(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定した遮断器極間電圧の目標位相において遮断器を投入するように構成した電力開閉装置において、
閉極指令に先行する直近の遮断器極間電圧零点時刻と、この零点時刻から前記閉極指令検出までの閉極指令検出時間と、閉極制御信号出力から閉極までの予測閉極時間と、前記目標位相に基づく投入から閉極までのプレアーク時間とを求め、前記零点時刻から前記閉極指令検出時間と前記極間電圧の半周期以下の閉極制御遅延時間との経過後に前記閉極制御信号を出力すれば前記目標位相において投入が行えるとして前記閉極制御遅延時間を求め、
前記閉極指令検出から前記閉極制御遅延時間の経過後に前記閉極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記零点時刻は、前記閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各前記被評価零点時刻との経過時間の前記遮断器極間電圧の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち前記閉極指令検出の直前であって前記閉極指令検出の時刻に最も近い前記被評価零点時刻から前記半周期の整数倍の時間が経過した時刻であることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項２】
予め設定した遮断器極間電圧の目標位相において遮断器を投入するように構成した電力開閉装置において、
閉極指令に先行する直近の遮断器極間電圧零点時刻と、この零点時刻から前記閉極指令検出までの閉極指令検出時間と、閉極制御信号出力から閉極までの予測閉極時間と、前記目標位相に基づく投入から閉極までのプレアーク時間とを求め、前記零点時刻から前記閉極指令検出時間と前記極間電圧の半周期以下の閉極制御遅延時間との経過後に前記閉極制御信号を出力すれば前記目標位相において投入が行えるとして前記閉極制御遅延時間を求め、
前記閉極指令検出から前記閉極制御遅延時間の経過後に前記閉極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記予測閉極時間は環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準環境条件での基準閉極時間を補正したものであることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項３】
予め設定した遮断器極間電圧の目標位相において遮断器を投入するように構成した電力開閉装置において、
閉極指令に先行する直近の遮断器極間電圧零点時刻と、この零点時刻から前記閉極指令検出までの閉極指令検出時間と、閉極制御信号出力から閉極までの予測閉極時間と、前記目標位相に基づく投入から閉極までのプレアーク時間とを求め、前記零点時刻から前記閉極指令検出時間と前記極間電圧の半周期以下の閉極制御遅延時間との経過後に前記閉極制御信号を出力すれば前記目標位相において投入が行えるとして前記閉極制御遅延時間を求め、
前記閉極指令検出から前記閉極制御遅延時間の経過後に前記閉極制御信号を出力する制御装置を備え、
可動接触子と連動する閉極時刻検出手段により閉極動作時における接触子の接触時刻を検出し前記閉極制御信号の出力時刻とから実測閉極時間を求め環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正することを特徴とする電力開閉装置。
【請求項４】
予め設定した遮断器極間電圧の目標位相において遮断器を投入するように構成した電力開閉装置において、
閉極指令に先行する直近の遮断器極間電圧零点時刻と、この零点時刻から前記閉極指令検出までの閉極指令検出時間と、閉極制御信号出力から閉極までの予測閉極時間と、前記目標位相に基づく投入から閉極までのプレアーク時間とを求め、前記零点時刻から前記閉極指令検出時間と前記極間電圧の半周期以下の閉極制御遅延時間との経過後に前記閉極制御信号を出力すれば前記目標位相において投入が行えるとして前記閉極制御遅延時間を求め、
前記閉極指令検出から前記閉極制御遅延時間の経過後に前記閉極制御信号を出力する制御装置を備え、
閉極動作時における主回路電流の立上がり時刻を検出し前記閉極制御信号出力からの経過時間に前記プレアーク時間を加算して実測閉極時間を求め環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正することを特徴とする電力開閉装置。
【請求項５】
予め設定した遮断器極間電圧の目標位相において遮断器を投入するように構成した電力開閉装置において、
閉極指令に先行する直近の遮断器極間電圧零点時刻と、この零点時刻から前記閉極指令検出までの閉極指令検出時間と、閉極制御信号出力から閉極までの予測閉極時間と、前記目標位相に基づく投入から閉極までのプレアーク時間とを求め、前記零点時刻から前記閉極指令検出時間と前記極間電圧の半周期以下の閉極制御遅延時間との経過後に前記閉極制御信号を出力すれば前記目標位相において投入が行えるとして前記閉極制御遅延時間を求め、
前記閉極指令検出から前記閉極制御遅延時間の経過後に前記閉極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から前記遮断器極間電圧の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって前記遮断器極間電圧の周波数とすることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項６】
