JPH0946834A - 変電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡易な手段で信頼性の高い電子化制御シ
ステムを実現する。 【解決手段】高電圧充電部を絶縁媒体と共に接地金属容
器内に収納してなる遮断器を含む開閉装置と、開閉装置
の近傍に設置されて開閉装置の制御・監視を行なう電子
化制御システムと、電子化制御システムに対し、開閉装
置の保護リレー情報を含む制御情報を送りまた電源を供
給する上位システムとを備えて構成される変電設備にお
いて、電子化制御システムは、機能別に区分された複数
のユニットと、各ユニット間および上位システム間で夫
々情報を交換するための共通伝送路とから成り、電子化
制御システム中には、独立した複数系統の遮断器制御ユ
ニットおよび遮断器ドライブユニットを設け、共通伝送
路は複数設け、そのうちの少なくとも一つの共通伝送路
を遮断器制御専用として用い、各遮断器ドライブユニッ
トからは、夫々１組ずつの遮断器投入信号および遮断器
引外し信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変電設備に係り、
特にその制御システムの二重化構成を改良して、比較的
簡易な手段によって信頼性の高い電子化制御システムを
実現し、全体として信頼性に優れた変電設備に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現代社会において、電力は不可欠なもの
であり、停電がしばしば問題化していることからも明ら
かなように、電力の安定供給に対する要求は、今後さら
に増大するものと予想される。

【０００３】一方、このような電力供給を行なう送電系
統において、変電機器に障害が発生した場合、電力供給
に対する影響は非常に大きなものとなる。そのため、変
電機器の信頼性を一層向上することが要求されてきてい
る。

【０００４】このような変電機器の主要機器としては、
開閉装置や変圧器が挙げられるが、開閉装置としては、
近年、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）が主として用いられ
るようになっている。

【０００５】このガス絶縁開閉装置は、開閉器や導体等
の高電圧充電部を、絶縁性および消弧性に優れたＳＦ₆
ガス等の絶縁媒体と共に接地金属容器内に収納してなる
装置である。そして、このガス絶縁開閉装置は、ｋＶ・
Ａ当たりの据付体積をコンパクト化できる上、耐環境性
に優れているという利点を有することから、近年の用地
の高騰や都市部における電力供給量の増大に伴なう変電
設備の増強化の必要を満足する装置として、広く普及
し、稼働している。

【０００６】図８はこのようなガス絶縁開閉装置の一例
を示す平面図であり、図９は図８のガス絶縁開閉装置に
対応する単線結線図である。図８および図９に示すよう
に、送電線は、プッシング１を介して引き込まれ、断路
器２、遮断器３ａ、および主母線断路器４ａを介して、
主母線５に接続されている。また、主母線５は、変圧器
回線の主母線断路器４ｂ、および遮断器３ｂを介して、
変圧器６と接続されている。

【０００７】なお、図中７は、ガス絶縁開閉装置を構成
する各変電機器の制御および監視を行なう現場制御盤で
あり、主としてガス絶縁開閉装置の各回線単位で設置さ
れている。

【０００８】図１０は、図８における現場制御盤７内の
回路の一部として、遮断器３ａ，３ｂの制御および監視
を行なう遮断器制御回路の一例を示す回路図である。図
１０に示すように、遮断器制御回路は、投入回路、引外
し回路、および欠相検出回路を有する。

【０００９】このうち、投入回路は、投入指令入力端子
１１、切換スイッチ１２、インピーダンス素子１３、お
よびこのインピーダンス素子１３と並列に設けられた投
入コイル１４ａを主な構成要素として構成されている。

【００１０】また、図中１５，１６は、遮断器本体の動
作位置を示す補助開閉器接点や、遮断器本体の接地金属
容器（タンク）内のガス圧低下時にオンするガス密度ス
イッチの接点、あるいは遮断器本体の油圧操作機構部の
油圧が低下した場合にオンする油圧スイッチの接点等で
ある。これらの接点は、遮断器の操作ロックや指令信号
の一定時間以上の継続防止等の機能を有する。

【００１１】一方、引外し回路は、引外し信号入力端子
１９、インピーダンス素子１０、およびこのインピーダ
ンス素子１０と直列に設けられた引外しコイル１４ｂを
主な構成要素として構成されている。

【００１２】なお、図１０中２点鎖線で囲まれた部分
は、遮断器本体に設置されている部分であり、これ以外
の部分は、現場制御盤７内に収納されている。ところ
で、このような図８の現場制御盤７においては、ガス絶
縁開閉装置を動作させる操作・制御回路として、各種の
スイッチの接点やリレー類の接点が用いられている。

【００１３】この場合、従来型制御システムに用いられ
ているこのような機械的接点やリレー類は、機械的可動
構造を持つため、磨耗・経時劣化が起こり易く故障発生
率が高い。実際に、電気協同研究会等における操作機構
の障害調査結果によれば、電装品と制御回路に関わる障
害が過半数を占め、電装品の障害のうちの約７割近く
を、接点の導通不良が占めている。

【００１４】そこで、最近では、この問題点を解決する
ために、接点やリレー類を機械的要素のない半導体に代
表される電子部品に置き換え、さらに回路の自己診断を
行なうことにより、信頼性の向上を図る方式が提案され
てきている。

【００１５】しかしながら、通常、開閉装置制御システ
ムは、高電圧を扱うガス絶縁開閉装置のごく近傍に配置
され、電磁気的に厳しい環境にさらされる。また、一般
の電子装置と異なり、屋外で使用される場合も多く、温
度・湿度等の環境条件も厳しいものとなる。これらの影
響もあり、無接点化した制御回路といえども、単独では
ガス絶縁開閉装置本体ほどの信頼性は確保できないのが
現状である。従って、制御回路の冗長化等によって信頼
性を向上させ、変電設備全体としての信頼性を高める必
要がある。

