(57)【要約】【課題】  電圧調整器の電気的性能や機能に直接関連する項目について、簡便な手段により、的確な劣化診断を行う。【解決手段】  配電線路の途中に設置され、複数タップのタップ切替器２を有する調整変圧器３を内蔵し、その調整変圧器３のタップ切替器２を絶縁油中で切り替えることにより配電線路の電圧変動を補償する電圧調整器１であって、タップ切替器２の切り替えによる接点劣化情報および油劣化情報、調整変圧器の温度上昇による絶縁紙劣化情報からなる調整変圧器３の寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な温度センサ付ＩＣタグ１４を調整変圧器３の鉄心とコイル間あるいは一次コイルと二次コイル間に取り付ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線路の途中に設置され、複数タップのタップ切替器を有する調整変圧器を内蔵し、その調整変圧器のタップ切替器を絶縁油中で切り替えることにより前記配電線路の電圧変動を補償する電圧調整器であって、前記電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な記憶媒体を備えたことを特徴とする寿命管理機能付電圧調整器。
【請求項２】
前記電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴は、タップ切替器の切り替えによる接点劣化情報および油劣化情報、あるいは、調整変圧器の温度上昇による絶縁紙劣化情報のうちの少なくともいずれか一方である請求項１に記載の寿命管理機能付電圧調整器。
【請求項３】
前記記憶媒体は、調整変圧器の温度上昇部位に取り付けられた温度センサ付ＩＣタグである請求項１又は２に記載の寿命管理機能付電圧調整器。
【請求項４】
前記温度センサ付ＩＣタグは、調整変圧器からの漏れ磁束を検出する誘導コイルと、その誘導コイルから出力される誘導電流を整流する整流器と、その整流器から出力される直流電力を貯蔵して温度センサへ給電する電気二重層コンデンサとが内蔵されている請求項３に記載の寿命管理機能付電圧調整器。
【請求項５】
前記記憶媒体は、調整変圧器の制御部に設けられたＩＣタグである請求項１又は２に記載の寿命管理機能付電圧調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線路の途中に設置され、その配電線路の電圧変動を補償する寿命管理機能付電圧調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧調整器（Step Voltage Regulator：ＳＶＲ）は、高圧配電線路の途中に設置され、複数タップのタップ切替器を有する調整変圧器を内蔵し、その調整変圧器のタップ切替器を絶縁油中で切り替えることにより配電線路の電圧変動を補償し、電圧調整器の設置以降の高圧配電線路の電圧を基準電圧の設定範囲内に収まるように調整するものである。
【０００３】
この種の電圧調整器では、タップ切替時に発生するアークによりタップ切替器の接点（タップ）が摩耗する接点劣化、また、タップ切替器の接点が摩耗して発生する金属粉が絶縁油中に沈殿して堆積することにより油が汚れたり、あるいは経年的に油が酸化したりすることにより絶縁信頼性が低下する油劣化、さらに、調整変圧器の温度上昇によりその調整変圧器を構成するコイルと鉄心間あるいは一次コイルと二次コイル間に介在させた絶縁紙が劣化する絶縁紙劣化が発生する。
【０００４】
これら接点劣化、油劣化あるいは絶縁紙劣化に基づく電圧調整器の電気的性能や機能の低下に対する信頼性確保などの面から、タップ切替動作回数が所定回数、例えば２０万回を超えた電圧調整器についてはメーカにて内部点検を行い、電圧調整器に異常がなければ、例えば３０万回まで使用するようにしている。また、電圧調整器に異常があった場合や３０万回の使用を超える場合には、タップ切替器を取り替えるなどして故障箇所を修理するようにしている。また、絶縁紙劣化については、柱上設置機器に温度測定手段がないことから、寿命損失の管理がなされていないのが現状である。
【０００５】
