(57)【要約】【課題】タップ位置信号を直接取得せずに、タップ位置及び累積動作回数を自動的にカウントすることを目的とするものである。【解決手段】信号処理ユニット５が、切換開閉器２ａのみが作動する反転切換の上昇・下降、切換開閉器２ａ及びタップ選択器２ｂが作動する普通切換の上昇・下降、並びに切換開閉器２ａ、タップ選択器２ｂ及び転換器２ｃが作動する転換切換の上昇・下降の６つの切換動作モードそれぞれに特徴的な軸トルクセンサ４が出力するトルク波形を受信機６から取り込み、切換動作モードを識別し、識別結果が反転切換、普通切換及び転換切換それぞれの場合に、上昇であればタップ位置を前回表示のタップ位置に１を加算したタップ位置の表示を出力し、下降であれば前回表示のタップ位置から１を減算したタップ位置の表示を出力し、累積動作回数は前回の累積動作回数に１を加算した表示を出力する。【選択図】図１
2008130957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切換開閉器とタップ選択器と転換器とを備えた負荷時タップ切換器、上記負荷時タップ切換器を駆動軸に設けた軸トルクセンサを介して駆動する電動機を有する負荷時タップ切換器切換動作監視装置における負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法において、
上記切換開閉器のみが作動する反転切換の上昇・下降、上記切換開閉器及びタップ選択器が作動する普通切換の上昇・下降、並びに上記切換開閉器、タップ選択器及び転換器が作動する転換切換の上昇・下降の６つの切換動作モードそれぞれに特徴的な上記軸トルクセンサが出力するトルク波形から上記６つの切換動作モードそれぞれを識別し、
上記識別結果が反転切換、普通切換及び転換切換それぞれの場合に、上昇であればタップ位置を前回表示のタップ位置に１を加算したタップ位置の表示を出力し、下降であれば前回表示のタップ位置から１を減算したタップ位置の表示を出力し、累積動作回数は前回の累積動作回数に１を加算した表示を出力することを特徴とする負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法。
【請求項２】
切換開閉器とタップ選択器と転換器とを備えた負荷時タップ切換器、上記負荷時タップ切換器を駆動軸に設けた軸トルクセンサを介して駆動する電動機を有する負荷時タップ切換器切換動作監視装置における負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法において、
上記切換開閉器のみが作動する反転切換の上昇・下降、上記切換開閉器及びタップ選択器が作動する普通切換の上昇・下降、並びに上記切換開閉器、タップ選択器及び転換器が作動する転換切換の上昇・下降の６つの切換動作モードそれぞれに特徴的な上記軸トルクセンサが出力するトルク波形から上記６つの切換動作モードそれぞれを識別し、
上記識別結果が反転切換であり、前回の切換動作モードと同じ方向の切換動作モードの場合、タップ位置の表示は前回終了時と同じとし、累積動作回数は、前回の累積動作回数に２を加算し、
上記識別結果が普通切換であり、前回の切換動作モードとは逆方向の切換動作モードの場合、タップ位置の表示は、今回の切換が上昇の場合は前回切換前のタップ位置に１を加算し、今回の切換が下降の場合は前回切換前のタップ位置に１を減算し、累積動作回数は、前回の累積動作回数に２を加算し、
上記識別結果が転換切換であり、タップ位置の表示にズレが生じて転換器が動作するタップ位置の表示出力でない場合、タップ位置を転換器が動作する位置に補正し、累積動作回数は、上記タップ位置のズレ＋１を加算し、
上記識別結果が転換切換でなく、転換器が動作するタップ位置の表示出力となっている場合に、累積動作回数は前回の累積動作回数に２を加算することを特徴とする負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法。
【請求項３】
上記負荷時タップ切換器の切換を別途、機械的動作信号として検出することを特徴とする請求項１または２記載の負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法。
【請求項４】
