(57)【要約】【課題】接触子の駆動指令信号にノイズが重畳されると接触子が誤作動して所定のタイミングで主回路を開閉極できないという問題点を解消する。【解決手段】交流電力が伝送される主回路である送電線１を開閉する遮断器部である接触子２と、この接触子２を駆動する遮断器駆動部３と、送電線１における電流または電圧の所定の位相で送電線１を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号１１に変換して出力する位相制御部６と、交流信号１１の周波数とこの交流信号１１に重畳されるノイズの周波数との差異により開閉指令信号を識別すると接触子２を駆動する駆動指令信号を遮断器駆動部３へ出力する周波数識別部８とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、該遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、上記主回路における電圧または電流の所定の位相で上記主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が上記開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、上記交流信号の周波数と上記交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異により上記開閉指令信号を識別すると上記遮断器部を駆動するための駆動指令信号を上記遮断器駆動部へ出力する周波数識別部とを備えた遮断器。
【請求項２】
交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、該遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、上記主回路における電圧または電流の所定の位相で上記主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が上記開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、上記交流信号の周波数と上記交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、該周波数識別部が上記交流信号の周波数を識別し、かつ上記周波数識別部へ入力される信号である上記交流信号、上記ノイズ、またはこの両者が重畳された信号のいずれかのレベルが所定のレベルを上回ったときに、上記周波数識別部が上記遮断器駆動部へ上記遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力する遮断器。
【請求項３】
交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、該遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、上記主回路における電圧または電流の所定の位相で上記主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が上記開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、上記交流信号の周波数と上記交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、該周波数識別部が上記交流信号の周波数を識別し、かつ識別された上記交流信号の周波数成分のレベルが所定のレベルを上回ったときに、上記周波数識別部が上記遮断器駆動部へ上記遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力する遮断器。
【請求項４】
交流信号に正弦波を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遮断器。
【請求項５】
遮断器駆動部が、駆動指令信号を入力されてから主回路の電圧変化の１周期以内に上記主回路を開閉するように遮断器部を駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を伝送する主回路を、その主回路における電圧または電流の所定の位相で遮断（以後、開極と記す。）または投入（以後、閉極と記す。）する遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遮断器においては、主回路を開極または閉極するタイミングを調整するユニットへ主回路の電圧、電流、周波数データを取り込む際に、主回路に重畳される高周波ノイズを除去して電圧または電流の零点位相を検出し、遮断器の温度、駆動回数、遮断器の接触子の制御電圧などの諸条件から接触子が主回路を開極または閉極するのに要する次回の動作時間を予測して、零点位相を基準に接触子の開閉指令信号を出力する構成にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１７６１７０号（第３−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遮断器は以上のように構成されていたので、主回路に高周波ノイズが重畳されても、開閉極するタイミングの基準となる主回路における電圧または電流の零点位相を正確に検出し、次回の接触子の開閉極に要する動作時間を予測することにより、接触子の開閉指令信号を所定のタイミングで出力することを可能とするものである。しかし、接触子の開閉指令信号にノイズが重畳されると接触子が誤作動して所定のタイミングで主回路を開閉極できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、接触子の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器を得ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遮断器においては、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異により開閉指令信号を識別すると遮断器部を駆動するための駆動指令信号を遮断器駆動部へ出力する周波数識別部とを備えたものである。