【００１６】しかしながら、機械的接点やリレー類で構
成された従来の開閉装置制御システムにおいては、特に
重要な機能である遮断器制御部のみを二重化し、システ
ム全体の二重化は行なっていない。これは、システムの
複雑化と、それに伴なう製作費の上昇を避けるためであ
る。また、電子化制御システムにおいても、同様に、遮
断器制御部のみの二重化が望ましいものと考えられる。

【００１７】現状、試みられている電子化制御システム
の基本構成としては、次の２種類が一般的である。 （ａ）シーケンサを用い、単一のソフトウェアで制御を
行なうもの。

【００１８】（ｂ）制御機能をいくつかのユニットに分
割してプリント基板で実現し、ユニット間の情報伝送は
内部共通伝送路を経由して行なうもの。しかしながら、
上記（ａ）の構成において二重化を行なう場合、たとえ
二重化の対象を遮断器制御部のみに限定した場合でも、
シーケンサが２台必要となり、システム全体の二重化と
同様な結果となる。従って、上記二重化の観点からはあ
まり望ましい構成とはいえない。

【００１９】一方、上記（ｂ）の構成においては、基本
的には遮断器制御関係ユニットのみを２系統設ければ済
み、全体の二重化の必要がない点で優れている。しかし
ながら、単に遮断器制御関係ユニットを二重化するだけ
では、共通伝送路や電源において障害が発生した場合に
は、全ユニットが動作しなくなり、二重化の利点が失わ
れる。

【００２０】また、ユニット間の情報伝送は、内部の共
通伝送路を経由して行なわれ、ここにはさまざまな情報
が伝送される。このため、情報の伝送速度は、例えば専
用ケーブルを用いる場合と比較して遅い。従って、特に
高速を要する遮断器引外し動作に、必要な応答が得られ
難い等の問題がある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
変電設備においては、設備が複雑であり、信頼性の点で
問題があった。本発明の目的は、制御システムの二重化
構成を改良することにより、比較的簡易な手段によって
信頼性の高い電子化制御システムを実現し、全体として
信頼性に優れた変電設備を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による変電設備は、高電圧充電部を絶縁媒
体と共に接地金属容器内に収納してなる遮断器を含む開
閉装置と、開閉装置の近傍に設置されて当該開閉装置の
制御および監視を行なう電子化制御システムと、電子化
制御システムに対し、開閉装置の保護リレー情報を含む
制御情報を送りまた電源を供給する上位システムとを備
えて構成される変電設備において、電子化制御システ
ム、上位システム、あるいはこれらのシステムに関連す
る伝送手段を、次のように構成したことを特徴としてい
る。

【００２３】すなわち、まず、請求項１に対応する発明
では、電子化制御システムは、機能別に区分された複数
のユニットと、当該各ユニット間および上位システム間
でそれぞれ情報を交換するための共通伝送路とから成
り、電子化制御システム中には、独立した複数系統の遮
断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユニットを設
け、共通伝送路は複数設け、かつそのうちの少なくとも
一つの共通伝送路を遮断器制御専用として用い、各遮断
器ドライブユニットからは、それぞれ１組ずつの遮断器
投入信号および遮断器引外し信号を出力するようにして
いる。

【００２４】従って、請求項１に対応する発明の変電設
備においては、遮断器制御系統および共通伝送路の両方
を冗長化していることにより、信頼性を向上させると共
に、そのうち一つの共通伝送路を一つの遮断器制御系統
専用としていることにより、例え共通伝送路に関して一
定の障害が発生、すなわち共通伝送路の一つが障害に陥
った場合でも、変電設備保護のための最低限の機能、す
なわち少なくとも遮断器制御機能だけは果すことができ
る。

【００２５】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の変電設備において、電子化制
御システム中の独立した複数系統の制御ユニットおよび
ドライブユニットは、物理的にも互いに離れた区画に配
置するようにしている。

【００２６】従って、請求項２に対応する発明の変電設
備においては、二つ以上の遮断器制御系統を別々の区画
に配置していることにより、電子化制御システムの筺体
に衝撃・過熱等の物理的障害が加わった場合、あるいは
制御ケーブルに断線等の障害が発生した場合でも、遮断
器制御機能の全面停止をかなりの程度回避することがで
きる。

【００２７】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の変電設備において、遮断
器、断路器、または設置装置等の開閉機器制御ユニット
の各々から出力された複数の引外し制御信号または投入
制御信号は、電子化制御システム内部で論理演算を施
し、単一の信号として開閉機器内部の引外し回路または
投入回路へ導入するようにしている。

【００２８】従って、請求項３に対応する発明の変電設
備においては、複数の開閉機器制御ユニットから出力さ
れる各々の引外し制御信号あるいは投入制御信号に対し
て、論理積あるいは論理和等の論理演算を施し、単一の
引外し信号あるいは投入信号に変換して遮断器へ導入す
ることにより、遮断器制御ユニットを二重化した場合に
おいても、複数の信号をそのまま引外し回路または投入
回路に導入する場合と比較して、信頼性を大きく損なう
ことなく、電子化制御システムから遮断器への配線量を
減少することができる。

【００２９】一方、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の変電設備において、上位シス
テムから電子化制御システムへ電源を供給する電源系統
は複数設け、かつそのうち少なくとも一つの電源系統
は、遮断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユニット
のみに電源を供給するようにしている。

【００３０】従って、請求項４に対応する発明の変電設
備においては、電源系統を冗長化し、そのうち一つの電
源系統を一つの遮断器制御系統専用としていることによ
り、例え電源系統の１箇所に障害が発生、すなわち電源
系統の片方が障害に陥った場合でも、変電設備保護のた
めの最低限の機能、すなわち少なくとも遮断器制御機能
だけは果すことができる。