上記軸トルクセンサが出力するトルク波形における切換動作時間と予め設定した正常時切換時間とを比較して上記負荷時タップ切換器の切換動作の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１または２記載の負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷時タップ切換器のタップ位置及び累積動作回数検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器（ＬＴＣ）の状態を常時監視する方法として、ＬＴＣを動作させるモータ電流や軸トルクを測定して切換モードを判別し、ＬＴＣ操作機構から直接ＬＴＣのタップ位置信号を検出して取り入れ、切換動作モード毎に設定された管理レベルによりＬＴＣの正常／異常を判断する方法がある（例えば、特許文献1参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６１５５１号公報（第４−５頁、図1）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、既設ＬＴＣへ軸トルクセンサを取り付けた場合においては、ＬＴＣ操作機構などからタップ位置信号を直接検出して取得することは困難な場合があるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、タップ位置信号を直接取得せずに、測定した軸トルク波形をもとに、切換動作モードを判別し、タップ位置及び累積動作回数を自動的にカウントすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法は、切換開閉器とタップ選択器と転換器とを備えた負荷時タップ切換器、上記負荷時タップ切換器を駆動軸に設けた軸トルクセンサを介して駆動する電動機を有する負荷時タップ切換器切換動作監視装置における負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法において、
上記切換開閉器のみが作動する反転切換の上昇・下降、上記切換開閉器及びタップ選択器が作動する普通切換の上昇・下降、並びに上記切換開閉器、タップ選択器及び転換器が作動する転換切換の上昇・下降の６つの切換動作モードそれぞれに特徴的な上記軸トルクセンサが出力するトルク波形から上記６つの切換動作モードそれぞれを識別し、
上記識別結果が反転切換、普通切換及び転換切換それぞれの場合に、上昇であればタップ位置を前回表示のタップ位置に１を加算したタップ位置の表示を出力し、下降であれば前回表示のタップ位置から１を減算したタップ位置の表示を出力し、累積動作回数は前回の累積動作回数に１を加算した表示を出力するものである。
【０００７】
また、切換開閉器とタップ選択器と転換器とを備えた負荷時タップ切換器、上記負荷時タップ切換器を駆動軸に設けた軸トルクセンサを介して駆動する電動機を有する負荷時タップ切換器切換動作監視装置における負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法において、
上記切換開閉器のみが作動する反転切換の上昇・下降、上記切換開閉器及びタップ選択器が作動する普通切換の上昇・下降、並びに上記切換開閉器、タップ選択器及び転換器が作動する転換切換の上昇・下降の６つの切換動作モードそれぞれに特徴的な上記軸トルクセンサが出力するトルク波形から上記６つの切換動作モードそれぞれを識別し、
上記識別結果が反転切換であり、前回の切換動作モードと同じ方向の切換動作モードの場合、タップ位置の表示は前回終了時と同じとし、累積動作回数は、前回の累積動作回数に２を加算し、
上記識別結果が普通切換であり、前回の切換動作モードとは逆方向の切換動作モードの場合、タップ位置の表示は、今回の切換が上昇の場合は前回切換前のタップ位置に１を加算し、今回の切換が下降の場合は前回切換前のタップ位置に１を減算し、累積動作回数は、前回の累積動作回数に２を加算し、
上記識別結果が転換切換であり、タップ位置の表示にズレが生じて転換器が動作するタップ位置の表示出力でない場合、タップ位置を転換器が動作する位置に補正し、累積動作回数は、上記タップ位置のズレ＋１を加算し、
上記識別結果が転換切換でなく、転換器が動作するタップ位置の表示出力となっている場合に、累積動作回数は前回の累積動作回数に２を加算する
ものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る負荷時タップ位置及び累積動作回数検出方法によれば、直接タップ位置信号を検出することなく、タップ位置および累積動作回数をオンライン監視することが可能となり、不具合発生時に遠隔から負荷時タップ切換器の状態情報を容易に入手することができ、初動対応がスムーズに実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、ＬＴＣ切換動作監視装置、図２は、ＬＴＣの回路構成を示す回路図、図３乃至図５は、軸トルクセンサにより取得されたトルク波形を示すグラフであり、図３は、ＬＴＣ普通上昇下降・切り換え時のトルク波形例、図４は、ＬＴＣ転換上昇・下降切り換え時のトルク波形例、図５は、ＬＴＣ反転上昇・下降切り換え時のトルク波形例である。
【００１０】
図１に示したように、ＬＴＣ切換動作監視装置は、負荷時タップ切換器１と、負荷時タップ切換器１を駆動する電動機３と、電動機３の電動軸に取り付けられた軸トルクセンサ４と、電動機３の駆動力を負荷時タップ切換器１の伝達するための傘歯車機構６と、軸トルクセンサ４のトルク波形及び電動機３の動作信号を受信する受信機６と、受信機６で受信したトルク波形を基に、切換開閉器動作時などの各動作時のトルク値換算・ＬＴＣ異常の有無・切換モード判別・累積動作回数カウントなどを実施したり、それらを保存したりする信号処理ユニット５とを備える。
【００１１】
変圧器２に備えられた負荷時タップ切換器１は、切換開閉器２ａと、タップ選択器２ｂと、転換器２ｃとを備える。
【００１２】
まず、図１における負荷時タップ切換器１の一般的な動作について説明する。図２において、変圧器巻線２ｄは、主巻線２ｄａ、粗タップ巻線２ｄｂ及び密タップ巻線２ｄｃにより構成された従来から広く知られた一般的な負荷時タップ切換器である。
【００１３】
図２に示した状態は、負荷時タップ切換器１が上昇方向、すなわちタップ位置（以下、ＰＯＳ．という）４にありＰＯＳ．５への切換を終えた後、ＰＯＳ．５で停止した場合を示し、タップ選択器２ｂの奇数側がタップ５に、偶数側がタップ４に、転換器２ｃがタップ（＋）に、切換開閉器２ａが奇数側にそれぞれ投入され、主巻線２ｄａ→粗タップ巻線２ｄｂ→タップ（＋）→転換器２ｃ→密タップ巻線２ｄｃ→タップ５→タップ選択器２ａの経路で電流パスが形成されている。この状態から、さらに前回切換と同方向の上昇方向すなわちＰＯＳ．５からＰＯＳ．６に切り換えると、まず電流パスにないタップ選択器２ｂの偶数側がタップ４からタップ６に切換動作し、次に切換開閉器２ａが偶数側に切換動作して、上昇切換のＰＯＳ．６への投入状態となる。
【００１４】
逆に、図２に示した状態から、前回切換とは逆方向の下降方向、すなわち、ＰＯＳ．５から元のＰＯＳ．４へ戻る場合には（以下、前回と逆方向への切換を反転切換という）タップ選択器の２ｂの偶数側が既に目的のタップ４にあるので、タップ選択器２ｂは改めて切換動作をする必要がない。従って、タップ選択器２ｂは切換動作せずに切換開閉器２ａのみが奇数側から偶数側へ切換動作し、下降切換のＰＯＳ．４への投入状態となる。以上のいずれの切換動作でも転換器２ｃは動作しない。切換開閉器２ａとタップ選択器２ｂとが動作する切換を普通切換という。
【００１５】
転換器２ｃが動作するのは、上昇切換では中間点のＰＯＳ．１０からＰＯＳ．１１への切換、下降切換ではＰＯＳ．１０からＰＯＳ．９への切り換えの転換切換時のみである。
【００１６】
以上のように、負荷時タップ切換器１の動作には、６種類の動作モードがある。すなわち、切換開閉器２ａのみの動作でそれぞれ上昇・下降切換の反転切換、切換開閉器２ａとタップ選択器２ｂの動作でそれぞれ上昇・下降切換の普通切換、切換開閉器２ａ、タップ選択器２ｂ及び転換器２ｃの動作でそれぞれ上昇・下降切換の転換切換の動作モードがある。
【００１７】
従来のＬＴＣ切換動作監視装置においては、切換動作モード毎に、直接検出したタップ位置信号よりこの６つの切換モードのどれにあたるかを判別した上で、トルクセンサから取得した取得信号によりＬＴＣの異常判定を実施している。
【００１８】
本発明においては、軸トルクセンサ４から受信機５により取得されたトルク波形が、図３乃至図５に示したように、各切換動作モードによって特徴的に異なるのを利用するものである。
【００１９】