【０００７】
また、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ周波数識別部へ入力される信号である交流信号、ノイズ、またはこの両者が重畳された信号のいずれかのレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するものである。
【０００８】
また、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ識別された交流信号の周波数成分のレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における遮断器を示すブロック図である。図１において、主回路は交流電力を伝送する送電線１である。遮断器部は主回路である送電線１に接続された接触子２であり、送電線１を開極または閉極する。遮断器駆動部３は遮断器部である接触子２と接続され、接触子２を駆動する。ここで、遮断器駆動部３は接触子２に設けられた開極用コイルまたは閉極用コイルに励磁電流を流すことにより、それぞれのコイルが発生する磁力を用いて接触子２を駆動するものとする。電圧検出部は送電線１に接続された電圧変成器４であり、送電線１における電圧の時間波形を検出してアナログ電圧信号を出力する。電流検出部は送電線１に接続された電流変成器５であり、送電線１における電流の時間波形を検出してアナログ電流信号を出力する。
【００１０】
位相制御部６は、Ａ／Ｄコンバーター６１、零点位相検出処理部６２及び交流信号発生部６３から構成される。Ａ／Ｄコンバーター６１は電圧検出部である電圧変成器４および電流検出部である電流変成器５と接続され、アナログ電圧信号またはアナログ電流信号をそれぞれデジタル信号に変換して出力する。零点位相検出処理部６２はＡ／Ｄコンバーター６１および上位リレー７と接続される。交流信号発生部６３は零点位相検出処理部６２と接続される。周波数識別部８は交流信号発生部６３と接続される。遮断器駆動部３は周波数識別部８と接続される。
【００１１】
次に動作について説明する。送電線１における電圧の時間波形が電圧変成器４により検出され、アナログ電圧信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。また、送電線１における電流の時間波形が電流変成器５により検出され、アナログ電流信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。
【００１２】
Ａ／Ｄコンバーター６１は、電圧変成器４から入力されたアナログ電圧信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電圧信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。また、Ａ／Ｄコンバーター６１は、電流変成器５から入力されたアナログ電流信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電流信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。
【００１３】
零点位相検出処理部６２は、Ａ／Ｄコンバーター６１から入力されたデジタル電圧信号及びデジタル電流信号について、送電線１の電圧変化の１周期分のデータを記憶し、１周期毎に逐次最新データに更新する。
【００１４】
上位リレー７から接触子２の開極指令または閉極指令が入力されると、零点位相検出処理部６２が記憶している最新の１周期分のデジタル電圧データまたはデジタル電流データを用いて、送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分を算出し、送電線１における電圧または電流波形が予測される。デジタル電圧データまたはデジタル電流データの最大値と最小値に対し、最大値と最小値の差から振幅を、最大値と最小値の平均値から直流成分を算出する。また、最大値と最小値を与える時刻から位相を算出する。
【００１５】
零点位相検出処理部６２は、この予測波形に基づき、送電線１における電圧または電流の所定の位相で送電線１を、次回、開極または閉極させるように開閉指令信号を交流信号発生部６３へ出力するタイミングを調整する。ここで所定の位相とは、開極する場合は電流の零点位相、閉極する場合は電圧の零点位相である。予測波形を用いることにより、送電線１に直流成分を含むノイズが重畳されていても開閉極する目標の零点位相を正確に決定できる。なお、開閉指令信号を交流信号発生部６３へ出力するタイミングを決定するときには、開閉指令信号を出力してから接触子２が開極または閉極を完了するのに要する時間を見込む。
【００１６】