【００３１】また、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の変電設備において、上位シス
テムから電子化制御システムへの伝送手段としては、共
通伝送路を経由して制御情報を伝送する第１の伝送手段
と、共通伝送路を経由せずに上位システムからの保護リ
レー情報を遮断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユ
ニットの各々に直接伝送する第２の伝送手段とを有し、
遮断器を除いた開閉機器用ドライブユニットへは、上位
システムからの制御情報を共通伝送路を経由して入力す
るようにしている。

【００３２】従って、請求項５に対応する発明の変電設
備においては、高速度の応答が要求される上位システム
からの保護リレー情報は、専用線を介して直接遮断器制
御ユニットおよび遮断器ドライブユニットに伝送し、共
通伝送路で伝送される情報は、ガス圧・油圧低下時の遮
断器動作禁止情報といった、ある程度の伝送遅れが許容
されるもののみとすることにより、比較的応答速度の遅
い共通伝送路を採用したシステム構成においても、必要
な範囲でシステムの高速な応答特性を確保しつつ、低速
の共通伝送路を採用することができる。

【００３３】さらに、請求項６に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の変電設備において、電子化
制御システムは、その内部において開閉装置の主回路電
圧・電流情報を、監視ユニットおよび共通伝送路を経由
して遮断器制御ユニットへ伝送し、当該遮断器制御ユニ
ットは、主回路電圧・電流の位相情報を参照して遮断器
にとって最適な位相となるように投入制御信号または引
外し制御信号の出力タイミングを調整するようにしてい
る。

【００３４】従って、請求項６に対応する発明の変電設
備においては、上位システムからの遮断器投入指令ある
いは引外し指令を遮断器制御ユニットが受け取った後、
当該遮断器制御ユニットが主回路電圧・電流の位相を参
照して、電子化制御システムから遮断器へ投入信号また
は引外し信号を出力するタイミングを調整する、すなわ
ち遮断器にとって最適な位相において投入または引外し
が行なわれるように制御信号を出力する（この最適な位
相とは、例えば引外しにおいては電流零の時点で遮断器
のアーク接触子が離れるような位相である）ことによ
り、遮断器の接触子がアークにより損耗される度合いが
減少し、遮断器の長寿命化および高信頼化を図ることが
できる。

【００３５】さらにまた、請求項７に対応する発明で
は、上記請求項３に対応する発明の変電設備において、
電子化制御システム中には、独立した複数系統の断路器
・接地装置制御ユニットおよび断路器・接地装置ドライ
ブユニットを設け、当該複数の断路器・接地装置制御ユ
ニットからはそれぞれ制御対象の各機器に対する引外し
制御信号および投入制御信号を出力するようにしてい
る。

【００３６】従って、請求項７に対応する発明の変電設
備においては、断路器・接地装置制御系統を冗長化して
いることにより、制御対象機器の誤動作あるいは誤不動
作の発生頻度を低減することができ、特に重要な変電設
備等を対象として、断路器や接地装置といった補助的な
開閉機器の動作の信頼性を向上させることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態による変電設備
の構成例を示すブロック図である。

【００３８】すなわち、本実施形態の変電設備は、図１
に示すように、開閉装置３０と、電子化制御システム４
０と、上位システム５０とによって構成されている。こ
こで、開閉装置３０は、遮断器３１、断路器３２、接地
装置３３等の開閉機器を含んでいる。この開閉装置３０
には、その状態を検出する手段として、計器用変流器３
４、計器用変圧器３５、およびガス圧センサ７９が接続
されている。

【００３９】また、遮断器３１内部には、２系統の独立
して動作する油圧ポンプモータ７０ａおよび７０ｂ、引
外しコイル７１ａおよび７１ｂ、投入コイル７２ａおよ
び７２ｂが取付けられ、また接点の開閉状態を検出する
位置センサ７３ａおよび７３ｂも２系統用意され、さら
に油圧・油面センサ７４が取付けられている。

【００４０】さらに、断路器３２および接地装置３３に
は、それぞれモータ７５および７７、位置センサ７６お
よび７８が取付けられている。一方、電子化制御システ
ム４０は、開閉装置３０の近傍に配置されており、共通
のユニットとして、上位システムとの通信ユニット６
０、操作表示パネル６１、および監視ユニット６３を有
しており、また個別機器の制御用として、遮断器制御ユ
ニット６４ａ，６４ｂ，および断路器・接地装置制御ユ
ニット６６を有している。

【００４１】ここで、遮断器ドライブユニット６５ａ，
６５ｂ，および断路器・接地装置ドライブユニット６６
は、個別機器を駆動するための手段であり、パワーＭＯ
ＳＦＥＴ等からなるパワー電子回路を有する。

【００４２】また、共通伝送路６２ａおよび６２ｂは、
上記各ユニット間で情報を伝達するために用いられる。
この共通伝送路は、本発明の第１の伝送手段に相当し、
後述する伝送路５２に比べて、緊急度の低い制御情報や
保守点検情報等を伝送することを目的とする。

【００４３】なお、上位システム５０は、変電所の制御
室内に設置されている。一方、図１中の５１〜５３は、
データを伝送するための伝送路である。ここで、伝送路
５１は、上位システム５０と通信ユニット６０との間で
双方向のデータ伝送を行なうように構成されている。

【００４４】また、伝送路５２は、本発明のシステム間
伝送手段の第２の伝送手段に相当する伝送手段であり、
上位システム５０からの保護リレー情報を、遮断器制御
ユニット６４ａ，６４ｂ、および遮断器ドライブユニッ
ト６５ａ，６５ｂに、同時に伝送するように構成されて
いる。

