自動電圧調整器用子局 - Google Patents

Description

本発明は、自動電圧調整器を遠隔から制御するため自動電圧調整用子局に関するものである。

自動電圧調整器を制御するための制御装置は、主に、電圧継電器と、制御装置に遠制通信機能を持たせるための遠制子局とから構成されている。従来は、電圧継電器のサイズが大きいために、制御装置の収納ケース内に電圧継電器と遠制子局とをまとめて収納することが困難であり、遠制子局は、制御装置の収納ケースの外部に別置きにされていた。

そこで、従来から、遠制子局を制御装置に組み込んで一体化するための開発が進められている（例えば、特開平８−２０５２４８号公報［特許文献１］等）。発明者らは、電圧継電器及び遠制子局の制御マイコンを１つにして部品数を減らして小型化することで、電圧継電器及び遠制子局の機能を有しながら、従来の電圧継電器と同サイズの自動電圧調整器用子局を開発することを試みた。

特開平８−２０５２４８号公報

しかしながら、電圧継電器及び遠制子局の機能を有する自動電圧調整器用子局では、通信機能を有する遠制子局の機能を持たせるために、制御装置内に通信線（遠制ケーブル）を入線させる必要がある。通信線を入線させると、雷によるサージ電流（雷サージ）を引き込みやすくなり、サージ電流が電圧継電器を誤作動させたり通信系統の機器を損傷させる可能性がある。特に、雷サージにより遠制子局の機能を実現するための通信回路または通信回路用電源が損傷を受けると、自動電圧調整器用子局が全体として動作を停止してしまう問題が生じる。

本発明の目的は、雷サージによって通信機能が故障しても電圧継電器として動作を継続することが可能な自動電圧調整器用子局を提供することにある。

本発明は、遠制ケーブルと電気的に接続され、自動電圧調整器を遠隔制御するための信号を送受信するための通信回路を構成する電子部品が実装された通信回路基板と、通信回路からの遠隔制御信号に基づいて自動電圧調整器を遠隔制御する機能と遠隔制御信号が無いときには自律運転により自動電圧調整器を制御する機能を有する制御回路を構成する電子部品が実装された制御回路基板と、通信回路基板及び制御回路基板の動作用電力を供給する電源と、通信回路基板と制御回路基板と電源とを収納する収納ケースとからなる自動電圧調整器用子局を対象としている。

本発明の自動電圧調整器用子局は、電源を通信回路ための通信回路用電源と、制御回路のための制御回路用電源に分けて、それぞれを電気的に絶縁して構成している。また、通信回路基板と制御回路基板とを電気的に絶縁した状態で相互に通信可能に接続して収納ケース内に収納している。このように構成することによって、遠制ケーブル経由で雷サージが進入しても、通信回路基板から制御回路基板にサージ電流が伝わることがない。また、電源を、通信回路用電源と制御回路用電源に分けているので、制御回路用電源にサージ電流が伝わることがない。したがって、制御回路基板と制御回路用電源には雷サージの影響がなく、雷サージによって通信回路基板及び／または通信回路用電源が損傷したとしても、制御回路が有する自律運転の機能により、自動電圧調整器の制御を継続することができる。

通信回路基板と制御回路基板とを電気的に絶縁する手段は任意である。アイソレータを用いれば、アイソレータを介して通信回路基板と制御回路基板とを電気的に絶縁した状態で相互に通信可能に接続することができる。アイソレータとして、例えば、デジタルアイソレータやフォトカプラを用いることができる。

雷サージにより通信回路基板が損傷するときには、実装されている素子が破壊されて破片が飛散し、制御回路基板及び／または制御回路用電源を損傷してしまうことが考えられる。特に、通信回路基板に避雷器を実装している場合には、避雷器が破裂して飛散する可能性が高い。そこで、収納ケース内に、通信回路基板と、制御回路基板と、通信回路用電源及び制御回路用電源が実装された電源回路基板とを、それぞれ隔壁を介して物理的に絶縁することが考えられる。このように構成すれば、制御回路基板及び制御回路用電源を電気的に絶縁するだけでなく、両者を物理的にも絶縁することができ、雷サージに対する信頼性をより向上させることができる。なお、通信回路基板に、避雷器を配置して、さらに、通信回路基板または制御回路基板に、アイソレータを配置してもよい。

