JPH02219422A - 開閉機器制御回路の異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は％遮断器や負荷開閉器等開閉機器の遮断およ
び投入制御回路について、操作器駆動用マグネットコイ
ルや制限抵抗の断線やレヤーショート等の異常を検出し
報知する異常診断装置に関する。

〔従来の技術〕

安定した電力の供給および事故ｍ断性能の維持のために
開閉機器制御回路の異常診断をその使用状態において定
期的に行うことが求められている。

すなわち、開閉機器が投入されている状態では。

いつでも遮断できるようにその遮断制御回路が正常であ
ることを、また開閉機器が遮断されている状態では、い
つでも投入できるようにその投入制御回路が正常である
ことを５ｉ認しておき、電力回路の切り換えや緊急拳故
遁断のときに出される開閉動作指令によってその開閉機
器が罹災に遮断または投入動作するようにメンテナンス
しておく必璧がある。

第６図は従来の異常診断方法を説明するための遮断器と
その制御回路の接続図である。遮断器１の主Ｗ！触子を
開閉動作させる操作器２には、電動で主接触子を動かす
もの、油圧で動かすもの、空気圧で動かすもの静穏々の
タイプが°あるが、これらの動作指令にはいずれもマグ
ネットコイルＩＯＡまたはＩＯＢが使われ、その直流励
磁によってプランジャーを駆動させる。制御回路には、
遮断制御回路１１Ａおよび投入制御回路１１Ｂとがある
が、いずれもマグネットコイルＩＯＡまたはＩＯＢ、そ
の励直列回路から構成される。

すなわち、遁断制御回ｊ１２！＋１１Ａの場合は、遮断
動作させるためのマグネットコイル１０Ａ（以下、トリ
ップコイルと称すン９手動で遮断指令するための押しボ
タンスイッチ７人と電力系統線３に過電流が流れた時に
閉成する保護継電器の接点６との並列回路からなる励磁
電流の供給接点、その励磁電流調整用である制限抵抗８
Ａ、および遮断器ｌの主接触子と連動し励磁電流を遮断
するための通断接点９Ａ（ｆｉ断器１の補助接点）との
直列回路に直流電源１２が結線された回路構成となって
いる。

一万、投入制御回路１１Ｂの場合も同様に、投入動作さ
せるためのマグネットコイル１０Ｂ（以下、投入コイル
と称す〕９手動で投入指令するための押しボタンスイッ
チ７Ｂ（励磁電流供給接点）。

その励磁電［調整用である制限抵抗８Ｂ、および遮断器
ｌの主接触子と連動し励磁電流を遮断するためのａｆｌ
ａ点９Ｂ（Ｂ断器１の補助接点〕との直列回路に直流電
源が結線された回ｗ！１ｍ成となりている。

遮断器１の遮断制御では、押しボタンスイッチ７人また
は保護継電器の接点６を閉成することにより、トリップ
コイル１０人が直流励磁され操作器２が作動し遮断器１
の主接触子が遮断される。これと同時に、補助接点９人
が連動して開成されトリップコイルＩＯＡの励ｉ’ｉｍ
ａが遮断されて操作器２の作動が完了する。

遮断器１の投入制御では、押しボタンスイッチ７Ｂを閉
成することにより、投入コイルＩＯＢが直流励磁され操
作器２が作動し遮断器１の主接触子が投入される。その
際に、補助接点９Ｂも連動して開成され投入コイルＩＯ
Ｂの励ａｚｉが遮断されて操作器２の作動が完了する。

制御回路の異常を診断する方法として、押しボタンスイ
ッチ７Ａまたは７Ｂを投入して遮断器ｌの主接触子を勤
かして開閉動作を確かめる方法がある。しかし、この方
法は電力系統線３を勝手に切り換えてしまうことになる
ので、休止状態にある遮断器の異常診断にのみ適用され
る。遮断器の使用状態において制御回路の異常を診断す
る従来方法としては、遮断器ｌが投入状態（供給接点６
および７Ａは間取、遮断接点９Ａは閉成状態）にある場
合、マグネットコイルの動作′を流以下の微小電流しか
流さないテスターｎによって第６図および下記に示すよ
うなチエツクを行う方法が矧らヒ）トリップコイルＩＯ
Ａの導キをチエツクする。