トルク波形においては、切換動作モードの上昇と下降では切換動作の駆動源である電動機３の回転方向が異なるため、電動機３の軸にかかるトルクは反対方向となり、例えば、切換動作上昇方向が右回転に正のトルクがかかるとすれば、切換動作下降方向では、負のトルクが発生し、図３乃至図５の（ａ）と（ｂ）のように時間軸（横軸）に対して反転した波形となる。
【００２０】
すなわち、軸トルクセンサ４からのトルク出力信号が正であれば上昇方向切換、負であれば下降方向切換であることは明らかであるため、初期タップ位置の入力を実施すれば、切換動作モード毎にトルク信号より上昇・下降を判定しカウントすることで現状のタップ位置を推定することが可能となる。また、切換動作モード毎に動作回数をカウントすることで、累積動作回数を特定することも可能となる。
【００２１】
上記６種類の切換動作モードは、それぞれ負荷時タップ切換の切換タップ位置や切換方向に依存して決定される。
【００２２】
切換開閉器２ａ、タップ選択器２ｂ及び転換器２ｃが動作する転換切換においては、上昇および下降においてそれぞれ決まったタップ位置での切換時にのみ動作するが、また、図４（ａ）及び（ｂ）に示した例のように、他の切換動作モードのトルク波形とは異なる特徴的なトルク波形を示す。
【００２３】
また、普通切換、反転切換においても、同様に図３及び図５に示した例のように、それぞれ他の切換動作モードのトルク波形とは異なる特徴的なトルク波形を示す。
【００２４】
図５に示した反転切換の場合は、切換開閉器２ａのみを作動させるためトルク値が小さく比較的なだらかな変化のトルク波形を示す。図４に示した転換切換の場合、切換開閉器２ａ、タップ選択器２ｂ及び転換器２ｃが作動するためトルク値が大きく急峻な変化を繰り返すトルク波形を示す。図３に示した普通切換の場合、切換開閉器２ａ及びタップ選択器２ｂを作動させるため、反転切換の場合と転換切換の場合のトルク波形の中間の特性を示す。
【００２５】
上記特性の切換動作モードのトルク波形は受信機６から信号処理ユニット５に取り込まれ、信号処理ユニット５は特徴的なトルク波形に基づき各切換動作モード毎に、下記に示す演算方法により、タップ位置の表示並びに累積動作回数及びそのズレを補正して表示する信号を出力し図示していない表示装置に表示する。以下に、各切換動作モード毎の演算方法を説明する。
【００２６】
・転換切換の場合
信号処理ユニット５は、軸トルクセンサ４のトルク波形が図４に示した波形の上昇か下降かを判断し、上昇であればタップ位置を１０→１１、下降であれば１０→９と表示し、累積動作回数は前回の累積回数に１を加算して表示する。
【００２７】
・反転切換の場合
信号処理ユニット５は、軸トルクセンサ４のトルク波形が図５に示した波形の上昇か下降かを判断し、上昇であればタップ位置を前回表示のタップ位置（例えば、４）に１を加算して５とし、下降であれば前回表示のタップ位置（例えば、５）から１を減算して４と表示し、累積動作回数は前回の累積回数に１を加算して表示する。
【００２８】
・普通切換
信号処理ユニット５は、軸トルクセンサ４のトルク波形が図３に示した波形の上昇か下降かを判断し、上昇であればタップ位置を前回表示のタップ位置（例えば、５）に１を加算して６とし、下降であれば前回表示のタップ位置（例えば、６）から１を減算して５と表示し、累積動作回数は前回の累積動作回数に１を加算して表示する。
【００２９】
本実施の形態１によれば、既設ＬＴＣなどにおいて、軸トルクセンサ４のトルク波形から、信号処理ユニット５が切換動作モードを判断し、切換動作モード毎に切り換えられたタップ位置及び累積動作回数を表示する表示信号を出力するようにしたので、直接タップ位置信号を検出することなく、タップ位置および累積動作回数をオンライン監視することが可能となり、不具合発生時に遠隔からＬＴＣ状態情報を容易に入手することができる。これにより、初動対応がスムーズに実施できる。
【００３０】
実施の形態２．
切換動作モードに対応したトルクセンサ信号が取得されない場合、あるいは切換動作モードとタップ位置が対応していない場合に、上記累積加算方式においてズレが生じる。本実施の形態２は、この対策方法に関するものである。以下に、各切換動作モード毎に説明する。
【００３１】
・転換切換の場合
今回の切換動作モードが転換切換のトルク波形であるにもかかわらず、これまでの累積の結果、何らかの原因で初期セットのタップ位置の表示にズレが生じて転換器が動作するタップ位置の表示出力でない場合、タップ位置を転換器が動作する位置に補正し、累積動作回数については、タップ位置のズレ＋１を加算する。
