特許 7064944 キュービクルシステム

(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】

(24)【登録日】2022-04-27

(45)【発行日】2022-05-11

(54)【発明の名称】キュービクルシステム

(51)【国際特許分類】

   H02B 3/00 20060101AFI20220428BHJP

   H02B 13/065 20060101ALI20220428BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20220428BHJP

【ＦＩ】

H02B3/00 M

H02B13/065 D

H02J13/00 301A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018088252

(22)【出願日】2018-05-01

(65)【公開番号】P2019195236

(43)【公開日】2019-11-07

【審査請求日】2021-03-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000124591

【氏名又は名称】河村電器産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 弘友希

(72)【発明者】

【氏名】三谷 靖幸

(72)【発明者】

【氏名】石原 孝一

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０９６９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３１５２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１２１１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｂ １／００ － １／３８

Ｈ０２Ｂ １／４６ － ７／０８

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側から供給される交流電力を変圧して二次側に出力する変圧器がそれぞれ設けられた複数のキュービクルと、
複数の前記キュービクルにそれぞれ配置され、対応するキュービクルの状態量として前記変圧器の二次側の状態量を計測する複数の子機と、
複数の前記子機と通信可能に接続される親機と、を備え、
前記親機は、複数の前記子機により計測される計測情報を表示する一方、
複数の前記キュービクルにそれぞれ設けられる前記変圧器は、共通の電路から一次側に交流電力が供給されるものであり、
前記親機は、前記共通の電路を介して前記変圧器に供給されている前記変圧器の一次側の状態量を計測する
キュービクルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、キュービクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載のキュービクル式高圧受電設備がある。特許文献１に記載のキュービクルは、変圧器、電力用コンデンサ、高圧負荷開閉器、及び計測器等を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１４５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このようなキュービクルの点検の際には、キュービクルの計測器により計測される変圧器の電圧や電流等の情報を確認する作業が行われる。一方、例えば製造メーカの工場には、複数のキュービクルが異なる場所に設置されている場合がある。このような工場で複数のキュービクルの点検を行う場合には、異なる場所に設置されている複数のキュービクルのそれぞれの計測器の計測情報を確認する必要がある。これがキュービクルの点検の工数を増大させる要因となっている。

【0005】

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、点検時の工数を低減することの可能なキュービクルシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するキュービクルシステムは、一次側から供給される交流電力を変圧して二次側に出力する変圧器がそれぞれ設けられた複数のキュービクルと、複数のキュービクルにそれぞれ配置され、対応するキュービクルの状態量として変圧器の二次側の状態量を計測する複数の子機と、複数の子機と通信可能に接続される親機と、を備え、親機は、複数の子機により計測される計測情報を表示する一方、複数のキュービクルにそれぞれ設けられる変圧器は、共通の電路から一次側に交流電力が供給されるものであり、親機は、共通の電路を介して変圧器に供給されている変圧器の一次側の状態量を計測する。
この構成によれば、複数のキュービクルのそれぞれに配置される子機の計測情報が親機
に表示されるため、点検者は、全てのキュービクルの計測情報を親機で確認することができる。よって、点検者は、異なる場所に配置されている複数のキュービクルにそれぞれ計器確認する必要がなくなるため、点検時の工数を低減することができる。
また、点検者は、複数のキュービクルのそれぞれの変圧器の二次側の状態量を親機で確認することができる。
さらに、点検者は、複数のキュービクルのそれぞれの変圧器の一次側の状態量を親機で更に確認することができるため、利便性を更に向上させることができる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、点検時の工数を低減することの可能なキュービクルシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態のキュービクルシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態の子機の概略構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態の親機の概略構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態の第２及び第３のキュービクルの概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、キュービクルシステムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図１に示されるように、本実施形態のキュービクルシステム１０は、第１キュービクル１１と、第２キュービクル１２と、第３キュービクル１３とを備えている。各キュービクル１１～１３は、電力会社等から供給される高圧の商用電力を、需要家の負荷設備の仕様に適合した電圧や周波数を有する電力に変換するための機器一式を金属製の外箱に収めた設備からなる。各キュービクル１１～１３は、例えば製造メーカの工場の敷地内の異なる場所に配置されている。

