(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを使用して、電力用開閉機器の寿命を診断する電力用開閉機器の寿命診断方法であって、
前記コンピュータが、前記電力用開閉機器の固有のデータである機器固有データ及び前記電力用開閉機器の運用環境に関するデータである運用環境データに基づいて、前記電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分に発生する微小摺動回数を判定するステップと、
前記コンピュータが、前記機器固有データ及び前記電力用開閉機器による電流遮断に関するデータである遮断情報データに基づいて、前記接点部分への分解生成物の混入量を判定するステップと、
前記コンピュータが、前記微小摺動回数及び前記分解生成物の混入量に基づいて、前記接点部分の微小摺動による摩耗量を演算するステップと、
前記コンピュータが、前記摩耗量に基づいて、前記電力用開閉機器の寿命を診断するステップと
を含むことを特徴とする電力用開閉機器の寿命診断方法。
【請求項２】
前記コンピュータが、前記電力用開閉機器に関する履歴のデータに基づいて、前記摩耗量を補正するステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力用開閉機器の寿命診断方法。
【請求項３】
前記電力用開閉機器に関する履歴のデータは、部品交換の履歴に関するデータであること
を特徴とする請求項２に記載の電力用開閉機器の寿命診断方法。
【請求項４】
前記電力用開閉機器に関する履歴のデータは、操作の履歴に関するデータであること
を特徴とする請求項２に記載の電力用開閉機器の寿命診断方法。
【請求項５】
電力用開閉機器の固有のデータである機器固有データを記憶する機器固有データ記憶手段と、
前記電力用開閉機器の運用環境に関するデータである運用環境データを記憶する運用環境データ記憶手段と、
前記電力用開閉機器による電流遮断に関するデータである遮断情報データを記憶する遮断情報データ記憶手段と、
前記機器固有データ記憶手段に記憶された前記機器固有データ及び前記運用環境データ記憶手段に記憶された前記運用環境データに基づいて、前記電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分に発生する微小摺動回数を判定する微小摺動回数判定手段と、
前記機器固有データ記憶手段に記憶された前記機器固有データ及び前記遮断情報データ記憶手段に記憶された前記遮断情報データに基づいて、前記接点部分への分解生成物の混入量を判定する分解生成物混入量判定手段と、
前記微小摺動回数判定手段により判定された前記微小摺動回数及び前記分解生成物混入量判定手段により判定された前記分解生成物の混入量に基づいて、前記接点部分の微小摺動による摩耗量を演算する摩耗量演算手段と、
前記摩耗量演算手段により演算された前記摩耗量に基づいて、前記電力用開閉機器の寿命を診断する寿命診断手段と
を備えたことを特徴とする電力用開閉機器の寿命診断システム。
【請求項６】
前記電力用開閉機器に関する履歴のデータである履歴データを記憶する履歴データ記憶手段と、
前記履歴データ記憶手段に記憶された前記履歴データに基づいて、前記摩耗量演算手段により演算された前記摩耗量を補正する摩耗量補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電力用開閉機器の寿命診断システム。
【請求項７】
コンピュータを、
電力用開閉機器の固有のデータである機器固有データ及び前記電力用開閉機器の運用環境に関するデータである運用環境データに基づいて、前記電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分に発生する微小摺動回数を判定する微小摺動回数判定手段と、
前記機器固有データ及び前記電力用開閉機器による電流遮断に関するデータである遮断情報データに基づいて、前記接点部分への分解生成物の混入量を判定する分解生成物混入量判定手段と、
前記微小摺動回数判定手段により判定された前記微小摺動回数及び前記分解生成物混入量判定手段により判定された前記分解生成物の混入量に基づいて、前記接点部分の微小摺動による摩耗量を演算する摩耗量演算手段と、
前記摩耗量演算手段により演算された前記摩耗量に基づいて、前記電力用開閉機器の寿命を診断する寿命診断手段
として機能させるための電力用開閉機器の寿命診断プログラム。
【請求項８】
