(57)【要約】  コンデンサ容量測定装置１０は、コンデンサ１に充電する充電回路２と、コンデンサ１に並列に接続され、コンデンサ１の充電エネルギを放電させるための放電スイッチ３と放電抵抗４とが直列に接続された放電回路５と、コンデンサ１に並列接続され、放電時のコンデンサ電圧低下値を計測するための、第一抵抗６と第二の抵抗７が直列接続された抵抗分圧回路８と、充電回路２にコンデンサ１への充電の停止指令及び放電回路５の放電スイッチ４に導通指令を出すとともに抵抗分圧回路８の分圧点Ａの電圧Ｖａを計測し、放電中のコンデンサ１の電圧低下からコンデンサ１の容量を算出する制御装置９とから構成される。容量測定中のコンデンサ電圧の低下は直線で近似されることを利用し、コンデンサ電圧低下の時間差分が閾値以内かで測定中のノイズ等の外乱発生を判断し、コンデンサ容量測定の正誤判定を行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された放電抵抗と放電スイッチとにより構成されると共に、コンデンサに並列に接続された放電回路と、
直列に接続された第一の抵抗及び第二の抵抗により構成されると共に、前記コンデンサに並列に接続された抵抗分圧回路と、
前記コンデンサの充電を停止し、前記放電スイッチを導通させることにより前記コンデンサに充電されたエネルギを放電させ、前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧を計測するとともにこの分圧点の電圧からコンデンサ容量を算出する制御装置と、を備え、
前記コンデンサに充電されたエネルギの放電により低下する前記コンデンサの電圧値が所定値となる時間以内の所定時間、前記コンデンサを放電させ、
前記所定時間内に計測された前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧から算出されたコンデンサ電圧を計測コンデンサ電圧とし、
前記所定時間内の計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差と、予め設定された閾値とを比較し、前記制御装置で算出された前記コンデンサ容量の値が正しいか否か判定することを特徴とするコンデンサ容量測定装置。
【請求項２】
前記所定時間内の計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差の絶対値の積算値と、予め設定された閾値とを比較し、前記制御装置で算出されたコンデンサ容量の値が正しいか否か判定することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ容量測定装置。
【請求項３】
直列に接続された放電抵抗と放電スイッチとにより構成されると共に、コンデンサに並列に接続された放電回路と、
直列に接続された第一の抵抗及び第二の抵抗により構成されると共に、前記コンデンサに並列に接続された抵抗分圧回路と、
前記コンデンサの充電を停止し、前記放電スイッチを導通させることにより前記コンデンサに充電されたエネルギを放電させ、前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧を計測するとともにこの分圧点の電圧からコンデンサ容量を算出する制御装置と、を備え、
前記コンデンサに充電されたエネルギの放電により低下する前記コンデンサの電圧値が所定値となる時間以内の所定時間、前記コンデンサを放電させ、
前記所定時間内に計測された前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧から算出されたコンデンサ電圧を計測コンデンサ電圧とし、
前記所定時間内に計測された前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧の前記所定時間の平均値を用いてコンデンサ電圧の低下の傾きを示す直線を算出し、
同時刻の前記計測コンデンサ電圧と前記直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値を予め設定された閾値とを比較し、前記制御装置で算出された前記コンデンサ容量の値が正しいか否か判定することを特徴とするコンデンサ容量測定装置。
【請求項４】
同時刻の前記計測コンデンサ電圧と前記直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値を前記所定時間積算し、この積算値と予め設定された閾値とを比較し、前記制御装置で算出されたコンデンサ容量の値が正しいか否か判定することを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ容量測定装置。
【請求項５】
前記制御装置で算出された前記コンデンサ容量の値が正しいか否か判定した結果が正しい場合、前記正しいと判定されたコンデンサ容量の複数の値の中央値又は平均値により、正コンデンサ容量を算出する正コンデンサ容量計算部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンデンサ容量測定装置。
【請求項６】
前記制御装置で算出された前記コンデンサ容量の値が正しいか否か判定した結果が正しくない場合には設定値を加算し、正しい場合には設定値を減算して誤測定回数とし、前記誤測定回数が予め設定した誤測定規定回数に達したとき、異常と判定する異常判定部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンデンサ容量測定装置。
【請求項７】
前記制御装置で算出された前記正コンデンサ容量が、予め設定したコンデンサ容量閾値未満となった容量不足回数が、予め設定した容量不足規定回数に達したとき、前記コンデンサ容量が不足との警告が必要であると判定するコンデンサ容量不足判定部を有することを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ容量測定装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコンデンサ容量測定装置及び前記コンデンサに充電されたエネルギによって操作される電磁操作機構を備えた電力用機器。
【請求項９】
前記コンデンサを放電させる所定時間は、前記放電により低下する前記コンデンサの電圧が所定値となる時間以内に設定され、前記所定値は、この値以上で前記電磁操作機構の動作が可能である電圧値であることを特徴とする請求項８に記載の電力用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギが蓄えられた状態でコンデンサの容量を測定するコンデンサ容量測定装置及びこのコンデンサ容量測定装置を備えた電力用機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送電系統に使用される電力用機器は長期にわたっての信頼性が要求される。例えば、電磁操作機構を有する遮断器では、充電によりコンデンサに蓄えられたエネルギをコイルに通電することで電磁力を生み出し、この電磁力により遮断器を動作させている。遮断器を動作させるために必要なエネルギは、コンデンサに蓄積されたエネルギに依存しているため、コンデンサの容量が低下すると動作に必要なエネルギを供給することができず、正常な動作を行うことができなくなってしまう。このため、コンデンサ容量の定期的な測定が欠かせない。しかしながら、ＬＣＲメータ等でコンデンサの容量のチェックを行うには、電力用機器を停止する必要がある。コンデンサにエネルギが蓄えられた状態で、かつ、コンデンサに蓄えられたエネルギにほとんど影響を与えずにコンデンサの容量を測定することができれば、電力用機器を停止させることなく、電力用機器の信頼性の確保が期待できる。そして、コンデンサの容量が必要なエネルギ未満となる前に、検知することで、計画的にコンデンサの交換が実施でき、電力用機器の安定的な運用に繋げることができる。【０００３】
この課題に対し、出願人は特許文献１に示すコンデンサ容量測定装置を提案し、運用中の電力用機器の電磁操作機構がコンデンサによって駆動されている状態でもその駆動に支障を与えずに、定期的にコンデンサの容量測定が可能なコンデンサ容量測定装置の提供を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このコンデンサ容量の測定装置では、コンデンサ容量の測定時にコンデンサを所定時間放電させ、電圧低下値を所定の値以内に抑えることにより、コンデンサの使用中に容量測定を行うことが可能であり、また、このコンデンサ容量測定装置を電力用機器の電磁操作機構に使用されるコンデンサの容量測定に適用することにより、電力用機器の運用中に定期的にコンデンサ容量の測定を行うことができる。
