特許 6912983 閉鎖配電盤システム

(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】6912983

(24)【登録日】2021年7月13日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】閉鎖配電盤システム

(51)【国際特許分類】

   H02B 3/00 20060101AFI20210727BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   H02B3/00 M

   H02H3/08 T

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-174798(P2017-174798)

(22)【出願日】2017年9月12日

(65)【公開番号】特開2019-50703(P2019-50703A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2020年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高井 寛

【審査官】 太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−００１７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０７１６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０８２３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／００８９７６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−０７９６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｂ １／４６− ７／０８

Ｈ０２Ｂ １／００− １／３８

Ｈ０２Ｂ １５／００−１５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から撮影可能に配置された電流計と、負荷への電路を開閉可能な磁気開閉器とを備える電源ユニットと、複数の前記電源ユニットを備えるコントロールセンタと、前記コントロールセンタに配置された前記電流計を撮影可能に構成された撮像カメラと、前記撮像カメラを制御する撮像カメラ制御装置と、前記撮像カメラ制御装置から情報を受信可能に構成された中央制御部とを備え、
前記中央制御部は、所定方向から投影した前記電流計の表示針の先端位置を示す水平投影位置と前記水平投影位置に対応づけられた電流値とを記憶しておき、前記所定方向とは異なる方向から前記撮像カメラが撮影した前記表示針の画像に基づいて認識した水平投影位置を、予め記憶された前記水平投影位置と比較して、前記電流計の電流値を認識し、当該電流値が異常であると判定した場合は、前記磁気開閉器を制御することにより該当する前記電源ユニットの電路を遮断する制御を行う閉鎖配電盤システム。

【請求項2】

前記撮像カメラは複数の列盤を撮影可能に構成された請求項１に記載の閉鎖配電盤システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、閉鎖配電盤システムに関する。

【背景技術】

【0002】

プラントの設備で使用するモータの制御、保護、及び監視を、閉鎖配電盤コントロールセンタ及びこれに接続される中央制御部で行う場合、種々の機器に接続される制御配線が非常に多くなって複雑化しているため、閉鎖配電盤コントロールセンタの設置工事、設備メンテナンスが複雑高度化しており、その費用が増大している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１８５９８０号公報

【特許文献2】特開２００１−３３８５６６号公報

【特許文献3】特開２０１０−１６５３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

閉鎖配電盤コントロールセンタの配線工事の工期を短縮可能とし、メンテナンス性の向上を図ることができる閉鎖配電盤システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る閉鎖配電盤システムは、外部から撮影可能に配置された電流計と、負荷への電路を開閉可能な磁気開閉器とを備える電源ユニットと、複数の前記電源ユニットを備えるコントロールセンタと、前記コントロールセンタに配置された前記電流計を撮影可能に構成された撮像カメラと、前記撮像カメラを制御する撮像カメラ制御装置と、前記撮像カメラ制御装置から情報を受信可能に構成された中央制御部とを備え、前記中央制御部は、所定方向から投影した前記電流計の表示針の先端位置を示す水平投影位置と前記水平投影位置に対応づけられた電流値とを記憶しておき、前記所定方向とは異なる方向から前記撮像カメラが撮影した前記表示針の画像に基づいて認識した水平投影位置を、予め記憶された前記水平投影位置と比較して、前記電流計の電流値を認識し、当該電流値が異常であると判定した場合は、前記磁気開閉器を制御することにより該当する前記電源ユニットの電路を遮断する制御を行う。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る閉鎖配電盤システムの概略構成を示す図

