(57)【要約】【課題】開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する事態を回避する。【解決手段】例えば電源１０２をコイル１０１に接続することで可動接点１０６が移動して固定接点１０７に接触する構成の開閉器に対して、電源１０２を接続する前に、電圧検出部２０１によって電源１０２の電圧を計測し、電圧判定部２０２においてこの計測電圧が所定の電圧正常範囲内にあるか否かを判定する。範囲内にあることを確認したら、電源１０２をコイル１０１に接続する。範囲内に無い場合には、警報出力部２０４によって警報出力する。【選択図】図１
2012099285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を電磁石コイルまたは電動機に接続することで可動接点が移動して固定接点に接触する構成の開閉器の状態監視を行う装置であって、
前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
所定の電圧範囲を保持する電圧範囲保持手段と、
警報出力する警報出力手段と、
前記電源電圧検出手段で検出した電源電圧と前記電圧範囲とを比較して、該電源電圧が該電圧範囲内に無い場合には前記警報出力手段により警報出力させる電圧判定手段と、
を有することを特徴とする開閉器の状態監視装置。
【請求項２】
前記電圧判定手段は、前記電源を前記電磁石コイルまたは電動機に接続していないときでも常時または定周期で前記電源電圧と前記電圧範囲との比較判定を行うことを特徴とする請求項１記載の開閉器の状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受配電設備における開閉機器の動作状態を監視する装置／方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
受配電設備における開閉機器の開閉動作には、大別して、電動機を駆動して開閉動作を行うものと、電磁石を駆動して開閉動作を行うものとの２種類がある。
受配電設備における開閉機器の動作状態監視方法としては、一例として、開閉動作に使用する電動機または電磁石に流れる電流波形を利用する方法が知られており、例えば特許文献１に開示されている。尚、特許文献１は、電動機を駆動して開閉動作を行うものである。
【０００３】
図３に、特許文献１の図２を示す。図３は、正常な状態での開閉機器の動作特性を示す図である。図３に関しては、特許文献１に詳細な説明があるので、ここでは簡単に説明する。
【０００４】
図３において、１０は電動機の電流波形、１２ａは補助ａ接点の開閉状態、１２ｂは補助ｂ接点の開閉状態、１１ａは電動機操作回路用開閉器の開閉状態、１は断路器の開閉状態を示す。図３は、断路器１の主接点を閉じる（ＯＮする）際の開閉機器の動作特性を示すものである。
【０００５】
図３において、任意のタイミングでの投入指令に応じて電動機操作回路用開閉器１１ａが閉（ＯＮ）となって電動機１０が起動する。このとき、起動時の立ち上がり電流１０ａ（ピーク値Ｉ１）が流れ、その後は通電電流１０ｂが流れる。電動機１０が起動すると、断路器１の可動子が閉極方向に駆動され、図示の時間Ｔ１経過時点で主回路の接点が接触する位置１０ｐまで駆動される。断路器１の主回路の接点が接触した後は、断路器１の可動部の摩擦などによって生じる負荷力に加え、断路器１の主回路接点部分での摩擦力が加わるために電動機１０への負荷が増大するため、電動機１０の通電電流１０ｃも増大する。そして、図示の時間Ｔ２経過時点で補助ｂ接点１２ｂが開き電動機操作回路用開閉器１１ａが開くことで電動機１０が停止する。
【０００６】
受配電設備における開閉機器に異常が発生すると、上記通電時間Ｔ１、Ｔ２が変化する（上記正常な状態の動作特性とは違う動作特性となる）。これより、受配電設備における開閉機器が正常状態での通電時間Ｔ１、Ｔ２と、開閉機器の開閉動作実行毎に測定される通電時間Ｔ１、Ｔ２とを比較することで、受配電設備における開閉機器の状態監視が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特再公表２００７−１０８０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のように開閉動作に使用する電動機（電磁石でも同様）に流れる電流波形を利用する状態監視方法では、開閉動作が開始されてから異常の検知が可能となる。このため、受配電設備における開閉機器が閉路状態または開路状態のときに異常が発生すると、開閉機器に生じた異常が原因で開閉動作中に事故が起こり、当該開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する可能性がある。この様なリスクを低減させるためにも、開閉動作をしていない状態でも状態監視を行えることが要望される。
