(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流路の絶縁状態と導通状態間の過渡状態における、消弧空間のアークの状態量または消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測する物理現象計測手段と、上記物理現象計測手段の計測値から上記消弧空間の将来の状態を予測する遮断状態予測手段と、上記予測手段の予測結果に基づいて上記消弧空間の状態を制御する遮断状態制御手段とを備えたことを特徴とする遮断制御装置。
【請求項２】
上記過渡状態における上記電流路の電流または電圧を計測する手段を有することを特徴とする請求項１記載の遮断制御装置。
【請求項３】
上記消弧空間のアークの状態量は、形状、圧力、密度、温度、アーク周辺の磁界、アーク周辺の電界、発光強度、発光広がり、および分光のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の遮断制御装置。
【請求項４】
上記物理現象計測手段は消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測し、上記遮断状態予測手段は消弧空間の将来の状態として上記可動電極の動作不良を予測し、上記遮断状態制御手段は消弧空間の状態として上記可動電極の径方向振動を制御することを特徴とする請求項１記載の遮断制御装置。
【請求項５】
上記請求項１〜４の何れかに記載の遮断制御装置を用いた開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遮断制御装置及びそれを用いた開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４９は例えば特開昭５６−１４３０号公報に示された従来の開閉装置の回路を示す図である。図において、８７は遮断装置であり、開極動作中に通電電流の零点を検出し、アーク時間を延長する装置を備えている。８８は制御装置、８９はストローク位置検出器、９０ａ及び９０ｂはギャップ、９１ａ及び９１ｂはコンデンサであり、互いに異極性で充電されている。９２は遮断器、９３は電流零点検出器である。
【０００３】
次に、上記従来例の動作について説明する。開極動作に入ると電流零点検出器９３が電力系統を流れている電流が零点であるかどうかを検出する。電流零点が検出されると、制御装置８８はストローク位置検出器８９から得られる電極の位置を基に、アーク延長が必要であるかどうかを判断し、必要であればギャップ９０ａまたは９０ｂに放電指令を送る。そのとき、制御装置８８は電流の極性に応じて、アーク延長に適した一方のコンデンサ９１ａまたは９１ｂが放電されるように、ギャップ９０ａまたは９０ｂを選択して、一方に指令を送る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来の開閉装置においては、開閉装置の動作を制御するために開閉動作中に計測するものは、電力系統の電流値（電流零点）及びストローク位置すなわち電極の位置に限定されている。従って、開閉装置内部における物理的現象に対する情報、例えば、アークの状態を示す量を検出することはできないので、地絡が起こりそうな場合にアークの状態を直接変えるという制御を行うことはできない。また、開閉装置の異常動作、例えば、電極の異常な横振動などは検出することができず、開閉装置の動作不良による遮断失敗が起こらないように制御することができない。また、ストロークを検出してはいるが、それが異常な動作をしているかどうか判断することはできない。
さらに、従来例では、現在の電流値が零点であるか否かを判断するのみであり、将来の電流値の予測、例えば、何秒後に電流零点に至るというような予測はできない。また、ストローク位置に対しても同様で、現在のストローク位置を検出するにとどまっており、将来のストローク位置を予測することはできない。従って、将来の電流零点において十分なストローク位置であるかどうかを判断し、起こり得る絶縁破壊を回避するという手段を予めとることは困難である。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、将来起こり得る絶縁破壊等の不都合を回避して、安全で確実な消弧が可能となるように遮断状態を制御することのできる装置及びそれを用いた開閉装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遮断制御装置は、電流路の絶縁状態と導通状態間の過渡状態における、消弧空間のアークの状態量または消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測する物理現象計測手段と、上記物理現象計測手段の計測値から上記消弧空間の将来の状態を予測する遮断状態予測手段と、上記予測手段の予測結果に基づいて上記消弧空間の状態を制御する遮断状態制御手段とを備えたものである。
【０００７】
また、上記過渡状態における上記電流路の電流または電圧を計測する手段を有するものである。
【０００８】
また、上記消弧空間のアークの状態量は、形状、圧力、密度、温度、アーク周辺の磁界、アーク周辺の電界、発光強度、発光広がり、および分光のうちの少なくとも１つである。
【０００９】
また、上記物理現象計測手段は消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測し、上記遮断状態予測手段は消弧空間の将来の状態として上記可動電極の動作不良を予測し、上記遮断状態制御手段は消弧空間の状態として上記可動電極の径方向振動を制御するものである。
【００１１】
また、本発明に係る開閉装置は、上記何れかの遮断制御装置を用いたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。図において、１は遮断装置、２は物理現象計測手段すなわち検出装置、３は消弧空間の将来の状態を予測し制御する予測制御装置である。４は電流路であり、５は開閉指令装置で従来の開閉装置が備えているのと同じものある。
【００１３】
遮断装置１は電流路４を導通状態または絶縁状態に至らしめるもので、予測制御装置３からの指令に従って、自身の機械的動作または内部の物理状態を変化させることのできる装置である。詳しく述べると機械的動作としては例えば、開閉速度、開極長などを変化させることができる。また、物理状態としては、例えば、アークの状態すなわち形状、温度、密度、電離度などを変化させることができる。アークの状態を変化させる手段としては電界や磁界を印加する方法、ガス流を変化させる方法、光やマイクロ波などの電磁波を入射する方法などがあり、それらを単独または複数組み合わせて用いる。また、アークが消弧された直後の状態を変化させる手段として、ガス流を変化させる方法を用いることもできる。
【００１４】
検出装置２は、導通状態と不通状態の間の過渡状態中において、遮断装置１が持つ消弧室の内部の物理現象を計測し、計測した情報を予測制御装置３へ送る。計測するものは例えば、アークの状態量、ガス流の状態量、消弧室に配置された部品の状態量、物質の組成を示す量である。これらについてさらに詳しく述べると、アークの状態量としては、例えば、形状、圧力、密度、温度、アーク周辺の磁界や電界などがある。また、ガス流の状態量としては例えば、ガスの圧力、密度、温度、流速、流線などがある。また、消弧室部品の状態量としては例えば電極やノズルの形状、温度である。また、物質の組成を示す量の一例としては組成の他に質量を検出することもある。さらに、消弧室内部の物理現象として装置の異常動作量をも計測することがある。異常動作量としては、電極やノズルの異常な横振動の検出などがある。また、定常動作の範疇であるストロークの検出は異常動作量ではないが、ストロークの定常動作からの異常な偏差を検出する装置を用いてもよい。
この例では検出装置２を一つだけ用いている場合が示されているが、複数用いてもさしつかえない。
【００１５】
予測制御装置３は、検出装置２により得られた情報を基に、消弧室内部の将来の状態すなわち遮断状態を予測し、制御指令を遮断装置１に出すものである。遮断状態としては、例えば、地絡事故の予測、絶縁破壊事故の予測、動作不良の予測がある。予測制御装置３は、例えば、予め記憶場所に蓄えられた情報と現在の状態を比較したり、現在の状態を初期値としてシミュレーションなどの数値計算をするというような処理方法に従って、送られてきた信号を処理し、将来起こると考えられる状態を予測する。
【００１６】
