KR20070009696A

KR20070009696A - 상태 파악 장치 및 이 상태 파악 장치를 사용한 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치

Info

Publication number: KR20070009696A
Application number: KR1020067023587A
Authority: KR
Inventors: 도시에 다케우치; 아키히코 마루야마; 미츠루 츠키마; 도시히로 마츠나가; 가츠히코 호리노우치
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2007-01-18
Also published as: KR100907952B1; KR101107809B1; TW200619657A; US20070222427A1; HK1099811A1; TWI281548B; WO2005111641A1; US7936549B2; DE112005001085T5; JP4758339B2; JPWO2005111641A1; KR20090040370A; DE112005001085B4

Abstract

본 발명은 광학적인 조정이 불필요하고 또한 소형화할 수 있는 상태 파악 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 전력 개폐 기기의 가동 접점을 구동하는 전자 조작 장치의 개극용 전자 코일의 도 5의 전류 J와 같이 최대값 imax의 다음에 나타나는 변곡점 P를 가지며, 이 변곡점은 접점 개방시에 발생한다. 따라서, 시간 tp의 시간 경과적인 변화로부터 접점 소모량을 구할 수 있다. 따라서, 모두 도시하고 있지 않지만, 변곡점 탐색 수단에 의해 변곡점 P의 위치를, 예컨대 전류의 변화율 (di/dt)에 착안해서 구하고, 접점 소모량 산출 수단에 의해 변곡점이 발생하는 시간 tp의 시간 경과적 변화로부터 개폐 접점의 소모량을 구하도록 하였다. 광학적인 검출 수단 등 기계적인 검출 수단을 필요로 하지 않아, 장치를 소형이고 저비용으로 할 수 있다. 가동 접점에 연결된 구동용 가동 철심의 스트로크 st는 도시한 바와 같이 되며, Act3이 개극 완료점이다.

Description

상태 파악 장치 및 이 상태 파악 장치를 사용한 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치{STATE RECOGNIZING DEVICE AND SWITCHING CONTROLLER OF POWER SWITCHING APPARATUS USING STATE RECOGNIZING DEVICE}

본 발명은 전력 차단기의 개폐 접점의 소모량 등의, 피조작 기기를 전자 조작 장치에 의해서 조작하는 경우의 피조작 기기, 또는 전자 조작 장치의 상태를 파악하는 상태 파악 장치에 관한 것이며, 또한 이 상태 파악 장치를 구비한 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치에 관한 것이다.

차단기의 상태량의 하나인 개폐 접점의 소모량을 계측하는 계측 장치로서, 예컨대 전자 조작 기구의 구동 코일에 서로 맞닿은 구동 막대에 지표를 붙이고, 그 위치를 광학적 검출기를 이용해서 검출하여, 접점이 소모되는 것에 의한 초기 위치로부터의 지표의 이동량을 조사하는 것이 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 영국 특허 출원 공개 공보 제2350724호 공보(제 5 페이지, 제 15행~제 20 행 및 도 4)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

종래의 개폐 접점의 소모량을 계측하는 계측 장치는 이상과 같이 구성되고, 광학적 검출기가 필요하게 되어 장치가 커진다. 이에 부가하여, 광학적으로 목표를 정해서 지표를 파악할 필요가 있지만, 그 때문에 축 어긋남 등을 없애기 위한 광학적인 조정이 필요해진다. 게다가 접점의 소모량은 겨우 수 밀리미터 정도이기 때문에, 축 어긋남 등을 없애기 위한 조정은 높은 정밀도로 실행할 필요가 있었다. 또한, 검출기는 1대의 조작 기구에 2개, 3상 전력 개폐 기기에서 조작 기구를 각 상(相)마다 1대씩 총 3대를 마련할 경우, 검출기가 6개 필요하게 되어 장치가 대형화되고, 또한 고가로 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 광학적인 조정이 불필요하고 소형화할 수 있는, 전자 조작 장치 또는 피조작 기기의 상태를 파악하는 상태 파악 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 광학적인 조정이 불필요하고 소형화할 수 있는, 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 상태 파악 장치를 사용하여, 개폐 접점의 긴 수명화를 도모할 수 있는 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 따른 상태 파악 장치는, 고정 철심과, 이 고정 철심에 대하여 이동 가능하게 구성된 가동 철심과, 구동용 전원에 의해 자화되어 가동 철심을 이동 시킴으로써 가동 철심에 연결된 피조작 기기를 구동하는 전자 코일을 구비한 전자 조작 장치에 마련되는 것으로서, 전자 코일에 흐르는 전류 또는 전자 코일에 발생하는 전압을 측정하는 측정 수단과, 이 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변화 정보를 구하는 탐색 수단을 구비하고, 이 탐색 수단으로부터의 변화 정보에 근거하여 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치는, 그 전자 조작 장치가 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 그 탐색 수단은 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한 쪽을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치는, 그 전자 조작 장치가 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 그 전자 코일로서 콘덴서에 축적된 전하에 의해 자화되는 개극(開極)용 전자 코일 및 폐극(閉極)용 전자 코일을 구비하되, 그 탐색 수단은, 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한 쪽 을 구비하며, 접점 이동 개시 시간 및 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한 쪽과 콘덴서의 충전 전압 및 전력 개폐 기기의 온도 정보 중 적어도 한 쪽에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일이 자화되었을 때의 폐극 완료 시간을 예측하는 폐극 시간 예측 수단과, 폐극 완료 예측 시간에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일을 자화하는 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 수단을 구비한 것이다.

발명의 효과

본 발명에 따른 상태 파악 장치에 있어서는, 고정 철심과, 이 고정 철심에 대하여 이동 가능하게 구성된 가동 철심과, 구동용 전원에 의해 자화되어 가동 철심을 이동시킴으로써 가동 철심에 연결된 피조작 기기를 구동하는 전자 코일을 구비한 전자 조작 장치에 마련되는 것으로서, 전자 코일에 흐르는 전류 또는 전자 코일에 발생하는 전압을 측정하는 측정 수단과, 이 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변화 정보를 구하는 탐색 수단을 구비하고, 이 탐색 수단으로부터의 변화 정보에 근거하여 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정하도록 했기 때문에, 광학적인 조정이 불필요하고 또한 소형인 장치로 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치에 있어서는, 그 전자 조작 장치가 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 그 탐색 수단은, 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한 쪽을 구비했기 때문에, 광학적인 조정이 불필요하고 또한 소형인 장치로 접점 이동 개시 시간이나 접점 이동 완료 시간을 구하여 전력 개폐 기기의 상태를 파악할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치에 있어서는, 그 전자 조작 장치가 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 그 전자 코일로서 콘덴서에 축적된 전하에 의해 자화되는 개극용 전자 코일 및 폐극용 전자 코일을 구비하고, 그 탐색 수단은, 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한 쪽을 구비하며, 접점 이동 개시 시간 및 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한 쪽과 콘덴서의 충전 전압 및 전력 개폐 기기의 온도 정보 중 적어도 한 쪽에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일이 자화되었을 때의 폐극 완료 시간을 예측하는 폐극 시간 예측 수단과, 폐극 완료 예측 시간에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일을 자화하는 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 수단을 구비했기 때문에, 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 수명을 길게 할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(실시예 1)

도 1~도 9는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1을 나타내는 것으로서, 도 1은 전자 조작 기구를 이용한 피조작 기기인 진공 차단기의 구성도, 도 2는 진공 차단기의 개폐 상태를 나타내는 상태도, 도 3은 전자 조작 기구의 확대도이다. 도 4는 진공 차단기의 접점 소모량 측정 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 5는 개극용 코일에 흐르는 전류 및 가동 철심의 스트로크를 나타내는 특성도, 도 6은 진공 차단기의 동작시의 질량과 접점 접촉 압력을 나타내는 특성도이다. 도 7은 동작을 설명하기 위한 흐름도, 도 8은 개극용 코일에 흐르는 전류의 변화율을 나타내는 특성도, 도 9는 접점이 소모되고 있지 않을 때와 소모되었을 때를 대비시켜서 개극용 코일에 흐르는 전류 파형과 스트로크를 나타내는 설명도이다.

도 1에서, 진공 차단기를 구성하는 진공 밸브(3)는, 진공의 수용기 중에 개폐 접점(5)이 수용되어 있다. 개폐 접점(5)은 도 1의 왼쪽에 배치된 고정 접점(5a)에 축 방향인 도 1의 좌우 방향으로 소정의 간격을 두고서 대향 배치된 가동 접점(5b)을 갖고 있다. 가동 접점(5b)에는 구동 막대(7)가 고착되어 있고, 가동 접점(5b)과 구동 막대(7)로써 가동부(6)를 구성하고 있다. 이 가동부(6)는 접압 스프링(8) 및 스프링 베어링(9)을 사이에 두고 후술하는 전자 조작 기구(10)의 가동 철심(16)에 연결되어 있다.

전자 조작 기구(10)는(도 3도 참조), 폐극용 코일(13), 개극용 코일(14), 가동 철심(16)을 갖는다. 구동용 전자 코일로서의 폐극용 코일(13) 및 개극용 코 일(14)은 속이 빈 직사각형 형상으로 감겨져 있고, 축 방향으로 소정의 간격을 두고서 배치되어 있다. 강자성 재료로 형성된 직사각형 단면의 가동 철심(16)이 폐극용 코일(13) 및 개극용 코일(14)의 축 방향의 각 중심부에 축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 또한, 가동 철심(16)의 외주부에 판 형상의 영구 자석(16a)이 장착되어 있다(도 3 참조). 구동 전원 장치(20)는 폐극용 콘덴서(23), 개극용 콘덴서(24), 폐극 지령 스위치(27), 개극 지령 스위치(28)를 갖는다. 또한, 구동 전원 장치(20)의 개극용 콘덴서(24)와 개극용 코일(14)을 접속하는 접속선(31)에 전류 측정 수단인 전류 계측기(32)가 마련되어 있다.

전류 계측기(32)에 전력 개폐 기기의 특성량 파악 장치인 접점 소모량 측정 장치(33)가 접속되어 있다. 접점 소모량 측정 장치(33)는, 도 4에 그 상세한 구성을 나타내는 바와 같이, AD 변환기(33a), 제 1 변곡점 탐색 수단인 개극 개시점 탐색 수단(33b), 메모리(33c), 특성량 파악 수단으로서의 접점 소모량 산출 수단(33d) 및 접점 소모량 판정 수단(33e)을 갖는다. 또한, 개극 개시점 탐색 수단(33b), 접점 소모량 산출 수단(33d)의 각 기능은 CPU에 의해 실현되고 있다. 개극 개시점 탐색 수단(33b)이나 접점 소모량 산출 수단(33d)은 도시하고 있지 않지만 가산기와 승산기를 가져, 사칙 연산을 할 수 있다. 사칙 연산의 대상으로 되는 수치는, 메모리(33c)로부터 개극 개시점 탐색 수단(33b)이나 접점 소모량 산출 수단(33d) 내부의 일시적인 기억 영역인 레지스터 변수로 놓여져 연산된다. 연산 결과는 레지스터 변수로 일시적으로 놓여진 후, 메모리(33c)로 전송된다.

다음에, 진공 차단기의 개폐 동작에 대해서 설명한다. 도 1에서, 구동 전원 장치(20)의 폐극용 콘덴서(23) 및 개극용 콘덴서(24)는 상시 소정의 전압으로 충전되어 있다. 도 1 및 도 2(a)에 나타내는 가동 접점(5b)이 개극된 상태에 있어서, 폐극 지령 스위치(27)를 눌러서 폐극 지령을 인가하면 폐극용 콘덴서(23)에 충전되어 있는 전하가 폐극용 코일(13)에 공급된다. 그렇게 하면, 폐극용 코일(13)을 흐르는 전류에 의해 가동 철심(16)이 축 방향에서 도 1의 왼쪽으로 구동되어, 접압 스프링(8) 및 구동 막대(7)를 거쳐 가동 접점(5b)을 고정 접점(5a)에 접촉시켜서 폐극된다. 이 때, 가동 접점(5b)이 고정 접점(5a)에 접촉하여 도 2(b)의 상태로 된 후, 또한 접압 스프링(8)이 압축되어 접점간의 접촉 압력이 확보된 도 2(c)의 상태로 되고, 가동 철심(16)에 장착된 영구 자석(16a)의 자속에 의해 이러한 상태로 유지되어, 폐극 상태로 된다.

이러한 폐극 상태에 있어서, 개극 지령 스위치(28)를 눌러서 개극 지령을 인가하면, 개극용 콘덴서(24)에 충전되어 있는 전하가 접속선(31)을 거쳐서 개극용 코일(14)에 공급되고, 개극용 코일(14)을 흐르는 전류에 의해 가동 철심(16)이 축 방향에서 도 1의 오른쪽으로 구동되어, 도 2(c)의 상태로부터 먼저 도 2(b)에 나타내는 상태로 변화된다. 이 동안에는, 가동 철심(16)이 오른쪽으로 이동하더라도 압축되어 있는 접압 스프링(8)이 신장할 뿐, 가동 접점(5b) 및 진공 밸브(3) 쪽의 구동 막대(7)는 이동하지 않는다. 이 후, 가동 철심(16)이 오른쪽으로 더욱 이동하면, 가동 접점(5b), 구동 막대(7), 접압 스프링(8), 스프링 베어링(9) 및 가동 철심(16)이 일체로 되어 오른쪽으로 이동하고, 가동 접점(5b)이 고정 접점(5a)으로부터 개방되어 도 2(a)의 상태로 되며, 가동 철심(16)에 장착된 영구 자석(16a)의 자속에 의해 유지되어, 개극 상태로 된다.

접점 소모량 측정 장치(33)의 동작의 설명에 앞서, 진공 차단기가 개극될 때에 개극용 코일(14)에 흐르는 전류 및 가동 철심(16)의 스트로크의 변화에 대해서 설명한다. 진공 차단기가 폐극되어 있을 때는, 상술한 바와 같이 영구 자석(16a)의 도 3에 나타내는 검은색 화살표의 자속에 의해 가동 철심(16)이 접압 스프링(8)을 압축하여, 접점(5a, 5b)간의 접촉 압력을 확보한 상태로 유지되고 있다(도 2(c)). 여기서, 개극용 코일(14)에 영구 자석의 상기 검은색 화살표의 자속을 없애는 방향의 전류를 흘린다. 그렇게 하면, 상기 유지 자력은 감쇠하여, 흰색 화살표의 자속에 의해 발생하는 전자 흡인력에 의해서, 가동 철심(16)은 개극 방향(도 1~도 3의 오른쪽 방향)으로 이동한다.

가동 철심(16)이 이동하기 시작하면, 먼저 가동 철심(16)에 연결되어 있는 스프링 베어링(9)이 이동하기 때문에, 전자 조작 기구(10)에는 가동 철심(16), 스프링 베어링(9), 접압 스프링(8), 및 가동 철심(16)과 스프링 베어링(9)을 연결하고 있는 연결 로드의 질량만큼의 관성이 작용한다. 다음에, 어느 일정 거리만큼 가동 철심(16)이 오른쪽으로 이동하면, 스프링 베어링(9)이 진공 밸브(3) 쪽에 있는 구동 막대(7)에 닿는다. 즉, 도 2(c)의 상태로부터 도 2(b)의 상태로 된다. 이 시점에서, 가동 철심(16)부터 가동 접점(5b)까지의 가동 부재 전체가 일체로 되어서 이동하게 되어, 도 6에 나타내는 바와 같이 이동 질량이 급증한다. 이 관성을 전자 조작 기구(10)가 받게 된다.

