(57)【要約】【課題】配電線の電圧を降圧して電源電圧を出力する制御電源トランスに過大な負担をかけることなく、主スイッチの投入動作を行わせることができる配電用自動開閉器の駆動制御回路を提供する。【解決手段】主スイッチＳｕ〜Ｓｗと機械的に連動するように設けられていて、主スイッチが開路状態にあるときにオン状態を保持し、主スイッチが投入状態にあるときにオフ状態を保持する補助スイッチ１２と、補助スイッチ１２に対して直列に接続されて、主スイッチを投入する際に一定時間の間だけオン状態になる励磁切換スイッチ１１と、補助スイッチ１２の両端に並列に接続された限流素子１３とを設け、制御電源トランス６の出力を整流する整流器７の出力端子間に、主スイッチの投入コイル３を、補助スイッチ１２及び限流素子１３の並列回路と、励磁切換スイッチ１１とを通して接続した。【選択図】    図１
2012156038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線に直列に挿入される主スイッチと、投入コイル及び保持コイルを備えて、前記投入コイルに投入電流を流すことにより前記主スイッチを投入し、前記保持コイルに保持電流を流すことにより前記主スイッチを投入状態に保持する電磁操作機構と、手動操作により前記主スイッチの投入動作及び開路動作を行わせる手動操作機構とを備えた配電用自動開閉器の前記投入コイル及び保持コイルへの電流の供給を制御する配電用自動開閉器の駆動制御回路であって、
前記主スイッチと機械的に連動するように設けられていて、前記主スイッチが開路状態にあるときにオン状態を保持し、前記主スイッチが投入状態になったときにオフ状態になる補助スイッチと、
前記補助スイッチに対して直列に接続されて、前記主スイッチを投入する際に一定時間の間オン状態を保持し、該一定時間が経過したときにオフ状態になる励磁切換スイッチと、
前記補助スイッチの両端に並列に接続されるとともに、前記励磁切換スイッチに対して直列に接続された限流素子と、
配電線の電圧を降圧する制御電源トランスの出力を整流する整流器と、
を具備し、
前記投入コイルは、前記励磁切換スイッチと前記補助スイッチ及び限流素子の並列回路とを通して前記整流器の出力電圧が印加されるように設けられ、
前記保持コイルは、前記投入コイルに対して直列に接続されて、該投入コイルを通して前記整流器の出力電圧が印加されるように設けられ、
前記補助スイッチが開いている状態で、前記整流器の出力電圧が前記限流素子を通して前記投入コイルに印加されたときにも、前記主スイッチを投入するために必要な大きさの投入電流を前記投入コイルに流すことができるように、前記限流素子のインピーダンスが設定されていること、
を特徴とする配電用自動開閉器の駆動制御回路。
【請求項２】
配電線に直列に挿入される主スイッチと、投入コイル及び保持コイルを備えて、前記投入コイルに投入電流を流すことにより前記主スイッチを投入し、前記保持コイルに保持電流を流すことにより前記主スイッチを投入状態に保持する電磁操作機構と、手動操作により前記主スイッチの投入動作及び開路動作を行わせる手動操作機構とを備えた配電用自動開閉器の前記投入コイル及び保持コイルへの電流の供給を制御する配電用自動開閉器の駆動制御回路であって、
前記主スイッチと機械的に連動するように設けられていて、前記主スイッチが開路状態にあるときにオン状態を保持し、前記主スイッチが投入状態になったときにオフ状態になる補助スイッチと、
前記補助スイッチに対して直列に接続されて、前記主スイッチを投入する際に一定時間の間オン状態を保持し、該一定時間が経過したときにオフ状態になる励磁切換スイッチと、
前記補助スイッチの両端に並列に接続されるとともに、前記励磁切換スイッチに対して直列に接続された限流素子と、
配電線の電圧を降圧する制御電源トランスの出力を整流する整流器と、
を具備し、
前記投入コイルは、前記励磁切換スイッチと前記補助スイッチ及び限流素子の並列回路とを通して前記整流器の出力電圧が印加されるように設けられ、
前記保持コイルは、前記投入コイルに対して並列に接続されて、前記投入コイルを介することなく前記整流器の出力電圧が印加されるように設けられ、
前記補助スイッチが開いている状態で、前記整流器の出力電圧が前記限流素子を通して前記投入コイルに印加されたときにも、前記主スイッチを投入するために必要な大きさの投入電流を前記投入コイルに流すことができるように、前記限流素子のインピーダンスが設定されていること、
を特徴とする配電用自動開閉器の駆動制御回路。
【請求項３】
前記限流素子はリアクトルからなっている請求項１または２に記載の配電用自動開閉器の駆動制御回路。
【請求項４】
