JP3551477B2

JP3551477B2 - 開閉器制御装置

Info

Publication number: JP3551477B2
Application number: JP17610094A
Authority: JP
Inventors: 孝典角田; 克彦鵜野
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JPH0817315A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、直流電気保持式の開閉器の開閉を制御する開閉器制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種電気保持式の開閉器は比較的大きな投入電圧により投入されて閉成すると、その後は印加電圧を保持電圧に減圧して閉成状態に保たれる。
したがって、この電気保持式の開閉器の開閉を制御する従来の開閉器制御装置は、つぎに説明するように構成される。
【０００３】
つぎに、従来の開閉器制御装置につき、本願発明の１実施例に対応する図１を参照して説明する。
図１はコンピュータのソフトウエア処理により開閉制御する場合を示し、マイクロコンピュータ構成の制御部１は、給電によりトリガされると、内部の演算処理部（ＣＰＵ）１ａがＲＯＭ１ｂに保持された開閉制御プログラムをワーキング用及び情報記憶用のＲＡＭ１ｃを用いて常時実行する。
【０００４】
この開閉制御プログラムは従来は図４に示すステップＳ_１〜Ｓ_９により形成され、このプログラムのステップＳ_１により制御部１は最初に指示指令（「入」指令）の入力待ち（待機）になる。
【０００５】
そして、ｔ１に交流しゃ断器等の制御対象の開閉器２の投入操作が行われ、情報スイッチ３が押されてこのスイッチ３の「入」指令の接点信号が制御部１の入力インタフェース１ｄに与えられると、ステップＳ_１を肯定（Ｙ）で通過してステップＳ_２の投入電圧制御に移行し、出力インタフェース１ｄから絶縁分離用のホトカプラ４の発光ダイオード４ａに連続的にオン信号を供給し、ダイオード４ａを点灯保持する。
【０００６】
このダイオード４ａの点灯によりホトカプラ４のホトトランジスタ４ｂがオンし、このとき、ダイオード５，６がオフしているため、例えば直流１５Ｖの補助電源７が抵抗８，トランジスタ４ｂのコレクタ，エミッタを介してこのトランジスタ４ｂにダーリントン接続された駆動制御用のトランジスタ９のベースに与えられ、このトランジスタ９がオンする。
【０００７】
さらに、ダイオード１０がオフしているため、補助電源７により図５に示すオンレベルの制御信号Ｓ１が形成され、この制御信号Ｓ１が抵抗１１トランジスタ９のコレクタ，エミッタを介して開閉制御の半導体スイッチ素子としての主トランジスタ１２のベースに印加され、主トランジスタ１２がオンする。
【０００８】
このトランジスタ１２は、コレクタが例えば直流２００Ｖの主電源１３の正極に接続され、エミッタが平滑フィルタ１４の平滑リアクトル１５，開閉器２の電磁コイル２ａ，開閉制御用の補助トランジスタ１６のコレクタ，エミッタを介して主電源１３の負極に接続され、主電源１３と電磁コイル２ａとの間に設けられる。
【０００９】
そして、トランジスタ１２がオンすると、ダイオード５，６，１０がオンしてトランジスタ４ｂ，９の駆動電源が補助電源７から主電源１３に切換わり、この電源１３に基づくオンレベルの制御信号Ｓ１によりトランジスタ１２はオンし続ける。
【００１０】
また、リアクトル１５を介した主電源１３が積分用のコンデンサ１７に注入されるとともにダイオード１８，抵抗１９を介して時定数用のコンデンサ２０に注入され、このコンデンサ２０の充電により、抵抗２１を介してトランジスタ１６のベースに図５に示すオンレベルの制御信号Ｓ２が与えられ、トランジスタ１６がオンする。
【００１１】
そして、トランジスタ１６がオンすると、リアクトル１５を介した主電源１３により電磁コイル２ａが通電駆動される。
【００１２】
このとき、トランジスタ１２が連続的にオンするため、図５に示すように電磁コイル２ａにほぼ主電源１３の電圧に相当する比較的大きな投入電圧Ｅ_１が印加され、この投入電圧Ｅ_１の印加により開閉器２はｔ２に主回路接点２ｂが閉成して投入される。
