(57)【要約】【課題】  低コストでノイズ影響が少なく、主回路の開閉制御を十分に行うことができる遮断器を提供すること。【解決手段】  本発明に係る遮断器は、交流電力が伝送される主回路１の電圧または主回路１に流れる電流を検出する検出部３１、３２と、検出部３１、３２で検出された検出結果に基づいて主回路１を開閉させるための開閉指令信号を生成する制御部４と、主回路１に接続され開閉指令信号に応じて主回路１を開閉する遮断器部２と、検出部３１、３２で検出された検出結果を制御部４に伝送する３芯シールド線からなる伝送ライン５ａ、５ｂとを備えている。【選択図】          図１
2005123052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力が伝送される主回路の電圧または上記主回路に流れる電流を検出する検出部と、上記検出部で検出された検出結果に基づいて上記主回路を開閉させるための開閉指令信号を生成する制御部と、上記主回路に接続され上記開閉指令信号に応じて上記主回路を開閉する遮断器部と、上記検出部で検出された検出結果を上記制御部に伝送する３芯シールド線からなる伝送ラインとを備えたことを特徴とする遮断器。
【請求項２】
上記制御部は、上記遮断器部が上記主回路に流れる電流又は電圧の所定位相で開閉するように、上記検出部で検出された検出結果に基づいて、上記主回路に流れる電流又は電圧の位相を計算し、この計算結果に基づいて上記開閉指令信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項３】
上記伝送ラインは、所定位相の信号を伝送する第１の線と、上記第１の線が伝送する信号と逆位相の信号を伝送する第２の線と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項４】
上記３芯シールド線の第１、第２の線により各々伝送される逆位相の信号を差分することにより上記伝送ラインの伝送中に重畳されるノイズを除去するノイズ除去手段を備え、
上記制御部が、上記ノイズ除去手段でノイズが除去された信号に基づいて、上記開閉指令信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の遮断器。
【請求項５】
上記３芯シールド線の第１、第２の線により各々伝送される逆位相の信号を加算することにより上記伝送ラインの伝送中に重畳されるオフセット電圧を検出するオフセット電圧検出手段と、上記オフセット電圧検出手段で検出されたオフセット電圧を調整する調整ユニットとを備えたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送ラインを介して送信される主回路の電圧または電流の検出結果に基づいて、遮断器部が主回路を開閉するための開閉指令信号を生成する遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の遮断器においては、主回路の電圧または主回路に流れる電流を検出部で検出し、その検出結果を光ファイバーからなる伝送ラインで制御部に送信している。そして、送信された検出結果に基づいて制御部にて主回路を開閉するための開閉指令信号を生成し、この開閉指令信号を主回路に接続されている遮断器部に送信することで、遮断器部が開閉指令信号に応じて主回路の開閉を行うようになっている。
【０００３】
ここで、制御部は、電気信号に基づいて演算、制御処理を行うため、光ファイバーを介して送信される光信号では直接、演算、制御処理が行えない。そのため、制御部には、光信号を電気信号に変換する光信号／電気信号変換器（Ｏ／Ｅコンバータ）が設けられており、このＯ／Ｅコンバータでの変換により、光信号を電気信号に変換させることで対処している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６６２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の遮断器においては、ノイズの影響を考慮し伝送ラインとして光ファイバーを使用しているので、制御部で、光信号／電気信号変換を行わななければならず、この変換処理に要する時間が余計にかかってしまい時間的なロスが大きく、さらに、コスト高になってしまうという問題点があった。
【０００６】
特に、主回路の電流、電圧を常時検出して最適な位相で開閉動作を行う高速遮断器の場合には、主回路の電流、電圧の零点を高精度に計算し、制御する必要があるため、検出した主回路の電流、電圧の波形を高速に計算処理して、開閉指令信号を出力しなければならなず、上記のような時間的なロスがあると、計算速度、制御速度の制約が厳しくなってしまい、十分な制御が行えないという問題点がある。
【０００７】