前記限流素子は抵抗素子からなっている請求項１または２に記載の配電用自動開閉器の駆動制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線に接続される自動開閉器の駆動制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されているように、配電線の区分点や分岐点に挿入される開閉器として、自動開閉器が用いられている。この種の開閉器は、配電線に直列に挿入される主スイッチと、電磁石を操作用の駆動源として主スイッチの投入動作及び投入保持動作（投入状態に保持する動作）と開路動作とを行わせる電磁操作機構と、手動操作により主スイッチの投入動作及び開路動作を行わせる手動操作機構とを備えていて、開閉器に付属する開閉器子局内に設けられた駆動制御回路により電磁石への通電を制御することによって、主スイッチの投入動作及び投入保持動作を行わせるようになっている。電磁石は復帰バネを備えていて、電磁石の励磁コイルへの通電を遮断した際に、復帰バネの働きにより、主スイッチの開路動作が行われるようになっている。
【０００３】
配電用自動開閉器においては、主スイッチを投入する際に大きな電磁力を必要とするが、主スイッチの投入が完了した後、主スイッチを投入状態に保持する際には、投入時より電磁力を弱めても支障を来さない。そのため、この種の開閉器では、特許文献１に示されているように、電磁石の励磁コイルとして、投入コイルと、投入コイルよりもインピーダンスが大きい保持コイルとを設けて、励磁電源から投入コイルに十分に大きな投入電流を流すことにより主スイッチを投入し、その後、保持コイルに制限された電流を流すことにより、主スイッチを投入状態に保持するようにしている。
【０００４】
図５は、配電用自動開閉器と、この自動開閉器を制御する従来の駆動制御回路とを示している。同図において、１は自動開閉器、２は駆動制御回路の要部を構成する開閉器子局である。自動開閉器１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ三相の配電線にそれぞれ直列に挿入される主スイッチＳｕ，Ｓｖ及びＳｗと、これらの主スイッチを自動操作する際に励磁される投入コイル（ＣＣ）３及び保持コイル（ＨＣ）４を有する電磁石とを備えている。図示の例では、投入コイル３及び保持コイル４が直列に接続され、これらのコイルを備えた電磁石と、該電磁石の可動鉄心の変位を主スイッチの可動接触子に伝達する機構と、主スイッチを開く側に可動鉄心を付勢する復帰バネとにより、自動開閉器の電磁操作機構が構成されている。
【０００５】
自動開閉器１はまた、電磁操作機構の他に、操作ハンドルを操作ひもを介して手動操作することにより、主スイッチＳｕないしＳｗを強制的に開路状態及び投入状態にする手動操作機構を備えていて、手動操作によっても、主スイッチＳｕないしＳｗの開路動作及び投入動作を行わせることができるようになっている。
【０００６】
図示の開閉器子局２は、配電線の電圧を降圧する制御電源トランス６の出力がスイッチ５を通して入力された整流器７と、整流器７の直流出力端子間に接続された抵抗器８及びコンデンサ９の直列回路からなる平滑回路と、制御電源トランス６の出力電圧がスイッチ５を通して整流器７に印加されたときに時限動作を開始するタイマリレー１０とを備え、整流器７の出力電圧が、投入コイル３と保持コイル４との直列回路の両端に印加されている。
【０００７】
タイマリレー１０は、常開接点ＭＣａを備え、この接点ＭＣａにより励磁切換スイッチ１１が構成されている。励磁切換スイッチ１１を構成する接点ＭＣａは、保持コイルＨＣの両端に並列接続されていて、接点ＭＣａがオン状態にあるときに保持コイルＨＣが短絡されるようになっている。タイマリレー１０は、制御トランス６の出力電圧がスイッチ５を通して整流器７に入力されて、該整流器が出力電圧を発生したときに一定時間Ｔを計測する時限動作を開始して、接点ＭＣａを一定時間Ｔの間オン状態にする。
【０００８】
制御電源トランス６は、自動開閉器１内に設けられる場合もあり、自動開閉器の外部に設けられる場合もある。図示の例では、制御電源トランス６と、スイッチ５と、整流器７と、抵抗器８及びコンデンサ９からなる平滑回路とにより励磁電源が構成され、この励磁電源とタイマリレー１０とにより、自動開閉器１の投入動作及び投入保持動作と開路動作とを行わせるべく、投入コイル３及び保持コイル４への通電を制御する駆動制御回路が構成されている。スイッチ５は、必要に応じて開閉器子局２の電源を落とす際にオフ状態にされるが、通常はオン状態に保持される。
【０００９】
自動開閉器１の動作モードには、投入動作及び開路動作を自動的に行うことが許容される条件が成立しているときに、駆動制御回路により投入コイル３及び保持コイル４への通電を制御して、主スイッチＳｕないしＳｗの投入動作及び開路動作を自動的に行わせる自動モードと、手動操作により主スイッチＳｕないしＳｗの開路動作及び投入動作を行う手動モードとがある。
【００１０】
自動モードでは、変電所の遮断器が投入されて、設置点の上流側の配電線に電圧が印加されたときに主スイッチＳｕないしＳｗを自動的に投入し、変電所の遮断器が開かれて、配電線の電圧が消滅したときに主スイッチを自動的に開路状態にする。
【００１１】
