JP7467781B2 - System for monitoring condition of circuit breaker spring operating mechanism, and method for monitoring circuit breaker spring operating mechanism - Google Patents

System for monitoring condition of circuit breaker spring operating mechanism, and method for monitoring circuit breaker spring operating mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP7467781B2
JP7467781B2 JP2023567444A JP2023567444A JP7467781B2 JP 7467781 B2 JP7467781 B2 JP 7467781B2 JP 2023567444 A JP2023567444 A JP 2023567444A JP 2023567444 A JP2023567444 A JP 2023567444A JP 7467781 B2 JP7467781 B2 JP 7467781B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
state
spring
circuit breaker
operating mechanism
spring operating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023567444A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2023112266A1 (en
Inventor
敬 丸島
慧 小川
和徳 内田
芳明 網田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of JPWO2023112266A1 publication Critical patent/JPWO2023112266A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7467781B2 publication Critical patent/JP7467781B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035Gas-insulated switchgear
    • H02B13/065Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

本発明の実施形態は、遮断器用ばね操作機構の状態監視システム、および遮断器用ばね操作機構の監視方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a condition monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker, and a method for monitoring a spring operating mechanism for a circuit breaker.

一般に、発電所、変電所および開閉所には、遮断器、および遮断器を開閉操作する遮断器用操作装置が設置されている。近年では、遮断器用操作装置は、ばね操作機構を採用するものが主流になっている。ばね操作機構には、遮断器の固定接点に接触可能な可動接点を、開路位置である遮断位置と、閉路位置である投入位置と、の間で高速に移動させることが要求される。 Generally, power plants, substations, and switching yards are equipped with circuit breakers and circuit breaker operating devices that open and close the circuit breakers. In recent years, circuit breaker operating devices that use a spring operating mechanism have become mainstream. The spring operating mechanism is required to quickly move a movable contact that can come into contact with the fixed contact of the circuit breaker between a breaking position, which is an open position, and a closing position, which is a closed position.

しかしながら、ばね操作機構は、筐体内部に収納されているため、外観から部品の欠陥を発見することは極めて困難である。このため、ばね操作機構の異常を自動的に検出し、異常個所を特定可能な監視システムが要求されている。However, because the spring operating mechanism is housed inside the housing, it is extremely difficult to detect defects in the part from its appearance. For this reason, there is a demand for a monitoring system that can automatically detect abnormalities in the spring operating mechanism and identify the location of the abnormality.

日本国特開2010-160926号公報Japanese Patent Publication No. 2010-160926

本発明が解決しようとする課題は、ばね操作機構の異常を自動的に検出し、かつ異常個所の特定が可能な遮断器用ばね操作機構の状態監視システム、および遮断器用ばね操作機構の監視方法を提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a condition monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker that can automatically detect abnormalities in the spring operating mechanism and identify the location of the abnormality, and a method for monitoring a spring operating mechanism for a circuit breaker.

実施形態の遮断器用ばね操作機構の状態監視システムは、遮断器の可動接点を往復駆動して、遮断器を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる遮断器用ばね操作機構の状態監視システムである。ばね操作機構は、出力ロッドと、遮断ばねと、投入ばねと、電動機と、遮断用電磁ソレノイドと、投入用電磁ソレノイドと、を持つ。出力ロッドは、可動接点に連結されている。遮断ばねは、投入状態で蓄勢状態にロックされ、遮断器を投入状態から遮断状態に移行させるときに放勢される。投入ばねは、遮断状態で蓄勢状態にロックされ、遮断器を遮断状態から投入状態に移行させるときに放勢されるとともに遮断ばねを蓄勢する。電動機は、投入ばねを蓄勢する。遮断用電磁ソレノイドは、投入状態で蓄勢状態の遮断ばねのロックを解除する。投入用電磁ソレノイドは、遮断状態で蓄勢状態の投入ばねのロックを解除する。状態監視システムは、変位センサと、電流センサと、測定値記録部と、1次元等価回路網演算部と、状態判断部と、異常個所特定部と、を持つ。変位センサは、出力ロッドの変位を測定する。電流センサは、遮断用電磁ソレノイド、投入用電磁ソレノイドおよび電動機それぞれに流れる電流を測定する。測定値記録部は、変位センサおよび電流センサの測定結果を測定値データとして記憶装置に記録する。1次元等価回路網演算部は、ばね操作機構の1次元等価回路網モデルであって、コンポーネントごとのパラメータとコンポーネント間の相互作用関係が規定された1次元等価回路網モデルに測定値データを適用することで、ばね操作機構の状態を表す計算値データを算出する。状態判断部は、測定値データと、1次元等価回路網演算部により正常状態のパラメータで算出された正常時計算値データとの比較結果に基づいて、ばね操作機構のいずれかのコンポーネントの状態が異常であるか否かを判断する。異常個所特定部は、状態判断部が、いずれかのコンポーネントの状態が異常であると判断した場合に、測定値データと計算値データとの差が予め設定した範囲内となるようにパラメータを変更し、パラメータを変更した時点で、正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるパラメータが対応付けられたコンポーネントが異常個所であると特定する。 The state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker of the embodiment is a state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker that reciprocates the movable contact of the circuit breaker to transition the circuit breaker between an interrupted state and a closed state. The spring operating mechanism has an output rod, an interrupting spring, a closing spring, an electric motor, an interrupting electromagnetic solenoid, and a closing electromagnetic solenoid. The output rod is connected to the movable contact. The interrupting spring is locked to a charged state in the closed state, and is released when the circuit breaker is transitioned from the closed state to the interrupted state. The closing spring is locked to a charged state in the interrupting state, and is released and charges the interrupting spring when the circuit breaker is transitioned from the interrupting state to the closed state. The electric motor charges the closing spring. The interrupting electromagnetic solenoid unlocks the interrupting spring in the charged state in the closed state. The closing electromagnetic solenoid unlocks the closing spring in the charged state in the interrupting state. The condition monitoring system has a displacement sensor, a current sensor, a measurement value recording unit, a one-dimensional equivalent circuit network calculation unit, a condition determination unit, and an abnormality location identification unit. The displacement sensor measures the displacement of the output rod. The current sensor measures the current flowing through the cut-off electromagnetic solenoid, the closing electromagnetic solenoid, and the electric motor. The measurement value recording unit records the measurement results of the displacement sensor and the current sensor as measurement value data in a storage device. The one-dimensional equivalent circuit network calculation unit calculates calculated value data representing the condition of the spring operating mechanism by applying the measurement value data to a one-dimensional equivalent circuit network model of the spring operating mechanism in which parameters for each component and interaction relationships between the components are specified. The condition determination unit determines whether the condition of any component of the spring operating mechanism is abnormal based on a comparison result between the measurement value data and normal state calculated value data calculated by the one-dimensional equivalent circuit network calculation unit using parameters for the normal state. When the condition determination unit determines that the condition of any component is abnormal, the abnormality identification unit changes the parameters so that the difference between the measurement value data and the calculated value data is within a preset range, and identifies the component associated with the parameters that differ by more than a standard compared to the parameters in the normal state at the time the parameters are changed as the abnormality.

実施形態に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図。1 is a diagram showing a circuit breaker and a circuit breaker spring operating device according to an embodiment; 実施形態に係る遮断器用ばね操作機構の投入状態を示す展開図。FIG. 2 is a development view showing a closed state of the circuit breaker spring operating mechanism according to the embodiment; 実施形態に係る遮断器用ばね操作機構を+Y方向から見た図。FIG. 4 is a view of the circuit breaker spring operation mechanism according to the embodiment, as viewed from the +Y direction. 実施形態に係る遮断器用ばね操作機構の遮断状態を示す展開図。FIG. 2 is a development view showing a disconnecting state of the circuit breaker spring operating mechanism according to the embodiment; 実施形態に係る遮断器用ばね操作機構において投入動作が完了した直後の状態を示す展開図。FIG. 4 is a development view showing a state immediately after a closing operation is completed in the circuit breaker spring operating mechanism according to the embodiment. 図1~図5で説明した遮断器用ばね操作機構の1次元等価回路網モデルの一例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a one-dimensional equivalent circuit network model of the circuit breaker spring operating mechanism described in FIGS. 1 to 5. 実施形態に係る状態判断部が行う処理について説明するための図。5A and 5B are diagrams for explaining a process performed by a state determination unit according to the embodiment. 実施形態の第1変形例に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a circuit breaker and a circuit breaker spring operating device according to a first modified example of the embodiment. 実施形態の第2変形例に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a circuit breaker and a circuit breaker spring operating device according to a second modified example of the embodiment.

以下、実施形態の遮断器用ばね操作機構の状態監視システム、および遮断器用ばね操作機構の監視方法を、図面を参照して説明する。 Below, the status monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker and the monitoring method for a spring operating mechanism for a circuit breaker of an embodiment are described with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図である。
図1に示すように、遮断器用ばね操作装置1は、遮断器90を開閉操作する操作装置である。例えば、遮断器90は、ガス遮断器である。遮断器90は、固定接点91と、固定接点91に対して接触および離間可能な可動接点92と、を備える。遮断器用ばね操作装置1は、可動接点92が固定接点91から離間して遮断器90を開極する遮断位置と、可動接点92が固定接点91に接触して遮断器90を閉極する投入位置と、の間で可動接点92を移動させる。遮断器用ばね操作装置1は、遮断器90に機械的に連係した遮断器用ばね操作機構2と、遮断器用ばね操作機構2の状態監視システム100と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit breaker and a spring operating device for a circuit breaker according to an embodiment.
As shown in Fig. 1, the circuit breaker spring operating device 1 is an operating device that operates to open and close a circuit breaker 90. For example, the circuit breaker 90 is a gas circuit breaker. The circuit breaker 90 includes a fixed contact 91 and a movable contact 92 that can come into contact with and separate from the fixed contact 91. The circuit breaker spring operating device 1 moves the movable contact 92 between a break position where the movable contact 92 separates from the fixed contact 91 to open the circuit breaker 90 and a close position where the movable contact 92 comes into contact with the fixed contact 91 to close the circuit breaker 90. The circuit breaker spring operating device 1 includes a circuit breaker spring operating mechanism 2 mechanically linked to the circuit breaker 90, and a state monitoring system 100 for the circuit breaker spring operating mechanism 2.

遮断器用ばね操作機構2は、遮断器90の可動接点92を往復駆動して、遮断器90を可動接点92が遮断位置にある遮断状態と可動接点92が投入位置にある投入状態との間で相互に移行させる。遮断器用ばね操作機構2は、可動接点92に連結された出力ロッド4と、可動接点92を投入位置から遮断位置に移動させる駆動源である遮断ばね部10と、遮断ばね部10の作動に連動して駆動される遮断ばね連動部20と、可動接点92を遮断位置から投入位置に移動させる駆動源である投入ばね部30と、投入ばね部30の作動に連動して駆動される投入ばね連動部40と、遮断器用ばね操作機構2の主要な可動部を収容または支持するフレーム6と、を備える。なお、以下の遮断器用ばね操作機構2の構成に関する説明では、特に記載のない限り、投入状態にある遮断器用ばね操作機構2について説明する。The circuit breaker spring operating mechanism 2 reciprocates the movable contact 92 of the circuit breaker 90 to switch the circuit breaker 90 between an interrupted state in which the movable contact 92 is in the interrupted position and an on state in which the movable contact 92 is in the on position. The circuit breaker spring operating mechanism 2 includes an output rod 4 connected to the movable contact 92, an interrupter spring section 10 which is a drive source for moving the movable contact 92 from the on position to the interrupted position, an interrupter spring interlocking section 20 which is driven in conjunction with the operation of the interrupter spring section 10, a closing spring section 30 which is a drive source for moving the movable contact 92 from the interrupted position to the on position, a closing spring interlocking section 40 which is driven in conjunction with the operation of the closing spring section 30, and a frame 6 which houses or supports the main movable parts of the circuit breaker spring operating mechanism 2. In the following description of the configuration of the circuit breaker spring operating mechanism 2, the circuit breaker spring operating mechanism 2 in the on state will be described unless otherwise specified.

