開閉器用電動操作装置の異常診断装置

【課題】点検者の個人差や測定器具の精度等の制約を受けず、かつ不急の手入れを省いて保守点検を合理化できる、開閉器用電動操作装置の異常診断装置を提供する。
【解決手段】電動機３１を制御及び駆動する制御電源１３及び操作電源１４とを備え開閉器本体１０の開閉操作を行う電動操作装置１１の異常診断装置において、制御電源１３の制御電流１５を検出する制御電流検出部２１と、操作電源１４の操作電流１６を検出する操作電流検出部２２と、これら検出部２１、２２でそれぞれ検出された制御電流波形及び操作電流波形を記録する記録部２３と、記録された前記制御電流波形及び操作電流波形から両者の流れ始める時間差を求め、この時間差とあらかじめ設定しておいた管理値とを比較して、異常の有無を判定する演算判定部２４と、を設ける。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、断路器あるいは接地装置などの開閉器の本体を開閉操作する開閉器用電動操作装置の異常診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、開閉器本体の開閉操作を行う電動操作装置の異常診断は、定期的な保守点検時に、目視による動作状況確認、及びスケールによる調整箇所の寸法測定、ならびにストップウォッチによる動作時間測定を行い、異常の有無を判定している。また、経年使用による機能低下が懸念される部分については、定期的な部品交換と再調整による手入れにより対応している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の定期的な点検による異常診断では、点検者の個人差や測定器具の精度等の制約により、必ずしも十分な信頼性を有する診断が行えず、次回の点検までの間に開閉動作不良等の不具合を生じる場合がある。また、部品交換と再調整を定期的かつ一律に全数実施することは、機能低下していない大多数の正常な開閉器に対して不急の手入れをしていることになり、経済的な面で損失を生じている。
【０００４】そこで、本発明の目的は、従来よりも高い信頼性を有する異常診断を行い、開閉動作不良等を軽減し、かつ不急の手入れを省いて保守点検を合理化できる、開閉器用電動操作装置の異常診断装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、電動機と、この電動機を制御及び駆動する制御電源及び操作電源とを備え、前記電動機によって開閉器本体の開閉操作を行う開閉器の電動操作装置の異常診断装置において、前記制御電源の制御電流を検出する制御電流検出部と、前記操作電源の操作電流を検出する操作電流検出部とを設ける。また、前記制御電流検出部及び前記操作電流検出部でそれぞれ検出された制御電流波形及び操作電流波形を記録する記録部とを設ける。さらに、前記記録部で記録された前記制御電流波形及び操作電流波形から両者の流れ始める時間差を求め、この時間差とあらかじめ設定しておいた管理値とを比較して、異常の有無を判定する演算判定部を設ける。
【０００６】前述のように構成した請求項１の発明では、次のように作用する。開閉器用電動操作装置に対して開放あるいは投入の操作指令が出されると、先ず制御電源が投入され、機械的ロック機構が引き外され、補助継電器が励磁されて、操作電源が投入される。操作電源の投入により電動機が始動して、連結機構を駆動し、最終的には接触部を開閉動作させる。この時、機械的ロック機構の引き外しや補助継電器の励磁にはメカニカルな動作が必要であり、操作指令と電動機の始動の間にはタイミングのずれが発生する。したがって、制御電流を制御電流検出部で、操作電流を操作電流検出部でそれぞれ検出し、記録部で波形記録して、演算判定部で、両者の流れ始める時間差を比較演算により求めてやれば、このタイミングのずれに相当する時間差を求めることができる。開閉器が正常な状態では、この時間差はほぼ一定であるが、機械的ロック機構や補助継電器に異常が生じると、この時間差は大きく変化する。そこで、あらかじめ管理値として許容範囲を設定しておくことにより、求めた時間差が許容範囲を逸脱した場合に異常と判定することができる。
