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(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】2023-06-07
(45)【発行日】2023-06-15
(54)【発明の名称】負荷時タップ切換器
(51)【国際特許分類】
G05F 1/20 20060101AFI20230608BHJP
H01F 29/04 20060101ALI20230608BHJP
【ＦＩ】
G05F1/20 Z
H01F29/04 502L
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020005332
(22)【出願日】2020-01-16
(65)【公開番号】P2021114813
(43)【公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-10-07
(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)【代理人】
【識別番号】100114557
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 英仁
(74)【代理人】
【識別番号】100078868
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
(72)【発明者】
【氏名】前田 博宣
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０４２２７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１６４４３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０８８９２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１１５７７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３１９５１２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｆ １／２０
Ｈ０２Ｍ ５／１２
Ｈ０１Ｆ ２９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
タップ付変圧器の二次巻線が有する複数のタップを切り換えるための複数の切換スイッチを備える負荷時タップ切換器であって、前記複数の切換スイッチをオン／オフして前記複数のタップを切り換える制御部と、
前記タップ付変圧器の一次巻線に印加される交流信号を検出する第１信号検出部と、
前記制御部が切り換えたタップから出力される前記タップ付変圧器の二次巻線の交流信号を検出する第２信号検出部と
を備え、
前記制御部は、前記第１信号検出部が検出した交流信号の位相及び前記第２信号検出部が検出した交流信号の位相の差分と、切り換えたタップの位置とに基づいて、前記切換スイッチによる切り換えの異常の有無を診断する負荷時タップ切換器。
【請求項2】
前記制御部は、前記第１信号検出部が検出した交流信号がゼロクロスする時刻及び前記第２信号検出部が検出した交流信号がゼロクロスする時刻の差分と、切り換えたタップの位置とに基づいて、前記異常の有無を診断する請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項3】
前記制御部は、前記差分が前記タップの位置に応じた閾値範囲内にない場合、前記異常有と診断する請求項１又は請求項２に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項4】
前記複数の切換スイッチのそれぞれは、逆並列に接続されたサイリスタの組を含んで構成されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項5】
前記制御部は、前記異常有と診断した場合、少なくとも前記タップを切り換えるためにオンした切換スイッチをオフにして該切換スイッチのオンを禁止する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変圧器のタップを切換スイッチにより切り換える負荷時タップ切換器に関する。
【背景技術】
【0002】
いわゆる間接切換方式による電圧調整装置は、二次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、一次巻線が配電線に並列に接続され、二次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、該複数のタップを切り換えて直列変圧器の一次巻線に接続するタップ切換器とを備えている。
【0003】
タップ切換器は、直列変圧器の一次巻線に接続するタップを切り換えるための切換スイッチと、タップ切換を行う過程でタップ間に流れる矯絡電流を制限する限流抵抗器等の限流素子と、該限流素子のタップ間への接続及び切り離しを行う矯絡用スイッチとを有する。タップ切換器は、これらのスイッチを所定のシーケンスでオンオフすることにより、調整変圧器から直列変圧器の一次巻線に印加する調整電圧の大きさ及び極性を切り換える。
【0004】
切換スイッチをオンする制御は、通常、タップ切換器が有する制御部が行うが、制御部が制御を開始してから実際に切換スイッチがオンに駆動されるまでの間には、様々なソフトウェア処理やハードウェア回路が介在するため、制御部が行う制御と切換スイッチの挙動とは必ずしも一致するとは限らないところがある。
【0005】