ここで、説明の便宜上、+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向、+Z方向、および-Z方向について定義する。-X方向は、+X方向とは反対方向である。+X方向と-X方向とを区別しない場合は、単に「X方向」と称する。+Y方向および-Y方向は、X方向とは直交する方向である。-Y方向は、+Y方向とは反対方向である。+Y方向と-Y方向とを区別しない場合は、単に「Y方向」と称する。+Z方向および-Z方向は、X方向およびY方向とは直交する方向である。-Z方向は、+Z方向とは反対方向である。+Z方向と-Z方向とを区別しない場合は、単に「Z方向」と称する。なお、各図中において、矢印が指向する方向が+方向である。本実施形態では、Z方向は鉛直方向であり、X方向およびY方向は水平方向である。また、本実施形態では、+Z方向は鉛直上方であり、-Z方向は鉛直下方である。また、以下の説明において、Y方向に延びる軸線回りに回転する回転体の回転方向について、+Y方向から見た回転方向で説明する。 For convenience of explanation, the +X direction, -X direction, +Y direction, -Y direction, +Z direction, and -Z direction are defined here. The -X direction is the opposite direction to the +X direction. When the +X direction and the -X direction are not distinguished, they are simply referred to as the "X direction". The +Y direction and the -Y direction are perpendicular to the X direction. The -Y direction is the opposite direction to the +Y direction. When the +Y direction and the -Y direction are not distinguished, they are simply referred to as the "Y direction". The +Z direction and the -Z direction are perpendicular to the X direction and the Y direction. The -Z direction is the opposite direction to the +Z direction. When the +Z direction and the -Z direction are not distinguished, they are simply referred to as the "Z direction". In each figure, the direction in which the arrow points is the + direction. In this embodiment, the Z direction is the vertical direction, and the X direction and the Y direction are the horizontal directions. Also, in this embodiment, the +Z direction is vertically upward, and the -Z direction is vertically downward. In the following description, the direction of rotation of a rotor that rotates about an axis extending in the Y direction will be described as the direction of rotation as viewed from the +Y direction.

フレーム6は、遮断器90の+X方向に配置されている。フレーム6は、遮断器90のタンク93等の不動部に対して固定的に配置されている。The frame 6 is arranged in the +X direction of the circuit breaker 90. The frame 6 is fixedly arranged with respect to immovable parts such as the tank 93 of the circuit breaker 90.

出力ロッド4は、X方向に延在している。出力ロッド4の-X方向の第1端部は、遮断器90のタンク93内で可動接点92に連結されている。出力ロッド4は、遮断器90のタンク93をX方向に変位可能に貫通している。出力ロッド4は、+X方向に変位することで可動接点92を投入位置から遮断位置に向けて移動させる。出力ロッド4は、-X方向に変位することで可動接点92を遮断位置から投入位置に向けて移動させる。The output rod 4 extends in the X direction. A first end of the output rod 4 in the -X direction is connected to the movable contact 92 inside the tank 93 of the circuit breaker 90. The output rod 4 passes through the tank 93 of the circuit breaker 90 so as to be displaceable in the X direction. The output rod 4 moves the movable contact 92 from the closing position toward the breaking position by displacing in the +X direction. The output rod 4 moves the movable contact 92 from the breaking position toward the closing position by displacing in the -X direction.

図2は、実施形態に係る遮断器用ばね操作機構の投入状態を示す展開図である。
図2に示すように、遮断ばね部10は、圧縮コイルばねである遮断ばね11と、遮断ばね11の可動端を受ける遮断ばね受け12と、遮断ばね連動部20に接続された遮断ばねリンク13と、遮断ばね受け12に支持されたダンパ14と、を備える。遮断ばね11は、フレーム6の+Z方向に配置されている。遮断ばね11は、伸縮方向がZ方向に一致するように配置されている。遮断ばね11の下端部は、固定端としてフレーム6に支持されている。遮断ばね11の上端部は、可動端として設けられている。遮断ばね11は、後述する遮断ばねロック機構60によって蓄勢(圧縮)状態にロックされている。遮断ばね受け12は、遮断ばね11の伸縮に伴って遮断ばね11の上端と一体に上下動する。遮断ばねリンク13は、遮断ばね受け12に対して上下動不能に配置されている。遮断ばねリンク13は、フレーム6内に向けて下方に突出している。ダンパ14は、シリンダ15、およびシリンダ15内に並進摺動可能に配置されたピストン16を有する。シリンダ15は、遮断ばね受け12に固定されている。シリンダ15は、遮断ばね11の内側を遮断ばね受け12から下方に突出している。シリンダ15は、遮断ばねリンク13の上端に接続され、遮断ばね受け12と遮断ばねリンク13とを連結している。ピストン16は、シリンダ15および遮断ばね受け12から上方に突出している。ピストン16は、シリンダ15に対して上下動可能とされている。ピストン16の上端は、フレーム6に固定されたストッパ6aに対して下方から対向している。
FIG. 2 is a development view showing the circuit breaker spring operating mechanism according to the embodiment in a closed state.
As shown in FIG. 2, the shutoff spring unit 10 includes a shutoff spring 11, which is a compression coil spring, a shutoff spring receiver 12 that receives the movable end of the shutoff spring 11, a shutoff spring link 13 connected to the shutoff spring interlocking unit 20, and a damper 14 supported by the shutoff spring receiver 12. The shutoff spring 11 is disposed in the +Z direction of the frame 6. The shutoff spring 11 is disposed so that the expansion and contraction direction coincides with the Z direction. The lower end of the shutoff spring 11 is supported by the frame 6 as a fixed end. The upper end of the shutoff spring 11 is provided as a movable end. The shutoff spring 11 is locked in a charged (compressed) state by a shutoff spring lock mechanism 60, which will be described later. The shutoff spring receiver 12 moves up and down together with the upper end of the shutoff spring 11 as the shutoff spring 11 expands and contracts. The shutoff spring link 13 is disposed so as not to be able to move up and down relative to the shutoff spring receiver 12. The shutoff spring link 13 protrudes downward toward the inside of the frame 6. The damper 14 has a cylinder 15 and a piston 16 arranged in the cylinder 15 so as to be slidable in translation. The cylinder 15 is fixed to the break spring bearing 12. The cylinder 15 protrudes downward from the break spring bearing 12 inside the break spring 11. The cylinder 15 is connected to the upper end of the break spring link 13, and connects the break spring bearing 12 and the break spring link 13. The piston 16 protrudes upward from the cylinder 15 and the break spring bearing 12. The piston 16 is movable up and down relative to the cylinder 15. The upper end of the piston 16 faces a stopper 6a fixed to the frame 6 from below.

遮断ばね連動部20は、出力ロッド4に連結されたメインリンク21と、遮断ばね部10およびメインリンク21に連結されたメインレバー22と、メインレバー22に連結された主副連結リンク23と、フレーム6に回転可能に支持された第1シャフト24と、第1シャフト24に固定されたサブレバー25、ラッチレバー26およびカムレバー27と、を備える。The cut-off spring interlocking section 20 comprises a main link 21 connected to the output rod 4, a main lever 22 connected to the cut-off spring section 10 and the main link 21, a main/sub connecting link 23 connected to the main lever 22, a first shaft 24 rotatably supported on the frame 6, a sub-lever 25 fixed to the first shaft 24, a latch lever 26 and a cam lever 27.

メインリンク21は、出力ロッド4の+X方向の端部に回動可能に接続された第1接続部21aと、第1接続部21aよりも+X方向の位置でメインレバー22に回動可能に接続された第2接続部21bと、を備える。これにより、メインリンク21は、出力ロッド4およびメインレバー22を連結している。第1接続部21aは、フレーム6の外側に配置されている。第2接続部21bは、フレーム6内に配置されている。The main link 21 includes a first connection part 21a rotatably connected to the end of the output rod 4 in the +X direction, and a second connection part 21b rotatably connected to the main lever 22 at a position in the +X direction from the first connection part 21a. This allows the main link 21 to connect the output rod 4 and the main lever 22. The first connection part 21a is disposed outside the frame 6. The second connection part 21b is disposed inside the frame 6.

メインレバー22は、フレーム6内に配置されている。メインレバー22は、後述する第2シャフト41に軸受を介して支持されている。メインレバー22は、第2シャフト41のY方向に延びる中心軸線Q回りに回動可能に配置されている。メインレバー22は、メインリンク21の第2接続部21bに回動可能に接続された第1アーム22aと、遮断ばねリンク13の下端に回動可能に接続された第2アーム22bと、主副連結リンク23に回動可能に接続された第3アーム22cと、を備える。第1アーム22aは、中心軸線Qよりも+Z方向の位置でメインリンク21の第2接続部21bに接続されている。第2アーム22bは、中心軸線Qよりも-X方向、かつ第1アーム22aとメインリンク21との接続部よりも-Z方向の位置で遮断ばねリンク13に接続されている。第3アーム22cは、中心軸線Qよりも-Z方向、かつ第2アーム22bと遮断ばねリンク13との接続部よりも+X方向の位置で主副連結リンク23に接続されている。メインレバー22は、遮断ばね部10によって右回り方向に付勢されているとともに、遮断ばねロック機構60によって右回り方向の回動を規制されている。The main lever 22 is disposed within the frame 6. The main lever 22 is supported by a bearing on the second shaft 41 described later. The main lever 22 is disposed rotatably around the central axis Q extending in the Y direction of the second shaft 41. The main lever 22 includes a first arm 22a rotatably connected to the second connection portion 21b of the main link 21, a second arm 22b rotatably connected to the lower end of the breaking spring link 13, and a third arm 22c rotatably connected to the main/sub connecting link 23. The first arm 22a is connected to the second connection portion 21b of the main link 21 at a position in the +Z direction from the central axis Q. The second arm 22b is connected to the breaking spring link 13 at a position in the -X direction from the central axis Q and in the -Z direction from the connection portion between the first arm 22a and the main link 21. The third arm 22c is connected to the main/sub connecting link 23 at a position in the -Z direction from the central axis Q and in the +X direction from the connection portion between the second arm 22b and the breaking spring link 13. The main lever 22 is biased in the clockwise direction by the breaking spring portion 10, and is restricted from rotating in the clockwise direction by the breaking spring lock mechanism 60.

主副連結リンク23は、メインレバー22の第3アーム22cに回動可能に接続された第1接続部と、第1接続部よりも-X方向、かつメインレバー22の回動中心(中心軸線Q)寄りの位置でサブレバー25に接続された第2接続部と、を備える。これにより、主副連結リンク23は、メインレバー22およびサブレバー25を連結している。The main/sub connecting link 23 includes a first connection part that is rotatably connected to the third arm 22c of the main lever 22, and a second connection part that is connected to the sub lever 25 at a position closer to the rotation center (central axis Q) of the main lever 22 than the first connection part in the -X direction. In this way, the main/sub connecting link 23 connects the main lever 22 and the sub lever 25.

