JP6961821B2 - タップ切換器用電動操作装置およびタップ切換方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、タップ切換器用電動操作装置およびタップ切換方法に関する。

従来、変圧器に設置される負荷時タップ切換器のタップの位置を切り換える電動操作装置が知られている。電動操作装置は、動力となるモータ駆動部で、歯車に連結された主動軸を回転させることで、タップの位置を切り換える。このモータ駆動部の動作制御は、主動軸と歯車で連結されたカムスイッチのオン／オフ信号により、回路の開閉動作を行うモータ用開閉器によるリレーシーケンス回路で構成された歩進制御機構で実行される。また、電動操作装置は、主動軸と歯車で連結されたダイヤルスイッチを備える。ダイヤルスイッチは、主動軸の回転位置に基づきタップ位置信号を出力する。

しかしながら、従来の電動操作装置は、上述したように歩進制御機構やダイヤルスイッチ等の構造上機械的な構成を備えるため、部品点数が多く、組立やメンテナンスに時間がかかる場合があった。また、組立時やメンテナンス時には、機構の仕組みを熟知した者の作業が必要となり、メンテナンス時の作業性に欠けることから修理やメンテナンスが容易にできない場合があった。また、従来では、タップの位置情報は、ダイヤルスイッチによって取得することができるが、この信号はタップのリミット（限界値）を把握するためのものであり、電動操作装置の動作制御において有効に使用されていなかった。

特開昭５４−１２９３６７号公報 特表２０１０−５０２１７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、電動操作装置の組立時の調整の簡略化ができるとともに、容易なメンテナンスを実現させることができるタップ切換器用電動操作装置およびタップ切換方法を提供することである。

実施形態のタップ切換器用電動操作装置は、駆動部と、多回転型エンコーダと、監視部と、制御部とを持つ。駆動部は、モータにより主動軸を駆動することによってタップ切換器のタップの切り換えを行う。多回転型エンコーダは、前記主動軸に対してｎ倍の回転をする部材を有し、前記部材の回転位置を検出することで、前記主動軸の回転位置を検出する。監視部は、前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置に基づいて、前記タップ切換器の状態を監視する。制御部は、前記監視部による監視結果に基づいて前記駆動部を制御する。

実施形態のタップ切換器用電動操作装置の構成例を示す図。 実施形態のモータ２０の部品構成例を示す図。 図１に示すタップ切換器用電動操作装置の構成をハードウェアの観点から表現した図。 昇圧時でのタップ切換制御について説明するための図。 昇圧制御後に更に昇圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図。 昇圧制御後に降圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図。 降圧制御後に更に降圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図。 タップ切換制御テーブルを用いた昇圧時および降圧時でのタップ切換制御の様子を説明するための図。 実施形態のタップ切換器用電動操作装置の処理の一例を示すフローチャート。 実施形態の停止制御処理の一例を示すフローチャート。 実施形態の渋滞時における異常処理の一例を示すフローチャート。 実施形態の暴走時における異常処理の一例を示すフローチャート。

以下、実施形態のタップ切換器用電動操作装置およびタップ切換方法を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、タップ切換器の一例として、負荷時タップ切換器を用いるものとする。

図１は、実施形態のタップ切換器用電動操作装置の構成例を示す図である。タップ切換器用電動操作装置１は、例えば、上位盤操作部１０と、モータ２０と、多回転型エンコーダ３０と、操作制御部１００とを備える。モータ２０と、モータ駆動制御部１３０とを合わせたものが、「駆動部」の一例である。

上位盤操作部１０は、上位機器に設けられた操作部に対する管理者等からの操作による制御信号を操作制御部１００に出力する。上位盤操作部１０による制御信号には、例えば、上位制御の信号が含まれる。上位制御とは、例えば、負荷時タップ切換器ＬＴＣに対する昇圧制御や降圧制御に伴うタップ切り換え制御である。