【0012】

第１キュービクル１１は、断路器（ＤＳ：Disconnect Switch）２０と、真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）２１と、過電流継電器（ＯＣＲ：Over Current Relay）２２と、変圧器２３ａ～２３ｄと、親機２４と、子機２５ａ，２５ｂとを備えている。

【0013】

各変圧器２３ａ～２３ｄは、高圧母線からなる一次側電路Ｗ１に電気的に並列に接続されている。各変圧器２３ａ～２３ｄは、一次側電路Ｗ１から供給される高圧の交流電力を低圧の単相交流電力に変換する電灯変圧器や、高圧の交流電力を低圧の三相交流電力に変換する動力変圧器等からなる。各変圧器２３ａ～２３ｄは、変換した交流電力を、それぞれの二次側電路Ｗ２ａ～Ｗ２ｄを介して負荷設備に供給する。

【0014】

断路器２０、真空遮断器２１、及び過電流継電器２２は、一次側電路Ｗ１に配置されている。断路器２０は、一次側電路Ｗ１の無負荷時の電圧を開閉するための機器である。過電流継電器２２は、一次側電路Ｗ１の短絡や負荷設備の過負荷により一次側電路Ｗ１に発生する過電流を変流器２２０により検出するとともに、検出された過電流が所定値以上になることに基づいて真空遮断器２１をオフ状態にすることにより一次側電路Ｗ１を遮断する機器である。

【0015】

各変圧器２３ａ～２３ｄの二次側電路Ｗ２ａ～Ｗ２ｄには、計器用変流器２６ａ～２６ｄ及び計器用変圧器２７ａ～２７ｄが配置されている。計器用変流器２６ａ～２６ｄは、二次側電路Ｗ２ａ～Ｗ２ｄを流れる大電流を子機２５ａ，２５ｂにより計測可能な小電流に変換して出力する。計器用変圧器２７ａ～２７ｄは、二次側電路Ｗ２ａ～Ｗ２ｄに印加されている高電圧を子機２５ａ，２５ｂにより計測可能な低電圧に変換して出力する。

【0016】

子機２５ａは、計器用変流器２６ａ，２６ｂのそれぞれの出力信号、及び計器用変圧器２７ａ，２７ｂのそれぞれの出力信号に基づいて変圧器２３ａ，２３ｂのそれぞれの二次側の電流及び電圧を検出する。
具体的には、図２に示されるように、子機２５ａは、計測部３０と、制御部３１と、システム内通信部３２とを備えている。

【0017】

計測部３０には、計器用変流器２６ａ，２６ｂのそれぞれの出力信号、及び計器用変圧器２７ａ，２７ｂのそれぞれの出力信号が取り込まれている。計測部３０は、それらの出力信号に基づいて変圧器２３ａ，２３ｂのそれぞれの二次側の電流及び電圧を計測するとともに、それらの計測情報を制御部３１に送信する。

【0018】

システム内通信部３２は、親機２４や子機２５ｂとの通信を可能とする部分である。システム内通信部３２を介した親機２４や子機２５ｂとの通信方式には、例えばシリアル通信方式を用いることが可能である。
制御部３１は、計測部３０から送信される変圧器２３ａ，２３ｂのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報をシステム内通信部３２により親機２４に送信する。また、制御部３１は、子機２５ｂから送信される計測情報をシステム内通信部３２により受信すると、受信した計測情報を親機２４に送信する。

【0019】

子機２５ｂは、子機２５ａと略同一の構造を有している。但し、子機２５ｂのシステム内通信部３２は、図１に示されるように子機２５ａ及び第２キュービクル１２との通信を可能としている。子機２５ｂの制御部３１は、変圧器２３ｃ，２３ｄのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報をシステム内通信部３２により子機２５ａに送信する。また、制御部３１は、第２キュービクル１２から送信される計測情報をシステム内通信部３２により受信すると、受信した計測情報を子機２５ａに送信する。

【0020】

図１に示されるように、一次側電路Ｗ１には、計器用変流器２８及び計器用変圧器２９が配置されている。計器用変流器２８は、一次側電路Ｗ１を流れる大電流を親機２４により計測可能な小電流に変換して出力する。計器用変圧器２９は、一次側電路Ｗ１に印加されている高電圧を親機２４により計測可能な低電圧に変換して出力する。