次に、実施の形態１における遮断能力制御装置を用いた開閉装置の動作について説明する。まず、電流路４に例えば事故電流が流れると、開閉指令装置５などからの指令により遮断装置１は遮断動作に入る。遮断動作に入ると検出装置２は遮断装置１の消弧室の内部状態を監視し、状態を示す情報を予測制御装置３に送り出す。予測制御装置制御３では、その情報に基づき将来の遮断状態を予測する。予測した結果、例えば地絡や絶縁破壊などを起こし、安全に電流を遮断して電流路４を絶縁状態にすることはできないと判断するとそれらを回避するための指令を遮断装置１に送る。遮断装置１は、予測制御装置３より受けた指令内容に従って、予め持っている動作の変更機能や消弧室内部の物理状態変化機能を使い、安全で確実な電流の遮断を行う。
ここで、予測制御装置３における予測判断の補助として、検出装置２からの情報以外に電流路４の電流や電圧を計測して参考としたり、通常のストロークを参照することは差し支えない。
【００１７】
実施の形態２．
なお、図２に示すように、実施の形態１における予測制御装置３として外部の情報処理装置８及び外部の指令装置９のように開閉装置外部のものを使ってもよく、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００１８】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示したものである。図において、１０は電流計測装置であり、従来の開閉装置にも用いられているもので、電流路４を流れている電流の大きさを検出し、電流量に応じた信号Ａを送出することができる。１３は可動電極、１４は固定電極である。１２は電極駆動装置であり、可動電極１３を押し引きすることにより可動電極１３を移動させることができる。１１は電極移動量検出装置であり、消弧室内部で可動電極１３が移動したときその移動量を検出し、移動量に応じた信号Ｂを送出することができる。１６は可動電極１３と固定電極１４との間に発生したアークである。１５は高電圧インパルス印加装置であり、可動電極１３と固定電極１４との間に高電圧のインパルスを印加させることができる。この例では予測制御装置３は絶縁破壊予測制御装置としての機能を有するものであり、信号Ａと信号Ｂを受け取りそれらの信号を参照しながら、図４のアルゴリズムに従って、必要なときに高電圧インパルス印加装置１５に指令を送る機能を持つ。１は遮断装置を示しており、可動電極１３、固定電極１４、電極駆動装置１２及び高電圧インパルス印加装置１５によって構成される。５は従来と同様の開閉指令装置であり、電極駆動装置１２に開閉指令を出す。
【００１９】
次に、実施の形態３における装置の動作について説明する。電極が閉状態すなわち可動電極１３が固定電極１４と接触しているとき、電流路４に電流を流すことができ、導通状態となる。電流計測装置１０によって電流路４に事故電流が検出されると開閉指令装置５が電極駆動装置１２に開極指令を出す。可動電極１３が電極駆動装置１２によって移動すると、可動電極１３と固定電極１４との間にアーク１６が発生する。電流路４を流れている電流は電流計測装置１０によってその量が計測され、刻々とその情報が信号Ａとして絶縁破壊予測制御装置３に送られる。この電流が例えば正弦波電流で図５のような時間変化をしていたとすると、アーク１６は図５の時刻ｔ0に消弧されることが絶縁破壊予測制御装置３によってｔ0以前のある時刻ｔにおいて予測される。すなわち、図４において、ステップ１〜４を繰り返し、ステップ３でＹＥＳとなった場合のｔ＋Δｔがｔ0である。
【００２０】
一方、可動電極１３の移動量は電極移動量検出装置１１によって検出され、その情報が刻々と信号Ｂとして絶縁破壊予測制御装置３に送られる（図４のステップ５）。開極後の可動電極１３の移動量の時間変化が図６のようにあらかじめ知られているとすると、時刻ｔ0における電極間距離を予測することができる（ステップ６）。時刻ｔ0における電極間距離が消弧後における電極間の絶縁を保持できないような短い距離であり、絶縁破壊を起こすと判断する（すなわちステップ７でＮＯ）と絶縁破壊予測制御装置３は時刻ｔ0に高電圧のインパルスを電極間に印加するように高電圧インパルス印加装置１５に指令を出す。指令を受けた高電圧インパルス印加装置１５は時刻ｔ0に電極間に高電圧インパルスを印加する（ステップ８）。それにより、アーク１６は時刻ｔ0では消弧されないで、ステップ４に戻って上記ステップ１〜７を繰り返す。
【００２１】
また、時刻ｔ0において電極間距離が絶縁を十分に保持できる距離であると予測される場合（ステップ７でＹＥＳ）には、絶縁破壊予測制御装置３は指令を送らない。その場合にはアーク１６は消弧され絶縁状態に至る。
このようにして、絶縁破壊を起こさずに安全に絶縁状態に至らせることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部を示したものである。図において、上記実施の形態３と同じ機能を有するものについては以下に説明しない限り、同じ符号を付してその説明を省略する。この実施の形態において固定電極１４は中空円筒形状をしている。１８は例えばＣＣＤ素子などを用いた高速度ビデオカメラであり、アーク１６の２次元形状や発光強度をとらえることができ、とらえた映像信号Ｂを予測制御装置３へ送ることができる。１９はレーザ照射装置であり、固定電極１４の中空部を通り抜け、可動電極１３の先端部にレーザ光を照射することができる。大強度のレーザ光を照射することにより、可動電極１３と固定電極１４の間にプラズマ流を生成することができる。レーザ光の照射のタイミング及び強度は予測制御装置３からの指令によって制御される。
【００２３】
予測制御装置３は映像信号Ｂを２次元配列のイメージでデータを保持し、予測・判断・指令を行う計算機とその周辺装置によって構成されている。遮断装置１は可動電極１３、固定電極１４、電極駆動装置１２及びレーザ照射装置１９によって構成されている。また、検出装置２としては高速度ビデオカメラ１８が主体になって構成されている。
【００２４】
次に、実施の形態４における装置の動作について説明する。上記実施の形態３と同様に事故電流が検出され開閉指令装置５の指令によって開極が始まり、アーク１６が発生する。アーク発生開始とともに高速度ビデオカメラ１８によりアーク１６の２次元形状が撮像され、その映像信号Ｂが刻々と予測制御装置３へ送られる。予測制御装置３では図８に示すようなイメージで計算機内部にデータが保持される。図８に示されているセル１つが例えば１つのＣＣＤ素子がとらえた受光データである。この図では黒く塗られたセルの部分がアーク１６が発光している位置を示している。予測制御装置３は図９に示すように、あらかじめ設定されている危険領域セル（図中ハッチングを施している部分）のところにアークの発光部（図中黒塗り部）が検出されるとこのアーク１６は将来、地絡を起こすと判断する。つまり、地絡事故予測制御装置としての機能を有している。地絡を起こすと判断した場合、予測制御装置３はレーザ照射装置１９にレーザ光の照射を指令する。図１０には遮断装置１の要部の断面図を模式的に示しており、アーク１６が変歪し、地絡をしかかっている状態の例を示している。この図の状態で、レーザ光照射の指令を受けたレーザ照射装置１９は図１１に示すように中空円筒状の固定電極１４の中心軸に沿ってレーザ光６３を照射する。すると、電極間に直線状のプラズマ流が生成し、図１２に示すようにアーク１６はプラズマ流の生成された部分に存在するように形状が矯正され、地絡を防ぐことができる。
【００２５】
また、電流計測装置１０は上記実施の形態３におけるものと同じく、電流の強度を示す信号Ａを予測制御装置３に送り、予測制御装置３では電流零点の時刻を予測する。高速度ビデオカメラ１８から送られる映像信号Ｂからアーク１６の発光強度と電極間距離が得られるが、予測制御装置３では発光強度の時間的変化から電流零点の時刻においてアーク１６が消弧されるかどうかを予測し判断する。判断の基準となる発光強度の時間的変化率はあらかじめ予測制御装置３が記憶している。発光強度の変化率が個々のセルに対して個別に求められ、まず個々のセルに対して判断が下され、その後、総体的な判断を下す場合もあるし、また、個々のセルからの強度データを平均したデータから変化率を求め判断を下す場合もある。映像信号Ｂから得られた電極間距離から実施の形態３と同様な方法によって、電流零点で消弧された場合に絶縁が保持される距離であるかどうかを判断する。つまり、絶縁破壊予測制御装置の機能を持つ。絶縁が保持されずに絶縁破壊を起こすと予測された場合、レーザ照射装置１９にレーザ光照射の指令を出す。レーザ光６３によって生成されたプラズマ流によりアーク１６は消弧されない。従って、この電流零点では電流が遮断されることがなく、絶縁破壊を起こさない。
【００２６】
なお、この実施の形態では高速度ビデオカメラ１８を１台しか用いていないが、２台以上用いてアークの３次元形状を詳しくとらえることにより、更に判断精度が高まり、安全な遮断が実現できる。
【００２７】