【００１３】
また、主回路接点２ｂの閉成に連動して開閉器２の補助接点２ｃが閉成し、この接点２ｃの閉成の接点信号が開閉器２の投入完了信号として入力インタフェース１ｄに供給される。
【００１４】
そして、制御部１は投入完了信号により開閉器２の投入を確認すると、図４のステップＳ_５の保持電圧制御に移行し、発光ダイオード４ａに供給する信号を連続的なオン信号からパルス信号に変更し、トランジスタ１２のベースの制御信号Ｓ１を周期的なパルス信号に切換える。
【００１５】
この信号の切換えによりトランジスタ１２は連続的なオンからスイッチングに移行し、このスイッチングにより主電源１３を断続する。
【００１６】
さらに、この断続により生じたトランジスタ１２のエミッタのパルス出力がリアクトル１５，コンデンサ１７により平滑されるとともに、トランジスタ１２のオフ期間にリアクトル１５のエネルギがフライホイルダイオード２２を介して放出され、開閉器２の投入状態の維持に必要な例えば２４Ｖの保持電圧Ｅ_２（≪Ｅ_１）に減圧した直流電源が形成される。
【００１７】
そして、この保持電圧Ｅ_２の直流電源により、トランジスタ１６がオン状態に保たれて電磁コイル２ａの印加電圧が投入電圧Ｅ_１から保持電圧Ｅ_２に減圧されて開閉器２が電気的に投入状態に保持される。
【００１８】
つぎに、ｔ３に開放操作が行われて操作スイッチ３が押され、このスイッチ３の「切」指令の接点信号が入力インタフェース１ｄに与えられると、制御部１が図４のステップＳ_６を肯定で通過してステップＳ_７の開放制御に移行する。
【００１９】
この開放制御になると、制御部１は発光ダイオード４ａのオン信号供給を即時に停止し、トランジスタ４ｂ，９をオフして制御信号Ｓ１をオフレベルに固定し、トランジスタ１２をオフする。
【００２０】
そして、このトランジスタ１２のオフにより、電磁コイル２ａの印加電圧がリアクトル１５，コンデンサ１７，抵抗２３等に基づく時定数で低下して消失し、主回路接点２ｂが開放して開閉器２が開放する。
【００２１】
また、トランジスタ１２がオフすると、コンデンサ２０の電荷がコンデンサ２０，抵抗２１，２４等に基づく時定数で放電し、一定時限後にトランジスタ１６がオフして電磁コイル２ａの通電路が開放され、開閉器２の開放時限が規制される。
【００２２】
さらに、開閉器２が開放すると、主回路接点２ｂの開放に連動して補助接点２ｃが開放し、この接点２ｃの開放の接点信号が開閉器２の開放完了信号として入力インタフェース１ｄに供給される。
【００２３】
そして、通常は「切」指令の発生直後に「入」指令が発生しないため、制御部１は図４のステップＳ_８を否定で通過してステップＳ_９に移行し、このステップＳ_９により前記の開放完了信号により開閉器２の開放を確認すると、ステップＳ_１の指令待機に戻る。
なお、図１の２５〜２７は逆サージ防止等に用いられるダイオード、２８は限流用の抵抗である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の開閉器制御装置の場合、「切」指令により開閉器２の開放制御が発生すると、即時にトランジスタ１２をオフして電磁コイル２ａの通電を停止する構成であるため、とくに、投入電圧制御が行われる図５のｔ１〜ｔ２の投入期間中のｔｘに「切」指令により開閉器２の開放制御が発生し、図４のステップＳ_３を肯定で通過してステップＳ_７の開放制御に移行してトランジスタ１２がオフするときは、その直前の電磁コイル２ａの印加電圧が大きな投入電圧Ｅ_１であるため、電磁コイル２ａの蓄積エネルギ等に基づく過大な開放サージが発生し、このサージによりトランジスタ１２，１６等の破損が発生して信頼性の向上等が図れない問題点がある。
【００２５】
本発明は、直流電気保持式の開閉器の投入中に開放制御が発生したときの投入電圧の制御停止に伴う過大な逆サージの発生を防止することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の開閉制御装置においては、制御部に、投入電圧制御中の開閉器の開放制御の発生により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、、非常開放制御により，所定期間半導体スイッチ素子をスイッチングして開閉器の電磁コイルの印加電圧をほぼ保持電圧まで減圧した後半導体スイッチ素子をオフして開閉器を開放する開放制御手段とを備える。
