特許 5787231 開閉器の診断方法及び診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5787231

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】開閉器の診断方法及び診断装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/00 20060101AFI20150910BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20150910BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20150910BHJP

   H02B 13/065 20060101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   H01H33/00 A

   G01H17/00 Z

   G01R31/00

   H02B13/065 D

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-131817(P2012-131817)

(22)【出願日】2012年6月11日

(65)【公開番号】特開2013-257969(P2013-257969A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2014年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114410

【弁理士】

【氏名又は名称】大中 実

(72)【発明者】

【氏名】久野 勉

(72)【発明者】

【氏名】河村 忠康

(72)【発明者】

【氏名】高杉 敏博

(72)【発明者】

【氏名】小野 明光

【審査官】 関 信之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１０３２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６２９８６４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２３２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−１９７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２３２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４８１１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ３３／００

Ｇ０１Ｈ １７／００

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｈ０２Ｂ １３／０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基礎架台と、該基礎架台に配設された励磁部と、該基礎架台に配設され該励磁部に連動する機構部と、該基礎架台に配設され該機構部に連動する遮断部とを備えた開閉器を診断する方法であって、
前記開閉器が動作する際の音響又は加速度振動の波形を検出するための検出手段を配置する検出手段配置工程と、
前記検出手段を用いて正常な前記開閉器が動作する際の波形（基準波形）を検出し記録する基準波形記録工程と、
前記基準波形記録工程で記録された基準波形から少なくとも２個のブロックの波形を抽出する第１抽出工程と、
前記検出手段を用いて診断対象である前記開閉器が動作する際の波形（診断波形）を検出し記録する診断波形記録工程と、
前記診断波形記録工程で記録された診断波形から、少なくとも２個のブロックの波形であって、前記第１抽出工程で抽出した波形に対応する箇所の波形を抽出する第２抽出工程と、
前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形との相互相関係数を、各ブロック毎に算出する相互相関係数算出工程と、
前記相互相関係数算出工程で算出した相互相関係数の最大値と、該相互相関係数が最大値になるときの前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形に対する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する最大相互相関係数・遅れ時間算出工程と、
正常な前記開閉器の動作時間と、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の遅れ時間とに基づき、診断対象である前記開閉器の動作時間を算出するか、あるいは、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の遅れ時間に基づき、正常な前記開閉器の動作時間に対する診断対象である前記開閉器の動作時間の遅れを算出する動作時間算出工程と、
前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出工程で算出した動作時間又は動作時間の遅れとに基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良を判定する判定工程と、
を含むことを特徴とする開閉器の診断方法。

【請求項2】

前記第１抽出工程では、前記基準波形記録工程で記録された基準波形から、前記励磁部が作動して前記機構部の動作が開始された時間域であるブロックの波形と、前記遮断部が作動して前記機構部の動作が終了する時間域であるブロックの波形とを抽出し、
前記第２抽出工程では、前記診断波形記録工程で記録された診断波形から、前記第１抽出工程で抽出した２個のブロックの波形と同一の時間域である２個のブロックの波形を抽出し、
前記判定工程では、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出工程で算出した動作時間又は動作時間の遅れとを、それぞれ所定のしきい値と比較した結果に基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良の有無を判定すると共に、前記励磁部、前記機構部及び前記遮断部のうち、いずれに動作不良が発生しているかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の開閉器の診断方法。

【請求項3】

基礎架台と、該基礎架台に配設された励磁部と、該基礎架台に配設され該励磁部に連動する機構部と、該基礎架台に配設され該機構部に連動する遮断部とを備えた開閉器を診断する装置であって、
前記開閉器が動作する際の音響又は加速度振動の波形を検出するための検出手段と、
前記検出手段によって検出された正常な前記開閉器が動作する際の波形（基準波形）及び診断対象である前記開閉器が動作する際の波形（診断波形）を記録する波形記録部と、
前記波形記録部に記録された基準波形から少なくとも２個のブロックの波形を抽出し、前記波形記録部に記録された診断波形から、少なくとも２個のブロックの波形であって、前記基準波形から抽出した波形に対応する箇所の波形を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって前記基準波形から抽出された各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する前記抽出部によって前記診断波形から抽出された各ブロックの波形との相互相関係数を、各ブロック毎に算出する相互相関係数算出部と、
前記相互相関係数算出部によって算出された相互相関係数の最大値と、該相互相関係数が最大値になるときの前記基準波形から抽出された各ブロックの波形に対する前記診断波形から抽出された各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する最大相互相関係数・遅れ時間算出部と、
正常な前記開閉器の動作時間と、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間とに基づき、診断対象である前記開閉器の動作時間を算出するか、あるいは、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間に基づき、正常な前記開閉器の動作時間に対する診断対象である前記開閉器の動作時間の遅れを算出する動作時間算出部と、
前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出部で算出された動作時間又は動作時間の遅れとに基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする開閉器の診断装置。

【請求項4】

前記抽出部は、前記波形記録部に記録された基準波形から、前記励磁部が作動して前記機構部の動作が開始された時間域であるブロックの波形と、前記遮断部が作動して前記機構部の動作が終了する時間域であるブロックの波形とを抽出し、前記波形記録部に記録された診断波形から、前記基準波形から抽出した２個のブロックの波形と同一の時間域である２個のブロックの波形を抽出し、
前記判定部は、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出部で算出された動作時間又は動作時間の遅れとを、それぞれ所定のしきい値と比較した結果に基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良の有無を判定すると共に、前記励磁部、前記機構部及び前記遮断部のうち、いずれに動作不良が発生しているかを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の開閉器の診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電路（主回路）の開閉に使用される開閉器（遮断器や負荷開閉器など）の動作不良の有無を診断する開閉器の診断方法及び診断装置に関する。特に、本発明は、主回路に接続されたままの状態であったとしても、安全で容易に且つ精度良く診断することが可能な開閉器の診断方法及び診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電路に使用されている遮断器や負荷開閉器などの開閉器は、電気設備の事故や点検等の際に電路の開閉を行なうもので、通常は静止している機器である。例えば、遮断器は、短絡事故が生じた際に一刻も早く電力系統から事故点を切り離すために速やかに開動作しなければならず、重要な役割を果たしている。また、負荷開閉器は、通常負荷運転している電路の開閉を行なう機器である。これらの開閉器が正常に動作しなければ、電力系統の上位に波及する事故に繋がったり、開閉器自体の損壊事故が生じる可能性がある。このため、これらの開閉器は、一旦故障すると電力系統への影響が非常に大きく、また修復するために長時間の停止を余儀なくされる。