実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部を示したものある。図において、上記実施の形態４と同じ機能を有するものについては以下に説明しない限り、同じ番号を付してその説明を省略する。２０は磁気駆動装置であり、電磁石などによって構成されている。磁気駆動装置２０はアーク１６を磁力によって駆動すること（磁気駆動）により冷却し、遮断性能を向上させることができるものである。遮断装置１は可動電極１３、固定電極１４、電極駆動装置１２、レーザ照射装置１９及び磁気駆動装置２０によって構成されている。
【００２８】
上記実施の形態４に示したように、予測制御装置３は高速ビデオカメラ１８からの映像信号Ｂから電流零点近傍でのアーク１６の発光強度の変化率を求めることができる。このとき、電流零点で電極間距離が消弧後に絶縁が十分保持できる距離であるにもかかわらず、発光強度の変化率が電流零点で消弧されない傾向を示すとき、予測制御装置３は磁気駆動装置２０に指令を出し、アーク１６を磁気駆動させることで、電流零点で消弧可能にすることができ、確実な消弧が実現できる。逆に、絶縁が保持されずに絶縁破壊を起こすと予測された場合、レーザ照射装置１９にレーザ光照射の指令を出し、絶縁破壊を防止できるのは実施の形態４に場合と同様である。また、実施の形態４の場合と同様にアークの形状から地絡事故を予測して防止することも可能である。
【００２９】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態では上記実施の形態４とは予測の仕方が異なり、予測制御装置３が図１４に示すように予測・判断・指令装置２１とアーク形状のデータベース２２とによって構成されている。
この実施の形態では、次のような手順によって予測・判断を行うことができる。すなわち、まず、データベース２２にアークの形状イメージデータを記録してある。そのデータ群は、一連の形状の時系列変化データをグループにしてあり、そのグループの中には地絡を起こした場合の時系列変化もある。映像信号Ｂで得られたアークのイメージデータとデータベース２２から検索して得られたイメージデータを比較する。検索結果のイメージデータと一致していると次の時刻でのアークの形状が予測できる。時間が経つと地絡するかどうかも判断できる。
上記実施の形態２において示されているように予測制御装置３として外部の高速な情報処理装置を用いると、高速な検索を行え、大規模なデータベース２２を保持することで判断精度も高まる。
【００３０】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７として、上記実施の形態４において、予測制御装置３が図１５に示すようなアルゴリズムに従って予測・判断を行う場合について説明する。
予測制御装置３は映像信号Ｂを計算開始の初期状態または初期値として計算を開始する。図１５のアルゴリズムはアークの計算モデルとして刊行物（「ガス中アークの磁気駆動シミュレーション（２）」電気学会放電研究会資料ED-95-121）において示されているモデルが用いられている。このモデルはアークを微小な円筒形の電流要素の連なりとしたもので、それぞれの電流要素が力を受けて駆動され、アークの形状が決められるものである。この論文では磁石によって作られた外部の印加磁界がある場合を想定しているが、この実施の形態７においては外部の印加磁界は用いても用いなくてもよい。上記論文におけるアークの計算モデルは外部の印加磁界を用いなくても使用できるモデルである。
【００３１】
図１５に示したアルゴリズムについて説明する。初期状態を映像信号Ｂに基づいて設定する（ステップ１、２）。次に各電流要素にかかるローレンツ力、流体的抗力を計算し（ステップ３、４）、それらの力から駆動速度を求める（ステップ５）。得られた速度で次の時刻での位置を求める（ステップ６）。すべての電流要素についてそれらを求めた後（ステップ３〜８）、アークの短絡を計算する（ステップ９）。その後、電極の中心軸からの各要素の距離を求め（ステップ１０）、それらのうちの最も距離が遠いものが、あらかじめ決められた地絡危険距離を越えているかどうか判断する（ステップ１１）。越えていれば地絡回避のための指令を遮断装置１へ出す（ステップ１２）。この計算を各時刻について逐次計算していく（ステップ２〜１３）。なお、時間ステップを進める時（ステップ１３）に、映像信号Ｂを用いて要素位置の修正を行ってもよい。
【００３２】
実施の形態８．
以下、消弧空間の状態の制御について具体的な構成を挙げて説明する。図１６は本発明の実施の形態８に係わる電極駆動装置１２としての油圧装置を示す構成図である。図において、２３は油圧操作ロッドであり可動電極１３に接続されている。２４はロッド２３を駆動するピストン、２５は給油弁、２６は排油弁、２７は開路用電磁弁、２８は閉路用電磁弁、２９は高圧油タンク、３０は低圧油タンク、３１は圧力調整用の圧力降下弁である。予測制御装置３は圧力降下弁３１を調整する。他の構成は、例えば図３と同様である。
投入状態では油圧ピストン２４の上側、下側共に高圧油で満たされている。開極動作時には開路用電磁弁２７が開き、排油弁２６の開動作、給油弁２５の閉動作が始まり、ピストン２４の下側の油圧が降下する。それによりピストン２４が降下して開動作を行う。その際に、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断して、圧力降下弁３１に指令し、弁の開閉動作を行い、高圧油タンク２９と低圧油タンク３０の油圧差を調節する。これにより電極の開極速度を制御することができる。
例えば、パッファ式ガス遮断器に適用した場合、電極間距離が短く絶縁距離の十分でないうちに電流零点を迎え、再点呼の可能性があると判断した場合には開極速度を遅くすることで電極間距離の開く速度を遅くするとともに、アークへの圧縮ガスの吹き付けを弱くし、電流を切れにくくすることができ再点弧を防ぐことができる。また、電流零点付近において絶縁距離が十分であると判断した場合には速度をあげることにより開極速度が速くなり、パッファのアークへの吹き付けが強くなるため、遮断性能を向上することができる。
【００３３】
実施の形態９．
図１７は本発明の実施の形態９に係わる電極駆動装置１２として電磁反発を用いた装置を示すもので、図において、３２は電磁反発用のコイル、３３は可動電極１３と共に駆動する導体板、３４は電磁反発用コイル電源である。予測制御装置３は電源３４を制御する。
開極動作時には電磁反発用コイル電源３４より電磁反発用コイル３２に電流が流れる。それにより導体板３３に渦電流が発生し、電磁反発用コイル３２に対して反発力を受けて可動電極１３と共に図面右方向に移動し、開極動作を行う。その際に、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断して電磁反発用コイル電源３４に指令し、電磁反発用のコイル３２に流れる電流を調節する。これにより開閉装置の開極速度を制御することができる。
例えば真空遮断器に用いた場合、高速開閉動作の必要のない場合には遅く開極することでベローズの劣化を防ぐことができ寿命を長くすることができる。
【００３４】
実施の形態１０．
図１８は本発明の実施の形態１０に係わる電極駆動装置１２としてのバネ式駆動装置の要部を示す構成図である。図において、３５は開極を行うバネＡ、３６はバネＡ３５とバネ定数の異なるバネＢ、３７は主軸、３８は電極に駆動力を伝えるロッド、３９はバネＡ３５とバネＢ３６をとめるラッチであり、予測制御装置３はラッチを制御する。
開極動作中に予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断して、ラッチ３９に指令し、バネＡ３５またはバネＢ３６のどちらか一方、または両方のラッチを開き電極の開極動作を行う。このとき駆動力はバネＡ３５またはバネＢ３６のどちらか一方を使うか、両方を使うかで異なるため開極速度を制御することができる。
これにより真空遮断器に適用した場合、上記実施の形態９と同様の効果をバネ式駆動装置を用いて得ることができる。
【００３５】
実施の形態１１．
図１９は本発明の実施の形態１１によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、１３ａは第１可動電極、１３ｂは第１可動電極１３ａと接離可能な第２可動電極、４０は第２可動電極１３ｂと共に駆動しガス流を制御する絶縁ノズル、４１は第２可動電極１３ｂと共に駆動するパッファシリンダ、４２はパッファシリンダ４１内のガス流を圧縮する固定されたパッファピストン、１２ａは第１可動電極１３ａを駆動する第１駆動装置、１２ｂは第２可動電極１３ａを駆動する第２駆動装置であり、予測制御装置３は第１駆動装置１２ａ及び第２駆動装置１２ｂを制御する。
開極動作中に予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断して第１駆動装置１２ａ、第２駆動装置１２ｂに指令を送り、開極タイミングを変化させる。これにより電極１３ａ、１３ｂ間の開極速度及び開極距離を制御することができる。