【００４５】この場合、上位システム５０からの保護リ
レー情報は、事故時において遮断器３１を緊急に駆動す
ることを目的として使用される。そのため、この伝送路
５２には、高信頼性と高速性が要求される。そして、こ
の要求を満たすために、伝送路５２は、電気ケーブルを
使用して構成されている。

【００４６】さらに、伝送路５３は、計器用変流器３
４、および計器用変圧器３５からの検出情報を、上位シ
ステム５０に直接伝送するように構成されている。この
計器用変流器３４、および計器用変圧器３５は、特に送
電線等で事故が発生した場合の情報を検出し、遮断器３
１を駆動することを目的として使用される。

【００４７】従って、この計器用変流器３４、および計
器用変圧器３５からの検出情報を伝送する伝送路５３に
は、信号伝送の高信頼性と高速性が要求される。そし
て、この要求を満たすために、伝送路５３は、伝送路５
２と同様にケーブルを使用して構成されている。

【００４８】一方、伝送路５３の途中には、この伝送路
５３によって伝送される計器用変流器３４、および計器
用変圧器３５からの検出情報を変換して監視ユニット６
３に送るための変換手段として、トランスデューサ４３
が取り付けられている。

【００４９】このトランスデューサ４３としては、計器
用変流器３４からの出力に対しては、低負担の補助変流
器が用いられ、また計器用変圧器３５からの出力に対し
ては、低負担の補助変圧器が用いられる。そして、これ
らのトランスデューサ４３の出力は、監視ユニット６３
内に取り込まれるようになっている。

【００５０】一方、遮断器３１内部の、油圧ポンプモー
タ７０ａおよび７０ｂ、引外しコイル７１ａおよび７１
ｂ、投入コイル７２ａおよび７２ｂは、それぞれ遮断器
ドライブユニット６５ａおよび６５ｂ内部の、ＭＯＳＦ
ＥＴ等からなるパワー電子回路に接続されている。

【００５１】また、接点の開閉状態を検出する位置セン
サ７３ａおよび７３ｂは、それぞれ遮断器制御ユニット
６４ａおよび６４ｂに、油圧・油面センサ７４は監視ユ
ニット６３に、それぞれ接続されている。

【００５２】さらに、断路器３２および設置装置３３内
部のモータ７５および７７は、断路器・接地装置ドライ
ブユニット６７に、位置センサ７６および７８は断路器
・接地装置制御ユニット６６に、それぞれ接続されてい
る。

【００５３】一方、電子化制御システム４０への電源供
給も、次のように二重化した方式をとっている。すなわ
ち、図２に示すように、上位システム５０からは、それ
ぞれ独立した電源系統５５ａおよび電源系統５５ｂによ
り、電子化制御システム４０内部の電源回路８０ａおよ
び８０ｂへ電源が供給される。また、遮断器制御ユニッ
ト６４ｂおよび遮断器ドライブユニット６５ｂへは、電
源回路８０ｂから内部の電源系統５６ｂを通じて電源供
給される。さらに、その他の各ユニットへは、電源回路
８０ａから内部の電源系統５６ａを通じて電源供給され
る。

【００５４】次に、以上のように構成した本実施形態の
変電設備においては、上位システム５０からの制御情報
は、伝送路５１を経由して通信ユニット６０へ伝えら
れ、さらに独立した二つの共通伝送路６２ａおよび６２
ｂを介して、遮断器制御ユニット６４ａ・６４ｂ、およ
び断路器・接地装置制御ユニット６６へとそれぞれ伝え
られる。

【００５５】一方、二つの遮断器制御ユニット６４ａ・
６４ｂは、それぞれ独立して遮断器ドライブユニット６
５ａ・６５ｂへ制御信号を出力する。すると、遮断器ド
ライブユニット６５ａは、独立した遮断器駆動系統とし
て、油圧ポンプモータ７０ａ、引外しコイル７１ａ、ま
たは投入コイル７２ａを駆動する。また、遮断器ドライ
ブユニット６５ｂについても同様である。

【００５６】この場合、遮断器３１は、上記２系統の駆
動系統のうち、いずれか１系統からの駆動信号があれば
動作する。従って、遮断器３１内部の投入コイル７２ａ
および７２ｂのどちらかに不動作故障が発生しても、遮
断器３１は正常動作を続けることができる。これと同様
のことは、油圧ポンプモータ７０ａおよび７０ｂ、引外
しコイル７１ａおよび７１ｂについても言える。

【００５７】なお、遮断器制御ユニット６４ａ・６４
ｂ、遮断器ドライブユニット６５ａ・６５ｂについても
同様である。 （共通伝送路二重化の作用）次に、いま例えば断路器・
接地装置制御ユニット６６において伝送障害が発生し
て、共通伝送路６２ａに異常な信号が伝送され、そのた
めに共通伝送路６２ａが機能を果さなくなった場合につ
いて考える。

【００５８】もし、システム中に共通伝送路６２ａしか
存在しなければ、ユニット間の情報伝送は完全に不可能
になり、断路器３２、接地装置３３のみならず、遮断器
３１の正常動作も妨げられる。このように、共通伝送路
を用いた構成では、１ユニットの故障がシステム全体の
機能停止につながる恐れがある。

【００５９】この点、本実施形態においては、遮断器制
御専用の別系統の共通伝送路６２ｂを設けているので、
例え共通伝送路６２ａが機能停止した場合でも、遮断器
制御ユニット６４ｂは正常に動作することができる。従
って、開閉装置中最も重要な装置である遮断器の制御機
能だけは少なくとも確保することができ、変電設備の信
頼性を向上することができる。