【0003】

開閉器は、使用を繰り返すことによって機構部や遮断部に摩耗やゆるみが生じて開閉動作ができなくなったり、或いは、開閉動作に時間を要して開閉器本来の役割を果たせなくなる可能性がある。また、円滑な動作を補償するために機構部にはグリスが塗布されているが、グリスが経年劣化で硬化することで、開閉動作の時間が遅くなることがある。このため、定期的に日常点検、精密点検、或いは分解整備を行って、開閉器の健全性を確保している。

【0004】

通常、精密点検や分解整備には時間を要するため、長時間に亘って電力系統のラインを停止することが必要である。また、点検整備は専門家が行なうため、その費用も高額となる。一方、開閉器を定期的に分解整備しても、特に緊急を要して補修する部位がない場合が多い。このため、定期点検の周期をできるだけ延長したいものの、万が一開閉器に動作不良が生じた場合の影響の大きさを考えると、点検周期をなかなか延長できないのが現状である。

【0005】

例えば、遮断器の場合、定期的に行われる日常点検では、電路から遮断器を切り離した状態で、遮断器の一次側と二次側に専用の測定装置を接続して開閉動作時間を測定する。そして、所定の動作時間内で開閉可能であるか否かを診断するのが一般的である。この方法は正確であるものの、遮断器を電路から切り離して引き出さなければ、開閉動作の時間を測定することができない。また、この方法では、開閉動作の時間が長くなり動作不良が生じていることが分かったとしても、不良箇所を特定することはできないため、開閉器全体を調査して場合によっては分解整備を行なう必要がある。

【0006】

上記のような開閉器の診断に関する技術として、例えば特許文献１には、主回路を開閉する開閉器のコンタクト及び該コンタクトと連動する機構部の移動量と、前記コンタクトの導通タイミングを時系列データとして検出することにより開閉器の規定される試験データの開閉特性を計測し、基準値と比較して異常を診断する開閉器の開閉動作特性診断方法が提案されている（特許文献１の請求項１等）。
また、特許文献２には、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遮断器の動作時間測定装置が開示されている（特許文献２の請求項１等）。

【0007】

しかしながら、特許文献１に提案されている方法では、開閉器を一旦停止させて、主回路の端子信号や、投入コイル・トリップコイル等の信号を得るために、測定器への信号線を開閉器に接続する必要がある。このため、開閉器の異常の診断に時間がかかり、また主回路へ接続するために安全対策を施すか、又は、開閉器を主回路から完全に切り離す必要が生じるので、開閉器の開閉動作特性を容易に診断することができないという問題がある。
また、特許文献２に提案されている装置では、動作時間を測定するためにトリップ信号を必ず利用する必要がある上、配電盤の微振動により誤判定する可能性があるためレベル抑制回路を設けなければならず複雑な回路になるという問題がある。

【0008】

上記のような従来技術の問題を解決するため、本件出願人は、特許文献３に記載の開閉器の診断方法を提案している。
特許文献３に記載の診断方法は、加速度振動検出手段を用いて検出された基準となる加速度振動波形を記録する、第１振動波形記録工程と、前記第１振動波形記録工程で記録した前記加速度振動波形を、ｎ個（ｎは２以上の整数）のブロックに分割する、第１振動波形分割工程と、前記加速度振動検出手段を用いて診断時における前記開閉器の加速度振動を検出し、診断時の加速度振動波形を記録する、第２振動波形記録工程と、前記第２振動波形記録工程で記録した前記加速度振動波形を、ｎ個（ｎは２以上の整数）のブロックに分割する、第２振動波形分割工程と、前記第１振動波形分割工程で分割された前記ｎ個のブロックの前記加速度振動波形と、前記第２振動波形分割工程で分割された前記ｎ個のブロックの前記加速度振動波形との相関係数を、前記ｎ個のブロック毎に導出する、相関係数導出工程と、前記相関係数導出工程で導出された前記相関係数が予め定められた値に満たない場合に、機構部に異常があると判断する、異常判断工程と、を有することを特徴とする、開閉器の診断方法である（特許文献３の請求項１等）。

【0009】

特許文献３に記載の方法によれば、機構部の異常の有無を、主回路に触れることなく安全且つ容易に診断することが可能である。
しかしながら、基準となる加速度振動波形と診断時の加速度振動波形との相関係数の大小のみに応じて開閉器の異常の有無を判断する方法であるため、必ずしも診断の精度が十分ではないという問題があった。

【0010】

その他、特許文献４には、遮断器の動作開始の指令時刻を示す遮断指令信号を受信する遮断指令信号受信部と、遮断器が動作する際の動作音を検出する音響センサと、前記遮断指令信号受信部が受信した遮断指令信号と前記音響センサが検出した動作音とに基づいて前記遮断器が動作するまでの動作時間を算出する演算部とを備えることを特徴とする遮断器監視装置が提案されている（特許文献４の請求項１等）。
また、特許文献５には、振動検出手段により検出した固定接触子と可動接触子の接触振動の発生時期から該両電極の接触時点を求め、遮断器の投入励磁コイルに付与される投入指令信号の発生時点との差より動作時間を求めて、正常時に求めた動作時間と比較し、その差が基準値を上回るとき異常信号を発生することを特徴とする遮断器の開閉異常検出装置が提案されている（特許文献５の請求項２等）。

【0011】

特許文献４に提案されている装置では、音響センサを用いて算出した遮断器の動作時間のみによって遮断器の異常の有無を判断する方法であるため、診断の精度が十分ではないという問題がある。
同様に、特許文献５に提案されている装置では、振動検出手段を用いて算出した遮断器の動作時間のみによって遮断器の異常の有無を判断する方法であるため、診断の精度が十分ではないという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００１−１４５２１７号公報