予め設定した主回路電流の目標位相において遮断器を開極するように構成した電力開閉装置において、
開極指令に先行する直近の主回路電流零点時刻と、この零点時刻から前記開極指令検出までの開極指令検出時間と、開極制御信号出力から開極までの予測開極時間とを求め、前記零点時刻から前記開極指令検出時間と前記主回路電流の半周期以下の開極制御遅延時間との経過後に前記開極制御信号を出力すれば前記目標位相において開極が行えるとして前記開極制御遅延時間を求め、
前記開極指令検出から前記開極制御遅延時間の経過後に前記開極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記零点時刻は、前記開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各前記被評価零点時刻との経過時間の前記遮断器主回路電流の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち前記開極指令検出の直前であって前記開極指令検出の時刻に最も近い前記被評価零点時刻から前記半周期の整数倍の時間が経過した時刻であることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項７】
予め設定した主回路電流の目標位相において遮断器を開極するように構成した電力開閉装置において、
開極指令に先行する直近の主回路電流零点時刻と、この零点時刻から前記開極指令検出までの開極指令検出時間と、開極制御信号出力から開極までの予測開極時間とを求め、前記零点時刻から前記開極指令検出時間と前記主回路電流の半周期以下の開極制御遅延時間との経過後に前記開極制御信号を出力すれば前記目標位相において開極が行えるとして前記開極制御遅延時間を求め、
前記開極指令検出から前記開極制御遅延時間の経過後に前記開極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記予測開極時間は環境条件に基いて基準環境条件での基準開極時間を開極時間補正テーブルにより補正したものであることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項８】
予め設定した主回路電流の目標位相において遮断器を開極するように構成した電力開閉装置において、
開極指令に先行する直近の主回路電流零点時刻と、この零点時刻から前記開極指令検出までの開極指令検出時間と、開極制御信号出力から開極までの予測開極時間とを求め、前記零点時刻から前記開極指令検出時間と前記主回路電流の半周期以下の開極制御遅延時間との経過後に前記開極制御信号を出力すれば前記目標位相において開極が行えるとして前記開極制御遅延時間を求め、
前記開極指令検出から前記開極制御遅延時間の経過後に前記開極制御信号を出力する制御装置を備え、
可動接触子と連動する開極時刻検出手段により開極動作時における開極時刻を検出し前記開極制御信号の出力時刻とから実測開極時間を求め環境条件に基いて開極時間補正テーブルにより基準開極時間を補正することを特徴とする電力開閉装置。
【請求項９】
予め設定した主回路電流の目標位相において遮断器を開極するように構成した電力開閉装置において、
開極指令に先行する直近の主回路電流零点時刻と、この零点時刻から前記開極指令検出までの開極指令検出時間と、開極制御信号出力から開極までの予測開極時間とを求め、前記零点時刻から前記開極指令検出時間と前記主回路電流の半周期以下の開極制御遅延時間との経過後に前記開極制御信号を出力すれば前記目標位相において開極が行えるとして前記開極制御遅延時間を求め、
前記開極指令検出から前記開極制御遅延時間の経過後に前記開極制御信号を出力する制御装置を備え、
前記開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から前記主回路電流の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって前記遮断器主回路電流の周波数とすることを特徴とする電力開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遮断器の開閉タイミングを制御して、系統や機器にとって有害な現象の発生を防止する電力開閉装置に関するものであり、さらに詳しくはその制御装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平３−１５６８２０号公報には、開閉条件によらずに系統や機器に影響を及ぼす過渡現象を発生しないとする電力開閉制御装置が記載されている。この電力開閉制御装置では電流遮断時に十分な接触子の間隔が得られるよう、遮断器の開極タイミングを制御する装置を設けている。また、開極タイミングの制御装置は遮断器の閉極タイミングの制御も行わせ負荷の種類に応じて閉極タイミングを制御している。
【０００３】