しかし、近年では配線接続の接触不良や、サージなどにより、コンデンサ電圧もしくはコンデンサ電圧の計測回路における電圧が一時的に変動してしまった場合においても、コンデンサ容量測定には高い精度が求められている。また、測定結果の精度が向上すれば、コンデンサの良否の判定の精度も向上し、不要なコンデンサの交換がなくなり、コンデンサの交換時期の適正化が期待できる。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コンデンサ容量の測定のタイミングで、例えば配線接続の接触不良や、サージなどの影響でコンデンサ電圧が一時的に変動してもその変動を考慮して、コンデンサ容量の測定そのものの正誤判定を可能とすることを目的としている。さらに、精度の高いコンデンサ容量の測定を実現し、容量不足のコンデンサは破棄するなどを実施し、コンデンサ交換時期の判断を確実にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のコンデンサ容量測定装置は、直列に接続された放電抵抗と放電スイッチとにより構成されると共に、コンデンサに並列に接続された放電回路と、直列に接続された第一の抵抗及び第二の抵抗により構成されると共に、前記コンデンサに並列に接続された抵抗分圧回路と、前記コンデンサの充電を停止し、前記放電スイッチを導通させることにより前記コンデンサに充電されたエネルギを放電させ、前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧を計測するとともにこの分圧点の電圧からコンデンサ容量を算出する制御装置と、を備え、前記コンデンサに充電されたエネルギの放電により低下する前記コンデンサの電圧値が所定値となる時間以内の所定時間、前記コンデンサを放電させ、前記所定時間内に計測された前記抵抗分圧回路の分圧点の電圧から算出されたコンデンサ電圧を計測コンデンサ電圧とし、前記所定時間中の計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差と、予め設定された閾値とを比較し、前記制御装置で算出された前記コンデンサ容量の値が正しいか否か判定するものである。【０００８】
この発明の電力用機器は、上記算出されたコンデンサ容量の値の正誤判定機能を有するコンデンサ容量測定装置及び前記コンデンサに充電されたエネルギによって操作される電磁操作機構を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、算出されたコンデンサ容量の値の正誤判定機能を有するコンデンサ容量測定装置を備えるので、コンデンサ容量測定中にノイズ等の外乱が生じた場合に、算出されたコンデンサ容量の値が正しいか否かを判断することができる。すなわち、コンデンサ電圧が一時的に変動してもその変動を考慮して、コンデンサ容量の測定そのものの正誤の判断を可能とし、精度の高いコンデンサ容量の測定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量の測定装置の構成図である。
【図２】図１における制御装置の機能を説明するブロック図である。
【図３】図１における制御装置のハードウエア構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量測定装置におけるコンデンサの放電による電圧の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量測定装置におけるコンデンサの容量を求める方法を説明する図である。
【図６】図５において、接触不良やサージなどの異常が発生した場合のコンデンサ電圧に変動が生じた様子を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量測定の正誤判定を行う方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るコンデンサ容量測定の正誤判定を行う方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るコンデンサ容量測定の正誤判定を行う方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係るコンデンサ容量測定装置における制御装置の機能を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係るコンデンサ容量測定装置の動作工程を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態６に係るコンデンサ容量測定装置を備えた電力用機器の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る正誤判定機能を有するコンデンサ容量測定装置及びこのコンデンサ容量測定装置を備えた電力用機器について説明する。
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量測定装置の概略を示す回路構成図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るコンデンサ容量測定装置の制御装置の機能を説明するブロック図、図３は、制御装置のハードウエア構成を示す図である。図４は、コンデンサ容量測定装置におけるコンデンサの放電による電圧の変化を示す図である。図５は、コンデンサ容量測定装置におけるコンデンサの容量を求める方法を説明する図である。また、図６は、図５において、接触不良やサージなどによる異常が発生したことによりコンデンサ電圧に変動が生じた様子を説明する図である。
【００１３】
図１において、コンデンサ容量測定装置１０は、コンデンサ１及びコンデンサ１に充電する充電回路２に接続される。コンデンサ容量測定装置１０は、コンデンサ１に並列に接続され、コンデンサ１の充電エネルギを放電させるための放電スイッチ３と放電抵抗４とが直列に接続された放電回路５と、コンデンサ１に並列接続され、放電時のコンデンサ電圧低下値を計測するための、第一の抵抗６と第二の抵抗７が直列接続された抵抗分圧回路８と、充電回路２にコンデンサ１への充電の停止指令及び放電回路５の放電スイッチ４に導通指令を出すとともに抵抗分圧回路８の分圧点Ａの電圧Ｖａを計測しコンデンサ１の容量を算出する制御装置９とからなる。
【００１４】
なお、制御装置９は、コンデンサ容量を算出するコンデンサ容量算出部９０１、充電回路２にコンデンサ１への充電の停止指令及び放電回路５の放電スイッチ４に導通指令等の信号を出す信号指令部９０２および詳細は後述するが、算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定を行う測定正誤判定部９０３の機能を備える。
また、制御装置９の機能は、図３に示すようなハードウエアによって実現される。すなわち、プロセッサ９１と、プロセッサ９１で実行されるプログラムやデータの蓄積されるメモリ９２と、入出力デバイス９３とがデータバス９４によって接続されている。プロセッサ９１による制御によって、充電回路２にコンデンサ１への充電を停止する指令信号の送信や、コンデンサ１の容量算出等のためのデータ処理やデータ伝送が行われる。
【００１５】
［コンデンサ容量の測定：定常動作］
次に、図１、図４及び図５を参照して、実施の形態１におけるコンデンサ容量測定装置１０の動作原理について説明する。測定対象であるコンデンサ１は、常時、充電回路２によりその定格電圧まで充電されている。このコンデンサ１の容量変化を経過観測するため、定期的にコンデンサ１に充電されているエネルギを瞬時に放電させる。まず、制御装置９の指令により、時刻ｔ０に充電回路２にコンデンサ１への充電停止命令が出され、同時に、放電回路５の放電スイッチ３に導通指令が出される。これにより、コンデンサ１に蓄えられたエネルギは、放電電流ｉとして放電抵抗４を流れ、コンデンサ１の両端の電圧Ｖｃは低下する。この間、コンデンサ１に並列に接続された抵抗分圧回路８の第一の抵抗６及び第二の抵抗７の分圧点Ａの電圧Ｖａが計測され、制御装置９に入力される。所定の導通時間（放電時間Ｔ）経過後の時刻ｔｎで制御装置９の指令により、放電スイッチ３は開放され、放電電流ｉは停止し、コンデンサ１の充電は充電回路２により再開される。