このような不都合に対し、例えば特許文献１には、発電機の分割界磁巻線に流れる電流をＳＣＲ（登録商標）で分流させることによって出力電圧を調整する自動電圧調整装置が記載されている。この装置は、ＳＣＲの点弧パルス出力の喪失等の異常の有無を検出し、異常検出時に外部へＡＶＲ異常検出信号を出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１６－３２３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に記載された技術を用いて、切換スイッチを駆動する信号を監視した場合であっても、切換スイッチの実際の動作を確認したことにはならない。例えば切換スイッチにサイリスタ等のスイッチング素子を用いた場合、スイッチング素子がノイズによって誤点弧又は誤消弧したり、故障によって短絡又は開放となったりすることがあり、目標とするタップ切換が正常に行えないことがあった。特にタップ切換器の出力電圧の極性がタップ位置に応じたものではない場合、電圧調整装置による電圧の調整が大幅に乱れるほか、その原因によっては自装置又は関連装置に損傷が生じる虞がある。
【0008】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切換スイッチによる切り換えの異常の有無を診断することが可能な負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、タップ付変圧器の二次巻線が有する複数のタップを切り換えるための複数の切換スイッチを備える負荷時タップ切換器であって、前記複数の切換スイッチをオン／オフして前記複数のタップを切り換える制御部と、前記タップ付変圧器の一次巻線に印加される交流信号を検出する第１信号検出部と、前記制御部が切り換えたタップから出力される前記タップ付変圧器の二次巻線の交流信号を検出する第２信号検出部とを備え、前記制御部は、前記第１信号検出部が検出した交流信号の位相及び前記第２信号検出部が検出した交流信号の位相の差分と、切り換えたタップの位置とに基づいて、前記切換スイッチによる切り換えの異常の有無を診断する。
【0010】
本態様にあっては、制御部が複数の切換スイッチをオン／オフすることにより、タップ付変圧器の二次巻線が有する複数のタップが切り換わる。制御部は、一次巻線に印加される交流信号及び二次巻線に誘起する交流信号の位相差と、現在のタップ位置とに基づいて、タップ切換の異常の有無を診断する。即ち、タップ切換に異常があった場合は、対応する２つの交流信号のタップ位置に応じた位相差に想定外のずれが現れるため、このずれの大きさに基づいて、切換スイッチによるタップ切換に異常があったか否かが診断される。
【0011】
本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記制御部は、前記第１信号検出部が検出した交流信号がゼロクロスする時刻及び前記第２信号検出部が検出した交流信号がゼロクロスする時刻の差分と、切り換えたタップの位置とに基づいて、前記異常の有無を診断する。
【0012】
本態様にあっては、制御部は、一次巻線に印加される交流信号がゼロクロスする時刻及び二次巻線に誘起する交流信号がゼロクロスする時刻の時間差と、現在のタップ位置とに基づいて、タップ切換の異常の有無を診断する。即ち、ゼロクロス点が交流信号の位相の基準点として比較的正確に検出されるのと、２つの交流信号のゼロクロス点の時間差が、２つの交流信号の位相差に対応する物理量であることから、２つの交流信号のゼロクロス点の時間差と、タップ位置に応じた時間差とに基づいて、タップ切換の異常の有無を的確に診断することができる。
【0013】
本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記制御部は、前記差分が前記タップの位置に応じた閾値範囲内にない場合、前記異常有と診断する。
【0014】
本態様にあっては、対応する２つの交流信号の位相差が、正常であればタップ位置に応じて０又はπに限りなく近いのに対し、例えば０又はπを中央とする所定の閾値範囲の上限より大きいか又は下限より小さい場合に異常を検出する。同様に、対応する２つの交流信号の時間差が、正常であれば０又は１／２周期に限りなく近いのに対し、例えば０又は１／２周期を中央とする所定の閾値範囲の上限より大きいか又は下限より小さい場合に異常を検出する。
【0015】
本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記複数の切換スイッチのそれぞれは、逆並列に接続されたサイリスタの組を含んで構成されている。
【0016】
本態様にあっては、単一方向に導通するサイリスタを逆並列に接続したサイリスタの組合せが、切換スイッチに含まれている。これにより、汎用的なサイリスタで構成された切換スイッチが、双方向に導通可能となり、タップの選択／非選択の切り換え又はタップの接続先の切り換えに用いられる。
【0017】
本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記制御部は、前記異常有と診断した場合、少なくとも前記タップを切り換えるためにオンした切換スイッチをオフにして該切換スイッチのオンを禁止する。
【0018】
本態様にあっては、タップ切換に異常有と診断した場合にオンしている切換スイッチをオフにし、他の切換スイッチはオフにするか又は継続的に使用可とする。これにより、少なくとも異常の原因である可能性がある切換スイッチを使用不可とするため、故障の波及が防止される。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、切換スイッチによる切り換えの異常の有無を診断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施形態に係る電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】切換スイッチの構成例を示す回路図である。
【図3】ＯＵ相について、タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。
【図4】配電線の電圧と直列変圧器の一次巻線に印加される電圧との関係を示す説明図である。
【図5】略同相の交流信号のゼロクロス点の時間差を計測する方法を示す説明図である。
【図6】略逆相の交流信号のゼロクロス点の時間差を計測する方法を示す説明図である。
