JPH0536332A - 開閉器操作制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体スイッチ２Ａの制御回路８に操作待機
時に自己点検機能をもたせ、また、半導体スイッチ２Ａ
は２個のトランジスタ１３、１４を直列接続とし、電圧
比較器２３、２４、２５、２６、２７及び２８と動作状
態を出力する機能を有する過電圧保護回路２０とを備え
た状態検出回路１９によって半導体スイッチ２Ａの状態
を３レベル以上に検出し、制御回路８により故障検出を
行う。 【効果】 制御回路８には半導体スイッチ２Ａの状態を
細分化した過電圧動作信号２１、２２、スイッチ状態信
号３１、３２、３３、３４、３５及び３６が入力される
ので、故障部分が特定でき、保守、点検が容易になり、
半導体スイッチ２Ａが２個のトランジスタ１３、１４の
直列回路で構成されているので、単一部分故障により誤
動作が防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、開閉器操作制御回路
の信頼性向上、保守の省力化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例の構成を図３及び図４を参照しな
がら説明する。図４及び図３は、例えば実開平２−２４
６３６号公報に示された従来の半導体スイッチ及びその
半導体スイッチを使用した遮断器トリップ操作回路を示
す回路図である。

【０００３】図３及び図４において、制御電源の正極端
子１ａと負極端子１ｂの間に半導体スイッチ２、補助開
閉器３及びトリップコイル４の直列回路が接続されてい
る。半導体スイッチ２は、遮断器トリップ指令５により
ターンオンできるように構成されている。

【０００４】つぎに、前述した従来例の動作を説明す
る。図示しない遮断器が閉極状態にあるとき、事故電流
検出や電力系統の構成変更指令に対して短時間のうちに
開極操作を行う必要があるところから、開極動作の引き
金となるトリップコイル４の励磁がトリップ指令に対し
て随時行える準備がなされている。

【０００５】まず、遮断器の閉極時には半導体スイッチ
２はＯＦＦ（オフ）状態、補助開閉器３はＯＮ（オン）
状態にあり、トリップコイル４は励磁されない。図示し
ない制御装置から半導体スイッチ２に遮断器トリップ指
令５が与えられると、半導体スイッチ２はターンオン
し、トリップコイル４が励磁されて、遮断器が開極動作
を開始する。遮断器が開極を完了すると、トリップコイ
ル４の励磁電流は補助開閉器３がＯＦＦすることにより
遮断され、半導体スイッチ２はターンオフしてＯＦＦ状
態となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
遮断器トリップ操作回路では、半導体スイッチ２に短絡
故障が発生すると、遮断器が誤動作するに至り、電力供
給が停止する等により電力供給の信頼性が低下するとい
う問題点があった。

【０００７】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、遮断器等の開閉器の操作回路に短
絡故障が発生しても開閉器は誤動作をせず、また、保
守、点検を容易に行うことができる開閉器操作制御回路
を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る開閉器操作制御回路は、次に掲げる手段を備えたもの
である。 〔１〕 制御電源と負荷の間に直列に接続された複数の
半導体素子、前記各半導体素子に並列に接続された電圧
検出器、及び前記各半導体素子を駆動する駆動回路から
構成されたスイッチ手段。 〔２〕 前記電圧検出器の出力に基づいて前記スイッチ
手段の状態を少なくとも３レベル検出する状態検出手
段。 〔３〕 前記各駆動回路に駆動信号を与えると共に前記
状態検出手段の出力に基づいて前記スイッチ手段の点検
を行う制御手段。

【０００９】この発明の請求項２に係る開閉器操作制御
回路は、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 制御電源と負荷の間に直列に接続された複数の
半導体素子。 〔２〕 前記各半導体素子を駆動する駆動回路。 〔３〕 前記各半導体素子に生じる電気信号を検出して
故障箇所を識別する故障検出手段。

【００１０】

【作用】この発明の請求項１に係る開閉器操作制御回路
においては、スイッチ手段によって、負荷がスイッチン
グされる。また、状態検出手段によって、電圧検出器の
出力に基づいて前記スイッチ手段の状態が少なくとも３
レベル検出される。さらに、制御手段によって、各駆動
回路に駆動信号が与えられると共に前記状態検出手段の
出力に基づいて前記スイッチ手段の点検が行われる。