【０００９】
本発明の課題は、受配電設備における開閉器の状態監視を行う装置において、開閉器の開閉動作をしていないときでも電源状態監視を行い、電源異常が原因となる開閉器の動作異常を回避し、以って開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する事態を回避できるようにする開閉器の状態監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の開閉器の状態監視装置は、電源を電磁石コイルまたは電動機に接続することで可動接点が移動して固定接点に接触する構成の開閉器の状態監視を行う装置であって、前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、所定の電圧範囲を保持する電圧範囲保持手段と、警報出力する警報出力手段と、前記電源電圧検出手段で検出した電源電圧と前記電圧範囲とを比較して、該電源電圧が該電圧範囲内に無い場合には前記警報出力手段により警報出力させる電圧判定手段とを有する。
【００１１】
例えば、前記電圧判定手段は、前記電源を前記電磁石コイルまたは電動機に接続していないときでも常時または定周期で前記電源電圧と前記電圧範囲との比較判定を行う。
例えば電源電圧の異常が原因となって開閉器の接点動作異常が生じる場合があり、更に接点の異常消耗が起こる場合もある。従来では、この様な場合でも開閉動作が開始されてから異常の検知が可能となる。このため、開閉機器に生じた異常が原因で開閉動作中に事故が起こり、当該開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する可能性があった。これに対して、上記本発明の開閉器の状態監視装置では、開閉動作が行われる前に電源電圧異常を検知して、上記事故が起こる可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の開閉器の状態監視装置によれば、受配電設備における開閉器の状態監視を行う装置において、開閉器の開閉動作をしていないときでも電源状態監視を行い、電源異常が原因となる開閉器の動作異常を回避し、以って開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】受配電設備における開閉器とその状態監視装置の一例を示す図である。
【図２】状態監視装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３】従来の開閉機器の動作特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本手法では、受配電設備における開閉機器の開閉動作が行われていない状態でも、電源電圧を監視することで電源異常を検出でき、以って電源異常が原因となって生じる可能性がある開閉機器の異常発生を、回避することができ、上記従来の事故リスクを低減させるものである。
【００１５】
すなわち、本手法によれば、受配電設備における開閉機器の開閉動作が行われていないときでも電源（電池／バッテリー、あるいはコンデンサ等）の電圧を監視することで、電圧源の異常が原因となって発生する可動部の停滞、可動部の停滞によって発生する接点の異常消耗等の開閉機器の異常発生を防止することができ、受配電設備における開閉機器の長寿命化が可能となる。
【００１６】
図１は、受配電設備における開閉器とその状態監視装置の一例を示す図である。尚、図示の開閉器は、電磁石駆動の開閉器であるが、この例に限らない。特許文献１と同様、電動機駆動の開閉器であってもよい。また、図１は開閉器の構成全てを示すものとは限らない。また、尚、図１には開閉器の断面図を示している。
【００１７】
図１に示す開閉器は、コイル１０１（電磁石コイル）、可動コア１０４、固定コア１０５、可動接点１０６、固定接点１０７、可動コア復帰用負荷１０８、可動接点ワイプ負荷１０９等を有し、更に、コイル１０１に電力供給する為の電源として電源１０２または開閉用コンデンサ１０３がある。また、特に図示しないが、電圧源（電源１０２または開閉用コンデンサ１０３）と、コイル１０１とを接続状態／非接続状態にする為の構成（例えば上記電動機操作回路用開閉器１１ａに相当するスイッチ等）も存在する。
【００１８】
