JPH11354341A - 負荷時タップ切換器の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】切換開閉器を変圧器外部に吊り上げすることな
く、切換開閉器の切換時間を簡便な構成で監視するこ
と。 【解決手段】変圧器に設けられ、電流の開閉を行なう切
換開閉器２と変圧器のタップ巻線から引き出されたタッ
プを選択するタップ選択器３と切換開閉器２およびタッ
プ選択器３を駆動する駆動機構４とから構成される負荷
時タップ切換器10における切換開閉器２の異常状態を診
断する監視装置において、負荷時タップ切換器10に取付
けられ、切換開閉器２動作時に内部の接点が接触，離脱
する時に発生する振動波を検出する振動検出手段５と、
振動検出手段５により検出された振動波信号から切換開
閉器２の切換時間を算出し、当該切換開閉器２の異常状
態を判定する判定手段6,7 とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器の負荷時タ
ップ切換器における、切換開閉器の異常状態を診断する
監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、送配電系統の変圧器に設けら
れる負荷時タップ切換器は、送配電系統の負荷が変動し
て、この変動による電圧変化が一定限度を超えた際に、
変圧器に設けられているタップを切換えすることによ
り、送配電系統の電圧を一定に保つものである。

【０００３】この負荷時タップ切換器は、一般に、電流
の開閉を行なう切換開閉器と、変圧器のタップ巻線から
引き出されたタップを選択するタップ選択器と、切換開
閉器およびタップ選択器を駆動する駆動機構である電動
操作機構とから構成されている。

【０００４】この種の負荷時タップ切換器において、変
圧器のタップ切換えを行なう場合には、その駆動機構で
ある電動操作機構が始動して、負荷時タップ切換器の駆
動を開始し、その結果、負荷時タップ切換器のタップ選
択器が、あらかじめ次のタップに接続されている固定接
点を選択する。

【０００５】そして、この選択が完了した後、切換開閉
器が現在通電しているタップの回路からあらかじめ選択
された次のタップの回路へ、タップ間を限流インピーダ
ンスを介して橋絡しながら切換えを行ない、動作を終了
する。

【０００６】この時、切換開閉器は、変圧器の負荷電流
やタップ間の橋絡電流を、アーク接点を順次開閉しなが
ら切換えをしていくのである。ここで、万が一、切換開
閉器が正常に動作しなかった場合、例えば切換途中で停
止したり、切換時間が正常値に比べて長くなった場合に
は、タップ間の橋絡電流を抑制する切換開閉器の限流抵
抗器の溶損を招いたり、逆に切換時間が著しく短くなっ
た場合には、各接点の電流遮断が正常に行なわれないと
いう事態が発生し、これらは重大な事故につながるもの
である。

【０００７】そこで、このような事故を未然に防止する
ために、従来では、負荷時タップ切換器の動作回数を監
視し、それが規定動作回数に達した段階で、切換開閉器
を変圧器外部に吊り上げして、切換開閉器の切換時間、
すなわち接点の開閉時間をオシログラフ等で測定し、異
常の有無を確認するようにしている。

【０００８】図８は、従来の検出手法における振動波形
の一例を示す図である。図８において、Ａはタップ選択
器開極時の振動、Ｂはタップ選択器閉極時の振動、Ｃは
切換開閉器動作時の振動をそれぞれ示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、切換開閉器の切換時間がどのよう
に変化してきているかを常時監視することができないた
め、異常の兆候を把握することができないという問題が
ある。

【００１０】また、切換開閉器を変圧器外部に吊り上げ
して、切換開閉器の切換時間をオシログラフ等で測定す
る必要があるため、変圧器の長時間停止が必要であり、
電力の負荷が高い場合には、系統の運用上の問題ともな
っている。

【００１１】本発明の目的は、切換開閉器を変圧器外部
に吊り上げすることなく、切換開閉器の切換時間を簡便
な構成で監視することが可能な負荷時タップ切換器の監
視装置を提供することにある。

【００１２】

【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、請求項１の発明では、変圧器に設けられ、電流の
開閉を行なう切換開閉器と変圧器のタップ巻線から引き
出されたタップを選択するタップ選択器と切換開閉器お
よびタップ選択器を駆動する駆動機構とから構成される
負荷時タップ切換器における切換開閉器の異常状態を診
断する監視装置において、負荷時タップ切換器に取付け
られ、切換開閉器動作時に内部の接点が接触，離脱する
時に発生する振動波を検出する振動検出手段と、振動検
出手段により検出された振動波信号から切換開閉器の切
換時間を算出し、当該切換開閉器の異常状態を判定する
判定手段とを備える。

【００１３】従って、請求項１の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、負荷時タップ切換器の切換
開閉器の接点が接触，離脱する時に発生する振動波を検
出し、この検出された振動波信号から切換開閉器の切換
時間を算出して、切換開閉器の異常状態を判定すること
により、切換開閉器を変圧器外部に吊り上げすることな
く、切換開閉器の接点の磨耗・劣化を簡便な構成で監視
することができる。