이들 동작은 이하의 회로 방정식 (1), (2) 및 운동 방정식 (3)에 근거하는 것으로 되지만, 가동 철심(16)이나 가동 접점(5b) 등의 일련의 움직임 중에서 구동계에 관계되는 질량이나 부하가 불연속하게 변화되고, 그 변화가 개극용 코일(14)에 흐르는 전류 파형에 변화를 가져온다. 본원 발명은 이러한 현상에 착안한 것이다.

회로 방정식 (1)은 구동 전 및 구동 완료 후의 가동부(6)가 정지해 있는 상태에서 성립하는 방정식이다. 회로 방정식 (2)는 구동중에 속도 기전압(起電壓) 요소가 발생하고 있는 상태에서 성립하는 방정식이다.

여기서, I는 코일 전류, R은 코일 저항, z는 스트로크, E는 충전 전압, φ는 코일의 총 쇄교 자속량, Fm은 전자력, Fs는 접압 스프링력, Ffriction은　마찰력, m은 관성　질량이다.

또한, 식 (1), (2)에서는, 코일에 흐르는 전류가 정전압원으로부터 공급되는 것으로 하고 있지만, 도 1에 나타내는 바와 같은 콘덴서 등의 방전 회로나 전류 인가 회로로부터 공급되는 경우에도, 여기서의 현상은 마찬가지로 취급해도 된다.

그리고, 전류 파형에 대한 변화는, 가동부(6)의 구동 전에서 구동 상태로 변 화되는 시점인 식 (1)로부터 식 (2)로 회로 방정식이 변화될 때, 혹은, 가동부(6)의 구동 상태로부터 구동 완료 후에 변화되는 시점에서 식 (2)로부터 식 (1)로 회로 방정식이 변화될 때, 혹은, 식 (3)의 운동 방정식 내의 질량 m 또는 부하 Fs가 불연속하게 변화됨으로서 가속도항 d²z/dt²가 불연속하게 변화된 경우에 나타난다. 이들은 전류 파형, 즉 전류-시간 특성 I(t)의, 1계 미분이 0, 또는 1계 미분 혹은 2계 미분이 불연속으로 되는 점에 상당하며, 본원 명세서에서는 상기 현상에서 전류가 변화되는 점을 총칭하여 변곡점이라고 정의하는 것으로 한다.

그런데, 이론적으로는, 이상과 같이 하여 개극용 코일(14)에 흐르는 전류 파형을 구할 수 있지만, 실제의 진공 차단기에 있어서 측정한 예를 모델화하여 가동 철심(16)의 스트로크와 합쳐서 도 5에 나타낸다. 도 5에서, 개극용 코일(14)에 흐르는 전류 J의 파형은, 가동 철심(16)의 이동 개시점(Act1)의 시간 ts에 있어서 최대값 imax로 되고, 이 시간 ts에 이어서 시간 tp에 있어서 제 1 변곡점 P, 시간 tq에 있어서 최소점으로 되는 제 2 변곡점(이하, 적당히 최소점이라고도 호칭함) Q를 갖는다. 시간 tp, tq는, 개극용 코일(14)이 자화된 순간을 시간축의 영점(零點)(기준점)으로 해서 나타내고 있다. 또한, 이하에 있어서의 다른 시간에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 시간의 기준점은 어디에 두어도 무방하다.

가동 철심(16)의 스트로크는 도 5의 스트로크 st에 나타내는 바와 같이 변화되고, 시간 ts에 있어서 가동 철심(16)이 이동을 개시하여(도 5의 점 Act1), 접점 이동 개시 시간이며 개극 개시 시간인 시간(변곡점 P가 발생하는 시간) tp에 있어 서 가동 접점(5b)이 고정 접점(5a)으로부터 개방을 개시하고(도 5의 개극 개시점 Act2), 이후 가동 철심(16) 및 가동 접점(5b)이 일체로 되어 이동하여, 최소점 Q에 대응하는 시간(최소점 Q가 발생하는 시간) tq에 있어서 전체 스트로크를 이동하여 가동 철심(16) 및 가동 접점(5b)이 정지하는 동시에 개극이 완료한다(도 5의 개극 완료점 Act3). 즉, 시간 tq가 접점 이동 완료 시간이며, 개극 완료 시간이다. 이상과 같이, 개극용 코일(14)에 흐르는 전류 J의 파형에 주목하여 변곡점 P 및 최소점 Q가 발생하는 시간 tp 및 tq를 구하면, 그것이 개극 개시 및 개극 완료 시간이다.

다음에, 진공 차단기가 개극될 때에 개극용 코일(14)에 흐르는 전류, 즉 접속선(31)에 흐르는 전류를 측정하는 전류 계측기(32) 및 접점 소모량 측정 장치(33)에 대해서 설명한다. 접속선(31)을 흐르는 전류는 전류 계측기(32)에 의해 흐르는 전류에 비례한 아날로그 신호의 전압 출력으로 변환되고, AD 변환기(33a)에 공급되어 디지털 신호로 변환된다. 이 디지털 신호에 근거하여, 개극 개시점 탐색 수단(33b)에 의해서, 도 5의 전류 파형의 변곡점 P의 위치, 즉 변곡점 P가 발생하는 시간 tp를 구한다. 그리고, 시간 tp가 진공 차단기의 초기 상태에서의 시간 tp(초기)에 대하여 어떻게 변화하는가를 측정함으로써, 접점 소모량 산출 수단(33d)에 의해 접점 소모량을 구할 수 있다.

이하, 변곡점 P의 위치를 탐색하는 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 변곡점 P의 위치란, 가로축을 시간축으로 하고, 세로축을 전류로 취하여 나타냈을 때의 좌표 상의 위치이다. 변곡점 P의 위치를 탐색하는 방법으로서, 여러 가지의 방법 을 생각할 수 있지만, 본 실시예에 있어서는 전류의 변화율에 착안하여 구하는 것에 대해서 설명한다. 이러한 탐색은 개극 개시점 탐색 수단(33b)에 의해서 수행된다. 메모리(33c)에는 미리 진공 차단기가 개극에 필요한 시간 동안의 데이터를 유지할 수 있도록 N개의 크기의 기억 영역 G가 확보되어 있다. 예컨대, 개극에 필요한 충분한 시간이 30msec라고 하면, 상기한 예와 같이 양자화 비트수가 10비트이고 샘플링 레이트 100kS/s(Δtg=10μsec 간격)일 때에는, 1개당 10비트 이상이고 N=3000개 크기의 기억 영역을 배열 G로서 확보한다.

또한, 이하의 연산 처리를 위해 필요한, 예컨대 M=N/10개 크기의 기억 영역을 배열 F로서 확보한다. 개극 개시점 탐색 수단(33b)은, 이와 같이 메모리(33c) 상에 배열을 준비한 다음, 이하와 같은 순서로 처리를 실행한다. 이하, 도 7의 흐름도에 따라, 개극 개시점 탐색 수단(33b) 및 접점 소모량 산출 수단(33d)의 동작을 설명한다.

1) 전류값의 유입(단계 S11)

진공 차단기가 개극 지령을 받았을 때를 시간 t=0으로 하고, 전류 계측기(32)를 거쳐서 접속선(31)에 흐르는 전류의 유입을 시간 Δtg(10μsec) 간격으로 개시하여, AD 변환기(33a)에 의해 디지털 데이터로 변환하여 데이터를 메모리(33c)의 배열 G에 저장한다. 배열 G의 제 j 번째의 요소에는 시간 jㆍΔtg에 있어서의 값이 저장된다. 그리고, N개의 데이터를 취득한 시점에서 유입을 종료한다.

2) 평활화(단계 S12)

유입된 데이터의, 예컨대 10개분씩의 평균값을 배열 F에 저장한다(단계 S12). 평활화에 의해, 배열 G에 저장된 데이터가 갖고 있는 노이즈 성분이 경감된다. 이에 따라, Δtf=100μsec 간격으로의 평활화된 샘플링 데이터가 얻어진다. 따라서, 배열 F의 제 i 번째의 요소에는 시간 t=iㆍΔtf에 있어서의 값이 저장된다.

3) 개극 개시 시간 탐색(단계 S13)

변곡점 탐색 수단(33b)은, 먼저 배열 F의 데이터에 대해서 그 최대값을 구한다. 다음에, 전류의 변화율 (di/dt)을 순차적으로 구한다. 이렇게 하여 구한 것을 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, (di/dt)는 최초 급격히 증가하고, 거기서부터 점차 감소하면서 영점 U를 통과하여 부(負)의 값으로 된다. 상기 영점 U가 도 5(a)에 있어서의 전류 J가 최대값 imax으로 되는 시간 ts에 대응하고, 가동 철심(16)의 이동 개시점이다. 그리고, 시간 ts의 이후, (di/dt)가 부의 값으로 되어 감소를 계속하고, 점 R에 있어서 값이 급증한다. 상기 점 R이 도 5의 변곡점 P에 대응하는 것이며, 이러한 개극 개시점 R이 발생하는 시간 tp가 접점 이동 개시 시간이다.

또한, 앞서 본원 명세서에 있어서는, 전류-시간 특성 I(t)의, 1계 미분이 0, 또는 1계 미분 혹은 2계 미분이 불연속으로 되는 점에 상당하며, 상기 현상에서 전류가 변화하는 점을 총칭하여 변곡점이라고 정의하는 것으로 하였지만, 특히 상기 「불연속으로 되는」것을 판단하기 위해서는, 이하의 내용을 고려할 필요가 있다.

즉, 상기 불연속성의 존재는, 통계 오차를 포함하지 않는다고 가정하여 판단하는 경우에 대한 것이다. 구체적으로는, 예컨대 실측 데이터에 평활화 처리를 실 시하거나, 1 또는 복수의 영역마다 나누어져 있는 함수로 피팅(fitting)하여 결과를 구하는 경우가 있다. 평활화 처리를 실시하는 경우에는, 본래 데이터의 불연속에 의한 급변 부분이 「평활화」되기 때문에, 그런 채로 「1계 미분 혹은 2계 미분이 불연속으로 되는」 것에는 해당하지 않게 되지만, 이러한 경우에는, 어떤 시간 범위의 데이터 변화에 대한 1계 미분 혹은 2계 미분의 값이 급변하는 부분을 추정함으로써 「불연속」점의 위치를 평가할 수 있다. 따라서, 적어도 본원에서는, 이상과 같은 경우에도 청구항 2 등에서 말하는 「불연속으로 되는 점」에 포함되는 것으로 한다. 또한, 하나의 함수로 피팅한 경우(통상은 곤란하기 때문에, 복수 함수에 의한 피팅으로 되지만)에도, 통상, 엄밀한 의미에서의 「1계 미분 혹은 2계 미분이 불연속」으로는 되지 않지만, 상기 평활화 처리의 경우와 마찬가지의 해석으로 한다.

4) 가동 접점의 와이프량 산출(단계 S14)

접점 소모량 산출 수단(33d)은, 먼저 접점 이동 개시 시간인 시간 tp와 가동 철심(16)이 이동을 개시하는 가동 철심 이동 개시 시간인 시간 ts와의 시간차 Δtw(=tp-ts)로부터 가동 접점(5b)의 와이프량 Lw를 계산한다. 시간차 Δtw와 와이프량 Lw와의 관계는, 실제 기기에 대해서 측정하여 데이터베이스를 만들어 두고, 당해 데이터베이스를 참조하여 와이프량 Lw를 구한다.

또한, 와이프량이란, 가동 철심이 이동을 개시하고 나서 접점이 이동 개시할 때까지 가동 철심이 이동한 거리, 또는, 폐극 상태에서의 스프링의 압축량과 개극 상태에서의 스프링의 압축량의 차이며, 와이프량의 변화량은 접점 소모량과 동등하 다.

5) 접점 소모량 산출(단계 S15)

또한, 접점 소모량 산출 수단(33d)은, 제 2 소정시인 현재의 와이프량 Lw와, 제 1 소정시인 이전에 측정된 접점이 소모되고 있지 않을 때의 와이프량 Lw0과의 차 ΔLw를 구하고, 와이프량의 차 ΔLw로부터 접점 소모량을 결정한다.

6) 접점 소모량의 체크(단계 S16)

접점 소모량 판정 수단(33e)은 결정한 접점 소모량이 소정값을 초과하고 있지 않는지를 체크한다.

7) 신호의 외부 출력(단계 S17)

접점 소모량 판정 수단(33e)은 접점 소모량이 소정값을 초과하고 있으면 경보 신호와 접점 소모량을, 초과하고 있지 않으면 접점 소모량을 외부에 출력한다.

이상과 같이 하여 접점 소모량을 구하는 것이지만, 도 9에 접점 소모 전과 접점 소모 후의 개극용 코일(14)에 흐르는 전류를 비교하여 나타내었다. 도 9에서, 접점 소모 전의 개극용 코일(14)의 전류 J를 실선으로, 접점 소모 후의 개극용 코일(14)의 전류를 점선으로 표시하고 있다. 도 9에서, 신품(新品)시(본 발명에 있어서의 제 1 소정시)에 있어서, 개극용 코일(14)에 흐르는 전류의 최대값 imax에 대응하는 시간 ts와 변곡점 P에 대응하는 시간 tp1의 시간차 Δt1(=tp1-ts)로부터 와이프량 ΔLw1을 구한다. 그리고, 신품시보다도 뒤의 임의의 시점(본 발명에 있어서의 제 2 소정시)에 있어서는, 접점 소모와 더불어 변곡점 P가 발생하는 위치가 도 9의 왼쪽 상단 방향으로 이동하여, 시간 tp1로부터 시간 tp2로 변화된다. 즉, 가동 철심(16)이 개극 동작을 개시하고 나서 가동 접점(5b)이 고정 접점(5a)으로부터 떨어지기까지의 시간이 짧아진다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가동 철심(16)이 스트로크 엔드에 도달하는 개극 완료 시간이 tq1으로부터 tq2로 길어진다. 이는, 접점 소모량의 증가와 더불어 가동부의 이동 거리가 그만큼 길어지기 때문이다.

이 때, 개극용 코일(14)에 흐르는 전류의 최대값 imax에 대응하는 시간 ts(접점 소모시에 있어서도 거의 변화하지 않음)와 변곡점 P에 대응하는 시간 tp2의 시간차 Δt2(=tp2-ts)로부터 와이프량 Lw2를 구한다. 그리고, 접점 소모 전의 와이프량 Lw1과 상기 와이프량 Lw2의 차 ΔLw로부터, 계산에 의해 혹은 와이프량의 차 ΔLw와 접점 소모량과의 관계를 나타낸 데이터 테이블로부터 접점 소모량을 구한다.

상기에서는, 시간 ts와 시간 tp의 차로부터 가동 접점(5b)의 와이프량을 구하고, 그 와이프량의 변화(ΔLw1에서 ΔLw2로 변화)로부터 접점 소모량을 구하는 것에 대해서 설명했지만, 와이프량을 구하는 것을 생략하고, 시간 tp의 변화(tp1으로부터 tp2로 변화)로부터 접점 소모량을 구하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 개극용 코일(14)의 전류 J의 파형의 변곡점 P의 위치를 개극 개시점 탐색 수단(33b)에 의해 구하여, 변곡점 P의 위치(발생하는 시간)의 변화로부터 접점 소모량을 구할 수 있다. 따라서, 광학적인 검출기를 이용하지 않고서 접점 소모량의 측정이 가능하게 되어, 광학적 조정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 개극시에 있어서의 개극용 코일의 전류 파형을 이용하여 접점 소모량을 구했지만, 폐극용 코일(13)의 전류 파형으로부터 접점 소모량을 구하는 것도 가능하다.

