(57)【要約】  【課題】圧縮空気を駆動源とする開閉器の平常時の開閉操作において、操作トルクを操作機構部のシリンダの空気圧から求めることにより操作機構部の状態を診断して制御不応動障害の未然防止を図ることができる開閉器の動作診断方法及び装置を提供する。【解決手段】圧縮空気を駆動源とする開閉器を開閉動作させる操作機構部のシリンダ３の入側シリンダ内３ａ空気圧及び切側シリンダ３ｂ内空気圧を開閉動作時間内で測定し、測定された入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値を求め、さらに入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値の差を求め、予め作成されている積分値の差と操作トルクの関係から操作トルクを求めて開閉器の動作を診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を駆動源とする開閉器を開閉動作させる操作機構部のシリンダの入側シリンダ内空気圧及び切側シリンダ内空気圧を開閉動作時間内で測定し、測定された入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値を求め、さらに入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値の差を求め、予め作成されている積分値の差と操作トルクの関係から操作トルクを求めて開閉器の動作を診断することを特徴とする開閉器動作診断方法。
【請求項２】
圧縮空気を駆動源とする開閉器を開閉動作させる操作機構部のシリンダの入側シリンダ内空気圧及び切側シリンダ内空気圧を開閉動作時間内で測定する空気圧測定手段と、空気圧測定手段で測定された入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値を求め、さらに入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値の差を求め、予め作成されている積分値の差と操作トルクの関係から操作トルクを求める演算装置とを備えたことを特徴とする開閉器動作診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を駆動源とする開閉器の平常時の開閉操作において、開閉動作させる操作機構部の操作トルクをシリンダの空気圧から求めて操作機構部の状態を診断する開閉器動作診断方法及び開閉器動作診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所などに設置されている開閉器の開閉操作方式には電動操作方式、空気操作方式などがあり、空気操作方式は、操作機構部に圧縮空気で駆動するシリンダを備えている。
【０００３】
図５は開閉器の開閉操作を圧縮空気で行う従来の操作機構部の一例を示し、（ａ）は切状態にある概略図、（ｂ）は入状態にある概略図である。
【０００４】
図５（ａ）及び（ｂ）において、電路１を開閉する接点２は、圧縮空気で駆動するシリンダ３のピストン４に連結されたＴ形の作動レバー５を回転軸６を中心に回転させて入−切操作される。入側シリンダ３ａ及び切側シリンダ３ｂにはエアロックバルブ７及び主弁（電磁弁）８、閉路用電磁弁９、開路用電磁弁１０、速度調整バルブ１１を有する配管１２がそれぞれ接続され、圧縮空気を供給してピストン４を前進・後退させて作動レバー５を回転させる。
【０００５】
図５（ａ）において、開閉器の入力操作は、「入」操作指令を実行した場合、閉路用電磁弁９のコイルが励磁されて閉路用電磁弁９が開くと、主弁８のコイルが励磁されて主弁８が開く。
【０００６】
主弁８が開くと、圧縮空気が主弁８と閉路用電磁弁９を通過後、速度調整バルブ１１にて減圧され、ピストン４の左側の入側シリンダ３ａ内に給気される。
【０００７】
入側シリンダ３ａ内の空気圧が上昇すると、ピストン４を右側に押し、ピストン４に連結された作動レバー５を回転させる。あわせてピストン４の移動により、ピストン４の右側の切側シリンダ３ｂ内の空気は圧縮され、開路用速度調整バルブ１１と開路用電磁弁１０を通って大気へ排気される。
【０００８】
ピストン４の前進により作動レバー５が回転し、接点２が回転し、ピストン４が既定の位置まで移動すると、図５（ｂ）に示すように、接点２が入状態となり、リミットスイッチ（図示せず）が押されることにより、電磁弁８，９の自己保持回路が開放され、電磁弁８，９が閉じ、入操作が完了する。
【０００９】
開閉器は、長期間開閉操作を行わなかった場合、操作機構部が錆やグリス切れ等により劣化し、最悪の場合、操作機構部が固着し、制御指令に対して正常に応動しない制御不応動障害に至る可能性がある。操作機構部の劣化状況を把握するためには、トルクハンドルを使って手動にて回転軸６を回転させて操作トルクを測定する必要があるが、操作トルクを測定するためには、当該開閉器を含む電路を停止する必要があり、稼働中の開閉器の操作トルクを頻繁に測定することはできない。
【００１０】