尚、電源１０２は電池／バッテリー等であり、また開閉用コンデンサ１０３も電源の一種と見做してよい。よって、以下の説明では開閉用コンデンサ１０３については特に記すことなく、電源に含まれるものとして「電源１０２等」と記すものとする。
【００１９】
可動接点１０６と固定接点１０７とが当該開閉器の開閉駆動対象（主接点）に相当し、可動接点１０６を移動させて固定接点１０７と接触させることで、主接点を閉じる（ＯＮ状態とする）。コイル１０１と可動コア１０４との間には、可動コア復帰用負荷１０８（バネ等）が設けられている。また、可動接点１０６には可動接点ワイプ負荷１０９（バネ等）が接続されている。
【００２０】
電源１０２等をコイル１０１に接続して電力供給してコイル１０１を励磁することで、主接点の閉路動作を行う。
すなわち、コイル１０１が励磁されると、可動コア１０４と固定コア１０５の間に吸引力が発生し、可動コア１０４が固定コア１０５に向かって引き寄せられる。可動コア１０４には固定接点１０７が取り付けられており、可動コア１０４と同じ方向に引き寄せられる為、可動接点１０６と固定接点１０７とが接触し、以って閉路動作が完了する。
【００２１】
尚、接点１０６−１０７同士が接触後も、可動コア１０４は未だ固定コア１０５に接触せず固定コア１０５に向かって動き続ける構成である場合もある。この場合、可動接点１０６は固定接点１０７と接触後は殆ど動かないが、可動接点ワイプ負荷１０９による負荷が掛かっていくことになる。
【００２２】
ここで、上記閉路動作では、可動コア１０４と固定コア１０５の間に生じる吸引力が、所定の負荷力を上回る必要がある。すなわち、上記閉路動作を実現させる為には、可動コア１０４を元の位置へ復帰させる方向への負荷力（可動コア復帰用負荷１０８の負荷力）と、可動接点ワイプ負荷１０９の負荷力とを上回る吸引力を発生させなければならない。
【００２３】
これに対して、電源１０２等に異常が生じた場合、上記閉路動作の為に必要となる吸引力を得ることができず、それによって可動コア１０４の停滞や、可動接点１０６のバウンスが発生してしまう可能性がある。
【００２４】
例えば、可動接点１０６にバウンスが発生した場合、固定接点１０７に対して可動接点１０６が接触と浮き上がりを繰り返し、可動接点１０６が浮き上がることで、可動接点１０６と固定接点１０７との間に微少なギャップが発生する。この可動接点１０６と固定接点１０７との間に発生した微少ギャップにアークが発生し、可動接点１０６及び固定接点１０７の異常消耗を招き、電磁石駆動の開閉器の寿命が短くなってしまう。これは一例であるが、電源１０２等の異常が、例えばこの様な開閉器の動作異常を引き起こし、それによって接点の異常消耗が起こる可能性がある。
【００２５】
尚、以上説明した開閉器の構成・動作自体は、既存技術と見做してよい。
本手法では、この様な監視対象の開閉器に対して、図１に示す状態監視装置を設けている。図示の状態監視装置は、電圧検出部２０１、電圧判定部２０２（電圧正常範囲記憶部２０２ａと「電圧値と正常範囲との比較部」２０２ｂを含む）、警報出力部２０３を有する。電圧正常範囲記憶部２０２ａは、所定の電圧範囲（電圧正常範囲というものとする）を保持する。これは、例えばデータベースのデータの形で保持してもよいし、後述する基準電圧Ｖ１，Ｖ２の形で保持してもよい。
【００２６】
電圧検出部２０１は、例えば電圧計であり、例えば常に電源１０２等に接続しており、常時、電源１０２等の電圧(電源電圧)を検出している。尚、電圧検出部２０１としては、電圧計以外にも例えばトランス等（高電圧→低電圧変換器；電源電圧に相当する電圧を生成出力するもの）を用いても良い。
【００２７】
また、警報出力部２０３は、例えば所定のアラーム音、ブザー音、あるいは警報表示等によって、警報を報知するものである。
電圧判定部２０２の「電圧値と正常範囲との比較部」２０２ｂは、例えば図示のようにコンパレータ等で実現され、図示には示さないが例えば２つのコンパレータ（以下、コンパレータ２０２ｂ−１、コンパレータ２０２ｂ−２と記すものとする）で実現される。
【００２８】
２つのコンパレータ２０２ｂ−１、コンパレータ２０２ｂ−２の両方とも、２入力１出力であり、且つ２入力の一方には電圧検出部２０１の出力（電源電圧に相当する電圧等）を入力させる。
【００２９】
ここで、上記電圧正常範囲は上限と下限とによって規定され、例えばコンパレータ２０２ｂ−１には上限に相当する基準電圧Ｖ１、コンパレータ２０２ｂ−２には下限に相当する基準電圧Ｖ２が、それぞれ入力される。つまり、コンパレータ２０２ｂ−１には電圧検出部２０１の出力電圧と基準電圧Ｖ１とが入力され、コンパレータ２０２ｂ−２は電圧検出部２０１の出力電圧と基準電圧Ｖ２とが入力される。