【００１４】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、判定
手段における振動波信号の異常判定を行なう方法とし
て、パターン認識手法を用いる。

【００１５】従って、請求項２の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号の異常判定に、パターン認識手法を用い
ることにより、検出した振動波信号について専門的な知
識を有していない作業員においても、容易に切換開閉器
の診断を行なうことができる。

【００１６】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
２の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、パ
ターン認識手法として、ニューラルネットワークを用い
る。従って、請求項３の発明の負荷時タップ切換器の監
視装置においては、パターン認識手法としてニューラル
ネットワークを用いることにより、正常・異常の教師デ
ータを事前に与えておくことで、切換開閉器の診断を容
易に行なうことができる。

【００１７】さらにまた、請求項４の発明では、上記請
求項３の発明の負荷時タップ切換器の監視装置におい
て、ニューラルネットワークの学習方法として、バック
プロパゲーション法を用いる。

【００１８】従って、請求項４の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、ニューラルネットワークの
学習方法としてバックプロパゲーション法を用いること
により、信頼性の高い学習を行なうことができる。

【００１９】一方、請求項５の発明では、上記請求項４
の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、ニュ
ーラルネットワークの入力層への入力点数を、１００点
以下とする。

【００２０】従って、請求項５の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、ニューラルネットワークの
入力層への入力点数を、１００点以下とすることによ
り、入力点数が少ないために、学習・判定に要する計算
時間を少なくすることができる。

【００２１】また、請求項６の発明では、上記請求項４
の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、ニュ
ーラルネットワークの入力層への入力点数を、１００点
を超え、かつ１０００点以下とする。

【００２２】従って、請求項６の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、ニューラルネットワークの
入力層への入力点数を、１００点を超え、かつ１０００
点以下とすることにより、振動パターンの特徴を感度良
く判定することができる。

【００２３】一方、請求項７の発明では、上記請求項４
の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、振動
検出手段により検出された振動波信号に対して、ノイズ
除去処理を施し、当該処理後の信号をニューラルネット
ワークへの入力信号とする。

【００２４】従って、請求項７の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号に対して、ノイズ除去処理を施し、処理
後の信号をニューラルネットワークへの入力信号とする
ことにより、外部ノイズに影響されずらくすることがで
きる。

【００２５】また、請求項８の発明では、上記請求項４
の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、振動
検出手段により検出された振動波信号に対して、当該振
動波信号から得られる複数のデータにおける平均化処理
を施し、当該処理後の信号をニューラルネットワークへ
の入力信号とする。

【００２６】従って、請求項８の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号に対して、複数のデータにおける平均化
処理を施し、処理後の信号をニューラルネットワークへ
の入力信号とすることにより、外部ノイズに影響されず
らくすることができる。

【００２７】さらに、請求項９の発明では、上記請求項
４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、振
動検出手段により検出された振動波信号に対して、当該
振動波信号から得られる複数のデータにおける中間値処
理を施し、当該処理後の信号をニューラルネットワーク
への入力信号とする。

【００２８】従って、請求項９の発明の負荷時タップ切
換器の監視装置においては、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号に対して、複数のデータにおける中間値
処理を施し、処理後の信号をニューラルネットワークへ
の入力信号とすることにより、外部ノイズに影響されず
らくすることができる。

【００２９】一方、請求項１０の発明では、上記請求項
４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、ニ
ューラルネットワークの学習データとして、工場内試験
により収集した切換開閉器の振動データを用いる。

【００３０】従って、請求項１０の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、ニューラルネットワーク
の学習データとして、工場内試験により収集した切換開
閉器の振動データを用いることにより、豊富な学習デー
タを有していることから、信頼性の高い診断を行なうこ
とができる。

【００３１】また、請求項１１の発明では、上記請求項
４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、ニ
ューラルネットワークの学習データとして、実変電所に
既設の負荷時タップ切換器において収集した切換開閉器
の振動データを用いる。

【００３２】従って、請求項１１の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、ニューラルネットワーク
の学習データとして、実変電所に既設の負荷時タップ切
換器において収集した切換開閉器の振動データを用いる
ことにより、外部ノイズに強い診断を行なうことができ
る。

【００３３】さらに、請求項１２の発明では、上記請求
項４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、
ニューラルネットワークの学習データとして、工場内試
験により収集した切換開閉器の振動データと、実変電所
に既設の負荷時タップ切換器において収集した切換開閉
器の振動データとの双方を用いる。

【００３４】従って、請求項１２の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、ニューラルネットワーク
の学習データとして、工場内試験により収集した切換開
閉器の振動データと、実変電所に既設の負荷時タップ切
換器において収集した切換開閉器の振動データとの双方
を用いることにより、正確な正常・異常データを有して
いることから、信頼性の高い診断を行なうことができ
る。

【００３５】また、請求項１３の発明では、上記請求項
４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、ニ
ューラルネットワークの学習データとして、実変電所に
既設の負荷時タップ切換器において収集した正常な切換
開閉器の振動データを、逐次、追加学習したデータを用
いる。

