(57)【要約】【課題】安全で効率的にしかも精度よく保護継電器と遮断器との連動試験を行うことができる遮断器の動作時間測定装置を提供することである。【解決手段】遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に振動センサを取り付け、振動センサ１２で検出した振動波形を波形整形回路１４で波形整形する。レベル抑制回路１６は波形整形回路１４で波形整形された振動波形のうち周期が所定値以下の部分をカットし、周期が所定値以上の振動波形を処理回路１８に出力する。処理回路１８は遮断器にトリップ信号を出力する保護継電器の動作指令を出力するとともに、動作指令から振動波形を受信するまでの時間を測定し、その測定結果を出力装置である動作ブザー２０やＬＥＤ表示器２１に出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に取り付けられる振動センサと、
前記振動センサで検出した振動波形を波形整形する波形整形回路と、
前記波形整形回路で波形整形された振動波形のうち周期が所定値以下の部分をカットし周期が所定値以上の振動波形を出力するレベル抑制回路と、
前記遮断器にトリップ信号を出力する保護継電器の動作指令を出力するとともに動作指令から振動波形を受信するまでの時間を測定する処理回路と、
前記処理回路の測定結果を出力する出力装置とを備えたことを特徴とする遮断器の動作時間測定装置。
【請求項２】
前記レベル抑制回路をバイパスして、前記波形整形回路で波形整形された振動波形を前記処理回路に入力するための切替器を設けたことを特徴とする請求項１記載の遮断器の動作時間測定装置。
【請求項３】
前記振動センサは、衝撃センサ、加速度センサまたは圧電センサのいずれか一であることを特徴とする請求項１または２記載の遮断器の動作時間測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受変電設備における保護継電器と遮断器との連動試験での遮断器の動作時間を測定する遮断器の動作時間測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の受変電設備は技術進歩とともに多種多様な設備となり、保安業務を遂行するにあっては、点検手法等について事前に十分な検討を行うことが必要となっている。その中でも年次点検や試験業務における保護継電器と遮断器との連動試験は、自主保安や設備保全において大切な項目であり時間もかかる作業である。この連動試験の実施には、高圧回路への試験配線の取付けや試験配線の取外しなどの煩雑な作業工程がある。
【０００３】
保護継電器の点検作業の手間及び時間を軽減するものとして、スイッチによって主回路側から試験電源側に保護継電器への接続を切り換え、保護継電器に試験電流を与えて動作させ、このとき出力するトリップ信号の波形及びトリップ信号を受けて開路する遮断器の補助継電器に与えられる電流の波形を計測装置によって記録し、これに基づいて、保護継電器に試験電流を与えてからトリップ信号を出力するまでの時間及び保護継電器がトリップ信号を出力してから遮断器が動作するまでの時間を測定し、保護継電器、遮断器、及び計測装置は、非接触で情報を伝達する構造を有し、保護継電器及び遮断器は、光または音によって信号波形を送信するようになされており、計測装置は、光または音によって信号波形を受信するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、配電盤を設けた配電盤室内の天井側にマイクロホンを設け、マイクロホンと配線接続されたスピーカーを遠隔操作盤を設置した中央制御室内の遠隔操作盤の近傍に設け、遠隔操作により作動した遮断器の遮断時などの作動音をマイクロホンにより集音してスピーカーにより遠隔操作盤側で遮断器の作動音を確認するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３３８１５７号公報
【特許文献２】特開平１１−４６４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のものでは、高圧回路への試験配線の取付けや試験配線の取外しなどの作業は必要がなくなるが、受変電設備の主回路内にスイッチや計測装置を常設することになるので、受変電設備の構成品が増えることになる。また、保護継電器、遮断器、及び計測装置は、非接触で情報を伝達する構造を有し、保護継電器及び遮断器は光または音によって信号波形を送信し、計測装置は光または音によって信号波形を受信するものであるが、光または音による信号波形の信号処理について特に考慮されていないので、ノイズ等の影響によりトリップ信号の波形や遮断器の補助継電器に与えられる電流の波形の精度が保てない場合がある。また、特許文献２のものでは、遠隔操作盤側で遮断器の作動音を確認できるが、遮断器の正確な動作時間を測定するには精度が保てない。
【０００６】
本発明の目的は、安全で効率的にしかも精度よく保護継電器と遮断器との連動試験を行うことができる遮断器の動作時間測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係わる遮断器の動作時間測定装置は、遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に取り付けられる振動センサと、前記振動センサで検出した振動波形を波形整形する波形整形回路と、前記波形整形回路で波形整形された振動波形のうち周期が所定値以下の部分をカットし周期が所定値以上の振動波形を出力するレベル抑制回路と、前記遮断器にトリップ信号を出力する保護継電器の動作指令を出力するとともに動作指令から振動波形を受信するまでの時間を測定する処理回路と、前記処理回路の測定結果を出力する出力装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係わる遮断器の動作時間測定装置は、請求項１の発明において、前記レベル抑制回路をバイパスして、前記波形整形回路で波形整形された振動波形を前記処理回路に入力するための切替器を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係わる遮断器の動作時間測定装置は、請求項１または２の発明において、前記振動センサは、衝撃センサ、加速度センサまたは圧電センサのいずれか一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に振動センサを取り付け、保護継電器を動作させて遮断器の作動したときに発生する振動を振動センサで検出して遮断器が動作するまでの時間を測定するので、高圧回路への試験配線が不要となるので、危険を伴う受変電配設備の配電盤の裏面での作業がなくなり安全性が確保でき、試験作業も簡素化できる。