【００２７】
【作用】
前記のように構成された本発明の開閉器制御装置の場合、投入電圧制御により開閉器の電磁コイルに投入電圧が印加される開閉器の投入中に開放制御が発生すると、制御切換手段により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換わる。
【００２８】
そして、この非常開放制御に切換わると、開放制御手段により、所定期間半導体スイッチ素子をスイッチングして電磁コイルの印加電圧をほぼ保持電圧まで減圧した後に、半導体スイッチ素子をオフして電磁コイルの給電を停止し、開閉器を開放する。
【００２９】
したがって、半導体スイッチ素子がオフして開閉器が開放するときに、その直前の電磁コイルの印加電圧が投入電圧より十分に低くなり、従来の過大な逆サージの発生が防止される。
【００３０】
【実施例】
１実施例について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１において、従来装置と異なる点は、制御部１のＲＯＭ１ｂに保持された開閉制御プログラムを変更し、制御部１に、投入電圧制御中の開閉器２の開放制御の発生により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、非常開放制御により，所定期間半導体スイッチ素子としてのトランジスタ１２をスイッチングして電磁コイル２ａの印加電圧をほぼ保持電圧Ｅ_２まで減圧した後トランジスタ１２をオフして開閉器２を開放する開放制御手段とを備えた点である。
【００３１】
そして、制御部１は給電によりトリガされると、ＲＯＭ１ｂの開閉制御プログラムを実行する。
このプログラムは図２のステップＳ１〜Ｓ１１により形成され、通常は、図４のステップＳ_１〜Ｓ_９に対応するステップＳ１〜Ｓ９により、従来装置と同様の投入電圧制御，保持電圧制御，開放制御を実行する。
【００３２】
つぎに、開閉器２の投入中に「切」指令に基づく開放制御が発生した場合について説明する。
まず、従来装置と同様ｔ１に投入操作が行われると、スイッチ３の「入」指令の操作信号に基づき、制御部１が図２のステップＳ２の投入電圧制御に移行し、図３に示すオンレベルの制御信号Ｓ１によりトランジスタ１２が連続的にオンする。
【００３３】
また、図３に示すオンレベルの制御信号Ｓ２によりトランジスタ１６をオンする。
そして、トランジスタ１２，１５がオンして電磁コイル２ａに投入電圧Ｅ_１が印加される開閉器２の投入中の図３のｔｘに、スイッチ３の「切」指令の操作信号が発生すると、制御切換手段により、制御部１が投入電圧制御から非常開放制御に即時に切換わり、図２のステップＳ３を肯定で通過してステップＳ１０に移行する。
【００３４】
このとき、制御部１は開放制御手段の非常開放制御により、保持電圧制御の場合と同様、発光ダイオード４ａに供給する信号を保持パルス信号に変更し、図３に示すように制御信号Ｓ１を周期的なパルス信号に切換えてトランジスタ１２をスイッチングする。
【００３５】
そして、ステップＳ１０，Ｓ１１のタイマ動作によりトランジスタ１２のスイッチングを予め設定した減電圧期間Ｔ_０（所定期間）継続し、電磁コイル２ａの印加電圧を図３に示すようにしてほぼ保持電圧Ｅ_２まで減圧する。
【００３６】
なお、減電圧期間Ｔ_０は、電磁コイル２ａの直流抵抗成分，リアクタンス成分をＲｄ，Ｌｘとすると、つぎの数１の放電特性の式から求められて設定される。
【００３７】
【数１】

【００３８】
そして、減電圧期間Ｔ_０が経過して図３のｔｙになると、ステップＳ１１を肯定で通過してステップＳ７に移行し、通常の開放制御の場合と同様、制御信号Ｓ１をオフレベルに保ってトランジスタ１２をオフし、電磁コイル２ａの印加電圧を消失して開閉器２を開放する。
【００３９】
したがって、投入中の開閉器２を開放するときに、電磁コイル２ａの印加電圧が投入電圧Ｅ_１より十分低い保持電圧Ｅ_２程度になり、従来装置の場合のような過大な開放サージの発生が防止され、トランジスタ１２，１６等の周辺回路部品の開放サージによる破損が防止され、信頼性が向上する。
【００４０】
