JPH0775211B2 - 負荷時タップ切換装置の異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は変圧器等の電磁誘導機器に使用される負荷時
タップ切換装置の切換動作異常を検出する装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

送配電系統に接続される負荷時タップ切換変圧器に設け
られる負荷時タップ切換装置は、変圧器の巻線の各タッ
プに接続される負荷時タップ切換器とこれを駆動操作す
る操作機構とからなる。更に、負荷時タップ切換器は負
荷電流の切換えを行う切換開閉器、タップとの選択接続
を行うタップ選択器および極性または転位切換を行う転
換器から構成され、これらを適宜操作することにより送
配電系統の電圧を一定に保つ訳である。

負荷時タップ切換装置は、負荷電流が流れる課電中に変
圧器巻線のタップを切換えるもので、このため切換対象
タップ間では一時その変圧器タップ巻線を抵抗またはリ
アクトルを通じて短絡させる。従って、万一、タップ切
換機構に異常が発生し正常な切換動作をしない場合には
変圧器タップ巻線に過大な短絡電流が流れて大事故に発
展する恐れがある。このため、これら切換動作の異常の
兆候を早期に検出することが重要な課題となっている。

第５図は例えば特開昭60−176213号公報に開示されたこ
の種従来の負荷時タップ切換装置の異常検出装置を示す
ブロック図である。図において、（１）は電動操作機構
（２）へ動作信号を送出する動作信号発信部、（３）は
電動操作機構（２）によって駆動される負荷時タップ切
換器、（４）は動作信号を検出する切換検出部、（５）
は電動操作機構（２）の駆動軸に発生するトルクを検出
するトルクセンサ部、（６）は正常な切換動作時の正常
トルクパターンを記憶する記憶回路部（７）からの出力
とトルクセンサ部（５）からの出力とを比較して異常か
否かを判定する異常判定部、（８）は異常判定部（６）
の出力を表示する異常表示部である。

次に動作について説明する。動作信号発信部（１）から
の動作信号により電動操作機構（２）が負荷時タップ切
換器（３）を駆動して切換動作に入る。この時、その駆
動軸に発生するトルクがトルクセンサ部（５）により検
出され異常判定部（６）に送出される。異常判定部
（６）はこの検出トルクと記憶回路部（７）からの正常
トルクパターンとを比較演算し、例えば、切換機構の異
常で上記駆動軸のトルクが増大し両者の比率が所定の設
定値を越えると異常の兆候ありまたはタップ渋滞発生等
と判断して信号を出力し異常表示部（８）がその異常内
容を表示する。

以上により、負荷時タップ切換装置の切換動作の異常の
兆候を早期に検出し、また重大事故時の他機器への波及
等を防止することができる訳である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の負荷時タップ切換装置の異常検出装置は以上のよ
うに構成されているので、操作機構の駆動軸に発生する
トルクの変化から切換機構の異常を検出することが可能
となるが、異常個所を確実に特定するという点、および
検出感度の点で十分ではなかった。

即ち、負荷時タップ切換器を構成する切換開閉器、タッ
プ選択器および転換器は切換態様や切換方向によりそれ
ぞれ動作が異なり、異常がどの要素で発生しているのか
を判別するのは容易ではない。また、切換動作は正常で
あっても、可動部分の馴染み等により上記検出トルクは
時間的に変化するため、この分異常判定の感度が低下す
ることになる。

この発明は、以上のような問題点を解消するためになさ
れたもので、異常発生個所が判別でき、しかも高い感度
による異常検出が可能となる負荷時タップ切換装置の異
常検出装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕

この発明に係る負荷時タップ切換装置の異常検出装置
は、その操作機構の駆動軸に発生するトルクを一連の切
換動作に係るパターンで検出するトルクセンサ部、動作
信号からその時の切換開閉器の動作が上記切換開閉器の
みのものかタップ選択器の動作を伴うものか上記タップ
選択器と転換器との両者の動作を伴うものかの切換状態
および上昇か下降かの切換方向から定まる合計６種類の
切換パターンのうちのいずれのパターンかを判別する切
換パターン判別部、上記６種類の切換パターン毎の正常
動作時のトルクパターンを正常トルクパターンとして記
憶する正常トルクパターン記憶部、および上記切換パタ
ーン判別部からの出力に基づき上記正常トルクパターン
記憶部から当該切換パターンにおける正常トルクパター
ンを判別し上記トルクセンサ部からの出力と比較するこ
とにより動作異常個所を判定する異常個所判定部を備え
たものである。

異常個所判定部は、トルクセンサ部からのトルクパター
ンと正常トルクパターン記憶部からの正常トルクパター
ンとの各トルクピークの大きさ、時間間隔を比較演算
し、異常ないしその兆候の有無および、異常有りの場合
はその発生個所をその時間帯から求めて出力する。