【００３６】従って、請求項１３の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、ニューラルネットワーク
の学習データとして、実変電所に既設の負荷時タップ切
換器において収集した正常な切換開閉器の振動データ
を、逐次、追加学習したデータを用いることにより、正
常な範囲における経年劣化データを有していることか
ら、誤判定の少ない高信頼の診断を行なうことができ
る。

【００３７】さらに、請求項１４の発明では、上記請求
項４の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、
ニューラルネットワークの学習データとして、異常デー
タに、正常データから推測して加工したデータを用い
る。

【００３８】従って、請求項１４の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、ニューラルネットワーク
の学習データとして、異常データに、正常データから推
測して加工したデータを用いることにより、コスト・時
間を非常に多く必要とする異常模擬試験を行なわずに、
容易に監視装置を構築することができる。

【００３９】一方、請求項１５の発明では、上記請求項
１乃至請求項１４のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、振動検出手段として、負荷
時タップ切換器の外壁に取付けられた加速度センサを用
いる。

【００４０】従って、請求項１５の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段として、負
荷時タップ切換器の外壁に取付けられた加速度センサを
用いることにより、可聴域の振動波も検出することがで
きる。

【００４１】また、請求項１６の発明では、上記請求項
１乃至請求項１４のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、振動検出手段として、負荷
時タップ切換器の外壁に取付けられた超音波センサを用
いる。

【００４２】従って、請求項１６の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段として、負
荷時タップ切換器の外壁に取付けられた超音波センサを
用いることにより、外部ノイズの影響を少なくして診断
をすることができる。

【００４３】さらに、請求項１７の発明では、上記請求
項１乃至請求項１４のいずれか１項の発明の負荷時タッ
プ切換器の監視装置において、振動検出手段として、負
荷時タップ切換器の外壁に取付けられた、共振周波数を
有するセンサを用いる。

【００４４】従って、請求項１７の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段として、負
荷時タップ切換器の外壁に取付けられた、共振周波数を
有するセンサを用いることにより、異常要因に固有の振
動を高感度に、外部ノイズの影響を少なくして診断する
ことができる。

【００４５】一方、請求項１８の発明では、上記請求項
１７の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、
共振周波数を有するセンサとして、２０ｋＨｚ以下の共
振周波数を有するセンサを用いる。

【００４６】従って、請求項１８の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、共振周波数を有するセン
サとして、２０ｋＨｚ以下の共振周波数を有するセンサ
を用いることにより、可聴域の振動波も検出することが
できる。

【００４７】また、請求項１９の発明では、上記請求項
１７の発明の負荷時タップ切換器の監視装置において、
共振周波数を有するセンサとして、２０ｋＨｚを超え、
かつ１００ｋＨｚ以下の共振周波数を有するセンサを用
いる。

【００４８】従って、請求項１９の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、共振周波数を有するセン
サとして、２０ｋＨｚを超え、かつ１００ｋＨｚ以下の
共振周波数を有するセンサを用いることにより、外部ノ
イズの影響を少なくして診断をすることができる。

【００４９】さらに、請求項２０の発明では、上記請求
項１７の発明の負荷時タップ切換器の監視装置におい
て、共振周波数を有するセンサとして、１００ｋＨｚを
超え、かつ２００ｋＨｚ以下の共振周波数を有するセン
サを用いる。

【００５０】従って、請求項２０の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、共振周波数を有するセン
サとして、１００ｋＨｚを超え、かつ２００ｋＨｚ以下
の共振周波数を有するセンサを用いることにより、外部
ノイズの影響を少なくして診断をすることができる。

【００５１】一方、請求項２１の発明では、上記請求項
１乃至請求項２１のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号に対して、必要最低限のサンプリング時
間よりも遅く、かつ１ｍｓ以上１０ｍｓ以下のサンプリ
ング時間にて、振動波信号をＣＰＵに取込む。

【００５２】従って、請求項２１の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段により検出
された振動波信号に対して、必要最低限のサンプリング
時間よりも遅く、かつ１ｍｓ以上１０ｍｓ以下のサンプ
リング時間にて、振動波信号をＣＰＵに取込むことによ
り、データ数を最小限に抑えることができ、診断時間を
短くすることができる。

【００５３】また、請求項２２の発明では、上記請求項
１乃至請求項２１のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、振動検出手段により検出さ
れた振動波信号に対して、切換開閉器の接点部の異常判
定を常時オンラインにて行なう。

【００５４】従って、請求項２２の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段により検出
された振動波信号に対して、切換開閉器の接点部の異常
判定を常時オンラインにて行なうことにより、課電状態
にて診断を行なうことができる。

【００５５】さらに、請求項２３の発明では、上記請求
項１乃至請求項２１のいずれか１項の発明の負荷時タッ
プ切換器の監視装置において、振動検出手段により検出
された振動波信号に対して、必要時にオフラインとして
切換開閉器の接点部の異常判定を行なう。

【００５６】従って、請求項２３の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段により検出
された振動波信号に対して、必要時にオフラインとして
切換開閉器の接点部の異常判定を行なうことにより、設
備・コスト等、共に最小な監視装置を構築することがで
きる。