(실시예 2)

앞서의 실시예 1의 도 5에서는, 전류값이 최대로 되는 점을 가동 철심의 이동 개시점으로 하였다. 엄밀한 정밀도를 문제로 하지 않는 한, 이러한 취급에 지장은 없지만, 현상을 매우 상세하게 파악하면, 회로의 시정수 등과의 관계에서, 실제의 가동 철심의 이동 개시점은 전류 최대점보다 조금 앞으로 되고, 그 변곡점은 변화의 정도가 작기 때문에, 일반적으로 추출이 곤란해진다. 본 실시예 2에서는, 이러한 경우에, 간편한 변곡점의 탐색 방법에 대해서 소개한다.

즉, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전류 최대점인 A점보다 앞의 시점 A'에 있어서 가동 철심은 이동을 개시하고 있다. 상세하게는, A'점에 있어서, 전류 파형의 변곡점이 존재하지만, 검출이 용이한 극값에 상당하는 A점과 비교하여 파형의 변동이 작아서, 이를 검출하기 위해서는 높은 정밀도로 전류 측정을 행할 필요가 있어, 측정 장치의 비용 상승으로 이어진다.

그래서, A점으로부터 A'점으로의 보정량인 보정 시간 ΔT를 이용하여 A점의 보정을 행함으로써, 보다 정확한 상태 인자, 구동 파라미터의 산출을 행할 수 있다.

일반적으로, 임의의 변곡점을 파형 분석으로부터 산출하는 것보다도, 근방의 극소점, 극대점으로부터 보정 시간 ΔT를 이용하여 변곡점을 추정하는 편이 고속, 또는 용이하게 변곡점을 추측할 수 있는 경우가 있다.

또한, 보정 시간 ΔT의 산출 방법으로서는, 사전 실측, 또는, 계산에 의해서 정해진 고정값을 이용하는 방식, A점의 시각, 전류, 전압값과의 상관을 사전 실험, 계산 등에 의해서 구한 함수, 또는 맵 데이터로부터 산출하는 방식, 또는, A점 이전의 파형 데이터로부터 근사 함수를 작성하여, 실제 파형과의 비교로부터 구하는 방식 등이 있다.

(실시예 3)

도 11, 도 12는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 도 11은 진공 차단기의 개폐 시간 감시 장치의 구성도, 도 12는 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 11에서, 상태 파악 장치로서의 개폐 시간 감시 장치(43)는, 도 5와 마찬가지인 AD 변환기(33a) 및 메모리(33c) 외에, 제 2 변곡점 탐색 수단인 개극시 최소점 탐색 수단(43a) 및 폐극시 최소점 탐색 수단(43b), 신호 발신 수단으로서의 이상 판정 수단(43c)을 갖는다.

다음에, 도 12의 흐름도에 따라 개폐 시간 감시 장치(43)의 동작을 설명한다. 개극 지령 스위치(28)를 눌러서 개극용 코일(14)에 개극 지령을 인가하여, 개극 동작을 실행시킨다(단계 S21). 이 때 접속선(31)에 흐르는 전류를 AD 변환기(33a)에 의해 디지털 데이터로 변환하여 메모리(33c)에 취입한다(단계 S22). 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 평활화 처리를 한다(단계 S23). 개극시 최소점 탐색 수단(43a)에 의해, 도 5에 나타낸 것과 마찬가지의 최소점 Q를 탐색한다(단계 S24).

최소점 Q의 탐색은, 예컨대 개극시의 전류 J의 변화율 (di/dt)에 의해 실행한다. 도 8은 앞서 나타낸 개극용 코일(14)을 흐르는 전류의 변화율을 나타내는 특성도이지만, 도 8에서 최소점 Q에 대응하는 개극 완료점 S에 있어서 (di/dt)가 소정값 이상 정방향으로 변화하는 것에 착안하여 개극시의 최소점(도 5의 최소점 Q)을 탐색한다. 상기 최소점 Q가 발생하는 시간 tq가 가동 접점(5b)의 이동 완료 시간, 즉 개극 완료 시간이기 때문에, 이상 판정 수단(43c)에 의해 시간 tq가 소정 범위 내인지 여부를 판정하여(단계 S25), 소정 범위를 벗어나 있으면 이상을 알리는 이상 신호를 발신한다(단계 S26). 소정 범위 내이면 단계 S31로 진행한다.

폐극시에 있어서 폐극용 코일(13)에 흐르는 전류의 파형도 도 5에 나타낸 전류 J와 마찬가지로 변화된다. 따라서, 개극시의 최소점의 탐색과 마찬가지로 하여 폐극시의 최소점을 탐색할 수 있다. 즉, 폐극 지령 스위치(27)를 눌러서 폐극용 코일(13)에 폐극 지령을 인가하여, 폐극 동작을 실행시킨다(단계 S31). 이 때 접속선에 흐르는 전류를 AD 변환기(33a)에 의해 디지털 데이터로 변환하여 메모리(33c)에 취입한다(단계 S32). 그 후, 평활화 처리를 한다(단계 S33). 폐극시 최소점 탐색 수단(43b)에 의해, 도 5에 나타낸 것과 마찬가지의 최소점을 탐색한다(단계 S34). 최소점의 탐색은 앞서의 단계 S24에서와 마찬가지의 방법에 의해 실행한다. 상기 최소점이 발생하는 시간이 가동 접점(5b)의 이동 완료 시간, 즉 폐극 완료 시간이기 때문에, 이상 판정 수단(43c)에 의해, 폐극 완료 시간이 소정 범위 내인지 여부를 판정하여(단계 S35), 소정 범위를 벗어나 있으면 이상을 알리 는 이상 신호를 발신한다(단계 S36).

개극이나 폐극이 완료되기까지의 시간이 이상적으로 긴 경우에는, 가동 접점(5b)이나 가동 철심(16)이 이동할 때의 마찰 저항의 증대 등의 이상이 고려된다. 또한, 개극이나 폐극이 완료되지 않은 경우에는, 가동 접점(5b)이나 가동 철심(16) 등의 이동 불량이 고려된다.

이상과 같이, 접점 이동 완료 시간으로서의 개극 완료 시간 혹은 폐극 완료 시간을 이상 판정 수단에 의해 감시함으로써, 기계적인 개폐 보조 접점을 이용하지 않고 개극이나 폐극의 완료를 검출할 수 있다. 또한, 차단기의 불완전 투입이나 개극 불능 등의 구동 상태의 이상을 검출할 수 있어, 오동작 방지나 신뢰성 향상에 기여할 수 있다.

(실시예 4)

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 진공 차단기의 특성량 측정 장치의 구성도이다. 도 13에서, 상태 파악 장치로서의 특성량 측정 장치(53)는, 도 4와 마찬가지인 AD 변환기(33a) 내지 접점 소모량 산출 수단(33d), 도 11과 마찬가지인 개극시 최소점 탐색 수단(43a) 외에, 특성량 파악 수단으로서의 개극 시간 산출 수단(53a), 신호 발신 수단으로서의 이상 판정 수단(53b)을 갖는다. AD 변환기(33a) 내지 접점 소모량 산출 수단(33d)에 의해, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 제 2 소정시인 현재의 와이프량 Lw2와, 제 1 소정시인 이전에 측정된 와이프량 Lw1과의 차 ΔLw를 구하고, 와이프량의 차 ΔLw로부터 접점 소모량을 결정한다. 또한, 개극시 최소점 탐색 수단(43a)에 의해, 도 5에 도시한 변곡점 P 이후에 전류가 최소로 되는 최소점 Q(변곡점이기도 함)의 위치를 구한다.

개극 시간 산출 수단(53a)은 변곡점 P에 대응하는 시간 tp와 최소점 Q에 대응하는 시간 tq로부터(tp, tq는 도 5 참조), 시간 tp와 tq의 시간차 Δtd를 구한다. 또한, 시간차 Δtd로부터, 미리 실제 기기에 있어서 측정된 시간차와 개극 시간의 관계가 표 형식으로 기억된 개극 시간 데이터베이스를 이용하여 개극 시간을 구한다. 이상 판정 수단(53b)은, 상기한 바와 같이 하여 구한 접점 소모량 혹은 개극 시간이 소정값을 초과하고 있지 않은지 여부를 판정하여, 초과하고 있으면 경보 신호와 초과한 접점 소모량이나 개극 시간을, 초과하고 있지 않으면 접점 소모량 및 개극 시간을 외부에 출력한다. 또한, 개극 시간 산정 수단(53a)은 구한 개극 시간으로부터 더욱 이를 환산하여 개극 속도를 구하는 것이더라도 무방하다.

또한, 이 시간차 Δtd는 가동 접점(5b)이나 가동 철심(16)이 이동할 때의 마찰 저항의 증대 등에 의해서 커지기 때문에, 시간차 Δtd를 구함으로써 진공 차단기의 동작 상태를 구할 수 있다.

이러한 방법에 의해 개극용 코일의 전류 파형의 변곡점 P와 최소점 Q의 위치로부터 개극 시간의 변동을 구할 수 있으므로, 광학적 조정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 장치를 소형화, 저(低)가격화할 수 있다. 또한, 이상 판정 수단(53b)을 마련하여, 접점 소모량이나 개극 시간이 소정 범위에서 벗어나고 있지 않은지 여부를 판정하고, 이상인 경우, 경보를 발생하도록 했기 때문에, 접점 소모량의 이상이나 진공 차단기의 불완전 투입이나, 개극 불능 등의 동작 불량을 감시할 수 있어, 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

(실시예 5)

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 진공 차단기의 특성량 측정 장치의 구성도이다. 도 14에서, 상태 파악 장치로서의 특성량 측정 장치(63)는 접점 소모량 파악 수단으로서의 접점 소모량 산출 수단(63a)을 갖는다. 본 실시예에 있어서는, 접점 소모량 산출 수단(63a)은 도 13에 나타낸 접점 소모량 산출 수단(33d)과는 상이한 방법에 의해 접점 소모량을 구한다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 13에 나타낸 실시예 3과 마찬가지이므로, 상당하는 것에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 전류 파형의 변곡점 P의 위치를 구한다. 또한, 최소점 탐색 수단(53a)에 의해, 도 5에 도시한 변곡점 P 이후에 전류가 최소로 되는 최소점 Q의 위치를 구한다.

개극 시간 산출 수단(53a)은 변곡점 P에 대응하는 시간 tp와 최소점 Q에 대응하는 시간 tq와의 시간차 Δtd(=tq-tp, 도 5 참조)를 구한다. 또한, 시간차 Δtd로부터, 미리 실제 기기에 있어서 측정된 상기 시간차 Δtd와 개극 시간의 관계가 표 형식으로 기억된 개극 시간 데이터베이스를 이용하여 개극 시간을 구한다. 접점 소모량 산출 수단(63a)은, 미리 실제 기기에 있어서 측정된 제 1 소정시인 신품일 때의 시간차 Δtd1(=tq1-tp1, 도 9 참조)과 제 2 소정시인 현재의(소정 횟수 개폐한 후의) 시간차 Δtd2(=tq2-tp2, 도 9 참조)와의 차를 구하여, 이 차와 접점 소모량의 관계를 나타내는 데이터베이스로부터 접점 소모량을 구한다. 이상 판정 수단(53b)은, 접점 소모량 혹은 개극 시간이 소정값을 초과하고 있지 않은지 여부를 판정하여, 초과하고 있으면 경보 신호와 초과한 접점 소모량이나 개극 시간을, 초과하고 있지 않으면 접점 소모량 및 개극 시간을 외부에 출력한다. 또한, 개극 시간 산정 수단(53a)은 구한 개극 시간으로부터 더욱 이를 환산하여 개극 속도를 구하는 것이더라도 무방하다. 또한, 접점 소모량은 시간 tp와 시간 tq의 시간차 Δtd의 변동(Δtd1로부터 Δtd2로 변화)으로부터 구하는 대신에, 시간 tq의 변동, 즉 신품일 때의 시간 tq1과 소정 횟수 개폐했을 때의 시간 tq2와의 차로부터 접점 소모량을 구하도록 해도 된다.

이와 같이, 개극용 코일의 전류 파형의 변곡점 P에 대응하는 시간 tp와 최소점 Q에 대응하는 시간 tq의 변동으로부터, 혹은 최소점 Q에 대응하는 시간 tq의 변동으로부터 접점 소모량을 구할 수 있다. 또한, 개극용 코일의 전류 파형의 변곡점 P에 대응하는 시간 tp와 최소점 Q에 대응하는 시간 tq로부터 개극 시간의 변동을 구할 수 있다. 따라서, 광학적 조정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 장치를 소형화, 저(低)가격화할 수 있다. 또한, 이상 판정 수단(53b)을 마련하여, 접점 소모량이나 개극 시간이 소정 범위에서 벗어나 있지 않은지 여부를 판정해서, 이상인 경우, 경보를 발생하도록 하였기 때문에, 접점 소모량의 이상이나 진공 차단기의 불완전 투입, 개극 불능 등의 동작 불량을 알 수 있어, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

(실시예 6)

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 진공 차단기의 개폐 제어 장치의 구성도이다. 도 15에서, 개폐 제어 장치(73)는 온도 및 콘덴서 전압 취득 수단(73a), 폐극 시간 예측 수단(73b), 투입 타이밍 제어 수단(73c)을 갖는다. 그 밖의 구성에 대해서는 도 4에 도시한 것과 마찬가지인 것이다. 먼저, 변곡점 탐색 수단(33b)에 의해, 도 5에 나타낸 것과 마찬가지인 변곡점 P를 탐색하여 변곡점 P가 발생하는 시간 tp를 구한다. 접점 소모량 산출 수단(33d)은, 개극용 코일(14)에 흐르는 전류가 최대값으로 되는 시간 ts와 상기 시간 tp로부터 실시예 1과 마찬가지로 하여 가동 접점(5b)의 와이프량 Lw를 산출하고, 앞서 산출한 접점 소모 전의 와이프량 Lw0과의 차로부터 접점 소모량을 구한다. 온도 및 콘덴서 전압 취득 수단(73a)은 진공 차단기의 온도 및 폐극용 콘덴서(23)의 전압 데이터를 취득한다. 폐극 시간 예측 수단(73b)은 이들 온도 및 전압과 상기 접점 소모량에 근거하여, 다음번에 폐극할 때의 폐극 시간을 예측 연산한다.

폐극 시간 예측 수단(73b)이 예측 연산하는 폐극 시간은, 폐극용 코일(13)의 온도가 높으면 그 저항이 크기 때문에, 흐르는 전류가 작아지므로 길어지고, 콘덴서(23)의 온도가 높으면 콘덴서(23)의 용량이 커져 폐극용 코일(13)에 흐르는 전류가 커지므로 짧아지며, 콘덴서(23)의 충전 전압이 높으면 폐극용 코일(13)에 흐르는 전류가 커지므로 짧아진다. 또한, 진공 차단기 혹은 진공 차단기를 포함하는 전력 개폐 기기의 내부는, 거의 균일한 온도로 되어 있다고 기대할 수 있으므로, 전력 개폐 기기 내부의 어느 한 점의 온도 정보로 콘덴서(23) 및 폐극용 코일(13) 의 온도를 대표할 수 있다.