また、上記トルクセンサ部からの出力の変動傾向から上
記正常パターン記憶部の記憶内容を補正する正常トルク
パターン補正部を備えた場合には、負荷時タップ切換装
置の運転の経過により正常時の検出トルクが低下してい
く傾向を、上記正常トルクパターン補正部が探知し、こ
れに応じて異常有無の判定基準となる正常トルクパター
ンを低減して検出感度を増大させる。

また、この正常トルクパターンの補正を、検出トルクの
積分値の減少率に基づいて行うようにすれば、検出トル
クの個々のバラツキが吸収され補正動作が安定する。

〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例による負荷時タップ切換装
置の異常検出装置を示すブロック図である。図におい
て、動作信号発信部（１）、電動操作機構（２）、負荷
時タップ切換器（３）、トルクセンサ部（５）および異
常表示部（８）は従来と同一のもので説明は省略する。
（９）はトルクセンサ部（５）で検出したトルクを切換
動作毎に積分していく積分部、（10）は動作信号発信部
（１）からの動作信号、トルクセンサ部（５）により検
出された一連の切換動作に係るトルクパターンおよび積
分部（９）からの積分値を記憶する記憶部、（11）は動
作信号から後述する要領により当該切換動作がいずれの
切換パターンに該当するかを判別する切換パターン判別
部、（12）は後述する合計６種類の切換パターン毎の正
常動作時のトルクパターンを正常トルクパターンとして
記憶する正常トルクパターン記憶部、（13）は記憶部
（10）からの検出トルクパターンと正常トルクパターン
記憶部（12）からの正常トルクパターンとを比較して切
換動作の異常の有無ないし異常個所を検出する異常個所
判定部、（14）は異常個所判定部（13）が異常ないしそ
の兆候を検出しない場合、記憶部（10）からの積分値の
変動傾向から正常トルクパターン記憶部（12）内の記憶
値を補正する正常トルクパターン補正部である。

第２図ないし第４図はトルクセンサ部（５）で検出する
トルクパターンの実測例を示すもので、先ず、第２図は
一連の切換動作において、切換開閉器、タップ選択器お
よび転換器の３者すべてが動作する切換パターンの場合
で、図に示すように、時刻t1から切換開閉器の駆動のた
めの蓄勢トルクが加わり始め比較的緩やかな増加傾向を
示し、やがて放勢され切換開閉器が動作する（時刻t
6）。そして、この間に、タップ選択器の開極時刻t2と
投入時刻t5との間のタップ選択器駆動トルクと、転換器
の開極時刻t3と投入時刻t4との間の転換器駆動トルクと
が加わる。

第３図は、切換開閉器およびタップ選択器が動作する切
換パターンの場合で、図に示すように、切換開閉器の駆
動のための蓄勢トルクは第２図の場合と同様であるが、
切換開閉器の動作までの時刻t2から時刻t5の間にタップ
選択器の駆動のためのトルクが加わる。

そして、第４図は切換開閉器のみが動作する切換パター
ンである。

切換パターンの種類としては、上記した３種類の切換態
様に、上昇か下降かの切換方向の種類が加わり、合計６
種類が存在することになる。

ここで、切換パターンとして上昇か下降かの切換方向の
種類をも区別する意図は以下の通りである。即ち、操作
機構の駆動軸の途中に一般的に使用されるウォームギヤ
機構の特に入力ウォームのスラスト軸受では、その受圧
部の摩擦係数が軸の回転方向によって大きく異なる。こ
の結果、トルクセンサ部（５）からの検出値が、切換方
向が上昇か下降かによって差が生じる。従って、切換パ
ターンとして上記両方向の区別をも考慮することによ
り、確実な異常判定を行うことができる訳である。

ところで、負荷時タップ切換器において、転換器が動作
するのは、ある特定のタップ位置から上昇あるいは下降
方向へ切換えるときのみである。従って、切換パターン
判別部（11）は動作信号のタップ位置番号および切換方
向の情報から当該切換動作が第２図に示すパターンに該
当するか否かを判別する。

また、負荷時タップ切換器において、１切換前の切換方
向と逆方向に切換えるときは、タップ選択器、転換器は
共に動作せず切換開閉器のみが動作する。従って、切換
パターン判別部（11）は動作信号の切換方向の推移から
当該切換動作が第４図に示すパターンに該当するか否か
を判別する。

切換パターン判別部（11）は上述した要領で記憶部（1
0）からの動作信号に基づき切換パターンを判別し、そ
の情報を正常トルクパターン記憶部（12）へ送出する。

異常個所判定部（13）は、記憶部（10）からの当該切換
動作時のトルクパターンと切換パターン判別部（11）で
選別された正常トルクパターン記憶部（12）内の正常ト
ルクパターンとを比較演算する。例えば、第２図に示す
切換パターンの場合、各トルクピークの大きさとそれら
の時間間隔とを比較する。そして、両者の比（差）が所
定の設定値を越えると異常有りないし異常の兆候有りと
判断し、かつ下記のように、その発生時間帯から異常発
生個所を特定する。