そこで、平常時の開閉操作において動作診断できるように、特許文献１には、主接点の動作開始位置および動作終了位置をそれぞれ検出する位置センサを備えた断路器または接地開閉器の操作器と、前記位置センサを介した動作開始時点の信号と動作終了時点の信号とが入力されて両時点間の時間を計測する動作時間計測装置と、計測された動作時間が管理値の範囲内にあるか否かを診断して診断結果を表示する動作時間診断装置とで構成された動作診断システムが開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、開閉器の操作機構から移動距離を検出してデジタル検出データを得、主回路の導通または補助接点の導通を検出してデジタル検出データを得、操作機構の制御電流を検出してデジタル検出データを得、得られた各デジタル検出データの時系列的な演算を行って得た検出時系列データと基準時系列データとを比較して異常傾向の有無を診断する開閉動作特性診断方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３０８２０５号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１の動作診断システムでは、操作トルクと開閉時間の相関関係が弱く、誤差の範囲が大きいため、実用化に向かないという欠点がある。
【００１３】
また、特許文献２の開閉動作特性診断方法は、移動距離の検出手段、制御電流検出装置などが必要となるため、装置が複雑になるという欠点がある。
【００１４】
そこで、本発明は、圧縮空気を駆動源とする開閉器の平常時の開閉操作において、操作トルクを操作機構部のシリンダの空気圧から求めることにより操作機構部の状態を診断して制御不応動障害の未然防止を図ることができる開閉器の動作診断方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の開閉器動作診断方法は、圧縮空気を駆動源とする開閉器を開閉動作させる操作機構部のシリンダの入側シリンダ内空気圧及び切側シリンダ内空気圧を開閉動作時間内で測定し、測定された入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値を求め、さらに入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値の差を求め、予め作成されている積分値の差と操作トルクの関係から操作トルクを求めて開閉器の動作を診断することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の開閉器動作診断装置は、圧縮空気を駆動源とする開閉器を開閉動作させる操作機構部のシリンダの入側シリンダ内空気圧及び切側シリンダ内空気圧を開閉動作時間内で測定する空気圧測定手段と、空気圧測定手段で測定された入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値を求め、さらに入側シリンダ内空気圧の積分値及び切側シリンダ内空気圧の積分値の差を求め、予め作成されている積分値の差と操作トルクの関係から操作トルクを求める演算装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、操作機構部の空気圧から操作トルクを求めることができるので、電路を停止することなく平常時の開閉操作において開閉器の動作診断が可能となり、操作トルクの増加を早期に発見することができ、制御不応動障害を未然に防止することができる。
【００１８】
また、開閉器の定期点検時において、従来のトルクハンドルを使った手動による操作トルク測定とあわせて、本発明を使い操作トルクを求めた場合、手動による操作トルク測定値の個人差を補完する機能を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明による開閉器の動作診断方法を適用する操作機構部の系統図である。図５に示す操作機構部と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２０】
図１において、本発明の操作機構部は、図５に示す従来の操作機構部と同様に、電路を開閉する接点は、圧縮空気で駆動するシリンダ３のピストン４に連結されたＴ形の作動レバーを回転軸を中心に回転させて入−切操作される。入側シリンダ３ａ及び切側シリンダ３ｂにはエアロックバルブ７及び主弁８、閉路用電磁弁９、開路用電磁弁１０、速度調整バルブ１１を有する配管１２がそれぞれ接続され、圧縮空気を供給してピストン４を前進・後退させて作動レバーを回転させる。
【００２１】
さらに、入側シリンダ３ａ内の空気圧を電圧に変換する圧力センサ１３と切側シリンダ３ｂ内の空気圧を電圧に変換する圧力センサ１４を設け、検出されたそれぞれの電圧をデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１５を備えている。Ａ／Ｄ変換器１５はパソコン（ＰＣ）１６に接続されており、デジタル値に変換された空気圧の測定値を演算し、その演算結果は表示装置（ＰＣと一体）に表示される。
【００２２】
操作機構部の動作は、図５に示す従来の操作機構部と同様に、閉路指令により、閉路用電磁弁９のコイルが励磁されて閉路用電磁弁９が開くと、主弁８のコイルが励磁されて主弁８が開くとともに補助リレー１７の接点が閉じる。圧縮空気が主弁８、閉路用電磁弁９及び速度調整バルブ１１を通過し、シリンダ内のピストンの入側シリンダ３ａに充満すると、ピストン４は右へ移動し、開閉器の駆動力として働く。ピストン４が規定の位置まで移動すると、主弁８及び閉路用電磁弁９の励磁が止まり、主弁８および閉路用電磁弁が９閉まり、補助リレー１７の接点は開く。