前述したタップ切替動作回数については、電圧調整器のケースに設けられたカウンタで表示するようにしているのが一般的である。また、この電圧調整器では、そのケースに設けられた覗き窓からタップ位置を確認できるようになっているが、タップ切替器の接点が摩耗して発生する金属粉が絶縁油中に沈殿して堆積することにより油が汚れることにより、覗き窓からタップ位置を確認することが困難となっている。この絶縁油の汚損によるタップ位置表示確認の困難性を解決すべく、そのタップ位置を簡便に判定表示し得る装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７９６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電圧調整器の電気的性能や機能の低下に対する保全としては、カウンタ表示によるタップ切替動作回数や設置期間のみに基づいて電圧調整器を点検および修理しているのが現状である。また、特許文献１で開示されているように、絶縁油の汚損によるタップ位置の確認を容易にするため、そのタップ位置を簡便に判定表示し得る装置が設けられているのみである。
【０００７】
しかしながら、電圧調整器の電気的性能や機能に直接関連する項目、例えば、前述した接点劣化、油劣化あるいは絶縁紙劣化に関する保全の手段がないというのが現状であった。従って、電圧調整器の電気的性能や機能の低下に対する保全は、目視による外観点検や前述のタップ切替動作回数や設置期間のチェックのみで、的確な劣化診断が行われず、接点劣化、油劣化あるいは絶縁紙劣化による電気的な故障が発生する場合が多かった。
【０００８】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、電圧調整器の電気的性能や機能に直接関連する項目について、簡便な手段により、的確な劣化診断を行い得る寿命管理機能付電圧調整器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、配電線路の途中に設置され、複数タップのタップ切替器を有する調整変圧器を内蔵し、その調整変圧器のタップ切替器を絶縁油中で切り替えることにより配電線路の電圧変動を補償する電圧調整器であって、電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な記憶媒体を備えたことを特徴とする。なお、電圧調整器の劣化情報とは、タップ切替器および調整変圧器の両者の劣化情報を意味する。
【００１０】
本発明では、電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な記憶媒体を備えたことにより、その記憶媒体に電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴を逐次蓄積することができる。この記憶媒体に累積された寿命管理履歴に基づく電圧調整器の劣化情報が保全基準に達した時点で、その劣化情報を、電圧調整器あるいはその周辺機器を子局とする遠方制御システムを利用して親局にデータ伝送することが可能となる。また、記憶媒体が電圧調整器と一体不可分であることから、移設などによる電圧調整器の取替えにも容易に対応可能である。
【００１１】
前述の電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴は、タップ切替器の切り替えによる接点劣化情報および油劣化情報、あるいは、調整変圧器の温度上昇による絶縁紙劣化情報のうちの少なくともいずれか一方であることが望ましい。ここで、「接点劣化情報および油劣化情報、あるいは、絶縁紙劣化情報のうちの少なくともいずれか一方」とは、接点劣化情報および油劣化情報のみの場合、絶縁紙劣化情報のみの場合、接点劣化情報および油劣化情報と絶縁紙劣化情報との両方の場合からなる三つの態様を含むことを意味する。
【００１２】
寿命管理履歴を、接点劣化情報および油劣化情報、あるいは、絶縁紙劣化情報のうちの少なくともいずれか一方とすれば、電圧調整器の電気的性能や機能に直接関連する項目について、的確な劣化診断を行うことが容易となる。接点劣化情報は、タップ切替時に発生するアークによりタップ切替器の接点（タップ）が摩耗している程度を示す。また、油劣化情報は、タップ切替器の接点が摩耗して発生する金属粉が絶縁油中に沈殿して堆積することにより油が汚れ、あるいは経年的に油が酸化したりすることにより絶縁信頼性が低下している程度を示す。さらに、絶縁紙劣化情報は、調整変圧器の温度上昇によりその調整変圧器を構成するコイルと鉄心間あるいは一次コイルと二次コイル間に介在させた絶縁紙が劣化している程度を示す。
【００１３】
本発明における記憶媒体としては、調整変圧器の温度上昇部位に取り付けられた温度センサ付ＩＣタグが好適である。ここで、調整変圧器の温度上昇部位としては、絶縁紙劣化情報を蓄積する点を考慮すれば、調整変圧器の絶縁紙部位に取り付けることが好ましい。但し、調整変圧器の絶縁紙部位に限らず、調整変圧器のコイル部位であってもよい。
