JPH05284635A - 開閉器の予防保全システム及び開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接点の開閉によるノイズ等の影響を受けるこ
となく、開閉器の異常判断を確実に且つ速やかに行うこ
とができる開閉器の予防保全システムを得る。 【構成】 開閉器１の開閉器側中継部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄから、開閉器１の開閉状態を示す光信号を外部
機器側中継部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄへ非接触で送信
し、光ファイバ―ケ―ブル28ａ，28ｂ，28ｃ，28ｄ、セ
ンサ―アンプ６ａ，６ｂを介して判断装置７へ伝送され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電力系統に使用
される開閉器の予防保全システム及び開閉器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統には、系統異常により直ちに電
路を開路し、系統の異常を速やかに排除する遮断器など
の開閉器が使用されている。このような開閉器は、異常
の際に確実に動作することが極めて重要である。

【０００３】ところがこのような開閉器は、長期間の使
用に伴うグリ―スの劣化や接触面の変形などの異常が生
じると、これが原因で開閉指令があっても正常に動作で
きないことがある。このような不具合が発生すると、電
力系統全体に多大な損害を与えるので、開閉器にはより
いっそうの信頼性が要求されている。すなわち開閉器に
は、単に電路を開閉する機能だけでなく、開閉動作に関
する情報を検出して不具合発生の有無を事前に検知する
予防保全などの付加価値の要求が、最近では高まってき
ている。

【０００４】このため従来では、開閉器の動作機構部に
各種センサ―を取り付け、その信号を外部の判断装置に
伝達してその動作特性を検出し、検出した信号を正常状
態での特性と比較することで異常の有無を判断してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシステムでは、主回路に流れる大電流や、接
点の開閉に伴うサ―ジなどによるノイズにより、開閉器
の異常を確実に判断することができなかった。特に、セ
ンサ―から外部の判断装置に伝達する経路で、このよう
なノイズが混入する可能性があった。本発明目的は、異
常判断を確実に行える開閉器の予防保全システム及び開
閉器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、電路を開閉する開閉機構と、この開閉
機構を操作する操作機構とを備えた開閉器と、開閉器の
開閉状態を検出して開閉器の異常判断を行う判別手段と
を有する開閉器の予防保全システムにおいて、開閉器の
開閉状態を光信号で検出する検出手段と、検出手段から
の光信号を検出手段とは非接触で受信する受信手段と、
受信手段で受信した光信号を判別手段へ伝送する伝送手
段とで、開閉器の予防保全システムを構成する。

【０００７】また第２の発明は、固定側及び可動側の一
対の電極の接離により電路を開閉する開閉機構と、開閉
機構の可動側電極側に接続される連結板を操作すること
により開閉機構を操作する操作機構とを有する開閉器に
おいて、操作機構は、開閉機構の電極の開極状態を光信
号で検出する第１の投光手段及び受光手段と、開閉機構
の電極の閉極状態を光信号で検出する第２の投光手段及
び受光手段とで、開閉器を構成する。

【０００８】

【作用】以上のような構成において第１の発明では、検
出手段が開閉器の開極状態を光信号で検出すると、受信
手段は検出手段とは非接触で検出手段からの光信号を受
信して、伝送手段を介して判別手段へ光信号を伝送する
ので、主回路電流や接点の開閉によるノイズ等の影響を
受けることなく、開閉器の異常判断を確実に且つ速やか
に行うことができる。

【０００９】また第２の発明では、開閉器の操作機構に
開閉機構の電極の開極状態を光信号で検出する第１の投
光手段及び受光手段と、開閉機構の電極の閉極状態を光
信号で検出する第２の投光手段及び受光手段とを設けた
ので、接点の開閉によるノイズ等の影響を受けることな
く、開閉器の開閉機構の開極状態、閉極状態を確実に且
つ速やかに検出することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５を参照
して詳細に説明する。図１は本発明の開閉器の機構部を
示す立体図、図２は図１の主要部を示した側面図であ
る。ここでは、閉路状態から開路動作を行う場合につい
て述べる。

【００１１】閉路状態にある動作機構９のトリップキャ
ッチ10は、トリップシャフト11と係合している。この
時、開路バネ12は蓄勢された状態にあり、メインシャフ
ト13を発生させる。このモ―メントは、メインシャフト
13に連結されたリンク14ａ〜14ｅを介して、最終的には
トリップキャッチ10をトリップキャッチ軸15まわりに反
時計回りに回転させる力として作用する。しかしなが
ら、トリップキャッチ10はトリップシャフト11と係合し
ている為にその回転が阻止されており、動作機構９は動
作をおこなうことなく静止状態にある。