【図7】タップ切換の異常の有無を診断する制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図8】変形例に係る電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る電圧調整装置１００の構成例を示すブロック図である。電圧調整装置１００は、紙面左側の電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を調整し、紙面右側の負荷へ、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗを介してｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を配電する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る電圧調整装置１００の構成例を示すブロック図である。電圧調整装置１００は、紙面左側の電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を調整し、紙面右側の負荷へ、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗを介してｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を配電する。
【0022】
電圧調整装置１００は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれに二次巻線１１２，１２２，１３２が直列に接続される直列変圧器１と、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに一次巻線２１１，２２１，２３１がΔ結線される調整変圧器２（タップ付変圧器に相当）とを備える。電圧調整装置１００は、更に、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２及び直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１の間に設けられた負荷時タップ切換器（以下、単にタップ切換器と言う）３を備える。タップ切換器３及び調整変圧器２が、負荷時タップ切換変圧器２００を構成する。
【0023】
直列変圧器１は、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれに一次巻線１１１，１２１，１３１が対応している。一次巻線１１１，１２１，１３１はΔ結線されている。二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記負荷側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ１，ｖ１，ｗ１とする。また、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記電源側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ２，ｖ２，ｗ２とする。
【0024】
調整変圧器２は、一次巻線２１１が配電線１ｕ，１ｖ間に、一次巻線２２１が配電線１ｖ，１ｗ間に、一次巻線２３１が配電線１ｗ，１ｕ間にそれぞれ接続されている。一次巻線２１１，２２１，２３１のそれぞれには、二次巻線２１２，２２２，２３２が対応している。
【0025】
二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ４と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２及びｔ３とを有する。二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、タップｔ１～ｔ４の何れか１つがタップ切換器３を介して直列変圧器１の一次側の端子ｕ２，ｖ２，ｗ２と、端子ｖ１，ｗ１，ｕ１とに接続され、他の何れか１つが中性点Ｎとしてアースに接続される。即ち、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２は、タップ切換器３を介してＹ結線される。
【0026】
調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される交流信号を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗには計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２がＶ結線されている。即ち、配電線１ｕ及び１ｖ間には計測用変圧器ＰＴ１の一次巻線が接続されており、配電線１ｖ及び１ｗ間には計測用変圧器ＰＴ２の一次巻線が接続されている。例えば計測用変圧器ＰＴ１及びＰＴ２の二次巻線をΔ結線の三相平衡回路と見做し、後述する制御部３１が三相分の計測信号を取得することにより、一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される交流信号を検出する。これらの交流信号を、３つの計測用変圧器をΔ結線することによって検出してもよいし、抵抗分圧等の手段を用いて検出してもよい。
【0027】
タップ切換器３は、調整変圧器２の二次巻線２１２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ，Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕと、二次巻線２２２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖ，Ｔｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖと、二次巻線２３２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗ，Ｔｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗとを有する。
【0028】