【００１４】
温度センサ付ＩＣタグを記憶媒体として使用すれば、接点劣化情報、油劣化情報、絶縁紙劣化情報を含む電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴を逐次蓄積することが容易となる。また、この温度センサ付ＩＣタグに累積された寿命管理履歴に基づく電圧調整器の劣化情報が保全基準に達した時点で、その劣化情報を、電圧調整器あるいはその周辺機器を子局とする遠方監視制御システムを利用して親局にデータ伝送することも容易となる。
【００１５】
前述の温度センサ付ＩＣタグは、調整変圧器からの漏れ磁束を検出する誘導コイルと、その誘導コイルから出力される誘導電流を整流する整流器と、その整流器から出力される直流電力を貯蔵して温度センサへ給電する電気二重層コンデンサとが内蔵されていることが望ましい。
【００１６】
このように誘導コイル、整流器および電気二重層コンデンサを温度センサ付ＩＣタグに内蔵させれば、調整変圧器からの漏れ磁束を利用することにより電気二重層コンデンサを温度センサ付ＩＣタグの駆動電源とすることが可能となる。この温度センサ付ＩＣタグの駆動電源として電気二重層コンデンサを用いることで、二次電池などのバッテリを設置する必要がないので、温度センサ付ＩＣタグを調整変圧器に組み込むことが容易となり、移設などによる電圧調整器の取替えにも容易に対応できる。
【００１７】
本発明における記憶媒体としては、調整変圧器の制御部に設けられたＩＣタグを使用することも可能である。なお、調整変圧器の制御部は、その調整変圧器に付設されており、タップ切替器や変流器から検出された情報に基づいて所定のデータ処理を実行する。
【００１８】
このＩＣタグを使用する場合、前述の温度センサ付ＩＣタグでは、温度センサによる温度情報のみを送信可能とし、接点劣化情報、油劣化情報、絶縁紙劣化情報を含む電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴を蓄積することは必ずしも必要ではない。その場合、接点劣化情報、油劣化情報、絶縁紙劣化情報を含む電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴については、調整変圧器の制御部に設けられたＩＣタグに逐次蓄積すればよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な記憶媒体を備えたことにより、その記憶媒体に電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴を逐次蓄積することができ、その記憶媒体に累積された寿命管理履歴に基づく電圧調整器の劣化情報を、遠方監視制御システムなどを利用してデータ伝送することが可能となる。
【００２０】
このようにして、電圧調整器の電気的性能や機能に直接関連する項目について、的確な劣化診断を行うことができ、電圧調整器の寿命管理が容易となって信頼性が大幅に向上する。また、電圧調整器の電気的性能や機能の低下に対する保全での点検および修理時期を延長でき、過剰な取替えや多頻度に亘る点検および修理を未然に防止することができる。さらに、記憶媒体が電圧調整器と一体不可分であることから、移設などによる電圧調整器の取替えにも容易に対応でき、電圧調整器の確実な寿命管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る寿命管理機能付電圧調整器の実施形態として、その寿命管理機能付電圧調整器（以下、単に電圧調整器と称す）の遠方監視制御システムについて以下に詳述する。図１は本発明の電圧調整器およびその制御部の概略構成を示す。
【００２２】
まず、電圧調整器１（ＳＶＲ）は、同図に示すように複数タップのタップ切替器２を有する調整変圧器３を主要部とし、タップ切替器２および調整変圧器３をケース（図示せず）に収容した構造を具備する。そのケース内には絶縁油が充填され、タップ切替器２および調整変圧器３が絶縁油中に浸漬されている。前述のケースに付設された調整変圧器３の制御部４には、調整変圧器３の出力（二次）側に並列接続された計器用変圧器５を介して変流器６が接続され、その変流器６を調整変圧器３の出力（二次）側に設置している。電圧調整器１は、高圧配電線路の途中に設置され、その入力（一次）側端子７ａ，７ｂが高圧配電線路の電源側に接続され、出力（二次）側端子８ａ，８ｂが高圧配電線路の負荷側に接続される。
【００２３】