前記コンピュータを、前記電力用開閉機器に関する履歴のデータである履歴データに基づいて、前記摩耗量演算手段により演算された前記摩耗量を補正する摩耗量補正手段
として機能させるための請求項７に記載の電力用開閉機器の寿命診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力用開閉機器の寿命を診断する寿命診断方法とその診断システム及び診断プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、送電系統の重要性はますます高まっている。このため、変電所又は開閉所に用いられる電力用開閉機器には高い信頼性が要求されている。また、電力自由化の時代背景などにより、電力用機器へのコスト低減の要求もますます高まっている。一方、国内外を問わず各電力会社には据付から長期間の運用を経て老朽化が進んだ電力用開閉機器が多数存在している。
【０００３】
電力用開閉機器の寿命は、例えば一定の操作回数や２０年程度の更新期間等を目安として定められている。電力用開閉機器は、この寿命の目安に基づいて、管理及び老朽更新が実施されている。また、電力用開閉機器は、定期点検も実施される場合がある。この定期点検の際には、動作時間等の間接的な基準で電力用開閉機器全体の状態を診断する場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２９１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、操作回数又は更新期間などを目安とした寿命診断方法では、機器特有の特性が考慮されていない。
【０００６】
例えば、電力用開閉機器は、長期間の運用を経た場合に通電回路を構成する接点部分で過大な摩耗が発生する場合がある。過大な摩耗の発生は、通電性能に悪影響を与えるだけでなく、発生した摩耗粉により絶縁性能を低下させる可能性がある。このため、電力用開閉機器にとって、接点部分の過大な摩耗は、好ましくない。過大な摩耗の原因には、経年による摩耗の他に、摺動面への異物の噛み込みのような不正規な現象もある。経年による摩耗の代表例としては、微小摺動による摩耗がある。この微小摺動による摩耗は、フレッチングと総称される。微小摺動は、表面損傷の原因となる現象である。
【０００７】
微小摺動の原因は、通電に伴う振動、据付場所に他の機器から伝達する振動、又は開閉機器に作用する温度変化による熱伸縮に起因した変位差などが原因となり得る。いずれの原因による微小摺動も、電力用開閉機器の操作を伴わずに静止した状態であっても、接点部分の摩耗が進行する。
【０００８】
また、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分には、絶縁媒体の分解生成物が電流遮断時に発生する。この分解生成物は、微小摺動による摩耗量に影響する。この分解生成物とは、例えば絶縁媒体が六フッ化硫黄ガスの場合にはフッ化銅等を主成分とした金属化合物である。このような分解生成物は、接点部分の摺動面に介在することにより摩耗を促進することがある。
【０００９】
上述のように、電力用開閉機器の接点部分の摩耗が機器特有の特性の影響を受けている場合、寿命を正確に診断することができない。
【００１０】
そこで、本発明の実施形態による目的は、機器特有の特性を考慮した電力用開閉機器の寿命診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の観点に従った電力用開閉機器の寿命診断方法は、コンピュータを使用して、電力用開閉機器の寿命を診断する電力用開閉機器の寿命診断方法であって、前記コンピュータが、前記電力用開閉機器の固有のデータである機器固有データ及び前記電力用開閉機器の運用環境に関するデータである運用環境データに基づいて、前記電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分に発生する微小摺動回数を判定するステップと、前記コンピュータが、前記機器固有データ及び前記電力用開閉機器による電流遮断に関するデータである遮断情報データに基づいて、前記接点部分への分解生成物の混入量を判定するステップと、前記コンピュータが、前記微小摺動回数及び前記分解生成物の混入量に基づいて、前記接点部分の微小摺動による摩耗量を演算するステップと、前記コンピュータが、前記摩耗量に基づいて、前記電力用開閉機器の寿命を診断するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電力用開閉機器の保守支援用システムの構成を示す構成図。