タップ切換器３の構成は図１に示すものに限定されず、例えば特許文献１に記載されているような、直列変圧器に印加する電圧の極性を切り換える極性切換用タップ選択スイッチを含む構成であってもよい。
【0029】
タップ切換器３は、更に、上記各切換スイッチの切り換えを制御する制御部３１と、制御部３１からの駆動信号に基づいて各切換スイッチをオンに駆動する駆動部３２とを有する。制御部３１には、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の二次巻線、及び後述する計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線が接続されている。制御部３１と各計測用変圧器との接続、及び駆動部３２と各切換スイッチとの接続は、図示を省略する。
【0030】
制御部３１は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit ）を有し、予めＲＯＭ（Read Only Memory ）に記憶された制御プログラムに従って、電圧の調整を制御する。一時的に発生した情報はＲＡＭ（Random Access Memory ）に記憶される。制御部３１は、また、不図示のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）と、該ＦＰＧＡが時間差を計測するためのタイマカウンタとを有し、ＣＰＵと協調して、本実施形態に係る診断処理を行う。
【0031】
二次巻線２１２のタップｔ１は、保護用のヒューズ（不図示：以下同様）を介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｕの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｕ及びＴｈ２＿Ｕの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｕの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕの他端同士は、接続線３ｕを介して直列変圧器１の一次側の端子ｕ２及びｖ１に接続されている。接続線３ｕは、タップ切換器３からＵ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＵと表す。
【0032】
二次巻線２２２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ及びＴｈ１＿Ｖの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｖ及びＴｈ２＿Ｖの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｖ及びＴｈ３＿Ｖの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｖ及びＴｈ４＿Ｖの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖの他端同士は、接続線３ｖを介して直列変圧器１の一次側の端子ｖ２及びｗ１に接続されている。接続線３ｖは、タップ切換器３からＶ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＶと表す。
【0033】
二次巻線２３２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ及びＴｈ１＿Ｗの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｗ及びＴｈ２＿Ｗの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｗ及びＴｈ３＿Ｗの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｗ及びＴｈ４＿Ｗの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗの他端同士は、接続線３ｗを介して直列変圧器１の一次側の端子ｗ２及びｕ１に接続されている。接続線３ｗは、タップ切換器３からＷ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＷと表す。
【0034】
接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＵＶ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶの直列回路と、電磁接触器ＭＣ＿ＵＶとが並列に接続されている。接続線３ｖ及び３ｗ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＶＷ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＶＷの直列回路と、電磁接触器ＭＣ＿ＶＷとが並列に接続されている。
【0035】
矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶは、二次巻線２１２又は２２２のタップｔ１～ｔ４を切り換える過程で、限流抵抗器Ｒ＿ＵＶを介してタップ間を矯絡させておくために、タップ間への限流抵抗器Ｒ＿ＵＶの接続及び切り離しを行うためのものである。矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＶＷは、二次巻線２２２又は２３２のタップｔ１～ｔ４を切り換える過程で、限流抵抗器Ｒ＿ＶＷを介してタップ間を矯絡させておくために、タップ間への限流抵抗器Ｒ＿ＶＷの接続及び切り離しを行うためのものである。電磁接触器ＭＣ＿ＵＶ及びＭＣ＿ＶＷは、過電流が検出されて全ての切換スイッチがオフされる場合、又はタップ切換器３の運用が停止される場合に、直列変圧器１の一次側の端子ｕ１，ｕ２間、端子ｖ１，ｖ２間及び端子ｗ１，ｗ２間を矯絡して、開放状態にしないようにするためのものである。
【0036】