収納ケース内に設ける前述の隔壁は、具体的には、水平方向に延びて収納ケース内の空間を上下に二分する横壁部と、横壁部の上の空間を左右に二分する縦壁部とから構成することができる。そして、縦壁部の一方の壁面に通信回路基板を固定し、縦壁部の他方の壁面に制御回路基板を固定し、横壁部の下の空間内に電源回路基板を収納することができる。このように構成すれば、通信回路基板と他の構成部材を物理的に絶縁しながら、コンパクトに収納ケース内に各構成部材を収納することができる。

本実施の形態の自動電圧調整器用子局を備えた自動電圧調整器制御装置及び自動電圧調整器の構成を示すブロック図である。 本実施の形態の自動電圧調整器用子局の操作パネルを省略した状態の概略正面図である。 本実施の形態の自動電圧調整器用子局の概略側面図である。 本実施の形態の自動電圧調整器用子局の概略平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の自動電圧調整器用子局の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態の自動電圧調整器用子局を備えた自動電圧調整器制御装置及び自動電圧調整器の構成を示すブロック図である。

［自動電圧調整器の構成］
自動電圧調整器１は、自動電圧調整器本体３と自動電圧調整器制御装置５とから構成されている。自動電圧調整器本体３は、自動電圧調整器制御装置５からの信号に基づいて、２次側の配電線の電圧降下を補償して、電圧変動を改善するものである。自動電圧調整器本体３内には、１次側及び２次側に１次側及び２次側配電線がそれぞれ接続されたタップ切り替え変圧器７と、２次側のＷＵ線間電圧を検出するための計器用変圧器Ｔｒと、Ｗ相−Ｕ相合成電流を検出するための計器用変流器ＣＴが備えられている。

自動電圧調整器制御装置５は、配電線の測定値に基づいて、自動電圧調整器本体３を制御する装置であり、主に、電圧調整器９から構成されている。電圧調整器９は、配電線の測定値に基づいて制御を行う制御・通信ユニット１１と、タップ切り替え変圧器７に対してタップ切替信号を出力する補助継電器ユニット１３とから構成されている。本発明の対象である自動電圧調整器用子局は、制御・通信ユニット１１の内部構造に関するものである。制御・通信ユニット１１には、自動−手動用制御回路切替スイッチ４３Ａ、遠方−直接用制御回路切替スイッチ４３Ｒが接続されている。また、中継端子台１５を介して計器用変圧器Ｔｒに接続される電圧測定端子ＰＴＴと、計器用変流器ＣＴに接続される電流測定端子ＣＴＴを備えており、２次側配電線の電圧値及び電流値が入力されている。制御・通信ユニット１１は、配電線の電圧値及び電流値に基づいてタップの切替を制御する指令を補助継電器ユニット１３に出力する。制御・通信ユニット１１には、接続端子台１７を介して、遠制ケーブル１９が接続されており、遠隔地から制御信号を受信して、補助継電器ユニット１３に対してタップの切替を制御する指令を出力することも可能になっている。

［自動電圧調整器用子局の構成］
図２乃至図４は、本実施の形態の自動電圧調整器用子局（制御・通信ユニット１１）の構成の概要を示す概略図である。図２では、正面に配置される操作パネルを省略している。図４では、上面板に隠れている各構成部材を点線で示している。図２乃至図４に示すように、本実施の形態の自動電圧調整器用子局は、主に、各構成部材を収納する収納ケース２１と、通信回路基板２３と、通信回路用電源２５と、制御回路基板２７と、制御回路用電源２９とから構成されている。

＜収納ケース＞
収納ケース２１は、六面体の外枠を形成する金属フレーム２２と、隔壁を組み合わせて構成されており、電圧調整器９に収納可能な形状になっている。すなわち、操作パネルが設置される正面、後述の縦壁部が設けられた上面板２０を有する上面及び底壁部を有する底面以外の面は、金属フレーム２２のみとなっており、電圧調整器９に設置した自動電圧調整器用子局を取り出せば、直ちに内部の回路基板にアクセス可能に構成されている。隔壁は、水平方向に延びて収納ケース２１内の空間を図２の紙面において上下に二分する横壁部３１と、横壁部３１の上の空間を図２の紙面において左右に二分する縦壁部３３とからなる。縦壁部３３によって形成される右側空間を通信回路基板用空間３５、左側空間を制御回路基板用空間３７、横壁部３１によって形成される下側空間を電源用空間３９とする。

