(57)【要約】【課題】電気的性能の劣化を過不足なく把握するとともに、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる寿命管理機能付開閉器を提供する。【解決手段】負荷電流を開閉する開閉器である。測定手段１２にて開閉時の負荷電流を測定することができ、演算手段１３にて、負荷電流を開閉電流に換算して、開閉電流と開閉可能回数との関係式に基づく開閉可能回数残を求めることができる。また、記憶媒体１４にて、演算手段１３にて演算された開閉可能回数残を順次書き換えて記憶することができる。記憶媒体１４のデータは読み取り手段１５にて読み取ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷電流を開閉する開閉器であって、少なくとも開閉履歴の記憶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開閉器。
【請求項２】
負荷電流を開閉する開閉器であって、開閉時の負荷電流を測定する測定手段と、開閉電流と開閉可能回数との関係式を記憶する記憶手段と、前記測定手段にて測定した負荷電流を前記記憶手段にて記憶されている開閉電流に換算して前記関係式に基づく開閉可能回数残を求める演算手段と、開閉履歴の記憶と書換えとが可能な記憶媒体とを備え、前記記憶媒体は、前記演算手段にて演算された開閉可能回数残を順次書き換えてこの開閉可能回数残を前記開閉履歴として記憶するとともに、読み取り手段による記憶媒体のデータの読み取りが可能であることを特徴とする寿命管理機能付開閉器。
【請求項３】
負荷電流を開閉する開閉器であって、開閉時の負荷電流を測定する測定手段と、開閉電流と開閉可能回数との関係式を記憶する記憶手段と、前記測定手段にて測定した負荷電流を前記記憶手段にて記憶されている開閉電流に換算して前記関係式に基づく累積開閉回数を求める演算手段と、開閉履歴の記憶と書換えとが可能な記憶媒体とを備え、前記記憶媒体は、前記演算手段にて演算された累積開閉回数を順次書き換えてこの累積開閉回数を前記開閉履歴として記憶するととともに、読み取り手段による記憶媒体のデータの読み取りが可能であることを特徴とする寿命管理機能付開閉器。
【請求項４】
少なくとも前記記憶媒体を開閉器容器に対して不可分としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの寿命管理機能付開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は開閉器に関し、特に寿命管理が可能な寿命管理機能付開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線自動区分開閉用の柱上開閉器等の主に屋外設置用の電力用開閉器は、従来では、給電の信頼性確保等の面から、故障発生までの運用期間（年数）の統計処理(事故統計処理)により、例えば、２０年等の更新奨励年数（保証耐用年数）が寿命として定められ、この寿命年数を目安にした寿命管理が行われていた。そして、この管理に基づいて開閉器を取り替えたり、修理したりしていた。つまり、開閉器の本来機能である電気的開閉性能の変化に基づく管理は行われてこなかった。
【０００３】
ところで、この種の開閉器においてはその開閉器内に、内部への外気の侵入を防止して防錆等を図るため、乾燥窒素ガス等のガスを例えば２０℃換算で１３ｋＰａ程度充填し、大気圧以上の正圧状態で維持される。
【０００４】
しかしながら、開閉器を長期に亘って使用（運用）すると、容器外観が損傷して部品故障（動作不良）が生じたり、ガスの自然漏れ等によって容器内部の圧力が低下したりする。容器内部の圧力が低下すると、外気(湿気)侵入により、容器内部の部品に発錆による動作不良が生じて故障に至る場合がある。このような劣化状況と、前記段落０００２に記載の状況が相まって、開閉器の寿命は本来機能の喪失ではなく、外箱等の付属品によって決定される場合が多かった。
【０００５】
近年、分散型電源の普及の進展に対する系統運用や、配電線利用率の向上、配電線ロスの低減等のために、電力用開閉器の開閉を頻繁に行い、配電線ごとの負荷量をできるだけ均等に制御する等の必要がある。その際、従来の運用における開閉器の開閉頻度（例えば２０年等の耐用年数）では、負荷電流の開閉可能回数は問題とならなかったのに対し、開閉頻度が増加することにより、前記したような観点での耐用年数を経ずして開閉が不可能となる事態が予想される。