特開平６−２０５６４号公報には、再発弧しないで開極する分路リアクトル用の遮断器用開極制御装置が記載されている。この遮断器用開極制御装置では分路リアクトルの開極時に発生する高周波再発弧サージは、遮断器の最終遮断点が電流位相零度点では発生しないため、計器用変圧器より単相電圧を制御装置に入力し、制御装置においては、単相電圧の位相を基に各相の電流位相を算出し、遮断器への開極指令を分路リアクトルに流れる各相の電流の零度点にて遮断できるように出力している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したいずれの制御装置も制御信号出力については、閉極指令または開極指令が入力された後の主回路の電流または電圧の零点を検出し、それを基準として引外し装置または閉極制御装置付勢までの時間を変化させることによって閉極タイミングまたは開極タイミングを制御しているので、閉極指令または開極指令が入力されてから次の電圧零点または電流零点を検出するまでの時間を待つ必要があり、結果として閉極指令または開極指令の入力から引外し装置または閉極制御装置付勢までの間に最大１サイクルの無駄時間が発生するという問題があった。
【０００５】
また、遮断器の動作時間補正を１次式または２次式で表現した制御電圧補正曲線によって行っており、環境温度の変化による動作時間のずれ、機器間および各相間での動作時間のずれ、さらには経年変化による動作時間のずれなどに対応する機能をもたないため、常に所望のタイミングで閉極または開極をするという機能の実現が困難であるという問題もあった。
【０００６】
また、電流または電圧の零点検出において、検出信号にインパルス性の突発的なノイズや高調波が重畳された場合、正確に零点を検出する機能がなく、所望のタイミングで閉極または開極が行えないという問題や、電圧または電流の周波数変動に対応する機能をもたないため、周波数変動があると所望のタイミングで閉極または開極が行えないという問題もあった。
【０００７】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは閉極指令または開極指令に対して所望のタイミングで閉極または開極を行うとき、閉極指令または開極指令に対して１／２サイクル以下の待ち時間で閉極制御信号または開極制御信号を出力し、遮断器の所望の極間電圧位相での投入あるいは主開路電流の所望の位相での開極ができる電力開閉装置を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による電力開閉装置は、零点時刻を閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各被評価零点時刻との経過時間の遮断器極間電圧の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち閉極指令検出の直前であって閉極指令検出の時刻に最も近い被評価零点時刻から半周期の整数倍の時間が経過した時刻としたものである。
【００１０】
また、予測閉極時間は環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準環境条件での基準閉極時間を補正したものである。
【００１１】
また、可動接触子と連動する閉極時刻検出手段により閉極動作時における接触子の接触時刻を検出し閉極制御信号の出力時刻とから実測閉極時間を求め環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正するものである。
【００１２】
また、閉極動作時における主回路電流の立上がり時刻を検出し閉極制御信号出力からの経過時間にプレアーク時間を加算し実測閉極時間を求め環境条件に基き閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正するものである。
【００１３】
また、閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から遮断器極間電圧の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって遮断器極間電圧の周波数としたものである。
【００１５】
また、零点時刻を開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各被評価零点時刻との経過時間の主回路電流の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち開極指令検出の直前であって開極指令検出の時刻に最も近い被評価零点時刻から半周期の整数倍の時間が経過した時刻としたものである。
【００１６】
また、予測開極時間を環境条件に基いて基準環境条件での基準開極時間を開極時間補正テーブルにより補正するものである。
【００１７】
また、可動接触子と連動する開極時刻検出手段により開極動作時における開極時刻を検出し開極制御信号の出力時刻とから実測開極時間を求め環境条件に基いて開極時間補正テーブルにより基準開極時間を補正するものである。
【００１８】
また、開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から主回路電流の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって主回路電流の周波数としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明を適用した電力開閉装置を図を用いて説明する。なお、用語は特に断らない限りＪＩＳＣ４６０３（高圧交流遮断器）に記載の意味（以下、ＪＩＳ用語と呼ぶ）において用いる。なおこのことは、この発明が前記規格の対象とする電力開閉装置に限定されるものであることを意味しない。
【００２０】
図１はこの発明の第１の実施形態を示す電力開閉装置のブロック図である。図中、１００は主回路、２００はこの主回路１００に接続した遮断器、３００は操作装置、４００は制御装置である。