【００５７】一方、請求項２４の発明では、上記請求項
１乃至請求項２３のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、切換開閉器の接点部の異常
判定結果に対して、アラーム出力を行なう。

【００５８】従って、請求項２４の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、切換開閉器の接点部の異
常判定結果に対して、アラーム出力を行なうことによ
り、異常結果を早急に得ることができる。

【００５９】また、請求項２５の発明では、上記請求項
１乃至請求項２４のいずれか１項の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置において、切換開閉器の接点部の異常
判定結果に対して、当該判定結果が異常であった場合
に、負荷時タップ切換器に対して制御信号を出力する。

【００６０】従って、請求項２５の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、切換開閉器の接点部の異
常判定結果に対して、当該判定結果が異常であった場合
に、負荷時タップ切換器に対して制御信号を出力するこ
とにより、負荷時タップ切換器、および変圧器の障害を
最小限に抑えることができるさらに、請求項２６の発明
では、上記請求項１乃至請求項２５のいずれか１項の発
明の負荷時タップ切換器の監視装置において、振動検出
手段により検出された振動波信号の異常判定を行なう判
定手段を、負荷時タップ切換器の一部を構成する駆動機
構である電動操作機構箱内に設ける。

【００６１】従って、請求項２６の発明の負荷時タップ
切換器の監視装置においては、振動検出手段により検出
された振動波信号の異常判定を行なう判定手段を、負荷
時タップ切換器の一部を構成する駆動機構である電動操
作機構箱内に設けることにより、判定手段を収納するた
めの箱を新たに設けることなく、監視装置を構築するこ
とができる。

【００６２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態：請求項１に対応）図１は、本実施
の形態による負荷時タップ切換器の監視装置の一例を示
す概略構成図である。

【００６３】図１において、１は本負荷時タップ切換器
が設けられる変圧器のタンクである。変圧器タンク１の
内部には、その天井部から、電流の開閉を行なう切換開
閉器２と、変圧器のタップ巻線から引き出されたタップ
を選択するタップ選択器３が吊り下げられている。

【００６４】また、変圧器タンク１の外部には、切換開
閉器２およびタップ選択器３を駆動する駆動機構である
電動操作機構４が取付けられている。そして、これら切
換開閉器２、タップ選択器３、電動操作機構４から、負
荷時タップ切換器１０が構成されている。

【００６５】一方、負荷時タップ切換器１０の外壁に
は、切換開閉器２動作時に、その内部の接点（固定接点
群８、可動接点群９）が接触，離脱する時に発生する振
動波を検出する振動検出手段であるセンサ５が取付けら
れている。

【００６６】また、変圧器タンク１の外部には、センサ
５により検出された振動波信号を処理する信号検出部６
と、信号検出部６の出力信号から切換開閉器２の切換時
間を算出し、切換開閉器２の接点の異常状態を判定する
（異常状態の診断を行なう）診断処理部７が設けられて
いる。

【００６７】なお、これら信号検出部６、診断処理部７
から、例えばＣＰＵにより判定手段が構成されている。
次に、以上のように構成した本実施の形態の負荷時タッ
プ切換器の監視装置の動作について、図２および図３を
用いて説明する。

【００６８】なお、図２は負荷時タップ切換器１０の切
換開閉器２の接点の開閉動作について示す図、図３は正
常時・異常時の切換開閉器各接点の動作タイミングと振
動波形例について示す図である。

【００６９】図２に示すように、切換開閉器２の接点
は、固定接点群８と可動接点群９とから構成され、Ａ側
には通電固定側接点２００、通電可動側接点２１０、主
固定接点２０１、主可動接点２１１、第一抵抗固定接点
２０２、第一抵抗可動接点２１２、第二抵抗固定接点２
０３、第二抵抗接点２１３が配置され、Ｂ側にも同様
に、通電固定側接点２０７、通電可動側接点２１７、主
固定接点２０６、主可動接点２１６、第一抵抗固定接点
２０５、第一抵抗可動接点２１５、第二抵抗固定接点２
０４、第二抵抗接点２１４が配置されている。

【００７０】現在通電しているタップから次のタップヘ
切換えをする場合には、図２（ａ）→（ｆ）に示すよう
に接点が開閉し、その開閉タイミングは図３に示すよう
なタイミングとなっている。

【００７１】図３（ａ）中の振動波形は、図１における
センサ５により検出された振動波信号であり、固定接点
群８と可動接点群９とが接触した時に発生する振動波形
例を示している。

【００７２】切換開閉器２の切換時間は、この振動波形
から、図３に示すようにＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と検出さ
れ、この検出時間により、切換開閉器２の異常状態の診
断が診断処理部７で行なわれる。

【００７３】診断処理部７では、以下に示すような内容
の診断が行なわれる。 （ａ）検出時間Ｔ、Ｔ１からＴ２があらかじめ設定され
た要注意レベル時間Ｔｃを超過した場合には、切換動作
が緩慢であり、注意レベルであると診断される。

【００７４】（ｂ）図４に示すように、振動波形のパタ
ーンが正常のパターンと異なり、接点接触の振動波形が
検出されない場合には、中間停止と考えられ、異常であ
ると診断される。