【００１６】
図４は放電回路５の放電スイッチ３のオン時間、充電回路２への充電停止指令の時間及び測定対象のコンデンサ電圧との関係を示したものである。放電時間Ｔは、このコンデンサ１のエネルギを利用する電力用機器の動作に支障をきたさない１ｓ（秒）未満の極めて短い時間、例えば、２００ｍｓ程度に設定される。電力用機器の動作に支障をきたさない時間とは、その時間内であれば、低下したコンデンサ電圧でも電力用機器を動作させることができ、それ以上コンデンサ電圧がさらに低下すると電力用機器を動作できなくなる所定の電圧（閾値）に達するまでの時間である。
充電停止指令中の時間すなわちコンデンサ１への充電停止時間と放電回路５の放電スイッチ３をオンしている時間は同じである。この放電回路のスイッチ３がオンしている間、第一の抵抗６、第二の抵抗７の分圧点Ａの電圧Ｖａの変化（電圧低下）が、制御装置９に計測データとして入力される。
【００１７】
次に、制御装置９に入力された分圧点Ａの電圧Ｖａからコンデンサ容量Ｃを算出する方法について図５を用いて説明する。
図５は、コンデンサ１の充電停止期間Ｔでのコンデンサ電圧Ｖｃが低下する様子を示したものである。コンデンサ電圧Ｖ０、Ｖｎはそれぞれ、時刻ｔ０、ｔｎでの電圧であり、放電前後の電圧である。コンデンサ電圧Ｖ1、Ｖｎ−１はそれぞれ、時刻ｔ１、ｔｎ−１での電圧である。
この期間Ｔ中のコンデンサ１の電圧Ｖｃは、第一の抵抗６及び第二の抵抗７の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２とすると、
Ｖｃ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖａ／Ｒ１      ・・・  式（１）
と、表わされるから、制御装置９に入力される計測データＶａを用いて、コンデンサ電圧Ｖｃを算出できる。この期間の電圧低下の傾きΔＶｃは、
ΔＶｃ＝（Ｖ０−Ｖｎ）／Ｔ            ・・・  式（２）
と、表される。
【００１８】
放電回路５の放電スイッチ３を極めて短い時間導通するため、測定対象のコンデンサ１から放電抵抗４へはほぼ一定の電流で放電すると見做せる。そのため、図５に示すように直線に近似できる。
式（３）で表されるコンデンサ容量Ｃとコンデンサ電圧Ｖｃとコンデンサ１に蓄えられた電荷Ｑの関係式から、式（４）で表される放電前のコンデンサ電圧Ｖ０と放電後のコンデンサ電圧Ｖｎと放電時の電流ｉと放電する時間Ｔの関係式を求めることができる。
式（５）は式（４）をコンデンサ容量Ｃについて解いた式である。式（５）において、放電電流ｉは、放電中の平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊と放電抵抗４の抵抗値Ｒｄからｉ＝Ｖｃ＊／Ｒｄとなり、この関係式と式（２）を用いて表記すると式（６）となる。すなわち式（６）を用いることで放電回路のスイッチがオンしている間のコンデンサ電圧Ｖｃ（平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊）からコンデンサ容量を算出することができる。
Ｃ×Ｖｃ  ＝  Ｑ                            ・・・  式（３）
Ｃ×（Ｖ０−Ｖｎ）  ＝  ∫ｉｄｔ  ＝  ｉ×Ｔ  ・・・  式（４）
Ｃ  ＝  ｉ×Ｔ÷（Ｖ０−Ｖｎ）                ・・・  式（５）
Ｃ  ＝  Ｖｃ＊／（Ｒｄ・ΔＶｃ）              ・・・  式（６）
なお、平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊は、時間Ｔ内に計測されたＶａから式（１）で算出されたＶｃの和を測定点数で除することにより算出できる。また、コンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃは計測されたＶａから算出された計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータを用いて算出できる。前述したように、コンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃは直線に近似できることから、計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータを最小二乗法で直線に近似すればよい。あるいは、時間Ｔ内の計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータの計測点数を例えば２等分し、前半の計測コンデンサ電圧Ｖｃの平均値と後半の計測コンデンサ電圧Ｖｃの平均値との差をＴ／２で除した移動平均により算出できる。
【００１９】
［コンデンサ電圧の変動：異常発生時］
次に、放電回路５の放電スイッチ３を導通してコンデンサ容量を算出している時に、配線接続の接触不良や、サージなどにより、コンデンサ電圧もしくはコンデンサ電圧の計測回路の電圧に一時的に変動が生じた場合（以下異常発生と称す）について説明する。
図６は、図５と同様コンデンサ１の充電停止期間Ｔでのコンデンサ電圧Ｖｃが低下する様子を示したものである。図中（ａ）はコンデンサ容量測定中に配線接続の接触不良や、サージなどの異常が発生していない場合、（ｂ）、（ｃ）は異常が発生した場合のものである。図中グラフのうち点線は計測されたＶａから時刻毎に算出されたコンデンサ電圧Ｖｃ（図中では計測値と示す）、実線（図中では算出値と示す）は期間Ｔ内のΔＶｃを図示したもので、期間Ｔ内の計測コンデンサ電圧Ｖｃデータ用い、例えば最小二乗法で直線近似したものである。
【００２０】
図６において、異常が発生していない場合（ａ）では、期間Ｔ内における計測時刻毎に算出された計測コンデンサ電圧Ｖｃ（計測値）から読み取れる電圧低下である傾きは、算出されたΔＶｃａと同じである。
【００２１】
図６において、異常が発生した（ｂ）では、期間Ｔ内における測定時刻毎に算出された計測コンデンサ電圧Ｖｃ（計測値）では、時刻ｔｘで例えばノイズの発生が認められ、Ｖｃは図中Ｘで示すような挙動を示す。そのため、このノイズ発生部分を考慮して求められたΔＶｃｂ＝（Ｖ０−Ｖｎ１）／Ｔは、計測データであるＶｃのノイズ部分Ｘを除いて算出されるΔＶｘ＝（Ｖ０−Ｖｎｘ）／Ｔより大きくなる。そのため、コンデンサ容量は本来のコンデンサ容量より小さく算出されることになる。
上述のようなノイズ発生の場合、コンデンサ容量が所定より低下していると判断され、コンデンサ不良やコンデンサ交換時期と誤判断されることになってしまう。
【００２２】
また、図６において、異常が発生した（ｃ）では、期間Ｔ内における計測時刻毎に算出された計測コンデンサ電圧Ｖｃ（計測値）では、時刻ｔｙで例えば配線接続の接触不良が生じ、それ以降ではＶｃは図中Ｙで示すような挙動を示す。そのため、この異常発生を考慮して求められたΔＶｃｃ＝（Ｖ０−Ｖｎ２）／Ｔは、計測データであるＶｃの異常発生がなかったとして時刻ｔｙ以降を無視して算出されるΔＶｙ＝（Ｖ０−Ｖｎｙ）／Ｔより大きくなる。そのため、本来のコンデンサ容量より小さく算出されることになる。
この場合も、コンデンサ容量が所定より低下していると判断され、コンデンサ不良やコンデンサ交換時期と誤判断されることになってしまう。
【００２３】
［コンデンサ容量測定の正誤判定］
次に、算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定方法について図を用いて説明する。放電スイッチ３が導通している、コンデンサ１の充電停止期間Ｔでは図５で説明したように、コンデンサの電圧は直線的に低下する。このことを利用し、計測コンデンサ電圧のデータの時間差分をチェックすることで、ノイズ発生のような直線状からはずれた現象を確認することができる。
【００２４】
図７は、図６中（ｂ）の例を用いて算出されたコンデンサ容量が正しいか否かを判断する方法を説明する図である。図７中（ａ）は、図６中（ｂ）のコンデンサ１の充電停止期間Ｔでのコンデンサ電圧Ｖｃが低下する様子を示したもので、領域Ｘａ内部を拡大したのが図７中（ｂ）である。
図７中（ｂ）において、簡単のため、時間間隔Δｔは、
Δｔ＝ｔｍ＋１―ｔｍ＝ｔｍ＋２―ｔｍ＋１＝ｔｋ＋１―ｔｋ＝ｔｋ＋２―ｔｋ＋１
とする。時刻ｔｍとｔｍ＋１との間でのコンデンサ電圧差はＶｍ−Ｖｍ＋１であり、この傾きは、
ΔＶｘ＝（Ｖｍ−Ｖｍ＋１）／Δｔ