１は遮断器２００の極間電圧を検出する極間電圧計測手段、２は主回路１００の電流を検出する主回路電流計測手段である。３は零点検出手段で、極間電圧計測手段１および主回路電流計測手段２により検出した電圧信号および電流信号から極間電圧および主回路電流の零点時刻を求め、常に極間電圧および主回路電流について最新の零点時刻を記憶している。４は動作時間予測手段で、遮断器２００の閉極時間または開極時間を予測する。５は制御信号出力手段で、閉極指令または開極指令を検出すると、極間電圧または主回路電流の所望の位相で投入または開極を行うよう零点検出手段３の記憶している最新零点時刻および動作時間予測手段４で得た予測閉極時間または予測開極時間に基づいて遅延時間を求め、この遅延時間経過後に閉極制御装置または引外し装置を付勢する閉極制御信号または開極制御信号を出力する。
なお、「投入」という語は、閉極動作によって主回路に電流が流れ始めることの意味で用いる。また、遮断器の接触子間に生じる放電は接触子間に印加する電圧の絶対値に依存するため、「位相」という語を電圧および電流の零点を起点とする１／２サイクル間の起点からの位置という意味で用いる。
【００２１】
４１は動作時間計測手段で、可動接触子と連動し閉極動作時における接触子の接触および開極動作時の開極と同時に動作する補助スイッチ２０１の動作時刻に基づいて、動作時の閉極制御信号の出力から接触子の接触までの時間である実測閉極時間または開極制御信号の出力から開極までの時間である実測開極時間を求める。
なお、動作時間計測手段４１として補助スイッチを用いるものとしたが、遮断器２００の可動接触子駆動部回転軸にロータリーエンコーダ等による回転角計測手段を設け、これから得られる可動接触子の位置信号によって実測閉極時間および実測開極時間を求めるようにしてもよい。回転角計測手段を設けることによって、遮断器機構部の動作が容易にモニターできるという効果が得られる。
【００２２】
４２は遮断器２００周辺の環境温度を計測する環境温度計測手段、４３は制御電圧（以下の説明では、「制御電圧」はＪＩＳ用語の「操作電圧」の意味を含むものとして用いる）を計測する制御電圧計測手段である。
動作時間予測手段４は遮断器２００の基準環境条件における動作時間である基準閉極時間および基準開極時間を実測閉極時間、実測開極時間およびその時点の環境条件に基づいて補正するとともに、その時点における環境条件、基準閉極時間および基準開極時間に基づいて予測閉極時間または予測開極時間を求める。
図２はこの電力開閉装置の全体的な動作を示すフローチャートである。このフローチャートの各部分の意義を以下の説明によって順次明らかにする。
【００２３】
極間電圧計測手段１および主回路電流計測手段２は、主回路１００に設置した電圧変成器（ＰＴ）および電流変成器（ＣＴ）からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器により所定のサンプリング間隔で順次離散化し、ディジタルデータとしての電圧信号および電流信号（以下の説明ではとくに断らない限り「電圧信号」あるいは「電流信号」はディジタル信号であるものする）を得る。アナログ信号に高調波ノイズ等が重畳していると零点検出手段３の検出精度が低下するため、高調波ノイズ等を除去する目的でＡ／Ｄ変換器の前にローパスフィルタを挿入する構成としてもよい。さらに、電圧信号あるいは電流信号の平滑化を行ってもよい。例えば、処理対象データの前後数点分の中央値を代表値とする中央値フィルタを施すことによりデータ中のヒゲ状ノイズを除去できる。さらにまた、デジタルフィルタによりローパスフィルタを構成し、電圧信号あるいは電流信号から主回路の周波数を超える高調波ノイズ等を除去するようにしてもよい。
【００２４】
零点検出手段３では電圧信号、電流信号およびこれらの計測時刻とから電圧または電流の零点時刻を求める。電圧信号または電流信号の符号が負から正に、または正から負に変化したとき、変化前の最終サンプリング時刻とその時の値をｔ1 およびＡ1 、変化後の最初のサンプリング値をＡ2 、サンプリング間隔をＳとすれば零点時刻ｔ0 は
ｔ0 ＝ｔ1 ＋｜Ｓ・Ａ1 ／（Ａ1 ＋Ａ2 ）｜
として求めることができる。このようにして求めた零点時刻ｔ0 を電圧信号および電流信号のそれぞれについて所定のメモリに記憶しておく。
なお、零点時刻はゼロクロス検出回路によって検出するように構成してもよいことはいうまでもない。
【００２５】
電圧信号または電流信号から高調波ノイズ等による影響を除去しより正確な遮断器動作の基準となる零点時刻を得るために、上記のようにして得た先行する複数かつ直近の零点時刻から最も信頼性の高い零点時刻を選択して用いるのが望ましい。以下、これを零点評価処理と呼びその動作を説明する。
図３は零点評価処理の方法を説明するための図である。この説明において、零点時刻を評価する時点を現時刻と呼ぶ。零点時刻を先行する直近のｎ点分、例えば５点分をメモリに格納しておく。このｎ個の零点時刻に対して、それらの任意の２つの組合せについて差を算出する。１つの零点時刻について他のｎ−１個の零点時刻との差ｄ1 〜ｄn-1 を求めると、いずれも極間電圧の周期または主回路電流の周期の１／２（以下、単に「半周期」と呼ぶ。また、電圧および電流の零点を起点とする１／２サイクル間を「半周期」で表す）の整数倍の時間となるはずであるが、系統周波数の変動、負荷変動に伴う位相の変動さらには高調波の存在によって各零点時刻の間の経過時間に半周期の整数倍の時間からの偏差が生じる。この発明による電力開閉装置における零点評価ではこの偏差の絶対値の和が最小のもののうち現時刻に最も近い零点時刻から半周期の整数倍の時間が経過した現時刻直前の零点時刻を求め、これを動作基準となる零点時刻として用いる。もちろん、このような零点評価処理を行わず、以下に述べる閉極指令の直前あるいは開極指令の直前における零点時刻を用いることも可能である。以下、閉極指令の直前あるいは開極指令の直前に零点評価処理を行って得た零点時刻または閉極指令の直前あるいは開極指令の直前の零点時刻を基準零点時刻という。