例えば電極１３ａ、１３ｂ間距離が短く、絶縁距離の不十分なうちに電流零点を迎え、再点呼の可能性があると判断した場合には、第２可動電極１３ｂより早く第１可動電極１３ａを駆動することで電極間距離の短い間は電極間距離の開く速度を遅くすると共に、第２可動電極１３ｂと共に駆動するパッファシリンダ４１とパッファピストン４２より圧縮されたガスのアークへの吹き付けを無くすことで電流を切れにくくすることができ再点弧を防ぐことができる。
【００３６】
実施の形態１２．
図２０は本発明の実施の形態１２による開閉装置の要部を示す構成図である。図において、４３は電極間に磁界をかけるコイル、４４はコイル用電源であり、予測制御装置３はコイル用電源４４を制御する。
遮断動作時にはコイル用電源４４はコイル４３に電流を流し、可動電極１３と固定電極１４間に発生するアークに磁界をかけ、アークを拡散し、電流を遮断しやすくする。その際、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断してコイル用電源４４に指令を送り、コイル４３に流れる電流を制御する。これにより電極間の磁界を制御し最適な磁界により遮断動作を行うことができる。
例えば、大電流遮断時にはコイル４３に大電流を流すことにより電極１３、１４間に強い磁界をかけ、アークを拡散しやすくし、電流を遮断しやすくする。逆に、電流が小さい場合にはコイル４３に流れる電流を少なくし、電極１３、１４間の磁界を小さくして遮断動作を行うことで電流が切れにくくなり、電流零点以前に電流を遮断する電流裁断現象の裁断値を小さくすることができる。
【００３７】
実施の形態１３．
図２１は本発明の実施の形態１３による開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、４５は固定コイル、４６は可動コイル、４７はコイル駆動装置及び電源である。
開極時にはコイル駆動装置及び電源４７は固定コイル４５、可動コイル４６に電流を流し、磁界を発生させる。その際、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、可動電極１３の駆動装置１２にも指令して開極速度及びガスを調節すると共に、例えば、どの位置にコイル４６があれば最もよくアークを駆動することができるかを判断し、コイル駆動装置及び電源４７に指令を送る。コイル駆動装置及び電源４７は指令により可動コイル４６を駆動し、アークに適切な磁界がかかるようにする。これによりアーク長が伸びた場合でもアークに磁界をかけることができ、アークは磁気駆動しやすくなるため、電流を遮断しやすくすることができる。
【００３８】
実施の形態１４．
図２２は本発明の実施の形態１４による開閉装置の要部を示す断面構成図であり、（ａ）が閉極時の様子を、（ｂ）が開極時の様子をそれぞれ示している。図において、４８は可変長コイルである。
開極時にはコイル駆動装置及び電源４７は可変長コイル４８に電流を流し、磁界を発生させる。その際、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、可動電極１３の駆動装置１２にも指令して開極速度及びガスを調節すると共に、例えばどの位置にコイルがあれば最もよくアークを駆動することができるかを判断しコイル駆動装置及び電源４７に指令を送る。コイル駆動装置及び電源４７は可変長コイル４８を駆動し可変長コイル４８の長さを変化させ、アークに適切な磁界をかけることができる。これによりアーク長が伸びた場合でもアークに磁界をかけることができ、アークは磁気駆動しやすくなるため、電流を遮断しやすくすることができる。
【００３９】
実施の形態１５．
図２３は本発明の実施の形態１５による開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、４９は複数のコイル、５０はコイル電源及びコイル選択装置である。
開極時にはコイル電源及びコイル選択装置５０は複数コイル４９に電流を流し、磁界を発生させる。その際、予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、どのコイルにより磁界をかけた場合が最もアークが駆動されやすいかを判断し、コイル電源及びコイル選択装置５０に指令を送る。指令によりコイル電源及び選択装置５０は複数コイル４９のうちから適当なコイルを選択して電流を流す。これによりアークの位置に応じて適切な磁界をかけることができ、アークは駆動されやすくなるため、電流を遮断しやすくすることができる。
なお、予測制御装置３は可動電極１３の駆動装置１２にも指令して開極速度及びガスを調節してもよい。
【００４０】
実施の形態１６．
図２４は本発明の実施の形態１６による開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、５１は永久磁石、５２は永久磁石駆動装置である。
開極動作を開始すると予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、可動電極１３の駆動装置１２に指令して開極速度及びガスを調節すると共に、例えば、どの位置に永久磁石があった場合が最もアークが駆動されやすいかを判断し、永久磁石駆動装置５２に指令を送る。永久磁石駆動装置５２は永久磁石５１を移動させる。これによりアークの位置に応じて適切な磁界をかけることができ、アークは駆動されやすくなるため、電流を遮断しやすくすることができる。
【００４１】
実施の形態１７．
図２５は本発明の実施の形態１７によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。本実施の形態では、固定電極１４を筒状とし、その中空部に導体棒５３を配置している。５４は導体棒５３を駆動する導体棒駆動装置である。
予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、導体棒駆動装置５４に指令を送り、固定電極１４の先端より導体棒５３を出し入れする。例えば、電極間距離が短く、絶縁距離の十分でないうちに電流零点を迎え、再点呼の可能性があると判断した場合には導体５３を突出させることにより、耐電圧が低くなり、電流を切りにくくすることができる。また、絶縁距離になったと判断した場合には導体棒５３を駆動し固定電極１４内にしまうことで急速に耐電圧が高くなり、電流を遮断しやすくすることができる。
なお、予測制御装置３は可動電極１３の駆動装置（図示せず）にも指令して開極速度及びガスを調節してもよい。
【００４２】
実施の形態１８．
図２６は本発明の実施の形態１８によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、５５は電界変化用シールド、５６は電界変化シールド用電源である。
遮断動作時に予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置から信号を受け取り、上記各実施の形態で説明したような手法で将来の状態を予測し判断し、電界変化シールド用電源５６に指令を送り、電界変化シールド５５に電圧をかけ、電極１３、１４間の電界を変化させる。これにより地絡が起きそうな場合には電界を制御し、アークの地絡を防ぐことができる。
なお、予測制御装置３は可動電極１３の駆動装置（図示せず）にも指令して開極速度及びガスを調節してもよい。
【００４３】
実施の形態１９．
図２７は本発明の実施の形態１９によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、５７はシリンダ４１とピストン４２によって形成されるパッファ室、５８は電磁弁であり、予測制御装置３は電磁弁５８を制御する。
開閉装置に開極指令が与えられると予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より開極動作中に信号を受け取り、将来の状態を予測し判断して電磁弁５８に指令を送り、電磁弁５８の開閉動作を行う。例えば、電流値が小さく、電極１３、１４間距離が短く、絶縁距離が不十分なうちに電流零点を迎え、再点呼の可能性があると判断した場合には予測制御装置３から電磁弁５８を閉じる指令が与えられ電磁弁５８を閉じて開極動作を行う。これにより、アークにパッファが吹き付けられることはなく、電流は切れにくくなり、再点呼を防ぐことができる。また、絶縁距離が十分であると判断すると電磁弁５８を開き、電磁弁５８を通して圧縮ガスがアークに吹き付けられ、消弧にいたる。
なお、予測制御装置３は可動電極１３の駆動装置（図示せず）にも指令して開極速度を調節してもよい。
【００４４】
実施の形態２０．
図２８は本発明の実施の形態２０によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、５９はパッファシリンダ４１を駆動するシリンダ駆動装置である。
