(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統内にある知能形電子デバイスの引きはずし装置の手動作動を検出する方法に於て、
配電系統の線路の電流を感知して、それを表す電流感知信号を発生する工程と、
配電系統の線路の電圧を感知して、それを表す電圧感知信号を発生する工程と、
知能形電子デバイスによって引きはずし指令が発せられるか又は処理されることがない状態で、前記電流感知信号が前記線路の全ての相でゼロになり、且つ前記電圧感知信号が前記線路の全ての相でゼロになったとき、前記引きはずし装置の手動作動が発生したことを示す手動作動信号を発生する工程と、
を含む手動作動検出方法。
【請求項２】
前記線路の電圧を感知する工程が、前記引きはずし装置より下流側の線路の電圧を感知する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に、前記引きはずし装置より上流側の線路の電圧を感知して、それを表す上流側電圧感知信号を発生する工程を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
更に、各々の前記手動作動信号を計数して、前記引きはずし装置の前記手動作動の総数のカウントを発生する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
更に、前記カウントに応答して、前記引きはずし装置に於ける接点疲労を評価する工程を含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記引きはずし装置が遮断器又は保護継電器で構成されている請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記知能形電子デバイスが電子式引きはずし装置で構成されている請求項１記載の方法。
【請求項８】
更に、前記手動作動信号に応答して、前記手動作動を表す情報を表示する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
更に、前記カウントを表す情報を表示する工程を含む請求項４記載の方法。
【請求項１０】
前記手動作動が手動開路、手動閉路又は手動再閉路動作である請求項１記載の方法。
【請求項１１】
配電系統にある引きはずし装置と、
該配電系統の線路の電流を感知して、それを表す電流感知信号を発生する電流センサと、
前記配電系統の線路の電圧を感知して、それを表す電圧感知信号を発生する電圧センサと、
前記電流感知信号及び前記電圧感知信号に応答する信号プロセッサであって、当該信号プロセッサによって引きはずし信号が出され又は処理されることがない状態で、前記電流感知信号が前記線路の全ての相でゼロになり、且つ前記電圧感知信号が前記線路の全ての相でゼロになったとき、前記引きはずし装置の手動作動が発生したことを示す手動作動信号を発生する信号プロセッサと、
を有する知能形電子デバイス。
【請求項１２】
前記電圧センサが前記引きはずし装置より下流側に配置されている請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【請求項１３】
更に、前記引きはずし装置より上流側に配置されていて、前記引きはずし装置より上流側の線路の電圧を感知して、それを表す感知上流側電圧信号を発生する上流側電圧センサを有する請求項１２記載の知能形電子デバイス。
【請求項１４】
更に、各々の前記手動作動信号を計数して、前記引きはずし装置の手動作動の総数のカウントを発生する少なくとも１つのカウンタを有する請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【請求項１５】
前記引きはずし装置が遮断器又は継電器である請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【請求項１６】
前記知能形電子デバイスが電子式引きはずし装置である請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【請求項１７】
更に、前記手動作動信号に応答して、前記引きはずし装置の手動作動を表す情報を表示する表示装置を有する請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【請求項１８】
更に、前記カウンタにインターフェース接続され、前記カウントを表す情報を表示する表示装置を有する請求項１４記載の知能形電子デバイス。
【請求項１９】
前記手動作動が手動開路、手動閉路又は手動再閉路で構成される請求項１１記載の知能形電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全体的に知能形電子デバイス、例えば電子式引きはずし（トリップ）装置及び保護継電器に関する。更に具体的に言うと、本発明は知能形電子デバイスに於ける手動作動（引きはずし）又は再閉路（再投入）動作を検出する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
