(57)【要約】タップ切り替え器コンパートメント内におけるエネルギーが与えられた構成要素の変位を測定するシステム及び方法。光ファイバーセンサアセンブリは、変圧器コンパートメント内に備えられる。そのセンサアセンブリは、その変圧器の構成要素内における電圧が印加された一以上の構成要素の変位を監視する。そのセンサアセンブリは、制御ボックスアセンブリに情報を伝達し、制御ボックスアセンブリは、アナログ若しくはデジタル信号、コントロール信号、電圧及び／若しくは電流測定値、又は他の情報を出力するためにその情報を用いる。
2009533657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を監視するシステムであって：
エネルギーが与えられたタップ切り替え器のコンパートメント内で動作可能なセンサ；
前記センサと連通する変換器；及び
前記変換器と連通し、前記変換器が前記センサから受けたデータに基づく情報を出力するアウトプット；
を有するシステム。
【請求項２】
前記センサは、光ファイバーセンサを含む、
請求項１のシステム。
【請求項３】
前記センサは、エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を監視する、
請求項１のシステム。
【請求項４】
前記エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素に取り付けられる反射板を更に有する、
請求項１のシステム。
【請求項５】
前記センサは、真空遮断器保護システムの真空ボトルの動作状態を監視する、
請求項１のシステム。
【請求項６】
前記センサは、前記真空ボトルの摩耗の量を表す情報を供給する、
請求項１のシステム。
【請求項７】
前記摩耗の量は、前記真空ボトルのバルブを用いて決定される、
請求項６のシステム。
【請求項８】
前記アウトプットは、コンタクトを開閉させるコマンド、電圧信号、電流信号、アナログ信号、及びデジタル信号のうちの少なくとも何れか一つを出力する、
請求項１のシステム。
【請求項９】
前記変換器及び前記アウトプットと連通するプログラマブル論理制御装置を更に有する、
請求項１のシステム。
【請求項１０】
エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を監視するシステムであって：
エネルギーが与えられたタップ切り替え器のコンパートメント内における変位を感知するための感知手段；
前記感知手段と連通する、前記感知手段から受けた情報を少なくとも一つの信号に変換するための変換手段；及び
前記変換手段と連通する、前記変換手段が前記感知手段から受けたデータに基づいて情報を出力するための出力手段；
を有するシステム。
【請求項１１】
前記感知手段は、光ファイバーセンサを含む、
請求項１０のシステム。
【請求項１２】
前記感知手段は、エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を監視する、
請求項１０のシステム。
【請求項１３】
前記感知手段が発する光を反射するための、前記エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素に取り付けられる反射手段を更に有する、
請求項１０のシステム。
【請求項１４】
前記感知手段は、真空遮断器保護システムの真空ボトルの動作状態を監視する、
請求項１０のシステム。
【請求項１５】
前記感知手段は、前記真空ボトルの摩耗の量を表す情報を供給する、
請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記摩耗の量は、前記真空ボトルのバルブを用いて決定される、
請求項１０のシステム。
【請求項１７】
前記アウトプットは、コンタクトを開閉させるコマンド、電圧信号、電流信号、アナログ信号、及びデジタル信号のうちの少なくとも何れか一つを出力する、
請求項１０のシステム。
【請求項１８】
前記変換手段が受けた出力信号を伝達するためのプログラマブル論理制御手段を更に有する、
請求項１０のシステム。
【請求項１９】
エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を監視する方法であって：
エネルギーが与えられたタップ切り替え器のコンパートメント内で動作可能なセンサを用い；
