(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断器の遮断または投入指令に対して、上記遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度、遮断器の動作回数及び上記遮断・投入用のコイルの制御電圧に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と上記周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたことを特徴とする電力開閉制御装置。
【請求項２】
遮断器の遮断または投入指令に対して、上記遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、上記遮断・投入用コイルの制御電圧を一定に保つための定電圧源または定電流源、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度及び遮断器の動作回数に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と上記周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたことを特徴とする電力開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力開閉装置の接触子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制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力用遮断器の開閉タイミングを制御して、開極あるいは閉極を所望のタイミングで行う制御装置に関する技術として、例えば、特開平３−１５６８２０号公報に開示されたものがある。
【０００３】
図９は、上記公報に開示された従来の電力開閉制御装置の動作を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて、投入・遮断動作について説明する。まず、制御装置は、ステップＳ１で遮断器が遮断状態であるか投入状態であるかの信号を受け取り、遮断状態であればステップＳ２で投入動作を行うために系統電圧を入力し、ステップＳ３で電圧が零値であるかないかを判断する。もし零値でなければＡ点に戻る。零値であれば、ステップＳ４で投入指令が入力されているかどうかを判断する。投入指令が入力されていなければＡ点に戻る。投入指令が入力されていれば、ステップＳ５で機器固有の投入動作時間に応じてカウンタにあらかじめセットされた値のカウントを開始する。所定のカウントが完了すると、ステップＳ６でディジタル出力をすることにより、ステップＳ７で投入ドライバを駆動、ステップＳ８で投入コイルを励磁し、接触子を駆動して投入動作を行う。
【０００４】
投入するタイミングは、系統に接続された負荷が容量性であるか誘導性であるかによって異なるので、ステップＳ９で投入後の系統電圧、系統電流を力率判定回路に入力し、これらの値から力率を計算し、ステップＳ１０で位相が進んでいる場合は容量性負荷、遅れている場合は誘導性負荷と判定する。ステップＳ１１及びＳ１２でそれぞれに応じたカウント時間を算出して次回の閉極動作に備え、ステップＳ１３で記憶部に記憶する。
【０００５】
一方、ステップＳ１で投入状態であれば、ステップＳ１４で遮断動作を行うために系統電流を入力し、ステップＳ１５で電流が零値であるかないかを判断する。もし零値でなければＡ点に戻る。零値であれば、ステップＳ１６で遮断指令が入力されているかどうかを判断する。遮断指令が入力されていなければＡ点に戻る。遮断指令が入力されていれば、ステップＳ１７で機器固有の遮断動作時間に応じてカウンタにあらかじめセットされた値のカウントを開始する。所定のカウントが完了すると、ステップＳ１８でディジタル出力をすることにより、ステップＳ１９で遮断ドライバを駆動、ステップＳ２０で遮断コイルを励磁し、接触子を駆動することにより遮断動作を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力開閉制御装置は以上のように構成されていたので、例えば、系統電圧あるいは系統電流に高周波ノイズが重畳された場合、正しく零値を検出できず、結果として所望のタイミングで投入または遮断が行えないとう問題点があった。また、系統に接続された負荷状態によって、系統電圧の周波数が変動すると、やはり正しく零値を検出できず、所望のタイミングで投入または遮断が行えないという問題点があった。
【０００７】
これをさらに詳細に説明する。図１０（ａ）は、上述のような電力開閉制御装置に入力される系統電圧または系統電流の波形を示す図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、その一周期分を拡大した図である。図に示すように、系統電圧または系統電流の波形は、系統周波数に応じた波形をしている。上記ステップＳ３及びＳ１５では、このような信号のゼロクロス点（零値）を検出し、零点信号を生成する。ところが、系統の負荷状態によっては、図１０（ｂ）に示すような高周波ノイズが発生する場合があり、このような場合、高周波ノイズがゼロクロス付近に発生すると、零点信号が本来の周波数とは違うタイミングで生成される。さらに、図１０（ｃ）に示すように、系統の周波数が周期Ｔの信号から周期Ｔ′の信号のように変動する場合もあり、このような場合にも本来の周波数とは異なるタイミングでゼロクロス信号が生成される。従って、接触子に所望の動作を行わせることは困難になる。