モータ２０は、回転可能な軸部（例えば、後述する主動軸２１）を所定方向に回転させることで、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ（一定の回転数を選びうる巻線に沿う接続ポイント）の位置を切り換える。モータ２０は、例えば、昇圧制御と、降圧制御とで主動軸を逆方向に回転させる。タップ切換器用電動操作装置１は、モータ２０により負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップの位置を切り換えることで、負荷時タップ切換器ＬＴＣが設置された変圧器の巻線比を変えて、変圧器の電圧を調整させる。実施形態のモータ２０の部品構成の詳細については、後述する。

多回転型エンコーダ３０は、例えば、モータ２０の駆動により回転する主動軸の直下に実装される。多回転型エンコーダ３０は、主動軸に対してｎ（ｎ＞０）倍の回転をする部材を有し、その部材の回転位置を検出することで、主動軸の回転位置を検出する。また、多回転型エンコーダ３０は、検出した回転位置情報を操作制御部１００に出力する。回転位置情報とは、例えば、主動軸の多回転での回転角度や回転数を含めた絶対位置情報（絶対値）である。多回転型エンコーダ３０は、主動軸の回転位置が変化した場合（回転角度が数［度］ずれた場合）に、回転位置情報を出力する。

操作制御部１００は、例えば、操作部１１０と、切換制御部１２０と、モータ駆動制御部１３０とを備える。切換制御部１２０およびモータ駆動制御部１３０は、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め操作制御部１００の記憶部（不図示）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで操作制御部１００のＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリにインストールされてもよい。

操作部１１０は、利用者の手動操作による操作内容を切換制御部１２０に出力する。手動操作による操作内容とは、例えば、予め操作部１１０として実装された変圧器による電圧の昇圧または降圧の指示を行う操作ボタンを利用者が手動操作することで得られる、昇圧操作や降圧操作を制御する信号である。

切換制御部１２０は、例えば、操作受付部１２２と、監視部１２４と、指令制御部１２６と、出力部１２８とを備える。指令制御部は、「制御部」の一例である。操作受付部１２２は、操作部１１０または上位盤操作部１０から、負荷時タップ切換器ＬＴＣの昇圧または降圧によるタップの切り換え指示する制御信号を受け付ける。

監視部１２４は、多回転型エンコーダ３０により検出された回転位置情報に基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣの状態を監視する。具体的には、監視部１２４は、回転位置情報に基づいて取得されるモータ２０の位置および状態に基づいて負荷時タップ切換器ＬＴＣの状態を監視する。モータ２０の位置には、例えば、モータ２０により回転された主動軸の回転角度や回転数が含まれる。また、監視部１２４は、回転角度や回転数に基づいて負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップの位置を導出する。また、監視部１２４は、モータ２０自体の状態（例えば、指令制御部１２６からの指令通りにモータ２０が駆動しているか等の状態）に基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣの状態（正常状態であるか、または異常状態であるか）を監視する。ここで、負荷時タップ切換器ＬＴＣの異常状態とは、例えば、渋滞状態または暴走状態である。渋滞状態とは、例えば、回転制御指令を出力した後、所定時間内にモータ２０が回転しない状態、または、モータ２０が動作してからタップが切り換わるまでの時間が所定時間を超える状態である。暴走状態とは、例えば、負荷時タップ切換器ＬＴＣによるタップの切り換えが終了し、モータ２０に停止制御指令を出力したにもかかわらず、モータ２０の駆動が継続している状態である。監視部１２４は、多回転型エンコーダ３０から得られる回転位置情報を、バイナリカウンタ等のカウンタ値により所定のレジスタに記憶して管理する。

指令制御部１２６は、操作受付部１２２により受け付けられた制御情報に基づいて、モータ２０に対する回転制御または停止制御の指令信号を、モータ駆動制御部１３０に出力する。

出力部１２８は、操作制御部１００による制御の状態（例えば、監視部１２４による監視結果）等を出力する。例えば、出力部１２８は、上位通知の信号として、動作中信号等の制御信号を所定のタイミングで上位盤操作部１０に出力する。動作中信号とは、例えば、モータ２０が動作中であれば１を、停止している場合には０で表現される信号である。また、出力部１２８は、例えば、処理状態を通知するための発光部（例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode））や画像を表示する表示装置を備える。出力部１２８は、例えば、タップの切り換え制御において、エラーや異常が発生した場合に、異常検出用のＬＥＤを点灯させたり、異常が発生したことを表示装置に表示させる。