【図２】本実施形態に係る保守支援用システムを構成する汎用計算機の基本的な構成を示す構成図。
【図３】本実施形態に係る保守支援用システムのデータの流れを示すブロック図。
【図４】本実施形態に係る微小摺動による摩耗量算出部における演算に用いられる摩耗量算出データの模式的な例を示すグラフ図。
【図５】本実施形態に係る摩耗量補正部における部品交換履歴に基づく摩耗量を補正するための摩耗量補正用データの模式的な例を示す模式図。
【図６】本実施形態に係る本実施形態に係る摩耗量補正部における操作履歴に基づく摩耗量を補正するための摩耗量補正用データの模式的な例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る電力用開閉機器の保守支援用システム１の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１５】
電力用開閉機器の保守支援用システム１は、ハードウェアとしての汎用計算機２にソフトウェアである保守支援用プログラム３を組み込むことで構成されている。保守支援用プログラム３は、データベース部４と、寿命診断部５とを備えた構成である。データベース部４には、電力用開閉機器の寿命診断に用いられる情報を蓄えられている。寿命診断部５は、データベース部４に蓄積された情報に基づいて、電力用開閉機器の寿命を診断するための演算処理をする。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る保守支援用システム１を構成する汎用計算機２の基本的な構成を示す構成図である。
【００１７】
汎用計算機２の基本的な構成は、入力部９１と、出力部９２と、インタフェース９３と、演算部９４と、メモリ９５と、記憶装置９６と、バス９７とを備えている。入力部９１及び出力部９２は、インタフェース９３を介して、バス９７と接続されている。バス９７には、演算部９４、メモリ９５、及び記憶装置９６が接続されている。入力部９１は、キーボード又はマウスなどである。出力部９２は、ディスプレイ又はプリンタなどである。演算部９４は、中央処理装置又はチップセットなどである。メモリ９５は、演算部９４による演算を行うために一時的に情報を記憶するためのキャッシュメモリなどである。記憶装置９６は、情報を記憶するためのハードディスクなどである。
【００１８】
保守支援用プログラム３は、記憶装置９６に格納されている。保守支援用プログラム３は、入力部９１から入力される要求に応じて、演算部９４でメモリ９５を必要に応じて用いて演算処理を実行させる。保守支援用プログラム３は、演算処理結果を出力部９２に出力する。
【００１９】
図３は、本実施形態に係る保守支援用システム１のデータの流れを示すブロック図である。
【００２０】
保守支援用プログラム３は、データベース部４と、寿命診断部５とを備えている。
【００２１】
データベース部４は、機器固有データ４１と、運用環境データ４２と、遮断情報データ４３と、補修・点検データ４４と、操作回数データ４５とを備えている。
【００２２】
機器固有データ４１は、電力用開閉機器の固有の基本データである。機器固有データ４１には、機器形式、機器番号、製造時期、標準の推奨更新期間、寿命診断の対象となる部位の摩耗量規定値、又は機器の構成に基づいて算出される単位温度変化量あたりの微小摺動量などの情報が含まれる。
【００２３】
運用環境データ４２は、電力用開閉機器が実際に運用された実績又は環境を示すデータである。運用環境データ４２には、運用履歴、移設履歴、周囲温度の履歴、又は設置状態の履歴などの情報が含まれる。
【００２４】
遮断情報データ４３は、電流遮断を行った状況を示すデータである。遮断情報データ４３には、大電流を遮断した場合の遮断電流、アーク時間の履歴、又は電流遮断時に発生する機器構成を考慮した分解生成物発生量の算出用データなどの情報が含まれている。
【００２５】
補修・点検データ４４は、補修又は点検に関するデータである。補修・点検データ４４には、補修による部品交換等の履歴、又は動作時間等の点検情報などの情報が含まれる。
【００２６】
操作回数データ４５は、電力用開閉機器の操作回数に関するデータである。操作回数データ４５には、開放及び投入などの操作をした履歴を示す操作履歴、又は規定回数などの情報が含まれる。
【００２７】
寿命診断部５は、微小摺動回数判定部５１と、分解生成物混入量判定部５２と、微小摺動による摩耗量算出部５３と、摩耗量補正部５４と、余寿命診断部５５とを備えている。