【図2】列盤の概略構成を示す正面図

【図3】撮像カメラ制御装置の概略構成を示すブロック図

【図4】電源ユニットの概略構成を示す図

【図5】電流計の概略構成を示す正面図

【図6】第２実施形態に係る閉鎖配電盤システムの概略構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0008】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。図１は実施形態に係る閉鎖配電盤システム１の概略構成を示す図である。図２は、複数のコントロールセンタ１０を横方向に配列して構成された列盤１１の概略構成を示す正面図である。図３は撮像カメラ制御装置１６の概略構成を示すブロック図であり、図４は電源ユニット１６の概略構成を示す図である。図５は、電源ユニット１６に設けられる電流計の概略構成を示す正面図である。

【0009】

図１及び図２に示すように、閉鎖配電盤システム１は、複数のコントロールセンタ１０（１０ａ〜１０ｅ）を配列してなる列盤１１、撮像カメラ１４、撮像カメラ制御装置１８、及び中央制御部２４を備えている。コントロールセンタ１０のそれぞれは矩形箱形状のコントロールセンタ本体からなるものであり、内部に複数段のスロット１２を備えている。スロット１２には電源ユニット１６が挿抜可能に設置されている。図１においては複数の電源ユニット１６が縦方向に複数配列されている例を示している。コントロールセンタ１０の背面も同様の構成を有しており、複数の電源ユニット１６がスロット１２に挿抜可能に設けられている。後方からの外観も図１又は図２とほぼ同じ構成である。列盤１１の後方に対しては、後方の画像を撮影する別の撮像カメラ及び撮像カメラ制御装置が設けられている。

【0010】

図３に示すように、撮像カメラ制御装置１８は制御部１８ａ、カメラ側入出力部１８ｂ及び中央制御部側入出力部１８ｃを備えている。撮像カメラ１４は列盤１１のコントロールセンタ１０の正面を撮影可能に構成されている。撮像カメラ制御装置１８は撮像カメラ１４を制御する制御部である。制御部１８ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等により構成される記憶部、Ｉ／Ｏ、バス等を備えるマイコンを主体として構成されている。ＲＯＭには制御部１８ａによって撮像カメラ１４を制御する制御プログラムが格納されており、制御部１８ａは、ＣＰＵによって当該プログラムを読み込み、実行することにより、撮像カメラ１４の各部を制御するなどの所定の処理を実行している。なお、中央制御部２４の構成について図示はしていないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等により構成される記憶部、Ｉ／Ｏ、バス等を備えるマイコンを主体として構成されている。

【0011】

撮像カメラ１４は例えば定点カメラとし、列盤１１の正面全体を一画面で撮影可能に構成されていてもよいし、撮像カメラ１４に図示しない可動装置を備えて撮像カメラ１４の撮影方向を可動とし、列盤１１及びコントロールセンタ１０の各部分を、位置をずらしつつ撮影することにより列盤１１の全体を撮影可能となるように構成してもよい。カメラ側入出力部１８ｂは撮像カメラ１４に接続されており、撮像カメラ１４の制御を行っている。中央制御部側入出力部１８ｃは中央制御部２４に接続しており、撮像カメラ１４で撮影した画像を中央制御部２４に送信する。

【0012】

図４に示すように、電源ユニット１６は、配線用遮断器１６ａ、変流器１６ｂ、磁気開閉器１６ｃ、スイッチボックス１６ｅを備え、スイッチボックス１６ｅは、電流計１５、及びスイッチ１６ｆを備えている。配線用遮断器１６ａは、過負荷や短絡などの要因で二次側の回路に異常な過電流が流れたときに電路を開放し、一次側からの電源供給を遮断することにより負荷回路や電線を損傷から保護するために用いる過電流遮断器の一種である。変流器１６ｂは、主回路に流れる大電流を、扱い易い大きさの電流に変換するものであり、電流計１５に接続されることにより、電流計１５において主回路に流れる電流値を表示している。磁気開閉器１６ｃは、電磁石の動作によって電路を開閉する電磁接触器である。