切り換えられたタップから出力される二次巻線２１２，２２２，２３２の電圧を計測するために、接続線３ｕ，３ｖ、３ｗには計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５がＹ結線されている。即ち、接続線３ｕ及びアース間には、計測用変圧器ＰＴ３の一次巻線が接続されており、接続線３ｖ及びアース間には、計測用変圧器ＰＴ４の一次巻線が接続されており、接続線３ｗ及びアース間には、計測用変圧器ＰＴ５の一次巻線が接続されている。計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線は、Ｙ結線されて制御部３１に接続されている。制御部３１が計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線からＯＵ，ＯＶ，ＯＷ三相分の計測電圧を取得することにより、タップ切換された二次巻線２１２，２２２，２３２の電圧が検出される。
【0037】
次に、各スイッチの構成を、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕを例として説明する。他の切換スイッチ及び矯絡用スイッチについても同様である。図２は、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕの構成例を示す回路図である。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕは、アノードからカソードへ一方向に導通するサイリスタＴｈＡａ＿Ｕ及びＴｈＡｂ＿Ｕを逆並列に接続してなる。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕのアノード及びサイリスタＴｈＡｂ＿Ｕのカソードは、中性点Ｎに接続されている。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕのカソード及びサイリスタＴｈＡｂ＿Ｕのアノードは、調整変圧器２の二次巻線２１２のタップｔ１に接続されている。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕ及びＴｈＡｂ＿Ｕのゲートは、駆動部３２に接続されている。駆動部３２からトリガ信号が各サイリスタのゲートに印加された場合、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕは双方向に導通する。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕを１つのトライアックで構成してもよい。
【0038】
次に、オンにする切換スイッチの組合せについて説明する。図３は、ＯＵ相について、タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。他のＯＶ相，ＯＷ相についても、ＵをＶ，Ｗに読み替えた同様の図表が示される。以下では、主にＯＵ相を例にして説明するが、ＯＶ相及びＯＷ相についても同様の説明が成り立つ。
【0039】
切換スイッチの組合せは１３通りあり、これらの組合せをタップ１からタップ１３までのタップ位置で表す。例えば、タップ位置をタップ１にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ１が接続線３ｕに接続され、タップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ４間の巻数が二次巻線２１２の巻数に等しくなり、ＯＵ相の相電圧の大きさが最大となる。
【0040】
タップ２からタップ６までについては、タップ間の巻数が５段階に少なくなるようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ６にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ３が接続線３ｕに接続され、タップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ３及びｔ４間の巻数が０を除いて最小となり、ＯＵ相の相電圧の大きさが０を除いて最小となる。
【0041】
タップ位置をタップ７にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、同じタップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ４及びｔ４間の巻数が０となり、ＯＵ相の相電圧が０となる。これが、いわゆる素通しタップである。
【0042】
タップ８からタップ１２までについては、タップ間の巻数が５段階に多くなるようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ８にした場合、切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、タップｔ３が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ３及びｔ４間の巻数が０を除いて最小となり、ＯＵ相の相電圧の大きさが０を除いて最小となる。但し、タップ６の場合と比較して、ＯＵ相の相電圧の位相が反転する。
【0043】
タップ位置をタップ１３にした場合、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、タップｔ１が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ４間の巻数が二次巻線２１２の巻数に等しくなり、ＯＵ相の相電圧の大きさが最大となる。但し、タップ１の場合と比較して、ＯＵ相の相電圧の位相が反転する。
【0044】
前述のとおり、タップ切換によって接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数は、タップ位置に応じて決まる、換言すれば、タップ位置に応じて、調整変圧器２の巻数比が決まる。ここで言う巻数比は、タップ切換によって接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数に対する一次巻線２１１の巻数の比である。そこで、図３に示すように、タップ１からタップ１３までのタップ位置と、ＮＴ＿Ｕ１からＮＴ＿Ｕ１３までの巻数比とを対応付けておく。但し、タップ位置がタップ７の場合、上記の定義による巻数比の算出は不能となるから、タップ位置と巻数比との対応付けは行わない。ＮＴ＿Ｕ１からＮＴ＿Ｕ１３までの総称をＮＴ＿Ｕとする。
