特許 6239278 開閉器の操作回路

(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】6239278

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】開閉器の操作回路

(51)【国際特許分類】

   H01H 9/54 20060101AFI20171120BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20171120BHJP

   H02H 7/26 20060101ALI20171120BHJP

   H01H 47/00 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01H9/54 J

   H02J13/00 311S

   H02H7/26 J

   H01H9/54 H

   H01H47/00 K

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-133371(P2013-133371)

(22)【出願日】2013年6月26日

(65)【公開番号】特開2015-8101(P2015-8101A)

(43)【公開日】2015年1月15日

【審査請求日】2016年5月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000156938

【氏名又は名称】関西電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(72)【発明者】

【氏名】神社 昭次

(72)【発明者】

【氏名】松浦 康雄

(72)【発明者】

【氏名】森田 智比古

(72)【発明者】

【氏名】野坂 啓一郎

(72)【発明者】

【氏名】園田 誠

(72)【発明者】

【氏名】綾部 浩一

【審査官】 関 信之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１３０２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−１４０４２９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ９／５４

Ｈ０１Ｈ ４７／００

Ｈ０２Ｈ ７／２６

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作電圧の高圧側にカソードが接続され、低圧側にアノードが接続された整流素子と、
前記整流素子の負荷側に、高速遮断用スイッチを設け、
前記高圧側と低圧側との間に、開閉器を投入するための投入部、及び投入状態を保持する保持部とを直列に接続し、
前記保持部に並列に接続した常開のリレースイッチを設け、
前記投入部及び前記保持部に対して並列に、前記リレースイッチを動作させる遅延回路を設け、
前記遅延回路において、
前記高圧側と低圧側との間に直列に接続したリレー及びコンデンサと、
前記リレー及びコンデンサに並列に接続した抵抗を設け、
前記リレーにより前記リレースイッチを動作させることを特徴とする開閉器の操作回路。

【請求項2】

前記リレーの両端に、更に、高圧側にアノードを接続した第１の整流素子及び抵抗を接続したことを特徴とする請求項１に記載の開閉器の操作回路。

【請求項3】

前記高圧側に、アノードを接続した第２の整流素子を、前記リレーと高圧側との間に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉器の操作回路。

【請求項4】

操作電圧の高圧側にカソードが接続され、低圧側にアノードが接続された整流素子と、
前記整流素子の負荷側に、高速遮断用スイッチを設け、
前記高圧側と低圧側との間に、開閉器を投入するための投入部、及び投入状態を保持する保持部とを直列に接続し、
前記保持部に並列に接続した常開のリレースイッチを設け、
前記投入部及び前記保持部に対して並列に、前記リレースイッチを動作させる遅延回路を設け、
開閉器の動作と連動する常閉スイッチを前記リレースイッチと並列に設けたことを特徴とする開閉器の操作回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配電線用区分開閉器子局によって制御される開閉器の操作回路に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な配線系統においては、変電所等から引き出された配電線が複数の開閉器により区分されている。各開閉器は、それぞれの子局により制御される。子局は、電力会社等の営業所に設置された配電自動化用制御装置（親局）からの指令により開閉器を制御監視する（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このような子局の制御によって制御される開閉器においては、短絡電流を遮断しないように、遅延開放回路を内蔵し、無電圧遅延開放時間を確保している。このため、一般的な開閉器は、高速遮断に対応していない。

【0004】

また、即断回路を有する開閉器も検討されている（特許文献２、３参照）。特許文献２に記載の自動開閉器の即断回路においては、所定の時限差を持った２つのリレースイッチを用いて、高速遮断を実現している。また、特許文献３に記載の自動開閉器においては、遅延開放と即断機能とを、２つのリレースイッチにより遅延回路の接続と切り離すことで実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−７２１０８号公報

【特許文献2】特開平２−２３４３２２号公報

【特許文献3】特開２００８−１８１８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の技術においては、所定の時限差を持った２つのリレースイッチで構成したり、遅延開放と即断機能とを２つのリレースイッチにより遅延回路の接続と切離を実現したりしている。また、高速遮断用の常閉スイッチを設け、その電源側にダイオード、負荷側にリレースイッチを設ける場合もある。

【0007】

しかしながら、２つのリレースイッチを用いる場合には、機器が大型化してしまい、コスト高となる。更に、２つのリレー間の動作協調が必要であり、品質確保が難しい。また、遅延開放機能を子局側に設けている場合には、回路が複雑となり、コスト高となる上、開閉器側との協調等、品質確保が難しい。