【０００７】請求項２の発明では、請求項１の手段に加えて、電動操作装置の制御電源の制御電圧を検出する制御電圧検出部、及び電動操作装置の内部温度を検出する温度検出部を設ける。また、これらの検出部で検出した制御電圧及び装置内部温度を記録部で記録する。さらに、演算判定部の管理値は、制御電圧及び装置内部温度をパラメータとしてあらかじめ設定しておく。
【０００８】前述のように構成した請求項２の発明では、請求項１の作用に加えて次のように作用する。開放あるいは投入の操作指令により、最終的には接触部を開閉動作させるが、この時、制御電圧検出部により制御電圧の値が検出でき、温度検出部により電動操作装置の内部温度が検出できる。一方、開閉器が正常な状態でも、前記の制御電流と操作電流の流れ始める時間差は、制御電圧と装置内部温度により微妙に変化するため、これらをパラメータとして、管理値を数表あるいは計算式等により設定しておくことができる。したがって、求めた時間差と、制御電圧及び装置内部温度をパラメータとした管理値との比較を行えば、精度の高い異常診断が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１の発明の実施の形態を図１R>１及び図２に示す。これらの図において、断路器は断路器本体１０と、連結機構１２を介して断路器本体１０の開閉操作を行う電動操作装置１１とから構成される。断路器本体１０は電路を構成する導電部１及び接触部２と、これら電路と大地４との絶縁を維持する碍子部３とから構成される。
【００１０】電動操作装置１１は制御電源１３及び操作電源１４によって制御及び駆動される電動機３１を有する。制御電源１３には、操作指令押ボタン３２、補助継電器３５及び引き外しコイル３４が接続されて、回路が形成される。また、操作電源１４には、電動機３１、補助継電器３５の接点３５ａ及び引き外しコイル３４によって作動される機械的ロック機構３３が接続されて、回路が形成される。
【００１１】また制御電源１３が接続された回路に、制御電流１５を検出する制御電流検出部２１を設け、操作電源１４が接続された回路に、操作電流１６を検出する操作電流検出部２２を設ける。制御電流検出部２１及び操作電流検出部２２としては、クランプ式変流器や分路抵抗等を用いることができる。
【００１２】また、制御電流検出部２１及び操作電流検出部２２の出力信号を取込み、検出した制御電流波形及び操作電流波形をそれぞれ記録する記録部２３を設ける。記録部２３としては、デジタル式オシロスコープ等を用いることができる。
【００１３】さらに、記録部２３で記録した制御電流波形及び操作電流波形を取込み、両者の流れ始める時間差△Ｔ_x を求め、この時間差△Ｔ_x をあらかじめ設定しておいた管理値△Ｔ₀ と比較して、異常の有無を判定する演算判定部２４を設ける。演算判定部２４としては、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。なお、演算判定部２４の前記管理値△Ｔ₀ は次のように設定する。すなわち、前記時間差△Ｔ_x は、機械的ロック機構３３の引き外しあるいは補助継電器３５の接点を安定した導通状態とするまでのメカニカルな動作に要する時間である。したがって、電動操作装置１１が正常な状態であれば、この時間差△Ｔ_x はほぼ一定値であるため、断路器据付け当初の初期の値に対して、測定上の誤差などを見込んだ許容範囲で管理値△Ｔ₀ をあらかじめ設定する。
【００１４】次に、上述のように構成された請求項１の発明の動作について説明する。電動操作装置１１の電動機３１の操作電源１４は、常時、機械的ロック機構３３と補助継電器３５の接点３５ａにより、二重に遮断されている。また、制御電源１３も常時は操作指令押ボタン３２によって遮断されている。