（０）補助接点９人や配線部分の導通をチエツクする。

七１制限抵抗８人の抵抗値をチエツクする。

に）直流電圧計乙を用いて直流電源１２の電圧値をチエ
ツクする。

また、連断状態（供給接点７Ｂは開底、退所接点９Ｂは
閉成状態ンにある場合も（イ）〜に）項と同様のチエツ
クを投入コイル１０Ｂ、補助接点９Ｂ、および制限抵抗
８Ｂについて行りていた。微小電流しか流さない理由は
、遮断器１が使用中であるためにトリップコイルＩＯＡ
または投入コイルＩＯＨに流れる電流を動作電流以下に
押さえ、操作器２が作動しないようにするためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

遮断器の使用状態でテスターを用いて行う制御回路の従
来の異常診断では、マグネットコイルの導通チエツクは
できるがレヤーショートは発見できず、正常と判定され
てしまう欠点があつた。マグネットコイルがレヤーショ
ートしていると、マグネットの駆動力が低下し供給接点
が閉成しても遮断器ｌは動作しないことがあり得る。こ
れではせっかく手間をかけて従来技術の項で述べたビ）
〜に）項のチエツクを実施しても遮断器制御回路の上記
の異常を発見することはできない。

この発明の目的は、使用状態にある遮断器の制御回路に
ついて、Ｒ断器を作動させることなくマグネットコイル
に励磁状態に近い電圧値を印加して、マグネットコイル
のレヤーショートも含めて制御回路の異常を検出し診断
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、開閉機
器の主接触子を開閉駆動する操作器がこれを電磁力駆動
するｍ断制御回路および投入制御回路を持ち、それぞれ
の制御回路が直流励磁されるマグネットコイル、その励
磁［流の供給接点、遮断接点、および制限抵抗の直列回
路からなるものにおいて、前記供給接点に投入スイッチ
を介して並列接続された抵抗器およびコンデンサの直列
回路からなり供給接点開成時に投入スイッチを閉成する
ことにより遮断接点を介して制限抵抗およびマグネット
コイルに充電電流を供給する充電回路と、この充電電流
によって生ずる前記コンデンサの端午電圧を所定時間遅
れて検出してあらかじめ定まる正常時の端子電圧設定値
と比較し９両者の差電圧値または極性から前記両制御回
路の異常を検出して報知信号を発する判断回路とを備え
たものとする◎ 〔作用〕 上記手段において、励磁′に訛の供給接点に並列に投入
スイッチ、抵抗器、およびコンデンサの直列接続からな
る光電回路を接続し、供給接点開底時に投入スイッチを
閉成すると直流電源による直角波電圧が、コンデンサ、
抵抗器、制限抵抗、Ｂ断接点（閉成状態にある）、およ
びマグネットコイルの直列回路に印加されるので、コン
デンサをキャパシタンス、マグネットコイルをインダク
タンスとした過渡的な光電電流が１列回路Ｅこ流れ、コ
ンデンサ、抵抗器およびマグネットコイルにそれぞれ電
圧か分担される。

電圧分担されることにより前記直列回路の構成要部に導
通する電流波形が振動しないようにコンデンサのキャパ
シタンスおよび抵抗器の抵抗値を選ぶと、マグネットコ
イルの端午電圧は投入スイッチ開成の瞬間は直流電源の
電圧となり、その後はすぐに減衰する波形となる。−万
、コンデンサの端子電圧は投入スイッチ閉成の瞬間は零
であるが、時間経過と共に立ち上がり最終的にはｒＩＬ
流電源の電圧にまで上昇する波形となる。