또한, 접점의 마모에 의해서 변곡점 P가 왼쪽으로 이동하여 개극 개시 시간이 빨라지면, 가동 접점(5b)은 접점 마모량분만큼 여분으로 이동해야 되고, 그 만큼 이동 시간, 즉 개극 시간이 길어진다. 따라서, 폐극시에도 접점 마모량분만큼(도 9의 시간 tp1, tp2 참조) 가동 접점(5b)의 이동 거리가 길어지기 때문에, 폐극시에 당해 접점 마모량분의 거리를 이동하는 시간을 가산하여 폐극 시간을 예측한다. 폐극 타이밍 제어 수단(73c)은, 연산된 폐극 시간에 근거하여 진공 차단기의 투입(폐극) 타이밍을 제어한다. 투입 타이밍은, 예컨대 진공 차단기를 투입했을 때 개폐 접점에 흐르는 돌입 전류가 거의 0으로 되도록 제어하여, 진공 차단기의 접점 소모량의 경감을 도모한다.

또한, 폐극 시간의 예측 연산은, 요구 정밀도에 따라서는, 폐극용 콘덴서(23)의 전압 정보 및 폐극용 코일(13)의 온도 정보 중 어느 하나를 생략하고 실행해도 된다. 후술하는 실시예 7의 경우도 마찬가지이다.

(실시예 7)

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 진공 차단기의 개폐 제어 장치의 구성도이다. 도 16에서, 개폐 제어 장치(83)는, 개극시 최소점 탐색 수단(43a)과 폐극 시간 예측 수단(83a)을 갖는다. 그 밖의 구성에 대해서는 도 15에 나타낸 것과 마찬가지인 것이다. 먼저, 변곡점 탐색 수단(33b) 및 개극시 최소점 탐색 수단(43a)에 의해, 변곡점 P 및 최소점 Q(도 5의 P, Q를 참조)를 탐색하여, 변곡점 P 및 최소점 Q가 발생하는 개극 개시 및 개극 완료 시간인 시간 tp, tq를 구한다. 이 시간 tq와 시간 tp의 차 Δtpq로부터 개극시의 가동 접점(5b)의 이동 거리 d를 구한다. 또한, 온도 및 콘덴서 전압 취득 수단(73a)에 의해 진공 차단기의 온도 및 폐극용 콘덴서(23)의 전압 데이터를 취득한다. 폐극 시간 예측 수단(83a)은 이들 온도 및 전압과 상기 개극시의 이동 거리 d에 근거하여, 다음번에 폐극할 때의 폐극 시간을 예측 연산한다.

폐극 시간 예측 수단(83a)이 예측 연산하는 폐극 시간은, 폐극용 코일(13)의 온도가 높으면 그 저항이 크기 때문에, 흐르는 전류가 감소하므로 길어지고, 콘덴서(23)의 온도가 높으면 콘덴서(23)의 용량이 커져 폐극용 코일(13)에 흐르는 전류가 커지므로 짧아지며, 콘덴서(23)의 충전 전압이 높으면 폐극용 코일(13)에 흐르는 전류가 커지기 때문에 짧아진다. 또한, 진공 차단기 혹은 진공 차단기를 포함하는 전력 개폐 기기의 내부는, 거의 균일한 온도로 되어 있다고 기대할 수 있기 때문에, 전력 개폐 기기 내부의 어느 한 점의 온도 정보로 콘덴서(23) 및 폐극용 코일(13)의 온도를 대표할 수 있다.

또한, 접점의 마모에 의해서 개극시의 가동 접점(5b)의 이동 거리가 연장되기 때문에, 폐극시에 있어서도 그만큼 폐극 시간이 길어지지만, 이동 거리 d와 폐극 시간과의 관계는 미리 양자를 대응시킨 테이블을 작성해 놓고, 폐극 시간을 예측할 때에 참조하여 폐극 시간을 구한다. 폐극 타이밍 제어 수단(73c)은 연산된 폐극 시간에 근거하여 진공 차단기의 투입(폐극) 타이밍을 제어한다.

(실시예 8)

앞서의 실시예 1에서는, 전류 파형 상의 각 변곡점의 탐색을 전류의 시간 변화율을 기초로 실행하였다(도 8). 본 실시예 8에서는, 전류 파형을 다항식의 근사 곡선에 적용하고, 이 근사 곡선에 근거하여 각 변곡점을 탐색하는 경우에 대해서, 이하 도 17의 흐름도에 의해 그 동작을 설명한다.

1) 전류값의 유입(단계 S41)

2) 평활화(단계 S42)

유입된 데이터의, 예컨대 10개분씩의 평균값을 배열 F에 저장한다(단계 S42). 평활화에 의해, 배열 G에 저장된 데이터가 갖고 있는 노이즈 성분이 경감된다. 이에 따라, Δtf=100μsec 간격으로의 평활화된 샘플링 데이터가 얻어진다. 따라서, 배열 F의 제 i 번째의 요소에는 시간 t=iㆍΔtf에 있어서의 값이 저장된다.

3) 최대값 탐색(단계 S43)

배열 F의 최대값을 부여하는 요소 번호 imax를 구한다.

4) 변곡점 근점 탐색 개시점 설정(단계 S44)

imax로부터, 예컨대 3msec에 상당하는 30개 앞의 요소 번호를 변곡점 근점 탐색 개시점 ist로 한다.

5) 배열 F에 대하여 근사 곡선을 구함(단계 S45)

ist부터 imax까지의 범위의 배열 F의 값에 대하여, 최소제곱법을 이용하여 다항식으로 근사한다. 예를 들어, 2차 곡선 (at²+bt+c)를 근사시켜 계수 a, b, c를 각각 구한다(도 18 참조). 최소 제곱법에 의한 근사에 대해서는, 일반적으로 잘 알려진 방법이므로 상세한 설명은 생략한다. 근사식은 2차식에 한정되지 않더라도, 취급이 용이하다.

6) 근사 성공인지를 판단함(단계 S46)

계수 a의 부호에 의해서 근사가 성공했는지 여부를 판단한다. 즉, 도 19에 도시하는 바와 같이, a≥0이면, 근사 곡선은 아래로 볼록한 형태를 하고 있으므로 실패이다. 실패인 경우에는, ist를 1 증가시켜 단계 S45로 되돌아간다. 한편, a<0인 경우에는, 위로 볼록한 형태이므로 근사 성공이다. 이 때, imax의 값을 근사 종료점 ied로 한다(imax=ied).

7) 외삽 오차를 구함(단계 S47)

외삽점 t=ied+1에 대하여, 오차 D=F(t)-(at²+bt+c)를 구한다.

8) 변곡점 근점인지를 판단함(단계 S48)

오차 D가 미리 정해진 판단값을 초과하고 있는지 여부에 의해 변곡점의 근점인지 여부를 판단한다. 변곡점 근점이면 상기 판단값 이하의 값으로 되어 있다.

그래서, 예컨대 판단값을 5로 하여, 도 20에 도시하는 바와 같이 D≤5이면, 변곡점 근점이 아니라고 하여 다음 단계 S19로 진행하고, 도 21에 도시하는 바와 같이 D>5이면, 변곡점 근점이라고 하여 단계 S50으로 진행한다.

9) 근사 곡선의 재계산(단계 S49)

ied를 1 증가시키고, ist로부터 ied까지의 범위의 배열 F의 값에 대하여, 재차 최소제곱법을 이용하여 2차 곡선 (at²+bt+c)를 근사시켜 계수 a, b, c를 각각 구한다. 그리고, 단계 S47로 되돌아가 단계 S47부터 단계 S49까지를 변곡점 근점이 발견될 때까지 되풀이한다.

10) 변곡점 탐색 개시점 설정(단계 S50)

변곡점 근점으로부터 예컨대 100μsec 되돌아간 부분에 상당하는 배열 G의 요소 번호를 변곡점 탐색 개시점 jst로 한다. 즉, jst=10×(ied-1)로 한다.

12) 변곡점 탐색 종료점 설정(단계 S51)

변곡점 근점으로부터 예컨대 200μsec 앞의 부분에 상당하는 배열 G의 요소 번호를 변곡점 탐색 종료점 jed로 한다. 즉, jed=10×(ied+2)로 한다.

13) 근사 곡선을 구함(단계 S52)

jst부터 jed까지의 범위의 배열 G의 값에 대하여, 최소제곱법을 이용하여 다항식으로 근사한다. 예를 들어, 2차 곡선 (at²+bt+c)를 근사시켜 계수 a, b, c를 각각 구한다.

14) 변곡점의 결정(단계 S53)

도 22에 도시하는 바와 같이, 2차 곡선 (at²+bt+c)의 최소값을 부여하는 tp=-b/(2a)를 변곡점 P의 위치로 한다. 또한, 도 22에서, 검은 점으로 나타낸 Dn, Dn+1, Dn+2, Dn+3은 배열 G의 데이터이다.

15) 변곡점 위치의 시간차 계산(단계 S54)

이와 같이 하여 탐색된 변곡점 P1의 위치에 대응하는 시간 tp와, 미리 측정해 놓은 접점 소모하고 있지 않을 때에 있어서의 변곡점 P의 위치에 대응하는 시간 tp0 사이의 시간차 (tp0-tp)를 구한다.

16) 접점 소모량 계산(단계 S55)

접점 소모량 산출 수단(33d)은 시간차 (tp0-tp)와 접점 소모량과의 관계(거의 비례하지만)를 미리 실험이나 계산에 의해서 구한 식이나 표로부터 접점 소모량을 구한다.

이상과 같은 수순에 따라 개극용 코일의 전류 파형의 변곡점의 위치를 최소제곱법에 의한 근사를 이용하여 구하고, 변곡점 P의 위치(발생하는 시간 tp)로부터 접점 소모량을 구할 수 있다. 따라서, 광학적인 검출기를 이용하지 않고서 접점 소모량의 측정이 가능해져, 광학적 조정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 장치를 소형화할 수 있다. 접점 소모량 측정 장치(33)는 원칩 IC로 실현할 수 있고, 특히 소형 경량화, 저가격화의 요청이 강한 진공 차단기에 내장하기에 적합한 것으로 할 수 있다.

또한, 변곡점 P나 Q는, 변곡점 탐색 수단이나 최소점 탐색 수단 등에 관계없 이, 예컨대 도 5에 도시한 전류의 파형 J를 표시 장치의 화면 상에 표시하고, 당해 표시 화면에 있어서 눈으로 보아서 변곡점 P 및 Q를 마우스로 클릭하여, 클릭된 좌표점으로부터 시간 tp 및 tq를 구해서 실시예 1에서 이용한 것과 마찬가지인 접점 소모량의 데이터베이스로부터 접점 소모량을 자동 계산하도록 하는 것도 가능하다.

(실시예 9)

또한, 이상의 각 실시예에서는 전류 파형에 근거하여 검출하는 방법을 나타내었지만, 콘덴서의 전하에 의해 자화되는 개극용이나 폐극용 코일의 경우에는, 그 전압에 전류와 마찬가지인 변곡점이 나타나기 때문에, 마찬가지의 방법에 의해 접점 소모량이나 개극 시간이나 폐극 시간 등의 기기 상태를 구할 수 있다. 실시예 9는 상기 전압 파형의 변곡점으로부터 특성량을 구하는 것으로, 도 23은 개극 동작시, 비자화 코일, 즉 폐극용 코일(13)에 유기되는 전압을 측정한 결과(가는 실선으로 나타냄)를 나타내며, 전류 파형으로 나타내는 도 5에 대응하는 것이다. 또한, 도면 중 굵은 실선은 가동 철심(16)의 스트로크를 나타낸다.

도 23으로부터, 얻어진 전압 파형의, 예컨대 그 시간 미분 특성으로부터 변곡점 P를 구할 수 있어, 개극 개시 시간(접점 이동 개시 시간) tp를 얻을 수 있다. 따라서, 앞서의 전류 파형을 이용한 경우에서 설명한 것과 마찬가지의 방법으로 전력 개폐 기기의 특성량의 변화를 파악하는 것이 가능해진다.

(실시예 10)

이상의 실시예에서는, 가동 철심의 이동 개시점으로부터 이동 완료점(도 5의 예에서는 개극 완료점 Q에 상당함)에 이르는 전류 파형 상의 변곡점에 있어서의 변화 정보를 대상으로 해 왔지만, 가동 철심의 이동 완료 후의 파형으로부터도 변화 정보를 구할 수 있음을 본 실시예 10에서 설명한다.

도 24에서, 개폐 장치의 동작 완료, 즉 가동 철심의 이동 완료 시점 Q점 이후의 전류 파형은, 전자 조작 기구의 가동부의 충돌시 바운싱(bouncing)에 의해서 발생하는 전류 변동이 중첩된 파형을 나타내고 있다. 그리고, 이러한 기계적인 바운싱의 크기는, 개폐 장치의 구동 속도, 고정 상태 등의 상태를 반영한다. 따라서, 상기 Q점 이후의 전류 파형의 변화로부터 기기 상태의 변화를 검출할 수 있다.

구체적으로는, Q점 이후의 전류 파형으로부터, 특정한 복수점을 이용하여 바운싱이 발생하지 않는 경우의 전류 파형을 추정하고, 이 추정된 전류 파형(동일 도면의 점선 부분을 포함하는 보간 곡선으로 나타냄)과 실측 파형(실선으로 나타냄)과의 차분을 구한다. 동일 도면의 하반부에 도시하는, 상기 차분 파형은 상기한 기계적인 바운싱의 크기를 나타내는 것이다. 차분 파형으로부터 그 최대값, 파형의 시간폭, 적분값 등의 수치를 추출하여, 정상시의 데이터, 또는, 미리 정해진 한계값과 비교함으로써 개폐 장치의 상태 판정을 하고, 이상이 판정된 경우에는 이상 신호를 출력한다. 이러한 이상 판정 수단을 부가함으로써, 장치의 이상 상태를 사전에 알 수 있다.

(실시예 11)

또한, 이상에서는 전력 개폐 기기로서 진공 차단기를 예로 들었지만, 기중 개폐기나 전자 접촉기 등의 마찬가지 구성의 전자 조작 기구를 갖는 전력 개폐 기기에도 적용할 수 있음은 물론이지만, 본 발명은 더욱 광범위한 기기로의 응용이 가능하다.

도 25는 본 발명의 실시예 11에 관한 것으로, 엘리베이터 등에 사용되는 브레이크 장치를 구동하는 전자 조작 기구에 본원 발명으로 되는 상태 파악 장치를 적용한 것이다. 도면에 있어서, 전자 조작 기구(100)는 도 1 및 도 3에서 설명한 전자 조작 기구(10)와 마찬가지인 것이지만, 한 쌍의 코일(101, 102)에 흘리는 전류를 조작함으로써, 가동 철심(103)이 연결부(104)를 지면 좌우 방향으로 구동한다. 도 25는 브레이크 동작시를 나타내며, 개방 스프링(105)의 신장력에 의해 브레이크 레버(106)가 일정한 힘으로 레일(107)을 끼워넣어서 브레이크력을 발생하고 있다.

여기서, 코일(101, 102)에 전류를 공급하여 자화시키면, 가동 철심(103)은 지면 왼쪽으로 이동하고, 개방 스프링(105)을 누르면서 브레이크 레버(106)를 회동시켜 레일(107)과 떨어져 브레이크력이 개방된다. 이에 따라, 엘리베이터 카가 이동을 개시한다.