【特許文献2】特開２００９−１４８１１７号公報

【特許文献3】特開２０１１−１０３２３０号公報

【特許文献4】特開２００７−２７３１５７号公報

【特許文献5】特開平１−２３２６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、主回路に接続されたままの状態であったとしても、安全で容易に且つ精度良く診断することが可能な開閉器の診断方法及び診断装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記課題を解決するため、本発明は、基礎架台と、該基礎架台に配設された励磁部と、該基礎架台に配設され該励磁部に連動する機構部と、該基礎架台に配設され該機構部に連動する遮断部とを備えた開閉器を診断する方法であって、以下の各工程を含むことを特徴とする。
（１）検出手段配置工程：前記開閉器が動作する際の音響又は加速度振動の波形を検出するための検出手段を配置する。
（２）基準波形記録工程：前記検出手段を用いて正常な前記開閉器が動作する際の波形（基準波形）を検出し記録する。
（３）第１抽出工程：前記基準波形記録工程で記録された基準波形から少なくとも２個のブロックの波形を抽出する。
（４）診断波形記録工程：前記検出手段を用いて診断対象である前記開閉器が動作する際の波形（診断波形）を検出し記録する。
（５）第２抽出工程：前記診断波形記録工程で記録された診断波形から、少なくとも２個のブロックの波形であって、前記第１抽出工程で抽出した波形に対応する箇所の波形（第１抽出工程で抽出した波形と同一の時間域の波形）を抽出する。
（６）相互相関係数算出工程：前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形との相互相関係数（前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形に対する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形の遅れ量をパラメータとする相互相関関数）を、各ブロック毎に算出する。
（７）最大相互相関係数・遅れ時間算出工程：前記相互相関係数算出工程で算出した相互相関係数の最大値と、該相互相関係数が最大値になるときの前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形に対する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する。
（８）動作時間算出工程：正常な前記開閉器の動作時間と、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の遅れ時間とに基づき、診断対象である前記開閉器の動作時間を算出するか、あるいは、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の遅れ時間に基づき、正常な前記開閉器の動作時間に対する診断対象である前記開閉器の動作時間の遅れを算出する。
（９）判定工程：前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出工程で算出した動作時間又は動作時間の遅れとに基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良を判定する。

【0015】

本発明によれば、開閉器の動作不良を判定するに際し、開閉器が動作する際の音響又は加速度振動の波形を検出するための検出手段を用いて検出した基準波形と診断波形との相互相関係数、及び、診断対象である開閉器の動作時間（又は正常な開閉器の動作時間に対する診断対象である開閉器の動作時間の遅れ）を利用する。このため、周波数解析装置等の複雑な装置を用いることなく、開閉器が主回路に接続されたままの状態であったとしても、開閉器の動作不良の有無を診断することができ、不良と診断された時のみ、開閉器の精密点検や分解整備を行うことが可能になる。従って、本発明によれば、開閉器の動作不良の有無を、主回路に接続されたままの状態であってとしても、安全且つ容易に診断することが可能である。
また、開閉器の動作不良を判定するに際し、単純な相関係数ではなく相互相関係数を利用し、さらには、相互相関係数を用いて算出される開閉器の動作時間（又は正常な開閉器の動作時間に対する診断対象である開閉器の動作時間の遅れ）を利用し、相互相関係数と組み合わせることで、精度の良い診断が可能である。
従って、本発明によれば、開閉器が主回路に接続されたままの状態であったとしても、安全で容易に且つ精度良く動作不良の有無を診断可能である。

【0016】

本発明に係る方法において、前記第１抽出工程では、前記基準波形記録工程で記録された基準波形から、前記励磁部が作動して前記機構部の動作が開始された時間域であるブロックの波形と、前記遮断部が作動して前記機構部の動作が終了する時間域であるブロックの波形とを抽出し、前記第２抽出工程では、前記診断波形記録工程で記録された診断波形から、前記第１抽出工程で抽出した２個のブロックの波形と同一の時間域である２個のブロックの波形を抽出し、前記判定工程では、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出工程で算出した動作時間又は動作時間の遅れとを、それぞれ所定のしきい値と比較した結果に基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良の有無を判定すると共に、前記励磁部、前記機構部及び前記遮断部のうち、いずれに動作不良が発生しているかを判定することが好ましい。

【0017】

また、前記課題を解決するため、本発明は、基礎架台と、該基礎架台に配設された励磁部と、該基礎架台に配設され該励磁部に連動する機構部と、該基礎架台に配設され該機構部に連動する遮断部とを備えた開閉器を診断する装置であって、前記開閉器が動作する際の音響又は加速度振動の波形を検出するための検出手段と、前記検出手段によって検出された正常な前記開閉器が動作する際の波形（基準波形）及び診断対象である前記開閉器が動作する際の波形（診断波形）を記録する波形記録部と、前記波形記録部に記録された基準波形から少なくとも２個のブロックの波形を抽出し、前記波形記録部に記録された診断波形から、少なくとも２個のブロックの波形であって、前記基準波形から抽出した波形に対応する箇所の波形を抽出する抽出部と、前記抽出部によって前記基準波形から抽出された各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する前記抽出部によって前記診断波形から抽出された各ブロックの波形との相互相関係数を、各ブロック毎に算出する相互相関係数算出部と、前記相互相関係数算出部によって算出された相互相関係数の最大値と、該相互相関係数が最大値になるときの前記基準波形から抽出された各ブロックの波形に対する前記診断波形から抽出された各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する最大相互相関係数・遅れ時間算出部と、正常な前記開閉器の動作時間と、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間とに基づき、診断対象である前記開閉器の動作時間を算出するか、あるいは、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間に基づき、正常な前記開閉器の動作時間に対する診断対象である前記開閉器の動作時間の遅れを算出する動作時間算出部と、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出部で算出された動作時間又は動作時間の遅れとに基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良を判定する判定部と、を備えることを特徴とする開閉器の診断装置としても提供される。

【0018】

本発明に係る装置において、前記抽出部は、前記波形記録部に記録された基準波形から、前記励磁部が作動して前記機構部の動作が開始された時間域であるブロックの波形と、前記遮断部が作動して前記機構部の動作が終了する時間域であるブロックの波形とを抽出し、前記波形記録部に記録された診断波形から、前記基準波形から抽出した２個のブロックの波形と同一の時間域である２個のブロックの波形を抽出し、前記判定部は、前記最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の最大相互相関係数と、前記動作時間算出部で算出された動作時間又は動作時間の遅れとを、それぞれ所定のしきい値と比較した結果に基づき、診断対象である前記開閉器の動作不良の有無を判定すると共に、前記励磁部、前記機構部及び前記遮断部のうち、いずれに動作不良が発生しているかを判定することが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、開閉器が主回路に接続されたままの状態であったとしても、安全で容易に且つ精度良く動作不良の有無を診断可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る診断装置及びこの診断装置によって動作不良の有無を診断する開閉器（遮断器）の概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示す診断装置の具体的構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る診断方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、図３に示す基準波形記録工程によって記録した投入動作の際の音響波形の一例を示す。