【００７５】（ｃ）切換開閉器２の接点の接触タイミン
グは、各接点の消耗により、例えば図３（ｂ）に示すよ
うに変化するので、振動波形から検出されるＴ、Ｔ１か
らＴ３時間も、切換開閉器２の動作回数の進行と共に図
５に示すように変化するが、この時間の変化から、どの
接点がどれだけ消耗しているかを診断することができ
る。

【００７６】上述したように、本実施の形態の負荷時タ
ップ切換器の監視装置では、負荷時タップ切換器１０の
切換開閉器２の接点８，９が接触，離脱する時に発生す
る振動波を検出し、この検出された振動波信号から切換
開閉器２の切換時間を算出して、切換開閉器２の異常状
態を判定するようにしているので、切換開閉器２を変圧
器外部に吊り上げすることなく、切換開閉器２の接点
８，９の磨耗・劣化を簡便な構成で監視することが可能
となる。

【００７７】これにより、負荷時タップ切換器１０の保
守・点検の回数を減らすことができ、さらに保守・点検
の高度化、効率化、低廉化も図ることができる。 （第２の実施の形態：請求項２に対応）本実施の形態に
よる負荷時タップ切換器の監視装置では、前記第１の実
施の形態の診断処理部７における振動波信号の異常判定
を行なう方法として、パターン認識手法を用いるものと
している。

【００７８】すなわち、振動波信号の異常判定に、パタ
ーン認識手法を用いることにより、単純な振動波形ピー
ク時間による診断に比較して、より多くの情報を得るこ
とができるので、切換開閉器２の各接点の動作タイミン
グが正常時と大きく変わらなくても、図４に示すような
振動波形パタ一ンの違いを容易に診断することが可能と
なる。

【００７９】これにより、検出した振動波信号について
専門的な知識を有していない作業員においても、容易に
切換開閉器の診断を行なうことができ、信頼性の高い監
視装置を構築することができる。

【００８０】（第３の実施の形態：請求項３、請求項４
に対応）本実施の形態による負荷時タップ切換器の監視
装置では、前記第２の実施の形態の診断処理部７におけ
るパターン認識手法として、ニューラルネットワークを
用い、さらにこのニューラルネットワークの学習方法と
して、バックプロパゲーション法を用いるものとしてい
る。

【００８１】すなわち、パターン認識手法としてニュー
ラルネットワークを用いることにより、正常・異常の教
師データを事前に与えておくことで、切換開閉器の診断
を容易に行なうことが可能となる。

【００８２】また、ニューラルネットワークの学習方法
としてバックプロパゲーション法を用いることにより、
信頼性の高い学習を行なうことが可能となる。これによ
り、振動波形のパターン認識による高信頼度の監視装置
を容易に構築することができる。

【００８３】（第４の実施の形態：請求項５、請求項６
に対応）本実施の形態による負荷時タップ切換器の監視
装置では、前記第３の実施の形態の診断処理部７におけ
るパターン認識手法に用いられるニューラルネットワー
クの入力層への入力点数を限定するものとしている。

【００８４】すなわち、ニューラルネットワークの入力
層への入力点数を、例えば１００点以下とすることによ
り、入力点数が少ないために、学習・判定に要する計算
時間を少なくすることが可能となる。

【００８５】また、ニューラルネットワークの入力層へ
の入力点数を、例えば１００点を超え、かつ１０００点
以下とすることにより、振動パターンの特徴を感度良く
判定することが可能となる。

【００８６】これにより、学習・診断時間を目的に応じ
て調整し、精度、計算時間共に効率的な監視装置を構築
することができる。 （第５の実施の形態：請求項７乃至請求項９に対応）本
実施の形態による負荷時タップ切換器の監視装置では、
前記第３の実施の形態の診断処理部７におけるパターン
認識手法に用いられるニューラルネットワークへの入力
信号に対して、所定の処理を施すものとしている。

【００８７】すなわち、検出された振動波信号に対し
て、例えばノイズ除去処理（算術処理）を施し、この処
理後の信号をニューラルネットワークへの入力信号とす
ることにより、外部ノイズに影響されずらくすることが
可能となる。

【００８８】また、検出された振動波信号に対して、例
えば振動波信号から得られる複数のデータにおける平均
化処理を施し、処理後の信号をニューラルネットワーク
への入力信号とすることにより、外部ノイズに影響され
ずらくすることが可能となる。

【００８９】さらに、検出された振動波信号に対して、
例えば振動波信号から得られる複数のデータにおける中
間値処理を施し、処理後の信号をニューラルネットワー
クへの入力信号とすることにより、外部ノイズに影響さ
れずらくすることが可能となる。

【００９０】これにより、図６および図７に示すような
振動波形を得ることができ、外部ノイズに強い監視装置
を構築することができる。 （第６の実施の形態：請求項１０乃至請求項１２に対
応）本実施の形態による負荷時タップ切換器の監視装置
では、前記第３の実施の形態の診断処理部７におけるパ
ターン認識手法に用いられるニューラルネットワークの
学習・判定データについて、限定するものとしている。