【００２８】
微小摺動回数判定部５１は、機器固有データ４１に含まれる情報及び運用環境データ４２に含まれる情報に基づいて、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分に開閉動作を伴わずに発生する微小摺動の有効な回数を判定する。微小摺動回数判定部５１は、判定結果を微小摺動による摩耗量算出部５３に出力する。
【００２９】
分解生成物混入量判定部５２は、機器固有データ４１に含まれる情報及び遮断情報データ４３に含まれる情報に基づいて、分解生成物の発生量及び通電部分を構成する接点部分の摺動面への混入量（摺動面の潤滑剤に対する比率）を判定する。分解生成物混入量判定部５２は、判定結果を微小摺動による摩耗量算出部５３に出力する。
【００３０】
微小摺動による摩耗量算出部５３は、微小摺動回数判定部５１による判定結果及び分解生成物混入量判定部５２による判定結果に基づいて、微小摺動による通電回路を構成する接点部分の摩耗量を算出する。微小摺動による摩耗量算出部５３は、算出した摩耗量を摩耗量補正部５４に出力する。
【００３１】
摩耗量補正部５４は、補修・点検データ４４に含まれる情報及び操作回数データ４５に含まれる情報に基づいて、摩耗量算出部５３により算出された摩耗量を補正する。摩耗量補正部５４は、補正した摩耗量を余寿命診断部５５に出力する。
【００３２】
余寿命診断部５５は、摩耗量補正部５４により補正された電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分の摩耗量を機器固有データ４１に含まれる摩耗量規定値などと照合することにより、電力用開閉機器の余寿命を診断する。
【００３３】
保守支援用システム１は、余寿命診断部５５の診断結果に基づいて、管理者に対する電力用開閉機器の保守等の支援をする。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る微小摺動による摩耗量算出部５３における演算に用いられる摩耗量算出データの模式的な例を示すグラフ図である。図中のグラフＦ１，Ｆ２，Ｆ３は、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分における微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。図４中の摩耗量（縦軸）の規定値（１００％）は、電力用開閉機器の標準的な寿命を示している。図中の微小摺動回数（横軸）の規定値（１００％）は、分解生成物混入無し（グラフＦ１）の場合の電力用開閉機器の標準的な寿命を示している。
【００３５】
グラフＦ１は、分解生成物混入無しの場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。グラフＦ２は、分解生成物混入１ｗｔ％（摺動面の潤滑剤に対する比率）の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。グラフＦ３は、分解生成物混入５ｗｔ％の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。
【００３６】
電流遮断時に発生する絶縁媒体の分解生成物の混入比率が増加すると、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分（摺動面）の摩耗は促進される。
【００３７】
従って、分解生成物混入１ｗｔ％の場合のグラフＦ２は、分解生成物混入無しの場合のグラフＦ１と比較して、最小摺動回数に対する摩耗量が多い。同様に、分解生成物混入５ｗｔ％のグラフＦ３は、分解生成物混入１ｗｔ％の場合のグラフＦ２と比較して、最小摺動回数に対する摩耗量が多い。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る摩耗量補正部５４における部品交換履歴に基づく摩耗量を補正するための摩耗量補正用データの模式的な例を示す模式図である。図５中の摩耗量（縦軸）の規定値（１００％）は、電力用開閉機器の標準的な寿命を示している。
【００３９】
グラフＦ２は、補正前の分解生成物混入１ｗｔ％の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。グラフＦ４は、補正後の分解生成物混入１ｗｔ％の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。