【0021】

親機２４は、計器用変流器２８及び計器用変圧器２９のそれぞれの二次側の電流及び電圧を検出する。
具体的には、図３に示されるように、親機２４は、計測部４０と、制御部４１と、タッチパネル４２と、システム内通信部４３と、ネットワーク通信部４４とを備えている。

【0022】

計測部４０には、計器用変流器２８及び計器用変圧器２９のそれぞれの出力信号が取り込まれている。計測部４０は、それらの出力信号に基づいて一次側の電流及び電圧を計測するとともに、それらの計測情報を制御部４１に送信する。
タッチパネル４２は、親機２４により取得可能な各種情報を表示する表示部としての機能、及びタッチ操作により各種情報を入力可能な入力部としての機能を有している。

【0023】

システム内通信部４３は、子機２５ａや第３キュービクル１３との通信を可能とする部分である。システム内通信部４３を介した子機２５ａや第３キュービクル１３との通信方式には、例えばシリアル通信方式を用いることができる。
ネットワーク通信部４４は、ＬＴＥ等の長距離無線通信やＷｉ－ｆｉ等の近距離無線通信を用いることにより、ネットワーク回線ＮＴを介したサーバ装置５０との通信を可能とする部分である。

【0024】

制御部４１は、計測部３０から一次側の電流及び電圧の計測情報を取得する。また、制御部４１は、子機２５ａからシステム内通信部４３を介して変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報、並びに第２キュービクル１２の計測情報を取得する。また、制御部４１は、第３キュービクル１３からシステム内通信部４３を介して第３キュービクル１３の計測情報を取得する。制御部４１は、タッチパネル４２に対する点検者のタッチ操作に基づいて、これらの計測情報をタッチパネル４２に表示する。

【0025】

また、制御部４１は、これらの計測情報から演算可能な物理量を演算式等により演算する。例えば、制御部４１は、変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報から、変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの電力や力率、電力量等を演算する。制御部４１は、タッチパネル４２に対する点検者のタッチ操作に基づいて、これらの演算情報をタッチパネル４２に表示する。

【0026】

さらに、制御部４１は、これらの計測情報及び演算情報をネットワーク通信部４４によりサーバ装置５０に送信することが可能である。サーバ装置５０は、制御部４１から送信される各キュービクル１１～１３の計測情報及び演算情報をデータベース化している。
図１に示されるように、第１キュービクル１１の一次側電路Ｗ１には、第２キュービクル１２及び第３キュービクル１３が電気的に並列に接続されている。図４に示されるように、第２キュービクル１２及び第３キュービクル１３は、第１キュービクル１１の構成要素の一部、具体的には変圧器２３ａ～２３ｄ、子機２５ａ，２５ｂ、計器用変流器２６ａ～２６ｄ、及び計器用変圧器２７ａ～２７ｄを備える構造からなる。それらの要素の基本的な機能は、図１で説明した通りであるため、詳細な説明は割愛する。

【0027】

なお、第２キュービクル１２の各変圧器２３ａ～２３ｄは、第１キュービクル１１から延びる一次側電路Ｗ１に電気的に並列に接続されている。第２キュービクル１２の子機２５ａは、変圧器２３ａ，２３ｂのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報を第１キュービクル１１の子機２５ｂに送信する。また、第２キュービクル１２の子機２５ａは、子機２５ｂから送信される計測情報を受信すると、受信した計測情報を第１キュービクル１１の子機２５ｂに送信する。

【0028】

一方、第３キュービクル１３の各変圧器２３ａ～２３ｄは、第１キュービクル１１から延びる一次側電路Ｗ１に電気的に並列に接続されている。第３キュービクル１３の子機２５ａは、変圧器２３ａ，２３ｂのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報を第１キュービクル１１の親機２４に送信する。また、第３キュービクル１３の子機２５ａは、子機２５ｂから送信される計測情報を受信すると、受信した計測情報を第１キュービクル１１の親機２４に送信する。

【0029】

このように、親機２４は、キュービクル１１～１３にそれぞれ設けられる子機２５ａ，２５ｂと直接的又は間接的に通信可能である。
次に、本実施形態のキュービクルシステム１０の動作例について説明する。

【0030】

第１キュービクル１１では、各変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの電流及び電圧の計測情報が子機２５ａ，２５ｂから親機２４に送信される。また、第２キュービクル１２に設置されている各変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの電流及び電圧の計測情報は、第１キュービクル１１の子機２５ａ，２５ｂを介して親機２４に送信される。さらに、第３キュービクル１３に設置されている各変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの電流及び電圧の計測情報は、第１キュービクル１１の親機２４に送信される。