前記センサと制御装置との間の情報伝達を可能にし；
エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位情報を測定し；
前記変位情報を前記センサから前記制御装置に伝え；
前記変位情報に基づいて変位量を決定し；且つ
決定された前記変位量に基づいて出力を供給する、方法。
【請求項２０】
前記センサは、光ファイバーセンサを含む、
請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、エネルギーが与えられた（energized）タップ切り替え器コンパートメントのための変位モニターに関する。より詳細には、本発明は、エネルギーが与えられたタップ切り替え器コンパートメント内における構成要素の変位を監視する光ファイバーセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
タップ切り替え器は、出力電圧を所望のレベルに調整するために電力変圧器に取り付けられる装置である。これは通常、適切な変圧器の一巻き線の巻数を変えることでそのシステムにおける変圧比を変えることによって達成される。タップ切り替え器は、電力変圧器の他の何れの構成要素よりも多くの故障及び機能停止を引き起こす。タップ切り替え器の故障は、電気的なもの、機械的なもの、又は、熱的なものに分類される。多くの故障は、接点（contact）、境界抵抗、又は、絶縁破壊に関連する機械的な問題のせいで始まる。
【０００３】
その変圧器の起こり得る故障又は機能停止を避けるためにタップ切り替え器の状況を監視することが重要である。歴史的に、タップ切り替え器の状況を判定するためには、タップ切り替え器コンパートメントは、電源を切られ（de-energized）、そして、そのタップ切り替え器における構成要素の物理的な測定が為される。それら構成要素の物理的な観測はまた、そのタップ切り替え器の状況を判定するのに役立つ。
【０００４】
通常動作に影響を与えることなく且つ電源の切断を求めることなく、負荷を掛けられたまま(on-load)でタップ切り替え器を評価できるようにするいくつかのシステムが開発された。これらのシステムは、音響放出及び振動技術の組み合わせ（ＡＥ／ＶＡ）を用いる。音響放出評価は、そのタップ切り替え器が作動されておらず且つそれが良好な状況にあるならば、タップ切り替え器コンパートメント内からの音響活性は予期されないという事実に基づく。振動技術は、そのタップ切り替え器の一動作の痕跡を得ること、及び、将来のある時点において得られる別の痕跡、若しくは、同じ動作を有する別のユニットに対する、その特性（時間、振幅、エネルギー等）の比較を実施することを含む。両技術の組み合わせを用いる場合、負荷が掛けられていない（off-load）状態にあるそのタップ切り替え器の状況の評価は、音響放出を用いて実施され、一方で、負荷が掛けられた状態での評価は、振動技術を用いて実施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらのシステムは、欠点を有する。例えば、その振動技術は、実施が高価である複雑な解析を必要とし得る。また、これらのシステムは、そのタップ切り替え器内の構成要素の変位を監視しない。変位の監視は、タップ切り替え器の構成要素にどの程度の摩耗が生じたかの分かり易い目安を提供する。更に、タップ切り替え器コンパートメントには、各種のセンサが正確な測定値を得るのを妨げるオイルが入っている。これらの及び他の欠点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例に従って、変圧器の構成要素の変位を測定するシステム及び方法が提供される。本発明に従って、センサアセンブリは、変圧器コンパートメント内に備えられる。そのセンサアセンブリは、その変圧器コンパートメント内にあるエネルギーが与えられた一以上の構成要素の変位を監視するために用いられる。そのセンサアセンブリは、好適には、それら構成要素の変位を測定するために光ファイバーを用いる。そのセンサアセンブリは、制御ボックスアセンブリに対して情報を伝え、制御ボックスアセンブリは、その情報を用いて、アナログ若しくはデジタル信号、コントロール信号、電圧及び／若しくは電流（アンペア）測定値、又は他の情報を出力する。