【００６０】（制御系統の物理的分離の作用）また、図
３および図４に示すように、遮断器制御系統８１とシス
テムの他の部分とは、互いに物理的にも分離した区画に
配置され、遮断器駆動ケーブルも別ルートとしている。
そのため、システム構成部品の経年劣化等の内部故障に
対してだけではなく、外部からの衝撃・過熱・ケーブル
断線等の物理的障害に対しても、システム全体の機能停
止をかなりの程度回避できると考えられる。

【００６１】（電源２系統化の作用）さらに、図２に示
す電源系統において、電源系統５５ａ・５６ａ、および
電源回路８０ａのどこかに障害が発生した場合について
考える。

【００６２】この場合、独立した電源系統５６ｂから供
給を受けている遮断器制御ユニット６４ｂ、および遮断
器ドライブユニット６５ｂを除いた全ユニットは、機能
が停止してしまう。

【００６３】この時、上位システム５０からは、通常の
伝送路５１を経由した遮断器制御は不可能になるが、保
護リレー情報のみは、伝送路５２を経由して直接遮断器
制御ユニット６４ｂ、および遮断器ドライブユニット６
５ｂへ伝送することができる。従って、特に緊急を要す
る遮断器３１の動作のみは行なうことができる。

【００６４】（専用線の作用）また、前述のように、高
速度の応答が要求される保護リレー情報は、専用の伝送
路５２を介して伝送されるため、共通伝送路６２ａおよ
び６２ｂで伝送される情報は、ガス圧・油圧低下時の遮
断器動作禁止情報といった、ある程度の伝送遅れが許容
されるもののみとなる。

【００６５】従って、必要な範囲でシステムの高速な応
答特性を確保しつつ、共通伝送路には動作のより確実な
低速度の伝送路を採用することができる。 （投入および引外し位相制御の作用）なお、ここで、図
１における遮断器３１への引外し信号９１ａ・９１ｂ、
あるいは投入信号９２ａ・９２ｂは、専用の伝送路５２
を介して直接遮断器ドライブユニット６５ａ・６５ｂが
駆動される場合を除き、次のように出力される。

【００６６】すなわち、計器用変流器３４、および計器
用変圧器３５により検出された開閉装置主回路３６の電
圧および電流情報は、トランスデューサ４３を介して監
視ユニット６３へ入力される。この情報は、共通伝送路
６２ａ・６２ｂを経由して、遮断器制御ユニット６４ａ
・６４ｂへ伝送される。

【００６７】さて、いま上位システム５０から、伝送路
５１、通信ユニット６０、共通伝送路６２ａ・６２ｂを
経由して、遮断器制御ユニット６４ａ・６４ｂへ遮断器
投入指令、または引外し指令が伝送されてきたとする。

【００６８】すると、その後直ちに、遮断器制御ユニッ
ト６４ａ・６４ｂは、共通伝送路上を流れる主回路電圧
電流情報の参照を開始し、適切な時期を判断して遮断器
ドライブユニット６５ａ・６５ｂに対し、投入制御信
号、または引外し制御信号を送出する。

【００６９】これにより、遮断器投入信号９２ａ・９２
ｂ、または引外し信号９１ａ・９１ｂが、電子化制御シ
ステム４０より出力され、実際に遮断器３１が動作する
ことになる。

【００７０】上述したように、本実施形態の変電設備に
おいては、電子化制御システム中の１ユニットに故障が
発生したり、共通伝送路６２ａ・６２ｂの片方が機能を
果さなくなったような場合においても、少なくとも開閉
装置中最も重要な装置である遮断器の制御機能だけは確
保することが可能となる。

【００７１】また、独立した２系統の遮断器制御系統
は、互いに物理的にも分離した区画に配置されているた
め、外部からの衝撃・過熱・ケーブル断線等の物理的障
害に対しても、システム全体の機能停止をかなりの程度
回避することが可能となる。

【００７２】さらに、２系統ある電源系統の片側が故障
したような場合にも、少なくとも保護リレー情報による
遮断器の動作は確実に行なうコンジットができ、もって
電力系統における地絡事故発生時等の緊急事態に対応す
ることが可能となる。

【００７３】また、保護リレー情報を専用の伝送路５２
を介して伝送することにより、共通伝送路６２ａおよび
６２ｂには、動作のより確実な低速度の伝送路を採用す
ることが可能となる。

【００７４】さらに、遮断器３１のアーク接触子等に関
しても、事故電流遮断等の場合を除けば、投入および引
外し位相の制御を行なっているため、その損耗を低減す
ることが可能となる。

【００７５】以上により、電子化制御システムの二重化
構成を工夫改良し、比較的簡易な手段によって、極めて
信頼性の高い電子化制御システムを実現することがで
き、その結果、全体として信頼性に優れた変電設備を得
ることができる。

【００７６】（第２の実施形態）図５は、本実施形態に
よる変電設備の構成例を示すブロック図であり、図１乃
至図４と同一要素には同一符号を付して示している。

【００７７】すなわち、本実施形態の変電設備は、図５
に示すように、遮断器ドライブユニット６５ａおよび６
５ｂからは、それぞれ引外し信号９１ａおよび９１ｂが
出力され、これらは遮断器３１内部の引外しコイル７１
ａおよび７１ｂにそれぞれ接続されている。

【００７８】一方、この遮断器ドライブユニット６５ａ
および６５ｂからは、投入信号９２ａおよび９２ｂも出
力されているが、それらはまず論理積ゲート９５へ導か
れ、その出力としての単一の投入信号９２が投入コイル
７２に接続されている。