零点位相検出処理部６２が出力する開閉指令信号は、図２に示すように所定の時間幅Ｔを有するパルス信号９である。交流信号発生部６３は例えば基準発振器６３ａ、周波数シンセサイザ６３ｂ及びスイッチ回路６３ｃを組み合わせて構成し、開閉指令信号であるパルス信号９を所定の基本周期と時間幅Ｔとを有する交流信号１１に変換する。なお、交流信号１１の基本周期とは、交流信号１１に含まれる直流成分以外の周波数成分で最も低い周波数である基本周波数に対応した周期である。
【００１７】
基準発振器６３ａとしては水晶発振器を用いる。周波数シンセサイザ６３ｂは基準発振器６３ａが出力する基準発振周波数に対し分周回路を用いて周波数調整を行い、常時発振動作させておく。ここで、周波数シンセサイザ６３ｂの発振周波数は交流信号１１の周波数に対応し、周波数シンセサイザ６３ｂの基本周期がパルス信号９の時間幅Ｔよりも短くなるように調整する。例えば、開閉指令が出てから送電線１における電圧変化の１周期以内で送電線１を開極、または閉極するような高速遮断器においては、開閉指令信号の時間幅Ｔを短くする必要があるが、周波数シンセサイザ６３ｂを上記のように構成することにより、少なくとも１周期分の基本周期を有する交流信号１１を出力することが可能となる。図２に示した例では、交流信号１１として正弦波を用いている。この正弦波の周期はパルス信号９の時間幅Ｔの半分としている。スイッチ回路６３ｃは周波数シンセサイザ６３ｂの出力側に設け、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成し、パルス信号９が入力されている時間Ｔだけ周波数シンセサイザ６３ｂの出力を取り出す。もしもパルス信号９を交流信号１１に変換しないで伝送すると、パルス信号９の伝送経路に直流成分を含んだノイズが混入し、この直流成分がパルス信号９に逆相で重畳された場合にはパルス信号９を打ち消し、パルス信号９が適切に伝送されず、送電線１を所定のタイミングで開極または閉極できない可能性がある。
【００１８】
交流信号発生部６３から出力された交流信号１１は、図３に示すようにシールド線１２を通って周波数識別部８へ入力される。図３は図１における交流信号発生部６３と周波数識別部８との間を取り出したものであり、交流信号発生部６３と周波数識別部８とを接続する交流信号１１の伝送線路について説明するブロック図である。シールド線１２は内導体と外導体から構成される同軸線路であり、外導体を接地して用いる。図３において、内導体は中央の太線で表し、外導体は内導体を囲む細線で示す。シールド線１２を用いることにより、交流信号１１がシールド線１２から電磁波として放射され交流信号１１の振幅が減衰することを防止する。また、この放射によりシールド線１２の周辺機器に影響を及ぼすことを防止する。さらに、シールド線１２の周囲からシールド線１２へノイズが混入することを抑圧する。
【００１９】
周波数識別部８は、入力された交流信号１１及び交流信号１１に重畳されたノイズに対し、周知のＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のアルゴリズムを用いた周波数成分の分析を行い、開閉指令信号を識別する。図４はＦＦＴ処理による周波数成分分析の結果の例を示す。図４において、横軸は周波数であり、左端が０の直流、右方向は周波数が高くなることを示す。縦軸は周波数成分のレベルであり、上方向はレベルが高いことを示す。開閉指令信号に設定された交流信号１１の周波数と、交流信号１１の伝搬経路に混入したノイズの周波数との差異を用いて開閉指令信号を識別する。ここで、開閉指令信号に設定された交流信号１１の周波数は、交流信号１１の基本周期に対応する基本周波数とする。ノイズに直流成分が含まれている場合には、その直流成分は周波数が零の位置の周波数成分として分析されるので、開閉指令信号の識別に影響しない。
【００２０】
図５は周波数識別部８の動作を示すフローチャートである。周波数識別部８は初期状態として待機状態にあるものとする。ステップＳ１で位相制御部６の交流信号発生部６３から周波数識別部８へシールド線１２を経由して信号が入力される。ここで、周波数識別部８へ入力される信号は、交流信号１１、ノイズ、または交流信号１１にノイズが重畳されたもののいずれかである。この信号はステップＳ２でＦＦＴ処理される。ステップＳ２でＦＦＴ処理された結果、ステップＳ３で開閉指令信号に設定された周波数を識別するとステップＳ４で開閉指令信号を検出したものとし、ステップＳ５で遮断器駆動部３へ駆動指令信号を出力して待機状態へ戻る。一方、ステップＳ３で開閉指令信号に設定された周波数を識別しないときは入力された信号がノイズのみであり、交流信号１１を含まない状態と判定する。この場合は待機状態へ戻る。
【００２１】
周波数識別部８は、開閉指令信号に設定された周波数成分を識別すると接触子２を駆動するための駆動指令信号を遮断器駆動部３へ出力する。駆動指令信号が入力された遮断器駆動部３は、接触子２に設けられた開極用コイルまたは閉極用コイルに励磁電流を流すことにより、それぞれのコイルが発生する磁力を用いて接触子２を駆動する。接触子２を駆動することにより送電線１を開極または閉極する。ここで、遮断器駆動部３は、駆動指令信号を入力されてから送電線１における電圧変化の１周期以内に送電線１を開極または閉極を完了する速度で接触子２を駆動する。
【００２２】
上記の説明において、交流信号１１として正弦波を用いたが、交流信号１１は正弦波に高調波成分が重畳されて波形の歪んだ信号や矩形状の信号であってもよい。交流信号１１の基本周波数が正弦波の周波数と同じであれば周波数識別部８で開閉指令信号を識別できる。