遮断動作時に予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より信号を受け取り、将来の状態を予測し判断して電極駆動装置１２及びシリンダ駆動装置５９に指令を送り、開極動作とガス吹き付けのタイミングを変化させる。これにより電極１３、１４間のガス吹き付けを制御することができる。例えば、電流零点付近でガス吹き付けが強くなるようにし、遮断性能を向上することができる。また、開極距離が短く、再点弧の可能性がある場合にはガス吹き付けを行わず、開極動作を行うことで、電流を切りにくくすることができる。
【００４５】
実施の形態２１．
図２９は本発明の実施の形態２１によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。図において、６０はレーザ装置、６１はレーザ光を導く光ファイバ、６２はレーザ光を集光する集光装置、６３はレーザ光である。
予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より動作中に信号を受け取り、将来の状態を予測し判断してレーザ装置６０に指令を送り、レーザ光６３を発振させる。これにより開極距離が短く、再点弧の可能性がある場合にはアークにレーザ６３を照射する。レーザ６３が照射されると電離が起こり、アークが維持されやすくなり、電流を切りにくくすることができる。また、地絡が起こりそうな場合にはレーザ６３を照射することにより、アークを強制的に短絡させ、地絡を防ぐことができる。
なお、レーザの代わりに他の電磁波発生装置を用いてもよい。
【００４６】
実施の形態２２．
図３０は本発明の実施の形態２２による真空遮断器の要部を示す構成図である。
予測制御装置３は図に示されていないが上記各実施の形態と同様に検出装置より動作中に信号を受け取り、将来の状態を予測し判断してレーザ装置６０に指令を送り、レーザ光を発振させる。開極が始まるとレーザ入射することにより電離を促進し、アークの拡散が進み、電流を切れやすくすることができる。また、電流が切れる直前にレーザを照射することにより、電流を切れにくくし、電流の裁断値の小さい低サージの真空遮断器を構成することができる。
【００４７】
実施の形態２３．
次に、物理現象の計測について具体的実施例をもとに説明する。
図３１は本発明の実施の形態２３に係わる検出装置について示す構成図である。図において、６４はデータ変換器、６５はデータ送出器、６６は電極、６７は静電プローブである。
開極指令により電極６６が開極すると、電極６６間にアーク１６が発生する。そのアーク１６に静電プローブ６７を挿入し、アーク１６の電流、電位を測定する。データ変換器６４で、この信号を予測制御装置３が扱いやすいような形に整形する。また、微分値、積分値やフーリエ変換などの簡単な数値処理を行うこともある。データ送出器６５は予測制御装置３に対して電気信号または光信号または力学的信号というような信号媒体を用いてデータを送出する。予測制御装置３ではアーク１６の電流、電圧から、過去のデータと比較して、裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の電流の変化速度が既知の遮断限界値より大きい場合、電流零点において遮断は失敗すると予想できる。
【００４８】
実施の形態２４．
図３２は本発明の実施の形態２４に係わる検出装置について示す構成図である。図３２は接離自在な一対の電極を持つ絶縁ガスを用いたパッファ型遮断器に関するものである。図中、破線矢印はガス流を示す。
電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。高速度ビデオカメラ１８でそのアーク１６の発光画像を検出し、そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。そこで、アーク１６の発光強度、発光広がりから、過去のデータと比較して、地絡や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の電流零点近傍で，発光強度の時間的変化量を既知の遮断限界値と比較することで、電流が０Ａ以後において絶縁破壊を起こすことを予測できる。なお、図中、破線矢印はガス流を示す。
【００４９】
実施の形態２５．
図３３は本発明の実施の形態２５に係わる検出装置について示す構成図である。図において、７０は磁気プローブ、７１は積分回器である。
電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。時間的に変動する磁場によって磁気プローブ７０には起電力を発生し、積分回路７１で積分処理をし、そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では磁気プローブ７０の起電力のデータを過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、磁気プローブ７０の起電力の時間的変化量が既知の遮断限界値より大きい場合、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００５０】
実施の形態２６．
図３４は本発明の実施の形態２６に係わる検出装置について示す構成図である。図において、７２はレンズなどの集光器、７３は分光器、７４は半導体、ＣＣＤ素子を含むカメラ及び高速ビデオカメラなどの受光器である。
電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。集光器７２によって、アーク１６が発する光を集め、分光器７３によってアーク１６の発光を分光し、受光器７４でアーク１６の分光データを得る。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。受光器７４はアーク１６の分光の検出が出来れば、上記以外の受光器７４でもよいのは言うまでもない。データ変換器６４ではアーク１６の温度、密度、成分を導出する場合もある。そこで、アーク１６の分光またはアーク１６の温度、密度、組成から、過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の温度の時間的変化量を既知の遮断限界と比較することで、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００５１】
実施の形態２７．
図３５は本発明の実施の形態２７に係わる検出装置について示す構成図である。図において、７５は計測用レーザ照射装置であるが、アーク１６の成分、密度などで、レーザ光６３の波長を変えてもよく、あるいはマイクロ波などのその他の電磁波を用いてもよいのは言うまでもない。６８は光学系、６９はミラーである。
電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。そのアーク１６にレーザ光６３を入射する。レーザ光６３はアーク１６によって反射されたり、アーク１６を透過する過程で波長が変わる。反射あるいは透過したレーザ光を集光器７２によって集め、ミラー６９によって反射させ、受光器７４によって検出する。その検出された量をデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。
また、図には示されていないが、計測用レーザ照射装置７５が発するレーザ光６３から参照光を分岐させ、アーク１６を透過させないで受光器７４で取得し、上記のアーク１６を透過したレーザ光と干渉させたデータを得るようにしてもよい。
また、絶縁ガスを用いた開閉装置において、光線が平行なレーザ光が高温ガスなど屈折率が違う所を透過すると屈折され、平行光線でなくなるため受光像にむらが生じることを利用した、いわゆる、シャドウグラフ法やシュリーレン法の原理を利用して、絶縁ガス流の像を観測できる。
ここで、受光器７４は反射したレーザ光、また透過する過程で波長を変えたレーザ光を検出できれば、上記以外の受光器でもよいのは言うまでもない。
予測制御装置３ではアーク１６の組成、密度、広がり、発光強度を、過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の温度の時間的変化量を既知の遮断限界と比較することで、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００５２】
実施の形態２８．