である。次の時間ステップである時刻ｔｍ＋２についてみると、時刻ｔｍ＋１とｔｍ＋２との間でのコンデンサ電圧差はＶｍ＋１−Ｖｍ＋２であり、この傾きはΔＶｘとほぼ等しくなる。
【００２５】
ノイズの発生した時間帯を見ると、時刻ｔｋとｔｋ＋１との間でのコンデンサ電圧差はＶｋ−Ｖｋ＋１であり、この傾きは
ΔＶｘ＜（Ｖｋ−Ｖｋ＋１）／Δｔ
でΔＶｘより大となる。また、同様に次の時間ステップである時刻ｔｋ＋２についてみると、時刻ｔｋ＋１とｔｋ＋２でのコンデンサ電圧差はＶｋ＋１−Ｖｋ＋２であり、この傾きの絶対値は、
ΔＶｘ＜｜Ｖｋ＋１−Ｖｋ＋２｜／Δｔ
となり、ΔＶｘより大となる。ある時刻間で計測されたコンデンサ電圧の低下の傾きがΔＶｘのより大となるということは、ここで電圧低下の直線からはずれることを意味する。
なお、ここでは簡単のため一定の時間間隔Δｔを用いたが、任意の時間間隔を用いて、電圧の時間差分を求めてもよい。
また、ノイズ発生によりコンデンサ電圧の時間変化の大きな図７中（ａ）に示す領域Ｘａ内部に着目して説明したが、放電スイッチ３を導通し、コンデンサ１の充電停止期間Ｔを通して計測時刻間のコンデンサ電圧について順次差分の確認を行う。
【００２６】
以上のように、コンデンサ充電停止期間中のコンデンサ電圧の電圧低下は直線で近似でき、その傾きはΔＶｘであり、Δｔにおける電圧差はＶｍ−Ｖｍ＋１であるので、計測時刻間のコンデンサ電圧の差について順次確認を行う。Ｖｍ−Ｖｍ＋１と差異が生じれば、すなわち、直線からはずれるような挙動を示せば、この期間Ｔ中に何らかの異常が発生し、この期間での平均コンデンサ電圧を用いて算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
Ｖｍ−Ｖｍ＋１との差異については、予め閾値を決めておけばよい。例えば、５倍までは許容できると閾値を設定しておけば、期間Ｔ中に電圧差を計算して閾値と比較し、その最大値がＶｍ−Ｖｍ＋１の５倍以上となれば、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
従って、測定されたコンデンサ容量の値の正誤判定が可能となる。
閾値としてＶｍ−Ｖｍ＋１の５倍を例示したが、閾値を小さくすると、コンデンサ容量測定に影響ほとんどない小さなノイズ発生も検知してしまう。測定を重ねた結果、５倍であれば、図７で示すような、コンデンサ容量測定に影響を及ぼすノイズ発生を明確に判断できる値として有効な閾値であった。
【００２７】
本実施の形態１によれば、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔでは、コンデンサ電圧が直線状に低下することを利用し、この期間中の計測時刻間のコンデンサ電圧の差をチェックし、それが閾値以上か否かにより、異常発生の有無を判断でき、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判断できる。これにより、コンデンサ容量の算出精度が向上し、誤判断でコンデンサ容量不足と判断されてしまうことがなくなり、不要なコンデンサの交換がなくなるという効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測時刻間のコンデンサ電圧の差をチェックし、それが閾値以上か否かにより、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定する方法を説明した。本実施の形態２では、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測時刻間のコンデンサ電圧の差を積算し、その和（積算値）が所定の閾値以上か否かにより、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定する方法について、図６、７を用いて説明する。
【００２９】
図６において、（ａ）の異常がない場合は、停止期間をｔ０からｔｎとすると、その期間の計測時刻毎のコンデンサ電圧の時間差分の絶対値の積算値σaは、
【数１】
2019043963.tif 000003
となる。
一方、（ｂ）の異常が発生した場合、計測時刻毎のコンデンサ電圧の時間差分の絶対値の積算値σｂは、
【数２】
2019043963.tif 000004
となり、図７中（ｂ）で示されるように、時刻ｔｋ〜ｔｋ＋４でコンデンサ電圧の時間変化が大きくなるため、このノイズ発生の時間域を除いた本来のコンデンサ電圧の時間差分の和ｎ・ΔＶｘより大きくなる。ある時刻間で計測されたコンデンサ電圧の低下の傾きの絶対値の和がｎ・ΔＶｘより大となるということは、計測時間域で電圧低下の直線からはずれる箇所が存在することを意味する。
ここで、例えば、３倍までは許容できると予め閾値を設定しておけばよい。期間Ｔ中に電圧差の和を計算し、その値が本来生じる差の合計（ｎ・ΔＶｘ）の３倍以上である場合に、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
【００３０】
本実施の形態２の方法では、図６中（ｃ）のような、ノイズと違って緩やかな変化を生じるような異常発生についても、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判断可能となる。図６中（ｃ）の場合、計測時刻間のコンデンサ電圧の差の絶対値の和σｃは次のように表わされる。
【数３】
2019043963.tif 000005
図６中（ｃ）からわかるように時刻ｔｙまでは時間毎の電位差はΔＶｙから大きな差はないが、ｔｙ以降傾きが大きくなり、結果として本来のコンデンサ電圧の時間差分の絶対値の和（ｎ・ΔＶｙ）より大きくなる。
そのため、図中６（ｂ）と同様に、例えば、本来のコンデンサ電圧の時間差分の絶対値の和（ｎ・ΔＶｙ）の３倍までは許容できると予め閾値を設定しておき、期間Ｔ中に計測時間毎の計測コンデンサ電圧の時間差分の和を計算し、その積算値と閾値とを比較し、積算値が閾値を超えた場合に、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
閾値としてｎ・ΔＶｙの３倍を例示したが、閾値を小さくすると、コンデンサ容量測定に影響がほとんどないものも異常として検知してしまう。測定を重ねた結果、３倍であれば、図６中（ｃ）で示す、コンデンサ容量測定に影響を及ぼす接触不良を９０％排除可能な値として有効な閾値であった。
【００３１】
上記説明では、計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差の絶対値の合計を単純に総和として計算したが、二乗和とすることで計測時刻間の計測コンデンサ電圧の時間差分が強調され、判断をより明確にすることができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態２によれば、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔでは、コンデンサ電圧が直線的に低下することを利用し、この期間中の計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差の絶対値を積算し、その和が閾値以上か否かにより、異常発生の有無を判断でき、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判断できる。これにより、コンデンサ容量の算出精度が向上し、本来ならば、コンデンサの交換が不要なところ、誤判断でコンデンサ容量不足と判断されて発生していたコンデンサの交換がなくなるという効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータ自身を用い、計測時刻間の計測コンデンサ電圧の差を確認、あるいは差の絶対値の和を求めて、所定の閾値内か否かにより、異常発生の有無を判断し、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判断した。実施の形態３では、計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータと、そのデータを用いて算出されたコンデンサ電圧の傾き（直線）とを用いて、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定する方法について説明する。
【００３４】