【００２３】
また、交流信号発生部６３を構成する発振器として基準発振器６３ａと周波数シンセサイザ６３ｂとを用いたが、コイルとコンデンサとを用いたＬＣ発振回路であるハートレー発振回路やコルピッツ発振回路などを用いてもよい。また、コンデンサと抵抗とを用いたＣＲ発振回路であるウィーンブリッジ形発振回路や移相形発振回路などを用いてもよい。
【００２４】
また、交流信号発生部６３を構成するスイッチ回路６３ｃとしてＭＯＳＦＥＴを用いたが、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなどの他の半導体部品を用いてもよい。また、リレースイッチを用いてもよい。
【００２５】
また、周波数識別部８が開閉指令信号に設定された周波数を識別する手段としてＦＦＴを用いたが、開閉指令信号に設定された基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過フィルタを用いてもよい。このように構成することにより周波数識別部８の構成が簡単化される利点がある。また、開閉指令信号の識別に要する時間が不要となるので、開閉指令信号を出力してから接触子２が開極または閉極を完了するのに要する時間が短縮される利点がある。
【００２６】
このように構成された実施の形態１による遮断器は、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異により開閉指令信号を識別すると遮断器部を駆動するための駆動指令信号を遮断器駆動部へ出力する周波数識別部とを備えたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００２７】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２における要部構成である周波数識別部８の動作を説明するフローチャートである。周波数識別部８は、実施の形態１に記載した構成に加え、周波数識別部８へ入力される信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、この測定された信号レベルが所定のレベルを上回るか否かの信号レベル比較手段とを備える。その他の構成は実施の形態１の構成と同様である。
【００２８】
次に動作について説明する。周波数識別部８を除くすべての構成要素の動作は実施の形態１と同様である。図６を用いて周波数識別部８の動作を説明する。
【００２９】
図６において、周波数識別部８は初期状態として待機状態にあるものとする。ステップＳ１では、位相制御部６の交流信号発生部６３から周波数識別部８へシールド線１２を経由して信号が入力される。ここで、周波数識別部８へ入力される信号は、交流信号１１、ノイズ、または交流信号１１にノイズが重畳されたもののいずれかである。ステップＳ６では、信号レベル測定手段により入力された信号レベルが測定され、信号レベル比較手段によりこの測定された信号レベルが予め設定された所定のレベルを上回るか否かの判定が行われる。ここで、上記所定のレベルとは次の処理に進むか否かを判定するレベルであり、例えばノイズを含まない交流信号１１が入力された場合の信号レベルを少し下回る値とする。信号レベルが上記所定のレベルを上回ると次の処理であるステップＳ２へ進み、所定のレベルに満たない場合には初期状態へ戻る。
【００３０】
ステップＳ２では入力された信号に対しＦＦＴ処理される。ステップＳ２でＦＦＴ処理された結果、ステップＳ３では、開閉指令信号９に設定された周波数を識別するとステップＳ４で開閉指令信号を検出したものとし、ステップＳ５で遮断器駆動部３へ駆動指令信号を出力して待機状態へ戻る。ここで、開閉指令信号９に設定された周波数は、交流信号１１の基本周期に対応する基本周波数とする。一方、ステップＳ３で開閉指令信号９に設定された周波数を識別しないときは入力された信号がノイズのみであり、交流信号１１を含まない状態と判別する。この場合は待機状態へ戻る。
【００３１】
入力された信号がノイズのみであって交流信号１１を含まず、このノイズが交流信号１１の基本周波数成分を含む場合であっても、ノイズのレベルが所定のレベルよりも小さければ待機状態へ戻り、ステップＳ６によりＦＦＴ処理を行わないので、誤って駆動指令信号が遮断器駆動部３へ出力されることを防止できる。
【００３２】
上記の説明において、ステップＳ６と、ステップＳ２及びステップＳ３を順次実施したが、図７に示すように並列して実施してもよい。図７のステップＳ７において、ステップＳ３での識別結果と、ステップＳ６での判定結果が共にＹＥＳの場合にステップＳ４に進む。以降の動作は実施の形態２に示したものと同じである。
【００３３】
このように構成された実施の形態２による遮断器は、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ周波数識別部へ入力される信号である交流信号、ノイズ、またはこの両者が重畳された信号のいずれかのレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００３４】
実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３における要部構成である周波数識別部８の動作を説明するフローチャートである。周波数識別部８は、実施の形態１に記載した構成に加え、開閉指令信号９に設定された周波数成分のレベルが所定のレベルを上回るか否かの周波数成分レベル比較手段を備える。その他の構成は実施の形態１の構成と同様である。
【００３５】