モータ駆動制御部１３０は、切換制御部１２０から回転制御の信号を受信すると、モータ２０を所定方向に回転させて、歩進制御によるタップの切り換えを実行する。また、モータ駆動制御部１３０は、切換制御部１２０から停止制御の信号を受信すると、モータ２０の回転を停止させる駆動制御を実行する。

次に、実施形態におけるモータ２０の部品構成について説明する。図２は、実施形態のモータ２０の部品構成例を示す図である。図２に示すモータ２０は、例えば、主動軸２１と、モータ側プーリ２２と、主動軸側プーリ２３と、テンションプーリ２４と、タイミングベルト２５と、カサ歯車２６と、ハンドル軸２７と、ハンドル用インターロック２８とを備える。また、図２の例では、多回転型エンコーダ３０も示している。

モータ２０には、回転軸にモータ側プーリ２２が取り付けられ、タイミングベルト２５を介して主動軸側プーリ２３と結合される。主動軸側プーリ２３には、主動軸２１が取り付けられ、主動軸２１の直下に減速機構等を介さずに多回転型エンコーダ３０が直接取り付けられている。図２の構成のように多回転型エンコーダ３０が主動軸２１に取り付けられることで、主動軸２１の回転位置情報を、より正確に検出することができる。

また、テンションプーリ２４は、タイミングベルト２５にテンションを負荷させることで、モータ２０と主動軸２１の連動性を向上させる。主動軸２１は、カサ歯車２６でハンドル軸２７と連結される。ハンドル軸２７には、ハンドル用インターロック２８が取り付けられている。ハンドル用インターロック２８は、例えば、メンテナンス時等に作業員がハンドルを用いて手動でのタップを切り換える場合に、電動での操作が行われないように制限を行うものである。

図３は、図１に示すタップ切換器用電動操作装置の構成をハードウェアの観点から表現した図である。図３の例において、タップ切換器用電動操作装置１は、モータ２０と、多回転型エンコーダ３０と、受電部２００と、ＮＦＢ（No Fuse Breaker）２１０と、モータ用開閉器２２０と、電源変換部２３０と、盤内操作スイッチ２４０と、トリップリレー２５０と、制御基板２６０と、表示装置２７０と、上位基板２８０とを備える。ここで、盤内操作スイッチ２４０は、操作部１１０に相当し、上位基板２８０は、上位盤操作部１０に相当する。また、制御基板２６０は、操作制御部１００に相当する。

モータ２０に供給される電源（例えば、三相交流２１０［Ｖ］）は、受電部２００を通って、配線用遮断器であるＮＦＢ２１０を介して、モータ用開閉器２２０に出力され、モータ２０に供給される。

盤内操作スイッチ２４０には、また、制御基板２６０に昇圧制御に基づく処理を実行させる昇圧スイッチや降圧制御を実行させる降圧スイッチ、停止制御を実行させる実行スイッチが含まれる。また、盤内操作スイッチ２４０には、遠隔で昇圧、降圧、または停止を制御する遠隔スイッチが含まれてもよい。

また、盤内操作スイッチ２４０および上位基板２８０からの制御信号（例えば、昇圧制御または降圧制御）は、制御基板２６０に入力される。制御基板２６０は、入力された制御信号をトリガにして、モータ用開閉器２２０を動作させることで、モータ２０の昇圧方向の回転や降圧方向の回転、または回転を停止させるブレーキ等の制御を実行する。

トリップリレー２５０は、制御基板２６０で暴走状態を検知した場合に、制御基板２６０からの指令を受け付けてＮＦＢ２１０をトリップ(電源遮断)させる回路である。また、トリップリレー２５０は、盤内操作スイッチ２４０により停止スイッチが押された場合に、ＮＦＢ２１０をトリップさせる。トリップリレー２５０による電源遮断制御により、例えば、暴走による変圧器へのダメージを回避することができる。