【0045】
本実施形態にあっては、図３に示すタップ位置と、オンにする切換スイッチ及び巻数比とを対応付けたテーブルが、制御部３１のＲＯＭに予め記憶されている。ＣＰＵは、タップ位置を上げ下げする毎にこのテーブルを参照して、オンにすべき切換スイッチを示す情報と巻数比とを読み出すことにより、タップ切換の処理が容易に行える。
【0046】
次に、例として電源側からのＶ相の交流電圧に加算又は減算される電圧について説明する。図４は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧と直列変圧器１の一次巻線１２１に印加される電圧との関係を示す説明図である。図４Ａでは、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧の位相と接続線３ｕ，３ｖ，３ｗの電圧の位相との関係を示している。図４Ｂでは、接続線３ｕ，３ｖの電圧に基づいて一次巻線１２１に印加する電圧が合成されることを示している。
【0047】
先ず、図４Ａにより、接続線３ｕ，３ｖ，３ｗそれぞれにおけるＯＵ相,ＯＶ相,ＯＷ相の電圧について説明する。電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧ベクトルを太い実線の矢印で示す場合、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれにおけるｕ相,ｖ相,ｗ相の電圧ベクトルの大きさは、直列変圧器１による昇圧又は降圧に応じて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧ベクトルよりも大きくなるか又は小さくなる。ここでは、仮に大きさが小さくなるものとして図示する。調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１それぞれには、破線の矢印で示すように、ｕｖ,ｖｗ,ｗｕ各相間の電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕが印加される。調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれには、電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕと同相の電圧が誘起する。
【0048】
例えば二次巻線２１２は、切換スイッチＴｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕの何れかがオンすることによって、何れかのタップが接続線３ｕに接続され、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの何れかがオンすることによって、他の何れかのタップが中性点Ｎに接続される。調整変圧器２の二次巻線２２２，２３２についても、ＵをＶ，Ｗに読み替えることによって同様のことが言える。
【0049】
図３を用いて説明したように、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合と、タップ位置がタップ８からタップ１３までの何れかである場合とでは、ＯＵ相の相電圧の位相が互いに反転する。ここでは、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合について説明する。この場合、接続線３ｕ，３ｖ，３ｗそれぞれにおけるＯＵ相，ＯＶ相，ＯＷ相の電圧は、図４Ａにて細い実線の矢印で示すように、電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕと同相の電圧となる。即ち、ＯＵ相，ＯＶ相，ＯＷ相それぞれの電圧は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧に対して位相が３０度だけ進んでいる。一方、直列変圧器１の一次巻線１２１には、一点鎖線の矢印で示すように、ＯＵ相及びＯＶ相の相間の電圧であるＶＯ＿ＵＶが印加される。以下では、特に指定がない限り、二次巻線２１２，２２２，２３２のタップ位置が同一であるものとする。
【0050】
ここで図１に戻って、例えば直列変圧器１の一次巻線１２１及び二次巻線１２２に着目する。上述のとおり、一次巻線１２１の端子ｖ１，ｖ２間には、端子ｖ２からｖ１に対して電圧ＶＯ＿ＵＶが印加される。この場合、電圧ＶＯ＿ＵＶに対応して二次巻線１２２に誘起する電圧も、電圧ＶＯ＿ＵＶと同相の電圧となる。従って、電源側からのＶ相の交流電圧に対して電圧ＶＯ＿ＵＶに比例する電圧が加算されて負荷側に供給される。
【0051】
一方、図４Ａに一点鎖線の矢印で示す電圧ＶＯ＿ＵＶは、太い実線の矢印で示すＶ相の電圧とは逆位相の電圧である。即ち、Ｖ相の交流電圧に対して、Ｖ相の電圧とは逆位相の電圧ＶＯ＿ＵＶに比例する電圧が加算されるから、Ｖ相の交流電圧と同位相の電圧が減算されることとなる。換言すれば、電源側からのＶ相の交流電圧が降圧されて、負荷側にｖ相の交流電圧が供給される。
【0052】
次に、図４Ｂにより、タップ位置に応じて一次巻線１２１に印加される電圧が変化することを説明する。ＯＵ相及びＯＶ相の電圧は、それぞれタップ１からタップ１３までのタップ位置に応じて１３段階に大きさが変化する。タップ位置がタップ１からタップ１３である場合のＯＵ相の電圧をＯＵ＿１からＯＵ＿１３で表す。同様にタップ位置がタップ１からタップ１３である場合のＯＶ相の電圧をＯＶ＿１からＯＶ＿１３で表す。電圧ＯＵ＿１から電圧ＯＵ＿６までの位相は、図４Ａに示すＯＵ相と同相である。電圧ＯＵ＿８から電圧ＯＵ＿１３までの位相は、図４Ａに示すＯＵ相と逆相である。なお、図４Ｂで説明する全ての電圧ベクトルの始点は、図の中央に示す基点ＢＰにあるものとする。
【0053】