第1シャフト24は、フレーム6に回動可能に支持されている。第1シャフト24は、Y方向に延びる中心軸線Pを有する。中心軸線Pは、メインレバー22の回動中心(中心軸線Q)よりも-X方向に位置している。The first shaft 24 is rotatably supported by the frame 6. The first shaft 24 has a central axis P extending in the Y direction. The central axis P is located in the -X direction from the center of rotation of the main lever 22 (central axis Q).

サブレバー25は、中心軸線P回りを第1シャフト24と一体的に回動する。サブレバー25は、中心軸線Pよりも+方向の位置で、主副連結リンク23に接続されている。The sub-lever 25 rotates integrally with the first shaft 24 around the central axis P. The sub-lever 25 is connected to the main/sub connecting link 23 at a position in the positive direction from the central axis P.

ラッチレバー26は、中心軸線P回りを第1シャフト24と一体的に回動する。ラッチレバー26は、サブレバー25よりも-Y方向の位置に配置されている。ラッチレバー26の先端には、ローラ26aが設けられている。ローラ26aは、Y方向に延びる軸線回りを自転可能とされている。 The latch lever 26 rotates integrally with the first shaft 24 around the central axis P. The latch lever 26 is disposed in a position in the -Y direction from the sub-lever 25. A roller 26a is provided at the tip of the latch lever 26. The roller 26a is capable of rotating around an axis extending in the Y direction.

カムレバー27は、中心軸線P回りを第1シャフト24と一体的に回動する。カムレバー27は、Y方向においてサブレバー25とラッチレバー26との間に配置されている。カムレバー27の先端には、ローラ27aが設けられている。ローラ27aは、Y方向に延びる軸線回りを自転可能とされている。The cam lever 27 rotates integrally with the first shaft 24 around the central axis P. The cam lever 27 is disposed between the sub-lever 25 and the latch lever 26 in the Y direction. A roller 27a is provided at the tip of the cam lever 27. The roller 27a is capable of rotating around an axis extending in the Y direction.

投入ばね部30は、圧縮コイルばねである投入ばね31と、投入ばね31の可動端を受ける投入ばね受け32と、を備える。投入ばね31は、フレーム6の+Z方向に配置されている。投入ばね31は、遮断ばね11よりも+X方向に配置されている。投入ばね31は、伸縮方向がZ方向に一致するように配置されている。投入ばね31の下端部は、固定端としてフレーム6に支持されている。投入ばね31の上端部は、可動端として設けられている。投入ばね31は、後述する投入ばねロック機構80によって蓄勢(圧縮)状態にロックされている。投入ばね受け32は、投入ばね31の伸縮に伴って投入ばね31の上端と一体に上下動する。投入ばね受け32には、ピン33が配置されている。ピン33には、後述する投入リンク43が回動可能に接続されている。なお、投入ばね部30は、複数の投入ばねを備えていてもよく、この場合には投入ばね受けは全ての投入ばねの可動端をまとめて受けるように構成される。The closing spring section 30 includes a closing spring 31, which is a compression coil spring, and a closing spring receiver 32 that receives the movable end of the closing spring 31. The closing spring 31 is disposed in the +Z direction of the frame 6. The closing spring 31 is disposed in the +X direction from the cutoff spring 11. The closing spring 31 is disposed so that the direction of expansion and contraction coincides with the Z direction. The lower end of the closing spring 31 is supported by the frame 6 as a fixed end. The upper end of the closing spring 31 is provided as a movable end. The closing spring 31 is locked in a charged (compressed) state by a closing spring lock mechanism 80, which will be described later. The closing spring receiver 32 moves up and down together with the upper end of the closing spring 31 as the closing spring 31 expands and contracts. A pin 33 is disposed in the closing spring receiver 32. A closing link 43, which will be described later, is rotatably connected to the pin 33. The closing spring section 30 may be provided with a plurality of closing springs. In this case, the closing spring receiver is configured to collectively receive the movable ends of all the closing springs.

投入ばね連動部40は、フレーム6に回転可能に支持された第2シャフト41と、第2シャフト41に固定された投入レバー42と、投入ばね部30および投入レバー42を連結した投入リンク43と、第2シャフト41に固定された投入カム44と、を備える。The closing spring interlocking section 40 comprises a second shaft 41 rotatably supported on the frame 6, a closing lever 42 fixed to the second shaft 41, a closing link 43 connecting the closing spring section 30 and the closing lever 42, and a closing cam 44 fixed to the second shaft 41.

第2シャフト41は、フレーム6に回動可能に支持されている。第2シャフト41は、Y方向に延びる中心軸線Qを有する。中心軸線Qは、第1シャフト24の中心軸線Pよりも+X方向に位置している。第2シャフト41は、軸受を介してメインレバー22を回動可能に支持している。The second shaft 41 is rotatably supported by the frame 6. The second shaft 41 has a central axis Q extending in the Y direction. The central axis Q is located in the +X direction relative to the central axis P of the first shaft 24. The second shaft 41 rotatably supports the main lever 22 via a bearing.

投入レバー42は、中心軸線Q回りを第2シャフト41と一体的に回動する。投入レバー42は、ラッチレバー26よりも-Y方向の位置に配置されている。The closing lever 42 rotates integrally with the second shaft 41 around the central axis Q. The closing lever 42 is positioned in the -Y direction from the latch lever 26.

投入リンク43は、投入ばね31の伸縮に伴って投入ばね受け32と一体に上下動する。投入リンク43は、フレーム6の-Y方向に配置されている。投入リンク43は、投入ばね受け32のピン33に回動可能に接続された第1接続部43aと、投入レバー42に回動可能に接続された第2接続部43bと、を備える。投入リンク43は、投入ばね受け32に対してY方向に延びる軸線回りに回動可能とされている。投入リンク43は、第1接続部43aから下方に延びている。第2接続部43bは、第1接続部43aよりも-Z方向、かつ中心軸線Qよりも+X方向の位置に配置されている。投入リンク43は、投入ばね31の弾性復帰力を受けて、投入レバー42を左回り方向に付勢している。The closing link 43 moves up and down together with the closing spring holder 32 as the closing spring 31 expands and contracts. The closing link 43 is arranged in the -Y direction of the frame 6. The closing link 43 has a first connection part 43a rotatably connected to the pin 33 of the closing spring holder 32, and a second connection part 43b rotatably connected to the closing lever 42. The closing link 43 is rotatable around an axis extending in the Y direction relative to the closing spring holder 32. The closing link 43 extends downward from the first connection part 43a. The second connection part 43b is arranged in a position further in the -Z direction than the first connection part 43a and in the +X direction than the central axis Q. The closing link 43 receives the elastic return force of the closing spring 31 and biases the closing lever 42 in the counterclockwise direction.

投入カム44は、中心軸線Q回りを第2シャフト41と一体的に回動する。投入カム44は、Y方向においてカムレバー27に対応する位置に配置されている。投入カム44は、カム面44aを有する。カム面44aは、右回り方向に向かうに従い中心軸線Qから離れるように延びている。カム面44aには、カムレバー27のローラ27aが転動する。 The insertion cam 44 rotates integrally with the second shaft 41 around the central axis Q. The insertion cam 44 is disposed at a position in the Y direction corresponding to the cam lever 27. The insertion cam 44 has a cam surface 44a. The cam surface 44a extends so as to move away from the central axis Q in the clockwise direction. The roller 27a of the cam lever 27 rolls on the cam surface 44a.

図3は、実施形態に係る遮断器用ばね操作機構を+Y方向から見た図である。
図3に示すように、遮断器用ばね操作機構2は、投入ばね部30に弾性エネルギーを付与する蓄勢機構50をさらに備える。
FIG. 3 is a view of the circuit breaker spring operating mechanism according to the embodiment as viewed from the +Y direction.
As shown in FIG. 3 , the circuit breaker spring operating mechanism 2 further includes an energy storage mechanism 50 that imparts elastic energy to the closing spring portion 30 .

蓄勢機構50は、放勢された投入ばね31を蓄勢する。蓄勢機構50は、駆動源である電動機51と、電動機51の出力を受けて投入レバー42を回転させるレバー駆動部52と、電動機51の出力をレバー駆動部52に伝達する伝達部53と、を備える。電動機51は、フレーム6に固定されている。例えば、伝達部53は、スプロケットおよびローラーチェーンを有するチェーン式の伝達機構である。レバー駆動部52は、減速機等を有する。The energy storage mechanism 50 stores energy in the released closing spring 31. The energy storage mechanism 50 includes an electric motor 51 as a drive source, a lever drive unit 52 that receives the output of the electric motor 51 to rotate the closing lever 42, and a transmission unit 53 that transmits the output of the electric motor 51 to the lever drive unit 52. The electric motor 51 is fixed to the frame 6. For example, the transmission unit 53 is a chain-type transmission mechanism having a sprocket and a roller chain. The lever drive unit 52 has a reducer, etc.

図2に示すように、遮断器用ばね操作機構2は、遮断ばね11を蓄勢状態で解除可能にロックする遮断ばねロック機構60と、投入ばね31を蓄勢状態で解除可能にロックする投入ばねロック機構80と、をさらに備える。As shown in FIG. 2, the circuit breaker spring operating mechanism 2 further includes a breaking spring locking mechanism 60 that releasably locks the breaking spring 11 in the charged state, and a closing spring locking mechanism 80 that releasably locks the closing spring 31 in the charged state.

遮断ばねロック機構60は、遮断ばね連動部20の変位を規制することで、メインレバー22の右回り方向の回動、および遮断ばね11の放勢を規制している。遮断ばねロック機構60は、ラッチレバー26を係止する係止レバー61と、係止レバー61の回転を解除可能に規制するレバー規制部71と、を備える。The cut-off spring lock mechanism 60 restricts the displacement of the cut-off spring interlocking portion 20, thereby restricting the clockwise rotation of the main lever 22 and the release of the cut-off spring 11. The cut-off spring lock mechanism 60 includes a lock lever 61 that locks the latch lever 26, and a lever restricting portion 71 that restricts the rotation of the lock lever 61 so that it can be released.

係止レバー61は、レバー本体62およびラッチ63を備える。レバー本体62は、軸受を介して第2シャフト41に支持されている。レバー本体62は、フレーム6に対して中心軸線Q回りを回動可能とされている。レバー本体62は、Y方向においてラッチレバー26に対応する位置に配置されている。レバー本体62は、右回り方向の回動を規制された状態で、圧縮状態の復帰ばね64によって右回り方向に付勢されている。The locking lever 61 comprises a lever body 62 and a latch 63. The lever body 62 is supported by the second shaft 41 via a bearing. The lever body 62 is rotatable around the central axis Q relative to the frame 6. The lever body 62 is disposed at a position corresponding to the latch lever 26 in the Y direction. The lever body 62 is biased in the clockwise direction by a compressed return spring 64, with clockwise rotation restricted.

ラッチ63は、レバー本体62に支持されている。ラッチ63は、レバー本体62に対してY方向に延びる軸線回りを回動可能とされている。ラッチ63は、右回り方向の回動を規制された状態で、圧縮状態の復帰ばね65によって右回り方向に付勢されている。ラッチ63は、Y方向から見てレバー本体62から突出している。ラッチ63は、ラッチレバー26のローラ26aに中心軸線Pを中心とした左回り方向から接触している。ラッチ63は、ラッチレバー26によって右回り方向に押圧されている。レバー本体62は、ラッチレバー26の左回り方向の力によって、ラッチ63を介して左回り方向に押圧されている。レバー本体62は、レバー規制部71によって左回り方向の回転を規制されている。これにより、係止レバー61は、ラッチレバー26の左回り方向の回動を規制している。The latch 63 is supported by the lever body 62. The latch 63 is rotatable around an axis extending in the Y direction relative to the lever body 62. The latch 63 is biased in the clockwise direction by a compressed return spring 65 in a state where clockwise rotation is restricted. The latch 63 protrudes from the lever body 62 when viewed from the Y direction. The latch 63 contacts the roller 26a of the latch lever 26 in the counterclockwise direction centered on the central axis P. The latch 63 is pressed in the clockwise direction by the latch lever 26. The lever body 62 is pressed in the counterclockwise direction via the latch 63 by the counterclockwise force of the latch lever 26. The lever body 62 is restricted from rotating in the counterclockwise direction by the lever restriction portion 71. As a result, the locking lever 61 restricts the counterclockwise rotation of the latch lever 26.