【００１２】メインシャフト13には、連結板22と連結棒
16を介してしゃ断器接点（図示せず）が接続されてお
り、メインシャフト13の回転によって、しゃ断器接点が
開路されるようになっている。

【００１３】また、トリップシャフト11は、トリップシ
ャフト切り欠き部17（図２に表示）を有し、開路ボタン
18と開路用コイル部33の動作により回転するようになっ
ている。また、リンク14ｂ・14ｃを連結するピン19と接
してカム20が配置され、このカム20はカム切り欠き部21
を有する。カム20の回転は投入キャッチ21により拘束さ
れている。

【００１４】次に、図示しない制御回路に開路信号が入
力された時の動作機構９の動作を説明する。この場合、
開路用コイル33が励磁され、トリップシャフト11を回転
させる。トリップシャフト11は、トリップシャフト切り
欠き部17を有するので、その回転によりトリップキャッ
チ10とトリップシャフト11との係合がはずれる。このと
きトリップキャッチ10は、トリップキャッチ軸15のまわ
りに反時計回りに回転を開始する。トリップキャッチ10
の回転により、ピン19はカム20との接触面に沿って図２
の上方向に移動し、最終的にピン19は、カム切り欠き部
21にはまる。この一連の動作により、連結板22はＡの位
置からＢの位置に移動し、しゃ断器接点は閉路状態から
開路状態になる。

【００１５】連結板22は、しゃ断器接点が閉路状態にあ
る時と開路状態にある時とでその位置が異なり、図１、
図２にはしゃ断器接点が閉路状態にある時の位置（以下
Ａの位置と称する）を実線で、しゃ断器接点が開路状態
にある時の位置（以下Ｂの位置と称する）を想像線で示
してある。連結板22の近傍には閉路位置検出光センサ―
投光部23、閉路位置検出光センサ―受光部24、開路位置
検出光センサ―投光部25、と開路位置検出光センサ―受
光部26が設置されている。連結板22がＡの位置にある場
合は、閉路位置検出光センサ―投光部23と閉路位置検出
光センサ―受光部24とを結ぶ線上に連結板22の一部が存
在し、開路位置検出光センサ―投光部25と開路位置検出
光センサ―受光部26とを結ぶ線上には連結板22が存在し
ない。また連結板22がＢの位置にある場合は、閉路位置
検出光センサ―投光部23と閉路位置検出光センサ―受光
部24とを結ぶ線上に連結板22は存在せず、開路位置検出
光センサ―投光部25と開路位置検出光センサ―受光部26
とを結ぶ線上には連結板22の一部が存在するように位置
決めされている。

【００１６】閉路位置検出光センサ―投光部23、閉路位
置検出光センサ―受光部24、開路位置検出光センサ―投
光部25、開路位置検出光センサ―受光部26には、光ファ
イバ―ケ―ブル27ａ〜27ｄが接続されており、開閉器１
の側面まで光信号を伝達するようになっている。

【００１７】また、図３は本発明の開閉器の予防保全シ
ステムの構成図である。図３において、例えば閉鎖配電
盤内に多段積された開閉器１の側面には、上述した開閉
器１の内部から配線された光ファイバ―ケ―ブル27ａ〜
27ｄの端部が接続された開閉器側中継部２ａ〜２ｄが取
り付けられている。また外部機器フレ―ム３の側面に
は、外部機器側中継部４ａ〜４ｄが、開閉器側中継部２
ａ〜２ｄとそれぞれ対向する位置に非接触に取り付けら
れている。開閉器側中継部２ａ〜２ｄおよび外部機器側
中継部４ａ〜４ｄの先端には集光レンズ５ａ〜５ｈが取
り付けられており、外部機器側中継部４ａ〜４ｄは、光
ファイバ―ケ―ブル28ａ〜28ｄを介してセンサ―アンプ
６ａ，６ｂに接続されている。センサ―アンプ６ａ，６
ｂでは、しゃ断器接点の開閉状を示す光信号を電気信号
に変換して、ケ―ブル８ａ，８ｂを介して外部の判断装
置７に送信するようになっている。一方、開閉器１はそ
の側面下部に車輪34ａ，34ｂを有し、図３の紙面垂直方
向に出し入れが可能なようになっている。

【００１８】図４は信号の伝達経路を模式的に示した図
である。センサ―アンプ６ａ，６ｂは、発光素子29ａ，
29ｂ、受光素子30ａ，30ｂを内蔵している。また開閉器
側中継部２ａ〜２ｄおよび外部機器側中継部４ａ〜４ｄ
の内部には、開閉器側光ファイバ―先端部31ａ〜31ｄお
よび外部機器側光ファイバ―先端部32ａ〜32ｄが集光レ
ンズ５ａ〜５ｈのそれぞれの焦点の位置に配置されてい
る。