ところで、配電系統において、特定の区間で復旧工事を必要とする事故が発生したときには、系統の電源変電所の遮断器を開き、事故区間より下流側の健全区間に移動用発電装置から電力を供給した状態で、事故区間と健全区間との間の自動開閉器（区分開閉器）を手動操作により開いて事故区間を系統から切り離し、事故区間より下流側の区間を停電させることなく、事故区間の復旧工事を行う。事故区間の復旧工事が終了した後、電源変電所の遮断器を投入して工事が終了した区間の電源側の開閉器を投入する。このとき復旧工事が終了した区間（工事終了区間）の下流側の開閉器は手動操作により開路させられた状態にある。この状態で、工事が終了した区間よりも下流側の区間に電力を供給している移動用発電装置の発電出力を調整して、工事が終了した区間に電源変電所から供給されている電圧と、移動用発電装置の出力との同期をとった後、手動モードにより開路状態にされている工事終了区間の下流側の開閉器を手動投入し、次いで該開閉器を電磁操作により投入された状態（電磁投入された状態）として開閉器の動作モードを自動モードに切り換える。これらの動作により、系統の電源を、移動用発電装置から電源変電所の変圧器に無停電で切り換える。
【００１２】
上記のように、事故の復旧工事が終了した際に、系統の電源を切り換える動作を無停電で行わせるためには、開路状態にされている開閉器を一旦手動投入した後、手動投入した開閉器をそのまま電磁投入された状態に移行させて、開閉器の動作モードを自動モードに切り換えることができるようにしておく必要がある。図５に示された駆動制御回路は、このような切り換え動作を行わせることができるように構成されている。
【００１３】
図５に示された駆動制御回路において、変電所の遮断器が投入されて、自動開閉器１の設置点の上流側（変電所側）の配電線に電圧が印加されたときに、自動開閉器を自動投入する際の動作を示すタイムチャートを図６に示した。図６（Ａ）は整流器７の出力電圧を模式的に示し、同図（Ｂ）は投入コイル及び保持コイルに流れる電流を模式的に示している。また図６（Ｃ）はタイマリレー１０の接点ＭＣａ（励磁切換スイッチ）のオンオフ動作を示し、同図（Ｄ）は主スイッチＳｕないしＳｗのオンオフ動作を示している。
【００１４】
図５に示された駆動制御装置において、制御電源トランス６は、自動開閉器１の設置点の上流側の配電線電圧を降圧して整流器７に供給する。図６（Ａ）に示すように、時刻ｔ1で自動開閉器の設置点の上流側の配電線に電圧が印加され、制御電源トランス６から整流器７に電圧が印加されると、タイマリレー１０が動作を開始して、図６（Ｃ）に示すように励磁切換スイッチ１１を構成する接点ＭＣａがオン状態になるため、保持コイル４が接点ＭＣａを通して短絡され、整流器７の出力電圧が投入コイル３の両端に印加される。従って、図６（Ｂ）に示すように投入コイル３に投入電流Ｉcｃが流れる。これにより電磁石の可動鉄心が励磁コイルの内部に吸引され、この可動鉄心の変位により、主スイッチＳｕないしＳｗの可動接点が固定接点に向けて変位して、主スイッチが投入される。時刻ｔ2で主スイッチＳｕないしＳｗの投入が完了すると、投入コイル３を通して流れる電流Ｉccが増大していき、やがて可動鉄心が磁気的に飽和するため非常に大きな電流が流れる。
【００１５】
配電線に電圧が印加された後、一定の時間Ｔが経過して時刻ｔ3になると、接点ＭＣａがオフ状態になって、保持コイル４の短絡が解除され、保持コイル４が投入コイル３に直列に接続されるため、励磁電流が保持電流Ｉhcまでステップ状に減少する。配電線に電圧が印加され、制御トランス６から整流器７に電圧が印加されている間保持コイル４に保持電流Ｉhcが流れ続け、主スイッチＳｕないしＳｗをオン状態に保持する。時刻ｔ4で自動開閉器の設置点の上流側の配電線電圧がゼロにされると、投入コイル３及び保持コイル４を通して流れていた保持電流Ｉhcが遮断されるため、復帰バネの働きにより主スイッチＳｕないしＳｗが自動的に開路状態になる。
【００１６】
上記のように、配電用自動開閉器の駆動制御回路において、制御トランス６から整流器７に電圧が印加された時刻ｔ1から一定の時間Ｔの間オン状態を保持する励磁切換スイッチ１１を設けて、このスイッチ１１がオン状態を保持している一定時間Ｔの間励磁電源から投入コイル３に投入電流を流し、一定時間Ｔが経過した時にスイッチ１１を開いて、保持コイル４を通して制限された保持電流を流す状態に切り替える構成をとる場合、励磁切換スイッチ１１をオン状態に保持する時間Ｔは、ある程度長めに設定しておく必要があるため、主スイッチＳｕないしＳｗの投入が完了した後も、投入コイル３に大きな励磁電流が流れ続けるのを避けられなかった。この場合、制御電源トランス６の容量が不足すると、投入コイル３を通して大電流が流れた際に制御電源トランス６の出力電圧が大きく低下して、開閉器子局２内に設けられる他の構成要素が誤動作するおそれがある。
【００１７】
例えば、開閉器子局には、制御電源トランス６の出力電圧が設定された判定電圧以下になったときに配電線が停電したと判定する事故判定部が設けられるが、投入コイルへの通電により制御電源トランス６の出力電圧が大幅に低下すると、この電圧の低下を停電と誤判定するおそれが生じる。開閉器子局２内でこのような誤判定が行われないようにするためには、制御電源トランス６として大容量のものを用いる必要があるが、トランス６の容量を大きくすると、トランス６が大形化する上に、コストが高くなるという問題が生じる。
【００１８】