도 26은 도 25의 브레이크 장치의 코일 전류 파형을 나타내는 것으로, 전류 피크시의 다음 변곡점 P가 브레이크 개방 동작 완료 시간으로 된다. 그리고, 시간 경과적인 변화에 의해 연결부의 마찰 등이 증대되어 기구 상태가 변화되면, 도면에 나타내는 바와 같이 전류값이 증대해 가는 동시에, 변곡점이 P1→P2→P3으로 이동해 가서 브레이크 개방 동작 완료 시간이 길어진다.

따라서, 앞서의 실시예 1 등에서 설명한 것과 마찬가지의 요령으로, 전류 파형의 변곡점 탐색 수단에 의해 변곡점의 시간 정보의 시간 경과적인 변동량을 파악 감시하는 것에 의해, 동작 불량을 일으키기 전에 이상 경보를 발신함으로써, 장해를 미연에 방지하는 동시에 유지 보수를 확실하게 실시할 수 있다.

물론, 브레이크 슬라이딩부의 마모량 변동도 탐색한 변곡점의 시간 정보에 영향을 미치기 때문에, 이들 변곡점의 데이터로부터 마모량을 추정할 수도 있다.

또한, 엘리베이터의 브레이크 장치에 한정되지 않고, 자동차용 등의 밸브의 개폐 조작을 실행하는 밸브 기어 기기에도 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있어, 동등한 효과를 나타낸다.

또한, 일반적으로는 전자 조작 장치, 및, 그 전자 조작 장치에 의해 구동되는 피조작 기기의 마찰 등의 상태 인자의 변화에 의해서, 그 구동 특성이 변화하는 전자 조작 장치, 또는, 그에 의해서 조작되는 피조작 기기의 상태 파악에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 본원 발명의 상태 파악 장치의 적용 분야에 따라서는, 상기 전자 조작 기구의 코일이 1개만 사용되는 경우가 있다. 여기서, 전압 파형으로부터 그 변곡점을 탐색하기 위해서는, 콘덴서 등의 구동 전원으로부터 전류를 공급중인 당해 코일의 전압을 측정할 필요가 있다. 이 경우, 전류 변동에 의해서 상기 구동 전원의 내부 저항에 발생하는 전압 강하의 변동이 탐색 대상의 전압 변동 파형으로 된다.

(실시예 12)

여기서는, 전자 조작 기구의 구동 전원인 콘덴서(도 1 참조)의 용량 변동을 간편하게 검출하는 요령에 대해서 설명한다. 즉, 콘덴서는, 일반적으로 충방전 동작을 반복하는 과정에서 소자가 열화하여 그 정전 용량이 점차 감소해 간다. 일정 이상 콘덴서의 용량이 저하되면, 정상적인 구동 조작을 보상하는 전류를 코일에 공급할 수 없게 되고, 전자 조작 장치로서 동작 불량을 일으키게 되어, 용량의 감시가 필요하게 된다.

도 27은 코일로의 방전시에 있어서의 콘덴서의 단자 전압의 전압 파형을 나타낸다. 그리고, 여기서는 특히, 콘덴서의 용량이 변화한 경우의 전압 파형의 변화에 주목한다. 즉, 도시하는 바와 같이, 콘덴서 용량이 초기 상태(100%)로부터 80%, 60%로 감소하면, 전압의 감쇠 속도가 변화되는 것을 알 수 있다. 그래서, 전압 인가시로부터 어느 일정한 시간 경과 후의 전압 감쇄량을 검출함으로써 콘덴서의 용량 열화를 파악할 수 있으며, 일정한 용량 저하를 검출할 때에 경보를 발신하도록 하면, 전자 조작 장치의 불량을 미연에 방지하는 동시에 유지 보수를 확실하게 실시할 수 있다.

특히, 상기 용량 변화 검출 수단을 실시예 6 및 7(도 15, 16 참조)의 개폐 제어 장치에 도입하면, 전용의 용량 모니터를 이용하지 않고 콘덴서 용량을 모니터할 수 있어, 제어 장치를 저비용으로 구성할 수 있다.

(실시예 13)

여기서는, 전자 조작 장치의 주위 온도를 간편하게 검출하는 요령에 대해서 설명한다. 전자 조작 장치의 폐극용 코일(13)이나 개극용 코일(14)에 차단기가 동작하고 있지 않는 어느 소정시에 미약 전류를 통전하여 출력 전압을 계측한다. 여기서, 코일에 사용되는 도선 등의 저항은 온도에 대하여 선형으로 변화하기 때문에, 미리 코일의 저항을 측정해 두고, 상기 저항에 대한 저항 변동율을 계측함으로써 주위 온도를 대강 파악할 수 있다. 여기서, 저항이 변동하면 미약 전류가 흐른 경우의 출력 전압은 V=I*R로 변화하기 때문에, 상기 출력 전압을 모니터해 놓으면, 주위 온도의 변화를 알 수 있게 된다.

검출한 주위 온도에 따라서, 차단기의 동작 불량을 일으키기 전에 이상 경보를 발신함으로써 장해를 미연에 방지하는 동시에, 유지 보수를 확실하게 실시할 수 있다. 또한, 추정한 온도를 실시예 6 및 7(도 15, 16 참조)의 개폐 제어 장치에 도입하면, 전용의 온도계를 이용하지 않고 주위 온도를 모니터할 수 있어, 제어 장치를 저비용으로 구성할 수 있다.

또한, 여기서는 전자 조작 기구(10)의 개폐극용 코일을 이용하고 있지만, 예컨대 온도 측정용의 작은 코일 권선이더라도 무방하며, 이 코일은 반드시 전자 조작 기구(10)에 매립되어 있을 필요는 없다.

(실시예 14)

여기서는, 전자 조작 장치의 주위 온도를 간편하게 검출하는 또 다른 요령에 대해서 설명한다.

도 28에 홀 소자를 이용한 주위 온도 추정예를 나타낸다. 동일 도면에 있어서, 고정 철심의 일부에 자속 감시 구멍을 형성하고, 이 감시 구멍 내에 홀 소자(110)를 설치한다. 일반적으로 홀 소자의 출력 전압은 주위 온도에 대해 일정한 기울기를 갖는다. 즉, Vh=KㆍαㆍB(단, Vh: 홀 소자 출력 전압, K: 온도 계수, α: 상온시의 출력 감도, B: 자속 밀도)로 되어, 전자 조작 기구(10)가 개극 또는 폐극 상태를 유지하고, 영구 자석이 일정 자장을 발생하고 있는 경우, 홀 소자 출력 전압 Vh의 변동은 상기 온도 계수 k에 따른 온도 변동으로만 된다. 즉, Vh의 변동을 모니터함으로써 주위 온도를 추정할 수 있게 된다.

검출한 주위 온도에 따라서, 차단기의 동작 불량을 일으키기 전에 이상 경보를 발신함으로써 장해를 미연에 방지하는 동시에, 유지 보수를 확실하게 실시할 수 있다. 또한, 추정한 온도를 실시예 6 및 7(도 15, 16 참조)의 개폐 제어 장치에 넣으면, 전용의 온도계를 이용하지 않고 주위 온도를 모니터할 수 있어, 제어 장치를 저비용으로 구성할 수 있다.

또한, 여기서는 전자 조작 기구 외주 쪽에 홀 소자를 배치하고 있지만, 이러한 배치 장소는 영구 자석(16a)의 자속이 지나는 경로 상이면 어디라도 가능하다.

(실시예 15)

여기서는, 변곡점에 있어서의 전류값 정보나 전압값 정보를 얻는 연산을 간편하게 실현할 수 있는 상태 파악 장치에 대해서 소개한다.

도 29는 본 발명의 실시예 15의 연산 처리부를 나타내는 도면이다. 도 29에서, 개극용 코일(121)의 전류의 1계 미분 파형을 검출하는 1계 미분 파형 검출 수단(124)과 그 미분 파형의 제로ㆍ크로스점을 검출하고, 그 제로ㆍ크로스점에서 펄스 신호를 출력하는 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)을 구비하고 있다.

도 30에서, 동일 도면 (a)의 전류 파형 상의 변곡점 중, 극대값, 극소값으로 되는 점은 전류 1계 미분 파형 상에서의 제로ㆍ크로스점으로 치환된다(동일 도면 (b)). 도 29에서, 전류 신호 변환 수단(126A)은, 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)으로부터의 펄스 신호를 트리거 신호로서, 전류 파형 검출 수단(122)으로부터의 개극용 코일(121)의 전류값을 당해 변곡점에 있어서의 전류 변화 정보로서, 수취하여 특성량 측정 장치(125)에 송출한다.

전압 신호 변환 수단(126B)은, 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)으로부터의 펄스 신호를 트리거 신호로서, 전압 파형 검출 수단(123)으로부터의 개극용 코일(121)의 전압값을 당해 변곡점에 있어서의 전압 변화 정보로서, 수취하여 특성량 측정 장치(125)에 송출한다.

이러한 구성에서는, 전류 파형 상의 변곡점은 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)에 의해서 복수의 펄스 신호로서 추출되기 때문에, 전류, 전압의 모든 파형을 수취할 필요는 없어, 펄스 신호를 트리거 신호로서 ADC에서 판독한 측정값만을 연산 유닛에 있어서 처리하면 된다. 따라서, 연산 유닛의 부하 경감, 저비용의 장치 구성을 실현할 수 있다.

또한, 전류 미분 파형은 권선식 CT에 의해서 검출할 수 있지만, 일반적인 전 자 조작 기구의 전류 파형에서는 10Hz 근방의 주파수대의 신호를 많이 포함하기 때문에, 통상의 코어가 부착된 권선식 CT에서는 코어 포화의 영향에 의해 정확한 측정을 행할 수 없다. 이 때문에, 공심형(空芯型) CT(소위, 로고스키(Rogowski) CT)를 이용함으로써 보다 정확한 측정을 행할 수 있다.

또한, 도 29에 나타내는 바와 같이 논리합 회로(129)를 마련하고, 트리거 신호에 이용하는 펄스 신호로서는, 구동 개시 지령 신호를 기준으로 하여 타이머ㆍ유닛(128)에서 발생한 특정 시간에 대응하는 펄스 신호를 부가해도 된다.

또한, 제로ㆍ크로스 검출은 전류 검출값 외에, 전압 검출값 또는 전압 미분 검출값을 대상으로 해도 된다.

도 30(c)에 도시하는 바와 같이, 1계 미분 파형 검출 수단(124)으로부터의 전기 신호를, 미분 회로를 통해서 전류의 2계 미분 신호를 더욱 취출하여, 전류 2계 미분 신호의 피크 검출, 또한, 제로ㆍ크로스 검출을 행하는 회로에 부가해도 된다. 전류 2계 미분 신호의 피크값, 또는 제로ㆍ크로스점은, 전류 신호의 변곡점을 나타내기 때문에, 광범위한 변곡점의 탐색 및 당해 변곡점에서의 변화 정보의 연산 취득이 간편하고 저비용으로 달성할 수 있게 된다.

(실시예 16)

도 31은 본 발명의 실시예 16에 있어서의 상태 파악 장치를 나타내는 구성도로, 앞서의 실시예 15와 마찬가지로, 변화 정보를 얻는 연산을 간편하게 실현하는 것을 목적으로 한다.

도 31에서, 개극용 코일(121)의 전류의 1계 미분 파형을 검출하는 1계 미분 파형 검출 수단(124)과 그 미분 파형의 제로ㆍ크로스점을 검출하여 그 제로ㆍ크로스점에서 펄스 신호를 출력하는 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)을 구비하고 있는 점은 앞서의 실시예 15와 마찬가지이다.

한편, 전압 파형 검출 수단(123)으로부터 출력된 신호는 임계값 검출 수단(130)에 입력하고, 특성량 측정 장치(125)의 연산 유닛에는 이들 임계값 검출 수단(130)과 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)으로부터의 펄스 신호만을 입력한다.

임계값 검출 수단(130)에서는, 도 32와 같이, 입력 신호가 일정 임계값보다 큰 동안에는 출력 펄스 신호가 ON으로 되는 신호를 출력한다. 따라서, 이 때의 펄스폭 시간의 정보는 전압의 감쇠 파형의 정보가 포함되게 되어, 이 펄스폭 정보를 기기의 상태 인자의 산출을 위한 측정값의 하나로서 이용할 수 있다.

특성량 측정 장치(125)의 연산 유닛에서는, 임계값 검출 수단(130)과 제로ㆍ크로스 검출 수단(127)으로부터의 각 펄스 신호의 시간 정보로부터 개폐 장치의 상태 인자를 산출한다.

또한, 전류 파형 검출 수단(122)으로부터의 신호를 임계값 검출 수단(130)의 입력으로 해도 된다.

이러한 구성으로 함으로써, ADC부를 생략할 수 있어, 연산 유닛을 저비용으로 구성할 수 있다.

(실시예 17)

이상의 각 실시예에서는, 전류 또는 전압의 측정 수단으로부터의 출력 파형 상에서의 변곡점에 관한 정보로부터 특정 상태, 예컨대 접점 이동 개시 시간이나 접점 이동 완료 시간, 또는, 이들의 시간 경과적인 변화량으로부터 개폐 접점의 소모량 등의 특성량을 검출하는 수단, 방법에 대해서 설명하고, 종래의 수단, 방법과 비교하여 한층 더 유용한 것을 확인하였다.

그런데, 본원 발명, 즉 전자 코일에 흐르는 전류 또는 전자 코일에 발생하는 전압을 측정하는 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변곡점에 있어서의 변화 정보를 구하고, 이 변화 정보에 근거하여 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정하는 상태 파악 장치는, 이상에서 구체적으로 예시한 실시예 이외에, 또한, 광범위한 상태를 파악하는 수단으로서 유효하지만, 그러한 적용에 있어서는 이하의 점에 유의할 필요가 있다.

즉, 각 변곡점에 있어서의 시간 정보, 전류값 정보, 전압값 정보인 변화 정보는, 일반적으로는 복수 종별의 상태, 즉 복수의 상태 인자의 변화에 영향을 받는 것이다. 따라서, 이들 복수의 상태 인자의 상태량을 확실하고 양호한 정밀도로 파악하기 위해서는, 각각의 상태 인자를 변화시킨 경우의 현상은 물론, 복수의 인자에 의한 복합화된 현상의 해석도 필요하게 된다.

본 실시예 17에서는, 일부 종전의 설명과 중복되지만, 이상의 관점에서의 각종 유용한 방법에 대해서 설명한다. 피조작 기기로서 전력 개폐 기기를 상정하여 설명하지만, 실시예 11에서 채용한 브레이크 장치 등 다른 기기에도 마찬가지로 적 용할 수 있음은 말할 필요도 없다.

도 33은 개극시의 개극용 코일의 전류 및 전압을 나타낸 것이다. 구동용 전원은 콘덴서의 충전 전압을 이용하는 것이다. 코일 전류 파형 또는 전압 파형은, 코일 통전 개시부터 가동부의 동작 완료, 또는 동작 완료 후에 걸쳐서 복잡한 변동을 반복하고, 예를 들면 도면 중 A~H로 표시한 것과 같은 복수의 변곡점을 갖는다. 또한, 도면 중 I는 후술하는 실시예 18에서 채택하는 특징 시점을 예시하는 것으로, 동일 실시예 18에서 상술한다. 이들 변곡점의 표현 방법은 개극/폐극 동작이나 전자 조작 장치의 형식에 따라서 상이하다. 전류 파형 검출 수단 및 전압 파형 검출 수단에 의해 전류 파형 및 전압 파형을 개폐 제어 장치에 도입하고, 이들의 파형 데이터로부터 분석 알고리즘을 이용해서 파형 중 변곡점을 추출하여, 이들 점에 대응하는 시각을 Ta~Th, 전류값을 Ia~Ih, 전압값을 Va~Vh로 한다.