レバー規制部71は、遮断用規制レバー72と、復帰ばね73と、遮断用電磁ソレノイド74と、を備える。遮断用規制レバー72は、フレーム6に対してY方向に延びる軸線回りに回動可能とされている。遮断用規制レバー72は、遮断用規制レバー72の回動中心を中心とする横断面扇形状(半月状)の係止部75を備える。係止部75の外周面75aは、係止レバー61のレバー本体62に設けられた爪62aに中心軸線Qを中心とした左回り方向から接触してレバー本体62に係止されている。復帰ばね73は、遮断用規制レバー72を右回り方向に付勢している。遮断用電磁ソレノイド74は、駆動部であるプランジャ74aを備える。遮断用電磁ソレノイド74は、プランジャ74aを遮断用規制レバー72に接触させることで遮断用規制レバー72の右回り方向の回動を規制している。遮断用電磁ソレノイド74は、遮断器90等からの指令に基づいてプランジャ74aを突出させることで、遮断用規制レバー72を左回り方向に回動させる。The lever regulating unit 71 includes a cutoff regulating lever 72, a return spring 73, and a cutoff electromagnetic solenoid 74. The cutoff regulating lever 72 is rotatable around an axis extending in the Y direction relative to the frame 6. The cutoff regulating lever 72 includes a locking portion 75 having a cross section in a sector shape (half moon shape) centered on the rotation center of the cutoff regulating lever 72. The outer peripheral surface 75a of the locking portion 75 contacts a claw 62a provided on the lever body 62 of the locking lever 61 from the counterclockwise direction centered on the central axis Q and is locked to the lever body 62. The return spring 73 biases the cutoff regulating lever 72 in the clockwise direction. The cutoff electromagnetic solenoid 74 includes a plunger 74a, which is a driving unit. The cutoff electromagnetic solenoid 74 restricts the clockwise rotation of the cutoff regulating lever 72 by bringing the plunger 74a into contact with the cutoff regulating lever 72. The cutoff electromagnetic solenoid 74 projects a plunger 74 a based on a command from the circuit breaker 90 or the like, thereby rotating the cutoff restriction lever 72 counterclockwise.

投入ばねロック機構80は、投入ばね連動部40の変位を規制することで、投入レバー42の左回り方向の回動、および投入ばね31の放勢を規制している。投入ばねロック機構80は、投入レバー42の回動を解除可能に規制するレバー規制部81を備える。The closing spring lock mechanism 80 restricts the displacement of the closing spring interlocking part 40, thereby restricting the counterclockwise rotation of the closing lever 42 and the release of the closing spring 31. The closing spring lock mechanism 80 includes a lever restricting part 81 that restricts the rotation of the closing lever 42 so as to be releasable.

レバー規制部81は、投入用規制レバー82と、復帰ばね83と、投入用電磁ソレノイド84と、を備える。投入用規制レバー82は、フレーム6に対してY方向に延びる軸線回りに回動可能とされている。投入用規制レバー82は、投入用規制レバー82の回動中心を中心とする横断面扇形状(半月状)の係止部85を備える。係止部85の外周面85aは、投入レバー42に設けられた爪42aに中心軸線Qを中心とした左回り方向から接触して投入レバー42に係止されている。復帰ばね83は、投入用規制レバー82を右回り方向に付勢している。投入用電磁ソレノイド84は、駆動部であるプランジャ84aを備える。投入用電磁ソレノイド84は、プランジャ84aを投入用規制レバー82に接触させることで投入用規制レバー82の右回り方向の回動を規制している。投入用電磁ソレノイド84は、遮断器90等からの指令に基づいてプランジャ84aを突出させることで、投入用規制レバー82を左回り方向に回動させる。 The lever regulating unit 81 includes a restricting lever 82 for inserting, a return spring 83, and an electromagnetic solenoid 84 for inserting. The restricting lever 82 for inserting is rotatable around an axis extending in the Y direction relative to the frame 6. The restricting lever 82 for inserting is provided with a locking portion 85 having a cross-sectional sector shape (half-moon shape) centered on the rotation center of the restricting lever 82 for inserting. The outer peripheral surface 85a of the locking portion 85 contacts a claw 42a provided on the inserting lever 42 from the counterclockwise direction centered on the central axis Q, and is locked to the inserting lever 42. The return spring 83 biases the restricting lever 82 for inserting in the clockwise direction. The electromagnetic solenoid 84 for inserting is provided with a plunger 84a as a driving unit. The electromagnetic solenoid 84 for inserting restricts the clockwise rotation of the restricting lever 82 for inserting by bringing the plunger 84a into contact with the restricting lever 82 for inserting. The closing electromagnetic solenoid 84 protrudes a plunger 84a based on a command from a circuit breaker 90 or the like, thereby rotating the closing restriction lever 82 counterclockwise.

本実施形態の遮断器用ばね操作機構2の動作について、図2、図4および図5を参照して説明する。図4は、実施形態に係る遮断器用ばね操作機構の遮断状態を示す展開図である。図5は、実施形態に係る遮断器用ばね操作機構において投入動作が完了した直後の状態を示す展開図である。The operation of the circuit breaker spring operating mechanism 2 of this embodiment will be described with reference to Figures 2, 4, and 5. Figure 4 is an exploded view showing the circuit breaker spring operating mechanism of the embodiment in a cutoff state. Figure 5 is an exploded view showing the circuit breaker spring operating mechanism of the embodiment in a state immediately after the closing operation is completed.

遮断器90を投入状態から遮断状態に移行させる遮断動作について説明する。図2に示すように、遮断器90の投入状態において、遮断器90等から遮断指令が発せられると、遮断ばねロック機構60の遮断用電磁ソレノイド74が作動する。遮断用電磁ソレノイド74は、プランジャ74aを突出させて、復帰ばね73の付勢力に抗しつつ遮断用規制レバー72を左回り方向に回動させる。遮断用規制レバー72が左回り方向に回動すると、係止部75の外周面75aが係止レバー61のレバー本体62の爪62aに摺動する。レバー本体62は、爪62aが係止部75の外周面75aにおける右回り方向の端縁を乗り越えると、係止部75から離脱して左回り方向に回動可能となる。 The following describes the interruption operation that transitions the circuit breaker 90 from the on state to the off state. As shown in FIG. 2, when the circuit breaker 90 is in the on state and an interruption command is issued from the circuit breaker 90, the interruption electromagnetic solenoid 74 of the interruption spring lock mechanism 60 is activated. The interruption electromagnetic solenoid 74 protrudes the plunger 74a and rotates the interruption restriction lever 72 in the counterclockwise direction against the biasing force of the return spring 73. When the interruption restriction lever 72 rotates in the counterclockwise direction, the outer peripheral surface 75a of the locking portion 75 slides against the claw 62a of the lever body 62 of the locking lever 61. When the claw 62a rides over the clockwise edge of the outer peripheral surface 75a of the locking portion 75, the lever body 62 is released from the locking portion 75 and becomes able to rotate in the counterclockwise direction.

ここで、ラッチレバー26は、遮断ばね11の弾性復帰力により係止レバー61を左回り方向に押圧している。このため、ラッチレバー26は、係止レバー61のレバー本体62が係止部75から離脱することで、復帰ばね64の付勢力に抗しつつ中心軸線Qを中心とする左回り方向に係止レバー61を押し退け、係止レバー61から離脱する。これにより、遮断ばね連動部20の変位の規制が解除され、蓄勢状態の遮断ばね11のロックが解除されて遮断ばね11が放勢される。これに伴い、メインレバー22が右回り方向に回動し、出力ロッド4を介して可動接点92を投入位置から遮断位置に移動させる。このとき、遮断ばね部10のダンパ14のピストン16がストッパ6aに下方から接触してダンパ14の制動力が発生するので、可動接点92は減速しながら遮断位置に到達する。以上により、遮断器90が図4に示す遮断状態になる。Here, the latch lever 26 presses the lock lever 61 in the counterclockwise direction due to the elastic return force of the cutoff spring 11. Therefore, when the lever body 62 of the lock lever 61 is released from the locking portion 75, the latch lever 26 pushes the lock lever 61 in the counterclockwise direction around the central axis Q while resisting the biasing force of the return spring 64, and releases from the lock lever 61. This releases the restriction on the displacement of the cutoff spring interlocking portion 20, releases the lock on the cutoff spring 11 in the charged state, and releases the cutoff spring 11. Accordingly, the main lever 22 rotates in the clockwise direction, and moves the movable contact 92 from the closing position to the cutoff position via the output rod 4. At this time, the piston 16 of the damper 14 of the cutoff spring portion 10 contacts the stopper 6a from below, generating the braking force of the damper 14, so that the movable contact 92 reaches the cutoff position while decelerating. As a result, the circuit breaker 90 is in the cutoff state shown in FIG. 4.

次に、遮断器90を遮断状態から投入状態に移行させる投入動作について説明する。図4に示すように、遮断器90の遮断状態において、遮断器90等から投入指令が発せられると、投入ばねロック機構80の投入用電磁ソレノイド84が作動する。投入用電磁ソレノイド84は、プランジャ84aを突出させて、復帰ばね83の付勢力に抗しつつ投入用規制レバー82を左回り方向に回動させる。投入用規制レバー82が左回り方向に回動すると、係止部85の外周面85aが投入レバー42の爪42aに摺動する。投入レバー42は、爪42aが係止部85の外周面85aにおける右回り方向の端縁を乗り越えると、係止部85から離脱して左回り方向に回動可能となる。これにより、投入ばね連動部40の変位の規制が解除されるとともに、蓄勢状態の投入ばね31のロックが解除されて投入ばね31が放勢される。これに伴い、第2シャフト41および投入カム44は、左回り方向に回動する。Next, the closing operation for shifting the circuit breaker 90 from the interrupted state to the closed state will be described. As shown in FIG. 4, when a closing command is issued from the circuit breaker 90 in the interrupted state of the circuit breaker 90, the closing electromagnetic solenoid 84 of the closing spring lock mechanism 80 is activated. The closing electromagnetic solenoid 84 protrudes the plunger 84a and rotates the closing restriction lever 82 in the counterclockwise direction while resisting the biasing force of the return spring 83. When the closing restriction lever 82 rotates in the counterclockwise direction, the outer peripheral surface 85a of the locking portion 85 slides against the claw 42a of the closing lever 42. When the claw 42a rides over the clockwise edge of the outer peripheral surface 85a of the locking portion 85, the closing lever 42 is released from the locking portion 85 and can be rotated in the counterclockwise direction. As a result, the restriction on the displacement of the closing spring interlocking portion 40 is released, and the lock of the energized closing spring 31 is released, and the closing spring 31 is released from the energized state. Accordingly, the second shaft 41 and the closing cam 44 rotate counterclockwise.