【００３０】
そして、コンパレータ２０２ｂ−１は、電圧検出部２０１の出力電圧が上記基準電圧Ｖ１を越えた場合に‘１’出力する。一方、コンパレータ２０２ｂ−２は、上記基準電圧Ｖ２が、電圧検出部２０１の出力電圧を越えた場合に‘１’出力する。これら２つのコンパレータの出力は、不図示のＯＲ回路に入力しており、ＯＲ回路の出力が警報出力部２０４に入力している。上記のことから、不図示のＯＲ回路の出力は、電圧検出部２０１の出力電圧が上記上限と下限の間の範囲から外れた場合（電圧正常範囲外となった場合）に、‘１’出力するものである。
【００３１】
これより、警報出力部２０４は、入力が‘１’になった場合に、警報を出力する。すなわち、電源１０２等の電源電圧が、電圧正常範囲外となった場合に、直ちに、警報を出力し、異常を報知する。これによって、作業員等は、開閉器の開閉動作を行わせることなく、上述した開閉器の動作異常が起こらずに済み、以って接点の異常消耗が起こらずに済むようになる。
【００３２】
図１には、状態監視装置の構成の具体例を示したが、この例に限らない。例えば他の例としては、上記電圧判定部２０２は、ＣＰＵ／ＭＰＵによって実現してもよく、この場合、上記電圧正常範囲を示すデータが、ＣＰＵ／ＭＰＵ内のメモリに予め記憶されている。
【００３３】
尚、電圧検出部２０１と警報出力部２０３に関しては、図１で説明した一例と略同様であってもよい。但し、電圧検出部２０１は、例えばディジタル電圧計であることが望ましい。
【００３４】
この様な他の例の状態監視装置では、例えば定期的に図２に示す状態監視処理を行う。
本例でも電圧検出部２０１は、常時、電源１０２等の電源電圧を検出しているので、電圧判定部２０２は、所定の時間経過する毎に、電圧検出部２０１から電源１０２等の電源電圧を取得する（Ｓ１）。
【００３５】
次に、電圧判定部２０２は、上記電圧検出部２０１で計測した電源電圧値が、電圧正常範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２）。すなわち、電圧判定部２０２の「電圧値と正常範囲との比較部」２０２ｂは、上記電圧検出部２０１で計測した電源電圧値と、電圧正常範囲記憶部２０２ａに記憶している電圧正常範囲とを比較して、計測電圧値が電圧正常範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２）。
【００３６】
もし、電源電圧値が電圧正常範囲内であれば（Ｓ２，ＹＥＳ）、通常動作モードを維持し、例えば投入指令があった場合には開閉動作を開始する（Ｓ３）。一方、電源電圧値が電圧正常範囲内ではないならば（Ｓ２，ＮＯ）、異常報知処理を行う（Ｓ４；例えば警報出力部２０３から警報を出力させて、電源電圧の異常を報知する）。
【００３７】
以上説明したように、本手法は、主接点等（主接点に限らず、他の接点であってもよい）を開閉駆動する電磁石コイル（または電動機等）に電力供給する電源を常時または定周期で随時監視し、電源異常があった場合には警報出力する。これによって、電源異常が原因となる開閉器の動作異常が起こらずに済み、以って接点の異常消耗が起こらずに済むようになる。
【００３８】
本例の開閉器の状態監視装置は、受配電設備における開閉器の状態監視を行う装置であって、開閉器の開閉動作をしていないときでも電源状態監視を行い、電源異常が原因となる開閉器の動作異常を回避し、以って開閉動作中の事故によって初めて開閉機器の異常が判明する事態を回避できる。
【００３９】
但し、開閉器の動作異常の原因となるのは、電源異常だけではないので、例えば特許文献１に開示されている従来の開閉機器の状態監視（開閉機器の開閉動作実行毎に測定される通電時間Ｔ１、Ｔ２に基づく異常判定）も併せて行うようにしてもよい。その為の構成・動作等は、既存技術であるので、ここでは特に説明しない。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  コイル
１０２  電源
１０３  開閉用コンデンサ
１０４  可動コア
１０５  固定コア
１０６  可動接点
１０７  固定接点
１０８  可動コア復帰用負荷
１０９  可動接点ワイプ負荷
２０１  電圧検出部
２０２  電圧判定部
２０２ａ  電圧正常範囲記憶部
２０２ｂ  「電圧値と正常範囲との比較部」
２０３  警報出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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