知能形電子デバイスは周知である。例えば、電子式引きはずし装置（これはこのような知能形電子デバイスの１つである）は典型的には、電力線路信号を表すアナログ信号を発生する電圧及び電流センサを持っている。アナログ信号がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器によってディジタル信号に変換され、これがマイクロコントローラによって処理される。更に、引きはずし装置は、ＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）及びＥＥＰＲＯＭ（電子式の消去可能でプログラム可能な読出し専用メモリ）を含み、それらの全てがマイクロコントローラとインターフェース接続されている。ＲＯＭが、引きはずし装置アプリケーション・コード、例えば初期設定パラメータを含む主機能ファームウエアと、ブート・コードを持っている。ＥＥＰＲＯＭがアプリケーション・コードに対する動作パラメータを持っている。
【０００３】
こういう電子式引きはずし装置が、瞬時、短期、長期、接地故障又は手動というように種類によって、引きはずしの数を計数する特徴を含んでいる。しかし、全ての手動の引きはずしが計数されるわけではない。
【０００４】
手動の引きはずしは、遠隔で出された指令により、又は局部的に出された指令によって開始される。遠隔で出された指令は、引きはずし装置がネットワーク指令として受信して、その後実行する。局部的に出された指令は、遮断器を開路又は閉路する指令であって、例えば、オペレータが、手作業で遮断器の把手をオン又はオフに投じ、引きはずし又は再閉路ボタンを押すか、又は遮断器に対する補助接点入力を通じて再閉路信号を受信したときに行われ、引きはずし装置によってはこの指令は処理されない。局部的に出される指令を検出することは容易ではなく、その結果、手動の作動は計数されない。手動でも自動でも、局部的に又は遠隔で発生されたもののどちらでも、全ての遮断器動作を計数することが出来ることが、遮断器の接点疲労を正しく評価するのに必要である。
【０００５】
【発明の概要】
電子式引きはずし装置をここで説明するが、本発明はこの他の知能形電子デバイスにも用いられるので、これは例に過ぎない。電子式引きはずし装置が電力線路信号を表すアナログ信号を発生する電圧及び電流センサを有する。アナログ信号がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器によってディジタル信号に変換され、これがマイクロコントローラによって処理される。更に、引きはずし装置はＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）及びＥＥＰＲＯＭ（電子式の消去可能でプログラム可能な読出し専用メモリ）を含み、それらの全てがマイクロコントローラと連絡している。ＲＯＭが引きはずし装置アプリケーション・コード、例えば初期設定パラメータを含む主機能ファームウエアと、ブート・コードとを持っている。アプリケーション・コードが、本発明の手動引きはずし検出アルゴリズムに対するコードを含む。ＥＥＰＲＯＭが動作パラメータを持っており、これは工場で引きはずし装置内に記憶させることが出来るが、遠隔操作でダウンロードしてもよい。
【０００６】
本発明の実施例では、手動作動検出アルゴリズムが、直接的に遠隔で出された指令を通じて開始された手動作動を検出する。更に、このアルゴリズムが、下記の条件、即ち（１）遮断器を作動する（引きはずし／開路する）のに要する反作用時間内に、引きはずし又は再閉路事象メッセージが引きはずし装置から出されていない、（２）電流が線路の全ての相でゼロになり、（３）遮断器より下流側（負荷側）の電圧が全ての相でゼロになる（再閉路では、遮断器より下流側（負荷側）の電圧が全ての相で０Ｖから全ての相で公称電圧になる）という条件が満たされたとき、局部的に出された指令によって開始された手動作動を検出する。
【０００７】
本発明は接点疲労を判定するのに役立つ。接点疲労は、遮断器を引きはずすときに接点を通じて散逸されるエネルギに正比例する。更に、ある種の故障は、他の故障よりも接点疲労に一層重大な影響を持つ。例えば、接地故障は手動引きはずしよりも一層急速に、遮断器を疲労させる。従って、接点疲労の解析にとって、本発明が、局部で出された並びに遠隔で出された手動引きはずしの両方を考慮に入れることによって、故障の種類別に、引きはずしの総数の一層正確な判定をすることが有利である。
【０００８】
【発明の詳しい説明】
図１について説明すると、本発明の電子式引きはずし装置の全体的な構成が略図で３０に示されている。本発明は電子式引きはずし装置に制限されず、全般的に遮断器を制御し得る知能形電子デバイスを対象とすることを承知されたい。引きはずし装置３０が電圧測定値を表すアナログ信号を信号線３４に発生する電圧センサ３２と、電流測定値を表すアナログ信号を信号線３８に発生する電流センサ３６とを有する。線３４及び３８のアナログ信号がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４０に送られ、これがこれらのアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号が母線４２を介して、日立エレクトロニックス・コンポーネンツ・グループ（日立Ｈ８−３００マイクロコントローラ系列）から商業的に入手し得るようなマイクロコントローラ（信号プロセッサ）４４に転送される。