【0008】

更に、高速遮断に対応した開閉器においても、接点の動作状況に応じては、迅速な遮断を実現できないことがある。例えば、常閉接点のリレーを用いた遅延開放と高速遮断機能とを有する操作回路では、リレーの復帰電圧が開閉器本体の復帰電圧より高い場合、操作電圧を下げても開閉器が切れないことがあり、リレーの特性を選別する必要があった。このため、汎用品が採用できず、コスト高となる。また、常閉接点のリレースイッチのため、リレーのコイルは、通常、励磁された状態であり、部品の寿命が短くなることがある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成により、開放遅延及び高速遮断を行なうことができる操作回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決する開閉器の操作回路は、操作電圧の高圧側にカソードが接続され、低圧側にアノードが接続された整流素子と、前記整流素子の負荷側に、高速遮断用スイッチを設け、前記高圧側と低圧側との間に、開閉器を投入するための投入部及び投入状態を保持する保持部とを直列に接続し、前記保持部に並列に接続した常開のリレースイッチと、前記投入部及び前記保持部に対して並列に、前記リレースイッチを動作させる遅延回路を設けたことを特徴とする。これにより、開閉器において、無電圧時に開放遅延させたり、高速遮断させたりすることができる。更に、リレーのコイルは、通常は無励磁状態となり、リレーの寿命を長くすることができる。

【0011】

上記開閉器の操作回路は、前記遅延回路において、前記高圧側と低圧側との間に直列に接続したリレー及びコンデンサと、前記リレー及びコンデンサに並列に抵抗を設け、前記リレーにより前記リレースイッチを動作させることが好ましい。これにより、リレーの復帰電圧特性に関わらず、リレースイッチを動作させることができる。

【0012】

上記開閉器の操作回路は、前記リレーの両端に、高圧側にアノードを接続した第１の整流素子及び抵抗を接続することが好ましい。これにより、投入操作時には、リレーをバイパスさせてコンデンサを充電できるので、リレーの誤動作を抑制できる。

【0013】

上記開閉器の操作回路は、前記高圧側にアノードを接続した第２の整流素子を、前記リレーと高圧側との間に設けることが好ましい。これにより、遅延回路から高圧側への電流の逆流を抑制することができる。

【0014】

上記開閉器の操作回路は、開閉器の動作と連動する常閉スイッチを前記リレースイッチと並列に設けることが好ましい。これにより、開閉器の投入開始時に、保持コイルをバイパスさせて、投入コイルの励磁により開閉器を投入することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、簡易な構成により、開放遅延及び高速遮断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の開閉器の操作回路の回路構成図。

【図2】本実施形態の開閉器の操作回路の投入開始時の動作説明図。

【図3】本実施形態の開閉器の操作回路の保持時の動作説明図。

【図4】本実施形態の開閉器の操作回路の遅延開放時の動作説明図。

【図5】本実施形態の開閉器の操作回路の高速遮断時の動作説明図。

【図6】本実施形態の開閉器の操作回路の遅延開放時のタイムチャート。

【図7】他の実施形態の開閉器の操作回路の回路構成図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、開閉器の操作回路の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。このような開閉器は、変電所等からの配電線上に、複数、直列に設けられている。開閉器は、配電線の開閉を行なう主接触子を有した本体部と、操作部とを備えており、各開閉器に接続された開閉器子局（以下、「子局」という）により制御される。子局は、電力会社等の営業所に設置された図示しない配電自動化用制御装置（親局）からの指令により、開閉器の制御監視を行なう。

【0018】

＜操作回路の構成＞
図１に示すように、本実施形態の操作回路は、２芯ケーブルにより相互に接続された子局１０の操作部及び開閉器２０の操作部から構成されている。本実施形態では、子局１０の端子１０ａ，１０ｂと、開閉器２０の端子２０ａ，２０ｂとが接続されている。そして、子局１０の端子１０ａを高圧側，端子１０ｂを低圧側として操作電圧Ｖが供給される。

【0019】

開閉器２０に操作電圧Ｖを供給する子局１０には、端子１０ａ，１０ｂの間に、それぞれクイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂが設けられている。クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂは、高速遮断用スイッチであって、通常は閉じており、親局から高速遮断の指示を受信した場合に開く。更に、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂに対して、電源供給側には、カソードが端子１０ａに接続され、アノードが端子１０ｂに接続されたダイオード１２が設けられている。ダイオード１２は、整流素子であり、この両端部には、投入時に操作電圧Ｖが印加される。

【0020】

開閉器２０の端子２０ａ，２０ｂの間には、投入状態を保持する保持部としての保持コイル２１と、投入部としての投入コイル２２とが直列に接続されている。保持コイル２１のインダクタンスは、投入コイル２２のインダクタンスより大きい。この投入コイル２２の励磁により主接触子を投入して配電線に電流を流し、保持コイル２１の励磁により主接触子の投入状態を維持することによって配電線の給電を継続する。