制御回路に異常が生ずると、回路の定数が変わるのでコ
ンデンサ端子電圧波形の立ち上がる傾向が異って来る。

即ち、マグネットコイル内にレヤーショートがあると、
インダクタンスが小さくなり、コンデンサの端子電圧波
形の立ち上がりが正常の場合より早くなる。また、制限
抵抗内のレヤーショートによる抵抗減少や回路の接触不
良による抵抗増大などによってもコンデンサの端子電圧
波形の立ち上がりが異なり、抵抗が小さ（なるほどその
立ち上かりは早（なる傾向ｌこある。さらに、回路に断
線や直流電源電圧の不足などの異常が生ずると、コンデ
ン？端子間には電圧が発生しにくくなり正常の場合より
小さくなる。従って、コンデンサの端子電圧を所定の時
間遅れて検出し、あらかじめ定まる正常時の端子電圧値
と比較し、両者の差電圧または極性を検知することによ
り、制御回路の異常の内容や程度を診断することができ
る。

しかも、この発明の手段によれば、従来できなかったマ
グネットコイルのレヤージョートモ検出することができ
る。レヤーショート部が不完全接触している場合は、低
い電圧印加では短絡せず検知されないことがある。この
発明の場合、マグネットコイルには拠際の励磁に近い電
圧が印加されるので、確実に異常診断がなされる。なお
、マグネットコイルにかかる電圧は、時間と共にすぐに
減衰するので、コイルが一時的に励磁されても操作器の
プランジャーが作動するまでには至らず誤動作は防止で
きる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す接続図であり、異常診断回路を遮
断制御回路に接続した場合を例に示すとともに、従来装
置と同じ部分には同一参照符号を用いることにより詳細
な説明を省略する。

図番とおいて、異常診断ｆｃ［１７は、遮断制御回路１
１Ａにおける励磁電流の供給接点である保麟継電器の接
点６および押しボタンスイッチ７Ａに並列ζこ投入スイ
ッチ１３．コンデンサ１５および抵抗器１４を直列接続
した充電回路１５Ａと、この充電電流によりて生ずるコ
ンデンサ１５の端子電圧Ｖｃを検出して異常を報知する
判断回路１６とで構成される。

第２図は、この発明における判断回路１６の実施例を示
した回路落成図である。タイマー回ｗ１１８は、コンデ
ンサ１５の端子電圧Ｖｃを投入スイッチ１３の閉成時刻
で検知して待機状態となり９時間設定６加で設定される
所定の時間遅れた時刻の電圧値を出力するものである。

さらに、比較回路１９は、タイマー回路１８からの出力
電圧を゛電圧設定器２１によってあらかじめ設定された
電圧慝と比較し、その差電圧および極性を検出し報知信
号１９Ａを出力するものである。

上述のように構成された実施例装置において。

供給接点６および７人が開底状態（すなわち、遮断器１
の接触子が投入状Ｂ）の時、投入スイッチ助接点９Ａｌ
　　）リップコイル１ＯＡｌｃｆｉれる。このときに発
生するコンデンサの端子電圧Ｖｃおよびトリップコイル
の端子電圧ｖＬの特性は、・・・・・・・・・・・・（
２） なる計算式で表わすことができる。ここで、ｔは投入ス
イッチ１３を閉成した時刻からの時間とし、コンデンサ
１５のキャパシタンスをＣ，）リップコイルＩＯＡのイ
ンダクタンスをり、１ｆＨＪ限抵抗８人および抵抗器１
４の抵抗を各々Ｒ８およびＲ１４，および直流電源１２
の電圧をＥとする。また、Ｒ＝　Ｒｅ＋Ｒ□４ α　＝　□ Ｌ −１ｒ φ＝ｔａｎｈ　　　（） α とし％ＣおよびＲ１４は回路が振動しないようにα〉ｒ
ゴー Ｃ となるような値を選ぶものとする。

第３図はコンデンサの端子電圧Ｖｃおよびトリップコイ
ルの端子電圧ｖＬの時間変化を示す特性線図である。因
ことおいて、コンデンサ端子電圧Ｖｃの特性曲線１５０
は時間１＝０では零であるが、時間経過と共に立ち上が
り′ＲＬ終的には直流電源の電圧Ｅにまで上昇する波形
となる。−万、トリップコイルの端子電圧■Ｌの特性臼
！　１００は、時間ｔ＝０では電圧Ｖ、は直流電源の電
圧Ｅとなり、時間経過と共に減少する波形となる。