更に、引きはずし装置３０はＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）４６、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）４８及びＥＥＰＲＯＭ（電子式の消去可能でプログラム可能な読出し専用メモリ）５０を含み、それらの全てが制御母線５２を介してマイクロコントローラ５４と連絡する。周知のように、Ａ／Ｄ変換器４０、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ４６又はその任意の組合せは、マイクロコントローラ４４の内部にあってもよい。ＥＥＰＲＯＭ５０は不揮発性メモリであって、停電の際にシステムの情報及びプログラミングが失われないようになっている。典型的には遮断器の状態を表すデータが、制御バス５２を介してマイクロコントローラ４４から受取る表示信号に応答して、表示装置５４で表示される。制御母線５２を介してマイクロコントローラ４４から受取る制御信号に応答する出力制御装置５６が、線６０を介して引きはずしモジュール又は装置５８（例えば遮断器又は継電器）を制御する。制御母線５２を介してマイクロコントローラ４４と連絡する通信Ｉ／Ｏポート６２を介して、較正、試験、プログラミング及びその他の特徴が行われる。配給電力から給電される電源装置６３が、引きはずし装置３０の部品に対する適当な電力を線６４を介して供給する。ＲＯＭ４８は引きはずし装置アプリケーション・コード、例えば、初期接点パラメータを含む主機能ファームウエア及びブート・コードを持っている。アプリケーション・コードが、本発明による手動引きはずし検出アルゴリズムに対するコードを含む。ＥＥＰＲＯＭ５０が動作パラメータ・コードを持ち、それを工場で引きはずし装置内に記憶させることが出来るが、後で説明するように、遠隔操作でダウンロードしてもよい。手動引きはずし検出アルゴリズムを実時間で運用し、好ましくは始動ではブート・コードから開始する。
【０００９】
本発明の実施例では、アルゴリズムが、電子式引きはずし装置３０で局部的に出された指令に応答して、引きはずしモジュール（遮断器）５８の手動作動を検出する。例えば、このような手動作動は、オペレータが遮断器の把手をオン又はオフに手作業で投ずること、オペレータが引きはずし又は再閉路ボタンを押すこと、又は遮断器の補助接点入力から受取った引きはずし信号に応答して引きはずすことが含まれる。この他の引きはずし事象、即ち、短期、長期、瞬時、接地故障又は遠隔で出された引きはずし指令に応答する手動の引きはずし事象が、公知のように計数され又は追跡されることが理解されよう。更に、遮断器の接点疲労を判定する上で役立つのは、作動のカウントの組合せ又は合計並びに／又は（引きはずし動作の場合）引きはずしの種類であることが理解されよう。本発明では、電圧センサ３２が遮断器５８（図１）の下流側に配置される（その理由は後で説明する）。
【００１０】
アルゴリズムは、下記の条件が満たされたとき、上に述べた手動作動（局部的に出された指令に応答する）を検出する。
（１）マイクロコントローラ４４で判断して、遮断器５８を引きはずすのに要する反作用(reaction)時間内に、引きはずし装置３０から引きはずし事象メッセージ（引きはずし又は開路指令）が出されていない。
（２）電流センサ３６によって感知された電流が全ての相でゼロになる。
（３）下流側の（負荷側の）電圧センサによって感知された、遮断器５８より下流側の電圧が、全ての相でゼロになる（引きはずし装置が再閉路指令を受取っていないが、遮断器の負荷側で全ての相で電圧が検出されるとき、手動閉路動作が検出される）。
【００１１】
遮断器５８が逆向きに給電されるとき、即ち、逆方向の電流の流れのとき、電流の方向が必要である。３つの条件の内の最後を検出する為に、電圧センサ３８が、前に述べたように、遮断器５８（図１）の下流側に配置される。３つの条件が検出されたとき、計数される手動引きはずしが発生したことを示す信号が発生される。このカウントを使って、これから説明するように、遮断器又は継電器の接点疲労の評価を助ける。
【００１２】
遮断器５８の下流側に電圧センサ３２が配置されているので、遮断器５８より上流側の電圧データは、遮断器５８が開いているときは利用することが出来ない。従って、本発明の別の実施例では、遮断器５８の下流側に電圧センサ３２を配置すると共に、遮断器５８（図２）の上流側に別の電圧センサ３２’を配置する。上流側の電圧センサ３２’も、電圧測定値を表すアナログ信号を信号線７２を介してＡ／Ｄ変換器４０に供給する。この例では、遮断器５８が開いているときでも、遮断器５８の上流側及び下流側の電圧が感知される。上流側及び下流側電圧センサ３２’、３２を使うことにより、遮断器５８が逆向きに給電されるとき、即ち逆方向の電流のときを決定することが出来る。
【００１３】