【００１９】センサ―アンプ６ａ，６ｂは、発光素子29
ａ，29ｂから発光される光信号が受光素子30ａ，30ｂで
受光されない場合に、所定の電圧をケ―ブル８ａ，８ｂ
を介して外部の判断装置７に出力する（以下、ＯＮの信
号を出力すると称する）。また発光素子29ａ，29ｂから
発光される光信号が受光素子30ａ，30ｂで受光された場
合には、電圧は出力しない（以下、ＯＦＦの信号を出力
すると称する）ようになっている。

【００２０】光信号の伝達について、発光素子29ａから
発光される光信号は、光ファイバ―ケ―ブル28ａを経由
して外部機器側光ファイバ―先端部32ａに達して空間中
に投光される。しかし、外部機器側光ファイバ―先端部
32ａは、集光レンズ５ｅの焦点の位置に配置されている
為、投光された光信号は集光レンズ５ｅで平行光とな
り、周囲に発散することなく開閉器側中継部２ａの方向
に進行する。進行してきた光信号は、集光レンズ５ａに
達すると、集光レンズ５ａの焦点の位置に配置されてい
る開閉器側光ファイバ―先端部31ａに受光され、光ファ
イバ―ケ―ブル27ａを介して閉路位置検出光センサ―投
光部23に達し投光される。閉路位置検出光センサ―投光
部23と閉路位置検出光センサ―受光部24の間に遮蔽物が
なければ、閉路位置検出光センサ―投光部23から投光さ
れた光信号は閉路位置検出光センサ―受光部24で受光さ
れ、光ファイバ―ケ―ブル27ｂに伝達される。そして、
開閉器側光ファイバ―先端部31ｂに達し、空間中に投光
される。開閉器側光ファイバ―先端部31ｂは、集光レン
ズ５ｂの焦点の位置に配置されている為、投光された光
信号は集光レンズ５ｂで平行光となり、周囲に発散する
ことなく外部機器側中継部４ｂの方向に進行する。進行
してきた光信号は、集光レンズ５ｆに達すると、集光レ
ンズ５ｆの焦点の位置に配置されている外部機器側光フ
ァイバ―先端部32ｂに受光され、光ファイバ―ケ―ブル
28ｂを介して受光素子30ａで受光される。

【００２１】発光素子29ｂから発光される光信号につい
ても同様である。すなわち発光素子29ｂから発光される
光信号は、開路位置検出光センサ―投光部25と開路位置
検出光センサ―受光部26の間に遮蔽物がなければ、光フ
ァイバ―ケ―ブル28ｃ・外部機器側光ファイバ―先端部
32ｃ・集光レンズ５ｇ・集光レンズ５ｃ・開閉器側光フ
ァイバ―先端部31ｃ・光ファイバ―ケ―ブル27ｃ・開路
位置検出光センサ―投光部25・開路位置検出光センサ―
受光部26・光ファイバ―ケ―ブル27ｄ・開閉器側光ファ
イバ―先端部31ｄ・集光レンズ５ｄ・集光レンズ５ｈ・
外部機器側光ファイバ―先端部32ｄ・光ファイバ―ケ―
ブル28ｄの順で伝達され、受光素子30ｂで受光される。

【００２２】次に、連結板22がＡの位置（すなわちしゃ
断器接点が閉路状態）からＢの位置（すなわちしゃ断器
接点が開路状態）に移動する時のセンサ―アンプ６ａ，
６ｂから外部の判断装置７に出力される信号の変化につ
いて説明する。

【００２３】図５は、図示しない制御回路に開路信号が
入力された瞬間の時刻を０として、センサ―アンプ６
ａ，６ｂから外部の判断装置７に出力される信号の時間
的な変化を示したものである。図５において、開路信号
が入力される以前は、連結板22はＡの位置にある。この
時、センサ―アンプ６ａに内蔵された発光素子29ａから
発光される光信号は、上述したように光ファイバ―ケ―
ブル28ａ・外部機器側光ファイバ―先端部32ａ・集光レ
ンズ５ｅ・集光レンズ５ａ・開閉器側光ファイバ―先端
部31ａ・光ファイバ―ケ―ブル27ａを経由して閉路位置
検出光センサ―投光部23から閉路位置検出光センサ―受
光部24の方向に投光される。しかし、閉路位置検出光セ
ンサ―投光部23と閉路位置検出光センサ―受光部24とを
結ぶ線上に連結板22の一部が存在するので、投光された
光信号は連結板22により遮蔽され、これ以上光信号は伝
達されないことになる。このため、発光素子29ａから発
光される光信号は受光素子30ａで受光されないことにな
り、センサ―アンプ６ａは、外部の判断装置７にＯＮの
信号を出力した状態となっている。