投入カム44は、左回り方向に回動すると、カムレバー27のローラ27aに中心軸線Pを中心とした左回り方向からカム面44aを接触させる。カムレバー27は、ローラ27aに投入カム44のカム面44a上を転動させつつ、カム面44aの形状に倣って中心軸線Qからローラ27aが離間するようにカムレバー27を右回り方向に回動する。すると、第1シャフト24とともにサブレバー25およびラッチレバー26が右回り方向に回動する。 When the insertion cam 44 rotates counterclockwise, the cam surface 44a comes into contact with the roller 27a of the cam lever 27 in the counterclockwise direction centered on the central axis P. The cam lever 27 rotates the cam lever 27 in the clockwise direction so that the roller 27a moves away from the central axis Q, following the shape of the cam surface 44a, while causing the roller 27a to roll on the cam surface 44a of the insertion cam 44. Then, the sub-lever 25 and the latch lever 26 rotate in the clockwise direction together with the first shaft 24.

サブレバー25が右回り方向に回動すると、主副連結リンク23を介してメインレバー22が左回り方向に押圧される。その結果、図5に示すように、遮断ばねリンク13を介して遮断ばね受け12が下方変位して遮断ばね11が蓄勢される。When the sub-lever 25 rotates clockwise, the main lever 22 is pressed counterclockwise via the main/sub connecting link 23. As a result, as shown in FIG. 5, the breaking spring receiver 12 is displaced downward via the breaking spring link 13, and the breaking spring 11 is charged.

ラッチレバー26が右回り方向に回動すると、ローラ26aが復帰ばね65の付勢力に抗しつつ係止レバー61のラッチ63を左回り方向に回転させて、ラッチ63を乗り越える。その結果、ラッチレバー26は、中心軸線Pを中心とした右回り方向からラッチ63に接触し、左回り方向の回動を規制された状態となる。以上により、図5に示すように投入ばね31を蓄勢状態にロックすることができる。When the latch lever 26 rotates clockwise, the roller 26a rotates the latch 63 of the locking lever 61 counterclockwise against the biasing force of the return spring 65, and overcomes the latch 63. As a result, the latch lever 26 comes into contact with the latch 63 from the clockwise direction about the central axis P, and the counterclockwise rotation is restricted. As a result, the closing spring 31 can be locked in the charged state as shown in Figure 5.

投入ばね31の蓄勢動作について説明する。上述した投入動作が完了すると、蓄勢機構50が駆動され、投入レバー42を左回り方向に回動させる。これにより、投入リンク43を介して投入ばね受32けが下方に変位するので、図2に示すように、投入ばね31が蓄勢される。The following describes the charging operation of the closing spring 31. When the above-mentioned closing operation is completed, the charging mechanism 50 is driven to rotate the closing lever 42 in the counterclockwise direction. This causes the closing spring receiver 32 to be displaced downward via the closing link 43, so that the closing spring 31 is charged as shown in FIG. 2.

以下、状態監視システム100について説明する。状態監視システム100は、例えば、変位センサ110と、電流センサ120-1~120-3と、測定値記録部130と、状態監視装置150とを備える。測定値記録部130は、状態監視装置150の内部構成であってもよい。The following describes the condition monitoring system 100. The condition monitoring system 100 includes, for example, a displacement sensor 110, current sensors 120-1 to 120-3, a measurement value recording unit 130, and a condition monitoring device 150. The measurement value recording unit 130 may be an internal component of the condition monitoring device 150.

変位センサ110は、出力ロッド4のX方向の変位量を測定し、測定結果を測定値記録部130に出力する。The displacement sensor 110 measures the displacement of the output rod 4 in the X direction and outputs the measurement result to the measurement value recording unit 130.

電流センサ120-1は、電動機51に流れる電流を測定し、測定結果を測定値記録部130に出力する。電流センサ120-2は、投入用電磁ソレノイド84に流れる電流を測定し、測定結果を測定値記録部130に出力する。電流センサ120-3は、遮断用電磁ソレノイド74に流れる電流を測定し、測定結果を測定値記録部130に出力する。Current sensor 120-1 measures the current flowing through the electric motor 51 and outputs the measurement result to the measurement value recording unit 130. Current sensor 120-2 measures the current flowing through the closing electromagnetic solenoid 84 and outputs the measurement result to the measurement value recording unit 130. Current sensor 120-3 measures the current flowing through the breaking electromagnetic solenoid 74 and outputs the measurement result to the measurement value recording unit 130.

測定値記録部130は、RAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置を含む。測定値記録部130は、変位センサ110、電流センサ120-1~120-3のそれぞれから入力された測定結果(測定値データ)を記憶装置に記録する。The measurement value recording unit 130 includes a storage device such as a RAM (Random Access Memory), flash memory, or HDD (Hard Disk Drive). The measurement value recording unit 130 records the measurement results (measurement value data) input from the displacement sensor 110 and each of the current sensors 120-1 to 120-3 in the storage device.

状態監視装置150は、例えば、1次元等価回路網演算部152と、状態判断部154と、異常個所特定部156と、寿命推定部158とを備える。これらの構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)など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。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)などのハードウェア(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HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)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記憶装置にインストールされてもよい。The condition monitoring device 150 includes, for example, a one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152, a condition judgment unit 154, an abnormality location identification unit 156, and a life estimation unit 158. These components are realized by, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). Some or all of these components may be realized by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a GPU (Graphics Processing Unit), or may be realized by cooperation between software and hardware. The program may be stored in advance in a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory (a storage device with a non-transient storage medium), or may be stored in a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM (a non-transient storage medium), and may be installed in the storage device by mounting the storage medium in a drive device.

1次元等価回路網演算部152は、予め想定された遮断器用ばね操作機構2の1次元等価回路網モデル200(後述)に測定値データを適用することで、遮断器用ばね操作機構2の状態を表す計算値データを算出する。1次元等価回路網モデル200とは、コンポーネントごとのパラメータと方程式、およびコンポーネント間の相互作用関係が規定されたものであり、例えば、1DCAEなどのモデル支援ソフトウェアを使用して作成することができる。コンポーネントには、回転レバー、リンク、ばね、ダンパ、モーター、電磁ソレノイドといったものが含まれる。例えば、ばねに関しては、ばね定数や自然長といったものがパラメータとして付与されており、回転レバーに関しては、回転中心の位置、各連結点の位置、慣性モーメント、摩擦、復帰ばね、ストッパ、材料特性などのパラメータが付与されている。そして、互いに影響し合うコンポーネント同士の間では、一方のコンポーネントの所定箇所の変位量が他方のコンポーネントの所定箇所の変位量に影響するといった相互作用関係が規定されている。The one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152 calculates the calculated value data representing the state of the circuit breaker spring operating mechanism 2 by applying the measurement data to a one-dimensional equivalent circuit network model 200 (described later) of the circuit breaker spring operating mechanism 2 assumed in advance. The one-dimensional equivalent circuit network model 200 specifies the parameters and equations for each component, and the mutual interactions between the components, and can be created using model support software such as 1DCAE. The components include a rotating lever, a link, a spring, a damper, a motor, and an electromagnetic solenoid. For example, the spring is given a spring constant and a natural length as parameters, and the rotating lever is given parameters such as the position of the center of rotation, the position of each connection point, the moment of inertia, friction, a return spring, a stopper, and material properties. And, between components that affect each other, a mutual interaction relationship is specified in which the displacement amount of a specified location of one component affects the displacement amount of a specified location of the other component.

図6は、図1~図5で説明した遮断器用ばね操作機構2の1次元等価回路網モデル200の一例を示す図である。図中の符号は、図1~図5の符号に200を加算して示している。例えば、符号231で示すコンポーネントは、投入ばね31に対応する。なお、符号301は、ばねの固定点を表す固定コンポーネントであり、符号302~308は係合関係を表す接触コンポーネントである。符号302~308で示される接触コンポーネントは、第1の側の部材と第2の側の部材との距離がゼロになると係合して作用し合い、ゼロを超えると離間して作用し合わなくなることを表すフラグで構成されている。接触コンポーネントは、ある状態の離間距離や接触摩擦、反発係数などをパラメータとして設定するので、異常箇所推定時には変化させるパラメータを有している。固定コンポーネントは調整されるパラメータを有さないものである。 Figure 6 is a diagram showing an example of a one-dimensional equivalent circuit network model 200 of the circuit breaker spring operating mechanism 2 described in Figures 1 to 5. The reference numerals in the figure are the reference numerals in Figures 1 to 5 plus 200. For example, the component indicated by reference numeral 231 corresponds to the closing spring 31. Reference numeral 301 is a fixed component representing the fixed point of the spring, and reference numerals 302 to 308 are contact components representing the engagement relationship. The contact components indicated by reference numerals 302 to 308 are composed of flags representing that when the distance between the first side member and the second side member becomes zero, they engage and act on each other, and when the distance exceeds zero, they separate and no longer act on each other. The contact components have parameters that are set as the separation distance, contact friction, and restitution coefficient in a certain state, and therefore have parameters that are changed when estimating an abnormality location. The fixed components do not have parameters that are adjusted.

出力ロッド4に対応するリンクコンポーネント204は、軸方向のみ可動の拘束が付与されており、メインリンク21に対応するリンクコンポーネント221と回転自由で連結されている。The link component 204 corresponding to the output rod 4 is restricted to only be movable in the axial direction and is connected to the link component 221 corresponding to the main link 21 in a freely rotatable manner.

メインレバー22に対応する回転レバーコンポーネント222は、3か所の連結点を有しており、それぞれ、リンクコンポーネント221、遮断ばねリンク13に対応するリンクコンポーネント213、および、主副連結リンク23に対応するリンクコンポーネント223に回転自由で連結されている。The rotating lever component 222 corresponding to the main lever 22 has three connection points, which are freely rotatably connected to the link component 221, the link component 213 corresponding to the breaking spring link 13, and the link component 223 corresponding to the main/sub connecting link 23.

遮断ばね受け12に対応するリンクコンポーネント212は、3か所の連結点を有しており、そのうちの2点は、ばねコンポーネント211、および、リンクコンポーネント213と回転自由で連結されており、残りの1点は、接触コンポーネント302に連結されている。ばねコンポーネント211の一端は固定コンポーネント301に連結されている。The link component 212 corresponding to the breaking spring bearing 12 has three connection points, two of which are rotatably connected to the spring component 211 and the link component 213, and the remaining point is connected to the contact component 302. One end of the spring component 211 is connected to the fixed component 301.

ダンパ14に対応するダンパコンポーネント214の一端は、固定コンポーネント301に連結されており、もう一端は接触コンポーネント302に連結されている。 One end of the damper component 214 corresponding to the damper 14 is connected to the fixed component 301 and the other end is connected to the contact component 302.

サブレバー25に対応する回転レバーコンポーネント225は、3か所の連結点を有しており、1点はリンクコンポーネント223に回転自由で連結されており、残りの2点は、それぞれ接触コンポーネント303、および、接触コンポーネント304に連結されている。The rotating lever component 225 corresponding to the sub-lever 25 has three connection points, one of which is freely rotatably connected to the link component 223, and the remaining two points are connected to the contact component 303 and the contact component 304, respectively.

ラッチ63に対応するリンクコンポーネント263は、2か所の連結点を有しており、1点は接触コンポーネント303に連結されており、もう1点は係止レバー61に対応するリンクコンポーネント261に回転自由で連結されている。The link component 263 corresponding to the latch 63 has two connection points, one of which is connected to the contact component 303 and the other of which is freely rotatably connected to the link component 261 corresponding to the locking lever 61.

遮断用規制レバー72に対応する回転レバーコンポーネント272は、2か所の連結点を有しており、それぞれ、接触コンポーネント305、および、接触コンポーネント306に連結されている。The rotating lever component 272 corresponding to the blocking regulating lever 72 has two connection points, which are respectively connected to contact component 305 and contact component 306.