次に動作について説明する。周波数識別部８を除くすべての構成要素の動作は実施の形態１と同様である。図８を用いて周波数識別部８の動作を説明する。
【００３６】
図８において、周波数識別部８は初期状態として待機状態にあるものとする。ステップＳ１では、位相制御部６の交流信号発生部６３から周波数識別部８へシールド線１２を経由して信号が入力される。ここで、周波数識別部８へ入力される信号は、交流信号１１、ノイズ、または交流信号１１にノイズが重畳されたもののいずれかである。この信号はステップＳ２でＦＦＴ処理される。ステップＳ２でＦＦＴ処理された結果、ステップＳ３で開閉指令信号９に設定された周波数を識別すると、ステップＳ８で周波数成分レベル比較手段により開閉指令信号９に設定された周波数成分のレベルが所定のレベルを上回るか否かの判別が行われる。ここで、開閉指令信号９に設定された周波数は、交流信号１１の基本周期に対応する基本周波数とする。また、上記所定のレベルとは次の処理に進むか否かを判定するレベルであり、例えばノイズを含まない交流信号１１が入力された場合に、開閉指令信号９に設定された周波数成分のレベルを少し下回る値とする。開閉指令信号９に設定された周波数成分のレベルが所定のレベルを上回ると次の処理であるステップＳ４へ進み、所定のレベルに満たない場合には初期状態へ戻る。
【００３７】
ステップＳ４では開閉指令信号を検出したものとし、ステップＳ５で遮断器駆動部３へ駆動指令信号を出力して待機状態へ戻る。一方、ステップＳ３で開閉指令信号９に設定された周波数を識別しないときは入力された信号がノイズのみであり、交流信号１１を含まない状態と判別する。この場合は待機状態へ戻る。
【００３８】
入力された信号がノイズのみであって交流信号１１を含まず、このノイズが交流信号１１の基本周波数成分を含む場合であっても、その基本周波数成分のレベルが所定のレベルよりも小さければ待機状態へ戻り、ステップＳ４による開閉指令信号の検出を行わないので、誤って駆動指令信号が遮断器駆動部３へ出力されることを防止できる。
【００３９】
このように構成された実施の形態３による遮断器は、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ識別された交流信号の周波数成分のレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００４０】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４における遮断器を示すブロック図である。図９において、実施の形態１で示した交流信号発生部６３の代わりに、Ｄ／Ａコンバーター６４が設けられている。また、零点位相検出処理部６２は上位リレー７から接触子２の開極指令または閉極指令が入力されると、パルス信号列からなる開閉指令信号を出力する。その他の構成は実施の形態１の構成と同様である。
【００４１】
以下、動作について説明する。実施の形態１と同様に、送電線１における電圧の時間波形が電圧変成器４により検出され、アナログ電圧信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。また、送電線１における電流の時間波形が電流変成器５により検出され、アナログ電流信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。
【００４２】
Ａ／Ｄコンバーター６１は、電圧変成器４から入力されたアナログ電圧信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電圧信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。また、Ａ／Ｄコンバーター６１は、電流変成器５から入力されたアナログ電流信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電流信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。
【００４３】
零点位相検出処理部６２は、Ａ／Ｄコンバーター６１から入力されたデジタル電圧信号またはデジタル電流信号について、送電線１における電圧変化の１周期分のデータを記憶し、１周期毎に逐次最新データに更新する。
【００４４】
上位リレー７から接触子２の開極指令または閉極指令が入力されると、零点位相検出処理部６２が記憶している最新の１周期分のデジタル電圧データまたはデジタル電流データを用いて、送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分を算出して送電線１における電圧または電流波形が予測される。送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分の算出方法は実施の形態１と同様である。
【００４５】
零点位相検出処理部６２は、この予測波形に基づき、送電線１における電圧または電流の所定の位相で送電線１を、次回、開極または閉極させるように開閉指令信号を交流信号発生部６３へ出力するタイミングを調整する。ここで所定の位相とは、開極する場合は電流の零点位相、閉極する場合は電圧の零点位相である。予測波形を用いることにより、送電線１に直流成分を含むノイズが重畳されていても開閉極する目標の零点位相を正確に決定できる。なお、開閉指令信号を交流信号発生部６３へ出力するタイミングを決定するときには、開閉指令信号を出力してから接触子２が開極または閉極を完了するのに要する時間を見込む。