電源変換部２３０は、受電部２００からＮＦＢ２１０を介して供給される電源を制御基板２６０で使用する直流電圧２４［Ｖ］に変換する。実施形態のタップ切換器用電動操作装置１は、歩進制御機構やダイヤルスイッチ等の機械的な構成を備えることなく、多回転型エンコーダ３０により検出される情報に基づく電子制御化によってモータ２０が制御されるため、モータ用開閉器２２０への制御電流を微小にすることができる。また、モータ用開閉器２２０の小型化や小容量化を実現することができる。

また、電源変換部２３０は、電源の供給が停電等により遮断した場合に、制御基板２６０での制御が実施できなくなるため、電源の供給が完全に喪失する前に、制御基板２６０を介してトリップリレー２５０に指令を出力する。これにより、トリップリレー２５０は、指令に基づいてＮＦＢ２１０をトリップさせ、モータ電源を遮断させる。

制御基板２６０は、例えば、ＦＰＧＡ２６２を備える。ＦＰＧＡ２６２は、例えば、上述した切換制御部１２０の各構成における機能を実行する。また、制御基板２６０は、多回転型エンコーダ３０により検出される回転位置情報をレジスタに記憶したバイナリカウンタによりタップの切り換えに関するカウンタ制御を行う。例えば、制御基板２６０は、バイナリカウンタに基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップの切り換え位置、停止位置、タップのリミット値（例えば、昇圧時におけるタップの上限位置、降圧時におけるタップの下限位置）、または中間タップ位置のうち、少なくとも一つを含む設定情報をパラメータ化してレジスト等に記憶する。また、制御基板２６０は、記憶されたパラメータに基づいて、負荷時タップ切換器ＬＴＣの状態を監視する。また、制御基板２６０は、監視結果等に基づいて表示装置２７０に対する表示制御を行う。

表示装置２７０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等である。また、表示装置２７０は、表示装置２７０は、制御基板２６０により入出力された情報や監視結果、異常状態等を所定の表示態様で表示させる。

次に、実施形態のタップ切換制御について説明する。図４は、昇圧時でのタップ切換制御について説明するための図である。図４では、昇圧時でのタップの切り換えと多回転型エンコーダ３０から得られる主動軸２１の回転数との関係を示している。以下の説明では、主動軸２１を３３回転させることで、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップが１タップ分切り替わるものとする。また、図４の例では、昇圧時でのタップの切り換えにおける正規の開始位置を０［度］とし、切換終了後の正規の終了位置を１８０［度］とした模式図を示している。

操作制御部１００は、昇圧時でのタップ切換時に初期値（正規の開始位置０［度］）から主動軸２１を第１方向に回転させる制御を行い、３３回転後の正規の停止位置１８０［度］で回転を停止させる制御を行う。しかしながら、実際には、操作制御部１００がモータ２０を停止させる制御信号を出力してから実際にモータ２０が停止するまでの間に、正規の停止位置から２回転分のオーバーストロークが発生し、実際の停止位置は、正規の停止位置よりも２回転分先の位置となる。

図５は、昇圧制御後に更に昇圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図である。図５の例では、図４による昇圧制御後に、更に昇圧制御を行う場合のタップの切り換えと多回転型エンコーダ３０から得られる主動軸２１の回転数との関係を示している。例えば、操作制御部１００は、昇圧制御の後に更に昇圧制御を行う場合には、主動軸２１を前回と同一方向（第１方向）に回転させるため、前回停止した位置を基準としてモータ２０により主動軸２１を３３回転させてタップの切り換えを行う。

図６は、昇圧制御後に降圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図である。なお、図６の例では、図５に示す昇圧制御を実行した後に、降圧制御を行うものとする。昇圧制御から降圧制御に切り替わる場合、主動軸２１の回転方向は、第１方向と逆方向（第２方向）となる。そのため、オーバーストローク分を考慮して回転制御を行わないと、停止させるタイミングがずれてしまい、タップの切り換え制御が正しく行われない可能性がある。そこで、操作制御部１００は、昇圧から降圧に制御が切り換わる場合に、タップの切り換えに必要な３３回転に、オーバーストロークによる回転数分を加算した回転数になるまで、主動軸２１を回転させる。