そこで、特許文献２に示されているように、主スイッチの投入が完了した後に、投入コイルに流す電流を制限することができるようにした配電線用自動開閉器の駆動制御回路が提案された。図７は、特許文献２に示された駆動制御回路の構成を示したもので、同図において、１は自動開閉器、２は開閉器子局である。開閉器子局２は、制御電源トランス６の出力を整流する整流器７を備え、整流器７の出力電圧が保持コイル４と投入コイル３との直列回路の両端に印加されている。整流器７の出力電圧はまた、主スイッチＳｕないしＳｗと機械的に連動する接点２１を通してリレー２２のコイルに印加されている。主スイッチＳｕないしＳｗと機械的に連動する接点２１は、主スイッチＳｕないしＳｗが開路状態にあるときにオン状態にあり、主スイッチＳｕないしＳｗが投入されたときにオフ状態になる。整流器７の出力電圧はまた接点２１とダイオード２３と抵抗器２４とを通して遅延動作リレー２５のコイルに印加され、リレー２５のコイルの両端にはタイマコンデンサ２６が並列接続されている。タイマコンデンサ２６は、整流器７が出力電圧を発生したときに、接点２１とダイオード２３と抵抗器２４とを通して一定の時定数で充電される。
【００１９】
リレー２２及び２５はそれぞれ常開接点２２ａ及び２５ａを有し、整流器７の出力電圧が、接点２５ａと２２ａとを通して投入コイル３の両端に印加されている。接点２２ａの両端には、正の温度係数を有する感温抵抗素子（温度の上昇に伴って抵抗値が増大していく抵抗素子）２８が並列接続されている。遅延動作リレー２５は、整流器７が出力電圧を発生した後一定の時間が経過して、タイマコンデンサ２６の両端の電圧が設定値に達したときに動作して、その接点２５ａをオン状態にし、接点２１が開いた後一定の時間が経過してタイマコンデンサ２６の両端の電圧が所定値まで低下したときに接点２５ａをオフ状態にする。
【００２０】
図７に示された駆動制御回路において、主スイッチＳｕないしＳｗが開いていて、接点２１が閉じている状態で、自動開閉器１の設置点の上流側の配電線に電圧が印加されると、整流器７の出力電圧が接点２１を通してリレー２２のコイルに印加されるため、リレー２２が励磁され、その接点２２ａがオン状態になる。リレー２２が励磁された後、一定時間が経過すると遅延動作リレー２５が動作してその接点２５ａを閉じるため、整流器７から接点２５ａ及び２２ａを通して投入コイル３に電流が供給される。これにより主スイッチＳｕないしＳｗがオン状態になる。主スイッチＳｕないしＳｗがオン状態になると、接点２１が開くため、リレー２２が消磁され、その接点２２ａが開く。そのため感温抵抗素子２８が投入コイル３に対して直列に接続され、投入コイル３に流れている電流が制限される。投入コイルに流れる電流が感温抵抗素子２８を流れるようになると、感温抵抗素子２８の温度が上昇するため、その抵抗値が増大していき、投入コイル３を流れる電流が減少していく。
【００２１】
主スイッチＳｕないしＳｗの投入が完了し、接点２１が開いた後一定の時間が経過すると、遅延動作リレー２５が消磁されるため、接点２５ａが開く。これにより、整流器７から保持コイル４と投入コイル３とを通して、制限された保持電流が流れる状態になり、主スイッチＳｕないしＳｗが投入状態に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平４−１０１３１４号公報
【特許文献２】特開平１−２９１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記のように、特許文献２に記載された駆動制御回路（図７）によれば、主スイッチＳｕないしＳｗの投入が完了したときに、投入コイル３に対して直列に感温抵抗素子２８が挿入されるため、投入コイルを流れる電流が制限され、制御電源トランス６にかかる負担が軽減される。
【００２４】
しかしながら、図７に示された駆動制御回路では、事故区間の復旧工事が終了した後，系統の電源を、移動発電装置から電源変電所の変圧器に切り換える際に、自動開閉器１を手動投入した後、そのまま電磁投入された状態に移行させることができないという問題があった。即ち、図７に示された駆動制御回路では、復旧工事が終了した区間の下流側の自動開閉器の主スイッチＳｕないしＳｗを手動操作により投入状態にしたときに、主スイッチＳｕないしＳｗと連動する接点２１が開いた状態になるため、制御電源トランス６から整流器７に電圧を印加しても、リレー２２が励磁されず、接点２２ａが閉じることができない。またこのときリレー２５の接点２５ａも開いたままの状態に保持されるため、投入コイル３に電流を流すことができず、主スイッチを電磁投入された状態に移行させることができない。主スイッチを電磁投入された状態に移行させるためには、主スイッチＳｕないしＳｗを手動操作により一旦開路した状態にしてから制御電源トランス６の出力電圧を整流器７に印加する必要があり、事故区間の復旧工事が終了したときに、系統の電源を、移動発電装置から電源変電所の変圧器に切り替える動作を無停電で行わせることができない。
【００２５】