【図5】図５は、図３に示す第１抽出工程によって基準波形から抽出した２個のブロックの波形の一例を示す。

【図6】図６は、図３に示す第２抽出工程によって診断波形から抽出した２個のブロックの波形の一例を示す。

【図7】図７は、図３に示す相互相関係数算出工程で算出した基準波形から抽出したブロックの波形と診断波形から抽出したブロックの波形との相互相関係数の一部（相互相関係数が最大値となる遅れ時間近傍のみ）を示す。

【図8】図８は、図３に示す動作時間算出工程における、診断対象である遮断器の動作時間の算出方法を説明する説明図である。

【図9】図９は、遮断器の投入動作の際に、図３に示す動作時間算出工程で算出した動作時間と、従来の方法によって算出した動作時間とを比較した結果の一例を示す。

【図10】図１０は、図３に示す判定工程における判定基準の一例を示す図である。

【図11】図１１は、図３に示す最大相互相関係数・遅れ時間算出工程で算出した最大相互相関係数、及び、動作時間算出工程で算出した動作時間の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について、開閉器が交流遮断器（油入遮断器）である場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係る診断装置及びこの診断装置によって動作不良の有無を診断する開閉器（遮断器）の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、遮断器３０は、基礎架台３１と、基礎架台３１に配設された励磁部３４と、基礎架台３１に配設され励磁部３４に連動する機構部３２と、基礎架台３１に配設され機構部３２に連動する遮断部３３とを備えている。遮断器３０は、遮断器収納箱４０に収納されている。
遮断器３０は、例えば外部から投入信号が入力されると、励磁部３４が具備する投入コイルが作動し、この投入コイルに連動する機構部３２と、機構部３２に連動する遮断部３３とが、主回路を繋げるように作動することにより、投入動作が行われる。投入動作の動作時間は、およそ数百ミリ秒である。一方、外部から遮断器３０に開放信号が入力された場合には、励磁部３４が具備するトリップコイルが作動し、このトリップコイルに連動する機構部３２と、機構部３２に連動する遮断部３３とが、主回路を断ち切るように作動することにより、遮断動作が行われる。遮断動作の動作時間は、投入動作よりも早く、およそ数十ミリ秒である。

【0022】

図２は、本実施形態に係る診断装置の具体的構成例を示すブロック図である。図１、図２に示すように、本実施形態に係る診断装置１００は、遮断器３０が動作する際の音響波形を検出するための検出手段１０と、検出手段１０によって検出された音響波形に基づき遮断器３０の動作不良を判定する診断装置本体２０とを備えている。

【0023】

検出手段１０としては、遮断器３０が動作する際に発生する音響波形を検出することが可能なものであれば、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、指向性マイクロホンが用いられる。なお、本実施形態の検出手段１０は音響波形を検出するものであるが、本発明はこれに限るものではなく、加速度振動波形を検出可能な加速度センサを検出手段として用いることも可能である。

【0024】

図２に示すように、診断装置本体２０は、入力ポート２１、出力ポート２２、中央処理装置（ＣＰＵ）２３及び主記憶装置（ＲＡＭ）２４を具備する。検出手段１０によって検出された音響波形は、入力ポート２１を経由してＣＰＵ２３に到達し、音響波形データ（デジタルデータ）が作成される。ＣＰＵ２３で作成された音響波形データ（以下、単に音響波形ともいう）は、ＲＡＭ２４に記録される。ＲＡＭ２４は、検出手段１０によって検出された正常な遮断器３０が動作する際の波形（基準波形）及び診断対象である遮断器３０が動作する際の波形（診断波形）を記録する波形記録部として機能する。

【0025】

ＣＰＵ２３は、上記の機能に加え、以下に述べる（１）抽出部、（２）相互相関係数算出部、（３）最大相互相関係数・遅れ時間算出部、（４）動作時間算出部、及び、（５）判定部としても機能する。
（１）抽出部：波形記録部（ＲＡＭ２４）に記録された基準波形から少なくとも２個のブロックの波形を抽出し、波形記録部に記録された診断波形から、少なくとも２個のブロックの波形であって、基準波形から抽出した波形に対応する箇所の波形を抽出する。
（２）相互相関係数算出部：抽出部によって基準波形から抽出された各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する抽出部によって診断波形から抽出された各ブロックの波形との相互相関係数を、各ブロック毎に算出する。
（３）最大相互相関係数・遅れ時間算出部：相互相関係数算出部によって算出された相互相関係数の最大値と、該相互相関係数が最大値になるときの基準波形から抽出された各ブロックの波形に対する診断波形から抽出された各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する。
（４）動作時間算出部：正常な遮断器３０の動作時間と、最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間とに基づき、診断対象である遮断器３０の動作時間を算出するか、あるいは、最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の遅れ時間に基づき、正常な遮断器３０の動作時間に対する診断対象である遮断器３０の動作時間の遅れを算出する。
（５）判定部：最大相互相関係数・遅れ時間算出部で算出された各ブロック毎の最大相互相関係数と、動作時間算出部で算出された動作時間又は動作時間の遅れとに基づき、診断対象である遮断器３０の動作不良を判定する。

【0026】

ＣＰＵ２３による判定結果は、出力ポート２２を経由して判定結果出力手段（モニター等、図示せず）に出力される。

【0027】

以下、上記の構成を有する診断装置１００を用いた診断方法について、具体的に説明する。
図３は、本実施形態に係る診断方法の手順を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態に係る診断方法は、検出手段配置工程Ｓ１、基準波形記録工程Ｓ２、第１抽出工程Ｓ３、診断波形記録工程Ｓ５、第２抽出工程Ｓ６、相互相関係数算出工程Ｓ７、最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８、動作時間算出工程Ｓ９、及び、判定工程Ｓ１０を含む。また、本実施形態に係る診断方法は、好ましい態様として、基準動作時間算出工程Ｓ４を含んでいる。
以下、各工程Ｓ１〜Ｓ１０について、順次説明する。

【0028】

＜検出手段配置工程Ｓ１＞
検出手段配置工程Ｓ１は、遮断器３０が動作する際の音響波形を検出するための検出手段１０を配置する工程である。本実施形態では、検出手段１０は、遮断器収納箱４０の前面扉より前方の位置に配置される。なお、加速度振動波形を検出可能な加速度センサを検出手段１０として用いる場合には、遮断器３０の機構部３２周辺や基礎架台３１に検出手段１０を取り付けるのが好ましい。