以上のように基準零点時刻を検出するので正確な極間電圧の零点および主回路電流の零点が得られる。
【００２６】
動作時間予測手段４の動作を説明する。
遮断器２００について、予め基準環境条件（環境温度、制御電圧など）における閉極時間および開極時間（これを、以下「基本閉極時間」および「基本開極時間」と呼ぶ）、さらに環境条件の変化に伴う閉極時間および開極時間の変動特性を求め、これを基本閉極時間、基本開極時間、閉極時間補正テーブルおよび開極時間補正テーブルとして動作時間予測手段４に保存しておく。補正テーブルの概念的な構成を図４に示す。図４（ａ）は補正テーブルの全体構成を、同（ｂ）はある環境条件における補正量を算出するための補正テーブルの細部を示す。
このような補正データは同型の電力開閉装置について共通の特性をもつため同型の電力開閉装置ではほとんど共有できる。
【００２７】
動作時間予測手段４では、動作時間計測手段４１、環境温度計測手段４２および制御電圧計測手段４３からの実測閉極時間、実測開極時間および動作時点での環境条件と基本閉極時間および閉極時間補正テーブルあるいは基本開極時間および開極時間補正テーブルとによって基準環境条件における閉極時間および開極時間の推定値である推定基準閉極時間および推定基準開極時間を求めて、これにより基準閉極時間および基準開極時間を補正するとともに、補正した基準閉極時間および基準開極時間と動作時間計測手段４１、環境温度計測手段４２、制御電圧計測手段４３からの入力および閉極時間補正テーブルあるいは開極時間補正テーブルとに基づいてその時点での予測閉極時間および予測開極時間を求める。
なお、基準閉極時間および基準開極時間は基本閉極時間および基本開極時間に基づいて過去の動作時における推定基準閉極時間および推定基準開極時間の時系列データからその時点での基準環境条件における閉極時間および開極時間の予測基準となる時間であって、その求め方は後述する。
環境条件Ｘにおける時間補正データはこの環境条件Ｘに隣接する４点での環境温度および制御電圧に対応する時間補正データから双一次補間により補正量を求める。
遮断器２００の閉極時間および開極時間を環境条件に応じて補正することによって遮断器２００の閉極時間および開極時間を正確に予測できる。
【００２８】
基準閉極時間および基準開極時間の補正は過去ｎ回（たとえば１０回）の動作時における各推定基準閉極時間および推定基準開極時間に適当な重み付けをして行う。すなわち、過去ｎ個の推定基準閉極時間および推定基準開極時間のそれぞれに総和が１となる適当なｎ個の重み係数を乗じて加算し、これを新たな基準閉極時間および基準開極時間とする。重み係数については、基準閉極時間および基準開極時間の変動に対する応答性をよくするため直近のデータに対する係数を大きくするのが望ましい。なお、運用開始時には基準閉極時間および推定基準閉極時間として基本閉極時間を用い、基準開極時間および推定基準開極時間には基本開極時間を用いる。また、推定基準閉極時間および推定基準開極時間の基準閉極時間および基準開極時間との差が大きい（例えば±２ｍｓｅｃ以上）場合は補正の対象外として処理するのが望ましい。
基準閉極時間および基準開極時間の補正は機械的消耗等に伴う動作時間の経時変化に対し有効である。推定基準閉極時間および推定基準開極時間の基準閉極時間および基準開極時間との偏差、あるいは推定基準閉極時間および推定基準開極時間の前回動作時のそれとの偏差に基づいて開閉動作機構の摺動部における急激な摩耗等の進行を検出するように構成してもよい。
なお、環境条件の変化に伴う閉極時間および開極時間の変化が運用上無視できるものであれば上記のような補正は行わず、複数回の閉極動作または開極動作における閉極時間および開極時間の平均値をもって予測閉極時間および予測開極時間としてもよい。
【００２９】
なお、環境条件の変化に伴う閉極時間および開極時間の変動について環境温度と制御電圧について行うとして説明したが、圧縮空気や高圧作動油を操作媒体として用いる間接操作型の電力開閉装置にあっては、これら操作媒体の温度や圧力の変化に基づいて閉極時間および開極時間を補正するように構成してもよい。
【００３０】
制御信号出力手段５は閉極指令または開極指令を検出すると、閉極指令または開極指令の検出時刻、基準零点時刻、予測閉極時間または予測開極時間とに基づいて閉極指令検出の場合は所望の極間電圧位相で投入を行うように、開極指令検出の場合は所望の主回路電流位相で開極を行うようにそれぞれの閉極制御遅延時間および開極制御遅延時間を求めディレイタイマにセットし起動する。閉極制御遅延時間および開極制御遅延時間の経過後直ちに閉極制御信号または開極制御信号を出力し遮断器２００では所望の極間電圧位相での投入が、また所望の主回路電流位相で開極が行われる。以下、制御信号出力手段５の動作を閉極指令検出および開極指令検出の場合にわけて説明する。
【００３１】
［１］投入指令検出の場合
投入時刻と閉極時刻との差（以下、「プレアーク時間」と呼ぶ）は投入時刻における極間電圧に依存する。このプレアーク時間は図５に示すように可動接触子の移動速度で規定される耐圧曲線Ａと極間電圧の電圧波形Ｂ（絶対値で表している）とで決まるから、主回路１００を所望の極間電圧位相で投入するためには、予測閉極時間から耐圧曲線Ａと電圧波形Ｂの関係から得られるプレアーク時間を減じて投入時刻を求め、これに基づいて閉極制御信号を出力する必要がある。