図３には、本発明の手動引きはずし検出アルゴリズムの１実施例の流れ図が全体を８０で示してある。手動引きはずし検出アルゴリズムが電力線路の各相に適用される。検出アルゴリズムは、ブロック８２の手動で、ブート・コードから開始されることが好ましく、直ちにブロック８４に進む。ブロック８４で、プログラムは、電圧が線路及び負荷側で公称値であるかどうかを判定する。電圧が公称値でなければ、プログラムはブロック８２へループして戻り、そこで再び開始するか、そうでなければプログラムはブロック８６へ進む。ブロック８６で、プログラムは、自動再閉路が発生したかどうかを判定する。自動再閉路が発生していなければ、プログラムはブロック８８で手動再閉路が発生したかどうかを判定する。自動再閉路（ブロック８６）又は手動再閉路（ブロック８８）が起こった場合、ブロック９０へ進み、ブロック９２で合計作動レジスタをインクレメントする。ブロック９０で、プログラムは自動引きはずし（遠隔手動を含む）が起こったかどうかを判定する。自動引きはずしが起こっていれば、プログラムはブロック８２へループして戻り、そこで再び開始し、ブロック９２で合計作動レジスタもインクレメントする。自動引きはずしが起こっていなければ、ブロック９４に進む。ブロック９４で、プログラムは電力線路の全ての相で電流がゼロであるかどうかを判定する。電流が全ての相でゼロでなければ、プログラムはブロック８２にループして戻り、そこで再び開始するが、そうでなければ、プログラムはブロック９６に進む。ブロック９６で、遮断器より下流側（負荷側）で感知された電圧が、全ての相でゼロの読みであるかどうかを検査する。下流側の電圧がゼロでなければ、プログラムはブロック８２に戻る。更に、ブロック９６で、遮断器より上流側（線路側）の感知された電圧が、全ての相で公称電圧の読みであるかどうかが検査される。上流側の電圧が公称でなければ、プログラムはブロック８２に戻る。これらの２つの条件が満たされない場合、プログラムはブロック８８へ進む。こうして下流側の電圧が上流側の電圧より高いときに起こる逆の給電、即ち、電流が逆方向に流れていることの説明になる。局部で出された手動引きはずし事象を検出する全ての条件が満たされると、プログラムはブロック９２で、合計引きはずし作動カウンタをインクレメントすると共に、ブロック９８で局部で出された手動引きはずしのカウント・レジスタをインクレメントする。プログラムは再びブロック８２に戻り、装置が動作停止になるまで、上に述べた過程が続けられる。
【００１４】
合計作動カウンタ（再閉路動作、手動引きはずし、全部の引きはずし又は引きはずしの種類別）及び／又は手動作動の発生は、引きはずし装置３０又は中央コンピュータ（図に示していない）で表示することが出来る。この情報は、この出願と同日に出願の米国特許出願第（出願人整理番号４１ＰＲ−７４９１）号、発明の名称「引きはずし装置の接点疲労を判定する方法」に例示されるように、遮断器の接点疲労を評価するのに役立つ。この出願もここで引用することによってこの出願に取入れる。上に引用した出願に記載されているように、付勢された遮断器の毎回の作動に対し、遮断器が開路又は閉路されるときに散逸されるエネルギの目安がＩ2 Ｔとして計算される。ここでＩは接点電流、Ｔは接点温度である。この散逸エネルギが計算されて、接点毎に、そして各々の故障又は作動の種類、例えば、短期、長期、接地故障、瞬時及び手動毎に、マイクロコントローラのレジスタに加算され（例えば再閉路動作に対してはブロック８６、８８で、自動開路／引きはずし動作ではブロック９０で、そして手動開路／引きはずし動作ではブロック９８で）、故障の又は作動別に又は合計で累算エネルギを出す。
【００１５】
接点疲労を検出する他に、本発明は接点疲労の経歴を作成する為に使うことが出来る。遮断器接点で散逸される累算エネルギが時間に互って増加するにつれて、接点疲労も増加する。この情報を使って、接点寿命のどれだけが使い切っているか（又は残っているか）を予測することが出来る。
【００１６】
この情報に基づいて、遮断器の保守の為の保守タスクの優先順位を設定することが出来る。即ち、どの遮断器が、引きはずしの回数の為に、最初に保守を必要とするかを決めることが出来る。多くの大形の設備は、保守をしなければならない遮断器が何百とある。典型的には、ユーザは自分のところの遮断器のある百分率を年間にオーバホールする。従って、個別の遮断器の問題を取上げる順序に正しい優先順位を付けることは、限られた資源が更に有効に使うことが出来るようにし、設備の非稼働時間を短縮する助けになる。
【００１７】
好ましい実施例を図面に示して説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、これに種々の変更及び置換を加えることが出来る。従って、本発明は例として説明したのであって、これに制約されるものではないことを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電子式引きはずし装置の簡略ブロック図。
【図２】  別の実施例による本発明の電子式引きはずし装置の簡略ブロック図。
【図３】  本発明の手動引きはずし検出アルゴリズムの流れ図。
【符号の説明】
３０  電子式引きはずし装置
【図１】
0004215954.tif 000002
【図２】
0004215954.tif 000003
【図３】
0004215954.tif 000004