【００４６】
開閉指令信号は図１０に示すようにパルス信号列１０からなり、各パルス信号は所定の時間幅を有する。開閉指令信号であるパルス信号列１０の全体の時間幅はＴである。パルス信号列１０の包絡線は正弦波状の形状を有する。Ｄ／Ａコンバーター６４はパルス信号列１０をアナログの交流信号１１に変換する。ここで、交流信号１１の基本周期がパルス信号列１０のトータルの時間幅Ｔよりも短かくなるようにＤ／Ａコンバーター６４を構成する。なお、交流信号の基本周期とは、交流信号に含まれる直流成分以外の周波数成分で最も低い周波数である基本周波数に対応した周期である。図９に示した例では、交流信号１１として正弦波を用い、この正弦波の周期は、パルス信号列１０のトータルの時間幅Ｔの半分としている。
【００４７】
Ｄ／Ａコンバーター６４から出力された交流信号１１は、図１１に示すようにシールド線１２を通って周波数識別部８へ入力される。図１１は図９におけるＤ／Ａコンバーター６４と周波数識別部８との間を取り出したものであり、Ｄ／Ａコンバーター６４と周波数識別部８とを接続する交流信号１１の伝送線路について説明するブロック図である。シールド線１２の構成は実施の形態１と同様である。シールド線１２を用いることにより、交流信号１１がシールド線１２から電磁波として放射され交流信号１１の振幅が減衰することを防止する。また、この放射によりシールド線１２の周辺機器に影響を及ぼすことを防止する。さらに、シールド線１２の周囲からシールド線１２にノイズが混入することを抑圧する。その後の動作は実施の形態１と同様である。
【００４８】
上記の説明において、Ｄ／Ａコンバーター６４を用いてパルス信号列１０を交流信号１１に変換したが、低域通過フィルタを用いて、パルス信号列１０の包絡線が形成する正弦波の周波数成分以下の周波数成分を通過させて交流信号１１を発生させてもよい。低域通過フィルタを用いることによりパルス信号列１０を交流信号１１に変換する機器の構成が簡単になる利点がある。また、上記変換に要する時間が不要になるので、開閉指令信号を出力してから接触子２が開極または閉極を完了するのに要する時間が短縮される利点がある。
【００４９】
このように構成された実施の形態４による遮断器は、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を、Ｄ／Ａコンバーターにより基本周期が開閉指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異により開閉指令信号を識別すると遮断器部を駆動する駆動指令信号を遮断器駆動部へ出力する周波数識別部とを備えたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００５０】
実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５における要部構成を示すブロック図である。図１２において、実施の形態１で示した交流信号発生部６３の代わりに電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−ｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ）コンバーター１３、シールド線１２の代わりに光伝送路である光ファイバ１４及び光信号から電気信号に変換するＯ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）コンバーター１５が設けられている。また、周波数識別部８をなくして、Ｏ／Ｅコンバーター１５が遮断器駆動部３と接続されている。その他の構成は実施の形態１の構成と同様である。
【００５１】
次に動作について説明する。実施の形態１と同様に、送電線１における電圧の時間波形が電圧検出部である電圧変成器４により検出され、アナログ電圧信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。また、送電線１における電流の時間波形が電流検出部である電流変成器５により検出され、アナログ電流信号としてＡ／Ｄコンバーター６１へ常時出力される。
【００５２】
Ａ／Ｄコンバーター６１は、電圧変成器４から入力されたアナログ電圧信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電圧信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。また、Ａ／Ｄコンバーター６１は、電流変成器５から入力されたアナログ電流信号を所定のサンプリングレートでサンプリングしてデジタル電流信号に変換し、零点位相検出処理部６２へ出力する。
【００５３】
零点位相検出処理部６２は、Ａ／Ｄコンバーター６１から入力されたデジタル電圧信号またはデジタル電流信号について、送電線１における電圧変化の１周期分のデータを記憶し、１周期毎に逐次最新データに更新する。
【００５４】
上位リレー７から接触子２の開極指令または閉極指令が入力されると、零点位相検出処理部６２が記憶している最新の１周期分のデジタル電圧データまたはデジタル電流データを用いて、送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分を算出して送電線１の電圧または電流波形が予測される。送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分の算出方法は実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１２に示すように、零点位相検出処理部６２は、この予測波形に基づき、送電線１における電圧または電流の所定の位相で送電線１を、次回、開極または閉極させるように開閉指令信号をＥ／Ｏコンバーター１３へ出力するタイミングを調整する。ここで所定の位相とは、開極する場合は電流の零点位相、閉極する場合は電圧の零点位相である。なお、開閉指令信号をＥ／Ｏコンバーター１３へ出力するタイミングを決定するときには、開閉指令信号を出力してから接触子２が開極または閉極を完了するのに要する時間を見込む。