具体的には、操作制御部１００は、図６に示すように、タップの切り換えに必要な３３回転に、前回の昇圧制御でのオーバーストローク分をキャンセルさせる２回転と、降圧制御によるオーバーストロークの２回転とを加算した４回転分を付加し、合計で３７回転させる制御を実行させる。なお、上述の処理は、昇圧から降圧に切り替える場合を示したが、降圧から昇圧に切り替える場合にも同様に３７回転の制御が実行される。

図７は、降圧制御後に更に降圧制御を行う場合のタップ切換制御について説明するための図である。図７の例では、図６による降圧制御後に、更に降圧制御を行う場合のタップの切り換えと多回転型エンコーダ３０から得られる主動軸２１の回転数との関係を示している。例えば、操作制御部１００は、降圧制御の後に更に降圧制御を行う場合には、主動軸２１を前回と同一方向（第２方向）に回転させるため、前回停止した位置を基準としてモータ２０により主動軸２１を３３回転させてタップの切り換えを行う。この場合にも、２回転分のオーバーストロークが発生する。

このように、操作制御部１００は、昇圧から昇圧、または降圧から降圧のように、前回の回転制御と同一方向への回転制御を行う場合には、３３回転分の回転制御を行い、昇圧から降圧、または降圧から昇圧のように、前回の回転制御と逆方向への回転制御を行う場合には、３７回転分の制御を行う。これにより、操作制御部１００は、適切なタップ切り換え制御を実現することができる。

なお、操作制御部１００は、昇圧時および降圧時におけるタップ切り換えと回転数に関する情報とを対応付けてタップ切換制御テーブルとして記憶しておき、タップ切換制御テーブルに基づいて、昇圧時および降圧時における回転制御を実行してもよい。

図８は、タップ切換制御テーブルを用いた昇圧時および降圧時でのタップ切換制御の様子を説明するための図である。図８において、Ｔ１、Ｔ２、…、ＴＮは、切り替えられたタップを識別する識別情報と、昇圧時および降圧時におけるタップ切換に関する回転数を示している。図８の例では、昇圧から昇圧、または降圧から降圧にタップを切り換える場合には３３回転の制御を行い、昇圧から降圧または降圧から昇圧に動作方向を変えるタイミングでオーバーストロークの４回転を含めた３７回転の回転制御が実行されることが示されている。このように、回転方向に基づいて回転数を考慮したタップ位置の切り換え制御を行うことで、オーバーストロークに対する制御を機械的構成で行うのではなく、操作制御部１００による電子制御化によって実現することができる。

また、実施形態では、多回転型エンコーダ３０を使用することで、実際のタップの切り換えによる主動軸２１の回転数と、多回転型エンコーダ３０から検出される回転数とが一致するため、正規の停止位置に満たない場合の異常状態（渋滞）と、正規の停止位置より超過する異常状態（暴走）を取得して、処理を終了させる等の制御を行うことができる。なお、渋滞状態は、制御時間と停止位置から把握することができ、暴走状態は、多回転型エンコーダ３０から得られる回転数により把握することができる。

次に、実施形態のタップ切換器用電動操作装置の処理について説明する。図９は、実施形態のタップ切換器用電動操作装置の処理の一例を示すフローチャートである。図９の処理において、監視部１２４は、多回転型エンコーダ３０からのエンコーダ信号を入力する（ステップＳ１００）。多回転型エンコーダ３０の出力信号は、１６ビット（ｂｉｔ）のグレイコード等の電気信号で出力される。そのため、監視部１２４は、入力されたグレイコードを操作制御部１００で認識が可能なＢＣＤ（Binary Coded Decimal）コード等の電子信号に変換する（ステップＳ１０２）。

次に、監視部１２４は、変換した電気信号を単回転の回転角度用の信号と、多回転カウント用の信号とに分解して、レジスタに格納する。具体的には、監視部１２４は、回転角度を取得して５ビットのレジスタ（レジスタＡ）に格納し（ステップＳ１０４）、回転数およびタップ位置を取得して１１ビットのレジスタ（レジスタＢ）に格納する（ステップＳ１０６）。回転数は、例えば、最大で２０４８回転分まで格納可能とするが、これに限定されるものではない。