이들 측정값은 전력 개폐 기기의 상태에 의해서 변동한다. 여기서, 전력 개폐 기기의 상태란, 전력 개폐 기기의 동작 특성을 변화시키는 인자가 취하는 값이며, 이러한 인자의 변화량이 일정한 값을 초과함으로써 전력 개폐 기기의 동작 불량이 발생하거나, 또는, 동작 불량이 발생할 확률이 상승하는 것으로서, 전력 개폐 기기의 운전 이력이나 시간 경과에 따라서 변화할 수 있는 것이다. 구체적으로는, 상태의 인자란, 전력 개폐 기기의 온도, 가동 부분에 발생하는 마찰력, 콘덴서를 이용하여 코일에 통전하는 시스템에 있어서의 콘덴서의 용량 및 콘덴서의 충전 전압, 정전압 전원을 이용하여 코일 통전하는 시스템에 있어서의 전원 전압, 코일 통전 회로에 있어서의 저항값, 진공 밸브 내에 있어서의 개폐 접점의 소모량, 영구 자석에 의한 개극 또는 폐극의 유지력 등이다.

도 34는 통상 상태에서의 전력 개폐 기기의 개극시의 코일 전류 파형과, 구동 부분의 마찰이 증대한 전력 개폐 기기에 있어서의 코일 전류 파형의 일례를 나타낸 것이다. 본 예에서는, 전자 코일은 콘덴서로부터의 방전 전류에 의해 구동되고 있다. 가동 부분에 발생하는 마찰력이 증대하면, 가동 철심에 작용하는 스프링력와 전자력의 일부가 마찰력과 상쇄되어, 가동 철심을 구동하는 힘이 감소하고, 가동 철심의 이동 속도가 감소한다. 이 때문에, 가동 철심이 이동을 시작하고 나서, 개폐 접점이 개방되기 시작할 때까지의 시간, 및, 가동 철심의 동작이 완료하기까지의 시간이 지연된다. 즉, 변곡점 B, 변곡점 F의 시각 Tb, Tf가 지연된다. 또한, 개폐 접점이 개방되기 시작하는 시점 B에서의 가동 철심의 이동 속도는 통상시에 비해서 작아지기 때문에, 가동 철심의 이동 속도에 따라서 코일에 발생하는 역기전압이 저하하여, 보다 전류가 흐르기 쉬워지기 때문에, 변곡점 B에 있어서의 전류값 Ib는 통상시에 비해서 커지는 경향으로 된다.

또한, 가동부의 동작 완료점 F에서는, 가동 철심의 속도 저하에 따른 전류값 If의 증가가 있지만, 구동 시간이 길어짐으로써, 변곡점 F에 도달할 때까지 콘덴서로부터 방출된 전하량이 증가하여 변곡점 F에 있어서의 전압값 Vf가 저하되고, 이에 따라서 전류값 If가 저하되는 효과가 더해지기 때문에, 변곡점 B에 있어서의 전류값 변화와는 상이한 변화를 나타낸다. 또한, 다른 변곡점에 대해서도 마찬가지로, 시각, 전류, 전압의 값이 마찰력에 따라서 변동한다.

도 35는 통상 상태에서의 전력 개폐 기기의 개극시의 코일 전류 파형과, 개 폐 접점이 소모된 전력 개폐 기기에 있어서의 코일 전류 파형의 일례를 나타낸 것이다. 본 예에서는, 전자 코일은 콘덴서로부터의 방전 전류로 구동되고 있다. 개폐 접점이 소모되면, 가동 철심의 이동 개시점 A부터 개폐 접점이 개방되기 시작하는 점 B까지 가동 철심이 이동하는 거리가 짧아진다. 이 때문에, 변곡점 B의 시각 Tb는 통상시보다도 작은 값으로 된다. 또한, 가동 철심의 이동 개시점 A부터 개폐 접점이 개방되기 시작하는 점 B까지 가동 철심이 이동하는 거리는, 스프링의 압축량이며, 스프링의 압축량이 작아지기 때문에, 변곡점 B에 있어서의 가동 철심의 속도는 통상시에 비해서 작아진다. 이에 따라, 가동 철심의 이동 속도에 따라서 코일에 발생하는 역기 전압이 저하하여, 보다 전류가 흐르기 쉬워지기 때문에, 변곡점 B에 있어서의 전류값 Ib는 통상시에 비해서 커지는 경향으로 된다. 또한, 가동 철심의 동작 완료점 F에서는, 가동 철심의 속도 저하에 의해서 변곡점 F의 시각 Tb가 커진다. 또한, 가동 철심의 속도 저하에 따른 전류값 If의 증가 효과에 대하여, 구동 시간이 길어지게 됨에 따라서, 변곡점 F에 도달할 때까지 콘덴서로부터 방출되는 전하량이 증가하여 변곡점 F에 있어서의 전압값 Vf가 저하하고, 이에 따라 전류값 If가 저하하는 효과가 크기 때문에, 변곡점 B에 있어서의 전류값 If는 통상시에 비해서 감소하는 경향을 나타내고 있다. 또한, 다른 변곡점에 대해서도 마찬가지로, 시각, 전류, 전압의 값이 접점 소모량에 따라서 변동한다.

도 36은 통상 상태에서의 전력 개폐 기기의 개극시의 코일 전류 파형과, 콘덴서의 열화에 의해서 용량이 감소한 전력 개폐 기기에 있어서의 코일 전류 파형의 일례를 나타낸 것이다. 본 예에서는, 전자 코일은 콘덴서로부터의 방전 전류로 구 동되고 있다. 콘덴서 용량이 감소하면, 코일로의 전류 방전에 의한 콘덴서 전압의 저하가 통상시에 비해서 커지고, 이 때문에 각 변곡점에서의 전류값이 감소한다. 또한, 각 변곡점의 시각은 주로 스프링력에 의해 결정되는 가동 철심 속도에 의존하고 있기 때문에, 통상시와의 차이는 적다.

이와 같이, 각 변곡점에 있어서의 시각, 전류값, 전압값은, 그 시점에서의 전력 개폐 기기의 상태가 반영되어 있다. 예를 들어, 변곡점 B에 있어서의 전류값 Ib는, 접점 소모량, 가동부의 마찰력, 콘덴서 열화의 각 상태 인자의 변동에 따라서 변동하며, 도 37(a)~(c)에 도시한 바와 같은 상관 관계를 갖는다. 그러나, 전류값 Ib에 2개 이상의 상태 인자의 변동의 영향이 반영되어 있는 경우에는, Ib만으로부터 2개 이상의 상태 인자의 변동을 분리해서 추정하는 것은 곤란하다.

도 37(d)~(f)는 변곡점 F에 있어서의 전류값 If의, 접점 소모량, 가동부의 마찰력, 콘덴서 열화의 각 상태 인자의 변동에 따른 영향을 나타낸 것이다. 변곡점 F에 있어서의 전류값 If의, 각 상태 인자의 변동에 따른 변화 경향은 Ib의 변화와는 상이한 것으로서, Ib와 If는 3개의 상태 인자에 대하여 독립적인 변화 경향을 갖고 있다고 말할 수 있다. 물론, 상기 변곡점 B, F에 있어서의 전류 측정값 Ib, If는, 접점 소모량, 가동부의 마찰력, 콘덴서 열화 이외의 상태 인자의 변동에 따라서도 변화한다.

일반적으로는, N개의 상태 인자에 대하여, 독립적인 변화 경향을 갖는 M개의 시각, 전류, 전압 등의 측정값이 있는 경우, M≥N이면 M개의 측정값으로부터 N개의 상태 인자의 변화량을 일차 근사에 의해서 수치적으로 추정하는 것이 가능하다. 또한, 상태 인자와 측정량의 상관에 고차의 상관이 있는 경우에는, 보다 많은 독립된 측정값이 필요로 된다.

또한, 일반적으로는, 이들 측정값은 상태 인자의 변화량을 산출할 때에 필요한 감도에 대응하는 측정값의 필요 감도에 대하여, 측정값의 측정 정밀도가 동등 또는 그 이하일 필요가 있다. 그러나, 복수의 측정값의 평균을 취함으로써, 측정 정밀도를 높이는 것이 가능하기 때문에, 상기한 바와 같은 독립된 측정값 외에, 측정 정밀도가 양호한 비독립적인 측정값을 부가함으로써, 상태 인자의 변화량의 추정 정밀도를 향상킬 수 있다.

상태 인자의 변화량의 산출 방법으로서는, 측정값과 상태 인자의 상관 맵을 미리 준비하여, 실제의 측정값으로부터 내삽(interpolation) 또는 외삽(extrapolation)에 의해서 상태 인자의 변화량을 산출하는 방법이나, 측정값으로부터 상태 인자를 직접 도출하는 함수를 미리 결정해 두는 방법이 있다. 이들 상관 맵(데이터베이스)이나 함수를 결정하는 수단으로서는, 실측 데이터에 근거하여 결정하는 방법, 해석 시뮬레이션에 근거하여 결정하는 방법, 및 양자를 이용하여 결정하는 방법이 있다.

상태 인자를 수치적으로 산출한 후, 이들 상태 인자에 대하여 미리 정해진 한계값과의 비교에 의해, 전력 개폐 기기의 이상을 판정할 수 있다. 상태가 이상하다고 판정된 경우에는, 이상 신호를 출력하여 장해를 사전에 검지할 수 있다.

또한, 이들 상태 인자는 전력 개폐 기기의 온도 조건에 따라서 변동하는 경우가 있다. 예를 들면, 일반적인 콘덴서는 온도 저하에 의해서 용량이 감소하고, 코일은 온도 저하에 의해서 저항값이 감소한다. 이와 같이, 상태 인자의 변동이 열화에 의한 것인지, 온도 변동에 의한 것인지를 분리하기 위해서, 온도 측정 수단을 이용하여 온도를 측정하고, 상태 인자의 변화량의 추정값을 보정함으로써, 보다 정확한 상태 인자의 추정을 행할 수 있다.

또한, 전력 개폐 기기의 상태 인자가 수치적으로 구해지면, 이들 상태 인자를 이용하여 전력 개폐 기기의 동작을 예측하는 것이 가능하다. 동작의 예측이란, 개극 동작시의 상태 인자의 변화량으로부터, 다음번의 폐극 동작에 있어서의 구동 속도, 폐극 시간 등의 구동 파라미터를 수치적으로 예측하거나, 또는, 폐극 동작시의 상태 인자의 변화량으로부터, 다음번의 개극 동작에 있어서의 구동 속도, 개극 시간 등의 구동 파라미터를 수치적으로 예측하는 것이다.

전력 개폐 기기의 구동 파라미터의 예측 방법으로서는, 상태 인자와 구동 파라미터와의 상관 맵을 미리 작성하는 방법, 또는 상태 인자로부터 구동 파라미터를 도출하는 함수를 미리 준비하는 방법이 있다. 또한, 변곡점의 시각, 전류값, 전압값, 및 온도 측정값으로부터, 상관 맵 또는 함수를 이용하여 구동 파라미터를 산출하는 방법도 있다.

(실시예 18)

이상의 각 실시예에서는, 변화 정보를 전류 또는 전압의 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변곡점으로부터 얻도록 하고 있다. 그러나, 본원 발명자는 기기의 상태 파악에 관한 각종 실험을 광범위하게 수행한 결과, 전자 코일의 자화를 개시하는 시점부터 소정 시간 경과 후의 시점인 특징 시점에 있어서의 전류값 정보나 전압값 정보로부터도, 상태 파악에 유용한 정보를 획득할 수 있음을 발견하였다. 또한, 이러한 특징 시점으로서는, 상술한 자화 개시 시점에 한정되지 않고, 앞서의 실시예에서 설명한 변곡점이 위치하는 시점부터 소정 시간 경과한 시점도 대상으로 할 수 있는 것이다.

본 실시예 18에서는, 이러한 특징 시점에 있어서의 변화 정보로부터 상태를 추정 파악하는 방법, 또한 이러한 특징 시점의 타이밍을 어떻게 설정하는지에 대해서 설명한다.

전술한 도 33에서, 방전 개시로부터 시간 Tx가 경과한 점을 특징 시점 I로 하였다. 이 때, Tx는, 특정한 상태 인자의 변동에 대해서는 전류값 또는 전압값이 크게 변동하고, 그 밖의 상태 인자에 대해서는 전류값 및 전압값의 변동이 작아지도록 정한 시간 간격이다. 도 38은 코일 전압 파형의 (a) 접점 소모, (b) 마찰, (c) 콘덴서 용량, (d) 콘덴서 충전 전압의 각 상태 인자의 변동에 대한 변화의 상태를 나타낸 것이다.

예를 들면, Tx=0.035의 근방에서는, 접점 소모, 마찰, 충전 전압의 3개의 상태 인자의 변동에 대하여 전압값의 변동은 작고, 콘덴서 용량의 변동에 대해서는 전압값의 변동은 크다. 또한, Tx=0인 점에서의 전압값은 충전 전압 변동의 영향만을 받는다. 이러한 특징 시점에 있어서의 측정값을 이용하면, 특정한 상태 인자의 변동량을 다른 상태 인자로부터 분리해서 산출할 수 있다.

시간 간격 Tx의 구체적인 산출 방식의 예로서는, 이하와 같은 방식이 있다. 상태 인자가 N개 있는 경우에 있어서, 그 중 하나의 상태 인자 R에 대해서, 상태 인자 R이 허용되는 최소값을 Rmin, 상태 인자가 허용되는 최대값을 Rmax로 하고, 상태 인자 R을 Rmin부터 Rmax로 변화시킨 경우에, 전압값 V가 취한 값의 최소값을 VRmin, 최대값을 VRmax로 한다. 또한, 상태 인자 R 이외의 상태 인자 Ti(i=1, …, N-1)에 대해서도 각 상태 인자의 값이 허용되는 최소값으로부터 최대값으로 변화된 경우의, 전압값의 최소값, 최대값을, VTi_min, VTi_max로 했을 때,

로 하여,

s1이 측정 오차에 근거하여 미리 설정된 소정의 값 A보다도 커지고, s2가 상기 값 A보다 작고 미리 설정된 소정의 값 B보다도 작아지는 점을 Tx로 해서 구하면 된다. 여기서는, 전압값에 대하여 Tx를 구했지만, 전류값에 대하여 구해도 된다.

또한, s1>A, s2<B이고, s1이 최대로 되는 점을 Tx로 해서 구해도 된다.

또한, s1>A, s2<B이고, d=s2/s1이 최소로 되는 시간 Tx를 구해도 된다. 또한, d가 최소가 되는 점 이외에, d가 극소로 되는 복수의 Tx를 선택해도 된다. 또한, s1, s2의 계산 방식으로서,

로 해도 된다. 또한, d의 산출 방식으로서는 d=s2-s1로 해도 된다.

또한, Tx의 선택 범위로서는, 코일 전류의 통전 개시시부터 전자 조작 장치 의 구동 완료 시간에 부가하여, 전자 조작 장치의 구동 완료 후의 시간으로 해도 된다.