【００７９】ここで、論理積ゲート９５を用いるのは、
投入不能よりも誤投入の防止を重視するためである。こ
のような、遮断器３１内に投入コイルを１個しか有さな
い構成は、変電設備の定格電圧が低く、高度の信頼性を
要求されない場合等に適用される。また、投入コイル７
２のみ二重化をしない理由は、遮断器３１に起り得る２
種類の不動作故障のうち、引外し不能故障が発生する
と、事故電流の遮断動作ができず開閉機器破損の恐れが
あるが、投入不能故障にはその恐れがないためである。

【００８０】なお、図示していないが、図５に示す遮断
器制御部以外の部分については、前述した第１の実施形
態の場合と全く同様に構成されている。以上のように構
成した本実施形態の変電設備においては、遮断器ドライ
ブユニット６５ａおよび６５ｂから出力される合計４種
類の信号は、電子化制御システム４０から出力される段
階では３種類となる。

【００８１】上述したように、本実施形態の変電設備に
おいては、４種類の信号をそのまま遮断器３１に導入す
る場合と比較して、信頼性を大きく損なうことなく、電
子化制御システム４０から遮断器３１への配線量を減少
することが可能となる。

【００８２】（第３の実施形態：第２の実施形態の変
形）図６は、本実施形態による変電設備の構成例を示す
ブロック図であり、図１乃至図５と同一要素には同一符
号を付して示している。

【００８３】すなわち、本実施形態の変電設備は、図６
に示すように、遮断器制御ユニット６４ａおよび６４ｂ
からは、それぞれ引外し制御信号９３ａおよび９３ｂが
出力され、これらは遮断器ドライブユニット６５内部の
論理和ゲート９６に導かれ、その出力としての単一の引
外し制御信号９３がパワードライブ回路９７ａに接続さ
れている。

【００８４】ここで、論理和ゲート９６を用いるのは、
誤遮断よりも引外し不能の防止を重視するためである。
さらに、パワードライブ回路９７ａからは引外し信号９
１が出力され、遮断器３１内部の引外しコイル７１に接
続されている。

【００８５】一方、遮断器制御ユニット６４ａおよび６
４ｂからは、引外し制御信号９４ａおよび９４ｂも出力
されている。これらは、遮断器ドライブユニット６５内
部の論理積ゲート９５に導かれ、その出力としての単一
の投入制御信号９４が、パワードライブ回路９７ｂに接
続されている。

【００８６】ここで、論理積ゲート９５を用いるのは、
投入不能よりも誤投入の防止を重視するためである。さ
らに、パワードライブ回路９７ｂからは投入信号９２が
出力され、遮断器３１内部の投入コイル７２に接続され
ている。

【００８７】このような、遮断器３１内に引外しコイル
および投入コイルをそれぞれ１個しか有さない構成は、
変電設備の定格電圧が非常に低く、前記第２の実施形態
の場合ほどの信頼性を要求されない場合等に適用され
る。

【００８８】以上のように構成した本実施形態の変電設
備においても、前記第２の実施形態の場合と同様の作用
および効果を期待することができる。 （第４の実施形態：第１の実施形態の変形）図７は、本
実施形態による変電設備の構成例を示すブロック図であ
り、図１乃至図６と同一要素には同一符号を付して示し
ている。

【００８９】すなわち、本実施形態の変電設備は、図７
に示すように、共通伝送路６２ａには、断路器・接地装
置制御ユニット６６ａおよび６６ｂが接続されている。
すなわち、断路器および接地装置の制御は、独立した２
系統の制御ユニットによって行なわれる。

【００９０】また、断路器・接地装置制御ユニット６６
ａおよび６６ｂからは、それぞれ引外し制御信号９３ａ
および９３ｂが出力され、これらは断路器・接地装置ド
ライブユニット６７内部の論理積ゲート９５に導かれ、
その出力として単一の引外し制御信号９３が、パワード
ライブ回路９７に接続されている。

【００９１】さらに、投入制御信号９４ａおよび９４ｂ
に関しても同様である。ここで、論理積ゲート９５を用
いるのは、誤不動作よりも誤動作の防止を重視するため
である。

【００９２】また、パワードライブ回路９７からは、引
外し信号９１および投入信号９２がそれぞれ出力され、
断路器３２内のモータ７５へ接続されている。ここで、
断路器・接地装置制御ユニット６６ａおよび６６ｂの両
方を共通伝送路６２ａに接続している理由は、他ユニッ
トとは独立の電源系統から電源供給を受けている遮断器
制御ユニット６４ｂの動作が、断路器・接地装置制御ユ
ニット６６ａおよび６６ｂの故障によって妨げられるこ
とを回避するためである。

【００９３】なお、二つの断路器・接地装置制御ユニッ
ト６６ａおよび６６ｂを、異なる共通伝送路に接続する
ことも可能である。以上のように構成した本実施形態の
変電設備においては、断路器・接地装置制御における誤
動作を低減することが可能となり、断路器・接地装置の
信頼性を向上することができる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、高電圧充電部を絶縁媒体と共に接地金
属容器内に収納してなる遮断器を含む開閉装置と、開閉
装置の近傍に設置されて当該開閉装置の制御および監視
を行なう電子化制御システムと、電子化制御システムに
対し、開閉装置の保護リレー情報を含む制御情報を送り
また電源を供給する上位システムとを備えて構成される
変電設備において、電子化制御システムは、機能別に区
分された複数のユニットと、当該各ユニット間および上
位システム間でそれぞれ情報を交換するための共通伝送
路とから成り、電子化制御システム中には、独立した複
数系統の遮断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユニ
ットを設け、共通伝送路は複数設け、かつそのうちの少
なくとも一つの共通伝送路を遮断器制御専用として用
い、各遮断器ドライブユニットからは、それぞれ１組ず
つの遮断器投入信号および遮断器引外し信号を出力する
ようにしたので、信頼性を向上させると共に、例え共通
伝送路に関して一定の障害が発生した（共通伝送路の一
つが障害に陥った）場合でも、変電設備保護のための最
低限の機能（少なくとも遮断器制御機能だけ）は果すこ
とが可能な変電設備が提供できる。