【0029】

＜基準波形記録工程Ｓ２＞
基準波形記録工程Ｓ２は、検出手段１０を用いて正常な遮断器３０が動作する際の音響波形（基準波形）を検出し、診断装置本体２０の波形記録部に記録する工程である。本工程Ｓ２は、例えば、新しく設置した遮断器３０や、整備して正常な動作を行なえることが確認されている遮断器３０を動作させた際に生じる音響波形を検出し記録する工程とすることができる。本工程Ｓ２で音響波形を記録する時間は、励磁部３４の作動開始から機構部３２の動作終了までの音響波形が含まれ得る時間であれば特に限定されるものではなく、予め実験的に決定することが可能である。音響波形の記録時間は、例えば５５０ｍｓｅｃ程度とすることができる。音響波形の記録は、例えば外部から入力される投入信号や、投入コイルの励磁電流信号をトリガーとして開始することが可能である。また、一定以上の振幅の音響波形が検出された時点をトリガーとして音響波形の記録を開始してもよい。さらに、診断装置本体２０の波形記録部にいわゆるプレトリガー機能をもたせ、上記のトリガーより所定時間だけ前の時点から音響波形の記録を開始することも可能である。なお、励磁部３４の作動開始から機構部３２の動作終了までとは、励磁部３４が作動を開始してから遮断部３３が開又は閉になるまでの時間（遮断部の固定接触子と可動接触子とが開又は閉になるまでの時間）ではなく、機構部３２の動作が終了する時点（遮断部３３が開又は閉になった後でも機構部３２が動作する場合がある）までを含む。また、本工程Ｓ２では、投入動作の際と遮断動作の際の双方で音響波形を検出し記録することが好ましい。図４は、本工程Ｓ２によって記録した投入動作の際の音響波形の一例を示す。図４に示す例では、５５０ｍｓｅｃ程度の時間幅の音響波形を記録しているが、そのうち、励磁部３４が作動を開始して機構部３２が動作しているのは、音響波形の変化が顕著な符号Ｔ０で示す時間幅であるため、この符号Ｔ０で示す時間幅の音響波形を記録すれば十分であると考えられる。

【0030】

＜第１抽出工程Ｓ３＞
第１抽出工程Ｓ３は、診断装置本体２０の抽出部によって、基準波形記録工程Ｓ２で記録された音響波形（基準波形）から少なくとも２個のブロックの波形を抽出する工程である。各ブロックの時間幅は、遮断器３０の動作不良の有無を診断可能な時間幅であれば特に限定されるものではく、予め実験的に決定することが可能である。具体的には、少なくとも２個のブロックの波形のそれぞれに、振幅が一定以上になる部分とこの振幅が減衰しつつある部分とが含まれるように、各ブロックの時間幅を決定することが好ましい。本実施形態では、図５に例示するように、基準波形記録工程Ｓ２で記録された基準波形の前半部と後半部とからそれぞれ１個ずつ、計２個のブロック（Ａブロック及びＢブロック）の波形を抽出している。各ブロックの時間幅は約８０ｍｓｅｃである。

【0031】

＜基準動作時間算出工程Ｓ４＞
基準動作時間算出工程Ｓ４は、診断装置本体２０の動作時間算出部によって、基準波形記録工程Ｓ２で記録された音響波形（基準波形）から、一定以上の振幅になった２点間の時間（図５に例示する時間ｔ）を算出し、これを正常な遮断器３０の動作時間（励磁部３４の作動開始から遮断部３３が作動するまでの時間）、すなわち基準動作時間とする工程である。なお、本実施形態では、好ましい態様として、基準波形記録工程Ｓ２で記録された基準波形を用いて基準動作時間ｔを算出する手順について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、従来から用いられている専用の遮断器動作時間測定装置を用いて予め基準動作時間ｔを測定しておくことも可能である。

【0032】

＜診断波形記録工程Ｓ５＞
診断波形記録工程Ｓ５は、検出手段１０を用いて診断対象である遮断器３０が動作する際の音響波形（診断波形）を検出し、診断装置本体２０の波形記録部に記録する工程である。本工程Ｓ５は、主回路に接続されている状態の遮断器３０を定期的に動作させた際に生じる音響波形を検出し記録する工程とすることができる。本工程Ｓ５で音響波形を記録する時間は、励磁部３４の作動開始から機構部３２の動作終了までの音響波形が含まれ得る時間であれば特に限定されるものではなく、予め実験的に決定することが可能である。音響波形の記録時間は、例えば前述の基準波形記録工程Ｓ２と同じ時間（５５０ｍｓｅｃ程度）とすることができる。本工程Ｓ５においても、基準波形記録工程Ｓ２と同様に、投入動作の際と遮断動作の際の双方で音響波形を検出し記録することが好ましい。

【0033】

＜第２抽出工程Ｓ６＞
第２抽出工程Ｓ６は、診断装置本体２０の抽出部によって、診断波形記録工程Ｓ５で記録された音響波形（診断波形）から少なくとも２個のブロックの波形であって、第１抽出工程で抽出した波形に対応する箇所の波形（第１抽出工程Ｓ３で抽出した波形と同一の時間域の波形）を抽出する工程である。前述のように、本実施形態では、第１抽出工程Ｓ３で２個のブロック（Ａブロック及びＢブロック）の波形を抽出しているため、本工程Ｓ６でも、図６に例示するように、第１抽出工程Ｓ３で抽出した波形と同一の時間域である２個のブロック（Ａブロック及びＢブロック）の波形を抽出することになる。

【0034】

＜相互相関係数算出工程Ｓ７＞
相互相関係数算出工程Ｓ７は、診断装置本体２０の相互相関係数算出部によって、第１抽出工程Ｓ３で抽出した各ブロックの波形と、該各ブロックの波形に対応する第２抽出工程Ｓ６で抽出した各ブロックの波形との相互相関係数を、各ブロック毎に算出する工程である。本実施形態では、第１抽出工程Ｓ３で基準波形から抽出したＡブロックの波形と第２抽出工程Ｓ６で診断波形から抽出したＡブロックの波形との相互相関係数、及び、第１抽出工程Ｓ３で基準波形から抽出したＢブロックの波形と第２抽出工程Ｓ６で診断波形から抽出したＢブロックの波形との相互相関係数を算出することになる。各ブロックの相互相関係数は、第１抽出工程Ｓ３で抽出した各ブロックの波形に対する第２抽出工程Ｓ６で抽出した各ブロックの波形の遅れ量Ｋをパラメータとする下記の式（１）で表される相互相関関数によって算出する。