【００１５】断路器本体１０の開閉操作を行う場合には、操作指令押ボタン３２を押して、開放あるいは投入の操作指令を出すと、制御電源１３が投入されて、制御電流１５が流れる。これにより、引き外しコイル３４が励磁され、機械的ロック機構３３が外れ、さらに補助継電器３５も励磁されることにより接点３５ａが閉路し、操作電源１４が投入される。これにより、操作電流１６が流れて、電動機３１が始動する。電動機３１の駆動力は連結機構１２を介して、断路器本体１０に伝達され、断路器本体１０の接触部２が開閉される。
【００１６】上記過程において、制御電流１５は制御電流検出部２１で検出されるとともに、操作電流１６は操作電流検出部２２で検出され、検出されたこれらの制御電流波形及び操作電流波形は記録部２３で記録され、図３R>３に示すような動作タイミングとなる。この２つの波形が演算判定部２４で比較演算され、両者の流れ始める時間差△Ｔ_x が求められる。
【００１７】また、演算判定部２４では、この時間差△Ｔ_x が管理値△Ｔ₀ と比較され、異常の有無が判定される。例えば、機械的ロック機構３３にかじりやこじれが発生したり、補助継電器３５の励磁コイルが焼損したりすれば、操作電流１６の流れ始めるタイミングが遅れ、時間差△Ｔ_x は大きくなるので、管理値△Ｔ₀ の範囲外となり、異常と判定される。
【００１８】図５は、８４ｋＶ２０００Ａ水平中心一点切断路器を供試器として、正常な状態及び電動操作装置１１の機械的ロック機構３３の異常を模擬した状態で、制御電圧及び操作電圧は共に直流１００Ｖとして、それぞれ実測した波形例である。機械的ロック機構３３の引き外しに必要な力は正常時４Ｎ（ニュートン）程度であり、この時の時間差△Ｔ_x1は図５（Ａ）に示すように１３０ｍｓ程度であった。異常を模擬して引外しに必要な力を５倍程度とすると、時間差△Ｔ_x2は図５（Ｂ）に示すように２９０ｍｓ程度と大幅に大きくなっていることから、異常と判定することができる。
【００１９】次に請求項２の発明の実施の形態を図４に示す。請求項１の形態に加えて、電動操作装置１１の制御電源１３の制御電圧を検出する制御電圧検出部２５を設ける。また、電動操作装置１１の内部温度を検出する温度検出部２６を設ける。また、これらの検出部２５、２６で検出した制御電圧及び装置内部温度を記録するとともに、制御電流検出部２１及び操作電流検出部２２で検出された制御電流１５及び操作電流１６を記録する記録部４３を設ける。
【００２０】さらに、記録部４３で記録された制御電流波形及び操作電流波形を取込み、両者の流れ始める時間差△Ｔ_x を求め、かつ、この時間差△Ｔ_x を記録部４３で記録した制御電圧及び装置内部温度をパラメータとしてて、あらかじめ設定された管理値△Ｔ₀ と比較して異常の有無を判定する演算判定部４４を設ける。
【００２１】なお、演算判定部４４の管理値△Ｔ₀ は次のように設定する。すなわち、制御電圧が低下すると、引外しコイル３４ならびに補助継電器３５を励磁する電圧が低下して、パワーが弱くなるため、必然的にメカニカルな動作の所要時間が増大し、時間差△Ｔ_x は増加する。また、装置内部温度が低下すると、引き外しコイル３４の巻線抵抗は減少して、制御電流１５は大きくなるので、パワーは強くなるが、機械的ロック機構３３の摩擦抵抗は増加するため、差し引き分だけ時間差△Ｔ_x は変化する。このような影響度合いを構造の異なる断路器の形式ごとに実験的に求め、制御電圧と装置内部温度をパラメータとして管理値△Ｔ₀ をきめ細かく設定しておく。具体的な設定方法としては、制御電圧と装置内部温度の変動範囲に対する管理値△Ｔ₀ を表形式で記憶しておく方法や、計算式を用いる方法がある。
【００２２】次に、上述のように構成された請求項２の発明の動作について説明する。かかる実施の形態においても、上述した請求項１の発明の実施の形態と全く同様に、操作指令押ボタン３２を押すことにより、電動機３１が始動し、断路器本体１０の接触部２が開閉される。