一方、伝送ラインにおけるノイズなどの影響を考慮しなければ、検出部で検出した結果を制御部に伝送する伝送ラインにおいてノイズが重畳されてしまい、主回路の電流、電圧の零点を高精度に計算することが困難となり、十分な制御ができなくなるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、低コストでノイズ影響が少なく、主回路の開閉制御を十分に行うことができる遮断器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる遮断器は、交流電力が伝送される主回路の電圧または上記主回路に流れる電流を検出する検出部と、上記検出部で検出された検出結果に基づいて上記主回路を開閉させるための開閉指令信号を生成する制御部と、上記主回路に接続され上記開閉指令信号に応じて上記主回路を開閉する遮断器部と、上記検出部で検出された検出結果を上記制御部に伝送する３芯シールド線からなる伝送ラインとを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる遮断器は、交流電力が伝送される主回路の電圧または上記主回路に流れる電流を検出する検出部と、上記検出部で検出された検出結果に基づいて上記主回路を開閉させるための開閉指令信号を生成する制御部と、上記主回路に接続され上記開閉指令信号に応じて上記主回路を開閉する遮断器部と、上記検出部で検出された検出結果を上記制御部に伝送する３芯シールド線からなる伝送ラインとを備えているので、検出部で検出した検出結果をノイズの影響を抑えて制御部に伝送することができ、制御部において特に時間ロスすることなく計算処理や制御処理を行うことができる。その結果、遮断器の動作中に必要以上のアークを発生させずに済み、開閉サージの抑制を低コストで効果的に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１の遮断器を主回路を含めて示す図である。図１に示すように、この実施の形態１の遮断器は、主に、交流電力が伝送される送電ラインである主回路１に接続された遮断器部２と、主回路１の電圧を検出する電圧計測器３１及び主回路１に流れる電流を検出する電流検出器３２からなる検出部と、検出部で検出された検出結果に基づいて遮断器部２の開閉を制御する制御部４と、検出部で検出された検出結果（測定信号）を制御部４に伝送する伝達手段としての伝送ライン５ａ、５ｂとを有している。
【００１２】
遮断器部２としては、例えば、開極時間が５ｍｓ程度の遮断能力を有する高速遮断器を用いるのが好ましく、このような高速遮断器を制御するには、例えば、特願２００２−２６３４５６号に示されるような位相制御アルゴリズムを制御部４で実行させればよい。即ち、制御部４において、極間電圧や電流に直流分が含まれていても比較的正しく目標とする零点の時刻を予測して、高速遮断器の開閉極の位相を制御し、指令から２、３サイクル（５０、６０Ｈｚ）前後での開閉極を可能にする位相制御アルゴリズムを実行させればよい。
【００１３】
制御部４は、上位リレー４１、位相制御ユニット４２、遮断器部２の操作部である遮断器駆動部４３などから構成される。そして、電圧計測器３１、電流計測器３２は常時、遮断器部２が接続されている主回路１の電流、電圧を測定しており、随時、位相制御ユニット４２にこれら電力量を伝達している。
【００１４】
次に、伝送ライン５ａ、５ｂについて説明する。伝送ライン５ａ、５ｂは伝送する検出結果に違いはあるものの基本的に同じものであるので、ここでは伝送ライン５ａに対して説明する。図２は図１に示した遮断器における伝送ライン５ａを示す図である。図２に示すように、伝送ライン５ａは、検出部（電圧計測器３１）で計測された信号を制御部４に伝達するための伝送線で、検出部（電圧計測器３１）、制御部４に各々バランス接続されている。
【００１５】
そして、この伝送ライン５ａは、ＨＯＴ、ＣＯＬＤ、ＧＮＤから成る３芯シールド線５１からなり、３芯シールド線５１の検出部（電圧計測器３１）側では、ＣＯＬＤ線が位相反転回路５２に接続されている。一方、３芯シールド線５１の制御部４側では、ＨＯＴ線、ＣＯＬＤ線が加算器５３の入力側に接続され、この加算器５３の出力側が増幅器５４の入力側、増幅器５４の出力側が制御器４の位相制御ユニット４２に接続されている。尚、３芯シールド線５１のＧＮＤは接地線として用いられる。
【００１６】
ここで、ＨＯＴ−ＧＮＤ側とＣＯＬＤ−ＧＮＤ側の信号は同時に伝達されるようになっており、さらに、ＨＯＴ−ＧＮＤ間には測定された電気量がそのまま入力され、逆に、ＣＯＬＤ−ＧＮＤ間にはＨＯＴ−ＧＮＤ間に入力される信号の逆相のもの（入力された位相に対し１８０度反転したもの）が入力されるようになっている。このようにＨＯＴ−ＧＮＤ間のように、測定された電気量の位相が変わらずそのまま入力されるものを正相と、逆に、ＣＯＬＤ−ＧＮＤ間のように、入力される信号の逆相のものを逆相と呼ぶことにする。
【００１７】
次に、動作について説明する。図３は、動作を説明するための図で、伝送ライン５ａにノイズが付加された場合の３芯シールド線５１の入力側、出力側、並びに、加算器５３の出力側での信号波形を示す図である。
【００１８】