【０００７】
本発明の一実施例に従って、エネルギーが与えられたタップ切り替え器の構成要素の変位を測定するシステム及び方法が提供される。本発明は、タップ切り替え器コンパートメント内に備えられるセンサアセンブリを使用する。本発明の一実施例に従って、そのセンサアセンブリは、真空遮断器保護システムの遮断アセンブリに取り付けられる。そのセンサアセンブリは、センサ板に取り付けられ、そして、取付板上に備えられる反射板の上に位置付けられる。そのセンサアセンブリは、好適には、そのセンサアセンブリから出た光がその反射板で反射されてそのセンサアセンブリに戻るように、位置付けられる。反射されてそのセンサアセンブリに戻る光に関する情報は、そのタップ切り替え器コンパートメントの外側に置かれ且つそのセンサアセンブリに連通している制御ボックスアセンブリに伝達される。そのセンサアセンブリ及びその制御ボックスアセンブリは、好適には、光ファイバーケーブルアセンブリを介して連通される。その光ファイバーケーブルアセンブリは、好適には、フィードスルー接続具を用いて、タップ切り替え器コンパートメントのタンク壁を貫通する。
【０００８】
その光ファイバーケーブルアセンブリは、変換器を用いて制御ボックスアセンブリにその情報を供給する。その変換器は、その取付板が変位させられたかを判定するために、その情報を処理する。この判定に基づいて、その制御ボックスは、例えば、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）を用いて、一以上の信号を出力するようにしてもよい。
【０００９】
本発明の別の実施例に従って、真空遮断器保護システムの真空ボトルの動作状態を監視するシステム及び方法が提供される。本発明は、タップ切り替え器コンパートメント内に備えられる光学式変位センサアセンブリを用いる。そのセンサアセンブリは、その真空ボトルのバルブの状態を、そのバルブの位置を光学的に見つけることによって、監視する。この情報に基づいて、そのセンサアセンブリと連通する制御ボックスアセンブリは、その真空ボトルのバルブが開位置にあるか閉位置にあるかを判定する。そのバルブは、動作状態のそれぞれに対する静止位置に位置付けられる。時間が経つにつれて、これらの静止位置は変化する。静止位置におけるこの変化は、そのバルブが受けた摩耗の量を表す。制御ボックスアセンブリは、そのセンサアセンブリが提供する情報に基づいてそれら静止位置で生じた変位の程度を判定する。この判定は、真空ボトルの故障をできるだけ回避するために、その真空ボトルが置き換えられる必要があるかを判定するのに役立つ。
【００１０】
このようにして、本発明に係る特定の実施例は、本書におけるその詳細な説明がよりよく理解されるよう、また、当該技術に対するその貢献がよりよく認識されるように、かなり広めに概説された。当然のことながら、追加的な実施例が存在し、それらは、以下で説明され、そして、本書に添付された特許請求の範囲における要旨を形成する。
【００１１】
この点において、本発明の少なくとも一つの実施例を詳細に説明する前に、本発明は、
以下の記載で説明される、或いは、図面で図解される、構造の詳細及び構成要素の配置へのその適用に限定されるものではないことが理解されるべきである。本発明は、記載されたもの以外の実施例も可能であり、また、様々な方法で実施され且つ実行されることも可能である。また、本書及び要約書で用いられる表現や専門用語は、説明目的のものであり、限定的なものとみなされることはない点も理解されるべきである。
【００１２】
そのようなものとして、当業者は、この開示が基礎とするところの概念が、本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法及びシステムを設計するための基礎として容易に利用され得ることを認識する。それ故に、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて請求項がそのような均等な構造を含むものと見なされることが重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、図面を参照して説明され、図面では、全体を通して、同様の参照符号が同様の部品を参照する。図１は、本発明に従った、変圧器コンパートメント２０における電圧が印加された構成要素の変位を監視するシステム１０及び方法を図解する。