【００１１】
また、振動センサで検出され波形整形回路で波形整形された振動波形のうち周期が所定値以下の部分をレベル抑制回路でカットするので、遮断器の開放初期時の遮断器の微振動を遮断器の作動と誤判定することがなくなり、遮断器の作動を精度よく測定できる。
【００１２】
また、切替器を設けた場合には、切替器によりレベル抑制回路をバイパスさせることができるので、遮断器の開放初期時の遮断器の微振動による遮断器の作動誤差が許容範囲であるときは切替器によりレベル抑制回路をバイパスさせることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態に係わる遮断器の動作時間測定装置の構成図である。遮断器の動作時間測定装置１１は、振動を検出する振動センサ１２と測定装置本体１３とからなる。
【００１４】
振動センサ１２は、遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に取り付けられ、遮断器が作動（遮断）したときに発生する振動を検出する。振動センサ１２としては、衝撃センサ、圧電センサあるいは３軸加速度センサを用いる。衝撃センサ及び圧電センサは遮断器の遮断時の振動を検出するものであり、３軸加速度センサは遮断器の遮断時の振動を三次元で検出する高性能センサである。これら衝撃センサ、圧電センサあるいは３軸加速度センサの対比を表１に示す。
【表１】
2009148117.tif 000003
【００１５】
表１に示すように、３軸加速度センサは、衝撃センサや圧電センサと比較して、作業性がよく安全で誤動作が少ないが価格が高く検出範囲が１０〜１．５ｋＨｚで比較的狭い。誤動作とは遮断器の遮断時に発生する振動以外の遮断器の周囲の振動音を検出して動作する場合である。誤動作を少なくするときは価格が高くなるが３軸加速度センサを用い、そうでない場合には、衝撃センサあるいは圧電センサのいずれかを用いる。以下の説明では、衝撃センサを用いた場合で説明する。
【００１６】
前述したように、振動センサ１２は遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に取り付けられ、測定装置本体１３の波形整形回路１４に接続される。波形整形回路１４は振動センサ１２で検出した振動波形を波形整形するものであり、波形整形回路１４で波形整形された振動波形は、切替器１５で切り替えられてレベル抑制回路１６またはワンショット回路１７のいずれかに入力される。
【００１７】
切替器１５がレベル抑制回路１６側に切り替えられているときは、波形整形回路１４で波形整形された振動波形は、レベル抑制回路１６及びワンショット回路１７を介して処理回路１８に入力され、一方、切替器１５がワンショット回路１７側に切り替えられているときは、レベル抑制回路１６をバイパスして、ワンショット回路１７を介して処理回路１８に入力される。
【００１８】
レベル抑制回路１６は、波形整形回路１４で波形整形された振動波形のうち周期が所定値以下の部分をカットし、周期が所定値以上の振動波形を出力するものである。レベル抑制回路１６を設けているのは、遮断器の開放初期時の微振動を遮断器の作動と誤判定すること防止するためである。すなわち、遮断器の開放初期時には遮断器接点の開放前に遮断器が微振動するので、この微振動を遮断器接点の開放動作と誤判定しないように、振動センサ１２の検出信号のうち周期の短いパルス状電圧をキャンセルするように抑制することで、遮断器接点の開放と振動センサ１２の振動検出との時間的タイミシグの差をより小さくしている。
【００１９】
レベル抑制回路１６により、周期が所定値以上の振動波形が検出されると、ワンショット回路１７はワンショット信号を処理回路１８に出力する。処理回路１８は、このワンショット信号が入力されたことにより、振動センサ１２が遮断器の開放を検出したと判定することになる。
【００２０】
一方、切替器１５によりレベル抑制回路１６をバイパスして、波形整形回路１４で波形整形された振動波形がワンショット回路１７に入力される場合には、その振動波形のうち周期が所定値以下の部分がカットされることなくワンショット回路１７に入力される。この場合、遮断器の開放初期時の微振動を遮断器接点の開放動作と判定することになるが、遮断器の開放初期時の遮断器の微振動による遮断器の作動誤差が許容範囲であるときは、切替器１５によりレベル抑制回路１６をバイパスさせても特に問題はない。遮断器の開放初期時の微振動の検出は、振動センサ１２の種類や製品のばらつきにより異なるので、試験に応じて切替器１５での切り替えを適宜行うことになる。
【００２１】
処理回路１８は、遮断器にトリップ信号を出力する保護継電器の動作指令を出力するとともに、動作指令から振動波形を受信するまでの時間を測定するものである。保護継電器の動作指令は動作出力接点１９から出力される。処理回路１８は、動作出力接点１９が作動した時点を記憶するとともに、ワンショット回路１７から振動波形を受信した時点を記憶し、保護継電器の動作指令から遮断器の開放までの時間を測定する。遮断器が開放したときは出力装置である動作ブザー２０を鳴動させ作業員に遮断器が開放したことを報知する。また、出力装置であるＬＥＤ表示器２１に、保護継電器の動作指令、遮断器が開放したこと、保護継電器の動作指令から遮断器の開放までの時間などの処理回路１８での測定結果を表示出力する。
【００２２】
図２は、過電流保護継電器の時限動作特性試験時における判定基準（整定値の３００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフであり、図２（ａ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制有りの場合のグラフ、図２（ｂ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制無しの場合のグラフである。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、過電流保護継電器に印加する試験電流が電流倍率３００％でレベル抑制有りの場合には、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングと、遮断器接点の開放タイミングとはほぼ同時である。従って、遮断器の開放動作を振動センサ１２で精度よく検出できる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、過電流保護継電器に印加する試験電流が電流倍率３００％でレベル抑制無しの場合には、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングは、遮断器接点の開放タイミングより約８〜９ｍｓ早くなった。これは、前述のとおり遮断器開放時の微振動で動作するものと推測される。このように、レベル抑制回路１６によるレベル抑制無しの場合には、振動センサ１２による遮断器開放検出タイミングは、実際の遮断器接点の開放タイミングより早く検出される。