【数1】

上記の式（１）において、Ｒ（Ｋ）は相互相関係数（相互相関関数）を、Ｎは各ブロック内のサンプリング点数を、ｘ（ｉ）はサンプリング点ｉにおける基準波形の振幅を、ｙ（ｉ＋Ｋ）はサンプリング点（ｉ＋Ｋ）における診断波形の振幅を、それぞれ意味する。
例えば、サンプリング周期を２０μｓｅｃ（サンプリング周波数５０ｋＨｚ）とし、各ブロックの時間幅を８０ｍｓｅｃとすれば、各ブロック内のサンプリング点数Ｎは４０００となる。また、遅れ量Ｋにサンプリング周期を乗算した値が遅れ時間となる。
なお、ｘ（ｉ）及びｙ（ｉ）は、両者が全く同じ波形である場合に、上記の式（１）で表される相互相関係数Ｒ（Ｋ）は１．０となる。

【0035】

＜最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８＞
最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８は、診断装置本体２０の最大相互相関係数・遅れ時間算出部によって、相互相関係数算出工程Ｓ７で算出した相互相関係数Ｒ（Ｋ）の最大値と、相互相関係数Ｒ（Ｋ）が最大値になるときの前記第１抽出工程で抽出した各ブロックの波形に対する前記第２抽出工程で抽出した各ブロックの波形の遅れ時間とを、各ブロック毎に算出する工程である。
図７は、相互相関係数算出工程Ｓ７で算出した基準波形から抽出したＡブロックの波形と診断波形から抽出したＡブロックの波形との相互相関係数の一部（相互相関係数が最大値となる遅れ時間近傍のみ）を示す。図７の横軸は遅れ時間（基準波形から抽出したＡブロックの波形に対する診断波形から抽出したＡブロックの波形の遅れ時間。遅れ量Ｋにサンプリング周期を乗算した値）を、縦軸は相互相関係数Ｒ（Ｋ）を示す。図７において、横軸が正の値で示された領域は、基準波形から抽出したＡブロックの波形に対して診断波形から抽出したＡブロックの波形を遅らせた場合の相互相関係数を意味する。一方、横軸が負の値で示された領域は、基準波形から抽出したＡブロックの波形に対して診断波形から抽出したＡブロックの波形を進ませた場合の相互相関係数を意味する。図７に示す例では、相互相関係数Ｒ（Ｋ）が最大値Ｒａｍａｘになるとき、遅れ時間Ｋａは０．３ｍｓｅｃであり、基準波形から抽出したＡブロックの波形に対して診断波形から抽出したＡブロックの波形が０．３ｍｓｅｃ遅れていることを示している。本工程Ｓ８では、この最大相互相関係数Ｒａｍａｘと、相互相関係数Ｒ（Ｋ）が最大相互相関係数Ｒａｍａｘになるときの遅れ時間Ｋａを算出する。
同様に、本工程Ｓ８では、相互相関係数算出工程Ｓ７で算出した基準波形から抽出したＢブロックの波形と診断波形から抽出したＢブロックの波形との相互相関係数Ｒ（Ｋ）の最大値Ｒｂｍａｘと、相互相関係数Ｒ（Ｋ）が最大相互相関係数Ｒｂｍａｘになるときの遅れ時間Ｋｂを算出する。

【0036】

＜動作時間算出工程Ｓ９＞
動作時間算出工程Ｓ９は、診断装置本体２０の動作時間算出部によって、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔと、最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８で算出した各ブロック毎の遅れ時間Ｋａ、Ｋｂとに基づき、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔ（励磁３４の作動開始から遮断部３３が作動するまでの時間。図６参照）を算出する工程である。あるいは、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔを算出しない場合（基準動作時間算出工程Ｓ４を実行しない場合）には、本工程Ｓ９において、最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８で算出した各ブロック毎の遅れ時間Ｋａ、Ｋｂに基づき、正常な遮断器３０の基準動作時間に対する診断対象である遮断器３０の動作時間の遅れを算出すればよい。
診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔは、以下の式（２）で表される。
Ｔ＝ｔ−Ｋａ＋Ｋｂ ・・・（２）

【0037】

以下、動作時間Ｔが上記の式（２）で表わされる理由について説明する。
図８は、本工程Ｓ９における、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔの算出方法を説明する説明図である。
遅れ時間Ｋａ、Ｋｂは、基準波形から抽出した各ブロックの波形に対して診断波形から抽出した各ブロックの波形が遅れている場合に正の値となり、基準波形から抽出した各ブロックの波形に対して診断波形から抽出した各ブロックの波形が進んでいる場合に負の値となる。従って、図８（ａ）に示すように、Ｋａが正の値の場合には、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔの起点Ｔｓは、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔの起点ｔｓよりもＫａだけ遅れていると考えることができる。一方、図８（ｂ）に示すように、Ｋａが負の値の場合には、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔの起点Ｔｓは、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔの起点ｔｓよりも−Ｋａだけ進んでいる（すなわち、Ｋａだけ遅れている）と考えることができる。従って、Ｔｓ＝ｔｓ＋Ｋａで表わされる。
同様に、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔの終点Ｔｅは、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔの終点ｔｅと遅れ時間ｋｂとによって、Ｔｅ＝ｔｅ＋Ｋｂで表わされる。
動作時間Ｔは、起点Ｔｓと終点Ｔｅとの時間差によって算出されるため、
Ｔ＝Ｔｅ−Ｔｓ＝ｔｅ＋Ｋｂ−（ｔｓ＋Ｋａ）＝（ｔｅ−ｔｓ）−Ｋａ＋Ｋｂ＝ｔ−Ｋａ＋Ｋｂとなり、動作時間Ｔが上記の式（２）で表わされることがわかる。

【0038】

また、前述のように、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔを算出しない場合、本工程Ｓ９では、正常な遮断器３０の基準動作時間ｔに対する診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔの遅れを算出すればよい。この遅れ（＝Ｔ−ｔ）は、上記の式（２）から導くことができ、−Ｋａ＋Ｋｂで表わされる。