【００３２】
図５は投入が極間電圧位相９０度で行われる場合を示しており、耐圧曲線Ａと極間電圧波形Ｂとの交点が目標とする投入のタイミング、すなわちプレアークの発生時刻であり、ここから接触子が接触する時点Ｃまでの経過時間がプレアーク時間である。以下説明の都合上、基準零点時刻から閉極指令の検出時刻までの経過時間を閉極指令検出時間、投入直前の極間電圧零点時刻から投入までの経過時間を半周期投入時間、半周期投入時間にプレアーク時間を加えた時間を半周期閉極時間、予測閉極時間から半周期閉極時間を減じた時間を予測閉極半周期開始時間、予測閉極半周期開始時間を半周期で除し商の整数部をＫとして半周期の（Ｋ＋１）倍から予測閉極半周期開始時間を減じた時間を閉極指令余裕時間と呼ぶ。
【００３３】
制御信号出力手段５では基準零点時刻と閉極指令検出時刻から閉極指令検出時間を、予め設定した投入の目標位相から半周期投入時間を、投入の目標位相における極間電圧からプレアーク時間を、半周期投入時間とプレアーク時間から半周期閉極時間を、予測閉極時間と半周期閉極時間とから予測閉極半周期開始時間を、半周期と予測閉極半周期開始時間から閉極指令余裕時間をそれぞれ求める。なお、プレアーク時間は環境条件（環境温度、制御電圧および絶縁ガス圧力等）や投入時の可動接触子速度に依存するため、推定基準閉極時間を実測閉極時間および閉極時間補正テーブルによって求めたのと同様の手法で補正してもよい。
【００３４】
閉極指令検出時間と閉極指令余裕時間の大小関係に基づいて閉極制御信号を出力するまでの遅延時間である閉極制御遅延時間を求める。
（１）閉極指令検出時間が閉極指令余裕時間より小さい場合は閉極指令余裕時間から閉極指令検出時間を減じた時間を閉極制御遅延時間としてディレイタイマに設定し起動する。閉極制御遅延時間の経過後直ちに閉極制御信号を出力する。
（２）閉極指令検出時間が閉極指令余裕時間より大きい場合は閉極指令余裕時間に半周期を加えてから閉極指令検出時間を減じた時間を閉極制御遅延時間としてディレイタイマに設定し起動する。閉極制御遅延時間の経過後直ちに閉極制御信号を出力する。
【００３５】
以上の説明からわかるように、閉極制御遅延時間は半周期を超えない。なお、閉極指令を検出してから制御信号出力手段５により閉極指令検出時間、半周期投入時間、プレアーク時間、半周期閉極時間、予測閉極半周期開始時間および閉極指令余裕時間等を求めることを前提として説明したが、閉極指令の検出に先行する半周期に予め半周期投入時間、プレアーク時間、半周期閉極時間および予測閉極半周期開始時間を求めておき、閉極指令の検出後は閉極指令検出時間のみを求めて直ちに閉極制御遅延時間を求めるように構成すれば、計算時間による閉極制御信号の出力遅れを最小限にすることができる。
【００３６】
閉極指令検出時間、半周期投入時間、半周期閉極時間、予測閉極半周期開始時間および閉極指令余裕時間等の用語を用いて閉極指令の検出から閉極制御信号の出力までを説明したが、これらはあくまでも説明の便宜のために用いたものであって、基準零点時刻を常に検出しておき閉極指令を検出した時点で直ちに閉極制御信号を出力するタイミングを決めるディレイタイマを起動して所望の極間電圧の位相で投入がなされるように遮断器を構成することが、遮断器の閉極動作に関するこの発明の趣旨であり、この趣旨を逸脱しない範囲での構成がこの発明に含まれるものであることはいうまでもない。
【００３７】
投入の目標位相は、遮断器の動作時間に機械的なバラツキのない場合、コンデンサバンク投入では０度、シャントリアクトル投入では９０度とするのが望ましいが、実際には機械的動作にはバラツキが存在する。例えば、コンデンサバンク投入では、実際の閉極時間が予測より短い場合、同じ時間だけ予測より長い場合と比較して投入サージが大きくなるため、機械的動作バラツキに応じて目標投入位相を若干後方へずらことで平均的な投入サージを抑制できる。
【００３８】
以上のように、基準零点時刻を常に検出しておき閉極指令を検出した時点で直ちに閉極制御信号を出力するタイミングを決めるディレイタイマを起動するように構成したので、閉極指令の検出後半周期以内に閉極制御信号を出力することが可能となり、迅速に遮断器２００を閉極動作させることが可能である。
【００３９】
［２］開極指令検出の場合
主回路１００に再発弧や再点弧による異常電圧が発生しないように主回路電流を遮断するために、所望のアーク時間経過後に主回路電流の遮断が完了するような主回路電流位相（目標開極位相）で開極させるため、以下のように開極制御信号を生成する。以下説明の都合上、基準零点時刻から開極指令の検出時刻までの経過時間を開極指令検出時間、半周期から目標とするアーク時間を減じた時間を半周期開極時間（目標開極位相に相当する）、予測開極時間から半周期開極時間を減じた時間を予測開極半周期開始時間、予測開極半周期開始時間を半周期で除し商の整数部をＫとして半周期の（Ｋ＋１）倍から予測開極半周期開始時間を減じた時間を開極指令余裕時間と呼ぶ。
【００４０】
制御信号出力手段５では基準零点時刻と開極指令検出時刻から開極指令検出時間を、半周期と設定アーク時間から半周期投入時間を、予測開極時間と半周期開極時間とから予測開極半周期開始時間を、半周期と予測開極半周期開始時間から開極指令余裕時間をそれぞれ求める。
【００４１】
開極指令検出時間と開極指令余裕時間の大小関係に基づいて開極制御信号を出力するまでの遅延時間である開極制御遅延時間を求める。