プランジャ74aに対応するリンクコンポーネント274aは、2か所の連結点を有しており、それぞれ、接触コンポーネント306、および、遮断用電磁ソレノイド74に対応する電磁ソレノイドコンポーネント274に連結されている。The link component 274a corresponding to the plunger 74a has two connection points, which are respectively connected to the contact component 306 and the electromagnetic solenoid component 274 corresponding to the cut-off electromagnetic solenoid 74.

第2シャフト41に対応する回転レバーコンポーネント241は、3か所の連結点を有しており、1点は投入リンク43に対応するリンクコンポーネント243に回転自由で連結されており、残りの2点は接触コンポーネント304、および、接触コンポーネント307に連結されている。The rotating lever component 241 corresponding to the second shaft 41 has three connection points, one of which is freely rotatably connected to the link component 243 corresponding to the closing link 43, and the remaining two points are connected to the contact component 304 and the contact component 307.

投入用規制レバー82に対応する回転レバーコンポーネント282は、2か所の連結点を有しており、それぞれ、接触コンポーネント307、および、接触コンポーネント308に連結されている。The rotating lever component 282 corresponding to the closing regulating lever 82 has two connection points, which are respectively connected to contact component 307 and contact component 308.

プランジャ84aに対応するリンクコンポーネント284aは、2か所の連結点を有しており、それぞれ、接触コンポーネント308、および、投入用電磁ソレノイド84に対応する電磁ソレノイドコンポーネント284に連結されている。The link component 284a corresponding to the plunger 84a has two connection points, which are respectively connected to the contact component 308 and the electromagnetic solenoid component 284 corresponding to the closing electromagnetic solenoid 84.

投入ばね受け32に対応するリンクコンポーネント232は、2か所の連結点を有しており、それぞれ、リンクコンポーネント243、および、投入ばね31に対応するばねコンポーネント231に回転自由で連結されている。ばねコンポーネント231の他端は固定コンポーネント301に連結されている。The link component 232 corresponding to the closing spring receiver 32 has two connection points, which are rotatably connected to the link component 243 and the spring component 231 corresponding to the closing spring 31, respectively. The other end of the spring component 231 is connected to the fixed component 301.

伝達部53に対応する伝達部コンポーネント253は、電動機51に対応する電動機コンポーネント251に連結されており、蓄勢動作中にのみ第2シャフト41に対応する回転レバーコンポーネント241の回転軸に連結される。The transmission unit component 253 corresponding to the transmission unit 53 is connected to the electric motor component 251 corresponding to the electric motor 51, and is connected to the rotation axis of the rotating lever component 241 corresponding to the second shaft 41 only during the charging operation.

このような構成の1次元等価回路網モデル200に対して、1次元等価回路網演算部152は、測定値データのうち例えば電流のデータを入力し、電流によって生じる電動機コンポーネント251、電磁ソレノイドコンポーネント274、および電磁ソレノイドコンポーネント284の動作を波及的に全てのコンポーネントに作用させ、リンクコンポーネント204の変位量を計算値データとして出力する。 For the one-dimensional equivalent circuit network model 200 configured in this way, the one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152 inputs, for example, current data from the measurement data, and causes the operation of the electric motor component 251, the electromagnetic solenoid component 274, and the electromagnetic solenoid component 284 caused by the current to act in a ripple manner on all components, and outputs the displacement amount of the link component 204 as calculated value data.

1次元等価回路網演算部152は、予め定められた正常状態のパラメータを用いて、測定値記録部130に測定値データが記録される度に(時間差はあってもよい)、測定値データに含まれる電流のデータを1次元等価回路網モデル200に入力することで、リンクコンポーネント204の変位量を正常時計算値データとして算出しておく。The one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152 uses predetermined normal state parameters to input the current data contained in the measurement data to the one-dimensional equivalent circuit network model 200 each time measurement data is recorded in the measurement recording unit 130 (there may be a time lag), thereby calculating the displacement of the link component 204 as normal state calculation value data.

状態判断部154は、測定値データと、正常時計算値データとの比較結果に基づいて、遮断器用ばね操作機構2のいずれかのコンポーネントの状態が異常であるか否かを判断する。具体的に、状態判断部154は、測定値データに含まれるリンクコンポーネント204の変位量と、正常時計算値データに含まれるリンクコンポーネント204の変位量とを比較し、差分が所定の範囲内(差分の絶対値が閾値以下)であれば遮断器用ばね操作機構2のいずれのコンポーネントの状態も異常でないと判断し、所定の範囲を逸脱する場合(差分の絶対値が閾値を超える場合)は遮断器用ばね操作機構2のいずれかのコンポーネントの状態が異常であると判断する。なお、直接的に差分と閾値を比較する方法に代えて、各種の統計値を使用するなど、他の方法が用いられてもよい。The state determination unit 154 determines whether the state of any of the components of the circuit breaker spring operating mechanism 2 is abnormal based on the comparison result between the measurement value data and the normal calculation value data. Specifically, the state determination unit 154 compares the displacement amount of the link component 204 included in the measurement value data with the displacement amount of the link component 204 included in the normal calculation value data, and determines that the state of any of the components of the circuit breaker spring operating mechanism 2 is not abnormal if the difference is within a predetermined range (the absolute value of the difference is equal to or less than a threshold value), and determines that the state of any of the components of the circuit breaker spring operating mechanism 2 is abnormal if the difference is outside the predetermined range (the absolute value of the difference exceeds a threshold value). Note that instead of directly comparing the difference with a threshold value, other methods such as using various statistical values may be used.

図7は、状態判断部154が行う処理について説明するための図である。図中、変位S1はリンクコンポーネント204の変位量、電流S2は電流センサ120-1によって測定された測定値データ、電流S3は電流センサ120-2によって測定された測定値データ、電流S4は電流センサ120-3によって測定された測定値データをそれぞれ表している。変位S1のグラフにおける実線が正常時計算値データ、破線が測定値データに含まれるリンクコンポーネント204の変位量を表している。その他の測定値データは不変である。変位S1のグラフにおいて生じている実線と破線の乖離が状態判断部154によって差分として認識される。なお図7は、遮断動作時の各種データを示している。 Figure 7 is a diagram for explaining the processing performed by the state determination unit 154. In the figure, displacement S1 represents the displacement amount of the link component 204, current S2 represents the measurement value data measured by current sensor 120-1, current S3 represents the measurement value data measured by current sensor 120-2, and current S4 represents the measurement value data measured by current sensor 120-3. The solid line in the graph of displacement S1 represents the normal calculation value data, and the dashed line represents the displacement amount of the link component 204 included in the measurement value data. The other measurement value data remains unchanged. The deviation between the solid line and the dashed line in the graph of displacement S1 is recognized as a difference by the state determination unit 154. Note that Figure 7 shows various data during a disconnection operation.

異常個所特定部156は、状態判断部154が、遮断器用ばね操作機構2のいずれかのコンポーネントの状態が異常であると判定した場合、1次元等価回路網モデル200のパラメータを色々と変えながら、測定値データに含まれる電流を入力値として1次元等価回路網演算部152にリンクコンポーネント204の変位量を計算させることを、測定値データに含まれるリンクコンポーネント204の変位量と、計算値データに含まれるリンクコンポーネント204の変位量との差分が所定の範囲内となるまで繰り返し実行する。そして、異常個所特定部156は、差分が所定の範囲内となった時点での1次元等価回路網モデル200のパラメータを、正常状態のパラメータと比較し、正常状態のパラメータとの差分がパラメータごとに定められた規定範囲を超える(基準以上に異なることの一例)パラメータを抽出する。異常個所特定部156は、抽出したパラメータに対応するコンポーネントが表す部品が、異常個所であると特定する。なお、パラメータには、コンポーネントの種類に応じた取り得る値の範囲が規定されており、それによって探索範囲が制限される。異常個所特定部156は、正常状態のパラメータとの差分をコンポーネントに応じて正規化した値が最も大きいパラメータに対応するコンポーネントが表す部品を、異常個所であると特定してもよい。異常個所特定部156は、単に網羅的にパラメータを探索するのでは無く、局所解に陥ることを避けるため遺伝的アルゴリズムなどの最適値探索手法を用いてパラメータを探索してもよい。この場合、異常個所特定部156は、パラメータを並べたベクトル(遺伝子)に対して交差、突然変異などの処理を行うことで最適なパラメータ列を求める。When the state determination unit 154 determines that the state of any of the components of the circuit breaker spring operating mechanism 2 is abnormal, the abnormality location identification unit 156 repeatedly changes the parameters of the one-dimensional equivalent circuit network model 200 and causes the one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152 to calculate the displacement of the link component 204 using the current included in the measurement data as an input value until the difference between the displacement of the link component 204 included in the measurement data and the displacement of the link component 204 included in the calculated value data falls within a predetermined range. Then, the abnormality location identification unit 156 compares the parameters of the one-dimensional equivalent circuit network model 200 at the time when the difference falls within the predetermined range with the parameters in the normal state, and extracts parameters whose difference from the parameters in the normal state exceeds a specified range set for each parameter (an example of a difference greater than a standard). The abnormality location identification unit 156 identifies the part represented by the component corresponding to the extracted parameter as the abnormality location. Note that the range of values that can be taken by the parameters is specified according to the type of component, and the search range is limited thereby. The abnormality location identifying unit 156 may identify, as the abnormal location, a part represented by a component corresponding to a parameter having the largest value obtained by normalizing the difference from the parameter in the normal state according to the component. The abnormality location identifying unit 156 may not simply comprehensively search for parameters, but may search for parameters using an optimal value search method such as a genetic algorithm to avoid falling into a local solution. In this case, the abnormality location identifying unit 156 finds an optimal parameter sequence by performing processes such as crossover and mutation on a vector (gene) in which parameters are arranged.

寿命推定部158は、パラメータの変化を追跡することで、後どれ位の時間が経過したら、コンポーネントの状態が異常になるのかを推定する。例えば、寿命推定部158は、異常個所特定部156に、測定値データと計算値データとの差が近づくようにパラメータを変更させる。「差が近づくように」とは、例えば、状態判断部が判断に用いる「所定の範囲内」よりも狭い範囲内に収まることをいう。寿命推定部158は、変更されたパラメータの履歴を記憶装置に記録しておき、変更されたパラメータの履歴データに基づいて、正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるものとなることが予想されるタイミングをコンポーネントごとに特定し、特定したタイミングがコンポーネントの寿命が尽きるタイミングであるとして、コンポーネントの寿命を推定する。例えば、寿命推定部158は、最小二乗法などを用いてパラメータの時間的な変化を直線あるいは曲線等でフィッティングし、フィッティングした直線あるいは曲線が、正常時のパラメータに比して基準以上に異なる値に到達するタイミングを、上記タイミングとして特定する。The life estimation unit 158 tracks the change in the parameter to estimate how much time will pass before the component becomes abnormal. For example, the life estimation unit 158 causes the abnormality location identification unit 156 to change the parameter so that the difference between the measured value data and the calculated value data approaches. "So that the difference approaches" means, for example, that the difference falls within a narrower range than the "predetermined range" used by the state determination unit for determination. The life estimation unit 158 records the history of the changed parameters in a storage device, and identifies for each component the timing at which the parameter is expected to become different from the parameter in the normal state by more than a standard based on the history data of the changed parameters, and estimates the life of the component by assuming that the identified timing is the timing at which the component's life will end. For example, the life estimation unit 158 fits the change in the parameter over time with a straight line or a curve using the least squares method or the like, and identifies the timing at which the fitted straight line or curve reaches a value different from the parameter in the normal state by more than a standard as the above-mentioned timing.