３芯シールド線５１に入力される信号波形は、図３に示すように、ＨＯＴ線では正相の信号、ＣＯＬＤ線ではＨＯＴ線とは逆相の信号となり、これらが同じタイミングで入力されている。３芯シールド線５１を介して信号が伝送される際には、図３に示すように、他箇所の開閉ノイズや、開閉器を三相個別に動作させた場合に発生するサージにより、商用周波数にスパイク状のノイズが重畳されたものになる。このため、伝送ライン５ａを介して伝達される電気量信号は変歪され、ＨＯＴ線、ＣＯＬＤ線ともに、ノイズが重畳されることになる。
【００１９】
これらノイズが重畳されたＨＯＴ線、ＣＯＬＤ線の信号は、加算器５３、増幅器５４などのノイズ除去手段によりノイズ除去がされ、制御器４に入力される。即ち、加算器５３により、ＨＯＴ線の出力波形とＣＯＬＤ線の出力波形との差分（ＨＯＴ線の出力波形とＣＯＬＤ線の出力波形を反転させた波形との加算）処理を行う。これにより、ＨＯＴ線の入力波形を２倍にした波形が加算器５３から出力される。このとき、ＨＯＴ線に重畳されたノイズは反転されないままの値が加算されるのに対し、ＣＯＬＤ線に重畳されたノイズは反転されたものの値が加算されることになるので、結果として、ノイズは打ち消されることになる。
【００２０】
このような加算器５３によるノイズキャンセル処理を行うことでノイズ除去はなされるが、３芯シールドケーブル５１に入力された信号の当初の波高値をａ（Ｖ）とすると、ノイズキャンセル処理後に加算器５３から出力される信号は、波高値が増幅されて２ａ（Ｖ）となっている。よって、これを当初の波高値ａ（Ｖ）に戻すために、増幅器５４で１／２倍にし、制御器４の位相制御ユニット４２に入力する。これにより、サージやノイズの影響を受けることなく、次にくる電流、電圧の零点を予測することが可能になり、上位リレー４１から開閉極指令信号が位相制御ユニットに入力されると、最適なタイミングで遮断器を動作させることができる。
【００２１】
この実施の形態では、加算器５３、増幅器５４を制御器４とは別に設けているが、制御器４の中に加算器５３、増幅器５４を組み込み、３芯シールド線５１の出力側を制御器４に接続してもよい。
【００２２】
この実施の形態の遮断器では、接続されている主回路で計測された電流、電圧などの電力量を位相制御ユニットまで、サージ、ノイズの影響を最小限に止めて伝達を行うことができ、制御器において、主回路の電流、電圧をノイズの影響を抑えて高精度に計測することが可能である。そのため、それらを基にした電流及び電圧の次の零点の予測精度が向上し、最適な電流、電圧の位相で遮断器を駆動することが可能となる。その結果、遮断器の動作中に必要以上のアークを発生させずに済み、開閉サージの抑制を低コストで効果的に実行することができ、高速に主回路の開閉を行う高速遮断器の位相制御において有効利用することができる。
【００２３】
また、光ファイバーを使用していないため、低コストに耐ノイズ性を向上させることが出来る。さらに、光ファイバーを使用した場合のように、制御部で光信号／電気信号変換を行う必要がないので、この変換処理に要する時間を削減でき、精密な制御を行うことができる。
【００２４】
実施の形態２.
この実施の形態２では、３芯シールド線の第１、第２の線により各々伝送される互いに逆位相の信号を加算することにより伝送ラインの伝送中に重畳されるオフセット電圧を検出し、この検出されたオフセット電圧を調整ユニットで調整するようにしたものである。尚、その他は実施の形態１と同様である。
【００２５】
図４はこの実施の形態２の遮断器を主回路を含めて示す図である。図４に示すように、この実施の形態２の遮断器は、主に、主回路１に接続された遮断器部２と、主回路１の電圧を検出する電圧計測器３１及び主回路１に流れる電流を検出する電流検出器３２からなる検出部と、検出部で検出された検出結果に基づいて遮断器部２の開閉を制御する制御部４と、検出部で検出された検出結果を制御部４に伝送する伝達手段としての伝送ライン５ａ、５ｂと、オフセット電圧調整ユニット６とを有している。
【００２６】
尚、伝送ライン５ａ、５ｂ、オフセット電圧調整ユニット６を除いては実施の形態１と同じであるので説明は省略する。
【００２７】
次に、伝送ライン５ａ、５ｂについて説明する。伝送ライン５ａ、５ｂは伝送する検出結果に違いはあるものの基本的に同じものであるので、ここでは伝送ライン５ａに対して説明する。図５に示すように、伝送ライン５ａは、実施の形態１の図２に示したものに、可変抵抗器６１、６２、加算器６３、ローパスフィルタ６４、オフセット電圧調整ユニット６を加えたものである。
【００２８】
詳細には、３芯シールド線５１の制御部４側においては、ＨＯＴ線が可変抵抗器６１を介して加算器６３に接続され、ＣＯＬＤ線が可変抵抗器６２を介して加算器６３に接続されている。さらに、可変抵抗器６１、６２の制御器４側は増幅器５３のみならず、加算器６３にも接続されており、この加算器６３の出力側がローパスフィルタ６４を介してオフセット電圧調整ユニット６に接続されている。オフセット電圧調整ユニット６は、検出されたオフセット電圧に基づいて、オフセット電圧をなくすように可変抵抗器６１、６２を調整するようになっている。