＜通信回路＞
通信回路基板２３には、図１に示した遠制ケーブル１９と電気的に接続され、自動電圧調整器１（具体的には、自動電圧調整器本体３）を遠隔制御するための信号を送受信するための通信回路２４を構成する図示を省略した電子部品が実装されている。遠制ケーブル１９は、通信回路基板２３に備えられた避雷器４１を介して通信回路基板２３上の通信回路に接続されている。通信回路基板２３は、縦壁部３３にスペーサ４３を介して固定されており、通信回路基板用空間３５内に収納されている。通信回路基板２３の動作用電力は、電源線４５で接続された通信回路用電源２５から供給される。通信回路基板２３は、デジタルデータ通信線４７で制御回路基板２７と接続されている。デジタルデータ通信線４７は、縦隔壁３３の上部に設けられた貫通孔４９を通して接続されている。なお、通信回路２４の制御は、デジタルデータ通信線４７を介して、制御回路基板２７に設けられている後述の制御マイコン５１によって行われている。

＜制御回路＞
制御回路基板２７には、通信回路２４からの遠隔制御信号に基づいて自動電圧調整器１（具体的には、自動電圧調整器本体３）を遠隔制御する機能と、遠隔制御信号が無いときには自律運転により自動電圧調整器本体３を制御する機能を有する制御回路（継電器回路）２８を構成する図示を省略した電子部品と制御マイコン５１が実装されている。制御マイコン５１は、制御回路２８の制御機能と、通信回路２４の制御機能の両方の機能を兼ね備えている。通信回路基板２３から延びているデジタルデータ通信線４７は、デジタルアイソレータ５３を介して制御回路基板２７に接続されており、通信回路基板２３と制御回路基板２７とが、電気的に絶縁された状態で、信号の送受信ができるように構成されている。制御回路基板２７は、縦壁部３３にスペーサ５５を介して固定されており、制御回路基板用空間３７内に収納されている。通信回路基板２３と制御回路基板２７は、縦壁部３３を間に挟んで、背中合わせの状態で設置されている。制御回路基板２７の動作用電力は、電源線５７で接続された制御回路用電源２９から供給される。

＜電源＞
通信回路用電源２５と制御回路用電源２９は、１つの基板上に設けられているが、互いに対して、一定の間隔を空けて設けられており、両者は電気的に絶縁されている。通信回路用電源２５及び制御回路用電源２９が実装された電源回路基板３０は、スペーサ５９を介して、収納ケース２１の底壁部６１に固定され、電源用空間３９内に収納されている。

以上のように配置・構成された自動電圧調整器用子局（制御・通信ユニット１１）は、通信回路基板２３と制御回路基板２７がデジタルアイソレータ５３によって電気的に絶縁された状態で接続されている。また、電源は、通信回路用電源２５と制御回路用電源２９の２つに分けて両者が電気的に絶縁された状態になっている。さらに、横壁部３１及び縦壁部３３からなる隔壁によって、通信回路基板２３、制御回路基板２７、通信回路用電源２５、制御回路用電源２９とが物理的に絶縁された状態で配置されている。このような構成により、遠制ケーブル１９を経由して雷サージが進入した場合でも、サージ電流は、デジタルアイソレータ５３によって、制御回路基板２７及び制御回路用電源２９に進入することがない。また、避雷器４１等が物理的に破壊されてその破片が飛散したとしても、隔壁（３１，３３）の存在により飛散の拡大が抑制されるため、制御回路基板２７及び制御回路用電源２９が損傷を受けることはない。したがって、雷サージによって通信回路基板２３及び／または通信回路用電源２５が破壊されたとしても、制御回路が有する自律運転の機能により自動電圧調整器本体３の制御を継続することができる。