【００１１】この発明の請求項２に係る開閉器操作制御
回路においては、駆動回路によって前記各半導体素子が
駆動されて、制御電源と負荷の間に直列に接続された複
数の半導体素子によって前記負荷がスイッチングされ
る。また、故障検出手段によって、前記各半導体素子に
生じる電気信号が検出されて故障箇所が識別される。

【００１２】

【実施例】

実施例１．この発明の実施例１の構成を図１を参照しな
がら説明する。図１は、この発明の実施例１を示す回路
図であり、遮断器のバネ操作用モータ４Ａの操作制御回
路である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。

【００１３】図１において、１ａ及び１ｂはそれぞれ制
御電源の正極端子及び負極端子であり、この間に半導体
スイッチ２Ａ、バネ操作用モータ４Ａの直列回路が接続
されている。半導体スイッチ２Ａは、直列接続された半
導体素子であるトランジスタ１３、１４、これらのトラ
ンジスタ１３、１４を駆動する駆動回路１１、１２、各
トランジスタのコレクタ、エミッタ端子間に並列に接続
され同端子の電圧を検出する電圧検出器１５、１６から
構成されている。

【００１４】各トランジスタ１３、１４の駆動回路１
１、１２への駆動指令９、１０は、制御回路８から与え
られ、また、各トランジスタのコレクタ、エミッタ端子
間の電圧検出器１５、１６の出力１７、１８は、状態検
出回路１９へ入力される。

【００１５】状態検出回路１９は、電圧検出器１５、１
６の出力１７、１８を電圧比較器２３、２４、２５、２
６、２７及び２８により、それぞれ基準電圧であるＶ
１、Ｖ２及びＶ３と比較し、スイッチ状態信号３１、３
２、３３、３４、３５及び３６を制御回路８へ出力す
る。また、入力部には過電圧保護回路２０が設けられ、
状態検出回路１９を電圧検出器１５、１６の高電圧側素
子（図示せず）の短絡故障から生ずる過電圧から保護
し、過電圧動作信号２１、２２を制御回路８へ出力す
る。

【００１６】制御回路８は、外部から操作指令６を受
け、トランジスタ１３、１４を一斉にＯＮさせる機能
と、操作待機時に半導体スイッチ２Ａの自己点検機能を
有し、点検結果は出力信号７として外部へ出力する。

【００１７】ところで、請求項１に係るこの発明のスイ
ッチ手段は、前述したこの発明の実施例１では半導体ス
イッチ２Ａに相当し、この発明の状態検出手段は、実施
例１では状態検出回路１９に相当し、この発明の制御手
段は、実施例１では制御回路８に相当する。

【００１８】また、請求項２に係るこの発明の故障検出
手段は、前述したこの発明の実施例１では電圧検出器１
５、１６、状態検出回路１９及び制御回路８から構成さ
れている。

【００１９】つぎに、前述した実施例１の動作を説明す
る。まず、遮断器は閉極状態にあるものとする。この場
合、半導体スイッチ２ＡはＯＦＦ状態であり、制御電源
端子１ａ、１ｂからバネ操作用モータ４Ａへ駆動電流は
供給されていない。また、この時、一部分の故障検出に
より、その都度修復を行うとすれば、上記の故障におい
ても半導体スイッチ２ＡはＯＦＦ状態を維持することが
でき、バネ操作用モータ４Ａが誤動作することは避けら
れる。

【００２０】次に、制御回路８に対し、操作指令６が与
えられると、制御回路８は一斉に駆動指令９、１０を駆
動回路１１、１２に与え、各トランジスタ１３、１４を
ターンオンさせ、バネ操作用モータ４Ａに駆動電流が流
れて、図示しない投入バネの操作を開始する。投入バネ
の操作完了が投入バネ操作機構に設けられた図示しない
リミットスイッチ等で検出されると、制御回路８は駆動
指令９、１０の送出を停止し、半導体スイッチ２ＡをＯ
ＦＦ状態にする。

【００２１】状態検出回路１９では、制御電源の端子１
ａ、１ｂ間の電圧をＶとすれば、基準電圧Ｖ１は電圧検
出器１５、１６の端子間電圧が“０”（零）、基準電圧
Ｖ２は端子間電圧が“Ｖ／２”、基準電圧Ｖ３は端子間
電圧が“Ｖ”を検出できるように設定されている。