【００４０】
補修時などに一部の部品交換を行うと、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分の摩耗量が低減される。
【００４１】
摩耗量補正部５４は、補修・点検データ４４から部品交換履歴を取得する。摩耗量補正部５４は、部品交換履歴に基づいて、摩耗量が低減されたと判断した場合、摩耗量を減算する方向に摩耗量算出部５３により算出された摩耗量を補正する。
【００４２】
即ち、摩耗量補正部５４は、部品交換履歴に基づいて、補正前のグラフＦ２を補正してグラフＦ４を求める。摩耗量補正部５４は、グラフＦ４に基づいて、摩耗量を補正する。
【００４３】
図６は、本実施形態に係る摩耗量補正部５４における操作履歴に基づく摩耗量を補正するための摩耗量補正用データの模式的な例を示す模式図である。図６中の摩耗量（縦軸）の規定値（１００％）は、電力用開閉機器の標準的な寿命を示している。
【００４４】
グラフＦ２は、補正前の分解生成物混入１ｗｔ％の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。グラフＦ５は、補正後の分解生成物混入１ｗｔ％の場合の微小摺動回数と摩耗量との関係を示している。
【００４５】
ここで、電力用開閉機器は、運用中であり、既に操作が複数回行なわれているものとする。
【００４６】
摩耗量補正部５４は、操作回数データ４５から操作履歴を取得する。摩耗量補正部５４は、操作履歴に含まれる操作回数に応じて、摩耗量を増加する方向に摩耗量算出部５３により算出された摩耗量を補正する。
【００４７】
即ち、摩耗量補正部５４は、操作履歴に基づいて、補正前のグラフＦ２を補正してグラフＦ５を求める。摩耗量補正部５４は、グラフＦ５に基づいて、摩耗量を補正する。
【００４８】
本実施形態によれば、データベース部４に蓄積された電力用開閉機器に関する様々な情報に基づいて、電力用開閉機器の通電回路を構成する接点部分の摩耗量を算出するため、電力変換機器の寿命診断の精度を高めることができる。
【００４９】
また、電力用開閉機器は、製造メーカ及び機種によって、様々な要素から機器特有の要素特性が決定される。保守支援用システム１を用いれば、機器、運用状態を熟知しておらず、経験のない者でも、電力用開閉機器の老朽状態を的確に判断できる。このため、誰でも、電力変換機器の寿命診断を的確にすることができる。
【００５０】
また、保守支援用システム１による寿命診断方法は、電力用開閉機器が運用状態であっても、停止させることなく、寿命診断をすることができる。
【００５１】
従って、保守支援用システム１であれば、運用中の電力用開閉機器に適用でき、機器特有の微小摺動による摩耗などの電力用開閉機器に関する様々な情報を考慮して、合理的な寿命診断をすることができる。また、電力用開閉機器の効率的で無駄の無い老朽更新時期を判断することができる。よって、保守支援用システム１を用いて、電力用開閉機器の保守をすることで、電力用開閉機器の製品としての信頼性を確保することできる。
【００５２】
なお、保守支援用システム１を構成する汎用計算機２は、どのような機種及び構成でも構わない。汎用計算機２の構成は、ソフトウェア及びハードウェアをどのように組み合わせてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、図４において、分解生成物混入が無い場合（グラフＦ１）、分解生成物混入の比率１ｗｔ％（グラフＦ２）の場合、及び分解生成物混入の比率５ｗｔ％（グラフＦ３）の場合について図示したが、これ以外の分解生成物混入量の場合を補完することができる。また、分解生成物混入量の履歴データが存在する場合には、その履歴データに基づいて摩耗量を積算してもよい。
【００５４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…保守支援用システム、２…汎用計算機、３…保守支援用プログラム、４…データベース部、５…寿命診断部、４１…機器固有データ、４２…運用環境データ、４３…遮断情報データと、４４…補修・点検データ、４５…操作回数データ、５１…微小摺動回数判定部、５２…分解生成物混入量判定部、５３…微小摺動による摩耗量算出部、５４…摩耗量補正部、５５…余寿命診断部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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