【００１４】
本発明に従って、センサアセンブリ３０は、変圧器コンパートメント２０内に備えられる。センサアセンブリ３０は、変圧器コンパートメント２０内にある電圧が印加された一以上の構成要素４０の変位を監視する。センサアセンブリ３０は、好適には、構成要素４０の変位を測定するために光ファイバーを使用する。センサアセンブリ３０は、変位の測定値を得るために、電圧が印加された構成要素４０で反射されセンサアセンブリ３０に戻る光を発する。センサアセンブリ３０は、制御ボックスアセンブリ５０に情報を発信する。その情報は、好適には、光ファイバーケーブルアセンブリ６０を介して伝送される。光ファイバーケーブルアセンブリ６０は、変圧器コンパートメント２０のタンク壁７０を貫通してもよい。
【００１５】
制御ボックスアセンブリ５０は、変換器８０を用いてその情報を受け取る。変換器８０は、一以上の出力９０を供給するためにその測定値を使用する。出力９０は、例えば、アナログ若しくはデジタル信号、コントロール信号、電圧及び／若しくは電流測定値、又は他の情報であってもよい。これらの信号又は他の情報は、その変圧器の一部を制御するために用いられてもよく、或いは、以下でより詳細に説明される構成要素４０の摩耗に関する情報を提供するようにしてもよい。
【００１６】
図２及び３は、それぞれ、本発明の一実施例に従った、電圧が印加されたタップ切り替え器の構成要素の変位を測定するシステム１００、及び、タップ切り替え器コンパートメント１２０内に取り付けられるセンサアセンブリ１１０を図解する。本発明は、変圧器におけるタップ切り替え器コンパートメント１２０内に備えられるセンサアセンブリ１１０を使用する。センサアセンブリ１１０は、真空遮断器保護システム１４０の遮断アセンブリ１３０に取り付けられ得る。センサアセンブリ１１０は、センサ板１５０に取り付けられ、そして、取付板１７０上に備えられる反射板１６０の上に位置付けられ得る。センサアセンブリ１１０は、遮断アセンブリ１３０の動作状況に関する情報を提供するために用いられてもよい。
【００１７】
センサアセンブリ１１０は、好適には、センサアセンブリ１１０から発せられた光が反射板１６０で反射されてセンサアセンブリ１１０に戻るように位置付けられる。反射されてセンサアセンブリ１１０に戻る光に関する情報は、そのタップ切り替え器コンパートメントの外側に置かれ且つセンサアセンブリ１１０と連通している制御ボックスアセンブリ１８０に伝えられる。この情報は、好適には、遮断アセンブリ１３０内にある取付板１７０の変位の測定値に関する。変位の測定値は、遮断アセンブリ１３０に生じた摩耗の量を決定するのに役立つ。センサアセンブリ１１０及び制御ボックスアセンブリ１８０は、好適には、光ファイバーケーブルアセンブリ１９０を介して連通される。光ファイバーケーブルアセンブリ１９０は、好適には、フィードスルー接続具２１０、及び光ファイバーケーブルサムスクリュー（蝶ネジ）２２０を用いて、そのタップ切り替え器コンパートメントのタンク壁２００を貫通する。
【００１８】
光ファイバーケーブルアセンブリ１９０は、好適には、フィードスルー接続具２１０及び光ファイバーケーブルサムスクリュー２２０を用いながら制御ボックスアセンブリ１８０に入る。光ファイバーケーブルアセンブリ１９０は、変換器２３０を用いて制御ボックスアセンブリ１８０に受け入れられる。変換器２３０は、取付板１７０の変位を決定するために、センサアセンブリ１１０から受けた情報を用いる。その変位は、遮断アセンブリ１３０に生じた摩耗の量を決定するのに役立つ。この変位に基づいて、変換器２３０は、一以上のアウトプット２５０を提供するプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）２４０に信号を伝える。アウトプット２５０は、その変圧器の他の構成要素を制御するために用いられてもよく、或いは、遮断アセンブリ１３０の動作状況に関する情報を供給するために用いられてもよい。
【００１９】