【００９５】また、請求項２に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の変電設備において、電子
化制御システム中の独立した複数系統の制御ユニットお
よびドライブユニットは、物理的にも互いに離れた区画
に配置するようにしたので、電子化制御システムの筺体
に衝撃・過熱等の物理的障害が加わった場合、あるいは
制御ケーブルに断線等の障害が発生した場合でも、遮断
器制御機能の全面停止をかなりの程度回避することが可
能な変電設備が提供できる。

【００９６】さらに、請求項３に対応する発明によれ
ば、上記請求項１に対応する発明の変電設備において、
遮断器、断路器、または設置装置等の開閉機器制御ユニ
ットの各々から出力された複数の引外し制御信号または
投入制御信号は、電子化制御システム内部で論理演算を
施し、単一の信号として開閉機器内部の引外し回路また
は投入回路へ導入するようにしたので、遮断器制御ユニ
ットを二重化した場合においても、複数の信号をそのま
ま引外し回路または投入回路に導入する場合と比較し
て、信頼性を大きく損なうことなく、電子化制御システ
ムから遮断器への配線量を減少することが可能な変電設
備が提供できる。

【００９７】一方、請求項４に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の変電設備において、上位
システムから電子化制御システムへ電源を供給する電源
系統は複数設け、かつそのうち少なくとも一つの電源系
統は、遮断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユニッ
トのみに電源を供給するようにしたので、例え電源系統
の１箇所に障害が発生した（電源系統の片方が障害に陥
った）場合でも、変電設備保護のための最低限の機能
（少なくとも遮断器制御機能だけ）は果すことが可能な
変電設備が提供できる。

【００９８】また、請求項５に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の変電設備において、上位
システムから電子化制御システムへの伝送手段として
は、共通伝送路を経由して制御情報を伝送する第１の伝
送手段と、共通伝送路を経由せずに上位システムからの
保護リレー情報を遮断器制御ユニットおよび遮断器ドラ
イブユニットの各々に直接伝送する第２の伝送手段とを
有し、遮断器を除いた開閉機器用ドライブユニットへ
は、上位システムからの制御情報を共通伝送路を経由し
て入力するようにしたので、比較的応答速度の遅い共通
伝送路を採用したシステム構成においても、必要な範囲
でシステムの高速な応答特性を確保しつつ、低速の共通
伝送路を採用することが可能な変電設備が提供できる。

【００９９】さらに、請求項６に対応する発明によれ
ば、上記請求項１に対応する発明の変電設備において、
電子化制御システムは、その内部において開閉装置の主
回路電圧・電流情報を、監視ユニットおよび共通伝送路
を経由して遮断器制御ユニットへ伝送し、当該遮断器制
御ユニットは、主回路電圧・電流の位相情報を参照して
遮断器にとって最適な位相となるように投入制御信号ま
たは引外し制御信号の出力タイミングを調整するように
したので、遮断器の接触子がアークにより損耗される度
合いが減少し、遮断器の長寿命化および高信頼化を図る
ことが可能な変電設備が提供できる。

【０１００】さらにまた、請求項７に対応する発明で
は、上記請求項３に対応する発明の変電設備において、
電子化制御システム中には、独立した複数系統の断路器
・接地装置制御ユニットおよび断路器・接地装置ドライ
ブユニットを設け、当該複数の断路器・接地装置制御ユ
ニットからはそれぞれ制御対象の各機器に対する引外し
制御信号および投入制御信号を出力するようにしたの
で、制御対象機器の誤動作あるいは誤不動作の発生頻度
を低減することができ、特に重要な変電設備等を対象と
して、断路器や接地装置といった補助的な開閉機器の動
作の信頼性を向上させることが可能な変電設備が提供で
きる。以上により、比較的簡易な手段によって信頼性の
高い電子化制御システムを実現し、全体として信頼性に
優れた変電設備が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変電設備の第１の実施形態を示す
ブロック図。