なお、雷サージにより通信回路基板２３及び／または通信回路用電源２５が破壊された場合には、早急に修理を行う必要がある。そこで、遠制ケーブル１９を通した通信が途絶すると遠制側にエラー表示がなされるように構成しておくことが望ましい。本実施の形態では、修理の際には、故障した通信回路基板２３及び／または通信回路用電源２５のみを交換すればよいため、安価に修理を行うことができる。

本発明によれば、通信回路基板と制御回路基板が電気的に絶縁された状態で接続されている。また、電源は、通信回路用電源と制御回路用電源の２つに分けて電気的に絶縁した状態にしている。さらに、隔壁によって、通信回路基板、制御回路基板、通信回路用電源、制御回路用電源とが物理的に絶縁された状態で配置されている。そのため、遠制ケーブルを経由して雷サージが進入して通信回路基板及び／または通信回路用電源が破壊されたとしても、制御回路の有する自律運転の機能により自動電圧調整器本体の制御を継続することができる信頼性の高い自動電圧調整器用子局を得ることができる。

１ 自動電圧調整器
３ 自動電圧調整器本体
５ 自動電圧調整器制御装置
７ タップ切り替え変圧器
９ 電圧調整器
１１ 制御・通信ユニット
１３ 補助継電器ユニット
１５ 中継端子台
１７ 接続端子台
１９ 遠制ケーブル
２１ 収納ケース
２２ 金属フレーム
２３ 通信回路基板
２４ 通信回路
２５ 通信回路用電源
２７ 制御回路基板
２８ 制御回路
２９ 制御回路用電源
３０ 電源回路基板
３１ 横壁部
３３ 縦壁部
３５ 通信回路基板用空間
３７ 制御回路基板用空間
３９ 電源用空間
４１ 避雷器
４３ スペーサ
４５ 電源線
４７ デジタルデータ通信線
４９ 貫通孔
５１ 制御マイコン
５３ デジタルアイソレータ
５５ スペーサ
５７ 電源線
５９ スペーサ
６１ 底壁部

Claims (4)

1. 遠制ケーブルと電気的に接続され、自動電圧調整器を遠隔制御するための信号を送受信するための通信回路を構成する電子部品が実装された通信回路基板と、
   前記通信回路からの遠隔制御信号に基づいて自動電圧調整器を遠隔制御する機能と前記遠隔制御信号が無いときには自律運転により自動電圧調整器を制御する機能を有する制御回路を構成する電子部品が実装された制御回路基板と、
   前記通信回路基板及び前記制御回路基板の動作用電力を供給する電源と、
   前記通信回路基板と前記制御回路基板と前記電源とを収納する収納ケースとからなる自動電圧調整器用子局であって、
   前記電源は、それぞれ電気的に絶縁されて構成された、前記通信回路のための通信回路用電源と、前記制御回路のための制御回路用電源とからなり、
   前記通信回路基板と前記制御回路基板とが電気的に絶縁された状態で相互に通信可能に接続されて前記収納ケース内に収納されており、
   前記収納ケース内には、前記通信回路基板と、前記制御回路基板と、前記通信回路用電源及び前記制御回路用電源が実装された電源回路基板とがそれぞれ隔壁を介して物理的に絶縁されていることを特徴とする自動電圧調整器用子局。
2. 前記通信回路基板と前記制御回路基板とが、アイソレータを介して電気的に絶縁された状態で相互に通信可能に接続されている請求項１に記載の自動電圧調整器用子局。
3. 前記隔壁が、水平方向に延びて前記収納ケース内の空間を上下に二分する横壁部と、前記横壁部の上の空間を左右に二分する縦壁部とからなり、
   前記縦壁部の一方の壁面に前記通信回路基板が固定され、
   前記縦壁部の他方の壁面に前記制御回路基板が固定され、
   前記横壁部の下の空間内に前記電源回路基板が収納されている請求項１に記載の自動電圧調整器用子局。
4. 前記通信回路基板には避雷器が配置され、
   前記通信回路基板または前記制御回路基板には、前記通信回路基板と前記制御回路基板とを介して電気的に絶縁された状態で相互に通信可能に接続するアイソレータが配置されている請求項１または３に記載の自動電圧調整器用子局。
   

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