【００５６】
零点位相検出処理部６２が出力する開閉指令信号は、実施の形態１と同様に、図２に示すパルス信号９である。パルス信号９はＥ／Ｏコンバーター１３へ出力される。Ｅ／Ｏコンバーター１３は入力された電気信号であるパルス信号９を同じ形状の光信号に変換して出力する。Ｅ／Ｏコンバーター１３から出力された光信号は光伝送路である光ファイバー１４の中を伝送しＯ／Ｅコンバーター１５に入力される。光ファイバー１４を通ることにより、光ファイバー１４の周囲から光ファイバー１４へノイズが電気的に混入することを防止する。
【００５７】
Ｏ／Ｅコンバーター１５は光信号であるパルス信号を電気信号のパルス信号に変換して出力する。Ｏ／Ｅコンバーター１５から出力された電気信号であるパルス信号は接触子２を駆動するための駆動指令信号であり、遮断器駆動部３へ入力される。駆動指令信号が入力された遮断器駆動部３は、接触子２に設けられた開極用コイルまたは閉極用コイルに励磁電流を流すことにより、それぞれのコイルが発生する磁力を用いて接触子２を駆動する。接触子２を駆動することにより送電線１を開極または閉極する。ここで、遮断器駆動部３は、駆動指令信号を入力されてから送電線１の電圧変化の１周期以内に送電線１を開極または閉極を完了する速度で接触子２を駆動する。
【００５８】
上記の説明において、Ｅ／Ｏコンバーター１３はパルス信号９を同じ形状の光信号に変換して出力し、この光信号が光ファイバー１４の中を伝送したが、図１３に示すように、零点位相検出処理部６２とＥ／Ｏコンバーター１３との間に交流信号発生部６３を設けてパルス信号９を交流信号１１に変換し、Ｅ／Ｏコンバーター１３が交流信号１１を同じ形状の光信号に変換して出力し、この光信号が光ファイバ１４の中を伝送してＯ／Ｅコンバーター１５へ入力され、Ｏ／Ｅコンバーター１５が光信号を同じ形状の電気信号に変換して出力し、Ｏ／Ｅコンバーター１５と遮断器駆動部３との間に周波数識別部８を設け、周波数識別部３が開閉指令信号を識別したら接触子２を駆動する駆動指令信号を遮断器駆動部３へ出力してもよい。このように構成することによりノイズによる開極、閉極の誤動作に対する耐性が向上する利点がある。
【００５９】
このように構成された実施の形態５による遮断器は、交流電力を伝送する主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる開閉指令信号を出力する位相制御部と、開閉指令信号を遮断器駆動部へ伝送する光伝送路とを備えたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されるのを防止することにより、ノイズによる誤作動のない遮断器が得られる。
【００６０】
上記の５つの実施の形態の説明において、開極または閉極する主回路を送電線とし、閉極する場合の所定の位相を電圧の零点位相としたが、主回路がコンデンサバンクの場合についても閉極する場合の所定の位相を電圧の零点位相としてよい。一方、主回路が変圧器または分路リアクトルであるとき、この主回路を閉極する場合には所定の位相を電圧のピーク位相としてよい。このように、対象とする主回路の特性により開極または閉極するための所定の位相を適宜選択してよい。
【００６１】
また、励磁電流が流された開極用コイルまたは閉極用コイルが発生する磁力を用いて接触子２を駆動しているが、圧縮空気、圧縮絶縁ガスまたは高圧作動油などを用いて駆動してもよい。
【００６２】
また、零点位相検出処理部６２が記憶している最新の１周期分のデジタル電圧データまたはデジタル電流データを用いて、送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分を算出して送電線１における電圧または電流波形を予測しているが、電圧変成器４が出力するアナログ電圧データまたは電流変成器５が出力するアナログ電流データについて、送電線１における電圧変化の１周期分のデータを記憶するアナログ波形記憶手段を設けて１周期毎に逐次最新データに更新し、上位リレー７より接触子２の開極指令または閉極指令が入力されると、上記アナログ波形記憶手段が記憶している最新の１周期分のアナログ電圧データまたはアナログ電流データを用いて、送電線１における電圧または電流の振幅、位相、及び直流成分を算出して送電線１の電圧または電流波形を予測し、この予測波形に基づき、送電線１における電圧または電流の所定の位相で送電線１を、次回、開極または閉極させるタイミングを決定してもよい。
【００６３】
また、零点位相検出処理部６２が記憶している最新の１周期分のデジタル電圧データまたはデジタル電流データを用いて波形予測しているが、最新の１周期分のデータを用いて電圧または電流の零点位相を検出し、この零点位相を用いて送電線１における電圧または電流の所定の位相で送電線１を、次回、開極または閉極させるタイミングを決定してもよい。送電線１に重畳されるノイズに直流成分がない状況では零点位相を検出する手順は公知であり、零点位相検出処理部６２の構成を簡易化できる利点がある。
【００６４】