次に、操作受付部１２２は、操作部１１０または上位盤操作部１０により負荷時タップ切換器ＬＴＣに対する昇圧指令または降圧指令を受け付ける（ステップＳ１０８）。次に、指令制御部１２６は、指令内容に基づいてモータ駆動制御部１３０にモータ２０を駆動させる回転制御指令を出力してモータを駆動させる（ステップＳ１１０）。次に、監視部１２４は、モータ２０の駆動による多回転型エンコーダ３０からの回転位置情報の変化を検出する（ステップＳ１１２）。

次に、監視部１２４は、回転指令を出力してから多回転型エンコーダ３０が動作するまでの時間（第１時間）を監視する（ステップＳ１１４）。次に、監視部１２４は、多回転型エンコーダ３０が動作してからタップが切り換わるまでの時間（第２時間）を監視する（ステップＳ１１６）。次に、監視部１２４は、第１時間または第２時間が、タイムオーバーか否かを判定する（ステップＳ１１８）。タイムオーバーか否かの判定は、例えば、第１時間が第１閾値Ｔｈ１を超える場合、または第２時間が第２閾値Ｔｈ２を超える場合に、タイムオーバーであると判定する。

第１時間または第２時間がタイムオーバーでない場合、監視部１２４は、昇圧時または降圧時におけるバイナリカウンタの変化を監視し（ステップＳ１２０）、変化したバイナリカウンタの値に基づいて、制御が正常であるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。例えば、ステップＳ１２０およびＳ１２２の処理では、監視部１２４は、昇圧制御時におけるモータ２０の回転方向と降圧制御時におけるモータ２０の回転方向とが合致しているか否かを監視する。制御が正常でない場合、出力部１２８は、制御が正常でないことを示すエラー情報を出力する（ステップＳ１２４）。また、制御が正常である場合、監視部１２４は、停止制御処理を実行する（ステップＳ２００）。

また、ステップＳ１１８の処理において、第１時間または第２時間がタイムオーバーである場合、渋滞と判断して異常処理を実行する（ステップＳ３００）。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。

次に、ステップＳ２００の停止制御処理について説明する。図１０は、実施形態の停止制御処理の一例を示すフローチャートである。図１０の例において、監視部１２４は、停止制御によってモータ２０にブレーキをかけるべき位置に関する情報を取得する（ステップＳ２０２）。ブレーキをかけるべき位置は、例えば、実際に回転させる回転数（例えば、３３回転）中のＸ回転目−角度Ｙ［度］で設定される位置である。これは、例えば、回転位置が３３回転目の角度０［度］の時点でモータ２０を停止させるための停止制御信号を出力すると、モータ２０が惰性で数回転余計に回ってしまうため、実際の停止位置よりも手前でブレーキをかけるためである。上述のＸ、Ｙの値の一例としては、例えば、Ｘ＝３１、Ｙ＝１２０である。また、ブレーキをかけるべき位置は、上述したレジスタＡおよびレジスタＢの位置レジスタによって取得される。

次に、監視部１２４は、ブレーキをかけるべき位置に関する情報に基づいて、モータ２０にブレーキをかけるべきタイミング（以下、ブレーキタイミングと称する）であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ブレーキタイミングでない場合、監視部１２４は、次回停止する位置を算出する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の処理では、次回停止するべき位置レジスタを、レジスタＡおよびレジスタＢの値に基づいて算出する。具体的には、現在が昇圧制御であり次回も昇圧制御である場合には、回転数に対応付けられた現在の位置レジスタに＋３３を加算し、現在が降圧であるが次回は昇圧である場合には、現在の位置レジスタに＋３７を加算する。また、現在が降圧時であり次回も降圧である場合に、現在の位置レジスタに−３３を加算し、現在が昇圧であるが次回は降圧である場合には、現在の位置レジスタに−３７を加算する。

次に、監視部１２４は、モータ２０が停止したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。モータが停止した場合、出力部１２８は、停止したことを外部等に通知し（ステップＳ２１０）、１タップ分の移動を終了する（ステップＳ２１２）。また、ステップＳ２０４の処理において、ブレーキタイミングである場合、指令制御部１２６は、モータ駆動制御部１３０に停止制御指令を出力する（ステップＳ２１６）。次に、監視部１２４は、停止タイマーをスタートさせる（ステップＳ２１８）。