図３６は本発明の実施の形態２８に係わる検出装置について示す構成図である。  電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。そのアーク１６にレーザ光６３を入射する。レーザ光６３はアーク１６の中で散乱したり、原子共鳴吸収過程を起こす。それにより発生した光を受光器７４によって検出する。その検出された量をデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。アーク１６の原子共鳴吸収過程により発生した光から導出したアーク１６の密度、組成を、過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の密度の時間的変化量を既知の遮断限界と比較することで、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００５３】
実施の形態２９．
図３７は本発明の実施の形態２９に係わる検出装置について示す構成図である。図３７は接離自在な一対の電極を持つ絶縁ガスを用いたパッファ型遮断器に関するものである。図において、７６は圧力センサであり、破線矢印はガス流を示す。
可動電極１３が開極するとき、アーク１６が発生する。同時に、図にはないパッファシリンダにより可動電極１３と固定電極１４の極間にガスが吹き出され、ノズル４０によって流れが整形されてアーク１６にガスが吹き付けられる。圧力センサ７６は、ノズル４０に配置されていることにより電極１３、１４間のガス流の圧力を測定したり、パッファの吹き出し口に配置されていることによりパッファから出るガス流の圧力を測定する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、ガス流の圧力を過去のデータと比較して動作不良や地絡現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、ガス流の圧力が既知の遮断可能値より小さい場合、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００５４】
実施の形態３０．
図３８は本発明の実施の形態３０に係わる検出装置について示す構成図である。図において、上記実施の形態２９と同一の機能を持つものは同一番号を付してその説明は省略する。図３８は接離自在な一対の電極を持つ絶縁ガスを用いたパッファ型遮断器に関するものである。７７は超音波送信装置、７８は超音波受信装置である。また、破線矢印はガス流を示す。
可動電極１３を開極するとき、アーク１６が発生する。超音波送信装置７７と超音波受信装置７８は、例えば、電極１３、１４間に設置されており、超音波送信装置７７から電極１３、１４間またはパッファの吹き出し口のガス流に超音波を入射させ、その超音波を超音波受信装置７８で検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。データ変換器６４では、必要なら、超音波が気中とガス中では伝播速度が違うことから、気中での参照波とガス中での干渉波の位相がずれ、そのことからガス流の速度、密度を導出し、そのデータを信号として出力する。予測制御装置３では、ガス流の速度、密度を過去のデータと比較して動作不良や地絡現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、ガス流の密度が既知の遮断可能値より小さい場合、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００５５】
実施の形態３１．
図３９は本発明の実施の形態３１に係わる検出装置について示す構成図である。図において、７９は赤外線カメラであるが、赤外領域の発光のみを透過するフィルター付きのＣＣＤカメラまたは高速度ビデオカメラまたはその他ＣＣＤ素子を含むものでも機能を満たせば同じ効果が得られるのは言うまでもない。
電極６６が開極するとき、アークが発生する。赤外線カメラ７９で電極６６の発生した光の赤外線を検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。データ変換器６４では、必要に応じて出力された信号を温度に換算する。予測制御装置３では電極６６が発生した赤外線から導出した電極６６の温度を過去のデータと比較して、異常動作や地絡現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、電極６６の温度が既知の遮断可能値と比較することで、電流零点において遮断は失敗を予測できる。
【００５６】
実施の形態３２．
図４０は本発明の実施の形態３２に係わる検出装置について示す構成図である。電極６６が開極するとき、アークが発生する。高速度ビデオカメラ１８で電極６６の表面（図中、明確のため点々を付して示している）の画像を検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、電極６６の表面画像から得られる表面突起などを過去のデータと比較して、動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、電極６６の表面画像から得られる表面突起が遮断成功の場合での最も大きい表面突起より大きい場合、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００５７】
実施の形態３３．
図４１は本発明の実施の形態３３に係わる検出装置について示す構成図である。図において、８０はレーザ変位計であるが、高速度ビデオカメラまたはＣＣＤカメラまたはその他のＣＣＤ素子を含むものでも機能を満たせば同じ効果が得られるのは言うまでもない。
電極１３、１４が開極するとき、レーザ変位計８０で可動電極１３の径方向振動または画像を検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では可動電極１３の径方向振動または画像から判断し、径方向振動を制御することにより、真空遮断器に適用した場合に電極部分の真空バルブのベローズの劣化を防ぐことができ寿命を長くすることができる。また、動作不良を予測することもできる。
【００５８】
実施の形態３４．
図４２は本発明の実施の形態３４に係わる検出装置について示す構成図である。図において、８１はマーカである。
電極１３、１４が開極するとき、レーザ変位計８０でマーカ８１を観察することにより可動電極１３の位置を検出する。データ変換器６４では、得られたデータから可動電極１３が予め知られている定常のストローク位置やスピードに対してどの程度偏差があるかを求める。そのデータを信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、可動電極１３のストローク位置やスピードなどを過去のデータと比較して動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、可動電極１３のストローク位置が既知の遮断に必要なストローク位置より小さい場合、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００５９】
実施の形態３５．
図４３は本発明の実施の形態３５に係わる検出装置について示す構成図である。図において、８２は可変抵抗器である。
可動電極１３が開極するとき、その動きに付随して可変抵抗器８２の抵抗が変化し、可変抵抗器８２の端子間電圧が変化することで、可動電極１３の各時刻における位置のデータが得られる。データ変換器６４では、得られたデータから可動電極１３が予め知られている定常のストローク位置やスピードに対してどの程度偏差があるかを求める。そのデータを信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、可動電極１３のストローク位置やスピードから、過去のデータと比較して動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、可動電極１３のストローク位置が既知の遮断に必要なストローク位置より小さい場合、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００６０】
実施の形態３６．
図４４は本発明の実施の形態３６に係わる検出装置について示す構成図である。図４４は接離自在な一対の電極を持つ絶縁ガスを用いたパッファ型遮断器に関するものであり、図中、破線矢印はガス流を示す。
電極１３、１４が開極するとき、アーク１６が発生する。赤外線カメラ７９でノズル４０の赤外線画像を検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３ではノズル４０の赤外線画像から導出されたノズル４０の温度から、動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、ノズル４０の温度を既知の遮断限界値と比較することで、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００６１】
実施の形態３７．