【0039】

図９は、遮断器３０の投入動作の際に、本実施形態の動作時間算出工程Ｓ９で算出した動作時間Ｔと、従来の方法によって算出した動作時間とを比較した結果の一例を示す。具体的には、本実施形態の動作時間算出工程Ｓ９で算出した動作時間Ｔから、基準動作時間算出工程Ｓ４で算出した基準動作時間ｔを減算し（つまり、動作時間の遅れを算出し）、縦軸にプロットした。また、従来の方法によって正常な遮断器３０の動作時間を測定した後、診断対象である遮断器３０の動作時間を測定し、後者から前者を減算して（つまり、動作時間の遅れを算出し）、横軸にプロットした。なお、上記従来の方法は、遮断器３０を電路（主回路）から切り離して引き出し、遮断器３０の一次側と二次側に専用の測定装置を接続して動作時間を測定する方法（開極試験）である。
図９に示すように、本実施形態によって算出した動作時間の遅れと、従来方法によって測定した動作時間の遅れとの間には強い相関があるため、本実施形態によって算出した動作時間（又は動作時間の遅れ）を従来方法によって測定した動作時間（又は動作時間の遅れ）の代わりに用いることができることがわかる。

【0040】

＜判定工程Ｓ１０＞
判定工程Ｓ１０は、診断装置本体２０の判定部によって、最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８で算出した各ブロック毎の最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘと、動作時間算出工程Ｓ９で算出した動作時間Ｔ又は動作時間の遅れ（−Ｋａ＋Ｋｂ）とに基づき、診断対象である遮断器３０の動作不良を判定する工程である。本実施形態では、各ブロック毎の最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘと、動作時間Ｔとの組み合わせに基づき、例えば、図１０に示す判定基準に従って、診断対象である遮断器３０の動作不良の有無を判定している。
図１０は、判定工程Ｓ１０における判定基準の一例を示す図である。図１０に示す例では、Ａブロックの最大相互相関係数Ｒａｍａｘ及びＢブロックの最大相互相関係数Ｒｂｍａｘを、予め設定した相互相関係数しきい値Ｒと比較する。また、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔを、予め設定した動作時間しきい値ＴＢ（このしきい値は、遮断動作の場合と、投入動作の場合とで別個の値を設定する）と比較する。なお、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔではなく、動作時間の遅れ（−Ｋａ＋Ｋｂ）を用いる場合には、この動作時間の遅れ（−Ｋａ＋Ｋｂ）を、予め設定した動作時間の遅れしきい値と比較するようにすればよい。
図４、図５、図６を参照すればわかるように、Ａブロックの波形は、励磁部３４を作動して機構部３２の動作が開始された時間域である。また、Ｂブロックの波形は、遮断部３３が作動し機構部３２の動作が終了する時間域である。
前述した比較の結果、図１０に示すＮｏ．１のケースのように、最大相互相関係数Ｒａｍａｘ及びＲｂｍａｘの双方がしきい値Ｒ以上であり（従って、全てのブロックについて基準波形と診断波形との相関が強い）、なお且つ、動作時間Ｔがしきい値ＴＢ以下であれば（従って、基準波形に対して診断波形の遅れが生じていない）、励磁部３４（投入コイルやトリップコイル等）に不良が生じている可能性が乏しく（図１０に示す「励磁部不良」の点数が０）、機構部３２（リンク機構など）にも不良が生じている可能性が乏しく（図１０に示す「機構部不良」の点数が０）、さらに遮断部３３にも不良が生じている可能性が乏しい（図１０に示す「遮断部不良」の点数が０）ため、遮断器３０の動作は正常であると判定する。
また、前述した比較の結果、図１０に示すＮｏ．２、３、４、５のケースのように、最大相互相関係数Ｒａｍａｘがしきい値Ｒ未満である場合には、励磁部３４を作動して機構部３２の動作が開始された時間域であるＡブロックにおいて基準波形と診断波形との相関が弱いため、励磁部３４に不良が生じている可能性が高く（図１０に示す「励磁部不良」の点数が２）、機構部３２にも不良が生じている可能性もある（図１０に示す「機構部不良」の点数が０ではない）ため、遮断器３０の動作は不良であると判定する。
また、前述した比較の結果、図１０に示すＮｏ．３、５、６、８のケースのように、最大相互相関係数Ｒｂｍａｘがしきい値Ｒ未満である場合には、遮断部３３が作動し機構部３２の動作が終了する時間域であるＢブロックにおいて基準波形と診断波形との相関が弱いため、遮断部３３に不良（固定接触子や可動接触子の接点脱落、摩耗、ゆるみなど。その他、消弧室、ボルト、ナット、ピン類などの不良）が生じている可能性が高く（図１０に示す「遮断部不良」の点数が２）、機構部３２にも不良が生じている可能性もある（図１０に示す「機構部不良」の点数が０ではない）ため、遮断器３０の動作は不良であると判定する。
さらに、前述した比較の結果、図１０に示すＮｏ．４、５、７、８のケースのように、動作時間Ｔがしきい値ＴＢを超えていれば、基準波形に対して診断波形の遅れが生じているため、機構部３２に不良が生じている可能性が高い（図１０に示す「機構部不良」の点数が２）ため、遮断器３０の動作は不良であると判定する。

【0041】

図１１は、最大相互相関係数・遅れ時間算出工程Ｓ８で算出した最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘ、及び、動作時間算出工程Ｓ９で算出した動作時間Ｔの一例を示す図である。図１１（ａ）は、正常な遮断器３０を投入動作させて基準波形（基準動作時間ｔ＝１１０．００ｍｓｅｃ）を検出し記録した後、診断対象として同じ正常な遮断器３０を繰り返し（計４回）投入動作させて診断波形を検出し記録し、基準波形との最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘ、及び、動作時間Ｔを算出した結果である。図１１（ｂ）は、不良のある遮断器３０（機構部３２に塗布される潤滑用グリスを切らせた状態にしたもの）を繰り返し（計４回）投入動作させて診断波形を検出し記録し、基準波形との最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘ、及び、動作時間Ｔを算出した結果である。
図１１（ａ）に示すように、正常な遮断器３０については、最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘが全て０．４０以上の値になっているため、前述した相互相関係数しきい値Ｒを例えば０．４０に設定することができる。また、図１１（ａ）に示すように、正常な遮断器３０については、基準動作時間ｔ＝１１０．００ｍｓｅｃに対して、全て１．９２ｍｓｅｃ以下の動作時間の遅れとなっている。このため、前述した動作時間しきい値ＴＢを例えば１１２．００ｍｓｅｃに設定することができる。
上記のようにＲ＝０．４０、ＴＢ＝１１２．００ｍｓｅｃに設定したとすれば、図１１（ｂ）に示す例において、２〜４回目の投入動作では、全て、Ｒａｍａｘ＜Ｒ、Ｒｂｍａｘ≧Ｒ、Ｔ＞ＴＢとなる。つまり、前述の図１０に示すＮｏ．４のケースに相当し、励磁部３４又は機構部３２に不良が生じている可能性が高く、遮断器３０の動作は不良であると判定される。また、図１１（ｂ）に示す例において、１回目の投入動作では、Ｒａｍａｘ≧Ｒ、Ｒｂｍａｘ≧Ｒ、Ｔ＞ＴＢとなる。つまり、前述の図１０に示すＮｏ．７のケースに相当し、機構部３２に不良が生じている可能性が高く、遮断器３０の動作は不良であると判定される。いずれにせよ、図１１（ｂ）に示す例では、遮断部３３ではなく、機構部３２に不良が生じている可能性が高いと判定され、実際の状態（潤滑用グリス切れ）に合致する。このように、本実施形態に係る診断方法によれば、動作不良が生じていることのみならず、その動作不良の発生箇所をもある程度特定することが可能である。