ステップＳ２１８の処理の終了後、またはステップＳ２０８の処理において、モータ２０が停止していない場合、監視部１２４は、停止タイマーをチェックする（ステップＳ２２０）。次に、停止タイマーがタイムオーバーか否かを判定する（ステップＳ２２２）。停止タイマーがタイムオーバーであるか否かの判断は、例えば、停止タイマーのカウント値（第３時間）が第３閾値Ｔｈ３を超えている場合に、タイムオーバーであると判定する。タイムオーバーである場合に、監視部１２４は、暴走と判断して異常処理を行う（ステップＳ４００）。また、ステップＳ２２２の処理において、タイムオーバーでない場合、ステップＳ２０８の処理に戻る。これにより、本フローチャートは、終了する。

次に、渋滞と判定された場合の異常処理について、フローチャートを用いて説明する。図１１は、実施形態の渋滞時における異常処理の一例を示すフローチャートである。図１１の例において、指令制御部１２６は、モータ駆動制御部１３０に停止制御指令を出力する（ステップＳ３０２）。次に、出力部１２８は、渋滞状態を示す異常表示を行う（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の処理における異常表示とは、例えば、渋滞の異常検出用のＬＥＤを点灯させる等の表示でもよく、表示装置２７０に対する渋滞状態を示す表示でもよい。これにより、本フローチャートの処理は終了する。

次に、暴走と判定された場合の異常処理について、フローチャートを用いて説明する。図１２は、実施形態の暴走時における異常処理の一例を示すフローチャートである。図１２の例において、監視部１２４は、ＮＦＢ２１０における強制トリップを実施する（ステップＳ４０２）。次に、出力部１２８は、暴走状態を示す異常表示を行う（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４の処理における異常表示とは、例えば、暴走の異常検出用のＬＥＤを点灯させる等の表示でもよく、表示装置２７０に対する暴走状態を示す表示でもよい。これにより、本フローチャートの処理は終了する。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、タップ切換器用電動操作装置１は、モータ２０により主動軸２１を駆動することによってタップ切換器ＬＴＣのタップの切り換えを行うモータ駆動制御部１３０と、主動軸２１に対してｎ倍の回転をする部材を有し、前記部材の回転位置を検出することで、主動軸２１の回転位置を検出する多回転型エンコーダ３０と、多回転型エンコーダ３０により検出された回転位置に基づいて、タップ切換器ＬＴＣの状態を監視する監視部１２４と、監視部１２４による監視結果に基づいてモータ駆動制御部１３０を制御する切換制御部１２０と、を持つことにより、電動操作装置の組立時の調整の簡略化ができるとともに、容易なメンテナンスを実現させることができる。

具体的には、少なくとも一つの実施形態によれば、従来の電動操作装置の歩進制御機構やダイヤルスイッチ等の機械的構成を、多回転の絶対位置情報が取得可能な多回転型エンコーダ３０と操作制御部１００とによる電子制御に置き換えることで、機械構成部品点数を削減し、省スペース化を実現することができる。また、多回転型エンコーダ３０を主動軸２１の直下に減速機構を介さずに直接接続し、出力される絶対位置情報を操作制御部１００に取り込むことで、主動軸の正確な回転数(タップ位置と主動軸回転数に相当)、および回転角度をより正確に把握することができる。したがって、本実施形態によれば、分解能を上げることによる正確な停止精度、主動軸の固渋等による、途中停止あるいは不応動となるタップ渋滞、正規の制御位置を越えて動作する暴走の異常状態を検出することができる。また、本実施形態によれば、多回転型エンコーダ３０により、高精度で回転位置情報を検出することができ、その結果、モータ停止精度を向上させることができる。また、本実施形態によれば、多回転型エンコーダ３０によりダイヤルスイッチを介さずに非接触で位置検出を行うことで、モータ２０の負荷を下げて耐久性を向上させることができる。