【００９１】すなわち、ニューラルネットワークの学習
データとして、例えば工場内試験により収集した切換開
閉器の振動データを用いることにより、豊富な学習デー
タを有していることから、信頼性の高い診断を行なうこ
とが可能となる。

【００９２】また、ニューラルネットワークの学習デー
タとして、例えば実変電所に既設の負荷時タップ切換器
１０において収集した切換開閉器２の振動データを用い
ることにより、外部ノイズに強い診断を行なうことが可
能となる。

【００９３】さらに、ニューラルネットワークの学習デ
ータとして、上記各振動データの双方を用いることによ
り、正確な正常・異常データを有していることから、信
頼性の高い診断を行なうことが可能となる。

【００９４】これにより、開発時間、判定精度を適当に
調整可能な監視装置を構築することができる。 （第７の実施の形態：請求項１３に対応）本実施の形態
による負荷時タップ切換器の監視装置では、前記第３の
実施の形態の診断処理部７におけるパターン認識手法に
用いられるニューラルネットワークの学習・判定データ
について、限定するものとしている。

【００９５】すなわち、ニューラルネットワークの学習
データとして、実変電所に既設の負荷時タップ切換器に
おいて収集した正常な切換開閉器の振動データを、逐
次、追加学習したデータを用いることにより、換言すれ
ば、既設の負荷時タップ切換器において収集した正常な
データについて、ニューラルネットワークの正常な教師
データとして、逐次、追加学習させることにより、正常
な範囲における経年劣化データを有していることから、
誤判定の少ない高信頼の診断を行なうことが可能とな
る。

【００９６】これにより、誤判定に対して強い監視装置
を構築することができる。 （第８の実施の形態：請求項１４に対応）本実施の形態
による負荷時タップ切換器の監視装置では、前記第３の
実施の形態の診断処理部７におけるパターン認識手法に
用いられるニューラルネットワークの学習・判定データ
について、限定するものとしている。

【００９７】すなわち、ニューラルネットワークの学習
データとして、異常データに、正常データから推測して
加工したデータを用いることにより、コスト・時間を非
常に要する異常模擬試験を行なわずに、容易に監視装置
を構築することが可能となる。

【００９８】（第９の実施の形態：請求項１５乃至請求
項２０に対応）本実施の形態による負荷時タップ切換器
の監視装置では、前記各実施の形態におけるセンサ５に
ついて、限定するものとしている。

【００９９】すなわち、センサ５として、例えば加速度
センサを用いることにより、可聴域の振動波も検出する
ことが可能となる。また、センサ５として、例えば超音
波センサを用いることにより、外部ノイズの影響を少な
くして診断をすることが可能となる。

【０１００】さらに、センサ５として、例えば共振周波
数を有するセンサを用いることにより、異常要因に固有
の振動を高感度に、外部ノイズの影響を少なくして診断
することが可能となる。

【０１０１】特に、この場合、共振周波数を有するセン
サとして、例えば２０ｋＨｚ以下の共振周波数を有する
センサを用いることにより、可聴域の振動波も検出する
ことが可能となる。

【０１０２】また、共振周波数を有するセンサとして、
例えば２０ｋＨｚを超え、かつ１００ｋＨｚ以下の共振
周波数を有するセンサを用いることにより、外部ノイズ
の影響を少なくして診断をすることが可能となる。

【０１０３】さらに、共振周波数を有するセンサとし
て、例えば１００ｋＨｚを超え、かつ２００ｋＨｚ以下
の共振周波数を有するセンサを用いることにより、外部
ノイズの影響を少なくして診断をすることが可能とな
る。

【０１０４】これにより、診断を行なおうとする負荷時
タップ切換器１０から発生する振動波、外部ノイズ環境
の特徴から、使用するセンサ５を選択すれば、より信頼
性の高い監視装置を構築することができる。

【０１０５】（第１０の実施の形態：請求項２１に対
応）本実施の形態による負荷時タップ切換器の監視装置
では、前記各実施の形態において、センサ５により検出
された振動波信号に対して、必要最低限のサンプリング
時間よりも遅く、かつ１ｍｓ以上１０ｍｓ以下のサンプ
リング時間にて、振動波信号をＣＰＵに取込むものとし
ている。

【０１０６】すなわち、振動波をセンサ５により検出し
た後にデータとして取込む時のサンプリング時間を、図
７に示すように必要最低限以下に遅くして、取込むデー
タ数を最小限に少なくすることにより、診断時間を短く
して、判定結果を高速に出力することが可能となる。

【０１０７】（第１１の実施の形態：請求項２２、請求
項２３に対応）本実施の形態による負荷時タップ切換器
の監視装置では、前記各実施の形態における診断処理部
７における振動波信号の異常判定を行なうタイミングに
ついて、限定するものとしている。

【０１０８】すなわち、センサ５により検出された振動
波信号に対して、例えば切換開閉器２の接点部の異常判
定を常時オンラインにて行なうことにより、課電状態に
て診断を行なうことが可能となる。