【０００８】
また、以上のような問題点の他に、接触子の動作時間は遮断器内外の温度、遮断器動作回数、遮断・投入用コイルの制御電圧で変動するが、従来の電力開閉制御装置は、所望のタイミングで投入または遮断を行うためのカウント値が機器固有の固定値であるので、結果として所望のタイミングで投入または遮断が行えないという問題点もあった。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、所望のタイミングで投入または遮断を行うことができる電力開閉制御装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力開閉制御装置は、遮断器の遮断または投入指令に対して、遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度、遮断器の動作回数及び遮断・投入用のコイルの制御電圧に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたものである。
【００１１】
また、遮断器の遮断または投入指令に対して、遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、遮断・投入用コイルの制御電圧を一定に保つための定電圧源または定電流源、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度及び遮断器の動作回数に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と上記周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置を示すブロック図である。図において、１は主回路、２は主回路に接続された遮断器、３は遮断器の接触子を開極・閉極させる遮断用コイル３１、投入用コイル３２、遮断器の状態を制御部に出力する補助接点３３からなる操作部、４は電圧測定用変成器、５は電流測定用変成器、６は遮断器の開閉タイミングを制御する制御部であり、電圧測定用変成器４及び電流測定用変成器５の信号をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器６１、端子７からの遮断器２の投入指令及び端子８からの遮断器２の遮断指令を入力するディジタル入力ユニット６２、マイクロプロセッサ６３、記憶装置６４、マイクロプロセッサ６３の出力を行うディジタル出力ユニット６５、ディジタル出力ユニット６５からのディジタル出力によって操作部３に遮断・投入指令を出すドライバーユニット６６からなる。
【００１３】
また図２は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。また図３は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる高周波ノイズ除去手段を示す構成図である。図において、１１は抵抗、１２はコンデンサ、１３はＡ／Ｄ変換器、１４はディジタルフィルタである。
【００１４】
また図４は、系統電圧（あるいは系統電流）と零点信号及びクロック信号の関係を示す図である。また図５は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる周波数検出手段を示す構成図である。図において、１５はコンパレータ、１６はＡＮＤ回路、１７はカウンタ、１８はＮＯＴ回路である。
【００１５】
また図６は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる接触子動作時間予測手段を説明するための図であり、図６（ａ）は、遮断器の温度と遮断器の動作時間との関係、図６（ｂ）は、遮断器の遮断・投入用コイルの制御電圧と遮断器の動作時間との関係を示す図である。また図７は、この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる接触子動作時間予測手段を説明するための図である。
【００１６】
次に、図１及び図２に基づいて動作を説明する。まず、制御部６は、ステップＳ１で遮断器２が遮断状態であるか投入状態であるかの信号を操作部３から受け取り、遮断状態であればステップＳ２で投入動作を行うために電圧測定用変成器４から系統電圧を入力し、この系統電圧はステップＳ３で高周波ノイズ除去手段に入力される。
【００１７】
ここで、高周波ノイズ除去手段としては、図３（ａ）に示すような、ある特定の周波数（遮断周波数）以下の信号のみを通過させる、抵抗１１とコンデンサ１２で構成されたローパスフィルタが用いられる。また、図３（ｂ）に示すような、入力信号をＡ／Ｄ変換回路１３によりディジタル信号に変換して、ディジタルフィルタ１４によりローパスフィルタを実現する構成でも良い。なお、系統電圧に高周波成分が重畳していない場合にも系統信号そのものには影響しない。
【００１８】