【0021】

更に、保持コイル２１の両端には、リレースイッチ２３及びｂ接点２４が、保持コイル２１と並列となるように、それぞれ接続されている。ｂ接点２４は、常閉スイッチとして機能し、開閉器が動作して投入された場合に開状態となる。

【0022】

リレースイッチ２３は、後述するリレー３４に連動するスイッチである。本実施形態では、常開のスイッチ（ａ接点）を用いることにより、端子２０ａ，２０ｂ間の電圧低下により開状態となる。

【0023】

更に、開閉器２０には、ダイオード３１，３２、リレー３４、コンデンサ３５、抵抗３３，３６から構成された遅延回路３０が設けられている。この遅延回路３０においては、端子２０ａに、ダイオード３１（第１の整流素子）を介してリレー３４が接続される。このダイオード３１は、アノードが端子２０ａに接続され、カソードがリレー３４に接続されている。ダイオード３１のカソードには、ダイオード３２（第２の整流素子）のアノードが、リレー３４と並列に接続されている。このダイオード３２のカソードには、抵抗３３が接続されている。ダイオード３１，３２は逆流防止用として機能し、抵抗３３は、投入操作時のリレー動作防止用として機能する。このため、抵抗３３には、リレー３４よりも低い抵抗値のものを用いる。そして、抵抗３３、リレー３４は、コンデンサ３５を介して端子２０ｂに接続されている。

【0024】

更に、遅延回路３０においては、ダイオード３１のカソードと端子２０ｂとの間に、リレー３４及びコンデンサ３５に対して並列に接続された抵抗３６を備えている。この抵抗３６は、コンデンサ３５に蓄積された電荷により、電流を流す遅延開放用として機能する。この抵抗３６には、遅延開放期間よりも長い時間、リレー３４を動作させることができる抵抗値のものを用いる。

【0025】

＜操作回路の動作＞
次に、図２〜図６を用いて、操作回路の動作について説明する。本実施形態では、投入開始時、保持時、遅延開放及び高速遮断の順番に説明する。

【0026】

まず、図２を用いて、投入開始時について説明する。この投入開始時には、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂ、ｂ接点２４が閉状態で、子局１０の電源供給側に操作電圧Ｖが印加される。これにより、この操作回路において、電源供給側からの電流Ｉが、クイック接点スイッチ１１ａ、端子１０ａを介して、端子２０ａに供給される。端子２０ａに供給された電流Ｉは、ダイオード３１、ｂ接点２４に供給される。また、ｂ接点２４に供給された電流Ｉ１は、投入コイル２２に供給される。そして、これらの電流は、端子２０ｂ，１０ｂ、クイック接点スイッチ１１ｂを流れる。

【0027】

ダイオード３１に供給された電流Ｉ２は、ダイオード３２、抵抗３３を介して、コンデンサ３５の充電に利用される。コンデンサ３５が操作電圧Ｖまで充電された場合には、ダイオード３１への電流供給が停止する。
投入コイル２２は、電流Ｉ１によって励磁され、開閉器の接触子を動作させて、開閉器を投入する。投入が完了すると、主接触子が閉じられて、ｂ接点２４は開状態となる。

【0028】

図６に示すタイムチャートでは、時間ｔ１において操作電圧Ｖが印可される場合を想定する。この場合、端子２０ａから、投入コイル２２を励磁する電流Ｉ１が流れ、遅延回路３０に電流Ｉ２が流れる。遅延回路３０においては、電流Ｉ２は、ダイオード３２、抵抗３３を経由して、コンデンサ３５を充電する。従って、リレー３４はバイパスされて、リレースイッチ２３は動作しない。そして、コンデンサ３５の充電が終わった場合に、電流Ｉ２は減衰する。

【0029】

次に、図３を用いて、保持時について説明する。この保持時には、ｂ接点２４は開状態となっている。子局１０の電源供給側に操作電圧Ｖが印加された状態が維持されているので、電源供給側からの電流Ｉ１が、クイック接点スイッチ１１ａ、端子１０ａ，２０ａ、保持コイル２１、投入コイル２２、端子２０ｂ，１０ｂ、クイック接点スイッチ１１ｂを流れる。そして、この電流により、保持コイル２１が励磁される。

【0030】

図６に示すタイムチャートでは、時間ｔ２において、投入コイル２２の励磁により、開閉器が投入される。この場合、電流Ｉ１は、投入コイル２２とともに保持コイル２１に供給されるので、投入開始時よりも小さくなる。