また、交流信号の時間幅Ｔは変換前の開閉指令信号の時間幅Ｔと等しくしているが、変換前の開閉指令信号の時間幅よりも短くなるように構成してもよい。
【００６５】
以上実施の形態を５例説明したが、これらは単独でなく、組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による遮断器によれば、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で上記主回路を開閉させる駆動指令信号を基本周期が駆動指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異により識別した駆動指令信号を遮断器駆動部へ出力する周波数識別部とを備えたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００６７】
また、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、この主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる駆動指令信号を基本周期が駆動指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ周波数識別部へ入力される信号である交流信号、ノイズ、またはこの両者が重畳された信号のいずれかのレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するようにしたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００６８】
また、交流電力が伝送される主回路を開閉する遮断器部と、この遮断器部を駆動する遮断器駆動部と、主回路における電圧または電流の所定の位相で主回路を開閉させる駆動指令信号を基本周期が駆動指令信号の出力される時間幅よりも短い交流信号に変換して出力する位相制御部と、交流信号の周波数とこの交流信号に重畳されるノイズの周波数との差異を識別する周波数識別部とを備え、この周波数識別部が交流信号の周波数を識別し、かつ識別された交流信号の周波数成分のレベルが所定のレベルを上回ったときに、周波数識別部が遮断器駆動部へ遮断器部を駆動するための駆動指令信号を出力するようにしたので、遮断器部の開閉指令信号にノイズが重畳されてもこのノイズによる誤作動がない遮断器が得られる。
【００６９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す遮断器のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１の要部構成である交流信号発生部の構成と動作を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における交流信号の伝送線路を説明するブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１の要部構成である周波数識別部の動作を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態１の要部構成である周波数識別部の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２の要部構成である周波数識別部の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２の要部構成である周波数識別部の動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３の要部構成である周波数識別部の動作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４を示す遮断器のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の要部構成であるＤ／Ａコンバーターの動作を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における交流信号の伝送線路を説明するブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５の要部構成である光伝送路及びこれに関連する機器の構成を説明するブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態５の要部構成である光伝送路及びこれに関連する機器の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１  主回路である送電線、２  遮断器部である接触子、３  遮断器駆動部、４電圧変成器、５  電流変成器、６  位相制御部、６１  Ａ／Ｄコンバーター、６２  零点位相検出処理部、６３  交流信号発生部、６３ａ  基準発振器、６３ｂ  周波数シンセサイザ、６３ｃ  スイッチ回路、６４  Ｄ／Ａコンバーター、７  上位リレー、８  周波数識別部、９  開閉指令信号であるパルス信号、１０開閉指令信号であるパルス信号列、１１  交流信号、１２  シールド線、１３Ｅ／Ｏコンバーター、１４  光伝送路である光ファイバー、１５  Ｏ／Ｅコンバーター。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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