以上説明したように、本実施形態によれば、ばね操作機構2の異常を自動的に検出し、異常個所を特定できる。その結果、ばね操作機構2を修復するにあたりばね操作機構2の部分的な部品交換で済む。このため、ばね操作機構2の修復作業の省力化、および遮断器90の停止時間の短縮が可能となる。As described above, according to this embodiment, abnormalities in the spring operating mechanism 2 can be automatically detected and the abnormal location can be identified. As a result, repairing the spring operating mechanism 2 requires only partial part replacement. This reduces the labor required for repairing the spring operating mechanism 2 and shortens the downtime of the circuit breaker 90.

また、1次元等価回路網解析は、各部品を様々なパラメータや方程式が含まれたコンポーネントとして設定し、コンポーネント同士を連結して、システム全体をモデル化する手法である。したがって、異なる構造の操作機構であっても、モデル作成が容易であり、様々な操作機構への対応が容易である。 In addition, one-dimensional equivalent circuit analysis is a method of modeling the entire system by setting each part as a component containing various parameters and equations, and connecting the components together. Therefore, it is easy to create models even for operating mechanisms with different structures, and it is easy to accommodate various operating mechanisms.

また、1次元等価回路網解析は、1条件の解析時間が非常に短いため、多数回の繰り返し解析においても、短時間で異常個所を特定することができる。 In addition, since the analysis time for one condition in one-dimensional equivalent circuit network analysis is extremely short, abnormalities can be identified in a short time even when multiple analyses are repeated.

また、本実施形態では、寿命推定部158によりばね操作機構2の各部の寿命診断も可能となるので、機器状態に即して、優先順位を付けた計画的な部品交換が可能となる。 In addition, in this embodiment, the lifespan estimation unit 158 also enables lifespan diagnosis of each part of the spring operating mechanism 2, making it possible to plan and prioritize part replacement in accordance with the equipment condition.

また、状態判断部154、1次元等価回路網演算部152、異常個所特定部156、および寿命推定部158は書き換え可能であり、運用に即した機能へ変更することができる。 In addition, the state judgment unit 154, one-dimensional equivalent circuit network calculation unit 152, abnormality location identification unit 156, and life estimation unit 158 are rewritable, and can be changed to functions suited to operation.

なお、異常個所特定部156では、1次元等価回路網モデル200に多数のパラメータが存在するため、全ての組み合わせを計算し、異常個所を特定するには多大な時間を要する場合がある。そこで、計算値データと測定値データとの差が最小となる最適解を導出する最適値探索手法を用いる演算手段を異常個所特定部156に搭載することにより、短時間での異常個所特定が可能となる。In addition, since there are many parameters in the one-dimensional equivalent circuit network model 200, it may take a long time for the anomaly location identification unit 156 to calculate all combinations and identify the anomaly location. Therefore, by equipping the anomaly location identification unit 156 with a calculation means that uses an optimal value search method that derives an optimal solution that minimizes the difference between the calculated value data and the measured value data, it becomes possible to identify the anomaly location in a short time.

図8は、実施形態の第1変形例に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図である。なお、本変形例において上記実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Figure 8 is a diagram showing a circuit breaker and a circuit breaker spring operating device according to a first modified example of the embodiment. Note that in this modified example, the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations are omitted.

図8に示すように、第1変形例では、状態監視システム100Aが温度センサ140をさらに備える。温度センサ140は、ばね操作機構2の筐体内に配置されている。温度センサ140は、ばね操作機構2の周辺温度を測定する。温度センサ140は、ばね操作機構2内の遮断用電磁ソレノイド74、投入用電磁ソレノイド84、電動機51、ダンパ14、並びに各部品の連結部および摺動部の温度を間接的に測定する。温度センサ140は、測定結果を測定値記録部130に出力する。測定値記録部130は、温度センサ140から入力された測定結果(測定値データ)を記憶装置に記録する。
したがって、本変形例によれば1次元等価回路網モデル200に温度センサ140の測定結果を反映することで、高精度の計算が可能となる。よって、より一層精度の高い状態監視システム100Aを提供することができる。
As shown in Fig. 8, in the first modified example, the condition monitoring system 100A further includes a temperature sensor 140. The temperature sensor 140 is disposed in a housing of the spring operating mechanism 2. The temperature sensor 140 measures the ambient temperature of the spring operating mechanism 2. The temperature sensor 140 indirectly measures the temperatures of the cut-off electromagnetic solenoid 74, the closing electromagnetic solenoid 84, the electric motor 51, the damper 14, and the connecting parts and sliding parts of each component in the spring operating mechanism 2. The temperature sensor 140 outputs the measurement results to the measurement value recording unit 130. The measurement value recording unit 130 records the measurement results (measurement value data) input from the temperature sensor 140 in a storage device.
Therefore, according to this modification, highly accurate calculations are possible by reflecting the measurement results of the temperature sensor 140 in the one-dimensional equivalent circuit network model 200. Thus, a condition monitoring system 100A with even higher accuracy can be provided.

図9は、実施形態の第2変形例に係る遮断器および遮断器用ばね操作装置を示す図である。なお、本変形例において上記第1変形例と同一の構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Figure 9 is a diagram showing a circuit breaker and a circuit breaker spring operating device according to a second modified example of the embodiment. Note that in this modified example, the same components as those in the first modified example are given the same reference numerals and redundant explanations are omitted.

図9に示すように、第2変形例では複数のばね操作機構2それぞれの各部を測定する上記センサ類から出力された測定結果を1つの測定値記録部130に集約している。
したがって、本変形例によれば、1つの異常個所特定部156で、変電所全体又は複数の変電所のばね操作機構2の状態監視を行うことが可能になる。
As shown in FIG. 9, in the second modified example, the measurement results output from the sensors that measure the various parts of the plurality of spring operating mechanisms 2 are collected in a single measurement value recording unit 130 .
Therefore, according to this modification, a single abnormality location identifying unit 156 can monitor the status of the spring operating mechanisms 2 in the entire substation or in multiple substations.

なお、状態監視システム100,100Aに組み合わされるばね操作機構は、上記実施形態の構成に限定されない。 The spring operating mechanism combined with the condition monitoring system 100, 100A is not limited to the configuration of the above embodiment.

また、上記実施形態およびその変形例では、状態監視システム100が変位センサ110、電流センサ120-1~120-3および温度センサ140を用いているが、この構成に限定されない。状態監視システムは、変位センサ、電流センサおよび温度センサ以外のセンサ(荷重センサや加速度センサなど)の測定結果も記録することにより、さらに高精度な異常個所の特定、および寿命診断が可能となる。 In the above embodiment and its modified examples, the condition monitoring system 100 uses the displacement sensor 110, the current sensors 120-1 to 120-3, and the temperature sensor 140, but is not limited to this configuration. The condition monitoring system can also record the measurement results of sensors other than the displacement sensor, current sensor, and temperature sensor (such as a load sensor or acceleration sensor), thereby enabling more accurate identification of abnormalities and lifespan diagnosis.

また、上記実施形態では、遮断動作時の処理の例を図7に示しているが、投入動作、及び投入ばねの蓄勢動作の監視処理についても同様に可能である。 In addition, in the above embodiment, an example of processing during the cut-off operation is shown in Figure 7, but the same is possible for monitoring the closing operation and the charging operation of the closing spring.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、測定値データと1次元等価回路網演算部により正常状態のパラメータで算出された正常時計算値データとの比較結果に基づいて、ばね操作機構のいずれかのコンポーネントの状態が異常であるか否かを判断する状態判断部と、状態判断部がいずれかのコンポーネントの状態が異常であると判断した場合に、測定値データと計算値データとの差が予め設定した範囲内となるようにパラメータを変更し、パラメータを変更した時点で、正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるパラメータが対応付けられたコンポーネントが異常個所であると特定する異常個所特定部と、を持つので、ばね操作機構の異常を自動的に検出し、異常個所を特定できる。 According to at least one of the embodiments described above, there is provided a state determination unit which determines whether the state of any of the components of the spring operating mechanism is abnormal based on the comparison result between the measurement data and normal state calculation value data calculated by the one-dimensional equivalent circuit network calculation unit using normal state parameters, and an abnormality location identification unit which, when the state determination unit determines that the state of any of the components is abnormal, changes the parameters so that the difference between the measurement data and the calculation value data is within a preset range, and identifies, at the time the parameters are changed, the component associated with parameters that differ by more than a standard compared to the normal state parameters as being the abnormal location, thereby making it possible to automatically detect abnormalities in the spring operating mechanism and identify the abnormal location.

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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.

Claims (5)