図８は、実施の形態３により、測定されたコンデンサ容量を正誤判定する方法を説明するための図で、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータの推移（点線）と、このデータを用いて算出されたコンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃｂ（実線）を図示したものある。コンデンサ１の充電停止期間Ｔ中には、図６中（ｂ）と同様に異常が発生（ノイズが発生）した場合の例である。
ΔＶｃｂは、放電スイッチ３がオンしている期間中は、コンデンサの電圧は直線状に低下するため、実施の形態１で説明したように、計測コンデンサ電圧を用い、最小二乗法や移動平均により直線に近似される。
【００３５】
図において、時刻ｔｍにおける計測コンデンサ電圧ＶｍとΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧Ｖｍｃとの差を求める。計測時刻毎にこの差を求めていく。時刻ｔｋ＋１では、時刻ｔｍのときよりもその差が大となる。
図６中（ａ）のように異常がない場合は、この差は、非常に小さく、測定誤差程度となる。従って、コンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の計測コンデンサ電圧とΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差を計測時刻毎に所定の閾値と比較していく。この差の最大値が所定の閾値以上であれば、この期間Ｔ中に異常が発生したと判断する。異常発生であると判断する閾値は、予め決めておけばよい。例えば、測定誤差の５倍までは許容できると閾値を設定しておけば、期間Ｔ中に計測コンデンサ電圧とΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との最大値が測定誤差の５倍以上となれば、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
従って、算出されたコンデンサ容量の正誤を判定することができる。
実施の形態１と同様に、閾値として測定誤差の５倍を例示したが、閾値を小さくすると、コンデンサ容量測定に影響ほとんどない小さなノイズ発生も検知してしまう。測定を重ねた結果、５倍であれば、図７、８で示すような、コンデンサ容量測定に影響を及ぼすノイズ発生を明確に判断できる値として有効な閾値であった。
【００３６】
以上のように、本実施の形態３によれば、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔでは、コンデンサ電圧が直線的に低下することを利用し、この期間中の計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータと、これを用いて算出されたコンデンサ電圧の傾き直線上の電圧との差の最大値が閾値以上か否かにより、異常発生の有無を判定でき、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定も行うことができる。これにより、コンデンサ容量の算出精度が向上し、本来ならば、コンデンサの交換が不要なところ、誤判断でコンデンサ容量不足と判断されて発生していたコンデンサの交換がなくなるという効果がある。
【００３７】
実施の形態４．
実施の形態３では、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測よる計測コンデンサ電圧と算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差の最大値が所定の閾値以上否かにより、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定を行った。本実施の形態４では、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の、計測よるコンデンサ電圧とそれを用いて算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値を積算し、その和が所定の閾値以上か否かにより、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定する方法について、図８、９を用いて説明する。
【００３８】
実施の形態３で説明したように、図６中（ａ）のように異常がない場合は、サンプリングによるコンデンサ電圧と算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶ直線上のコンデンサ電圧との差は測定誤差程度であり、これを期間Ｔ中時刻ｔ０からｔｎまでの和は求めても十分小さな値である。この測定誤差の積算値を基準値とし、図８において、期間Ｔ中時刻ｔ０からｔｎまで計測による計測コンデンサ電圧とこの計測コンデンサ電圧を用いて算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値の和を求める。例えば、基準値の３倍までは許容できると予め閾値を設定しておくと、期間Ｔ中の計測による計測コンデンサ電圧と算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値の積算値と閾値とを比較し、閾値を超えた場合に、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
【００３９】
本実施の形態４の方法では、図６中（ｃ）のような、ノイズと違って緩やかな変化を生じるような異常発生についても、異常発生の有無をおよびこの期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定が可能となる。
図９は、図６中（ｃ）を用いて、本実施の形態４を説明するための図である。図において、計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータの推移（点線）と、このデータを用いて算出されたコンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃｃ（実線）を図示したものある。例えば時刻ｔｊ１における計測による計測コンデンサ電圧Ｖｊ１とΔＶｃｃ直線上のコンデンサ電圧Ｖｊ１ｃとの差を求める。同様に、時刻ｔｊ２における計測による計測コンデンサ電圧Ｖｊ２とΔＶｃｃ直線上のコンデンサ電圧Ｖｊ２ｃとの差を求める。電圧に緩やかな変化を生じるような異常の場合、実施の形態３ではこのＶｊ１―Ｖｊ１ｃや｜Ｖｊ２―Ｖｊ２ｃ｜のような単純差では異常と判断されない場合が生じる。しかし、本実施の形態では、時間毎のこの差（の絶対値）を積算するので、判定が可能となる。すなわち、図８と同様に、例えば、基準値の３倍までは許容できると予め閾値を設定しておき、期間Ｔ中に計測による計測コンデンサ電圧と算出されたコンデンサ電圧の傾きであるΔＶｃｃ直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値の積算値と閾値とを比較し、その積算値が閾値を超えた場合に、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
【００４０】
実施の形態２と同様に、閾値として基準値の３倍を例示したが、閾値を小さくすると、コンデンサ容量測定に影響がほとんどないものも異常として検知してしまう。測定を重ねた結果、３倍であれば、図６中（ｃ）で示す、コンデンサ容量測定に影響を及ぼす接触不良を９０％排除可能な値として有効な閾値であった。
【００４１】
上記説明では、計測による計測コンデンサ電圧と算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶｃｃ直線上のコンデンサ電圧との差の絶対値の積算値を単純に総和として計算したが、二乗和とすることで、計測コンデンサ電圧とΔＶｃｃ直線上のコンデンサ電圧との差がより顕著になり判断を明確にすることができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態４によれば、放電スイッチ３を導通したコンデンサ１の充電停止期間Ｔでは、コンデンサ電圧が直線的に低下することを利用し、この期間中の計測時刻毎の計測コンデンサ電圧のデータと、このデータを用い算出されたコンデンサ電圧の傾き上の電圧との差の絶対値を積算し、その積算値が所定の閾値以上か否かにより、異常発生の有無を判定することができる。さらに、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定することができる。これにより、コンデンサ容量の算出精度が向上し、本来ならば、コンデンサの交換が不要なところ、誤判断でコンデンサ容量不足と判断されて発生していたコンデンサの交換がなくなるという効果がある。