高周波ノイズ除去手段によって高周波ノイズが除去された系統電圧は、さらにステップＳ４で周波数検出手段に入力される。図４に示すような系統電圧の波形（信号）は、図５（ａ）に示すようにコンパレータ１５に入力され、信号が正の時には１、負の時には０である２値のディジタル信号として出力され、これが図４に示す零点信号となる。同じく図４に示すクロック信号と上述の零点信号は、図５（ｂ）に示すようなＡＮＤ回路１６に入力して、その出力をカウンタ１７で計数することにより、入力信号が正の時のクロック数Ｎ１が計数される。また、零点信号をＮＯＴ回路１８に入力した後、この信号とクロック信号とをＡＮＤ回路１６に入力すれば、入力信号が負の時のクロック数Ｎ２を計数することができる。このときクロック周波数をＣヘルツとすれば、入力信号の１周期の時間は（Ｎ１＋Ｎ２）／Ｃ（秒）で与えられる。このように検出された周波数または１周期の時間は、後述する接触子の動作時間予測手段へと出力される。
【００１９】
高周波ノイズ除去手段、周波数検出手段を経た系統電圧は、ステップＳ５で電圧が零値であるかないかを判断する。もし零値でなければＡ点に戻る。零値であれば、ステップＳ６で端子７からの遮断器２への投入指令がディジタル入力ユニット６２に入力されているかどうかを判断する。投入指令が入力されていなければＡ点に戻る。投入指令が入力されていれば、ステップＳ７で機器固有の投入動作時間に応じてカウンタにあらかじめセットされた値のカウントを開始する。所定のカウントが完了すると、ステップＳ８でディジタル出力ユニット６５からディジタル出力をすることにより、ステップＳ９でドライバユニット６６を駆動、ステップＳ１０で投入用コイル３２を励磁し、接触子を駆動して投入動作を行う。
【００２０】
このとき、ステップＳ１１で動作時間計測手段により今回の接触子の動作時間を計測する。次に、ステップＳ１２で遮断器の温度、接触子の動作回数、遮断器の遮断・投入用コイルの制御電圧が変動パラメータ入力手段に入力される。さらに、ステップＳ１３で、ステップＳ１２で変動パラメータ入力手段に入力されたパラメータと、ステップＳ１１で計測した接触子の動作時間とから、接触子動作時間予測手段により次回の接触子動作時間を予測する。
【００２１】
ここで、接触子動作時間予測手段の動作について説明する。まず、遮断器の温℃、及び遮断・投入用コイルの制御電圧から接触子動作時間を予測する。基準となる遮断器の温度、及び遮断・投入用コイルの制御電圧における接触子動作時間をＴｓｔｄとする。ここでは、遮断器温度が２０℃、遮断・投入用コイルの制御電圧が１００Ｖのときの接触子動作時間をＴｓｔｄとしている。図６（ａ）の縦軸は、遮断器の温度の変化に対する接触子動作時間の変化ΔＴｔｍｐであり、基準温度２０℃のとき動作時間の変化は０である。また、図６（ｂ）の縦軸は、遮断・投入用コイルの制御電圧の変化に対する接触子動作時間の変化ΔＴｖｏｌｔであり、基準電圧１００Ｖのとき動作時間の変化は０である。ΔＴｔｍｐ、ΔＴｖｏｌｔは、それぞれ工場出荷時などの動作試験の実測結果により決定される。以上のように、計測された遮断器の温度、及び遮断・投入用コイルの制御電圧から、図６に示すグラフに基づいて、接触子動作時間の変動が求められる。
【００２２】
次に、接触子の動作回数による動作時間の変動Ｔｎｕｍを求める。Ｔｎｕｍは、今回の接触子動作予測時間Ｔｐｒｄ■、今回の実際の接触子動作時間Ｔｍｓｒとして、以下の式で求められる。
【００２３】
【数１】
0003633288.tif 000002
【００２４】
ここで、Σは和の記号、ｎは平均するデータ数である。これらにより、次回の接触子動作予測時間Ｔｐｒｄは以下の式で与えられる。
Ｔｐｒｄ＝Ｔｓｔｄ＋ΔＴｔｍｐ＋ΔＴｖｏｌｔ＋Ｔｎｕｍ
【００２５】
こうして得られた次回の接触子動作予測時間Ｔｐｒｄと、上述のステップＳ４で検出した周波数とから、次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する。例えば、投入・遮断目標を図７に示すようにする場合、系統電圧または系統電流の１周期時間をＴとすると、予測カウントは３Ｔ−Ｔｐｒｄで得られる。このように算出された予測カウントは、ステップＳ１４で書き込まれ、ステップＳ７で、次回の接触子動作の際のカウントに反映される。
【００２６】
一方、ステップＳ１で投入状態であれば、ステップＳ１５で遮断動作を行うために電流測定用変成器５から系統電流を入力する。この系統電流はステップＳ１６で高周波ノイズ除去手段に入力され、また、ステップＳ１７で周波数検出手段に入力して上述したステップＳ３及びＳ４と同様の処理が行われる。
【００２７】
高周波ノイズ除去手段、周波数検出手段を経た系統電流は、ステップＳ１８で電流が零値であるかないかを判断する。もし零値でなければＡ点に戻る。零値であれば、ステップＳ１９でディジタル入力ユニット６２に遮断指令が入力されているかどうかを判断する。遮断指令が入力されていなければＡ点に戻る。遮断指令が入力されていれば、ステップＳ２０であらかじめ機器固有の投入動作時間に応じてカウンタにセットされた値のカウントを開始する。所定のカウントが完了すると、ステップＳ２１でディジタル出力ユニット６５からディジタル出力をすることにより、ステップＳ２２でドライバユニット６６を駆動、ステップＳ２３で遮断用コイル３１を励磁し、接触子を駆動して遮断動作を行う。
【００２８】
次回の遮断に要する接触子動作時間を予測する処理は、上述したステップＳ１１ないしＳ１４と同様に行われ、ステップＳ２０で次回の接触子動作の際のカウントに反映される。
【００２９】