또한, 상기 예에서는 하나의 상태 인자의 변화를 다른 상태 인자로부터 분리하는 방법으로서 설명했지만, 복수의 상태 인자의 변화와, 다른 복수의 상태 인자의 변화를 분리하는 방법으로서 이용해도 된다.

예를 들면, 상태 인자가 N개 있는 경우, N개의 상태 인자를 N=M+L인 M개의 상태 인자 Ri(i=1, …, M)와 L개의 상태 인자 Tj(j=1, …, L)로 나누고, 각 상태 인자의 값이 허용되는 최소값으로부터 최대값으로 변화되었을 때의, 전압값의 최소값, 최대값을 각각 VRi_max, VRi_min, VTj_max, VTj_min으로 했을 때,

으로 하여, s1이 값 A보다 커지고, s2가 값 B보다 작아지는 점을 Tx로서 구하면 된다. 여기서는, 전압값에 대하여 Tx를 구했지만, 전류값에 대하여 구해도 된다.

또한, s1>A, s2<B이고 s1이 최대로 되는 점을 Tx로서 구하여도 좋다.

또한, s1>A, s2<B이고, d=s2/s1이 최소로 되는 시간 Tx를 구해도 된다. 또한, d가 최소로 되는 점 이외에, d가 극소로 되는 복수의 Tx를 선택해도 된다. 또한, s1, s2의 계산 방식으로서,

으로 해도 된다. 또한, d의 산출 방식으로서는 d=s2-s1로 해도 된다. Tx의 선택 범위로서는, 코일 전류의 통전 개시시부터 전자 조작 장치의 구동 완료 시간에 부가하여, 전자 조작 장치의 구동 완료 후의 시간으로 해도 된다.

이 방법에서는, 1개의 전압값 또는 전류값으로부터 특정한 상태 인자의 변화량을 추정하는 것은 불가능하지만, 이러한 방법에 의해서 구한 복수의 특징 시점에 있어서의 전압 또는 전류의 측정값을 조합함으로써, 특정한 상태 인자의 변화량을 추정할 수 있다. 또한, 조합하는 측정값은 상기 변곡점에 있어서의 측정값으로 해도 된다.

또한, 상태 인자가 N개 있는 경우, N개의 상태 인자를 N=M+L인 M개의 상태 인자 Ri(i=1, …, M)와 L개의 상태 인자 Ti(i=1, …, L)로 나누어, 상태 인자 Ri(i=1, …, M)에 대해서 각각의 상태 인자를 1개의 세트로 하고, 그 세트에 포함되는 상태 인자의 값을, 각각이 허용되는 최소값으로부터 각각이 허용되는 최대값으로 변화시킨 경우의, 전압값의 최소값을 VRmin, 최대값을 VRmax로 하며, 상태 인자 Ti(i=1, …, L)에 대해서 각각의 상태 인자를 하나의 세트로 하고, 그 세트에 포함되는 상태 인자의 값을, 각각이 허용되는 최소값으로부터 각각이 허용되는 최대값으로 변화시킨 경우의, 전압값의 최소값을 VTmin, 최대값을 VTmax로 해서,

로 하여, s1이 값 A보다 커지고, s2가 값 B보다 작아지는 점을 Tx로서 구하는 방법도 있다. 여기서는, 전압값에 대하여 Tx를 구했지만, 전류값에 대하여 구해도 된다.

또한, s1>A, s2<B이고, s1이 최대로 되는 점을 Tx로서 구해도 된다.

또한, s1>A, s2<B이고, d=s2/s1이 최소로 되는 시간 Tx를 구해도 된다. 또한, d가 최소로 되는 점 이외에, d가 극소로 되는 복수의 Tx를 선택해도 된다.

또한, s1, s2의 계산 방식으로서,

로 해도 된다. 또한, d의 산출 방식으로서는 d=s2-s1로 해도 된다. Tx의 선택 범위로서는, 코일 전류의 통전 개시시부터 전자 조작 장치의 구동 완료 시간에 부가하여, 전자 조작 장치의 구동 완료 후의 시간으로 해도 된다.

1개의 상태 인자의 세트에 대해서, 그 세트에 포함되는 상태 인자의 값을, 각각이 허용되는 최소값으로부터 최대값으로 변화시키는 방법으로서는, 연속적으로 값을 바꾸는 방식과, 분산된 값으로 불연속으로 변화시키는 방법이 있다. 또한, 1개의 상태 인자의 세트에 대해서, 그 세트에 포함되는 상태 인자의 값을, 각각이 허용되는 최소값으로부터 최대값으로 변화시키는 순서로서는, 각 상태 인자를 동시에 일정한 비율로 변화시켜 가는 순서나, 먼저, 1번째의 상태 인자의 값을 최소값 으로부터 최대값으로 변화시키고, 다음에 2번째의 상태 인자를 최소값으로부터 최대값으로 변화시킨다고 하는 것과 같이 순차적으로 1개씩 변화시키는 순서나, 또는 1개의 상태 인자의 세트에 M개의 상태 인자가 포함되는 경우, 각각의 상태 인자가 허용되는 최소값으로부터 최대값까지를 k-1 분할하고, 분할에 의해서 얻어진 k개의 상태 인자의 값에 대해서, 상태 인자의 세트에 포함되는 각각의 상태 인자의 k개의 값의 모든 조합에 대해서 조사하는 순서가 있다.

이러한 방법에서는, 1개의 전압값 또는 전류값으로부터 특정한 상태 인자의 변화량을 추정하는 것은 불가능하지만, 상이한 상태 인자의 세트에 의해서 구한 복수의 특징점에 있어서의 전압 또는 전류의 측정값을 조합함으로써, 특정한 상태 인자의 변화량을 추정할 수 있다. 또한, 다른 특징 시점이나, 변곡점에 있어서의 측정값과 조합함으로써도 특정한 상태 인자의 변화량을 추정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 상태 파악 장치는, 고정 철심과, 이 고정 철심에 대하여 이동 가능하게 구성된 가동 철심과, 구동용 전원에 의해 자화되어 가동 철심을 이동시킴으로써 가동 철심에 연결된 피조작 기기를 구동하는 전자 코일을 구비한 전자 조작 장치에 마련되는 것으로서, 전자 코일에 흐르는 전류 또는 전자 코일에 발생하는 전압을 측정하는 측정 수단과, 이 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변화 정보를 구하는 탐색 수단을 구비하고, 이 탐색 수단으로부터의 변화 정보에 근거하여 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정하기 때문에, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 파악할 수 있다.

또한, 그 탐색 수단은 측정 수단으로부터 얻어지는 출력값의 시간 변화를 나타내는 출력-시간 특성 상에서의 변곡점을 탐색하는 변곡점 탐색 수단을 구비하고, 변화 정보로서 변곡점에 있어서의 시간 정보, 전류값 정보 및 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보를 구하는 것이기 때문에, 출력-시간 특성 상의 변곡점으로부터 유용한 변화 정보를 얻을 수 있다.

또한, 상기 변곡점 탐색 수단은, 하나의 변곡점 위치로부터, 미리 설정한 보정량에 근거하여, 다른 변곡점의 위치를 탐색하는 기능을 포함하도록 했기 때문에, 변곡점의 탐색이 용이하게 된다.

또한, 상기 변곡점 탐색 수단은 출력-시간 특성의 시간 변화율에 근거하여 변곡점이 발생하는 시간을 구하는 것이기 때문에, 용이하게 변곡점이 발생하는 시간을 구할 수 있다.

또한, 상기 변곡점 탐색 수단은, 출력-시간 특성을 다항식의 근사 곡선에 적용하고, 당해 근사 곡선에 근거하여 변곡점이 발생하는 시간을 구하는 것이기 때문에, 용이하게 변곡점이 발생하는 시간을 구할 수 있다.

또한, 상기 탐색 수단은 변화 정보로서 측정 수단으로부터 얻어지는 출력값의 시간 변화를 나타내는 출력-시간 특성 상에서의, 구동용 전원에 의해 자화를 개시하는 시점 및 변곡점이 위치하는 시점 중 적어도 어느 한쪽으로부터 소정 시간 경과 후의 시점인 특징 시점에 있어서의 전류값 정보 및 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보를 구하는 것이므로, 출력-시간 특성 상의 특징 시점으로부터 유용한 변화 정보를 얻을 수 있다.

또한, 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 변화시키는 복수의 상태 인자에 대해서, 미리 설정된 하나 이상의 상태 인자로 이루어지는 복수의 세트마다, 그 세트에 속하는 상태 인자의 상태량을 소정의 범위 내에서 변화시켜서 얻어지는 출력-시간 특성 정보에 근거하여, 상기 탐색 수단은, 하나의 상태 인자의 세트에 대응하는 출력-시간 특성 정보 상에서의, 당해 상태 인자의 상태량의 변화에 따른 출력의 변화가 측정 오차에 근거해서 미리 설정된 값 A보다도 크고, 또한, 다른 적어도 하나의 상태 인자의 세트에 대응하는 출력-시간 특성 정보 상에서의, 당해 상태 인자의 상태량의 변화에 따른 출력의 변화가 상기 값 A보다 작고 미리 설정된 값 B보다도 작아지는 시간대를 추출하여, 이 추출된 시간대마다 적어도 하나의 시점을 특징 시점으로서 선택하기 때문에, 유용한 특징 시점을 구할 수 있다.

또한, 상기 전자 조작 장치는 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 상기 탐색 수단은, 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한쪽을 구비했기 때문에, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 전력 개폐 기기의 접점 이동 개시 시간이나 접점 이동 완료 시간을 구할 수 있다.

또한, 접점 이동 개시 시간 및 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한쪽의 시간 경과적인 변동량으로부터 전력 개폐 기기의 특성량 변동을 구하는 특성량 파악 수 단을 마련했기 때문에, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 다양한 특성량의 변동을 구할 수 있어, 전력 개폐 기기의 상태를 적절하게 파악할 수 있다.

또한, 상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 제 1 변곡점 탐색 수단은 제 1 소정시에 있어서 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 개시 시간을 제 1 접점 이동 개시 시간으로서 구하고 또한 시간 경과적으로 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 개시 시간을 제 2 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 것이며, 특성량 파악 수단은 제 1 및 제 2 접점 이동 개시 시간에 근거하여 개폐 접점의 소모량을 상기 특성량으로서 구하는 것이므로, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 개폐 접점의 소모량을 구할 수 있다.

또한, 상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 제 2 변곡점 탐색 수단은 제 1 소정시에 있어서 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 완료 시간을 제 1 접점 이동 완료 시간으로서 구하고 또한 시간 경과적으로 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 완료 시간을 제 2 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 특성량 파악 수단은 제 1 및 제 2 접점 이동 완료 시간에 근거하여 개폐 접점의 소모량을 특성량으로서 구하는 것이므로, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 개폐 접점의 소모량을 구할 수 있다.

또한, 상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 제 1 변곡점 탐색 수단과 제 2 변곡점 탐색 수단의 양쪽을 구비하되, 제 1 소정시에 있어서, 제 1 변곡점 탐색 수단은 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 개시 시간을 제 1 접점 이동 개시 시간으로서 구하고, 제 2 변곡점 탐색 수단은 접점 이동 완료 시간을 제 1 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 시간 경과적으로 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서, 제 1 변곡점 탐색 수단은 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 접점 이동 개시 시간을 제 2 접점 이동 개시 시간으로서 구하고, 제 2 변곡점 탐색 수단은 접점 이동 완료 시간을 제 2 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 특성량 파악 수단은 제 1 접점 이동 완료 시간과 제 1 접점 이동 개시 시간과의 차인 제 1 시간차를 구하고 또한 제 2 접점 이동 완료 시간과 제 2 접점 이동 개시 시간과의 차인 제 2 시간차를 구하여, 제 1 및 제 2 시간차에 근거해서 개폐 접점의 소모량을 특성량으로서 구하는 것이므로, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 개폐 접점의 소모량을 구할 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 변곡점 탐색 수단의 양쪽을 구비하되, 특성량 파악 수단은 접점 이동 개시 시간 및 접점 이동 완료 시간에 근거하여 가동 접점의 이동 시간을 특성량으로서 구하는 것이므로, 광학적인 조정이 불필요하며, 또한 저비용이고 소형인 장치로 가동 접점의 이동 시간을 구할 수 있다.

또한, 상기 전자 조작 장치는 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 전자 코일로서, 콘덴서에 축적된 전하에 의해 자화되는 개극용 전자 코일 및 폐극용 전자 코일을 구비하되, 상기 탐색 수단은, 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발 생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점으로서 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한쪽을 구비하고, 접점 이동 개시 시간 및 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한쪽과 콘덴서의 충전 전압 및 전력 개폐 기기의 온도 정보 중 적어도 한 쪽에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일이 자화되었을 때의 폐극 완료 시간을 예측하는 폐극 시간 예측 수단과, 폐극 완료 예측 시간에 근거하여 다음번에 폐극용 전자 코일을 자화하는 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 수단을 구비했기 때문에, 개폐 접점의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 상기 전자 코일에 소정의 미약 전류를 흘렸을 때의 전자 코일의 전압을 측정하고, 전류ㆍ전압값으로부터 전자 코일의 코일 저항 변화 특성을 구하여 상기 코일 저항 변화 특성에 근거해 폐극용 전자 코일의 온도 정보를 구하는 수단을 구비했기 때문에, 전용 온도계를 마련하지 않고 저비용으로 주위 온도를 파악할 수 있다.

또한, 자기 회로를 형성하는 철심 내에 홀 소자를 설치하여, 자속이 일정한 조건 하에서의 홀 소자의 전압 변화 특성을 측정하고 상기 전압 변화 특성에 근거해서 폐극용 전자 코일의 온도 정보를 구하는 수단을 구비했기 때문에, 전용 온도계를 마련하지 않고 저비용으로 주위 온도를 파악할 수 있다.

또한, 변곡점 및 특징 시점 중 적어도 한쪽은, 가동 철심의 이동 완료 후에, 출력-시간 특성 상에서 추출된 점을 포함하기 때문에, 가동 철심의 이동 완료 후의 상태에 대해서도 파악 대상으로 할 수 있다.

또한, 상기 탐색 수단은 전자 코일에 흐르는 전류 또는 전자 코일에 발생하는 전압을 미분하고, 그 미분 출력의 제로ㆍ크로스점에서 펄스 신호를 출력하는 제로ㆍ크로스 검출 수단을 구비하고, 펄스 신호에 의해 변곡점의 시간 정보를 얻도록 했기 때문에, 연산 부하의 경감, 비용의 절감이 실현된다.

또한, 변곡점에 있어서의 시간 정보, 전류값 정보, 전압값 정보 및 특징 시점에 있어서의 전류값 정보, 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보에 근거하여, 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태량, 구동 파라미터 및 잔여 수명 중 적어도 1종류의 변화량을 산출하는 연산 수단을 구비했기 때문에, 측정 수단으로부터 얻어지는 출력-시간 특성 상의 변곡점 및 특징 시점을 탐색함으로써, 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 여러 종류의 다양한 상태를 파악할 수 있다.

또한, 변화량의 시간 경과적인 변동량이 소정값을 초과했을 때 신호를 발신하는 신호 발신 수단을 구비했기 때문에, 구동 이상을 사전에 검지할 수 있어, 피조작 기기 및 전자 조작 장치의 오동작 방지를 도모하여 신뢰성이 향상된다.