この電圧調整器１では、計器用変圧器５の二次側に設けられた模擬インピーダンス９を介して接続され、調整変圧器３の出力（二次）側に設置された変流器６により、その調整変圧器３の出力電流を検出し、電圧調整継電器１０からの昇降圧信号に基づいて調整変圧器３のタップ切替器２を降圧方向あるいは昇圧方向に切り替えるようにしている。絶縁油中でのタップ切替器２によるタップ切替でもって高圧配電線路の電圧変動を補償し、電圧調整器３の設置以降の高圧配電線路の電圧を基準電圧の設定範囲内に収まるように調整している。
【００２４】
ここで、電圧調整器１では、タップ切替時に発生するアークによりタップ切替器２の接点（タップ）が摩耗する接点劣化、また、タップ切替器２の接点が摩耗して発生する金属粉が絶縁油中に沈殿して堆積することにより油が汚れたり、あるいは経年的に油が酸化したりすることにより絶縁信頼性が低下する油劣化、さらに、調整変圧器３の温度上昇によりその調整変圧器３を構成するコイル１１と鉄心１２間あるいは一次コイルと二次コイル間に介在させた絶縁紙１３（図３参照）が劣化する絶縁紙劣化が発生する。
【００２５】
そこで、この電圧調整器１の電気的性能や機能に直接関連する項目、つまり、接点劣化、油劣化および絶縁紙劣化に基づく劣化情報からなる寿命管理履歴の保存と書換えとが可能な記憶媒体としてのＩＣタグ１４，１７を設ける。ＩＣタグ１４，１７とは、情報の保存と書換えとが可能な微小ＩＣチップを搭載したもので、搭載したアンテナを通じて情報の読み書きを無線で行うことができる。ＩＣタグ１４，１７の形状としては、ラベル型、カード型、コイン型、スティック型など様々の形態のものを採用できる。
【００２６】
このＩＣタグ１４は温度センサ付（以下、温度センサ付ＩＣタグと称す）で、タップ切替器２の切り替えによる接点劣化情報および油劣化情報、調整変圧器３の温度上昇による絶縁紙劣化情報からなる寿命管理履歴を逐次蓄積する。つまり、タップ切替器２の接点消耗量と所定の相関関係にあるタップ切替動作時の負荷電流値とタップ切替器２によるタップ切替動作回数とに基づく情報を接点劣化情報とする。なお、タップ切替器２の接点が摩耗して発生する金属粉が絶縁油中に沈殿して堆積することにより油が汚れることから、タップ切替動作時の負荷電流値とタップ切替器２によるタップ切替動作回数とに基づく情報を油劣化情報とする。また、定常時の負荷電流値により算出された発熱量と調整変圧器３の絶縁紙１３またはコイル１１の温度上昇とに基づく熱的ストレスの履歴を絶縁紙劣化情報とする。
【００２７】
前述したタップ切替動作時の負荷電流値は、調整変圧器３の出力電流を変流器６で検出することにより得られる。また、タップ切替器２によるタップ切替動作回数は、そのタップ切替器２に設けられたカウンタ（図示せず）の出力により得られる。調整変圧器３の制御部４では、タップ切替動作時の負荷電流値とタップ切替器２によるタップ切替動作回数とに基づいて、接点劣化情報および油劣化情報をＡ／Ｄ変換部１５，１６でデジタル化し、温度センサ付ＩＣタグ１４に保存する。
【００２８】
一方、定常時の負荷電流値により算出された発熱量は、変流器６により検出されたタップ切替動作時の負荷電流値に基づいて調整変圧器３の制御部４で演算することにより得られる。また、調整変圧器３の絶縁紙１３またはコイル１１の温度上昇は、図３（ａ）に示すように調整変圧器３の鉄心１２とコイル１１間あるいは一次コイルと二次コイル間に介在する絶縁紙１３の一部に取り付けられた温度センサ付ＩＣタグ１４により検出される。なお、絶縁紙劣化情報を得るためには、温度センサ付ＩＣタグ１４を絶縁紙１３に直接的に取り付けることが好ましいが、調整変圧器３の構造上、温度センサ付ＩＣタグ１４を絶縁紙１３に取り付けることが困難であれば、図３（ｂ）に示すようにその温度センサ付ＩＣタグ１４をコイル１１の外周面などの温度上昇部位に取り付けるようにしてもよい。この温度センサ付ＩＣタグ１４に保存された温度情報を無線で調整変圧器３の制御部４に送信する。
【００２９】
接点劣化情報と油劣化情報は、タップ切替器２の接点消耗量とタップ切替時の負荷電流値とが所定の相関関係にあり、かつ、そのタップ切替時の負荷電流値が切替時の負荷状態によって異なることから、所定の電流値を基準として実際のタップ切替動作回数を劣化判定上のタップ切替動作回数に換算する必要がある。そこで、調整変圧器３の制御部４では、演算部１８で、所定の電流値を基準として実際のタップ切替動作回数を劣化判定上のタップ切替動作回数に換算する処理を実行する。
【００３０】