【００４３】
上記実施の形態３、４では、期間Ｔの算出されたコンデンサ電圧の傾きΔＶ（図６、図７、図８における実線）は、期間Ｔ内の計測コンデンサ電圧Ｖｃデータ用い、最小二乗法で直線近似したものを用いたが別の手法で算出してもよい。例えば、移動平均を用いてもよい。時間Ｔ内に計測されたＶａから算出されたＶｃの和を測定点数で除することにより算出した平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊を用い、時間Ｔを二等分し、前半半分の前記コンデンサの電圧の平均値と後半半分の前記コンデンサの電圧の平均値の差を時間Ｔの２分の１で割った値（移動平均）をコンデンサの電圧の時間変化値ΔＶとしてもよい。
いずれのΔＶもノイズ等で発生した計測コンデンサ電圧を含むデータで直線近似するため、計測時刻毎に計測コンデンサ電圧と差分を算出すると、異常発生時の差は大きくなるので、コンデンサ容量の正誤判定に用いることができる。
【００４４】
また、上記実施の形態態３、４では、算出されたコンデンサ容量が正しいか否か判定する閾値を決める基準値として計測誤差を用いたが、閾値はこれに限るものではない。過去のデータから、決めてもよいし、期間Ｔ毎のコンデンサ電圧の変動平均や経過から決めてもよい。
【００４５】
実施の形態５．
実施の形態１から４において、制御装置９では、コンデンサ容量が算出され、算出されたコンデンサ容量が正しいか否か、すなわちコンデンサ容量の測定の正誤判定をした。本実施の形態５では、この正誤判定に基づき、さらに正しいコンデンサ容量を算出し、コンデンサ容量不足かどうかの判定を行うようにした。この方法について、図１０、１１を用いて説明する。
【００４６】
図１０は、本発明の実施の形態５に係るコンデンサ容量測定装置の制御装置の機能を説明するブロック図である。図において、制御装置９は、図２で示した機能に加えて、測定正誤判定部９０３で誤と判定された場合、異常が発生しているか否か判断する異常判定部９１０と、測定正誤判定部９０３で正と判定された場合、さらに、正しいコンデンサ容量を算出する正コンデンサ容量計算部９１１と、正コンデンサ容量計算部９１１で算出されたコンデンサ容量に基づき、コンデンサ容量不足か否か判定するコンデンサ容量不足判定部９１２を備える。コンデンサ容量の低下に伴い、容量不足との警告が必要と判定した場合には、コンデンサ容量測定装置１０の表示装置１１に表示し告知する。表示装置１１が表示するのは、コンデンサ容量不足に限るものではない。
【００４７】
図１１は、本発明の実施の形態５における動作を示すフローチャートである。
図１１において、コンデンサ容量測定装置の制御装置９は、ステップＳ００１からステップＳ００２はコンデンサ容量算出部９０１が、ステップＳ００３は測定正誤判定部９０３が、ステップＳ００４からステップＳ００７は異常判定部９１０が、ステップＳ００８からステップＳ０１０は正コンデンサ容量計算部９１１が、ステップＳ０１１からステップＳ０１５はコンデンサ容量不足判定部９１２がそれぞれ処理を実行する。
【００４８】
処理工程において、まず、ステップＳ００１で、正測定規定回数ｎＣＣ、誤測定規定回数ｎＣＦ、コンデンサ容量閾値ＣＣＳ、及び容量不足規定回数ｎＣＵが設定される。
【００４９】
正測定規定回数ｎＣＣは、コンデンサ容量の中央値又は平均値を計算するための測定回数である。コンデンサ容量は、測定が正しい場合であっても異常値となる可能性があり、それらの影響が少なくなるようｎＣＣ回測定する。ここでは正測定規定回数ｎＣＣを１６回とした。
【００５０】
誤測定規定回数ｎＣＦは、コンデンサ容量の測定が正しくない場合、その原因が配線接続の接触不良やサージではないと判断される回数である。
コンデンサ容量の測定を１時間に１回実施する場合、コンデンサ容量が正しくない原因が配線接続の接触不良やサージであれば、１０日以内に原因が排除されるとし、誤測定規定回数ｎＣＦを２４０回とした。
【００５１】
コンデンサ容量閾値ＣＣＳは、コンデンサ容量の容量不足を警告すべき値であり、その値は、コンデンサが回路で確保すべき最低限の容量により設定される。
【００５２】
容量不足規定回数ｎＣＵは、コンデンサ容量がコンデンサ容量閾値ＣＣＳ未満となった場合、連続何回であれば容量不足の警告が必要と判定されるかの回数である。
コンデンサ容量は変動を伴い徐々に低下するものであり、確実に容量不足を警告するため、容量不足規定回数ｎＣＵを３回とした。
【００５３】
ステップＳ００２では、実施の形態１から４のいずれかの方法で、コンデンサ容量Ｃ０が測定され、測定が正しいか否かの判断がされる。
【００５４】
ステップＳ００３では、ステップＳ００２の結果、コンデンサ容量の測定が正しい場合はステップＳ００４、正しくない場合には、ステップＳ００５へ進む。
【００５５】
ステップＳ００４では、測定が誤った回数の累計である誤測定回数ｎＦから１が減算され、ステップＳ００８へ進む。誤測定回数ｎＦから１が減算された結果が負数であれば０とし、ステップＳ００８へ進む。
【００５６】
ステップＳ００５では、誤測定回数ｎＦに１が加算され、ステップＳ００６へ進む。
【００５７】
ステップＳ００６では、誤測定回数ｎＦが、誤測定規定回数ｎＣＦに達したかどうかが判定される。達していない場合は、コンデンサ容量測定は継続される（ステップＳ００２に戻る）。達した場合は、異常と判断され、ステップＳ００７に進む。
なお、上述の誤測定回数ｎＦの計算は、測定が誤った場合には１（ここでは設定値を１として説明する）が加算され、測定が正しい場合には１が減算される例を示したが、測定が誤った場合のみ１が加算されても良く、又は連続して測定が誤った回数の累計としても良い。
【００５８】
ステップＳ００７では、異常を通知するために表示装置１１に対して異常である旨の信号を伝送し、表示装置は異常である旨の表示を実施し、測定を終了する。
【００５９】
ステップＳ００８では、測定が正しい回数の累計である、正測定回数ｎＣに１が加算され、ステップＳ００９へ進む。
【００６０】
ステップＳ００９では、正測定回数ｎＣが正測定規定回数ｎＣＣに達したかどうかが判定され、達していない場合は、コンデンサ容量測定は継続され（ステップＳ００２に戻る）、達した場合は、ステップＳ０１０に進む。
なお、上述の正測定回数ｎＣの計算は、測定が正しい場合に１が加算される例を示したが、連続して測定が正しい回数の累計としても良い。
【００６１】
ステップＳ０１０では、正測定規定回数ｎＣＣ回の測定を実施した結果として、正測定規定回数ｎＣＣ個のコンデンサ容量Ｃ０の中央値が計算され、これを、正コンデンサ容量ＣＦとし、ステップＳ０１１に進む。
なお、上述の正コンデンサ容量ＣＦの計算は、コンデンサ容量Ｃ０の中央値の計算の例を示したが、平均値の計算としても良い。
【００６２】
ステップＳ０１１では、正コンデンサ容量ＣＦと、コンデンサ容量閾値ＣＣＳが比較される。正コンデンサ容量ＣＦがコンデンサ容量閾値ＣＣＳ以上であれば、コンデンサ容量に不足はないと判定され、ステップＳ０１２に進み、コンデンサ容量閾値ＣＣＳ未満の場合はステップＳ０１３に進む。
【００６３】
ステップＳ０１３では、正コンデンサ容量ＣＦがコンデンサ容量閾値ＣＣＳ未満となった連続回数である容量不足回数ｎＵに１が加算され、ステップＳ０１４に進む。
【００６４】
ステップＳ０１４で、容量不足回数ｎＵが、容量不足規定回数ｎＣＵに達したかどうかが判定される。達した場合は、コンデンサ容量が不足との警告が必要であると判定され、ステップＳ０１５に進む。達していない場合は、コンデンサ容量測定は継続される（ステップＳ００２に戻る）。
なお、上述の容量不足回数ｎＵの計算は、連続してコンデンサ容量閾値ＣＣＳ未満であった場合の回数が累計される例を示したが、連続ではない累計でも良く、又はコンデンサ容量閾値ＣＣＳ未満であった場合には１が加算されコンデンサ容量閾値ＣＣＳ以上の場合には１が減算される累計としても良い。
【００６５】
ステップＳ０１５で、表示装置１１に対して正コンデンサ容量ＣＦ、及びコンデンサ容量の不足を警告する信号を伝送する。表示装置１１は正コンデンサ容量ＣＦ、及びコンデンサ容量が不足の旨の警告表示を実施し、測定を終了する。
【００６６】