ここで、異常の兆候有りと判断する具体的基準として
は、例えばトルクの大きさが正常時の２倍を越えるとい
う程度に設定するのが適当である。これは、負荷時タッ
プ切換器の規格（JEC−2220）では80万回の機械的寿命
が要求されており、摺動部分が摩耗してトルクが年々徐
々に増加していくことを考慮したものである。

また、異常有りと判断する具体的基準としては、例え
ば、トルクの大きさが正常時の５倍以上、またはトルク
ピーク間隔t1−t2,t2−t3…が正常時間隔の1.5倍以上と
いう程度に設定される。この程度の変化があると、負荷
時タップ切換器の可動接点の溶着あるいは摺動部材の焼
き付き現象等が想定されるからである。

正常トルクパターン補正部（14）は異常検出の感度を増
大させるためのものである。即ち、一般に、機械の可動
部分がその馴染み効果のために初期状態に比較して駆動
トルクが減少していくことはよく経験するところであ
る。このため、甚だしい場合は、その駆動トルクが初期
値の半分以下になることも少なくない。従って、常に一
定の基準で異常有無を判定をしていると異常の検出が遅
れたり見逃してしまうことになる。

そこで、正常トルクパターン補正部（14）は、例えば10
00回毎にその間のトルクの積分値を追跡し、最小二乗法
等によってその変動傾向を検定し、減少傾向があること
が認められたらその減少率を計算し、それを正常トルク
パターンに乗じて正常トルクパターン記憶部（12）内の
記憶値を補正する。そして、異常個所判定部（13）はこ
の補正された新たな正常トルクパターンを基準に異常判
定を行う。これにより、上述した馴染み効果によるトル
ク変動分が相殺され、その分異常検出の感度が向上する
訳である。

なお、上述したトルクの減少傾向を積分値で判断するよ
うにしたのは、個々の切換時におけるトルクのバラツキ
が吸収され補正動作が安定することを意図したもので、
この発明の適用上、必ずしも積分値を利用しなくてはな
らない訳ではない。

更に、異常判定の要求精度や操作機構の具体的な構造方
式等によっては、正常トルクパターン補正部を設けなく
ても実用上支障ない場合もあり、この場合、検出装置の
構成がその分簡便になるという利点がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように構成されているので、負荷時タ
ップ切換器の異常ないしその兆候を、その発生個所を特
定して検出することが可能となる。

また、正常トルクパターンの補正を行った場合は、可動
部分の馴染み効果によるトルク変動分を吸収して検出感
度が向上する。

また、正常トルクパターンの補正を検出トルクの積分値
の変動傾向から求めるようにしたものでは、その分、個
々の検出トルクのバラツキが吸収され補正の動作が安定
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による負荷時タップ切換装
置の異常検出装置を示すブロック図、第２図ないし第４
図はそれぞれ異なる切換パターンにおける正常トルクパ
ターンを示す特性図、第５図は従来の負荷時タップ切換
装置の異常検出装置を示すブロック図である。 図において、（１）は動作信号発信部、（２）は電動操
作機構、（３）は負荷時タップ切換器、（５）はトルク
センサ部、（９）は積分部、（10）は記憶部、（11）は
切換パターン判別部、（12）は正常トルクパターン記憶
部、（13）は異常個所判定部、（14）は正常トルクパタ
ーン補正部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切換開閉器とタップ選択器と転換器とから
   なる負荷時タップ切換器および動作信号に基づき上記負
   荷時タップ切換器を駆動する操作機構を備えた負荷時タ
   ップ切換装置の動作異常を検出するものにおいて、 上記操作機構の駆動軸に発生するトルクを一連の切換動
   作に係るパターンで検出するトルクセンサ部、上記動作
   信号からその時の切換開閉器の動作が上記切換開閉器の
   みのものか上記タップ選択器の動作を伴うものか上記タ
   ップ選択器と転換器との両者の動作を伴うものかの切換
   態様および上昇か下降かの切換方向から定まる合計６種
   類の切換パターンのうちのいずれのパターンかを判別す
   る切換パターン判別部、上記６種類の切換パターン毎の
   正常動作時のトルクパターンを正常トルクパターンとし
   て記憶する正常トルクパターン記憶部、および上記切換
   パターン判別部からの出力に基づき上記正常トルクパタ
   ーン記憶部から当該切換パターンにおける正常トルクパ
   ターンを選別し上記トルクセンサ部からの出力と比較す
   ることにより動作異常個所を判定する異常個所判定部を
   備えたことを特徴とする負荷時タップ切換装置の異常検
   出装置。
2. 【請求項２】動作異常が検出されない場合トルクセンサ
   部からの出力の変動傾向から正常パターン記憶部の記憶
   内容を補正する正常トルクパターン補正部を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の負荷時タップ切換装置の異
   常検出装置。
3. 【請求項３】正常トルクパターン補正部は、トルクセン
   サ部から出力されるトルクパターンを積分し、この積分
   値が減少傾向にあると判断したときその減少率により正
   常トルクパターン記憶部の記憶内容を補正するようにし
   たことを特徴とする請求項２記載の負荷時タップ切換装
   置の異常検出装置。