【００２４】開路信号が入力されると、連結板22が動作
を開始し、ある時間経過後（図５の時刻ｔ１）には閉路
位置検出光センサ―投光部23と閉路位置検出光センサ―
受光部24とを結ぶ線上に連結板22が存在しなくなる。こ
のため、閉路位置検出光センサ―投光部23から投光され
た光信号は、途中で遮蔽されることなく閉路位置検出光
センサ―受光部24まで伝達され、上述したように光ファ
イバ―ケ―ブル27ｂ・開閉器側光ファイバ―先端部31ｂ
・集光レンズ５ｂ・集光レンズ５ｆ・外部機器側光ファ
イバ―先端部32ｂ・光ファイバ―ケ―ブル28ｂの順で伝
達され、受光素子30ａで受光される。従って、センサ―
アンプ６ａから外部の判断装置７に出力される信号は、
ＯＮからＯＦＦに変化することになる。

【００２５】一方、発光素子29ｂから発光される光信号
については、開路信号が入力される以前は、連結板22は
Ａの位置にあるので、開路位置検出光センサ―投光部25
と開路位置検出光センサ―受光部26とを結ぶ線上には連
結板22が存在せず、伝達途中に光信号を遮蔽するものが
ない。従って、発光素子29ｂから発光される光信号は、
上述したように、光ファイバ―ケ―ブル28ｃ・外部機器
側光ファイバ―先端部32ｃ・集光レンズ５ｇ・集光レン
ズ５ｃ・開閉器側光ファイバ―先端部31ｃ・光ファイバ
―ケ―ブル27ｃ・開路位置検出光センサ―投光部25・開
路位置検出光センサ―受光部26・光ファイバ―ケ―ブル
27ｄ・開閉器側光ファイバ―先端部31ｄ・集光レンズ５
ｄ・集光レンズ５ｈ・外部機器側光ファイバ―先端部32
ｄ・光ファイバ―ケ―ブル28ｄの順で伝達され、受光素
子30ｂで受光される。このため、センサ―アンプ６ｂか
ら外部の判断装置７にはＯＦＦの信号が出力された状態
になっている。

【００２６】開路信号が入力されると、連結板22が動作
を開始し、ある時間経過後（図５の時刻ｔ１）には上述
したようにセンサ―アンプ６ａから外部の判断装置７に
出力される信号はＯＮからＯＦＦに変化するが、連結板
22は完全にＢの位置には達していないため、センサ―ア
ンプ６ｂはＯＦＦの信号が出力されたままの状態であ
る。さらにある時間経過後（図５の時刻ｔ２）には、連
結板22は完全にＢの位置に達し、開路位置検出光センサ
―投光部25から投光される光信号を遮蔽するようにな
り、発光素子29ｂから発光される光信号は受光素子30ｂ
で受光されなくなる。従って、センサ―アンプ６ｂから
外部の判断装置７に出力される信号はＯＦＦからＯＮに
変化する。

【００２７】このように外部の判断装置７がセンサ―ア
ンプ６ａおよび６ｂの信号を監視することで、制御回路
に開路信号が入力された瞬間の時刻から連結板22が動作
を開始するまでの時間ｔ１と動作を終了するまでの時間
ｔ２が計測できることになる。

【００２８】開閉器１は、上述したように長期間の使用
に伴うグリ―スの劣化や接触面の変形などの異常が生じ
ると、動作時間に変化が生じることが分かっている。従
って、計測したｔ１とｔ２を正常時のものと比較し、そ
の差異が許容範囲であれば正常、許容範囲を越えるよう
であれば異常との判断を行うことにより、開閉器の予防
保全ができるようになる。

【００２９】ところで開閉器は、閉鎖配電盤などの機器
に組み込まれて使用される場合が多く、その保守点検な
どのために、開閉器の出し入れが可能であり、その操作
も簡便であることが必要である。しかし、センサ―と外
部の判断装置との信号伝達の手段として光ファイバ―ケ
―ブルを用いた場合、開閉器の出し入れを可能にするた
めには、センサ―と外部の判断装置とを結ぶ光ファイバ
―ケ―ブルの途中に着脱可能な結合部を設け、開閉器の
出し入れ時には結合部で光ファイバ―ケ―ブルをいちい
ち着脱する必要がある。このため、その結合部での光フ
ァイバ―ケ―ブルの着脱に繁雑な手間がかかるばかり
か、着脱を失念して開閉器を出し入れすることによる光
ファイバ―ケ―ブルの切断などの不具合が懸念され、光
ファイバ―ケ―ブルによる信号の伝達の実現に大きな障
害となっていた。