（１）開極指令検出時間が開極指令余裕時間より小さい場合は開極指令余裕時間から開極指令検出時間を減じた時間を開極制御遅延時間としてディレイタイマに設定し起動する。開極制御遅延時間の経過後直ちに開極制御信号を出力する。
（２）開極指令検出時間が開極指令余裕時間より大きい場合は開極指令余裕時間に半周期を加え、これから開極指令検出時間を減じた時間を開極制御遅延時間としてディレイタイマに設定し起動する。開極制御遅延時間の経過後直ちに開極制御信号を出力する。
【００４２】
以上の説明からわかるように、開極制御遅延時間は半周期を超えない。なお、開極指令を検出してから制御信号出力手段５により開極指令検出時間、半周期開極時間、予測開極半周期開始時間および開極指令余裕時間等を求めることを前提として説明したが、開極指令の検出に先行する半周期に予め半周期開極時間および予測開極半周期開始時間を求めておき、開極指令の検出後は開極指令検出時間のみを求めて直ちに開極制御遅延時間を求めるように構成すれば、計算時間による開極動作開始の遅れを最小限にすることができる。
【００４３】
開極指令検出時間、半周期開極時間、予測開極半周期開始時間および開極指令余裕時間等の用語を用いて開極指令の検出から開極制御信号の出力までを説明したが、これらはあくまでも説明の便宜のために用いたものであって、基準零点時刻を常に検出しておき開極指令を検出した時点で直ちに開極制御信号を出力するタイミングを決めるディレイタイマを起動して所望の主回路電流の位相で開極がなされるように電力開閉装置を構成することが、遮断器の開極動作に関するこの発明の趣旨であり、この趣旨を逸脱しない範囲での構成がこの発明に含まれるものであることはいうまでもない。
【００４４】
実施の形態２．
図６はこの発明の第２の実施形態を示す電力開閉装置のブロック図である。図１によって説明した電力開閉装置の動作時間計測手段４１のかわりに、主回路電流計測手段２から得られる閉極動作時の電流信号の立上がり時刻（プレアークの開始時刻）および閉極制御信号から実測閉極時間を求める動作時間計測手段４１ａとしたものである。
【００４５】
動作時間計測手段４１ａの構成を説明する。閉極動作時には主回路電流計測手段２から図７に示す電流信号Ｄが得られる。投入時刻Ｆにおいて電流信号Ｄに不連続部分が発生するため、この時刻をプレアークの開始時刻として検出する。まず、電流信号Ｄをハイパスフィルタにより高周波成分のみを取り出す。ハイパスフィルタは電流信号Ｄをディジタルフィルタで処理し算出してもよく、電圧変成器（ＰＴ）からのアナログ信号をアナログフィルタで処理した後、Ａ／Ｄ変換器により所定のサンプリング間隔で順次離散化する構成としてもよい。得られた高域信号Ｅについて、あらかじめ正の閾値および負の閾値を設定しておき、閉極制御信号の出力時刻を起点として高域信号の値が閾値を超える時刻を求める。最初に正の閾値を超えた場合は、さらに正の局所ピーク点を求め、その時刻を投入時刻Ｆとする。正の局所ピーク点とは時間的に連続する３つの電圧信号の値Ｅ(n-1) 、Ｅ(n) 、Ｅ(n+1) があるとき、Ｅ(n-1) ≦Ｅ(n) かつＥ(n) ≧Ｅ(n-1) となる点ｎを指す。同様にして、最初に負の閾値を超えた場合は、さらに負の局所ピーク点を求め、その時刻を投入時刻Ｆとする。負の局所ピーク点とは、時間的に連続する３つの電圧信号Ｅ(n-1) 、Ｅ(n) 、Ｅ(n+1) があるとき、Ｅ(n-1) ≧Ｅ(n) かつＥ(n) ≦Ｅ(n+1) となる点ｎを指す。閉極制御信号の出力時刻から上記のようにして求めた投入時刻までの経過時間を実測閉極時間からプレアーク時間を減じたものとして、これにプレアーク時間を加えて実測閉極時間を求める。
【００４６】
プレアーク時間は投入時点における極間電圧の位相により異なるため、上記のように求めた実測閉極時間と予測閉極時間との差によって投入時点での極間電圧位相を求め閉極時の実効プレアーク時間を求める必要がある。
この方法によれば実測閉極時間の計測を補助スイッチや他の計測手段を用いることなく算出できる。
【００４７】
実施の形態３．
図８はこの発明の第３の実施形態を示す電力開閉装置のブロック図である。図１によって説明した電力開閉装置に零点検出手段３で得た基準零点時刻から極間電圧および主回路電流の周波数を検出する周波数検出手段３１を備え、制御信号出力手段５で用いる基本情報の一つである半周期を周波数検出手段３１によって得る周波数に基づいて設定するようにしたものである。
【００４８】
周波数検出手段３１の構成を説明する。以下では、極間電圧および主回路電流のいずれにも適用できるので、両者を区別せずに説明する。
連続する２つの基準零点時刻をｔ1 およびｔ2 とすれば、その時の周波数は１／（ｔ1 −ｔ2 ）として求められるので、各基準零点時刻ごとに周波数を算出し連続するｎ個、例えば１００回分の値の平均をもって基準周波数としこの基準周波数について半周期を求める。周波数は急激に変動することはないが、過渡現象等により波形が乱れる場合があるので、系統に応じて周波数の上限および下限をあらかじめ設定しておき、求めた基準周波数が上限と下限の範囲から逸脱した場合は、その値は除外処理する。
【００４９】
以上の説明はいずれの発明の実施形態についても遮断器２００が単相であることを前提としたが、３相個別動作の電力開閉装置についても上記のような構成を各相ごとに備えることによって適用可能であることはいうまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