そして、減電圧期間Ｔ_０の制御信号Ｓ１のパルス周期は、前記実施例のように一定周期に設定しする代わりに、時間とともに長周期に可変してもよく、この場合は電磁コイル２ａの印加電圧が図３の破線▲１▼に示すように、実線▲２▼の一定周期の場合より滑らかに減少変化し、破損防止等が一層効果的に行える。
【００４１】
また、前記実施例では半導体スイッチ素子をトランジスタにより形成したが、半導体スイッチ素子がサイリスタ等の場合にも適用できるのは勿論である。
【００４２】
つぎに、前記実施例ではトランジスタ１２を介した主電源に基づくコンデンサ２０の充放電により、いわゆる自己バイアス制御でトランジスタ１６のスイッチングを制御したが、例えば制御部１からトランジスタ１６のベースに制御信号を供給してトランジスタ１６のスイッチングを制御してもよい。
そして、構成の簡素化等を図るときは、トランジスタ１６を省いてもよい。
【００４３】
つぎに、前記実施例においては、制御部１をマイクロコンピュータにより形成し、いわゆるソフトウエア処理で開閉器２を開閉制御したが、例えば、制御部１をゲート回路、タイマ回路等により形成し、いわゆるハードウエア処理により開閉器２を開閉制御するようにしてもよい。
【００４４】
また、平滑フィルタ１４等の構成は実施例に限定されるものではない。
そして、直流電気保持式の種々の開閉器の制御に適用できるのは勿論であり、この場合、主電源１３の電圧，減電圧期間Ｔ_０等は開閉器の特性等に応じて設定すればよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されるため、以下に記載する効果を奏する。
制御部１の投入電圧制御により開閉器２の電磁コイル２ａに投入電圧が印加される開閉器２の投入中に開放制御が発生すると、制御切換手段により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換わり、開放制御手段により所定期間半導体スイッチ素子（トランジスタ１２）をスイッチングして電磁コイル２ａの印加電圧をほぼ保持電圧に減圧した後、半導体スイッチ素子をオフして電磁コイル２ａの給電を停止し、開閉器２を開放したため、半導体スイッチ素子がオフして開閉器２が開放する直前の電磁コイル２ａの印加電圧が投入電圧からほぼ保持電圧に減圧され、従来の投入電圧に伴う過大な逆サージの発生が防止され、この逆サージによる周辺部品の破損が防止されて信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開閉器制御装置の１実施例の結線図である。
【図２】図１の制御部の動作説明用のフローチャートである。
【図３】図１の動作説明用のタイミングチャートである。
【図４】従来装置の制御部の動作説明用のフローチャートである。
【図５】従来装置の動作説明用のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１制御部
２開閉器
２ａ電磁コイル
１２半導体スイッチ素子としてのトランジスタ
１４平滑フィルタ

Claims

直流電源と直流電気保持式の開閉器の電磁コイルとの間に設けられ，制御部の駆動制御により前記直流電源を断続する半導体スイッチ素子と、該スイッチ素子の断続出力を平滑して前記電磁コイルに供給する平滑フィルタとを備え、
前記開閉器の投入時、前記制御部の投入電圧制御により、前記半導体スイッチ素子を連続的にオンして前記電磁コイルに投入電圧を印加し、
前記開閉器の閉成後、前記制御部を前記投入電圧制御から保持電圧制御に切換え、
該保持電圧制御により、前記半導体スイッチ素子をスイッチングして前記電磁コイルの印加電圧を保持電圧に減圧し、
前記開閉器の開放制御が発生するまで前記電磁コイルに前記保持電圧を印加して前記開閉器を閉成保持する開閉器制御装置において、
前記制御部に、
前記投入電圧制御中の前記開閉器の開放制御の発生により即時に前記投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、
前記非常開放制御により，所定期間前記半導体スイッチ素子をスイッチングして前記電磁コイルの印加電圧をほぼ前記保持電圧まで減圧した後前記半導体スイッチ素子をオフして前記開閉器を開放する開放制御手段と
を備えた開閉器制御装置。