本発明の目的は、制御電源トランスに大きな負担をかけることなく、主スイッチの自動投入動作を行わせて制御電源トランスの小形化とコストの低減とを図ることができるようにするとともに、手動投入された主スイッチをそのまま開くことなく、電磁投入された状態に移行させることができるようにして、事故復旧時の系統電源の無停電切換を支障なく行わせることができるようにした配電用自動開閉器の駆動制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、配電線に直列に挿入される主スイッチと、投入コイル及び保持コイルを備えて、投入コイルに投入電流を流すことにより主スイッチを投入し、保持コイルに保持電流を流すことにより主スイッチを投入状態に保持する電磁操作機構と、手動操作により主スイッチの投入動作及び開路動作を行わせる手動操作機構とを備えた配電用自動開閉器の投入コイル及び保持コイルへの電流の供給を制御する配電用自動開閉器の駆動制御回路を対象とする。
【００２７】
本発明においては、主スイッチと機械的に連動するように設けられていて、主スイッチが開路状態にあるときにオン状態を保持し、主スイッチが投入状態になったときにオフ状態になる補助スイッチと、補助スイッチに対して直列に接続されて、主スイッチを投入する際に一定時間の間オン状態を保持し、該一定時間が経過したときにオフ状態になる励磁切換スイッチと、補助スイッチの両端に並列に接続されるとともに、励磁切換スイッチに対して直列に接続された限流素子と、配電線の電圧を降圧する制御電源トランスの出力を整流する整流器とが設けられる。上記投入コイルは、励磁切換スイッチと補助スイッチ及び限流素子の並列回路とを通して整流器の出力電圧が印加されるように設けられ、保持コイルは、投入コイルに対して直列に接続されて、該投入コイルを通して整流器の出力電圧が印加されるように設けられる。本発明においてはまた、補助スイッチが開いている状態で、整流器の出力電圧が限流素子を通して投入コイルに印加されたときにも、主スイッチを投入するために必要な大きさの投入電流を投入コイルに流すことができるように、限流素子のインピーダンスが設定される。
【００２８】
上記のように構成すると、投入コイルには、主スイッチの投入が完了するまでの間だけ大きな投入電流が流れ、主スイッチの投入が完了した後は、限流素子により制限された電流しか流れないため、主スイッチを投入する際に制御電源トランスにかかる負担を少なくすることができ、該制御電源トランスとして従来よりも容量が小さいものを用いることができる。そのため、制御電源トランスの小形化とコストの低減とを図ることができる。また主スイッチを投入する際に生じる制御電源トランスの出力電圧の降下を少なくすることができるため、主スイッチを投入する際に開閉器子局内の制御回路が誤動作するのを防ぐことができる。
【００２９】
また上記のように構成すると、主スイッチが手動投入された状態にあるときにも、制御電源トランスに配電線電圧を印加することにより、励磁切換スイッチをオン状態にして、主スイッチを投入状態にするために必要な電流を投入コイルに流すことができるため、復旧工事が終了したときに、手動投入された主スイッチをそのまま電磁投入された状態に移行させて、系統の電源を移動発電装置から電源変電所の変圧器に無停電で切り換える動作を支障なく行わせることができる。
【００３０】
上記の構成では、保持コイルを投入コイルに対して直列に接続して、整流器の出力電圧が投入コイルを通して保持コイルに印加されるようにしたが、保持コイルを、投入コイルに対して並列に接続して、整流器の出力電圧を投入コイルを介することなく保持コイルに印加するようにしてもよい。
【００３１】
上記限流素子としては、リアクトルを用いてもよく、抵抗素子を用いてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明においては、主スイッチを投入する際に一定時間の間オン状態を保持する励磁切換スイッチの他に、主スイッチが開路状態にあるときにオン状態にあり、主スイッチが投入状態になったときにオフ状態になる補助スイッチと、補助スイッチの両端に並列に接続された限流素子とを設けて、主スイッチを投入する際に投入電流が供給される投入コイルに、励磁切換スイッチと補助スイッチ及び限流素子の並列回路とを通して、制御電源トランスの整流出力を印加するように構成したので、主スイッチの投入時に、投入動作が完了するまでの短時間の間だけ投入コイルに大きな投入電流を流し、主スイッチの投入が完了した後は、投入コイルに限流素子により制限された電流しか流れないようにすることができる。
【００３３】
従って、本発明によれば、主スイッチを投入する際に制御電源トランスにかかる負担を少なくすることができ、該制御電源トランスとして従来よりも容量が小さいものを用いて、制御電源トランスの小形化とコストの低減とを図ることができる。また主スイッチを投入する際に生じる制御電源トランスの出力電圧の降下を少なくすることができるため、主スイッチを投入する際に開閉器子局内の制御回路が誤動作するおそれをなくすことができる。
【００３４】