この発明による電力開閉装置は、零点時刻を閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各被評価零点時刻との経過時間の遮断器極間電圧の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち閉極指令検出の直前であって閉極指令検出の時刻に最も近い被評価零点時刻から半周期の整数倍の時間が経過した時刻としたもので、検出する零点時刻がより正確になり投入時の極間電圧位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５２】
また、予測閉極時間は環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準環境条件での基準閉極時間を補正して求めるので、環境条件の変動による投入時の極間電圧位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５３】
また、可動接触子と連動する閉極時刻検出手段により閉極動作時における接触子の接触時刻を検出し閉極制御信号の出力時刻とから実測閉極時間を求め環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正するようにしたので、経年変化による投入時の極間電圧位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５４】
また、閉極動作時における主回路電流の立上がり時刻を検出し閉極制御信号出力からの経過時間にプレアーク時間を加算して実測閉極時間を求め環境条件に基いて閉極時間補正テーブルにより基準閉極時間を補正するようにしたので、閉極動作時間が補助スイッチなどを用いることなく正確に検出できるため、予測閉極時間の補正がより正確に行える。
【００５５】
また、閉極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から遮断器極間電圧の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって遮断器極間電圧の周波数としたので、閉極動作時の基準となる各時間情報がより正確になり、投入時の極間電圧位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５７】
また、零点時刻を開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の被評価零点時刻を用い、この被評価零点時刻の各１つについて他の各被評価零点時刻との経過時間の主回路電流の半周期の整数倍からの最小偏差を求め、この最小偏差の絶対値の和が最小になるもののうち開極指令検出の直前であって開極指令検出の時刻に最も近い被評価零点時刻から半周期の整数倍の時間が経過した時刻としたので、検出する零点時刻がより正確になり開極時の主回路電流の位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５８】
また、予測開極時間を環境条件に基いて基準環境条件での基準開極時間を開極時間補正テーブルにより補正するようにしたので、環境条件の変動による開極時の主回路電流の位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００５９】
また、可動接触子と連動する開極時刻検出手段により開極動作時における開極時刻を検出し開極制御信号の出力とから実測開極時間を求め環境条件に基いて開極時間補正テーブルにより基準開極時間を補正するようにしたので、経年変化による開極時の主回路電流位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【００６０】
また、開極指令に先行し連続する直近かつ所定数の零点時刻を用い、隣接する各零点時刻間の経過時間から主回路電流の局所周波数を求め、この局所周波数の平均をもって主回路電流の周波数としたので、開極動作時の基準となる各時間情報がより正確になり、開極時の主回路電流の位相の目標位相からの誤差をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１に実施形態である電力開閉装置のブロック図である。
【図２】  この発明の第１に実施形態である電力開閉装置の全体的な動作を示すフローチャートである。
【図３】  零点評価処理を説明するためのタイムチャートである。
【図４】  動作時間に関する補正テーブルの概念図である。
【図５】  閉極動作時のプレアーク時間を説明するためのタイムチャートである。
【図６】  この発明の第２に実施形態である電力開閉装置のブロック図である。
【図７】  電流信号により投入時刻を検出する方法を説明するためのタイムチャートである。
【図８】  この発明の第３に実施形態である電力開閉装置のブロック図である。
【符号の説明】
１００‥主回路、２００‥遮断器、３００‥操作装置、４００‥制御装置
１‥極間電圧計測手段、２‥主回路電流計測手段、３‥零点検出手段
４‥動作時間予測手段、４１‥動作時間計測手段、４２‥環境温度計測手段
４３‥制御電圧計測手段、５‥制御信号出力手段
【図１】
0003716691.tif 000002
【図２】
0003716691.tif 000003
【図３】
0003716691.tif 000004
【図４】
0003716691.tif 000005
【図５】
0003716691.tif 000006
【図６】
0003716691.tif 000007
【図７】
0003716691.tif 000008
【図８】
0003716691.tif 000009