図４は、変圧器における真空遮断器保護システム３２０の真空ボトル３１０の動作状態を監視するシステム３００を図解する。システム３００は、タップ切り替え器コンパートメント３４０内に備えられる光学式変位センサアセンブリ３３０を使用する。そのセンサアセンブリ３３０は、バルブ３５０の位置を光学的に見つけることで真空ボトル３１０のバルブ３５０の状態を監視する。この情報に基づいて、センサアセンブリ３３０と連通する制御ボックスアセンブリ３６０は、バルブ３５０が開位置にあるか或いは閉位置にあるかを判定する。センサアセンブリ３３０によって伝えられる情報は、変換器３７０を用いて制御ボックスアセンブリ３６０によって受け入れられてもよい。センサアセンブリ３３０及び変換器３７０は、好適には、光ファイバーケーブルアセンブリ３８０を用いて連通される。光ファイバーケーブルアセンブリ３８０は、真空遮断器保護システム３２０のタンク壁３９０を貫通してもよい。
【００２０】
バルブ３５０は、動作状態のそれぞれに対する静止位置に位置付けられる。時間が経つにつれて、これらの静止位置は変化する。静止位置のこの変化は、バルブ３５０が受けた摩耗の量を表す。制御ボックスアセンブリ３６０は、センサアセンブリ３３０によって供給される情報に基づいてそれら静止位置で生じた変位がどの程度であるかを決定する。この決定は、真空遮断器保護システム３２０の故障をできるだけ回避するために、真空ボトル３１０を取り換える必要があるかを判定するのに役立つ。
【００２１】
変換器３６０は、例えば、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）３９０に信号を伝える。ＰＬＣ３９０は、変圧器の他の構成要素を制御するために用いられ得る一以上のアウトプット４００、又は、真空ボトル３１０の動作状況に関するデータを供給する。
【００２２】
図５は、電圧が印加されたタップ切り替え器コンパートメント内の変位を監視する方法を図解する。ステップ５００において、電圧が印加されたタップ切り替え器コンパートメント内で動作可能なセンサが準備され、そのタップ切り替え器コンパートメント内に取り付けられる。好適には、そのセンサは、光ファイバーセンサであり、電圧を印加できる構成要素に隣接して置かれる。
【００２３】
ステップ５１０において、そのセンサは、例えば、制御ボックスアセンブリのような制御装置と連通させて設置される。好適には、そのセンサは、光ファイバーケーブルアセンブリを介してその制御装置の変換器と連通する。ステップ５２０において、そのセンサは、好適には、その構成要素に電圧が印加されている間、その構成要素に対する変位情報を取得する。ステップ５３０において、そのセンサは、その光ファイバーケーブルアセンブリを用いて、その制御装置に変位情報を伝える。ステップ５４０において、その変換器は、そのセンサから受信した情報に基づいて、そのタップ切り替え器コンパートメント内でその構成要素が受けた変位の量を決定する。その後、ステップ５５０において、その変換器は、決定された変位の量に基づいたアウトプットを提供する。そのアウトプットは、例えば、その構成要素がその臨界点に達したことの警報、その構成要素が受けた摩耗の量の通知、又は、他の情報であってもよい。
【００２４】
本発明の多くの特徴及び有利点は、その詳細な説明から明らかであり、それ故に、本発明の真の精神及び範囲内に入る、本発明のそのような特徴及び有利点を付属の請求項によって全てカバーすることを目的としている。更に、多くの改良及び変形を当業者が簡単に思い付くであろうことから、図解され且つ記述された具体的な構造や動作に本発明を限定することを望まず、それ故に、採用され得る全ての適切な改良物及び均等物は、本発明の範囲内に含まれこととする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に従った、変圧器コンパートメント内における、電圧が印加された構成要素の変位を監視するシステムの図である。
【図２】本発明の一実施例に従った、変圧器コンパートメント内における、電圧が印加された構成要素の変位を監視するシステムの図である。
【図３】本発明の一実施例に従った遮断アセンブリに取り付けられるセンサアセンブリの上面図である。
【図４】本発明の一実施例に従った真空ボトルバルブの変位を監視するシステムの図である。
【図５】本発明の一実施例に従った、タップ切り替え器又は変圧器コンパートメント内における電圧が印加された構成要素の変位を監視する方法のフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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