【0013】

主電源線１７ａは配線用遮断器１６ａと磁気開閉器１６ｃとを接続している。磁気開閉器１６ｃから見て主電源線１７ａとは反対側に接続された主電源線１７ｂの端部は図示しないモータに接続されており、モータに電力を供給している。変流器１６ｂは主電源線１７ａに流れる電流の電流値を変換し、制御電線１７ｃを介して電流計１５を制御する。これにより、主電源線１７ａに流れる電流値は電流計１５に表示される。

【0014】

磁気開閉器１６ｃに接続される制御電源１７ｄはスイッチボックス１６ｅに接続されており、スイッチボックス１６ｅから中央制御部２４に接続し、中央制御部２４との入出力線として機能する接続線２２が設けられている。これにより、磁気開閉器１６ｃは中央制御部２４と接続線２２、スイッチボックス１６ｅ、及び制御電源１７ｄを介して接続されており、中央制御部２４は磁気開閉器１６ｃを制御することができる。

【0015】

また、スイッチボックス１６ｅにはスイッチ１６ｆが配置されており、スイッチ１６ｆの手動操作によっても磁気開閉器１６ｃを制御して、主電源線１７ａ、１７ｂの電路の開閉を行うことができる。なお、スイッチ１６ｆにはランプの明暗によりスイッチのオンオフを表示させるスイッチランプとしての機能を備えさせることにより、手動、もしくは中央制御部２４の制御によるスイッチのオンオフを表示することができる。

【0016】

撮像カメラ１４は列盤１１のコントロールセンタ１０の電源ユニット１６それぞれに設けられた電流計１５の画像を撮影し、撮像カメラ制御装置１８は、撮影した電流計１５の針位置を判定することにより電流計１５に表示された温度を読み取る。読み取った電流値は中央制御部２４に送信され、中央制御部２４において電流異常であると判定されると、中央制御部２４は磁気開閉器１６ｃを解放し、電路を断路させる制御信号を送信することにより磁気開閉器１６ｃを断路させ、これによって電源ユニット１６が制御するモータ等を保護する。

【0017】

電流計１５の位置の認識は例えば以下のようにして行われる。図２に示すように、例えば、列盤１１には列盤１１の全体的な位置、大きさ等を把握するための列盤アライメントマークＧ１〜Ｇ４（以下これらをまとめて列盤アライメントマークＧと称する）が設けられており、また、各コントロールセンタ１０（１０ａ〜１０ｅ）には各コントロールセンタ１０の位置を認識するためのローカルアライメントマークＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４、Ｅ１〜Ｅ４（以下、これらをまとめてローカルアライメントマークＡと称する）がコントロールセンタ１０ａ〜１０ｅのそれぞれに配置されている。これら列盤アライメントマークＧ及びローカルアライメントマークＡの位置座標はあらかじめ撮像カメラ制御装置１８の記憶部に記憶されている。

【0018】

また、列盤１１内の各コントロールセンタ１０の位置マップ、各コントロールセンタ１０に設けられるスロット１２の位置マップ、及び、各スロット１２内の電流計１５の位置座標も撮像カメラ制御装置１８の記憶部に記憶されている。従って、列盤アライメントマークＧでコントロールセンタ１０の位置を認識し、ローカルアライメントマークＡで各コントロールセンタ１０の詳細な位置を把握し、さらに、各コントロールセンタ１０のスロット１２の位置マップ、電流計１５の座標により電流計１５の位置を認識することによりそれぞれの電流計１５を特定し、電流計１５の電流値を把握する。以下に、その手順の一例を説明する。

【0019】

まず、撮像カメラ１４によって撮像カメラ制御装置１８に送信された列盤アライメントマークＧの位置座標を認識する。これにより、列盤１１の縦横軸方向、ねじれ角を算出する。この算出結果を基にして、座標中心を特定し、予め記憶している列盤１１に属するコントロールセンタ１０のローカルアライメントマークＡの位置座標に補正値を付与する。次に、列盤１１内の各コントロールセンタ１０内のローカルアライメントマークＡを画像認識することによりローカルアライメントマークＡの位置座標を認識する。