【０００６】
このため、開閉器の寿命を電気的開閉性能に関して管理する必要があり、従来には、開閉器の接触子の寿命を予測するものが提案されている（特許文献１）。すなわち、特許文献１に記載のものは、開閉器に流れる遮断電流を検出して累積し、遮断電流の総和と寿命の相関によりその累積値から寿命を予測するものである。
【特許文献１】特開平６−７０４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載の寿命予測方法では、例えば、開閉器に流れる遮断電流を検出して、その累積値が予め設定されている設定値を越えたときに寿命がきていると判断することになる。
【０００８】
ところで、開閉器の接触子の寿命を基にした遮断電流と遮断回数との相関は、一般に次の数１で表され、単純な遮断電流の累積値による開閉器の接触子の寿命管理では、その開閉器の開閉動作に基づく寿命を的確に管理することができない。なお、数１において、ｙは遮断回数（開閉可能回数）であり、ｘは遮断電流（開閉電流）である。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
特に、特許文献１に記載のように、従来では、開閉履歴を記憶したり、書換えたりするとともに、開閉器に不可分の状態で付設されるような媒体を備えた開閉器はない。このため、開閉電流と動作回数との両者を考慮できるものは従来にはなかった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、電気的性能の劣化を過不足なく把握するとともに、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる寿命管理機能付開閉器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の寿命管理機能付開閉器は、負荷電流を開閉する開閉器であって、少なくとも開閉履歴の記憶と書換えとが可能な記憶媒体を備えたものである。
【００１３】
本発明の寿命管理機能付開閉器では、記憶媒体にて、開閉履歴の記憶と書換えとが可能である。このため、開閉履歴を管理することができる。また、書換えによって、開閉履歴を順次更新でき、記憶媒体は最新の開閉に関する情報を記憶している。
【００１４】
本発明の第２の寿命管理機能付開閉器は、負荷電流を開閉する開閉器であって、開閉時の負荷電流を測定する測定手段と、開閉電流と開閉可能回数との関係式を記憶する記憶手段と、前記測定手段にて測定した負荷電流を前記記憶手段にて記憶されている開閉電流に換算して前記関係式に基づく開閉可能回数残を求める演算手段と、開閉履歴の記憶と書換えとが可能な記憶媒体とを備え、前記記憶媒体は、前記演算手段にて演算された開閉可能回数残を順次書き換えてこの開閉可能回数残を前記開閉履歴として記憶するとともに、読み取り手段による記憶媒体のデータの読み取りが可能である。
【００１５】
本発明の第２の寿命管理機能付開閉器では、測定手段にて開閉時の負荷電流を測定することができ、演算手段にて、負荷電流を等価開閉電流に換算して、開閉電流と開閉可能回数との関係式に基づく開閉可能回数残を求めることができる。また、記憶媒体にて、演算手段にて演算された開閉可能回数残を順次書き換えて記憶することができる。記憶媒体のデータは読み取り手段にて読み取ることができる。
【００１６】
このように、この寿命管理機能付開閉器では、記憶媒体には現在の開閉可能回数残（データ）が記憶され、しかも、この開閉可能回数残を読み取り手段にて読み取ることができる。このため、開閉器の管理者等は、読み取り手段にて読み取ったデータによって、開閉可能回数残を把握することができる。
【００１７】
本発明の第３の寿命管理機能付開閉器は、負荷電流を開閉する開閉器であって、開閉時の負荷電流を測定する測定手段と、開閉電流と開閉可能回数との関係式を記憶する記憶手段と、前記測定手段にて測定した負荷電流を前記記憶手段にて記憶されている開閉電流に換算して前記関係式に基づく累積開閉回数を求める演算手段と、開閉履歴の記憶と書換えとが可能な記憶媒体とを備え、前記記憶媒体は、前記演算手段にて演算された累積開閉回数を順次書き換えてこの累積開閉回数を前記開閉履歴として記憶するととともに、読み取り手段による記憶媒体のデータの読み取りが可能である。
【００１８】