また本発明においては、主スイッチが手動操作により投入されている状態でも、制御電源トランスに配電線電圧を印加することにより、主スイッチを投入状態にするために必要な投入電流を投入コイルに流して、手動投入された主スイッチをそのまま電磁投入された状態に移行させることができるため、復旧工事が終了した際に、系統の電源を移動発電装置から電源変電所の変圧器に無停電で切り換える動作を支障なく行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示した実施形態の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態の構成を示した回路図である。
【図５】従来の配電用自動開閉器の駆動制御回路の構成を示した回路図である。
【図６】図５に示した駆動制御回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】従来の他の配電用自動開閉器の駆動制御回路の構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下図１ないし図４を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の構成を示したもので、同図において、１は自動開閉器、２は開閉器子局である。自動開閉器１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ三相の配電線にそれぞれ直列に挿入される主スイッチＳｕ，Ｓｖ及びＳｗと、これらの主スイッチを操作する際に励磁される投入コイル（ＣＣ）３及び保持コイル（ＨＣ）４を有する電磁石を操作用駆動源として、主スイッチの投入動作と投入保持動作とを行う電磁操作機構と、補助スイッチ１２と、限流素子１３とを備えている。投入コイル３及び保持コイル４はそれぞれの一端を共通接続することにより互いに直列に接続され、両コイルの接続点に補助スイッチ１２の一端が接続されている。電磁操作機構の駆動源を構成する電磁石は、その可動鉄心を主スイッチを開路する側に付勢する復帰バネを備えていて、投入コイル及び保持コイルの励磁電流がゼロにされたときに、復帰バネの働きにより、主スイッチが自動的に開路状態にされるようになっている。
【００３７】
補助スイッチ１２は、主スイッチＳｕないしＳｗと機械的に連動して、主スイッチと反対の動作を行なうスイッチで、主スイッチＳｕないしＳｗが開路状態(オフ状態）にあるときにオン状態を保持し、主スイッチＳｕないしＳｗが投入状態(オン状態）になったときにオフ状態にされる。限流素子１３はリアクトルからなっていて、該限流素子が補助スイッチ１２の両端に並列に接続されている。
【００３８】
自動開閉器１はまた、操作ひもを介して手動操作される操作ハンドルの回動動作により、主スイッチを投入状態と開路状態とにする手動操作機構を備えている。
【００３９】
開閉器子局２は、通常はオン状態に保持されるスイッチ５と、配電線の電圧を降圧する制御電源トランス６の出力がスイッチ５を通して入力されて、トランス６の出力を整流する整流器７と、整流器７の直流出力端子間に接続された抵抗器８及びコンデンサ９の直列回路からなる平滑回路と、整流器７の出力端子間に励磁コイルが接続されたタイマリレー１０とを備えている。
【００４０】
図示の例では、整流器７のプラス側出力端子が自動開閉器１内の投入コイル３の他端（保持コイル４と反対側の端子）に接続されるとともに、整流器７のマイナス側出力端子が、自動開閉器１内の保持コイル４の他端（投入コイル３と反対側の端子）に接続されて、整流器７の出力電圧が、投入コイル３と保持コイル４との直列回路の両端に印加されている。
【００４１】
タイマリレー１０は、常開接点ＭＣａを備えていて、制御電源トランス６から整流器７に電圧が印加されて、整流器７が整流出力を発生したときに、一定時間Ｔを計測する時限動作を開始して接点ＭＣａをオン状態にし、一定時間Ｔが経過したときに接点ＭＣａをオフ状態にする。本実施形態では、接点ＭＣａにより励磁切換えスイッチ１１が構成されている。図示の例では、励磁切換スイッチ１１の一端が整流器７のマイナス側の出力端子に接続され、励磁切換スイッチ１１の他端が補助スイッチ１２の他端に接続されている。従って、投入コイル３は、励磁切換スイッチ１１と補助スイッチ１２及び限流素子１２の並列回路とを通して整流器７の出力電圧が印加されるように設けられ、保持コイル４は、投入コイル３に対して直列に接続されて、該投入コイルを通して整流器７の出力電圧が印加されるように設けられている。制御電源トランス６は、自動開閉器１の外部に設けられて、開閉器子局２の近傍に配置されている。
【００４２】
なお通常自動開閉器１内には、各相の電流を検出する変流器や、零相電流を検出する零相変流器等のセンサが更に設けられ、開閉器子局２内には、自動開閉器内に設けられたセンサの出力から地絡事故や短絡事故を検出する検出部等が設けられるが、これらの図示は省略されている。
【００４３】
本実施形態では、補助スイッチ１２が開いている状態で、整流器７の出力電圧が限流素子１３を通して投入コイル３に印加されたときにも、主スイッチＳｕないしＳｗを投入するために必要な大きさの投入電流を投入コイル３に流すことができるように、限流素子１３のインピーダンスが設定されている。
【００４４】