一方、ステップＳ０１１でコンデンサ容量に不足はないと判定されると、ステップＳ０１２で、容量不足回数ｎＵに、回数リセットのため０が設定され、コンデンサ容量測定は継続される（ステップＳ００２に戻る）。
【００６７】
なお、本実施の形態において、異常判定部又は正コンデンサ容量計算部は省略しても良い。正コンデンサ容量計算部を省略した場合、ステップＳ０１１では、正コンデンサ容量ＣＦの値はコンデンサ容量Ｃ０の値となる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、コンデンサ容量測定装置に、正コンデンサ容量を算出する正コンデンサ容量計算部、異常を判定する異常判定部、コンデンサ容量不足の警告の要否を判定するコンデンサ容量不足判定部、及び上述の結果を表示する表示装置を設ける。これらにより、定期的にコンデンサの測定が実施されるだけで、コンデンサ容量が不足との警告表示がなされるため、コンデンサ交換時期の判断が確実にできる。
【００６９】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１から５に記載のコンデンサ容量測定装置を備えた電力用機器の例として、真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum  Circuit  Breaker）の例について説明する。
【００７０】
図１２は、本実施の形態６に係る電力用機器であるコンデンサ容量測定装置を備えた真空遮断器１００の概略を示す構成図である。真空遮断器１００はコンデンサ１に蓄積されたエネルギにより電磁操作機構が動作される。
図において、真空遮断器１００は、タンク遮蔽壁１０１内に設置され、固定接点１０２と可動軸１０３に取り付けられた可動接点１０４とが開閉される真空スイッチ管（ＶＳＴ：Vacuum  Switching  Tube）１０５と、タンク遮蔽壁１０１外に設けられ、固定鉄心１１１とこの固定鉄心１１１内に設置された引外し用コイル１１２及び投入用コイル１１３と、この引外し用コイル１１２に電力を供給するコンデンサ１と、コンデンサ１から引外し用コイル１１２にスイッチ１１４をオンすることにより通電された場合に電流を計測する計器用変流器（ＣＴ:Current  Transformer）１１５と、これらのコイル１１２、１１３を貫通するように設置された可動軸１１６と、この可動軸１１６に取り付けられた永久磁石１１７と可動鉄心１１８と、可動軸１１６に取り付けられた接圧バネ１１９により真空スイッチ管１０５の接点１０２、１０４を開閉する機能を持つ電磁操作機構１１０と、コンデンサ１の充電を行う充電回路２と、コンデンサ１の容量を測定するコンデンサ容量測定装置１０とを備える。なお、コンデンサ容量測定装置１０の構成は、実施の形態１から５で説明したとおりであり、ここでは説明を省略する。
【００７１】
次に、図１２を参照して、実施の形態６における真空遮断器の動作原理について説明する。真空遮断器１００の開閉操作は電磁操作機構１１０の電磁コイル１１２，１１３による電磁力で行い、開閉状態は永久磁石１１７の磁力によって保持される。固定鉄心１１１に電磁コイルの引外し用コイル１１２と投入用コイル１１３が設けられ、可動鉄心１１８と永久磁石１１７が取り付けられた可動軸１１６は、引外し用コイル１１２と投入用コイル１１３間を移動できるように設定されている。この可動軸１１６は接圧バネ１１９を介して真空スイッチ管１０５の固定接点１０２と対抗する可動接点１０４に繋がっている真空スイッチ管１０５側の可動軸１０３に接続されている。
【００７２】
真空スイッチ管１０５の投入状態では、可動鉄心１１８は固定鉄心１１１の投入側に永久磁石１１７により吸着保持されている。真空スイッチ管１０５を開放状態にするために引外し指令により、引外し用コイル１１２にコンデンサ１から通電することにより、その磁力により可動鉄心１１８が開極側に吸引され、永久磁石１１７により引外し用コイル１１２への通電停止後も可動鉄心１１８は開極側に吸着保持される。これにより、可動鉄心１１８が取り付けられている可動軸１１６が移動することになり、真空スイッチ管１０５の接点は開放状態となる。投入用コイル１１３に通電すれば、逆の動作で真空スイッチ管１０５は投入状態となる。
【００７３】
引外し用コイル１１２に通電するコンデンサ１は上述した実施の形態１から４に記載のコンデンサ容量測定装置１０により定期的に容量が測定され信頼性の維持が図られる。さらに、コンデンサ容量測定中の異常発生の有無を判断でき、この期間に算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定が可能となる。これにより、コンデンサ容量の算出精度が向上し、本来ならば、コンデンサの交換が不要なところ、誤判断でコンデンサ容量不足と判断されて発生していたコンデンサの交換がなくなるという効果がある。
コンデンサ１により通電された電流をモニタするため計器用変流器１１５にて計測される。コンデンサ容量測定装置１０の動作については、実施の形態１から５で説明したので省略する。
【００７４】
真空遮断器１００において、例えば、コンデンサ１が電磁操作駆動に支障が生じないよう容量測定時の放電による電圧低下値ΔＶが設定される。例えば、本実施の形態６で、ＤＣ電圧７７．５Ｖとすると、放電による電圧低下値として１Ｖあればコンデンサ容量の測定が可能である。したがって、コンデンサ容量測定に必要な放電による電圧低下値ΔＶの範囲内となるよう放電スイッチの導通時間Ｔは決定されるが、上記実施の形態１から４で説明した２００ｍｓの放電スイッチの導通時間であれば電圧低下値ΔＶの範囲内に十分収まる。
【００７５】
このように、本発明の実施の形態６におけるコンデンサ容量測定装置を備えた電力用機器である真空遮断器では、コンデンサを取り外すことなく真空遮断器の運用中も定期的に駆動用のコンデンサの容量測定を行い、容量の適否を判定と容量測定時のノイズ等の異常発生に起因する容量適否の誤判断をチェックすることができるので、長期的な電力用機器の信頼性向上が図れるといった顕著な効果を奏するものである。
【００７６】
なお、上記実施の形態では電力用機器として真空遮断器の駆動用のコンデンサの容量測定に適用する場合について述べたが、コンデンサを駆動エネルギとして使用する機器であれば他の電力用機器にも適用可能である。また、自動車等、車両用のコンデンサに適用して、運用中にコンデンサ容量の測定を行うことにより信頼性向上を図ることも可能である。
【００７７】
なお、上記実施の形態では、コンデンサが定格電圧まで充電されている場合について説明したが、定格電圧より低い電圧でコンデンサが運用されている場合には、上記定格電圧を運用電圧と読み替えてもよい。
【００７８】
また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態に示した構成要素を自由に組み合わせたり、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  コンデンサ、２  充電回路、３  放電スイッチ、４  放電抵抗、５  放電回路、６  第一の抵抗、７  第二の抵抗、８  抵抗分圧回路、９  制御装置、１０  コンデンサ容量測定装置、１１  表示装置、  ９１  プロセッサ、９２  メモリ、９３  入出力デバイス、９４  データバス、１００  真空遮断器、１０１  タンク遮蔽壁、１０２  固定接点、１０３  可動軸、１０４  可動接点、１０５  真空スイッチ管、１１０  電磁操作機構、１１１  固定鉄心、１１２  引外し用コイル、１１３  投入用コイル、１１４  スイッチ、１１５  計器用変流器、１１６  可動軸、１１７  永久磁石、１１８  可動鉄心、１１９  接圧バネ、９０１  コンデンサ容量算出部、９０２  信号指令部、９０３  測定正誤判定部、９１０  異常判定部、９１１  正コンデンサ容量計算部、９１２  コンデンサ容量不足判定部、Ａ  分圧点、Ｃ  コンデンサ容量、ｉ  放電電流、Ｑ  電荷、Ｒ１  第一の抵抗の抵抗値、Ｒ２  第二の抵抗の抵抗値、Ｒｄ  放電抵抗の抵抗値、Ｖａ  分圧点の電圧、Ｔ  コンデンサ充電停止期間（放電時間）、Ｖｃ  コンデンサ電圧、Ｖｃ＊  平均コンデンサ電圧、ΔＶｃ、ΔＶｃａ、ΔＶｃｂ、ΔＶｃｃ、ΔＶｘ、ΔＶｙ  コンデンサ電圧低下の傾き。
【図１】
2019043963.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019043963.tif 000010