本発明の第３の寿命管理機能付開閉器では、測定手段にて開閉時の負荷電流を測定することができ、演算手段にて、負荷電流を等価開閉電流に換算して、開閉電流と開閉可能回数との関係式に基づく累積開閉回数を求めることができる。また、記憶媒体にて、演算手段にて演算された累積開閉回数を順次書き換えて記憶することができる。記憶媒体のデータは読み取り手段にて読み取ることができる。
【００１９】
このように、この寿命管理機能付開閉器では、記憶媒体には現在の累積開閉回数（データ）が記憶され、しかも、この累積開閉回数を読み取り手段にて読み取ることができる。このため、開閉器の管理者等は、読み取り手段にて読み取ったデータによって、累積開閉回数を把握することができる。
【００２０】
寿命管理機能付開閉器において、少なくとも前記記憶媒体を開閉器容器に対して不可分とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の寿命管理機能付開閉器によれば、開閉履歴を管理することができる。このため、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる。また、書換えによって、開閉履歴を順次更新でき、記憶媒体は最新の開閉に関する情報を記憶している。これによって、開閉履歴の管理の精度向上を図ることができる。ところで、配電線の区間ごとに設置された開閉器を介して各区間を配電線で繋いだ配電系統を監視制御する配電線自動運用システムでは、システム運用者が、遠隔操作による手動あるいは自動で開閉器を選択して投入あるいは開放する入切操作を実行することにより、所望の配電線区間を隣接配電線に切替させたりしている。このような開閉させる開閉器候補の選択において、遮断電流の総和あるいは遮断回数だけで管理する手法と比較して、高い精度の管理が可能となり、開閉器寿命の延命化が可能となる。
【００２２】
本発明の第２の寿命管理機能付開閉器によれば、開閉器の管理者等は、読み取り手段にて読み取ったデータによって、開閉可能回数残を把握することができる。このため、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる。しかも、検出した開閉可能回数残の精度も高い。また、開閉器候補の選択において、開閉可能回数残を考慮することにより、遮断電流の総和あるいは遮断回数だけで管理する手法と比較して、高い精度の管理が可能となり、開閉器寿命の延命化が可能となる。
【００２３】
本発明の第３の寿命管理機能付開閉器によれば、開閉器の管理者等は、読み取り手段にて読み取ったデータによって、累積開閉回数を把握することができる。このため、前記寿命管理機能付開閉器と同様、寿命の管理を安定して行うことができる。すなわち、累積開閉回数がわかれば、その開閉器が使用限界に達しているか等を判断でき、その後の開閉器の管理を行うことができる。このため、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる。しかも、検出した累積開閉数の精度も高い。また、開閉させる開閉器候補の選択において、累積開閉回数を考慮することにより、遮断電流の総和あるいは遮断回数だけで管理する手法と比較して、高い精度の管理が可能となり、開閉器寿命の延命化が可能となる。
【００２４】
寿命管理機能付開閉器において、記憶媒体を開閉器容器に対して不可分とすることができる。このため、開閉器の移設等を行う場合、移設前の開閉器における開閉可能回数等を把握することができ、何回移設を繰り返したとしても、開閉器のライフサイクルを通じて、一貫した管理が可能となる。それにより、移設後の開閉器における開閉可能回数等の管理の精度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る寿命管理機能付開閉器の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２６】
図１に本発明に係る第１実施形態の寿命管理機能付開閉器を示す。この寿命管理機能付開閉器は、例えば、配電線自動区分開閉器である。ここで、区分開閉器とは、変電所から引き出された配電線を複数の区間に区分するものである。
【００２７】
開閉器１は、開閉器容器２と、この開閉器容器２に収納される真空バルブ３とを備え、この容器内には、乾燥窒素ガス等が充填されている。なお、ガスは、例えば、２０℃換算で１３ｋＰａ程度で充填され、大気圧以上の正圧状態に維持される。