【0042】

以上に説明した本実施形態に係る診断方法によれば、遮断器３０の動作不良を判定するに際し、遮断器３０が動作する際の音響波形を検出するための検出手段１０を用いて検出した基準波形と診断波形との相互相関係数Ｒ（Ｋ）、及び、診断対象である遮断器３０の動作時間Ｔを利用する。このため、周波数解析装置等の複雑な装置を用いることなく、遮断器３０が主回路に接続されたままの状態であったとしても、遮断器３０の動作不良の有無を診断することができ、不良と診断された時のみ、遮断器３０の精密点検や分解整備を行うことが可能になる。従って、本実施形態に係る診断方法によれば、遮断器３０の動作不良の有無を、主回路に接続されたままの状態であってとしても、安全且つ容易に診断することが可能である。
また、遮断器３０の動作不良を判定するに際し、単純な相関係数ではなく相互相関係数を利用し、さらには、相互相関係数を用いて算出される遮断器３０の動作時間Ｔを利用し、相互相関係数と組み合わせることで、精度の良い診断が可能であり、動作不良の発生箇所をもある程度特定することが可能である。。
従って、本実施形態に係る診断方法によれば、遮断器３０が主回路に接続されたままの状態であったとしても、安全で容易に且つ精度良く動作不良の有無を診断可能である。

【0043】

本実施形態に係る診断方法の判定工程Ｓ１０によって、遮断器３０に動作不良が生じていると判定された場合には、遮断器３０の精密点検や分解整備を行えばよい（図３のＳ１１）。この際、図１０に示すように、各ブロック毎の最大相互相関係数Ｒａｍａｘ、Ｒｂｍａｘと、動作時間Ｔとの組み合わせにより、動作不良の発生箇所をある程度特定可能であるため、精密点検を行う場合には、特定された箇所を重点的に精密点検すればよい。また、分解整備を行う場合には、動作不良の発生箇所がある程度特定されるため、必要な部品や材料の段取りが可能となる。また、本実施形態に係る診断方法によって遮断器３０を診断する際に、同時期に多数の遮断器３０を診断することが考えられる。この場合、図１０に示すように、診断結果を点数化する（「機構部不良」、「励磁部不良」及び「遮断部不良」の各点数を合計する）ことで、どの遮断器３０から優先して精密点検や分解整備を行うべきかの判断が容易となる。すなわち、診断結果の点数が高いほど動作不良の程度が大きい（不良箇所が多い）と考えられるため、点数の高いものから順に精密点検や分解整備を行うことで、遮断器３０の損壊事故や電力系統の上位に波及する事故の生じるリスクを低減することが可能である。

【0044】

励磁部３４、機構部３２の動作は高速であり、瞬時に動作が完了する。このため、励磁部３４の作動開始から機構部３２の動作終了までの全域によって構成される１つのブロックのみを診断対象にすると、些細な動作不良はデータ全体の中に埋もれてしまい、動作不良の診断が困難になることが考えられる。そこで、本実施形態に係る診断方法の第１抽出工程Ｓ３、第２抽出工程Ｓ６では、抽出するブロックを時間幅約８０ｍｓｅｃの２個のブロックとしたが、さらに細かい時間幅のブロックを３個以上抽出してもよい。遮断器３０の構造によって励磁部３４、機構部３２の動作はそれぞれ異なるため、その動作に応じて抽出数を決めればよい。

【0045】

本実施形態に係る診断方法において、遮断器３０が動作する際に発生する音響波形の周波数は、周波数解析の結果、１００Ｈｚ程度から数ｋＨｚ程度であった。このため、検出手段１０が検出し得る音響波形の周波数帯域は１０ｋＨｚ程度まであれば十分である。また、オフラインで定期的に診断を行なう場合には、診断周期が数ヶ月から数年に亘ると考えられる。この場合、検出手段１０は、診断を行うたびに配置することになるが、検出手段１０の配置位置が毎回同じ位置となるように、配置位置にマーキングをしておくと、診断誤差を小さくすることができる。しかし、多少の位置ずれがあっても、音響波形（基準波形及び診断波形）を正規化した上で相互相関係数を算出すれば、配置位置のずれによる音響波形の振幅の大きさの変化が直接診断結果に大きく影響しない。
なお、音響波形の正規化処理は、以下の式（３）に従って行う。なお、式（３）では基準波形の正規化処理の例を示しているが、診断波形についても同様の処理を行う。

【数2】

上記の式（３）において、Ｘ（ｉ）はサンプリング点ｉにおける基準波形の正規化後の振幅を、ｘ（ｉ）はサンプリング点ｉにおける基準波形の正規化前の振幅を、ｘ_ａｖｅは各ブロック内の全サンプリング点におけるｘ（ｉ）の平均値を、σは各ブロック内の全サンプリング点におけるｘ（ｉ）の標準偏差を、それぞれ意味する。

【0046】

本実施形態に係る診断方法は、交流遮断器のみならず、直流遮断器や電磁接触器等にも適用可能である。また、三相交流の交流遮断器であって、各相毎に遮断部が設けられている場合には、検出手段１０としての加速度センサを各相毎に配置することにより、どの相で動作不良が発生しているかを診断することも可能である。

【符号の説明】

【0047】

１０・・・検出手段
２０・・・診断装置本体
３０・・・開閉器（遮断器）
３１・・・基礎架台
３２・・・機構部
３３・・・遮断部
３４・・・励磁部
１００・・・診断装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】