【００２２】半導体スイッチ２ＡがＯＦＦ時、電圧検出
器１５、１６の端子間にはバネ操作用モータ４Ａのイン
ピーダンスが低いため、それぞれ“Ｖ／２”の電圧が印
加される。状態検出回路１９は、電圧検出器１５、１６
の出力信号１７、１８を電圧比較器２３〜２８によって
比較し、スイッチ状態信号３２及び３５を送出する。

【００２３】また、トランジスタ１３がＯＮした場合、
スイッチ状態信号３１及び３６が送出される。

【００２４】さらに、電圧検出器１５、１６内部で、高
電圧側に短絡故障が生じた場合には、過電圧保護回路２
０が動作すると共に、過電圧動作信号２１、２２が制御
回路８へ入力される。例えば、電圧検出器１５の出力信
号１７において断線故障が生じた場合、検出レベルが２
段階であれば電圧検出器１６の出力信号１８はハイレベ
ルであり、トランジスタ１３と同じ故障モードとなって
判断できないが、検出レベルを３段階にすることによっ
て状態の検出が可能となる。

【００２５】つづいて、半導体スイッチ２Ａ及びモータ
断線について図２を参照しながら説明する。図２は、こ
の発明の実施例１の動作を示すフローチャートである。
ステップ４０において、駆動指令９、１０をＯＦＦにし
て、トランジスタ１３、１４をＯＦＦ状態にする。この
時、電圧検出器１５、１６にはそれぞれ“Ｖ／２”の電
圧が印加されるので状態検出回路１９はスイッチ状態信
号３２及び３５を出力する。

【００２６】ステップ４１〜４４において、このときス
イッチ状態信号３１もしくは３６が出力されると、トラ
ンジスタ１４あるいは１３の短絡故障（ステップ６４又
は６２）と判断される。

【００２７】ステップ４５〜４９において、トランジス
タ１３、１４に短絡故障がなければ駆動指令９をＯＮ
し、トランジスタ１３をＯＮさせる。この時、スイッチ
状態信号３１及び３６がＯＮで、過電圧動作信号２２が
ＯＦＦであれば正常と判断され、過電圧動作信号２２が
ＯＮであればトランジスタＴｒ１４のセンシング回路、
つまり電圧検出器１６等の故障（ステップ６５）と判断
される。また、この時、スイッチ状態信号３２及び３５
がＯＮであればトランジスタ１３の断線故障（ステップ
６２）と判断される。さらに、スイッチ状態信号３１及
び３４がＯＮの場合は故障モードが特定できないため、
故障フラグＡを立てる。故障が検出できた場合は、異常
検出を中断して故障の処置を行う。

【００２８】ステップ５０〜５５において、駆動指令９
をＯＦＦし、駆動指令１０をＯＮさせてトランジスタ１
４をＯＮさせる。前述したトランジスタ１３と同様の方
法で故障判断を行う。この時、故障フラグＡが立ってい
れば、スイッチ状態信号３３及び３４がＯＮで過電圧動
作信号２１がＯＦＦの場合はトランジスタＴｒ１４のセ
ンシング回路の故障（ステップ６５）と判断され、スイ
ッチ状態信号３３及び３４がＯＦＦでスイッチ状態信号
３１及び３４がＯＮの場合にはモータ４Ａの断線故障
（ステップ６１）と判断される。

【００２９】以上のような方法により、異常検出を行
い、故障をその都度、修復することにより操作回路を常
に健全な状態に保つ。

【００３０】この発明の実施例１は、前述したように、
トランジスタ１３、１４の端子間状態を複数の段階に分
ける構成としたので、半導体スイッチ２Ａの構成部品及
び負荷の故障が容易に識別でき、トランジスタが２個の
直列接続であるため短絡故障が発生しても機器の誤動作
を回避することができ、かつ故障が操作待機状態で検出
できることから信頼性が高く、保守を容易にすることが
できるという効果を奏する。