【0020】

これにより、各コントロールセンタ１０の縦横軸方向や座標基準位置を算出し、算出結果を基にして、予め記憶しているスロット１２の位置マップ、各スロット１２の電流計１５の位置座標を補正することにより電流計１５の正確な位置を認識する。これにより、スロット１２のそれぞれに配置された電流計１５のそれぞれの位置情報を認識することができるため、それぞれの電流計１５を特定することができる。

【0021】

電流計１５の電流値は、例えば以下のように認識することができる。図５に示すように、電流計１５の表示針１５ａの先端位置の、図中の矢印方向からの水平投影位置と、電流値との対応を予め準備しておく。この水平投影位置は表示針１５ａの先端の余弦位置に相当する。撮像カメラ１４によって撮影した表示針１５ａの画像から表示針１５ａの先端位置の水平投影位置を認識し、これによって電流値を認識できる。撮像カメラ１４による画像処理で表示針１５ａの先端位置を認識しやすくするために、表示針１５ａの先端と回転軸中心に位置を示すマーカーを備えるようにしてもよい。

【0022】

第１実施形態に係る閉鎖配電盤システム１によれば以下の効果を得る。
閉鎖配電盤システム１は、列盤１１を構成するコントロールセンタ１０、撮像カメラ１４、撮像カメラ制御装置１８、中央制御部２４を備える。コントロールセンタ１０の各電源ユニット１６には電流計１５が配置されている。電流計１５は、コントロールセンタ１０正面に外部から視認可能な位置に配置されている。撮像カメラ１４によって電流計１５の画像を撮影し、撮影した電流計１５の表示針１５ａの先端位置の平行投影位置から電流値を読み取る。読み取った電流値は中央制御部２４に送信され、中央制御部２４は電流値が異常であると判定した場合は、電源ユニット１６の磁気開閉器１６ｃを制御することにより主電源の電路を遮断し、電源ユニット１６が制御するモータ等の負荷を保護する。電流値が異常であるか否かは、例えば、中央制御部２４に、予め電流異常を判定するための閾値情報を記憶しておき、電流値がこの閾値を超えたか否かで判定する。

【0023】

これにより、各電源ユニット１６から中央制御部２４に電流値情報を送信するための信号線を無くすことができる。電源ユニット１６は列盤１１全体では多数が配置されているため、電源ユニット１６と中央制御部２４とを接続する信号線は膨大なものとなる。実施形態に係る閉鎖配電盤システム１の構成によれば上記信号線を無くすことができるため、列盤１１、コントロールセンタ１０の構成を簡略することができる。

【0024】

これにより、コントロールセンタ１０の設置時における配線工事の工期を短縮可能とし、コントロールセンタ１０のメンテナンス性向上を図ることができる。また、これにより、過負荷運転による電動機の発熱保護を行うための熱動継電器が不要となるため、コントロールセンタ１０のコストを低減することが可能となり、また、メンテナンス性向上を図ることができる。

【0025】

また、各電源ユニット１６の電流値情報を中央制御部２４に送信するための信号線は、撮像カメラ１４の撮像カメラ制御装置１８から中央制御部２４に接続される信号線だけでよいことになる。すなわち、各スロット１２と中央制御部２４とを接続する信号線すなわち各スロット１２の個数分の信号線を、撮像カメラ制御装置１８と中央制御部２４とを接続する１本の信号線に減らすことができる。これにより、コントロールセンタ１０の設置時における配線工事の工期を短縮可能とし、コントロールセンタ１０のメンテナンス性向上を図ることができる。

【0026】

また、列盤１１のコントロールセンタ１０の構成を変更する際にも、列盤１１及びコントロールセンタ１０のアライメント座標、電流計１５の座標のデータを書き換えればよいため、電流値を送信するための信号線を接続し直すなどの手間のかかる配線工事が不要となり、配線工事の工期を短縮することが可能となる。