【図２】同第１の実施形態の変電設備における電源系統
の構成例を示すブロック図。

【図３】同第１の実施形態の変電設備における遮断器制
御系統の区分例を示すブロック図。

【図４】同第１の実施形態の変電設備の電子化制御シス
テムにおけるユニット等の位置を示す外形図。

【図５】本発明による変電設備の第２の実施形態を示す
ブロック図。

【図６】本発明による変電設備の第３の実施形態を示す
ブロック図。

【図７】本発明による変電設備の第４の実施形態を示す
ブロック図。

【図８】本発明の適用対象となる変電機器の一つとし
て、ガス絶縁開閉装置の一例を示す平面図。

【図９】図７のガス絶縁開閉装置に対応する単線結線
図。

【図１０】図７の現場制御盤内の遮断器制御回路の一例
を示す回路図。

【符号の説明】

１…ブッシング、 ２…断路器、 ３ａ…遮断器、 ３ｂ…遮断器、 ４ａ…主母線断路器、 ４ｂ…主母線断路器、 ５…主母線、 ６…変圧器、 ７…現場制御盤、 １１…投入指令入力端子、 １２…切換スイッチ、 １３…インピーダンス素子、 １４ａ…投入コイル、 １４ｂ…引外しコイル、 １５…補助開閉器接点、 １６…ガス密度スイッチの接点、 １９…引き外し信号入力端子、 ３０…開閉装置、 ３１…遮断器、 ３２…断路器、 ３３…接地装置、 ３４…計器用変流器、 ３５…計器用変圧器、 ３６…開閉装置主回路、 ４０…電子化制御システム、 ４３…トランスデューサ、 ５０…上位システム、 ５１…伝送路、 ５２…伝送路、 ５３…伝送路、 ５５ａ…電源系統、 ５５ｂ…電源系統、 ５６ａ…電源系統、 ５６ｂ…電源系統、 ６０…通信ユニット、 ６１…操作表示パネル、 ６２ａ…共通伝送路、 ６２ｂ…共通伝送路、 ６３…監視ユニット、 ６４ａ…遮断器制御ユニット、 ６４ｂ…遮断器制御ユニット、 ６５ａ…遮断器ドライブユニット、 ６５ｂ…遮断器ドライブユニット、 ６６…断路器・接地装置制御ユニット、 ６６ａ…断路器・接地装置制御ユニット、 ６６ｂ…断路器・接地装置制御ユニット、 ６７…断路器・接地装置ドライブユニット、 ７０ａ…油圧ポンプモータ、 ７０ｂ…油圧ポンプモータ、 ７１…引外しコイル、 ７１ａ…引外しコイル、 ７１ｂ…引外しコイル、 ７２…投入コイル、 ７２ａ…投入コイル、 ７２ｂ…投入コイル、 ７３ａ…位置センサ、 ７３ｂ…位置センサ、 ７４…油圧・油面センサ、 ７５…モータ、 ７６…位置センサ、 ７７…モータ、 ７８…位置センサ、 ７９…ガス圧センサ、 ８０ａ…電源系統、 ８０ｂ…電源系統、 ８１…遮断器制御系統、 ９１…引外し信号、 ９１ａ…引外し信号、 ９１ｂ…引外し信号、 ９２…投入信号、 ９２ａ…投入信号、 ９２ｂ…投入信号、 ９３…引外し制御信号、 ９３ａ…引外し制御信号、 ９３ｂ…引外し制御信号、 ９４…投入制御信号、 ９４ａ…投入制御信号、 ９４ｂ…投入制御信号、 ９５…論理積ゲート、 ９６…論理和ゲート、 ９７…パワードライブ回路、 ９７ａ…パワードライブ回路、 ９７ｂ…パワードライブ回路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧充電部を絶縁媒体と共に接地金属
   容器内に収納してなる遮断器を含む開閉装置と、前記開
   閉装置の近傍に設置されて当該開閉装置の制御および監
   視を行なう電子化制御システムと、前記電子化制御シス
   テムに対し、前記開閉装置の保護リレー情報を含む制御
   情報を送りまた電源を供給する上位システムとを備えて
   構成される変電設備において、 前記電子化制御システムは、機能別に区分された複数の
   ユニットと、当該各ユニット間および前記上位システム
   間でそれぞれ情報を交換するための共通伝送路とから成
   り、 前記電子化制御システム中には、独立した複数系統の遮
   断器制御ユニットおよび遮断器ドライブユニットを設
   け、 前記共通伝送路は複数設け、かつそのうちの少なくとも
   一つの共通伝送路を遮断器制御専用として用い、 前記各遮断器ドライブユニットからは、それぞれ１組ず
   つの遮断器投入信号および遮断器引外し信号を出力する
   ようにしたことを特徴とする変電設備。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の変電設備におい
   て、 前記電子化制御システム中の独立した複数系統の制御ユ
   ニットおよびドライブユニットは、物理的にも互いに離
   れた区画に配置するようにしたことを特徴とする変電設
   備。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の変電設備におい
   て、 遮断器、断路器、または設置装置等の開閉機器制御ユニ
   ットの各々から出力された複数の引外し制御信号または
   投入制御信号は、電子化制御システム内部で論理演算を
   施し、単一の信号として開閉機器内部の引外し回路また
   は投入回路へ導入するようにしたことを特徴とする変電
   設備。
4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の変電設備におい
   て、 前記上位システムから電子化制御システムへ電源を供給
   する電源系統は複数設け、かつそのうち少なくとも一つ
   の電源系統は、遮断器制御ユニットおよび遮断器ドライ
   ブユニットのみに電源を供給するようにしたことを特徴
   とする変電設備。
5. 【請求項５】 前記請求項１に記載の変電設備におい
   て、 前記上位システムから電子化制御システムへの伝送手段
   としては、 前記共通伝送路を経由して制御情報を伝送する第１の伝
   送手段と、 前記共通伝送路を経由せずに前記上位システムからの保
   護リレー情報を前記遮断器制御ユニットおよび遮断器ド
   ライブユニットの各々に直接伝送する第２の伝送手段と
   を有し、 前記遮断器を除いた開閉機器用ドライブユニットへは、
   前記上位システムからの制御情報を前記共通伝送路を経
   由して入力するようにしたことを特徴とする変電設備。
6. 【請求項６】 前記請求項１に記載の変電設備におい
   て、 前記電子化制御システムは、その内部において開閉装置
   の主回路電圧・電流情報を、監視ユニットおよび共通伝
   送路を経由して遮断器制御ユニットへ伝送し、当該遮断
   器制御ユニットは、前記主回路電圧・電流の位相情報を
   参照して遮断器にとって最適な位相となるように投入制
   御信号または引外し制御信号の出力タイミングを調整す
   るようにしたことを特徴とする変電設備。
7. 【請求項７】 前記請求項３に記載の変電設備におい
   て、 前記電子化制御システム中には、独立した複数系統の断
   路器・接地装置制御ユニットおよび断路器・接地装置ド
   ライブユニットを設け、当該複数の断路器・接地装置制
   御ユニットからはそれぞれ制御対象の各機器に対する引
   外し制御信号および投入制御信号を出力するようにした
   ことを特徴とする変電機器。