なお、接触子動作時間予測手段は、機器の動作ごとに次回の接触子動作時間を予測するように動作するが、この動作タイミングは一定時間間隔あるいはパラメータ変動があるごとに予測時間を計算し直すように設定しておいても良い。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、系統電圧または系統電流の高周波ノイズを除去するので、零値を正確に検出して、所望のタイミングで投入または遮断を行うことができる。また、接触子動作時間予測手段で、遮断器の動作環境によって接触子の動作タイミングを変化させ、さらに系統電圧または系統電流の周波数を検出して、この周波数をカウント時間に考慮するので、所望のタイミングで投入または遮断を行うことができる。
【００３１】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による電力開閉制御装置のコイル制御電源部を示す構成図である。図において、１９は電源、２０は定電圧源、２１はコイル投入・遮断回路、２２は定電流源である。
【００３２】
遮断器を開閉するための接触子の動作時間は、遮断または投入用のコイル制御電圧によって変化する。このため、動作時間予測には、上記実施の形態１で説明したように、遮断・投入用コイルの制御電圧のパラメータも必要であった。このとき、図８（ａ）  に示すように、電源１９とコイル投入、遮断回路２１との間に定電圧源２０を、または図８（ｂ）に示すように定電流源２２を挿入することにより、電源１９の電圧が変化してもコイルに与えられる制御電圧は常に一定となり、接触子の動作時間予測のためのコイル制御電圧パラメータが削除できる効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、遮断器の遮断または投入指令に対して、遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度、遮断器の動作回数及び遮断・投入用のコイルの制御電圧に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたので、零値を正確に検出し、さらに遮断器の動作環境によって接触子の動作タイミングを変化させ、所望のタイミングで投入または遮断を行うことができる効果が得られる。
【００３４】
また、遮断器の遮断または投入指令に対して、遮断器の接触子の開極または閉極を遮断・投入用コイルを付勢して行い接触子の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置において、遮断・投入用コイルの制御電圧を一定に保つための定電圧源または定電流源、系統電流または系統電圧の高周波ノイズを除去する高周波ノイズ除去手段、この高周波ノイズ除去手段から出力された系統電流または系統電圧の周波数を検出する周波数検出手段、今回の接触子動作時間、遮断器の温度及び遮断器の動作回数に基づいて次回の接触子動作時間を予測し、この次回の接触子動作時間と上記周波数検出手段で検出した周波数とから次回の接触子動作の際に用いる予測カウントを算出する接触子動作時間予測手段を備えたので、接触子の動作時間予測のためのコイル制御電圧パラメータが削除できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる高周波ノイズ除去手段を示す構成図ある。
【図４】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる周波数検出手段を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる接触子動作時間予測手段を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電力開閉制御装置で用いる接触子動作時間予測手段を説明する別の図である。
【図８】この発明の実施の形態２による電力開閉制御装置で用いる遮断・投入用コイルの電源部を示す構成図である。
【図９】従来の電力開閉制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】従来の電力開閉制御装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１  主回路、２  遮断器、３  操作部、３１  遮断用コイル３１、３２  投入用コイル、４  電圧測定用変成器、５  電流測定用変成器、６  制御部、６１  Ａ／Ｄ変換器、６２  ディジタル入力ユニット、６３  マイクロプロセッサ、６４記憶装置、６５  ディジタル出力ユニット、６６  ドライバユニット、
１１  抵抗、１２  コンデンサ、１３  Ａ／Ｄ変換器、１４  ディジタルフィルタ、１５  コンパレータ、１６  ＡＮＤ回路、１７  カウンタ、１８  ＮＯＴ回路、１９  電源、２０  定電圧源、２１  コイル投入・遮断回路、２２  定電流源
【図１】
0003633288.tif 000003
【図２】
0003633288.tif 000004
【図３】
0003633288.tif 000005
【図４】
0003633288.tif 000006
【図５】
0003633288.tif 000007
【図６】
0003633288.tif 000008
【図７】
0003633288.tif 000009
【図８】
0003633288.tif 000010
【図９】
0003633288.tif 000011
【図１０】
0003633288.tif 000012