【０１０９】また、センサ５により検出された振動波信
号に対して、例えば必要時にオフラインとして切換開閉
器２の接点部の異常判定を行なうことにより、設備・コ
スト等、共に最小な監視装置を構築することが可能とな
る。

【０１１０】これにより、監視装置をその適用目的に応
じて構築することができる。また、オフラインで、しか
も可搬形の監視装置を用いることにより、複数の負荷時
タップ切換器１０に対して、監視装置の共有化を図るこ
とができる。

【０１１１】（第１２の実施の形態：請求項２４、請求
項２５に対応）本実施の形態による負荷時タップ切換器
の監視装置では、前記各実施の形態における診断処理部
７に、所定の機能を付加するものとしている。

【０１１２】すなわち、切換開閉器２の接点部の異常判
定結果に対して、例えばアラーム出力を行なうことによ
り、異常結果を早急に得ることが可能となる。また、切
換開閉器２の接点部の異常判定結果に対して、例えば判
定結果が異常であった場合に、負荷時タップ切換器１０
に対して制御信号を出力することにより、負荷時タップ
切換器１０、および変圧器の障害を最小限に抑えること
が可能となる。

【０１１３】（第１３の実施の形態：請求項２６に対
応）本実施の形態による負荷時タップ切換器の監視装置
では、前記各実施の形態における信号検出部６および診
断処理部７からなる判定手段を、負荷時タップ切換器１
０の一部を構成する駆動機構である電動操作機構箱内４
に設けるものとしている。

【０１１４】すなわち、異常判定を行なう判定手段を、
負荷時タップ切換器１０に設置されている電動操作機構
４内に設けることにより、判定手段を収納するための別
置きの箱を新たに設けることなく、低廉に、しかも既設
の負荷時タップ切換器１０に対しても容易に監視装置を
取付けることが可能となる。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の負荷時タ
ップ切換器の監視装置によれば、切換開閉器を変圧器外
部に吊り上げすることなく、切換開閉器の切換時間を簡
便な構成で監視して、切換開閉器の接点の磨耗・劣化を
検出することが可能となる。

【０１１６】これにより、負荷時タップ切換器の保守・
点検の回数を減らすことができ、また保守・点検の高度
化、効率化、低廉化も図ることができる。さらに、パタ
ーン認識手法を用いることにより、単純な振動波形ピー
ク時間による診断に比較して、より多くの情報を得るこ
とができるため、信頼性の高い監視装置を構築すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による負荷時タップ切換器の監視装置の
第１の実施の形態を示す概略構成図。

【図２】同第１の実施の形態の負荷時タップ切換器の監
視装置における切換開閉器の各接点部の動作を説明する
ための図。

【図３】同第１の実施の形態の負荷時タップ切換器の監
視装置における正常時・異常時の切換開閉器接点の動作
と振動波形の一例を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態による負荷時タップ
切換器の監視装置における異常時の振動波形の一例を示
す図。

【図５】同第１の実施の形態の負荷時タップ切換器の監
視装置における異常時の振動波形の一例を示す図。

【図６】本発明の第５の実施の形態による負荷時タップ
切換器の監視装置における低サンプリングの検出波形の
一例を示す図。

【図７】同第５の実施の形態による負荷時タップ切換器
の監視装置における振動波形に対する処理波形の一例を
示す図。

【図８】従来の検出手法における振動波形の一例を示す
図。

【符号の説明】

１…変圧器タンク、 ２…切換開閉器、 ３…タップ選択器、 ４…電動操作機構、 ５…センサ、 ６…信号検出部、 ７…診断処理部、 ８…固定接点群、 ９…可動接点群、 １０…負荷時タップ切換器、 ２００〜２０７…切換開閉器２の固定接点、 ２１０〜２１７…切換開閉器２の可動接点。