一次巻線１２１に印加される電圧ＶＯ＿ＵＶの電圧ベクトルは、図４ＡよりＯＵ相の電圧ベクトルからＯＶ相の電圧ベクトルを減算したものである。換言すれば、電圧ＶＯ＿ＵＶの電圧ベクトルは、ＯＵ相の電圧ベクトルに、ＯＶ相の電圧ベクトルの逆ベクトルを加算したものである。図４Ｂにてこれらの加算を視覚的に示すために、図４Ｂにおける電圧ＯＶ＿１から電圧ＯＶ＿６の電圧ベクトル向きを図４ＡのＯＶ相の電圧とは逆にする。電圧ＯＶ＿８から電圧ＯＶ＿１３の電圧ベクトル向きは、図４ＡのＯＶ相の電圧と同じにする。
【0054】
例えば、タップ位置がタップ３である場合、電圧ＯＵ＿３と電圧ＯＶ＿３の逆向きの電圧とをベクトル的に加算した電圧のベクトルは、細い実線の矢印で表される。一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加されるこの電圧のベクトルは、太い実線の矢印で表されるＶ相の電圧ベクトルに対して逆向きである。即ち、タップ位置がタップ３である場合に直列変圧器１の二次巻線１２２に誘起する電圧により、電源側からのＶ相の電圧が降圧されることが確認された。
【0055】
タップ位置がタップ８からタップ１３である場合は、一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加される電圧のベクトルがＶ相の電圧ベクトルに対して同じ向きとなることは図４Ｂから明らかである。この場合は、電源側からのＶ相の電圧が昇圧される。このように、タップ位置のタップ番号を１から６まで上げるに連れて、降圧される電圧の絶対値が順次小さくなり、タップ７（素通し）にて降圧される電圧が０となる。その後、更にタップ位置のタップ番号を上げるに連れて、電源側からのＶ相の交流電圧が順次昇圧されて負荷側に供給されるようになる。
【0056】
実際には、二次巻線２１２，２２２，２３２のタップ位置が異なる組み合わせがあり得るため、一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加される電圧のベクトルの終点は、図４Ｂに丸印で示す１６９のポイントの何れかとなる（電圧の大きさが０の場合を含む）。このため、例えば図４Ａに示すｖ相の電圧は、Ｖ相の電圧に対して必ずしも同相のまま昇圧又は降圧されるとは限らず、一般的には多少の位相差が生じる。
【0057】
以上のとおり、タップ位置をタップ１からタップ１３まで切り換えることにより、電源側からのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を降圧した電圧から昇圧した電圧まで段階的に調整して、ｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧とすることができる。制御部３１は、計測用変圧器ＰＴ１及びＰＴ２により、ｕ相，ｖ相，ｗ相の線間電圧を検出し、検出した電圧が不感帯を逸脱した場合に、タップ位置を上げ下げすることによって、ｕ相，ｖ相，ｗ相の線間電圧が基準電圧に近づくように調整する。本実施形態では、二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれについてタップ位置が同じとなるように調整するが、それぞれのタップ位置を独立して切り換えることにより、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧の不平衡を改善することもできる。
【0058】
制御部３１は、タップ位置を切り換えた場合、タップ切換の異常の有無を診断する。具体的には、タップ切換の都度、制御部３１は、計測用変圧器ＰＴ１～ＰＴ５から計測信号を取得して調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１それぞれの交流信号と、二次巻線２１２，２２２，２３２の交流信号との位相差を算出し、算出したそれぞれの位相差が所定の閾値範囲内にない場合に異常有と診断する。タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合と、タップ８からタップ１３の何れかである場合とでは、二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれの交流信号の位相が反転するため、所定の閾値範囲は、タップ位置により２通りに変更される。なお、タップ位置がタップ７である場合は、二次巻線２１２，２２２，２３２の交流信号が検出されないため、タップ切換の異常診断は行われないが、二次巻線２１２，２２２，２３２に交流信号が検出された場合に異常有と診断するようにしてもよい。
【0059】
前述したように、計測用変圧器ＰＴ１及びＰＴ２の二次巻線から計測信号を取得することにより、調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される交流信号が検出される。また、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線から計測信号を取得することにより、タップ切換された二次巻線２１２，２２２，２３２の交流信号が検出される。検出した交流信号の位相差を算出するには、公知である種々の方法が採用され得る。ここでは、２つの交流信号のゼロクロス点の時間差に基づいて位相差を算出する。
【0060】
図５は、略同相の交流信号のゼロクロス点の時間差を計測する方法を示す説明図である。図６は、略逆相の交流信号のゼロクロス点の時間差を計測する方法を示す説明図である。図５はタップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合に対応しており、図６はタップ位置がタップ８からタップ１３の何れかである場合に対応している。図５及び図６に示す６つのタイミング図は、何れも同一の時間軸を横軸にしてあり、上段から順に交流信号Ａの電圧、交流信号Ｂの電圧、交流信号Ａのゼロクロス点、交流信号Ｂのゼロクロス点、交流信号Ａから交流信号Ｂへの時間差、交流信号Ｂから交流信号Ａへの時間差を示す。
【0061】