遮断器の可動接点を往復駆動して、前記遮断器を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる遮断器用ばね操作機構の状態監視システムであって、
前記ばね操作機構は、
前記可動接点に連結された出力ロッドと、
前記投入状態で蓄勢状態にロックされ、前記遮断器を前記投入状態から前記遮断状態に移行させるときに放勢される遮断ばねと、
前記遮断状態で蓄勢状態にロックされ、前記遮断器を前記遮断状態から前記投入状態に移行させるときに放勢されるとともに前記遮断ばねを蓄勢する投入ばねと、
前記投入ばねを蓄勢する電動機と、
前記投入状態で蓄勢状態の前記遮断ばねのロックを解除する遮断用電磁ソレノイドと、
前記遮断状態で蓄勢状態の前記投入ばねのロックを解除する投入用電磁ソレノイドと、
を備え、
前記出力ロッドの変位を測定する変位センサと、
前記遮断用電磁ソレノイド、前記投入用電磁ソレノイドおよび前記電動機それぞれに流れる電流を測定する電流センサと、
前記変位センサおよび前記電流センサの測定結果を測定値データとして記憶装置に記録する測定値記録部と、
前記ばね操作機構の1次元等価回路網モデルであって、コンポーネントごとのパラメータとコンポーネント間の相互作用関係が規定された1次元等価回路網モデルに前記測定値データを適用することで、前記ばね操作機構の状態を表す計算値データを算出する1次元等価回路網演算部と、
前記測定値データと、前記1次元等価回路網演算部により正常状態のパラメータで算出された正常時計算値データとの比較結果に基づいて、前記ばね操作機構のいずれかのコンポーネントの状態が異常であるか否かを判断する状態判断部と、
前記状態判断部が、いずれかのコンポーネントの状態が異常であると判断した場合に、前記測定値データと前記計算値データとの差が予め設定した範囲内となるように前記パラメータを変更し、前記パラメータを変更した時点で、前記正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるパラメータが対応付けられたコンポーネントが異常個所であると特定する異常個所特定部と、
を備える遮断器用ばね操作機構の状態監視システム。
A state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker that reciprocates a movable contact of the circuit breaker to transition the circuit breaker between an open state and an open state, comprising:
The spring operating mechanism includes:
an output rod connected to the movable contact;
a breaker spring that is locked in a charged state in the closed state and that is released when the circuit breaker is transitioned from the closed state to the interrupted state;
a closing spring that is locked in a charged state in the interrupted state and is released and charges the interrupting spring when the circuit breaker is shifted from the interrupted state to the closed state;
An electric motor that energizes the closing spring;
a cutoff electromagnetic solenoid that unlocks the cutoff spring that is in a charged state in the closed state;
a closing electromagnetic solenoid that unlocks the closing spring that is in a charged state in the disconnected state;
Equipped with
a displacement sensor for measuring a displacement of the output rod;
current sensors for measuring currents flowing through the cut-off electromagnetic solenoid, the make-on electromagnetic solenoid, and the electric motor;
a measurement value recording unit that records the measurement results of the displacement sensor and the current sensor in a storage device as measurement value data;
a one-dimensional equivalent circuit network calculation unit that calculates calculated value data representing a state of the spring operating mechanism by applying the measurement data to a one-dimensional equivalent circuit network model of the spring operating mechanism, the one-dimensional equivalent circuit network model defining parameters for each component and mutual interactions between the components;
a state determination unit that determines whether or not a state of any component of the spring operating mechanism is abnormal based on a comparison result between the measurement value data and normal-state calculated value data calculated by the one-dimensional equivalent circuit network calculation unit using normal-state parameters;
an abnormality location identifying unit that, when the state determining unit determines that the state of any of the components is abnormal, changes the parameters so that a difference between the measurement value data and the calculation value data falls within a preset range, and identifies, at the time when the parameters are changed, a component associated with a parameter that is different from the parameter in the normal state by an amount equal to or greater than a reference value as an abnormal location;
A condition monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker comprising:
前記異常個所特定部は、前記状態判断部が、いずれのコンポーネントの状態も異常でないと判断した場合にも、前記測定値データと前記計算値データとの差が近づくように前記パラメータを変更し、
前記変更された前記パラメータの履歴データに基づいて、前記正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるものとなることが予想されるタイミングをコンポーネントごとに特定し、前記タイミングに基づいて前記コンポーネントの寿命を推定する寿命推定部をさらに備える、
請求項1に記載の遮断器用ばね操作機構の状態監視システム。
the abnormality location identifying unit changes the parameters so that the difference between the measurement value data and the calculation value data approaches even when the state determining unit determines that the state of any of the components is not abnormal;
a life estimation unit that identifies, for each component, a timing at which the parameter is expected to become different from the parameter in the normal state by a standard or more based on history data of the changed parameter, and estimates a life of the component based on the timing;
The state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker according to claim 1.
前記ばね操作機構の周辺温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記1次元等価回路網演算部は、前記周辺温度をさらに前記1次元等価回路網モデルに入力することで、前記計算値データを算出する、
請求項1または請求項2に記載の遮断器用ばね操作機構の状態監視システム。
A temperature sensor for measuring an ambient temperature of the spring operating mechanism is further provided.
The one-dimensional equivalent circuit network calculation unit calculates the calculated value data by further inputting the ambient temperature into the one-dimensional equivalent circuit network model.
3. A state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker according to claim 1.
前記異常個所特定部は、最適値探索手法による演算手段を備える、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の遮断器用ばね操作機構の状態監視システム。
The anomaly location identifying unit includes a calculation means using an optimal value search method.
The state monitoring system for a spring operating mechanism for a circuit breaker according to any one of claims 1 to 3.
状態監視システムが、遮断器の可動接点を往復駆動して、前記遮断器を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる遮断器用ばね操作機構の監視方法であって、
前記ばね操作機構は、
前記可動接点に連結された出力ロッドと、
前記投入状態で蓄勢状態にロックされ、前記遮断器を前記投入状態から前記遮断状態に移行させるときに放勢される遮断ばねと、
前記遮断状態で蓄勢状態にロックされ、前記遮断器を前記遮断状態から前記投入状態に移行させるときに放勢されるとともに前記遮断ばねを蓄勢する投入ばねと、
前記投入ばねを蓄勢する電動機と、
前記投入状態で蓄勢状態の前記遮断ばねのロックを解除する遮断用電磁ソレノイドと、
前記遮断状態で蓄勢状態の前記投入ばねのロックを解除する投入用電磁ソレノイドと、
を備え、
前記出力ロッドの変位を測定する第1測定ステップと、
前記遮断用電磁ソレノイド、前記投入用電磁ソレノイドおよび前記電動機それぞれに流れる電流を測定する第2測定ステップと、
前記測定した前記出力ロッドの変位と前記電流とを測定値データとして記憶装置に記録する測定値記録ステップと、
前記ばね操作機構の1次元等価回路網モデルであって、コンポーネントごとのパラメータとコンポーネント間の相互作用関係が規定された1次元等価回路網モデルに前記測定値データを適用することで、前記ばね操作機構の状態を表す計算値データを算出する1次元等価回路網演算ステップと、
前記測定値データと、前記1次元等価回路網演算ステップにおいて正常状態のパラメータで算出された正常時計算値データとの比較結果に基づいて、前記ばね操作機構のいずれかのコンポーネントの状態が異常であるか否かを判断する状態判断ステップと、
前記状態判断ステップにおいていずれかのコンポーネントの状態が異常であると判断した場合に、前記測定値データと前記計算値データとの差が予め設定した範囲内の条件を満たすように前記パラメータを変更し、前記パラメータを変更した時点で、前記正常状態のパラメータに比して基準以上に異なるパラメータが対応付けられたコンポーネントが異常個所であると特定する異常個所特定ステップと、
を備える遮断器用ばね操作機構の監視方法。
A monitoring method for a spring operating mechanism for a circuit breaker, in which a status monitoring system reciprocates a movable contact of the circuit breaker to transition the circuit breaker between an open state and an open state, comprising the steps of:
The spring operating mechanism includes:
an output rod connected to the movable contact;
a breaker spring that is locked in a charged state in the closed state and that is released when the circuit breaker is transitioned from the closed state to the interrupted state;
a closing spring that is locked in a charged state in the interrupted state and is released and charges the interrupting spring when the circuit breaker is shifted from the interrupted state to the closed state;
An electric motor that energizes the closing spring;
a cutoff electromagnetic solenoid that unlocks the cutoff spring that is in a charged state in the closed state;
a closing electromagnetic solenoid that unlocks the closing spring that is in a charged state in the disconnected state;
Equipped with
a first measuring step of measuring a displacement of the output rod;
a second measurement step of measuring currents flowing through the cut-off electromagnetic solenoid, the make-on electromagnetic solenoid, and the electric motor;
a measurement value recording step of recording the measured displacement of the output rod and the measured current as measurement value data in a storage device;
a one-dimensional equivalent circuit network calculation step of calculating calculated value data representing a state of the spring operating mechanism by applying the measurement data to a one-dimensional equivalent circuit network model of the spring operating mechanism, the one-dimensional equivalent circuit network model defining parameters for each component and mutual interactions between the components;
a state determination step of determining whether or not a state of any component of the spring operating mechanism is abnormal based on a comparison result between the measurement data and normal-state calculated value data calculated using normal-state parameters in the one-dimensional equivalent circuit network calculation step;
an abnormality location identification step of, when it is determined in the state determination step that the state of any of the components is abnormal, changing the parameters so that a difference between the measurement value data and the calculation value data satisfies a condition within a preset range, and identifying, at the time when the parameters are changed, a component associated with a parameter that is different from the parameter in the normal state by a standard or more as an abnormal location;
A method for monitoring a spring operating mechanism for a circuit breaker comprising the steps of:
JP2023567444A 2021-12-16 2021-12-16 System for monitoring condition of circuit breaker spring operating mechanism, and method for monitoring circuit breaker spring operating mechanism Active JP7467781B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/046564 WO2023112266A1 (en) 2021-12-16 2021-12-16 Status-monitoring system for circuit breaker spring-operating mechanism, and monitoring method for circuit breaker spring-operating mechanism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2023112266A1 JPWO2023112266A1 (en) 2023-06-22
JP7467781B2 true JP7467781B2 (en) 2024-04-15

Family

ID=86773883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023567444A Active JP7467781B2 (en) 2021-12-16 2021-12-16 System for monitoring condition of circuit breaker spring operating mechanism, and method for monitoring circuit breaker spring operating mechanism

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7467781B2 (en)
WO (1) WO2023112266A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012104910A1 (en) 2011-02-02 2012-08-09 三菱電機株式会社 Power switch device operation time prediction equipment and method
JP2016225262A (en) 2015-06-04 2016-12-28 株式会社日立製作所 Switch
JP2017010873A (en) 2015-06-25 2017-01-12 株式会社東芝 Monitor system for hydraulic operation mechanism for breaker, and monitoring method therefor
CN112147494A (en) 2020-07-10 2020-12-29 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 Mechanical fault detection method for high-voltage vacuum circuit breaker
WO2021100188A1 (en) 2019-11-22 2021-05-27 株式会社東芝 Diagnosis device, diagnosis method, and program
CN113460122A (en) 2021-07-09 2021-10-01 北京昊鹏智能技术有限公司 State detection method, device, equipment and medium for electric turnout switch machine system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012104910A1 (en) 2011-02-02 2012-08-09 三菱電機株式会社 Power switch device operation time prediction equipment and method
JP2016225262A (en) 2015-06-04 2016-12-28 株式会社日立製作所 Switch
JP2017010873A (en) 2015-06-25 2017-01-12 株式会社東芝 Monitor system for hydraulic operation mechanism for breaker, and monitoring method therefor
WO2021100188A1 (en) 2019-11-22 2021-05-27 株式会社東芝 Diagnosis device, diagnosis method, and program
CN112147494A (en) 2020-07-10 2020-12-29 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 Mechanical fault detection method for high-voltage vacuum circuit breaker
CN113460122A (en) 2021-07-09 2021-10-01 北京昊鹏智能技术有限公司 State detection method, device, equipment and medium for electric turnout switch machine system

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023112266A1 (en) 2023-06-22
WO2023112266A1 (en) 2023-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106443426B (en) Vibration sensor assembly for real-time predictive and diagnostic health assessment of power transmission and distribution systems of power circuit breakers
CN106449297B (en) Electromechanical device for real-time prognosis and diagnostic health assessment of circuit breaker power transmission and distribution systems
CN106449298B (en) Circuit breaker operating mechanism component monitoring system and related methods
US9443687B2 (en) Method for evaluating the mechanical performances of a switchgear apparatus
CN110634714B (en) Fault prediction apparatus and method for vacuum circuit breaker
Rudsari et al. Fault analysis of high-voltage circuit breakers based on coil current and contact travel waveforms through modified SVM classifier
US20170047181A1 (en) Failure prediction device and method for vacuum circuit breakers
JP5530020B1 (en) Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method
US9318292B2 (en) Method for evaluating the mechanical performances of a switchgear device
Basseville et al. In situ damage monitoring in vibration mechanics: diagnostics and predictive maintenance
US9778318B2 (en) Component monitoring system with monitory latch assembly
JP2015088154A (en) Health management system and method
CN103674508B (en) The method for assessing switchgear mechanical performance
JP7467781B2 (en) System for monitoring condition of circuit breaker spring operating mechanism, and method for monitoring circuit breaker spring operating mechanism
US20220260957A1 (en) Method for estimating the remaining service life of subject equipment
KR20230125116A (en) The method for fault detection without training data or diagnosis with prediction of remaining time until breakdown using clustering algorithm and statistical methods
JP6470129B2 (en) Monitoring system and circuit monitoring method for hydraulic operating mechanism
EP3926771B1 (en) Switching equipment diagnostic device
Jung et al. Supervised machine learning from digital twin data for railway switch fault diagnosis
US20210090823A1 (en) Determining a state of a switching unit
WO2023053608A1 (en) Database generation device, state assessment device, database generation method, and state assessment method
US11442109B2 (en) System and method for assessing circuit interrupter operating mechanism reliability, and circuit interrupter
JP2022092743A (en) Property determination device, database generation device, property determination method, and database generation method
Roberts et al. Advanced techniques for monitoring the condition of mission-critical railway equipment
GACH-DEVAUCHELLE et al. IN SITU DAMAGE MONITORING IN VIBRATION PVECHANICS: DIAGNOSTICS AND PREDICTIVE

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7467781

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150