この発明では、コンデンサの端子電圧Ｖｃの特性曲線１
５０の立ち上がり部に注目し、回路の異常によりてＣ，
Ｒおよ１びＬの回路定数、または［ｇ電圧Ｅが変わると
立ち上がりの傾向が変化することをとらえている。すな
わち、所定の時刻ｔｉにおけるコンデンサの端子電圧Ｅ
ｉを検出することによりて制御回路の異常を判断してい
る。

第４図は、トリップコイルＩＯＡ・にレアーショートが
生じた場合および補助接点９Ａなどに接触不良が生じた
場合のコンデンサ端子電圧Ｖｃの経時変化を示したもの
である。正常な条件の％性向線１５０に対して、トリッ
プコイルＩＯＡにレアーショートが生ずるとインダクタ
ンスＬが小さくなるので前述のコンデンサ端子電圧Ｖｃ
の計算式で判かるように、電圧の立ち上がりが早くなり
特性曲線１５１のような傾向となる。従って、クイマー
回路１８によって決まる時刻ｔｉにおけるコンデンサ端
子電圧値Ｅｉについて、正常な場合をＥｏ＊）’Ｊツブ
コイルレアーショートの場合をＥｔとすると、その差電
圧ΔＥ”Ｅｘ　　Ｅｏは正の瞳となる。差電圧ΔＥの値
が正で値が大きいことは、レアーショート異常の程度が
大きいことを示している。また、制限抵抗８人が内部で
レアーショートした場合、抵抗値Ｒ３が小さくなるので
、トリップコイルレアーショートの場合と同じように立
ち上がりが早くなり特性曲線１５１のような傾向となる
。従って、差電圧ΔＥを監視すれば、抵抗レアーショー
トの異常も検出できる。

補助接点９人や制御回路の配線に接触不良があると抵抗
Ｒが等価的に増大する。この場合は、前述Ｖｃの計算式
で判かるように、立ち上がりが緩和され、第４図におけ
る特性曲線１５２のような傾向となる。この場合の時刻
ｔ１における特性曲線１５２の電圧値をＥ２とすると、
差電圧ΔＥ”Ｅ２　ＥＯは負の値となる。ΔＥが負で厘
が大きい程、接触不良の程度が大きいことを示す。

第５図は、制御回路に断線のあった場合および直Ｒ電圧
が不足していた場合のコンデンサ端子電圧の特性線図を
示す。特性曲線１５０を正常な場合の特性とすると、回
路に断線があった場合、励磁電流はほとんど流れないの
でコンデンサ部子電圧Ｖｃは特性面ｋＡ１５３となり、
はとんど電圧が発生しない。時刻を−こおける特性面１
１５３の電圧をＥ３とすると、差電圧ΔＥ＝Ｅｓ　　Ｅ
ｏ　　は極性が負でう値はほぼＥｏに近（なる。−万％
直流電源１２の′１圧Ｅが低下してＥ４４（＜Ｅ）とな
っＣいると、コンデンサにはＥ４４までしか充′電され
ないので、コンデンサ端子電圧Ｖｃは特性面−１５４と
なる。時刻ｔ、＋Ｃ＊ける％注曲嶽１５４の電圧値をＥ
４とすると、差電圧ΔＥ＝Ｅ４　Ｅｏは負となり、値が
Ｅｏ値に近くなる程、直流電圧が不足していることにな
る。

このように、この発明の実施例ではトリップコイルＩＯ
Ａのレアーショート以外にも％従来技術でチエツクして
いた断機％接触不良、および電源電圧低下も同時に検出
することかできる。また、この実施例は、第６図におけ
る遮断制御回路１１Ａに適用した例であるが、投入制御
回路１１１３にも適用でき、詳細な説明は省略するが供
給接点である押しボタンスィッチ７ＢＩＣ並列にこの発
明による装置を接続することにより、前述の実施例とま
ったく同様にして投入制御回路１１Ｂの異常を診断する
ことができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、励磁電流の供給接点に並列に
投入スイッチ、抵抗器、およびコンデンサの直列接続か
らなる充電回路を９！続し、供給接点開底時に投入スイ
ッチを閉成することによって発生するコンデンサの端子
電圧を所定時間遅れて検出しあらかじめ定まる正常時の
４子電圧設定値と比較し２両者の電圧値または極性の差
から１ｆｌＪ御回路の異常を検出して報知する判断回路
を備えた構成とした。