本実施形態においては、開閉器子局２内の回路と、補助スイッチ１２と、限流素子１３とにより、自動開閉器の駆動制御回路が構成されている。この駆動制御回路の動作を示すタイムチャートを図２に示した。図２（Ａ）は、整流器７の出力電圧を模式的に示し、図２（Ｂ）は  投入コイル３を流れる投入電流Ｉcc1，Ｉcc2と、投入コイル３を通して保持コイル４に流れる保持電流Ｉhcとを模式的に示している。また図２（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ補助スイッチ１２のオンオフ動作及び励磁切換スイッチ（ＭＣａ）１１のオンオフ動作を示し、同図（Ｅ）は,主スイッチＳｕないしＳｗのオンオフ動作を示している。
【００４５】
主スイッチＳｕないしＳｗが開路状態にあるときには、補助スイッチ１２がオン状態にあって限流素子１３を短絡している。図２(Ａ）に示すように、時刻ｔ1で制御電源トランス６の一次側に配電線電圧が印加され、整流器７が出力電圧を発生すると、図２（Ｄ）に示すように励磁切換スイッチ１１を構成する接点ＭＣａがオン状態になり、図２（Ｂ）に示すように、整流器７から補助スイッチ１２と励磁切換スイッチ１１とを通して投入コイル３に投入電流Ｉcc1が流れる。
【００４６】
時刻ｔ2で主スイッチＳｕないしＳｗの可動電極が固定接電極に接触して主スイッチの投入動作が完了すると、図２（Ｃ）に示すように補助スイッチ１２がオフ状態になるため、限流素子１３の短絡が解除されて、限流素子１３が投入コイル３に直列に接続される。これにより、図２（Ｂ）に示されているように、投入コイル３を流れる投入電流がＩcc2（＜Ｉcc1）まで低下させられる。
【００４７】
時刻ｔ1で整流器７が出力電圧を発生した後、一定の時間Ｔが経過して時刻ｔ3になると、図２（Ｄ）に示すように励磁切換スイッチ１１がオフ状態になるため、整流器７から投入コイル３を通して保持コイル４に保持電流Ｉhcが供給される。この保持電流Ｉhcは、制限された投入電流Ｉcc2よりも更に制限された電流値を示す。保持コイル４に保持電流Ｉhcが流れている間、主スイッチＳｕないしＳｗが投入状態に保持される。図２（Ａ）に示したように、時刻ｔ4で配電線電圧が消滅し、整流器７の出力電圧がゼロになると、保持コイル４に供給されていた保持電流Ｉhcが消滅するため、図２（Ｅ）に示すように主スイッチＳｕないしＳｗが開路状態になり、図２（Ｃ）に示すように、主スイッチと連動する補助スイッチ１２がオン状態になる。
【００４８】
上記のように、本実施形態の駆動制御回路では、投入コイル３に直列に補助スイッチを接続するとともに、補助スイッチの両端に限流素子を接続して、主スイッチＳｕないしＳｗの投入が完了するまでの間補助スイッチをオン状態にして限流素子を短絡することにより投入コイルに大きな投入電流を流し、主スイッチＳｕないしＳｗの投入動作が完了したときに補助スイッチ１２をオフ状態にして限流素子の短絡を解除することにより投入コイルに流れる投入電流を制限するので、投入コイルが磁気的に飽和して過大な投入電流が流れるのを防ぐことができ、制御電源トランス６にかかる負担を少なくすることができる。従って、制御電源トランス６として、従来よりも小容量のものを用いることができ、制御電源トランスの小形化と、コストの低減とを図ることができる。
【００４９】
また本実施形態では、補助スイッチ１２が開いている状態で整流器７が出力電圧を発生して、励磁切換えスイッチ１１がオン状態にされたときに、限流素子１３と投入コイル３とを通して流れる電流が、主スイッチＳｕないしＳｗを投入状態にするために必要な大きさを示すように、限流素子１３のインピーダンスが設定されているため、主スイッチが手動投入されている状態でも、配電線電圧を制御電源トランス６を通して整流器７に入力することにより、手動投入された主スイッチＳｕないしＳｗをそのまま電磁投入された状態に移行させることができる。従って、事故区間の復旧工事が終了したときに、手動投入された主スイッチをそのまま電磁投入された状態に移行させて、系統の電源を移動発電装置から電源変電所の変圧器に無停電で切換える動作を支障なく行わせることができる。
【００５０】
図３は、本発明の第２の実施形態を示している。図１に示した第１の実施形態では、制御電源トランス６が自動開閉器１の外部に設けられたが、図３に示した実施形態では、自動開閉器１内に、第１及び第２の制御電源トランス６Ａ及び６Ｂが設けられている。第１の制御電源トランス６Ａは、主スイッチＳｕないしＳｗよりも上流側(変電所側）で三相の内の２相間(図示の例ではＵＷ相間）の電圧を取り込んで降圧するように設けられ、第２の制御電源トランス６Ｂは、主スイッチＳｕないしＳｗよりも下流側で三相の内の２相間(図示の例ではＵＷ相間）の電圧を取り込んで降圧するように設けられている。第１の制御電源トランス６Ａ及び第２の制御電源トランス６Ｂのそれぞれの二次コイルの一端は接地電位部に接続されている。本実施形態ではまた、三相の主スイッチＳｕないしＳｗの上流側の端子と接地間に接続された避雷器ＬＡu1ないしＬＡw1と、三相の主スイッチの下流側の端子と接地間に接続された避雷器ＬＡu2ないしＬＡw2とが、制御電源トランス６Ａ及び６Ｂと共に自動開閉器１内に設けられている。