【００２３】一方、この過程において、制御電流１５及び操作電流１６は、制御電流検出部２１及び操作電流検出部２２でそれぞれ検出されるとともに、制御電圧及び装置内部温度は、制御電圧検出部２５及び温度検出部２６でそれぞれ検出され、これらが記録部４３で記録される。
【００２４】記録部４３で記録された制御電流波形及び操作電流波形は、演算判定部４４で比較演算され、両者の流れ始める時間差△Ｔ_x が求められる。この時間差△Ｔ_xが、記録部４３で記録された制御電圧及び装置内部温度に対応する管理値△Ｔ₀と比較されて、異常の有無が判定される。したがって、時間差△Ｔ_x が制御電圧と装置内部温度をパラメータとして設定しておいた管理値△Ｔ₀ と比較されるので、精度の高い異常診断が行える。
【００２５】なお、上記実施の形態はいずれも断路器に適用した場合を説明したが、接地装置など他の開閉器にも適用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】上述に説明したように、本発明によれば、制御電流と操作電流の流れ始める時間差を求めて異常の有無を診断することにより、従来よりも高い信頼性で診断でき、次回の点検までの間に発生する不具合を低減することができる。また、不急の部品交換や再調整の手間を省き、経済的かつ合理的な保守点検を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施の形態を示す図である。
【図２】その電動操作装置の詳細を示す図である。
【図３】その動作タイミングを説明するための図である。
【図４】請求項２の発明の実施の形態を示す図である。
【図５】請求項１の発明の実施の形態を用いた実験で得られた動作タイミングの図である。
【符号の説明】
１導電部
２接触部
３碍子部
４大地
１０断路器本体
１１電動操作装置
１２連結機構
１３制御電源
１４操作電源
１５制御電流
１６操作電流
２１制御電流検出部
２２操作電流検出部
２３，４３記録部
２４，４４演算判定部
２５制御電圧検出部
２６温度検出部
３１電動機
３２操作指令押ボタン
３３機械的ロック機構
３４引き外しコイル
３５補助継電器

【特許請求の範囲】
【請求項１】電動機と、この電動機を制御及び駆動する制御電源及び操作電源とを備え、前記電動機によって開閉器本体の開閉操作を行う開閉器の電動操作装置の異常診断装置において、前記制御電源の制御電流を検出する制御電流検出部と、前記操作電源の操作電流を検出する操作電流検出部と、前記制御電流検出部及び前記操作電流検出部でそれぞれ検出された制御電流波形及び操作電流波形を記録する記録部と、前記記録部で記録された前記制御電流波形及び操作電流波形から両者の流れ始める時間差を求め、この時間差とあらかじめ設定しておいた管理値とを比較して、異常の有無を判定する演算判定部と、を備えたことを特徴とする開閉器用電動操作装置の異常診断装置。
【請求項２】電動機と、この電動機を制御及び駆動する制御電源及び操作電源とを備え、前記電動機によって開閉器本体の開閉操作を行う開閉器の電動操作装置の異常診断装置において、前記制御電源の制御電流を検出する制御電流検出部と、前記操作電源の操作電流を検出する操作電流検出部と、前記制御電源の制御電圧を検出する制御電圧検出部と、前記電動操作装置の内部温度を検出する温度検出部と、前記制御電流検出部及び前記操作電流検出部でそれぞれ検出された制御電流波形及び操作電流波形、ならびに前記制御電圧検出部で検出された制御電圧、ならびに前記温度検出部で検出された装置内部温度を記録する記録部と、前記記録部で記録された前記制御電流波形及び操作電流波形から両者の流れ始める時間差を求め、かつ、前記記録部で記録された制御電圧及び装置内部温度をパラメータとして、前記時間差とあらかじめ設定しておいた管理値とを比較して、異常の有無を判定する演算判定部と、を備えたことを特徴とする開閉器用電動操作装置の異常診断装置。

【図１】