【００２３】
本発明は、さらに、閉路指令及び開路指令において、補助リレー１７の接点が閉じている期間における、入側シリンダ３ａ左側室及び切側シリンダ３ｂの空気圧を圧カセンサ１３，１４にて測定し、測定結果をＰＣ１６に入力して操作トルクの演算を行う。ＰＣ１６は、数値演算結果が管理値の範囲内にあるか否かを診断する。診断結果は表示装置（ＰＣと一体）に表示される。
【００２４】
次ぎに、圧カセンサ１３，１４にて測定された空気圧から操作トルクを求める方法について説明する。
【００２５】
図２（ａ）は入動作における通常状態のシリンダ内空気圧を示すグラフ、（ｂ）は操作機構部に負荷を掛けた場合のシリンダ内空気圧を示すグラフであり、図３（ａ）は切動作における通常状態のシリンダ内空気圧を示すグラフ、（ｂ）は操作機構部に負荷を掛けた場合のシリンダ内空気圧を示すグラフである。
【００２６】
図２（ａ）において、通常状態では、補助リレー１７の接点が閉じている期間（即ち、主弁８が開いている状態）における入側シリンダ内空気圧（図２の入側圧）と切側シリンダ内空気圧（図２の切側圧）の間には大きな差はなく、入側シリンダ内空気圧の積分値と切側シリンダ内空気圧の積分値との差（絶対値）ΔＭＰａｓ（すなわち、入側圧の曲線と切側圧の曲線で囲まれる面積）は小さい。
【００２７】
これに対して、操作機構部の操作トルクが大きくなって動作しにくくなった状態を想定して、操作機構部に負荷を掛けた場合、図２（ｂ）に示すように、入側シリンダ内空気圧の積分値と切側シリンダ内空気圧の積分値との差ΔＭＰａｓ（すなわち、入側圧の曲線と切側圧の曲線で囲まれる面積）は、図２（ａ）に示す通常状態に比べて大きく変化している。この変化は、負荷の増加、即ち操作トルクの増加に伴って大きくなる。
【００２８】
切動作においても、図２に示す入動作と同様に、図３（ａ）に示す通常状態から図３（ｂ）に示す操作機構部の負荷の増加に伴って入側シリンダ内空気圧の積分値と切側シリンダ内空気圧の積分値との差ΔＭＰａｓが大きくなる。
【００２９】
操作機構部の負荷を変化させて入側シリンダ内空気圧と切側シリンダ内空気圧を測定して、入側シリンダ内空気圧の積分値と切側シリンダ内空気圧の積分値の差ΔＭＰａｓを求めた結果、操作機構部の負荷すなわち操作トルクと入側シリンダ内空気圧の積分値と切側シリンダ内空気圧の積分値の差ΔＭＰａｓとの間に相関関係があることを知見した。
【００３０】
図４は操作トルクとΔＭＰａｓの関係を示し、（ａ）は入操作におけるグラフ、（ｂ）は切操作におけるグラフである。
【００３１】
図４（ａ）に示す入操作のグラフにおいて、操作トルクとΔＭＰａｓ値が一次相関の関係にある。
【００３２】
仮に平常時の開操作においてΔＭＰａｓ値が０．１６だったとすると、図４（ａ）のグラフにより推定操作トルク（入操作）は約２０ｋｇｆ−ｍとなる。ここで、操作トルクの管理値を２０ｋｇｆ−ｍ以下と設定しておくと、ΔＭＰａｓ値が０．１６に近づきつつある場合、もしくはその値を超えた場合、直ちに臨時点検を実施し、操作機構部の固着を未然に防止することができる。
【００３３】
図４（ｂ）に示す切操作のグラフにおいても、入操作と同様に、操作トルクとΔＭＰａｓ値が一次相関の関係にある。したがって、平常時の開閉器開閉操作においてΔＭＰａｓ値を測定すると、推定操作トルクが算出できることになる。
【００３４】
このように、平常時の開閉操作において推定操作トルクが算出できることから、操作機構部の錆などによる操作トルクの増加傾向を把握し、制御不応動障害を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による開閉器の動作診断方法を適用する操作機構部の系統図である。
【図２】（ａ）は入動作における通常状態のシリンダ内空気圧を示すグラフ、（ｂ）は操作機構部に負荷を掛けた場合のシリンダ内空気圧を示すグラフである。
【図３】（ａ）は切動作における通常状態のシリンダ内空気圧を示すグラフ、（ｂ）は操作機構部に負荷を掛けた場合のシリンダ内空気圧を示すグラフである。
【図４】操作トルクとΔＭＰａｓの関係を示し、（ａ）は入操作におけるグラフ、（ｂ）は切操作におけるグラフある。
【図５】開閉器の開閉操作を圧縮空気で行う従来の操作機構部の一例を示し、（ａ）は切状態にある概略図、（ｂ）は入状態にある概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：電路
２：接点
３：シリンダ
３ａ：入側シリンダ
３ｂ：切側シリンダ
４：ピストン
５：作動レバー
６：回転軸
７：エアロックバルブ
８：主弁
９：閉路用電磁弁
１０：開路用電磁弁
１１：速度調整バルブ
１２：配管
１３：圧力センサ
１４：圧力センサ
１５：Ａ／Ｄ変換器
１６：パソコン
１７：補助リレー
【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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