【００３２】
今回の切換動作モードが転換切換のトルク波形でなく、転換器が動作するタップ位置の表示出力となっている場合に、転換切換動作モードが検出できなかったと想定して、転換切換後の動作から今回の動作が実施されたと判断して、累積動作回数も２を加算する。
【００３３】
・反転切換の場合
前回の切換動作モードと同じ方向の切換動作モード（例えば、下降）であれば、トルクセンサ４により検出できなかった、今回とは逆の切換動作モード（上昇）が１回あったとみなしタップ位置の表示は前回終了時と同じとし、累積動作回数については、２を加算する（例えば、前回の動作終了後のタップ位置が“３”であった場合、あいだに検出できなかった３→４の上昇切換が一回あったと想定して今回の動作終了後のタップ位置の表示も“３”とする。）。
【００３４】
・普通切換
前回の切換動作モードとは逆方向の切換動作モード（例えば、下降）であれば、トルクセンサ４により検出できなかった、今回とは逆の切換動作モード（上昇）が１回あったとみなしタップ位置の表示は前回切換前タップに今回の切換を累積し、累積動作回数については、２を加算する（例えば、前回の動作開始前のタップ位置表示が“３”であり、今回普通上昇切換の場合は、前回トルクセンサにより検出した３→２の切換動作後にトルクセンサでは検出できなかった２→３の切換が一回あったと想定して、今回の切換は３→４とみなす。）。
【００３５】
また、上下限タップを超えて切換が実施された場合は、タップ位置の表示は上限または下限とし、累積動作回数は上下限タップ位置と累積によるタップ位置の表示ズレ＋１を加算するものとする。
【００３６】
本実施の形態２によれば、切換動作モードに対応したトルクセンサ信号が取得されない場合、あるいは切換動作モードとタップ位置が対応していない場合にも正しいタップ位置及び累積動作回数を推測することができる。
【００３７】
実施の形態３．
手動などによる切換動作が実施された場合、軸トルクセンサ４では切換動作を把握することができない。
【００３８】
本実施の形態３では、手動などによる切換動作が実施された場合の機械的動作信号の出力器とその検出器を備えているものである。この機械的動作信号の出力器は、すべての切換動作において信号を出力することができる。すなわち、軸トルクセンサ４で取得できない手動などによる切換動作が実施された場合、出力器の信号を信号処理ユニット５に入力することにより、累積動作回数は正確に把握することができ、より正確な累積動作回数の補正が可能となる。
【００３９】
実施の形態４．
本実施の形態４は、信号処理ユニット５に軸トルクセンサ４の出力波形からＬＴＣ切換動作時間を検出する機能を持たせるものである。信号処理ユニット５は、実際のＬＴＣ切換動作時間と正常時切換時間とを比較して、ＬＴＣ切換動作時間が正常時切換時間内にあるか否かによりＬＴＣ切換動作の異常の有無を判断する。
【００４０】
正常に切換動作が行われた場合、動作時間は図３乃至図５に示したトルク波形のように５〜６ｓｅｃの値であり、正常時切換時間は、この値にあらかじめ幅を持たせて設定した値とする。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る負荷時タップ切換器のタップ位置及び累積動作回数検出方法は、負荷時タップ切換器切換動作監視装置に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＬＴＣ切換動作監視装置を示すブロック図である。
【図２】ＬＴＣの回路構成を示す回路図である。
【図３】軸トルクセンサにより取得されたトルク波形を示すグラフである。
【図４】軸トルクセンサにより取得されたトルク波形を示すグラフである。
【図５】軸トルクセンサにより取得されたトルク波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１  負荷時タップ切換器、２  変圧器、２ａ  切換開閉器、２ｂ  タップ選択器、
２ｃ  転換器、２ｄ  変圧器巻線、２ｄａ  主巻線、２ｄｂ  粗タップ巻線、
２ｄｃ  密タップ巻線、３  電動機、４  軸トルクセンサ、５  信号処理ユニット、
６  傘歯車機構。
【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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