図４５は本発明の実施の形態３７に係わる検出装置について示す構成図である。図において、上記実施の形態３６と同一の機能を持つものは同一番号を付してその説明は省略する。図４５は接離自在な一対の電極を持つ絶縁ガスを用いたパッファ型遮断器に関するものである。８３は熱電対であるが、その他、熱が測定できる測定器であれば同じ効果が得られるのは言うまでもない。熱電対８３はノズル４０に取り付けられている。
電極１３、１４が開極するとき、アーク１６が発生する。熱電対８３の起電力すなわちノズル４０の温度を検出する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３ではノズル４０の温度から、動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、ノズル４０の温度を既知の遮断限界値と比較することで、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００６２】
実施の形態３８．
図４６は本発明の実施の形態３８に係わる検出装置について示す構成図である。図において、８４は光ファィバー束、８５は受光部である。
光ファィバー束８４に接続された受光部８５を固定電極１４の周囲に配置することにより、光ファィバー束８４を通して、電極１３、１４開極時に発生するアーク１６の径方向の画像を高速度ビデオカメラ１８によって取得することができる。得られた画像データをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、アーク１６の径方向の画像、発光強度、発光広がりなどを過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、アーク１６の径方向の発光広がりが既知の遮断成功場合のアーク１６の発光径方向広がりの最大値より大きい場合、電流零点以後において遮断は失敗すると予測できる。
【００６３】
実施の形態３９．
図４７は本発明の実施の形態３９に係わる検出装置について示す構成図である。  電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。そのアーク１６にレーザ光６３を入射する。レーザ光６３はアーク１６の中で散乱したり、原子共鳴吸収過程を起こす。そのような状態を経験した透過レーザ光を受光器７４によって検出する。その検出された量をデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、透過レーザ光により導出されたアーク１６の密度、組成などを過去のデータと比較して、地絡現象や裁断現象や絶縁破壊の予測を行う。例えば、透過レーザ光により導出されたアーク１６の密度を既知の遮断限界値と比較することで、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００６４】
実施の形態４０．
図４８は本発明の実施の形態４０に係わる検出装置について示す構成図である。図において、８６は質量分析器である。
電極６６が開極するとき、アーク１６が発生する。その時、電極６６から電極材料が噴出したり、ガス絶縁開閉装置の場合、絶縁ガスが化学反応を起こす。噴出した電極材料の小片や化学反応を起こした絶縁ガスの量を質量分析器８６で測定する。そのデータをデータ変換器６４で信号に整形し、予測制御装置３にデータ送出器６５で出力する。予測制御装置３では、質量分析器８６により得られた絶縁ガスの成分量を過去のデータと比較して、動作不良や絶縁破壊の予測を行う。例えば、質量分析器８６により得られた絶縁ガスのうち絶縁性が低い成分の量を既知の遮断限界値と比較することで、電流零点において遮断は失敗すると予測できる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明による遮断制御装置は、電流路の絶縁状態と導通状態間の過渡状態における、消弧空間のアークの状態量または消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測する物理現象計測手段と、上記物理現象計測手段の計測値から上記消弧空間の将来の状態を予測する遮断状態予測手段と、上記予測手段の予測結果に基づいて上記消弧空間の状態を制御する遮断状態制御手段とを備えたので、安全で確実な消弧が可能となる。
【００６６】
また、上記過渡状態における上記電流路の電流または電圧を計測する手段を有するので、これらの計測値も用いて上記消弧空間の将来の状態をより確実に予測できる。
【００６７】
また、上記消弧空間のアークの状態量は、形状、圧力、密度、温度、アーク周辺の磁界、アーク周辺の電界、発光強度、発光広がり、および分光のうちの少なくとも１つであるので、これらの計測値を用いて上記消弧空間の将来の状態を予測できる。
【００６８】
また、上記物理現象計測手段は消弧空間に配置された可動電極の径方向振動を計測し、上記遮断状態予測手段は消弧空間の将来の状態として上記可動電極の動作不良を予測し、上記遮断状態制御手段は消弧空間の状態として上記可動電極の径方向振動を制御するので、予測された将来の遮断状態に応じて適切な制御が可能となり、安全で確実な消弧が可能となる。
【００７０】
また、本発明による開閉装置は、上記何れかの遮断制御装置を用いたので、安全で確実な消弧が行え、遮断性能の優れた開閉器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態２による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態３による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。
【図４】  本発明の実施の形態３において予測制御装置が判断を行う手順を示すフローチャートである。
【図５】  本発明の実施の形態３において計測される電流の時間変化の例を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態３において検出される電極の移動量の時間変化の例を示す図である。
【図７】  本発明の実施の形態４による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。
【図８】  本発明の実施の形態４に係わり予測制御装置に保持されるアーク像のイメージを説明する模式図である。
【図９】  本発明の実施の形態４に係わり予測制御装置において判断を行う基準の例を説明する模式図である。
【図１０】  本発明の実施の形態４による遮断装置の動作を説明する説明図である。
【図１１】  本発明の実施の形態４による遮断装置でレーザ光を照射した例を示す説明図である。
【図１２】  本発明の実施の形態４による遮断装置でアークの形状が矯正された様子を示す説明図である。
【図１３】  本発明の実施の形態５による遮断制御装置を用いた開閉装置の要部の構成を示す図である。
【図１４】  本発明の実施の形態６に係わる予測制御装置を示す構成図である。
【図１５】  本発明の実施の形態７に係わり予測制御装置が判断を行う手順を示フローチャートである。
【図１６】  本発明の実施の形態８に係わる電極駆動装置としての油圧装置を示す構成図である。
【図１７】  本発明の実施の形態９に係わる電極駆動装置として電磁反発を用いた装置を示す構成図である。
【図１８】  本発明の実施の形態１０に係わる電極駆動装置としてのバネ式駆動装置の要部を示す構成図である。
【図１９】  本発明の実施の形態１１によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２０】  本発明の実施の形態１２による開閉装置の要部を示す構成図である。
【図２１】  本発明の実施の形態１３による開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２２】  本発明の実施の形態１４による開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２３】  本発明の実施の形態１５による開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２４】  本発明の実施の形態１６による開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２５】  本発明の実施の形態１７によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２６】  本発明の実施の形態１８によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２７】  本発明の実施の形態１９によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２８】  本発明の実施の形態２０によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図２９】  本発明の実施の形態２１によるパッファ式ガス開閉装置の要部を示す断面構成図である。