なお、実施形態では、例えば、操作制御部１００によるタップの切り換え動作を統計的に学習して、タップ切換時のブレーキタイミングの自動調整やタップ切換速度の算出を行ってもよい。その結果、操作制御部１００は、モータ２０の不具合や負荷時タップ切換器ＬＴＣ本体の不具合状態等を把握することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (5)

1. モータにより主動軸を駆動することによってタップ切換器のタップの切り換えを行う駆動部と、
   前記主動軸に対してｎ倍の回転をする部材を有し、前記部材の回転位置を検出することで、前記主動軸の回転位置を検出する多回転型エンコーダと、
   前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置に基づいて、前記タップ切換器の状態を監視する監視部と、
   前記監視部による監視結果に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記監視部は、前記多回転型エンコーダにより検出された前記モータの回転位置情報と時間情報とに基づいて、前記タップ切換器が異常状態であるか否かを判定し、前記制御部により前記モータの回転制御指令が出力されてから、前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置情報が変化するまでの第１時間が第１閾値を超える場合、または、前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置情報が変化してから、前記タップが切り換わるまでの第２時間が第２閾値を超える場合に、前記タップ切換器が渋滞状態であると判定する、
   タップ切換器用電動操作装置。
2. モータにより主動軸を駆動することによってタップ切換器のタップの切り換えを行う駆動部と、
   前記主動軸に対してｎ倍の回転をする部材を有し、前記部材の回転位置を検出することで、前記主動軸の回転位置を検出する多回転型エンコーダと、
   前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置に基づいて、前記タップ切換器の状態を監視する監視部と、
   前記監視部による監視結果に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記監視部は、前記多回転型エンコーダにより検出された前記モータの回転位置情報と時間情報とに基づいて、前記タップ切換器が異常状態であるか否かを判定し、前記制御部により前記モータの停止制御が出力されてから、前記モータが停止されるまでの第３時間が第３閾値を超える場合に、前記タップ切換器が暴走状態であると判定する、
   タップ切換器用電動操作装置。
3. 前記監視部は、前記多回転型エンコーダにより検出される回転位置情報に基づいて、前記タップ切換器におけるタップの切り換え位置、停止位置、タップのリミット値、または中間タップ位置のうち、少なくとも一つを含む設定情報をパラメータ化して監視を行う、
   請求項３または４に記載のタップ切換器用電動操作装置。
4. タップ切換器用電動操作装置が、
   駆動部により駆動されたモータにより主動軸を駆動することによってタップ切換器のタップの切り換えを行い、
   前記主動軸に対してｎ倍の回転をする部材を有する多回転型エンコーダにより、前記部材の回転位置を検出することで、前記主動軸の回転位置を検出し、
   前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置に基づいて、前記タップ切換器の状態を監視し、
   監視結果に基づいて制御部により前記駆動部を制御し、
   更に前記タップ切換器の状態の監視は、前記多回転型エンコーダにより検出された前記モータの回転位置情報と時間情報とに基づいて、前記タップ切換器が異常状態であるか否かを判定し、
   前記制御部により前記モータの回転制御指令が出力されてから、前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置情報が変化するまでの第１時間が第１閾値を超える場合、または、前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置情報が変化してから、前記タップが切り換わるまでの第２時間が第２閾値を超える場合に、前記タップ切換器が渋滞状態であると判定する、
   タップ切換方法。
5. タップ切換器用電動操作装置が、
   駆動部により駆動されたモータにより主動軸を駆動することによってタップ切換器のタップの切り換えを行い、
   前記主動軸に対してｎ倍の回転をする部材を有する多回転型エンコーダにより、前記部材の回転位置を検出することで、前記主動軸の回転位置を検出し、
   前記多回転型エンコーダにより検出された回転位置に基づいて、前記タップ切換器の状態を監視し、
   監視結果に基づいて制御部により前記駆動部を制御し、
   更に前記タップ切換器の状態の監視は、前記多回転型エンコーダにより検出された前記モータの回転位置情報と時間情報とに基づいて、前記タップ切換器が異常状態であるか否かを判定し、
   前記制御部により前記モータの停止制御が出力されてから、前記モータが停止されるまでの第３時間が第３閾値を超える場合に、前記タップ切換器が暴走状態であると判定する、
   タップ切換方法。

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