【００２８】
真空バルブ３は、真空容器５と、この真空容器５に収容される一対の電極と、各電極に通電コイルを介して接続される端子６、７とを備える。そして、各端子６、７に配電線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが接続される。
【００２９】
そして、この寿命管理機能付開閉器の寿命管理機能は、図３に示すように、開閉電流（しゃ断電流）と開閉可能回数（しゃ断回数）との関係式が入力された記憶手段１１と、この開閉器１にて開閉する負荷電流を検出する測定手段１２と、開閉電流と開閉可能回数との関係式に基づく開閉可能回数残等を求める演算手段１３と、演算手段１３にて演算されたデータを記憶する記憶媒体１４とを備える。この記憶媒体１４は書込手段（書換手段）１８にて演算手段１３からのデータを順次新しいものに書き換えることができる。
【００３０】
開閉回数による寿命は開閉した負荷電流値と開閉した回数によって決まる。このため、開閉電流と開閉可能回数との関係式は、開閉可能回数をｙとし、開閉電流をｘとしたときに、次の数１に表される。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
測定手段１２は、図１に示すように電流センサ８と、この電流センサ８による電流を算出する電流算出部(電流計測部)９等にて構成することができる。なお、電流センサ８としては、鉄心とこれに巻設されるコイル等を有する変流器を使用することができる。また、電流計測部９、記憶手段１１及び演算手段１３はマイクロコンピュータ等にて構成することができる。
【００３３】
記憶媒体１４は図１に示すようにＩＣタグ等にて構成することができる。ここで、ＩＣタグとは、物体の識別に利用される微小な無線ＩＣチップである。形状は、ラベル型、カード型、コイン型、スティック型など様々のものを採用できる。記憶媒体１４として、フラッシュメモリ等であってもよく、この場合、電源を切るとデータが消える揮発性メモリと、電源を切ってもデータを保持する不揮発性メモリがある。
【００３４】
記録媒体１４のデータは図３に示す読み取り手段１５にて読み取ることができる。ここで、読み取り手段１５としてはデータ読み取り器であって、電波や電磁波でこの読み取り器と記録媒体１４との交信が可能である。また、開閉器自体の管理情報（開閉状態情報等）の記憶と書換とが可能である。
【００３５】
次に図１と図３に示す寿命管理機能付開閉器の寿命管理方法を説明する。この場合、記憶手段１１には、前記数１の式で表される関係式が入力されている。そして、測定手段１２にて、開閉時の負荷電流を測定(算出)する。例えば、α＝８×１０８とし、β＝２とすると、数２に示す関係式になる。
【００３６】
【数２】
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【００３７】
その関係式は図２に示すグラフとなる。この場合、４００Ａで５０００回の開閉能力があることになり、４００Ａの負荷電流を開閉したときには、１回を開閉可能回数残から減算することになる。これに対して、２００Ａの負荷電流を開閉したときには、４００Ａに換算して、１／２２回＝１／４回を開閉可能回数残から減算することになる。この開閉可能回数残は記憶媒体１４において順次書き換えられて記憶される。
【００３８】
このように、前記寿命管理機能付開閉器では、開閉履歴を管理することができる。このため、開閉回数超に伴い発生する開閉機構の不動作による供給支障を未然に防止できる。また、書換えによって、開閉履歴を順次更新でき、記憶媒体は最新の開閉に関する情報を記憶している。これによって、開閉履歴の管理の精度向上を図ることができる。特に、電力系統監視制御システムにおける開閉器候補の選択において、遮断電流の総和あるいは遮断回数だけで管理する手法と比較して、高い精度の管理が可能となり、開閉履歴（開閉可能回数残）を考慮することにより、開閉器寿命の延命化が可能となる。
【００３９】
この寿命管理機能付開閉器では、読み取り手段にて読み取ったデータによって、開閉可能回数残を開閉履歴として、開閉器の管理者等が把握することができるので、その管理が容易である。
【００４０】