その結果、従来技術ではマグネットコイルのレアーショ
ートを発見することができなかったのをコイルのインダ
クタンスの減少としてとらえることによって検知できる
ようになった。

また、従来からチエツクされていたｌ’［ＮＪ御回路の
断嶽、接触不良、および直流電圧不足などの異常も同時
に検出することができる。さらに、検出された正常条件
との差電圧ΔＥと極性とから異常の内容や故障の程度も
診断することができる利点が得られる。この発明による
装置によって、使用状態にある遜断器について、主接触
子の操作器を動作させることなしに励磁状態に近い電圧
をマグネットコイルに印加し異常診断することができる
ようになった。また、この発明は、遮断制御回路および
投入制御回路のいずれにも適用できる。とくに、遮断制
御回路については、遮断器に事故時の緊急遮断という責
務があるために、異常診断を常時しておく必要があるの
で、本発明による装置は非常に有効である。

したがって、投入ｉ？ｌＩＪ御回路の異常診断を遮断器
等の開閉機器の投入操作前に夾施し、遮断か」復回路の
異常診断を開閉機器の主接触子が閉成した状態で定期的
に行ない、回路が正常か否かをあらかじめ把握してお（
ことにより、開閉機器の信頼性向上に貢献できる利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示す袂部の接続図、亀
２図は実施例装置の判断回路の一例を本す構成図、第３
図は実施例装置におけるコンデンサおよびマグネットコ
イルの端子電圧の経時変化を示す特性線図、第４図およ
び第５図は異った異常状態におけるコンデンサ端子電圧
の経時変化を示す特性線図、第６図は従来技術を説明す
るための遮断器と制御回路の接続図である。 ｌ・・・遮断器、２・・・操作器、３・・・電力系統縁
。 ４・・・変波器、５・・・保護ｔａ＊器、６・・・保護
継電器接点（励磁を流の供給接点）、７Ａ、７Ｂ・・・
押しボタンスイッチ（励磁電離の供給接点）％　８Ａ、
８Ｂ・・・制限抵抗、９Ａ、９Ｂ・・・補助接点（励磁
′ｗＬ流の遮断接点）　、ＩＯＡ　、　ＩＯＢ・パマグ
ネットコイル、１１人・・・遮断制御回路、ＩＩＢ・・
・投入制御回路、１２・・・直流電源、１３・・・投入
スイッチ、１４・・・抵抗器、１５・・・コンデンサ、
１５Ａ・・・充電回路、　１１１・・・判断口ｗ１，１
７・・・異常診断回路、１８・・・タイマー回路、１９
・・・比較回路、１９Ａ・・・報知信号、加・・・時間
設定器、２１・・・電圧設定器、ｎ・・・第 図 １６刊昨ロ外 吟藺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）開閉機器の主接触子を開閉駆動する操作器がこれを
   電磁力駆動する遮断制御回路および投入制御回路を持ち
   、それぞれの制御回路が直流励磁されるマグネットコイ
   ル、その励磁電流の供給接点、遮断接点、および制限抵
   抗の直列回路からなるものにおいて、前記供給接点に投
   入スイッチを介して並列接続された抵抗器およびコンデ
   ンサの直列回路からなり供給接点開成時に投入スイッチ
   を閉成することにより遮断接点を介して制限抵抗および
   マグネットコイルに充電電流を供給する充電回路と、こ
   の充電電流によって生ずる前記コンデンサの端子電圧を
   所定時間遅れて検出してあらかじめ定まる正常時の端子
   電圧設定値と比較し、両者の差電圧値または極性から前
   記両制御回路の異常を検出して報知信号を発する判断回
   路とを備えたことを特徴とする開閉機器制御回路の異常
   診断装置。