본 발명으로 되는 상태 파악 장치는, 진공 차단기 등의 전력 개폐 기기에 한정되지 않고, 엘리베이터 등에 사용되는 브레이크 장치를 구동하는 전자 조작 기구 등, 고정 철심과, 이 고정 철심에 대하여 이동 가능하게 구성된 가동 철심과, 구동용 전원에 의해 자화되어 가동 철심을 이동시킴으로써 가동 철심에 연결된 피조작 기기를 구동하는 전자 코일을 구비한 전자 조작 장치에 널리 적용할 수 있어, 복잡하고 고가인 광학적 수단을 이용하지 않고 간편하고 저비용으로 피조작 기기의 상태를 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1인 전자 조작 기구를 이용한 진공 차단기의 구성도,

도 2는 진공 차단기의 개폐 상태를 나타내는 상태도,

도 3은 도 1의 전자 조작 기구의 확대도,

도 4는 도 1의 접점 소모량 측정 장치의 구성을 나타내는 구성도,

도 5는 개극용 코일을 흐르는 전류 및 가동 철심의 스트로크를 나타내는 특성도,

도 6은 진공 차단기의 동작시의 질량과 접점 접촉 압력을 나타내는 특성도,

도 7은 도 1의 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 8은 개극용 코일을 흐르는 전류의 변화율을 나타내는 특성도,

도 9는 접점이 소모되어 있지 않을 때와 소모되었을 때를 대비시켜 개극용 코일에 흐르는 전류 파형과 스트로크를 나타내는 설명도,

도 10은 본 발명의 실시의 2에서, 하나의 변곡점 A로부터 보정에 의해 다른 변곡점 A'을 구하는 요령을 설명하는 도면,

도 11은 본 발명의 실시예 3인 진공 차단기의 개폐 시간 감시 장치의 구성 도,

도 12는 도 11의 개폐 시간 감시 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 13은 본 발명의 실시예 4인 진공 차단기의 특성량 측정 장치의 구성도,

도 14는 본 발명의 실시예 5인 진공 차단기의 개폐 제어 장치의 구성도,

도 15는 본 발명의 실시예 6인 진공 차단기의 개폐 제어 장치의 구성도,

도 16은 본 발명의 실시예 7인 진공 차단기의 개폐 제어 장치의 구성도,

도 17은 본 발명의 실시예 8인 진공 차단기의 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 18은 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,

도 19는 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,

도 20은 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,

도 21은 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,

도 22는 접점 소모량 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,

도 23은 본 발명의 실시예 9에 있어서의, 폐극용 코일에 유기되는 전압 및 가동 철심의 스트로크를 나타내는 특성도,

도 24는 본 발명의 실시예 10에 있어서의, 개극 장치의 동작 완료 시점 이후의 전류 특성을 나타내는 도면,

도 25는 본 발명의 실시예 11의 전자 조작 기구를 사용한 브레이크 장치의 구성도,

도 26은 브레이크 장치의 코일에 흐르는 전류 파형을 나타내는 도면,

도 27은 본 발명의 실시예 12에 있어서의 전자 조작 기구의 콘덴서의 용량이 변화된 경우의 전압 파형을 나타내는 도면,

도 28은 본 발명의 실시예 14에서, 홀 소자를 설치한 전자 조작 기구의 확대도,

도 29는 본 발명의 실시예 15의 연산 처리부를 나타내는 도면,

도 30은 전류 파형과 전류 미분 파형의 상관을 나타내는 도면,

도 31은 본 발명의 실시예 16의 연산 처리부를 나타내는 도면,

도 32는 전압 파형과 임계값 검출 수단의 출력의 상관을 나타내는 도면,

도 33은 본 발명의 실시예 17에 있어서, 전자 코일의 전류, 전압 파형 상과 변곡점 및 특징 시점을 나타내는 도면,

도 34는 통상 상태와 구동부의 마찰이 증대된 상태에서의 코일 전류 파형을 나타내는 도면,

도 35는 통상 상태와 개폐 접점이 소모된 상태에서의 코일 전류 파형을 나타내는 도면,

도 36은 통상 상태와 콘덴서의 열화로 용량이 감소한 상태에서의 코일 전류 파형을 나타내는 도면,

도 37은 도 33의 변곡점 B에 있어서의 전류값 Ib 및 변곡점 F에 있어서의 전류값 If와, 접점 소모량, 가동부의 마찰력, 콘덴서 열화의 각 상태 인자의 변동과의 상관을 나타내는 도면,

도 38은 본 발명의 실시예 18에 있어서 코일 전압 파형과 접점 소모량, 가동 부의 마찰력, 콘덴서 열화, 충전 전압 저하의 각 상태 인자의 변동과의 상관을 나타내는 도면.

부호의 설명

3: 진공 밸브, 5: 접점, 5a: 고정 접점, 5b: 가동 접점, 7: 구동 막대, 10: 전자 조작 기구, 13: 폐극용 코일, 14: 개극용 코일, 20: 구동 전원 장치, 23: 폐극용 콘덴서, 24: 개극용 콘덴서, 32: 전류 계측기, 33: 접점 소모량 측정 장치, 33b: 개극 개시점 탐색 수단, 33c: 메모리, 33d: 접점 소모량 산출 수단, 33e: 접점 소모량 판정 수단, 43: 개폐 시간 감시 장치, 43a: 개극시 최소점 탐색 수단, 43b: 폐극시 최소점 탐색 수단, 43c: 이상 판정 수단, 53: 특성량 측정 장치, 53a: 개극 시간 산출 수단, 53b: 이상 판정 수단, 63: 특성량 측정 장치, 63a: 접점 소모량 산출 수단, 73: 개폐 제어 장치, 73a: 온도 및 콘덴서 전압 취득 수단, 73b: 폐극 시간 예측 수단, 73c: 투입 타이밍 제어 수단, 83: 개폐 제어 장치, 83a: 폐극 시간 예측 수단, 101, 102: 코일, 103: 가동 철심, 104: 연결부, 106: 브레이크 레버, 107: 레일, 110: 홀 소자, 121: 개극용 코일, 122: 전류 파형 검출 수단, 123: 전압 파형 검출 수단, 124: 1계 미분 파형 검출 수단, 125: 특성량 측정 장치, 126A: 전류 신호 변환 수단, 126B: 전압 신호 변환 수단, 127: 제로ㆍ크로스 검출 수단, 130: 임계값 검출 수단

Claims

고정 철심과, 상기 고정 철심에 대하여 이동 가능하게 구성된 가동 철심과, 구동용 전원에 의해 자화되어 상기 가동 철심을 이동시킴으로써 상기 가동 철심에 연결된 피조작 기기를 구동하는 전자 코일을 구비한 전자 조작 장치에 마련되는 상태 파악 장치로서,

상기 전자 코일에 흐르는 전류 또는 상기 전자 코일에 발생하는 전압을 측정하는 측정 수단과,

상기 측정 수단으로부터의 출력 파형 상의 변화 정보를 구하는 탐색 수단을 구비하고,

상기 탐색 수단으로부터의 변화 정보에 근거하여 상기 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 추정하는

상태 파악 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탐색 수단은, 상기 측정 수단으로부터 얻어지는 출력값의 시간 변화를 나타내는 출력-시간 특성 상에서의 변곡점을 탐색하는 변곡점 탐색 수단을 구비하고, 상기 변화 정보로서, 상기 변곡점에 있어서의 시간 정보, 전류값 정보 및 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 변곡점 탐색 수단은, 하나의 변곡점의 위치로부터, 미리 설정한 보정량에 근거하여, 다른 변곡점의 위치를 탐색하는 기능을 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 변곡점 탐색 수단은, 상기 출력-시간 특성의 시간 변화율에 근거하여 상기 변곡점이 발생하는 시간을 구하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 변곡점 탐색 수단은, 상기 출력-시간 특성을 다항식의 근사 곡선에 적용하고, 당해 근사 곡선에 근거하여 상기 변곡점이 발생하는 시간을 구하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탐색 수단은, 상기 변화 정보로서, 상기 측정 수단으로부터 얻어지는 출력값의 시간 변화를 나타내는 출력-시간 특성 상에서의, 상기 구동용 전원에 의해 자화를 개시하는 시점 및 청구항 2에 기재된 상기 변곡점이 위치하는 시점 중 적어도 어느 한쪽으로부터 소정 시간 경과 후의 시점인 특징 시점에 있어서의 전류값 정보 및 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태를 변화시키는 복수의 상태 인자에 대해서, 미리 설정된 하나 이상의 상기 상태 인자로 이루어지는 복수의 세트마다, 상기 세트에 속하는 상기 상태 인자의 상태량을 소정의 범위 내에서 변화시켜서 얻어지는 상기 출력-시간 특성 정보에 근거하여, 상기 탐색 수단은, 하나의 상태 인자의 세트에 대응하는 상기 출력-시간 특성 정보 상에서의, 당해 상태 인자의 상태량의 변화에 따른 출력의 변화가 측정 오차에 근거해서 미리 설정된 값 A보다도 크고, 또한, 다른 적어도 하나의 상태 인자의 세트에 대응하는 상기 출력-시간 특성 정보 상에서의, 당해 상태 인자의 상태량의 변화에 따른 출력의 변화가 상기 값 A보다 작고 미리 설정된 값 B보다도 작아지는 시간대를 추출하여, 이 추출된 시간대마다 적어도 하나의 시점을 상기 특징 시점으로서 선택하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전자 조작 장치는, 상기 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이며, 상기 측정 수단으로서 상기 전자 코일에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정 수단을 구비하고,

상기 탐색 수단은, 상기 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 상기 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점이며 상기 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한쪽을 구비한 것

을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 접점 이동 개시 시간 및 상기 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한쪽의 시간 경과적인 변동량으로부터 상기 전력 개폐 기기의 특성량의 변동을 구하는 특성량 파악 수단을 마련한 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 상기 제 1 변곡점 탐색 수단은 제 1 소정시에 있어서 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 개시 시간을 제 1 접점 이동 개시 시간으로서 구하고 또한 시간 경과적으로 상기 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 개시 시간을 제 2 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 것이며, 상기 특성량 파악 수단은 상기 제 1 및 제 2 접점 이동 개시 시간에 근거하여 상기 개폐 접점의 소모량을 상기 특성량으로서 구하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 상기 제 2 변곡점 탐색 수단은 제 1 소정시에 있어서 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 완료 시간을 제 1 접점 이동 완료 시간으로서 구하고 또한 시간 경과적으로 상기 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 완료 시간을 제 2 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 상기 특성량 파악 수단은 상기 제 1 및 제 2 접점 이동 완료 시간에 근거하여 상기 개폐 접점의 소모량을 상기 특성량으로서 구하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 전자 코일은 개극용 전자 코일이고, 상기 제 1 변곡점 탐색 수단과 상기 제 2 변곡점 탐색 수단의 양쪽을 구비하되, 제 1 소정시에 있어서, 상기 제 1 변곡점 탐색 수단은 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 개시 시간을 제 1 접점 이동 개시 시간으로서 구하고 상기 제 2 변곡점 탐색 수단은 상기 접점 이동 완료 시간을 제 1 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 시간 경과적으로 상기 제 1 소정시보다 뒤인 제 2 소정시에 있어서, 상기 제 1 변곡점 탐색 수단은 상기 개극용 전자 코일이 자화되었을 때의 상기 접점 이동 개시 시간을 제 2 접점 이동 개시 시간으로서 구하고 상기 제 2 변곡점 탐색 수단은 상기 접점 이동 완료 시간을 제 2 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 것이며, 상기 특성량 파악 수단은 상기 제 1 접점 이동 완료 시간과 상기 제 1 접점 이동 개시 시간과의 차인 제 1 시간차를 구하고 또한 상기 제 2 접점 이동 완료 시간과 상기 제 2 접점 이동 개시 시간과의 차인 제 2 시간차를 구해서 상기 제 1 및 제 2 시간차에 근거해 상기 개폐 접점의 소모량을 상기 특성량으로서 구하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 변곡점 탐색 수단의 양쪽을 구비하고, 상기 특성량 파악 수단은 상기 접점 이동 개시 시간 및 상기 접점 이동 완료 시간에 근거하여 상기 가동 접점의 이동 시간을 상기 특성량으로서 구하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 상태 파악 장치.
청구항 2에 기재된 상태 파악 장치를 사용한 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치로서,

상기 전자 조작 장치는, 상기 피조작 기기로서의 전력 개폐 기기의 개폐 접점의 가동 접점을 구동하는 것이고, 상기 전자 코일로서 콘덴서에 축적된 전하에 의해 자화되는 개극용 전자 코일 및 폐극용 전자 코일을 구비하며, 상기 측정 수단으로서 상기 전자 코일에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정 수단을 구비하고,

상기 탐색 수단은, 상기 전류 측정 수단으로부터의 전류 파형의 최대값 다음에 나타나는 제 1 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 개시 시간으로서 구하는 제 1 변곡점 탐색 수단과, 상기 접점 이동 개시 시간보다도 뒤에 발생하는 변곡점이며 상기 전류 파형이 최소로 되는 제 2 변곡점이 발생하는 시간을 접점 이동 완료 시간으로서 구하는 제 2 변곡점 탐색 수단 중 적어도 한쪽을 구비하며,

상기 접점 이동 개시 시간 및 상기 접점 이동 완료 시간 중 적어도 한쪽과 상기 콘덴서의 충전 전압 및 상기 전력 개폐 기기의 온도 정보 중 적어도 한쪽에 근거하여 다음번에 상기 폐극용 전자 코일이 자화되었을 때의 폐극 완료 시간을 예측하는 폐극 시간 예측 수단과, 상기 폐극 완료 예측 시간에 근거하여 다음번에 상 기 폐극용 전자 코일을 자화하는 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 수단을 구비한

전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 전자 코일에 소정의 미약 전류를 흘렸을 때의 상기 전자 코일의 전압을 측정하고, 상기 전류ㆍ전압값으로부터 상기 전자 코일의 코일 저항 변화 특성을 구해서 상기 코일 저항 변화 특성에 근거하여 상기 폐극용 전자 코일의 온도 정보를 구하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치.
제 14 항에 있어서,

자기 회로를 형성하는 상기 철심 내에 홀 소자를 설치하고, 자속이 일정한 조건 하에서의 상기 홀 소자의 전압 변화 특성을 측정하여 상기 전압 변화 특성에 근거해 상기 폐극용 전자 코일의 온도 정보를 구하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력 개폐 기기의 개폐 제어 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 상기 변곡점 및 청구항 6에 기재된 상기 특징 시점 중 적어도 한쪽은, 상기 가동 철심의 이동 완료 후에, 상기 출력-시간 특성 상에서 추출된 점을 포함하는 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 탐색 수단은, 상기 전자 코일에 흐르는 전류 또는 상기 전자 코일에 발생하는 전압을 미분하여, 그 미분 출력의 제로ㆍ크로스점에서 펄스 신호를 출력하는 제로ㆍ크로스 검출 수단을 구비하고, 상기 펄스 신호에 의해 변곡점의 시간 정보를 얻도록 한 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 상기 변곡점에 있어서의 시간 정보, 전류값 정보, 전압값 정보 및 청구항 6에 기재된 특징 시점에 있어서의 전류값 정보, 전압값 정보 중 적어도 1종류의 정보에 근거하여, 상기 피조작 기기 또는 전자 조작 장치의 상태량, 구동 파라미터 및 잔여 수명 중 적어도 1종류의 변화량을 산출하는 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 변화량의 시간 경과적인 변동량이 소정값을 초과했을 때 신호를 발신하는 신호 발신 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상태 파악 장치.