また、寿命管理機能付開閉器において、図１に示すように、少なくとも記憶媒体１４を開閉器容器２に不可分としている。ここで、不可分とは、開閉容器２内に付設されて、開閉器容器２に対して一体化されていることであって、この開閉器１を移設する際には、容器２とともに移設される。このため、開閉器１の移設等を行う場合、移設前のこの開閉器１における開閉可能回数等を把握することができ、何回移設を繰り返したとしても、開閉器のライフサイクルを通じて、一貫した管理が可能となる。それにより、移設後のこの開閉器１における開閉可能回数等の管理の精度が高くなる。なお、この図１においては、記憶手段１１を図示省略しているが、記憶媒体１４以外の記憶手段１１、測定手段１２、演算手段１３も開閉器容器２に不可分としている。
【００４１】
次に図４は第２実施形態を示し、この場合、測定手段１２及び演算手段１３等が開閉器容器２の外部に配置される。外部としては、開閉器容器２の外面に付設するいわゆる外付であっても、開閉器容器２から比較的離れた位置に配置されたものであってもよい。なお、このように開閉器容器２の外部に測定手段１２等を設ける場合、これらをケース２０に収納するのが好ましい。
【００４２】
図４に示す寿命管理機能付開閉器であっても、開閉する負荷電流を測定することによって、開閉可能回数残を求めることができ、前記図１に示す寿命管理機能付開閉器と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
図５は第３実施形態を示し、この場合、読み取り手段１５にて読み取った記憶媒体１４のデータを通信子局１６を介して、配電自動中央装置１７に入力するようにしている。ここで、配電自動中央装置１７とは、高圧配電線の停電の有無の監視や同線路に設置されている自動開閉器の入切の制御を行うものである。
【００４４】
図５に示す寿命管理機能付開閉器であっても、開閉する負荷電流を測定することによって、開閉可能回数残を求めることができ、前記図１に示す寿命管理機能付開閉器と同様の作用効果を奏する。特に、開閉させる開閉器候補の選択における管理等が安定して、開閉器寿命の延命化の精度が向上する。
【００４５】
前記各実施形態では、演算手段１３は、開閉電流と開閉可能回数との関係式に基づく開閉可能回数残を求めるものであったが、演算手段１３として、累積開閉回数であってもよい。すなわち、測定手段１２にて開閉する負荷電流を測定し、この負荷電流を開閉電流として、開閉電流と開閉可能回数との前記関係式に当てはめることによって、累積開閉回数を求めることができる。ここで、累積開閉回数とは、開閉器が開閉を行った合計回数である。このため、この累積開閉回数を開閉履歴とすることができる。
【００４６】
このように、累積開閉回数を把握することによっても、前記寿命管理機能付開閉器と同様、寿命の管理を安定して行うことができる。すなわち、累積開閉回数がわかれば、その開閉器１が使用限界に達しているか等を判断でき、その後の開閉器１の管理を行うことができる。しかも、検出した累積開閉数の精度も高い。また、開閉させる開閉器候補の選択において、累積開閉回数を考慮することにより、開閉器寿命の延命化が可能となる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、開閉器１には、気中形と真空形とガス形とがあるが、本発明ではこのいずれのタイプであってもよい。また、演算手段（演算部）１３としては、開閉可能回数残及び累積開閉数の両者を演算するものであってよい。この場合、ＩＣタグ等の記憶媒体１４に最新の開閉可能回数残及び累積開閉数が記憶されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す寿命管理機能付開閉器の要部簡略図である。
【図２】開閉電流と開閉可能回数との関係を示すグラフ図である。
【図３】前記寿命管理機能付開閉器の寿命管理機能の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す寿命管理機能付開閉器の要部簡略図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す寿命管理機能付開閉器の要部簡略図である
【符号の説明】
【００４９】
１１   記憶手段
１２   測定手段
１３   演算手段
１４   記憶媒体
１５   読み取り手段  
【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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