【図３０】  本発明の実施の形態２２による真空遮断器の要部を示す構成図である。
【図３１】  本発明の実施の形態２３に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３２】  本発明の実施の形態２４に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３３】  本発明の実施の形態２５に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３４】  本発明の実施の形態２６に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３５】  本発明の実施の形態２７に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３６】  本発明の実施の形態２８に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３７】  本発明の実施の形態２９に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３８】  本発明の実施の形態３０に係わる検出装置について示す構成図である。
【図３９】  本発明の実施の形態３１に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４０】  本発明の実施の形態３２に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４１】  本発明の実施の形態３３に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４２】  本発明の実施の形態３４に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４３】  本発明の実施の形態３５に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４４】  本発明の実施の形態３６に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４５】  本発明の実施の形態３７に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４６】  本発明の実施の形態３８に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４７】  本発明の実施の形態３９に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４８】  本発明の実施の形態４０に係わる検出装置について示す構成図である。
【図４９】  従来の開閉装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  遮断装置、  ２  検出装置、  ３  予測制御装置、  ４  電流路、  ５  開閉指令装置、  ６  遮断装置、  ８  外部の情報処理装置、  ９  外部の指令装置、  １０  電流計測装置、  １１  電極移動量検出装置、  １２  電極駆動装置、  １３，１３ａ，１３ｂ  可動電極、  １４  固定電極、  １５  高電圧インパルス印加装置、  １６  アーク、  １８  高速度ビデオカメラ、  １９，６０  レーザ照射装置、  ２０  磁気駆動装置、  ２１  予測・判断・指令装置、  ２２  データベース、  ２３  油圧操作ロッド、  ２４  ピストン、  ２５給油弁、  ２６  排油弁、  ２７  開路用電磁弁、  ２８  閉路用電磁弁、  ２９  高圧油タンク、  ３０  低圧油タンク、  ３１  圧力降下弁、  ３２  電磁反発用コイル、  ３３  導体板、  ３４  電磁反発用コイル電源、  ３５  バネＡ、  ３６  バネＢ、  ３７  主軸、  ３８  ロッド、  ３９  ラッチ、  ４０  絶縁ノズル、  ４１  パッファシリンダ、  ４２  パッファピストン、  １２ａ  第１駆動装置、  １２ｂ  第２駆動装置、  ４３  コイル、  ４４  コイル用電源、  ４５  固定コイル、  ４６  可動コイル、  ４７  コイル駆動装置及び電源、  ４８  可変長コイル、  ４９  複数のコイル、  ５０  コイル電源及びコイル選択装置、  ５１  永久磁石、  ５２  永久磁石駆動装置、  ５３  導体棒、  ５４  導体棒駆動装置、  ５５  電界変化シールド、  ５６  電界変化シールド用電源、  ５７  パッファ室、  ５８  電磁弁、  ５９  シリンダ駆動装置、  ６１  光ファイバ、  ６２  集光装置、  ６３  レーザ光、  ６４  データ変換器、  ６５  データ送出器、  ６６  電極、  ６７  静電プローブ、６８  光学系、  ６９  ミラー、  ７０  磁気プローブ、  ７１  積分器、  ７２  集光器、  ７３  分光器、  ７４  受光器、  ７５  計測用レーザ照射装置、  ７６  圧力センサ、  ７７  超音波送信装置、  ７８  超音波受信装置、７９  赤外線カメラ、  ８０  レーザ変位計、  ８１  マーカ、  ８２  可変抵抗器、  ８３  熱電対、  ８４  光ファイバ束、  ８５  受光部、  ８６  質量分析器、  ８７  遮断装置、  ８８  制御装置、  ８９  ストローク位置検出器、  ９０ａ，９０ｂ  ギャップ、  ９１ａ，９１ｂ  コンデンサ、  ９２  遮断器、  ９３  電流零点検出器。
【図１】
0003694973.tif 000002
【図２】
0003694973.tif 000003
【図３】
0003694973.tif 000004
【図４】
0003694973.tif 000005
【図５】
0003694973.tif 000006
【図６】
0003694973.tif 000007
【図７】
0003694973.tif 000008
【図８】
0003694973.tif 000009
【図９】
0003694973.tif 000010
【図１０】
0003694973.tif 000011
【図１１】
0003694973.tif 000012
【図１２】
0003694973.tif 000013
【図１３】
0003694973.tif 000014
【図１４】
0003694973.tif 000015
【図１５】
0003694973.tif 000016
【図１６】
0003694973.tif 000017
【図１７】
0003694973.tif 000018
【図１８】
0003694973.tif 000019
【図１９】
0003694973.tif 000020
【図２０】
0003694973.tif 000021
【図２１】
0003694973.tif 000022
【図２２】
0003694973.tif 000023
【図２３】
0003694973.tif 000024
【図２４】
0003694973.tif 000025
【図２５】
0003694973.tif 000026
【図２６】
0003694973.tif 000027
【図２７】
0003694973.tif 000028
【図２８】
0003694973.tif 000029
【図２９】
0003694973.tif 000030
【図３０】
0003694973.tif 000031
【図３１】
0003694973.tif 000032
【図３２】
0003694973.tif 000033
【図３３】
0003694973.tif 000034
【図３４】
0003694973.tif 000035
【図３５】
0003694973.tif 000036
【図３６】
0003694973.tif 000037
【図３７】
0003694973.tif 000038
【図３８】
0003694973.tif 000039
【図３９】
0003694973.tif 000040
【図４０】
0003694973.tif 000041
【図４１】
0003694973.tif 000042
【図４２】
0003694973.tif 000043
【図４３】
0003694973.tif 000044
【図４４】
0003694973.tif 000045
【図４５】
0003694973.tif 000046
【図４６】
0003694973.tif 000047
【図４７】
0003694973.tif 000048
【図４８】
0003694973.tif 000049
【図４９】
0003694973.tif 000050