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器に設けられ、電流の開閉を行なう
   切換開閉器と前記変圧器のタップ巻線から引き出された
   タップを選択するタップ選択器と前記切換開閉器および
   タップ選択器を駆動する駆動機構とから構成される負荷
   時タップ切換器における前記切換開閉器の異常状態を診
   断する監視装置において、 前記負荷時タップ切換器に取付けられ、前記切換開閉器
   動作時に内部の接点が接触，離脱する時に発生する振動
   波を検出する振動検出手段と、 前記振動検出手段により検出された振動波信号から前記
   切換開閉器の切換時間を算出し、当該切換開閉器の異常
   状態を判定する判定手段と、 を備えて成ることを特徴とする負荷時タップ切換器の監
   視装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記判定手段における振動波信号の異常判定を行なう方
   法として、パターン認識手法を用いることを特徴とする
   負荷時タップ切換器の監視装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記パターン認識手法として、ニューラルネットワーク
   を用いることを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装
   置。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習方法として、バック
   プロパゲーション法を用いることを特徴とする負荷時タ
   ップ切換器の監視装置。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの入力層への入力点数が、
   １００点以下であることを特徴とする負荷時タップ切換
   器の監視装置。
6. 【請求項６】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの入力層への入力点数が、
   １００点を超え、かつ１０００点以下であることを特徴
   とする負荷時タップ切換器の監視装置。
7. 【請求項７】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
   て、ノイズ除去処理を施し、当該処理後の信号を前記ニ
   ューラルネットワークへの入力信号とすることを特徴と
   する負荷時タップ切換器の監視装置。
8. 【請求項８】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
   て、当該振動波信号から得られる複数のデータにおける
   平均化処理を施し、当該処理後の信号を前記ニューラル
   ネットワークへの入力信号とすることを特徴とする負荷
   時タップ切換器の監視装置。
9. 【請求項９】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切換
   器の監視装置において、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
   て、当該振動波信号から得られる複数のデータにおける
   中間値処理を施し、当該処理後の信号を前記ニューラル
   ネットワークへの入力信号とすることを特徴とする負荷
   時タップ切換器の監視装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切
    換器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習データとして、工場
    内試験により収集した切換開閉器の振動データを用いる
    ことを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切
    換器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習データとして、実変
    電所に既設の負荷時タップ切換器において収集した切換
    開閉器の振動データを用いることを特徴とする負荷時タ
    ップ切換器の監視装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切
    換器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習データとして、工場
    内試験により収集した切換開閉器の振動データと、実変
    電所に既設の負荷時タップ切換器において収集した切換
    開閉器の振動データとの双方を用いることを特徴とする
    負荷時タップ切換器の監視装置。
13. 【請求項１３】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切
    換器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習データとして、実変
    電所に既設の負荷時タップ切換器において収集した正常
    な切換開閉器の振動データを、逐次、追加学習したデー
    タを用いることを特徴とする負荷時タップ切換器の監視
    装置。
14. 【請求項１４】 前記請求項４に記載の負荷時タップ切
    換器の監視装置において、 前記ニューラルネットワークの学習データとして、異常
    データに、正常データから推測して加工したデータを用
    いることを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
15. 【請求項１５】 前記請求項１乃至請求項１４のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段として、前記負荷時タップ切換器の外
    壁に取付けられた加速度センサを用いることを特徴とす
    る負荷時タップ切換器の監視装置。
16. 【請求項１６】 前記請求項１乃至請求項１４のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段として、前記負荷時タップ切換器の外
    壁に取付けられた超音波センサを用いることを特徴とす
    る負荷時タップ切換器の監視装置。
17. 【請求項１７】 前記請求項１乃至請求項１４のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段として、前記負荷時タップ切換器の外
    壁に取付けられた、共振周波数を有するセンサを用いる
    ことを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
18. 【請求項１８】 前記請求項１７に記載の負荷時タップ
    切換器の監視装置において、 前記共振周波数を有するセンサとして、２０ｋＨｚ以下
    の共振周波数を有するセンサを用いることを特徴とする
    負荷時タップ切換器の監視装置。
19. 【請求項１９】 前記請求項１７に記載の負荷時タップ
    切換器の監視装置において、 前記共振周波数を有するセンサとして、２０ｋＨｚを超
    え、かつ１００ｋＨｚ以下の共振周波数を有するセンサ
    を用いることを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装
    置。
20. 【請求項２０】 前記請求項１７に記載の負荷時タップ
    切換器の監視装置において、 前記共振周波数を有するセンサとして、１００ｋＨｚを
    超え、かつ２００ｋＨｚ以下の共振周波数を有するセン
    サを用いることを特徴とする負荷時タップ切換器の監視
    装置。
21. 【請求項２１】 前記請求項１乃至請求項２１のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
    て、必要最低限のサンプリング時間よりも遅く、かつ１
    ｍｓ以上１０ｍｓ以下のサンプリング時間にて、前記振
    動波信号をＣＰＵに取込むことを特徴とする負荷時タッ
    プ切換器の監視装置。
22. 【請求項２２】 前記請求項１乃至請求項２１のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
    て、前記切換開閉器の接点部の異常判定を常時オンライ
    ンにて行なうことを特徴とする負荷時タップ切換器の監
    視装置。
23. 【請求項２３】 前記請求項１乃至請求項２１のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段により検出された振動波信号に対し
    て、必要時にオフラインとして前記切換開閉器の接点部
    の異常判定を行なうことを特徴とする負荷時タップ切換
    器の監視装置。
24. 【請求項２４】 前記請求項１乃至請求項２３のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記切換開閉器の接点部の異常判定結果に対して、アラ
    ーム出力を行なうことを特徴とする負荷時タップ切換器
    の監視装置。
25. 【請求項２５】 前記請求項１乃至請求項２４のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記切換開閉器の接点部の異常判定結果に対して、当該
    判定結果が異常であった場合に、前記負荷時タップ切換
    器に対して制御信号を出力することを特徴とする負荷時
    タップ切換器の監視装置。
26. 【請求項２６】 前記請求項１乃至請求項２５のいずれ
    か１項に記載の負荷時タップ切換器の監視装置におい
    て、 前記振動検出手段により検出された振動波信号の異常判
    定を行なう判定手段を、前記負荷時タップ切換器の一部
    を構成する駆動機構である電動操作機構箱内に設けるこ
    とを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。