【0031】

図３に示される親機２４は、各キュービクル１１～１３の変圧器２３ａ～２３ｄの電流及び電圧の計測情報を取得する。また、親機２４は、各キュービクル１１～１３の変圧器２３ａ～２３ｄの電流及び電圧の計測情報に基づいて、各キュービクル１１～１３の変圧器２３ａ～２３ｄの電力や力率、電力量等を演算する。

【0032】

さらに、親機２４は、一次側電路Ｗ１の電圧及び電流の情報を取得する。また、親機２４は、一次側電路Ｗ１の電圧及び電流の計測情報に基づいて、一次側電路Ｗ１の電力や力率、電力量等を演算する。
親機２４は、タッチパネル４２に対する点検者の操作に基づいて、各キュービクル１１～１３の変圧器２３ａ～２３ｄの電流及び電圧の計測情報、及びその計測情報から取得可能な演算情報をタッチパネル４２に表示する。また、親機２４は、タッチパネル４２に対する点検者の操作に基づいて、一次側電路Ｗ１の電圧及び電流の計測情報、及びその計測情報から取得可能な演算情報をタッチパネル４２に表示する。すなわち、点検者は、親機２４を操作するだけで、各キュービクル１１～１３の計測情報及び演算情報を閲覧することができる。

【0033】

また、親機２４は、各キュービクル１１～１３の計測情報及び演算情報をサーバ装置５０に送信している。親機２４からサーバ装置５０に送信される各キュービクル１１～１３の計測情報及び演算情報は、サーバ装置５０においてデータベース化される。このデータベース化された情報は、スマートフォンやデスクトップパソコン等の任意の機器で閲覧可能である。

【0034】

以上説明した本実施形態のキュービクルシステム１０によれば、以下の（１）～（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）親機２４は、複数のキュービクル１１～１３にそれぞれ配置される子機２５ａ，２５ｂにより計測される計測情報を表示する。このような構成によれば、点検者は、全てのキュービクル１１～１３の計測情報を親機２４で確認することができる。すなわち、点検者は、異なる場所に配置されている複数のキュービクル１１～１３にそれぞれ計器確認する必要がなくなるため、点検時の工数を低減することができる。

【0035】

（２）子機２５ａ，２５ｂは、キュービクル１１～１３の状態量として、各キュービクル１１～１３のそれぞれの変圧器２３ａ～２３ｄの二次側の電圧や電流等の状態量を計測する。このような構成によれば、点検者は、キュービクル１１～１３のそれぞれの変圧器２３ａ～２３ｄの二次側の状態量を親機２４で確認することが可能である。

【0036】

（３）キュービクル１１～１３にそれぞれ設けられる変圧器２３ａ～２３ｄには、共通の一次側電路Ｗ１から一次側に交流電力が供給されている。親機２４は、共通の一次側電路Ｗ１を介して変圧器２３ａ～２３ｄに供給されている変圧器２３ａ～２３ｄの一次側の状態量を計測する。このような構成によれば、複数のキュービクル１１～１３のそれぞれの変圧器２３ａ～２３ｄの一次側の電圧や電流等の情報を親機２４で更に確認することができるため、利便性を更に向上させることができる。

【0037】

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、親機２４が、変圧器２３ａ～２３ｄのそれぞれの二次側の電流及び電圧の計測情報から電力等を演算したが、この演算は子機２５ａ，２５ｂが行ってもよい。

【0038】

・キュービクルシステム１０に設けられるキュービクルの数は３つに限らず、任意に変更可能である。
・親機２４は、一次側電路Ｗ１の電圧及び電流を計測する機能、及びそれらの計測情報から取得可能な演算情報を演算する機能を有していなくてもよい。換言すれば、親機２４は、各キュービクル１１～１３の子機２５ａ，２５ｂから送信される計測情報、及びその計測情報から取得可能な演算情報を表示する機能のみを有するものであってもよい。

【0039】

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【符号の説明】

【0040】

１０：キュービクルシステム
１１～１３：キュービクル
２３ａ～２３ｄ：変圧器
２４：親機
２５ａ，２５ｂ：子機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】