【００５１】
本実施形態では、固定接点１４ａ及び１４ｂとこれらの固定接点に選択的に接触する可動接点１４ｃとを有する電源切換スイッチ１４が開閉器子局２内に設けられている。自動開閉器１内に設けられた第１の制御電源トランス６Ａの二次コイルの他端は、電源切換スイッチ１４の一方の固定接点１４ａに接続され、第２の制御電源トランス６Ｂの二次コイルの他端は電源切換スイッチ１４の他方の固定接点１４ｂに接続されている。電源切換スイッチ１４の可動接点１４ｃは、スイッチ５を通して整流器７の一方の入力端子に接続され、整流器７の他方の入力端子は制御トランス６Ａ及び６Ｂの二次コイルの接地側の端子に接続されている。
【００５２】
図示してないが、制御電源トランス６Ａ及び６Ｂの出力電圧の有無に応じて切換スイッチ１４を制御する制御部が設けられている。この制御部は、例えば、制御電源トランス６Ａが出力電圧を発生しているときに、電源切換スイッチ１４の可動接点１４ｃを固定接点１４ａに接触させて、制御電源トランス６Ａの出力電圧をスイッチ５を通して整流器７に入力し、制御電源トランス６Ａの出力電圧が無く、制御電源トランス６Ｂの出力電圧が存在するときに、電源切換スイッチ１４の可動接点１４ｃを固定接点１４ｂに接触させて、制御電源トランス６Ｂの出力電圧をスイッチ５を通して整流器７に入力するように、切換スイッチ１４を制御する。図３に示された駆動制御回路のその他の構成は図１に示した実施形態と同様であり、その動作も図１に示した実施形態と同様である。
【００５３】
図４は本発明の第３の実施形態を示している。この実施形態では、保持コイル４が投入コイル３に対して並列に接続されて、整流器７の出力電圧が、投入コイル３を介することなく印加されるように設けられている。その他の点は図１に示した実施形態と同様に構成されている。この実施形態の動作は、保持コイル４に保持電流を流す際に、投入コイル３に電流を流さない点を除き、図１に示した実施形態の動作と同様である。
【００５４】
上記の各実施形態では、限流素子１２をリアクトルにより構成したが、限流素子１２は抵抗素子により構成してもよい。
【００５５】
上記の各実施形態では、配電線電圧が消滅して、制御電源トランス６から整流器７に電圧が印加されなくなったときに、保持コイル４を流れる保持電流を直ちに遮断して、主スイッチＳｕないしＳｗを開路させる（高速遮断させる）ようにしているが、自動開閉器１に遅延遮断特性を持たせて、地絡事故時や短絡事故時に配電線電圧が消滅したときに直ちに主スイッチを開路状態にするのではなく、変電所の遮断器が開かれて配電線が無電圧にされた後一定の遅延時間が経過したときに主スイッチＳｕないしＳｗを開路状態にするように構成する場合にも、遅延遮断特性を持たせるための投入コイル及び保持コイルの励磁回路を特に変更することなく、本発明を適用することができる。自動開閉器１に遅延遮断特性を持たせる方法としては、例えば、投入コイル３の両端及び保持コイル４の両端にそれぞれフライホイールダイオードを並列に接続して、指令スイッチ５がオフ状態にされた後、投入コイル３及び保持コイル４にそれぞれ蓄積されているエネルギで、投入コイル３及び保持コイル４とそれぞれに並列接続されているフライホイールダイオードとを通して電流を流すことにより、主スイッチＳｕないしＳｗの開路動作を遅延させる方法が知られている。
【００５６】
上記の各実施形態において、主スイッチＳｕないしＳｗは、固定電極及び可動電極が気中に配置されるものでもよく、固定電極及び可動電極が真空容器内に配置される真空バルブや、固定電極及び可動電極が消弧性ガス中に配置されるガス開閉器等からなっていてもよい。
【００５７】
上記の各実施形態においては、配電線に電圧が印加されて制御電源トランス６から整流器７に電圧が印加されたときに時限動作を開始して、該時限動作が完了するまでの一定時間の間オン状態を保持するタイマーリレー１０の接点ＭＣａにより、励磁切換スイッチ１１を構成したが、励磁切換えスイッチは、リレーの接点に限られるものではなく、制御電源トランス６から整流器７に電圧が印加されたときに一定時間Ｔを計測する時限動作を開始するタイマ回路と、このタイマ回路が時限動作を行っている間オン状態を保持する半導体スイッチとからなっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、投入コイルに投入電流を流すことにより主スイッチを投入した後、保持コイルに制限された保持電流を流すことにより主スイッチを投入状態に保持する常時励磁型の配電用自動開閉器に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  自動開閉器
２  開閉器子局
３  投入コイル
４  保持コイル
５  指令スイッチ
６，６Ａ，６Ｂ  制御電源トランス
７  整流器
１１  励磁切換スイッチ
１２  補助スイッチ
１３  限流素子
【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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