【図６】
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【図７】
2019043963.tif 000012
【図８】
2019043963.tif 000013
【図９】
2019043963.tif 000014
【図１０】
2019043963.tif 000015
【図１１】
2019043963.tif 000016
【図１２】
2019043963.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１において、コンデンサ容量測定装置１０は、コンデンサ１及びコンデンサ１に充電する充電回路２に接続される。コンデンサ容量測定装置１０は、コンデンサ１に並列に接続され、コンデンサ１の充電エネルギを放電させるための放電スイッチ３と放電抵抗４とが直列に接続された放電回路５と、コンデンサ１に並列接続され、放電時のコンデンサ電圧低下値を計測するための、第一の抵抗６と第二の抵抗７が直列接続された抵抗分圧回路８と、充電回路２にコンデンサ１への充電の停止指令及び放電回路５の放電スイッチ３に導通指令を出すとともに抵抗分圧回路８の分圧点Ａの電圧Ｖａを計測しコンデンサ１の容量を算出する制御装置９とからなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
なお、制御装置９は、コンデンサ容量を算出するコンデンサ容量算出部９０１、充電回路２にコンデンサ１への充電の停止指令及び放電回路５の放電スイッチ３に導通指令等の信号を出す信号指令部９０２および詳細は後述するが、算出されたコンデンサ容量が正しいか否かの判定を行う測定正誤判定部９０３の機能を備える。
また、制御装置９の機能は、図３に示すようなハードウエアによって実現される。すなわち、プロセッサ９１と、プロセッサ９１で実行されるプログラムやデータの蓄積されるメモリ９２と、入出力デバイス９３とがデータバス９４によって接続されている。プロセッサ９１による制御によって、充電回路２にコンデンサ１への充電を停止する指令信号の送信や、コンデンサ１の容量算出等のためのデータ処理やデータ伝送が行われる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
放電回路５の放電スイッチ３を極めて短い時間導通するため、測定対象のコンデンサ１から放電抵抗４へはほぼ一定の電流で放電すると見做せる。そのため、図５に示すように直線に近似できる。
式（３）で表されるコンデンサ容量Ｃとコンデンサ電圧Ｖｃとコンデンサ１に蓄えられた電荷Ｑの関係式から、式（４）で表される放電前のコンデンサ電圧Ｖ０と放電後のコンデンサ電圧Ｖｎと放電時の電流ｉと放電する時間Ｔの関係式を求めることができる。
式（５）は式（４）をコンデンサ容量Ｃについて解いた式である。式（５）において、放電電流ｉは、放電中の平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊と放電抵抗４の抵抗値Ｒｄからｉ＝Ｖｃ＊／Ｒｄとなり、この関係式と式（２）を用いて表記すると式（６）となる。すなわち式（６）を用いることで放電回路５の放電スイッチ３がオンしている間のコンデンサ電圧Ｖｃ（平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊）からコンデンサ容量Ｃを算出することができる。
Ｃ×Ｖｃ  ＝  Ｑ                              ・・・  式（３）
Ｃ×（Ｖ０−Ｖｎ）  ＝  ∫ｉｄｔ  ＝  ｉ×Ｔ  ・・・  式（４）
Ｃ  ＝  ｉ×Ｔ÷（Ｖ０−Ｖｎ）                ・・・  式（５）
Ｃ  ＝  Ｖｃ＊／（Ｒｄ・ΔＶｃ）              ・・・  式（６）
なお、平均コンデンサ電圧Ｖｃ＊は、時間Ｔ内に計測されたＶａから式（１）で算出されたＶｃの和を測定点数で除することにより算出できる。また、コンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃは計測されたＶａから算出された計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータを用いて算出できる。前述したように、コンデンサ電圧低下の傾きΔＶｃは直線に近似できることから、計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータを最小二乗法で直線に近似すればよい。あるいは、時間Ｔ内の計測コンデンサ電圧Ｖｃのデータの計測点数を例えば２等分し、前半の計測コンデンサ電圧Ｖｃの平均値と後半の計測コンデンサ電圧Ｖｃの平均値との差をＴ／２で除した移動平均により算出できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図において、時刻ｔｍにおける計測コンデンサ電圧ＶｍとΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧Ｖｍｃとの差を求める。計測時刻毎にこの差を求めていく。時刻ｔｋ＋１では、時刻ｔｍのときよりもその差が大となる。
図６中（ａ）のように異常がない場合は、この差は、非常に小さく、測定誤差程度となる。従って、コンデンサ１の充電停止期間Ｔ中の計測コンデンサ電圧とΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差を計測時刻毎に所定の閾値と比較していく。この差の最大値が所定の閾値以上であれば、この期間Ｔ中に異常が発生したと判断する。異常発生であると判断する閾値は、予め決めておけばよい。例えば、測定誤差の５倍までは許容できると閾値を設定しておけば、期間Ｔ中に計測コンデンサ電圧とΔＶｃｂ直線上のコンデンサ電圧との差の最大値が測定誤差の５倍以上となれば、算出されたコンデンサ容量は正しくないと判断できる。
従って、算出されたコンデンサ容量の正誤を判定することができる。
実施の形態１と同様に、閾値として測定誤差の５倍を例示したが、閾値を小さくすると、コンデンサ容量測定に影響ほとんどない小さなノイズ発生も検知してしまう。測定を重ねた結果、５倍であれば、図７、８で示すような、コンデンサ容量測定に影響を及ぼすノイズ発生を明確に判断できる値として有効な閾値であった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
ステップＳ００７では、異常を通知するために表示装置１１に対して異常である旨の信号を伝送し、表示装置１１は異常である旨の表示を実施し、測定を終了する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
１  コンデンサ、２  充電回路、３  放電スイッチ、４  放電抵抗、５  放電回路、６  第一の抵抗、７  第二の抵抗、８  抵抗分圧回路、９  制御装置、１０  コンデンサ容量測定装置、１１  表示装置、  ９１  プロセッサ、９２  メモリ、９３  入出力デバイス、９４  データバス、１００  真空遮断器、１０１  タンク遮蔽壁、１０２  固定接点、１０３  可動軸、１０４  可動接点、１０５  真空スイッチ管、１１０  電磁操作機構、１１１  固定鉄心、１１２  引外し用コイル、１１３  投入用コイル、１１４  スイッチ、１１５  計器用変流器、１１６  可動軸、１１７  永久磁石、１１８  可動鉄心、１１９  接圧バネ、９０１  コンデンサ容量算出部、９０２  信号指令部、９０３  測定正誤判定部、９１０  異常判定部、９１１  正コンデンサ容量計算部、９１２  コンデンサ容量不足判定部、Ａ  分圧点、Ｃ  コンデンサ容量、ｉ  放電電流、Ｑ  電荷、Ｒ１  第一の抵抗の抵抗値、Ｒ２  第二の抵抗の抵抗値、Ｒｄ  放電抵抗の抵抗値、Ｖａ  分圧点の電圧、Ｔ  コンデンサ充電停止期間（放電時間）、Ｖｃ  コンデンサ電圧、Ｖｃ＊  平均コンデンサ電圧、ΔＶｃ、ΔＶｃａ、ΔＶｃｂ、ΔＶｃｃ、ΔＶｘ、ΔＶｙ  コンデンサ電圧低下の傾き。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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【国際調査報告】
2019043963.tif 000019
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