【００２５】
図３は、過電流保護継電器の時限動作特性試験時における判定基準（整定値の７００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフであり、図３（ａ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制有りの場合のグラフ、図３（ｂ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制無しの場合のグラフである。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、過電流保護継電器に印加する試験電流が電流倍率７００％でレベル抑制有りの場合には、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングは、遮断器接点の開放タイミングより約４ｍｓ早くなった。これは、振動センサ１２が遮断器接点の開放時の初期振動に反応したものであり、電流倍率が３００％から７００％に大きくなると、遮断器の開放ソレノイドに大電流が流れ初期振動が大きくなり、レベル抑制回路１６でキャンセルしきれないためと判断される。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、過電流保護継電器に印加する試験電流が電流倍率７００％でレベル抑制無しの場合には、遮断器接点の開放タイミングと、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングとの時間差は８〜９ｍｓであり、前述のとおり、振動センサ１２は遮断器開放時の微振動で動作するものと推測される。
【００２８】
図４は、過電流保護継電器の瞬時要素動作特性試験時における判定基準（整定値の１００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフであり、図４（ａ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制有りの場合のグラフ、図４（ｂ）はレベル抑制回路１６によるレベル抑制無しの場合のグラフである。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、過電流保護継電器の瞬時要素試験でレベル抑制有りの場合には、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングと、遮断器接点の開放タイミングとはほぼ同時である。従って、遮断器の開放動作を振動センサ１２で精度よく検出できる。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、過電流保護継電器の瞬時要素試験でレベル抑制無しの場合には、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングは、遮断器接点の開放タイミングより約８〜９ｍｓ早くなった。これは、前述のとおり遮断器開放時の微振動で動作するものと推測される。
【００３１】
図２乃至図４に示すように、保護継電器の限時動作試験及び瞬時要素試験において、レベル抑制回路１６により、振動センサ１２の検出した信号波形のうち周期が所定値以下の部分をカットし、遮断器の開放初期の微振動の検出を抑制すると、振動センサ１２での遮断器開放検出のタイミングは、遮断器接点の開放タイミングとはほぼ同時となる。従って、振動センサ１２で遮断器の開閉動作を精度よく検出できる。
【００３２】
また、レベル抑制無しの場合には、測定時の状況により微妙な変化があるが、時間にして８〜９ｍｓ前後のずれがある。このずれは、通常、実用上問題になる数字ではないものと判断できるので、レベル抑制回路１６をバイパスした振動波形により遮断器の開放動作を検出することも可能である。
【００３３】
本発明の実施の形態によれば、振動センサ１２により遮断器の開放動作を精度よく検出できるので、年次点検や試験業務の保護継電器と遮断器との連動試験において、遮断器接点の開放状態を検出するための高圧回路への試験配線が不要となるので、安全性に優れるとともに作業効率が向上する。
【００３４】
また、振動センサ１２は遮断器が収納された配電盤の表面に取り付けるだけなので、高圧回路へ触れることなく試験配線ができる。従って、試験に熟練したものでなくとも、安全にしかも誤配線もなく作業が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる遮断器の動作時間測定装置の構成図。
【図２】過電流保護継電器の時限動作特性試験時における判定基準（整定値の３００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフ。
【図３】過電流保護継電器の時限動作特性試験時における判定基準（整定値の７００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフ。
【図４】過電流保護継電器の瞬時要素動作特性試験時における判定基準（整定値の１００％）での振動センサによる遮断器開放検出のタイミングと遮断器接点の開放タイミングとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３６】
１１…動作時間測定装置、１２…振動センサ、１３…測定装置本体、１４…波形整形回路、１５…切替器、１６…レベル抑制回路、１７…ワンショット回路、１８…処理回路、１９…動作出力接点、２０…動作ブザー、２１…ＬＥＤ表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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