【0027】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態に係る閉鎖配電盤システム１の概略構成を示す図である。第２実施形態の構成において、第１実施形態の構成と異なる点は、第１実施形態に係る閉鎖配電盤システム１においては撮像カメラ１４によって電流計１５の画像を撮影して電流計１５から電流値を読み取っていたのに対し、赤外線カメラ３２によって、列盤１１のコントロールセンタ１０の各スロット１２の温度分布を撮影する点である。

【0028】

図６には示されていないが、第２実施形態においても図２と同様の列盤アライメントマークＧ及びローカルアライメントマークＡが設けられており、赤外線カメラ３２によって撮影された画像から、赤外線カメラ制御装置３４はスロット１２すなわち電源ユニット１６の位置を認識している。また、赤外線カメラ制御装置３４の構成は、第１実施形態の撮像カメラ制御装置１８の構成と同様である。

【0029】

第２実施形態において、電流異常が生じると、その場所の電源ユニット１６が発熱し、電源ユニット１６が配置されるスロット１２の表面の温度が上昇することにより発熱部３０が発生する。従って、赤外線カメラ３２によって撮影された列盤１１のコントロールセンタ１０の表面の温度分布を解析すれば、発熱部３０を検知することができ、発熱部３０の位置に対応するスロット１２すなわち電源ユニット１６を特定することができる。

【0030】

第２実施形態においては、赤外線カメラ３２によって列盤１１の温度分布を撮影する。撮影された温度分布から、発熱部３０を検知し、発熱部３０の位置に対応するスロット１２すなわち電源ユニット１６を特定する。これが発熱している電源ユニット１６となる。発熱している電源ユニット１６を特定した場合、中央制御部２４は、電源ユニット１６の磁気開閉器１６ｃを制御することにより電路を遮断し、電源ユニット１６が制御するモータ等の負荷を保護する。スロット１２すなわち電源ユニット１６が発熱しているか否かは、例えば、中央制御部２４に、予め、温度異常を判定するための閾値情報を記憶しておき、赤外線カメラ３２によって撮影された発熱部３０の温度がこの閾値を超えたか否かで判定することができる。

【0031】

第２実施形態に係る閉鎖配電盤システム１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0032】

以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0033】

なお、第１実施液体及び第２実施形態において、撮像カメラ１４又は赤外線カメラ３２に撮影方向を変更する機能を追加して、一つの撮像カメラ１４又は赤外線カメラ３２で複数の列盤１１を撮影する構成としてもよい。

【0034】

また、撮像カメラ制御装置１８又は赤外線カメラ制御装置３４の記憶部に列盤アライメントマークＧ及びローカルアライメントマークＡの位置座標、各コントロールセンタ１０の位置マップ、各コントロールセンタ１０に設けられるスロット１２の位置マップ、及び、各スロット１２内の電流計１５の位置座標も撮像カメラ制御装置１８の記憶部に記憶されるように構成したが、これらの機能を中央制御部２４が備えるものとして構成してもよいし、さらに、撮像カメラ制御装置１８及び赤外線カメラ制御装置３４を無くし、撮像カメラ１４及び赤外線カメラ３２を制御する機能を中央制御部２４が担うように構成してもよい。

【0035】

また、中央制御部２４において電流値異常もしくは温度異常を判定することとしたが、撮像カメラ制御装置１８ガこれら機能を備えるように構成し、撮像カメラ制御装置１８から中央制御部２４には、異常を検出したスロット１２の位置情報を送信するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１…閉鎖配電盤システム、１０…コントロールセンタ、１１…列盤、１４…撮像カメラ、１６…電源ユニット、１６ａ…配線用遮断器、１５…電流計、１８…撮像カメラ制御装置、１８ａ…制御部、２４…中央制御部、３０…発熱部、３２…赤外線カメラ、３４…赤外線カメラ制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】