【００３１】すなわち、半導体スイッチ２Ａの制御回路
８に操作待機時に自己点検機能をもたせ、また、半導体
スイッチ２Ａは２個のトランジスタ１３、１４を直列接
続とし、電圧比較器２３、２４、２５、２６、２７及び
２８と、動作状態を出力する機能を有する過電圧保護回
路２０とを備えた状態検出回路１９によって半導体スイ
ッチ２Ａの状態を３レベル以上に検出し、制御回路８に
より故障検出を行う。つまり、制御回路８には半導体ス
イッチ２Ａの状態を細分化した過電圧動作信号２１、２
２、スイッチ状態信号３１、３２、３３、３４、３５及
び３６が入力されるので、故障部分が特定でき、保守、
点検が容易になり、半導体スイッチ２Ａが２個のトラン
ジスタ１３、１４の直列回路で構成されているので、単
一部分故障により誤動作が防げる。

【００３２】実施例２．なお、前述した実施例１では半
導体スイッチ２Ａは二直列回路としたが、直列回路を複
数個並列接続しても同様の動作を期待できる。

【００３３】実施例３．また、前述した実施例１では負
荷として、バネ操作用モータ４Ａの例を示したが、トリ
ップコイル等であっても良い。

【００３４】実施例４．さらに、前述した実施例１では
半導体素子として自己消弧形素子（トランジスタ）を用
いたが、制御電源が交流の場合にはサイリスタ等の素子
が適用できる。

【００３５】実施例５．また、前述した実施例１では状
態検出としてアナログ回路を用いたが、Ａ／Ｄ変換器と
デジタル回路を組合せた回路でも同様の動作を期待でき
る。

【００３６】実施例６．さらに、前述した実施例１では
半導体スイッチ２Ａの状態を電圧により検出したが、電
流により検出しても所期の目的を達成し得ることはいう
までもない。

【００３７】ところで前述した説明では、遮断器に利用
する場合について述べたが、その他の断路器や開閉装置
にも利用できることはいうまでもない。

【００３８】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る開閉器操作制
御回路は、以上説明したとおり、制御電源と負荷の間に
直列に接続された複数の半導体素子、前記各半導体素子
に並列に接続された電圧検出器、及び前記各半導体素子
を駆動する駆動回路から構成されたスイッチ手段と、前
記電圧検出器の出力に基づいて前記スイッチ手段の状態
を少なくとも３レベル検出する状態検出手段と、前記各
駆動回路に駆動信号を与えると共に前記状態検出手段の
出力に基づいて前記スイッチ手段の点検を行う制御手段
とを備えたので、遮断器等の開閉器の操作回路に短絡故
障が発生しても開閉器は誤動作をせず、また、保守、点
検を容易に行うことができるという効果を奏する。

【００３９】この発明の請求項２に係る開閉器操作制御
回路は、以上説明したとおり、制御電源と負荷の間に直
列に接続された複数の半導体素子と、前記各半導体素子
を駆動する駆動回路と、前記各半導体素子に生じる電気
信号を検出して故障箇所を識別する故障検出手段とを備
えたので、遮断器等の開閉器の操作回路に短絡故障が発
生しても開閉器は誤動作をせず、また、保守、点検を容
易に行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す回路図である。

【図２】この発明の実施例１の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】従来の半導体スイッチを使用した遮断器トリッ
プ操作回路を示す回路図である。

【図４】従来の半導体スイッチを示す回路図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 制御電源 ２Ａ 半導体スイッチ ８ 制御回路 １１、１２ 駆動回路 １３、１４ トランジスタ １５、１６ 電圧検出器 １９ 状態検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御電源と負荷の間に直列に接続された
   複数の半導体素子、前記各半導体素子に並列に接続され
   た電圧検出器、及び前記各半導体素子を駆動する駆動回
   路から構成されたスイッチ手段、前記電圧検出器の出力
   に基づいて前記スイッチ手段の状態を少なくとも３レベ
   ル検出する状態検出手段、並びに前記各駆動回路に駆動
   信号を与えると共に前記状態検出手段の出力に基づいて
   前記スイッチ手段の点検を行う制御手段を備えたことを
   特徴とする開閉器操作制御回路。
2. 【請求項２】 制御電源と負荷の間に直列に接続された
   複数の半導体素子、前記各半導体素子を駆動する駆動回
   路、及び前記各半導体素子に生じる電気信号を検出して
   故障箇所を識別する故障検出手段を備えたことを特徴と
   する開閉器操作制御回路。