【0031】

次に、図４を用いて、遅延開放時について説明する。この遅延開放時には、子局１０の電源供給が低下し、最終的に無電圧になる。開閉器は投入状態であるため、ｂ接点２４は開状態となる。操作電圧が低下し、コンデンサ３５の充電電圧よりも低くなった場合、コンデンサ３５からリレー３４、抵抗３６に電流が供給される。そして、リレー３４が動作してリレースイッチ２３が閉じられる。この場合、投入コイル２２に蓄積されたエネルギにより、電流Ｉｃが、投入コイル２２、端子２０ｂ、１０ｂ、クイック接点スイッチ１１ｂ、ダイオード１２、クイック接点スイッチ１１ａ、端子１０ａ，２０ａ、リレースイッチ２３を流れる。そして、電流Ｉｃは、時間の経過に応じて減衰する。そして、所定の時間（遅延開放期間）経過後に、励磁状態を維持できなくなり、開閉器が開放される。

【0032】

ここで、図６に示すタイムチャートでは、時間ｔ３において操作電圧Ｖが低下した場合を想定する。この場合、コンデンサ３５に蓄積された電荷は、リレー３４、抵抗３６を通じて解放される。そして、投入コイル２２が励磁状態を維持できなくなった時間ｔ４において、開閉器が開放する。

【0033】

次に、図５を用いて、高速遮断時について説明する。この高速遮断時には、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂを開く。これにより、ダイオード１２と子局１０の回路とが切り離される。従って、この操作回路においては、閉ループが切断されるため、コイルに蓄積されたエネルギに基づく電流が流れず、保持コイル２１及び投入コイル２２は非励磁になる。これにより、開閉器２０の主接触子が高速遮断される。

【0034】

本実施形態の操作回路によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、保持コイル２１の電源側にクイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂをそれぞれ設ける。クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂは、常閉になっており、高速遮断を行なう場合に開く。更に、無電圧時に開くリレースイッチ２３を、保持コイル２１と並列に接続し、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂの電源側にダイオード１２を設ける。これにより、１つのリレースイッチ２３を使用して、開閉器２０を、無電圧時における開放遅延したり、高速遮断したりすることが可能である。

【0035】

（２）本実施形態では、リレースイッチ２３として、常開のスイッチを用いる。これにより、リレー３４のコイルは、通常は無励磁状態となり、リレーの寿命を長くすることができる。

【0036】

（３）本実施形態では、リレー３４に対して直列にコンデンサ３５を設ける。これにより、リレー３４の復帰電圧特性に関わらず、リレースイッチ２３を動作させることができる。従って、汎用性があるリレーを採用できるため、コストダウンを図ることができる。

【0037】

（４）本実施形態では、リレー３４の両端に、ダイオード３２、抵抗３３が並列に接続されている。ダイオード３２のアノードが高圧側に接続され、カソードは低圧側に接続される。これにより、投入操作時には、リレー３４をバイパスさせてコンデンサ３５を充電できるので、リレー３４の誤動作を抑制できる。

【0038】

（５）本実施形態では、遅延回路３０はダイオード３１を備えている。これにより、遅延回路３０から高圧側への電流の逆流を抑制することができる。
（６）本実施形態では、保持コイル２１の両端には、リレースイッチ２３及びｂ接点２４が、保持コイル２１と並列となるように、それぞれ接続されている。これにより、開閉器の投入開始時に、保持コイル２１をバイパスさせて、投入コイル２２の励磁により主接触子を投入することができる。

【0039】

また、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂを子局１０に設けた。クイック接点スイッチの位置はこれに限定されるものではない。
例えば、図７に示すように、開閉器２０に設けることも可能である。この場合には、クイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂよりも、端子２０ａ，２０ｂ側にダイオード１２を設ける。

【0040】

・上記実施形態においては、リレースイッチ２３を用いたが、遅延開放できるスイッチであればよく、無電圧時から所定時間後に開放されるタイマー付きのスイッチを用いることも可能である。

【0041】

・上記実施形態においては、高速遮断用スイッチとして１対のクイック接点スイッチ１１ａ，１１ｂを設けたが、電流Ｉｃが流れる閉ループを切り離すスイッチであれば、個数はこれに限定されない。

【0042】

・上記実施形態においては、ｂ接点２４を設けた。リレースイッチ２３に投入・保持の切り替えができるだけの遮断機能を持たせることにより、ｂ接点を省略することも可能である。

【符号の説明】

【0043】

１０…子局、１１ａ，１１ｂ…クイック接点スイッチ、１０ａ，１０ｂ…端子、１２…ダイオード、２０…開閉器、２０ａ，２０ｂ…端子、２１…保持コイル、２２…投入コイル、２３…リレースイッチ、３０…遅延回路、３１，３２…ダイオード、３３…抵抗、３４…リレー、３５…コンデンサ、３６…抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】