また、絶縁紙劣化情報についても、調整変圧器３の絶縁紙１３またはコイル１１の温度上昇の程度に応じて劣化状態が異なることから、所定の温度を基準として実際の使用年数を劣化判定上の使用年数に換算する必要がある。そこで、調整変圧器３の制御部４では、演算部１９で、所定の温度を基準として実際の耐用年数を劣化判定上の耐用年数に換算する処理を実行する。
【００３１】
以上のようにして得られた接点劣化情報、油劣化情報および絶縁紙劣化情報からなる寿命管理履歴を温度センサ付ＩＣタグ１４に保存する。調整変圧器３の制御部４では、この温度センサ付ＩＣタグ１４に蓄積された寿命管理履歴から、接点劣化情報および油劣化情報に基づくタップ切替動作回数が限界値に達したか否かを判定部２０で判定し、また、絶縁紙劣化情報に基づく温度上昇による耐用年数が限界値に達したか否かを判定する。そして、温度センサ付ＩＣタグ１４に累積された寿命管理履歴に基づく電圧調整器１の劣化情報が保全基準に達した時点で、その劣化情報を、送信部２１により、調整変圧器３の制御部４あるいは電圧調整器１の周辺機器を子局とする遠方監視制御システムの親局にデータ伝送する。その親局では、電圧調整器１の電気的性能や機能に直接関連する項目について的確な劣化診断を行うことが可能となる。なお、温度センサ付ＩＣタグ１４は電圧調整器１と一体不可分であることから、移設などによる電圧調整器１の取替えにも容易に対応可能である。
【００３２】
また、前述の温度センサ付ＩＣタグ１４は、図４に示すように調整変圧器３からの漏れ磁束を検出する誘導コイル３１と、その誘導コイル３１から出力される誘導電流を整流する整流器３２と、その整流器３２から出力される直流電力を貯蔵して温度センサへ給電する電気二重層コンデンサ３３とが内蔵されたものを使用することが可能である。
【００３３】
このように誘導コイル３１、整流器３２および電気二重層コンデンサ３３を温度センサ付ＩＣタグ１４に内蔵させれば、調整変圧器３からの漏れ磁束を利用することにより電気二重層コンデンサ３３を温度センサ付ＩＣタグ１４の駆動電源とすることが可能となる。この温度センサ付ＩＣタグ１４の駆動電源として電気二重層コンデンサ３３を用いることで、二次電池などのバッテリを設置する必要がないので、温度センサ付ＩＣタグ１４を調整変圧器３に組み込むことが容易となり、移設などによる電圧調整器１の取替えにも容易に対応できる。
【００３４】
以上の実施形態では、調整変圧器３の絶縁紙１３またはコイル１１に取り付けられた温度センサ付ＩＣタグ１４に、接点劣化情報、油劣化情報、絶縁紙劣化情報を含む電圧調整器の劣化情報からなる寿命管理履歴を逐次蓄積するようにした場合について説明したが、温度センサ付ＩＣタグ１４に温度情報のみを蓄積する場合には、図２に示すように調整変圧器３の絶縁紙１３またはコイル１１に温度センサ付ＩＣタグ１４を取り付けると共に、接点劣化情報、油劣化情報、絶縁紙劣化情報を含む電圧調整器１の劣化情報からなる寿命管理履歴を蓄積するＩＣタグ１７を、前述の温度センサ付ＩＣタグ１４とは別に調整変圧器３の制御部４に設けるようにしてもよい。なお、このＩＣタグ１７における電圧調整器１の劣化情報蓄積機能は、前述の温度センサ付ＩＣタグと同様であるため、重複説明は省略する。
【００３５】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る寿命管理機能付電圧調整器の実施形態で、電圧調整器およびその制御部の概略構成図である。
【図２】本発明に係る寿命管理機能付電圧調整器の他の実施形態で、電圧調整器およびその制御部の概略構成図である。
【図３】図１および図２の電圧調整器の調整変圧器で、（ａ）（ｂ）は温度センサ付ＩＣタグの取り付け二例を示す概略構成図である。
【図４】図１および図２の温度センサ付ＩＣタグの給電回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電圧調整器
２  タップ切替器
３  調整変圧器
４  制御部
１１  温度上昇部位（コイル）
１３  温度上昇部位（絶縁紙）
１４  記憶媒体（温度センサ付ＩＣタグ）
１７  記憶媒体（ＩＣタグ）
３１  誘導コイル
３２  整流器
３３  電気二重層コンデンサ
【図１】
2008236867.tif 000003
【図２】
2008236867.tif 000004
【図３】
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【図４】
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