【００３０】しかしながら本発明であれば、開閉器１を
閉鎖配電盤内に出し入れする場合、開閉器側中継部２ａ
〜２ｄと外部機器側中継部４ａ〜４ｄは非接触に対向し
ているだけである。従って、光ファイバ―の結合部が不
要になったり、中継部を取り外すなどの作業を何等行う
ことなく、開閉器１を簡便に出し入れすることができ
る。

【００３１】以上説明した実施例では、開閉器側中継部
２ａ〜２ｄおよび外部機器側中継部４ａ〜４ｄに集光レ
ンズ５ａ〜５ｈを取付けたが、これは中継部での光信号
の発散を必要最少限におさえためである。従って、発光
素子29ａ，29ｂで十分な光量を発光でき、中継部で多少
の光信号の発散があっても許容できるのであれば、必ず
しも必要ない。

【００３２】また、ここでは開閉器の予防保全の分野へ
の適用を例にとり説明したが、これに限定されることな
く、例えば開閉器の開閉動作そのものを光信号で行う場
合などにも適用できる。さらに、図３のように多段積さ
れた開閉器の一部又は全部を同様にして監視するように
してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、開閉
器の開閉状態を検出手段により光信号で検出し、受信手
段がこの光信号を検出手段とは非接触で受信して、伝送
手段を介して判別手段へ伝送するので、主回路電流や接
点の開閉によるノイズ等の影響を受けることなく、開閉
器の異常判断を確実に且つ速やかに行える開閉器の予防
保全システムを得ることができる。

【００３４】また第２の発明によれば、開閉器の操作機
構の第１の投光手段及び第２の受光手段で開閉機構の電
極の開極状態を光信号で検出し、操作機構の第２の投光
手段及び受光手段で開閉機構の電極の閉極状態を光信号
で検出するので、接点の開閉によるノイズ等の影響を受
けることなく、開閉機構の電極の開極状態、閉極状態を
確実に且つ速やかに行える開閉器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開閉器の操作機構の立体図。

【図２】［図１］の主要部の構成図。

【図３】本発明の開閉器の予防保全システムを示す構成
図。

【図４】［図３］の検出信号の伝送経路を示す図。

【図５】［図３］のセンサ―アンプ６ａ，６ｂの出力信
号を示す図。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…開閉器側中継部 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…外部機器側中継部 23…閉路位置検出光センサ―投光部 24…閉路位置検出光センサ―受光部 25…開路位置検出光センサ―投光部 26…開路位置検出光センサ―受光部 28ａ，28ｂ，28ｃ，28ｄ…光ファイバ―ケ―ブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電路を開閉する開閉機構と、この開閉機
   構を操作する操作機構とを備えた開閉器と、この開閉器
   の開閉状態を検出して前記開閉器の異常判断を行う判別
   手段とを有する開閉器の予防保全システムにおいて、前
   記開閉器の開閉状態を光信号で検出する検出手段と、こ
   の検出手段からの光信号を前記検出手段とは非接触で受
   信する受信手段と、この受信手段で受信した光信号を前
   記判別手段へ伝送する伝送手段とを備えたことを特徴と
   する開閉器の予防保全システム。
2. 【請求項２】 前記検出手段または前記受信手段の少な
   くとも一方に集光レンズを設けたことを特徴とする請求
   項１記載の開閉器の予防保全システム。
3. 【請求項３】 前記伝送手段は光ファイバ―ケ―ブルで
   あることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれ
   かに記載の開閉器の予防保全システム。
4. 【請求項４】 固定側及び可動側の一対の電極の接離に
   より電路を開閉する開閉機構と、この開閉機構の可動側
   電極側に接続される連結板を操作することにより前記開
   閉機構を操作する操作機構とを有する開閉器において、
   前記操作機構は、前記開閉機構の電極の開極状態を光信
   号で検出する第１の投光手段及び受光手段と、前記開閉
   機構の電極の閉極状態を光信号で検出する第２の投光手
   段及び受光手段とを備えたことを特徴とする開閉器。
5. 【請求項５】 前記第１の投光手段及び受光手段、第２
   の投光手段及び受光手段は、前記連結板がこの第１及び
   第２の投光手段及び受光手段の間に存在しないときに前
   記第１及び第２の受光手段が前記第１及び第２の投光手
   段から光を受光するようにしたことを特徴とする請求項
   ４に記載の開閉器。