【００２９】
尚、その他、３芯シールド線５１を介して逆位相の信号が伝送される点、ＨＯＴ線、ＣＯＬＤ線で逆位相の信号を送信し、これらの信号を差分することでノイズ除去を行う点、並びに、加算器５３の出力側が増幅器５４を介して制御器４に接続される点は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００３０】
次に、動作について説明する。図６は、動作を説明するための図で、伝送ライン５ａにノイズが付加された場合の３芯シールド線５１の入力側、出力側、並びに、加算器６３の出力側での信号波形を示す図である。
【００３１】
実施の形態１と同様に、可変抵抗器６１、６２を介して加算器５３に入力されるＨＯＴ−ＧＮＤ出力とＣＯＬＤ−ＧＮＤ出力が差分されることで、ノイズキャンセル処理が行われる。そして、このノイズキャンセル処理が行われるのと同時に、３芯シールド線５１の出力信号は、可変抵抗器６１、６２を介して加算器６３に分岐して入力され、この加算器６３でＣＯＬＤ−ＧＮＤ出力にＨＯＴ−ＧＮＤ出力が足しあわされる。これにより、３芯シールド線５１の伝達中に発生した電圧差（オフセット電圧）が検出される。そして、この検出結果は、オフセット電圧調整ユニット６に入力される。
【００３２】
但し、ここでは電気量伝達中に重畳されたスパイク状のノイズが足し合わされることになるので、オフセット電圧調整ユニット６への入力前にローパスフィルター６４を通過させる。
【００３３】
３芯シールド線５１に入力されている電気量信号は、理想的な伝達経路であればオフセット電圧は零であるが、実際には抵抗分の差により電圧差が発生するため、位相制御ユニットに入力される電圧値が変化することになる。そこで、上記のようにしてこのオフセット電圧を検出し、オフセット電圧調整ユニット６により、この電圧差をなくすようにオフセット電圧を調整する。尚、これら一連の処理はオフセット電圧が零になるまで行う。このようにすることで、位相制御ユニットに入力される電圧信号値の精度を向上させることができる。
【００３４】
オフセット電圧の調整は、オフセット電圧が正方向に発生していれば、例えば可変抵抗器６１の抵抗値を低下させ、負方向に発生すれば可変抵抗器６２の抵抗値を低下させることにより行えばよい。
【００３５】
この実施の形態では、加算器５３、増幅器５４、並びに、加算器６３、ローパスフィルター６４、オフセット電圧調整ユニット６を制御器４とは別に設けているが、制御器４の中にこれらを組み込み、３芯シールド線５１の出力側を可変抵抗器６１、６２を介して制御器４に接続してもよい。
【００３６】
また、この実施の形態では、実施の形態１のノイズ除去処理に加えて、オフセット電圧検出処理、調整処理とを行うようにしているが、オフセット電圧検出処理、調整処理のみを行ってもよく、さらには、このオフセット電圧検出処理、調整処理を他のノイズ除去処理と組み合わせて行ってもよい。
【００３７】
この実施の形態の遮断器では、実施の形態１の効果に加え、オフセット電圧を調整するようにしているので、より精度の高い制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１の遮断器を主回路を含めて示す図である。
【図２】図１に示した遮断器における伝送ラインを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態２の遮断器を主回路を含めて示す図である。
【図５】図４に示した遮断器における伝送ラインを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    主回路                      ２    遮断器部
４    制御部                      ５ａ  第１の伝送ライン
５ｂ  第２の伝送ライン            ６    オフセット電圧調整ユニット
３１    電圧検出部                ３２    電流検出部
４１    上位リレー                ４２    位相制御ユニット
４３    遮断器駆動部              ５１    ３芯ケーブル線
５２    位相反転回路              ５３    加算器
５４    増幅器                    ６１、６２  可変抵抗器
６３    加算器                      ６４    ローパスフィルター
【図１】
2005123052.tif 000003
【図２】
2005123052.tif 000004
【図３】
2005123052.tif 000005
【図４】
2005123052.tif 000006
【図５】
2005123052.tif 000007
【図６】
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