交流信号Ａについて、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，・・がゼロクロスする時刻（以下、ゼロクロス点と言う）であり、このうち時刻ｔ１，ｔ５，・・が微分信号の立ち上がりにおけるゼロクロス点（以下、立ち上がりゼロクロス点と言う）である。交流信号Ｂについて、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，・・がゼロクロス点である。このうち、図５では時刻ｔ２，ｔ６，・・が立ち上がりゼロクロス点であり、図６では時刻ｔ４，ｔ８，・・が立ち上がりゼロクロス点である。
【0062】
例えば、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかであって、一次巻線２１１の交流信号及び二次巻線２１２の交流信号のそれぞれが、図５に示す交流信号Ａ及び交流信号Ｂに対応する位相関係にある場合を想定する。この場合、２つの交流信号の立ち上がりゼロクロス点の時間差は、前述のタイマカウンタにより、一次巻線２１１の交流信号を基準にして、時刻ｔ１からｔ２までのＴａｂ１と計測される。このＴａｂ１は正の値である。
【0063】
また例えば、一次巻線２１１の交流信号及び二次巻線２１２の交流信号のそれぞれが、図５に示す交流信号Ｂ及び交流信号Ａに対応する位相関係にある場合、２つの交流信号の立ち上がりゼロクロス点の時間差は、前述のタイマカウンタにより、一次巻線２１１の交流信号を基準にして、時刻ｔ２からｔ５までのＴｂａ１と計測される。ここで、各交流信号の周期をＴｐとすれば、２つの交流信号の立ち上がりゼロクロス点の時間差は、一次巻線２１１の交流信号を基準にして、Ｔｂａ１－Ｔｐとすることができる。このＴｂａ１－Ｔｐは負の値である。このようにタイマカウンタの計測値からＴｐを減算する処理は、計測値がＴｐの例えば３／４を越えたときに実行すればよい。
【0064】
同様に、タップ位置がタップ８からタップ１３の何れかであって、一次巻線２１１の交流信号及び二次巻線２１２の交流信号のそれぞれが、図６に示す交流信号Ａ及び交流信号Ｂに対応する位相関係にある場合を想定する。この場合、２つの交流信号の立ち上がりゼロクロス点の時間差は、前述のタイマカウンタにより、一次巻線２１１の交流信号を基準にして、時刻ｔ１からｔ４までのＴａｂ２と計測される。このＴａｂ２は正の値である。
【0065】
また、一次巻線２１１の交流信号及び二次巻線２１２の交流信号のそれぞれが、図６に示す交流信号Ｂ及び交流信号Ａに対応する位相関係にある場合、２つの交流信号の立ち上がりゼロクロス点の時間差は、前述のタイマカウンタにより、一次巻線２１１の交流信号を基準にして、時刻ｔ４からｔ５までのＴｂａ２と計測される。このＴｂａ２はＴｐの３／４を越えないため、Ｔｐが減算されることはない。
【0066】
以上のとおり計測した時間差を１周期であるＴｐで除算し、更に２πを乗算したものが位相差となる。即ち、上記のＴａｂ１，Ｔｂａ１－Ｔｐ，Ｔａｂ２，Ｔｂａ２それぞれに対応する位相差は、２π・Ｔａｂ１／Ｔｐ，２π・（Ｔｂａ１－Ｔｐ）／Ｔｐ，２π・Ｔａｂ２／Ｔｐ，２π・Ｔｂａ２／Ｔｐである。
【0067】
本実施形態では、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合に、算出した位相差が－π／８からπ／８の閾値範囲内にないときは、タップ切換に異常有と診断する。また、タップ位置がタップ８からタップ１３の何れかである場合に、算出した位相差が７π／８から９π／８の閾値範囲内にないときは、タップ切換に異常有と診断する。位相差の閾値範囲の幅はπ／４に限定されず、より狭い範囲又はより広い範囲であってもよい。
【0068】
タップ切換に異常有と診断した場合、制御部３１はタップ切換のためにオンしている切換スイッチを使用不可として登録し、以後のタップ切換に用いないようにする。その他の切換スイッチについては継続的に使用可としてもよいし、全ての切換スイッチを使用不可にして強制的にオフし、運用を停止するようにしてもよい。
【0069】
以下では、上述した制御部３１の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図７は、タップ切換の異常の有無を診断する制御部３１の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、電圧調整装置１００の運転が開始されたときに、ＯＵ相，ＯＶ相，ＯＷ相それぞれについて起動され、制御部３１に含まれるＦＰＧＡにより時分割的に実行される。図３に示す対応付けがＲＯＭに記憶されたテーブルについて、現在のタップ位置及びオンにする切換スイッチは、ＣＰＵからレジスタを介して通知されるものとする。
【0070】
図中の「ＴＡＰ＿ＣＨＫ＿ＳＥＱ」は、ＦＰＧＡの処理状態をＣＰＵに通知するためのレジスタである。「ＥＲＲ＿ＴＡＰ」は、タップ切換に異常有と診断した場合にセットされるレジスタである。これらのレジスタは、何れもＯＵ相，ＯＶ相，ＯＷ相それぞれについて独立して設けられているが、ここでは相の違いを特に記載しない。
【0071】
図７の処理が起動された場合、ＦＰＧＡは、ＴＡＰ＿ＣＨＫ＿ＳＥＱの内容をオンにして、診断処理の実行中であることをＣＰＵに通知する（Ｓ１１）。次いで、ＦＰＧＡは、ＣＰＵがタップ切換中であるか否かを所定のレジスタによって判定し（Ｓ１２）、タップ切換中である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＥＲＲ＿ＴＡＰの内容をオフにして異常が無い状態に初期化する（Ｓ１３）。なお、タップ切換は、不図示の処理手順により、ＣＰＵが実行する。
【0072】
その後、ＦＰＧＡは、電圧調整装置１００の運転が終了して診断処理を終了すべき状態であるか否かを判定し（Ｓ１４）、診断処理を終了する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＴＡＰ＿ＣＨＫ＿ＳＥＱの内容をオフにして（Ｓ１５）、図７の処理を終了する。一方、診断処理を終了しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、診断処理を継続するために、ステップＳ１２に処理を移す。
【0073】
前述のステップＳ１２にて、タップ切換中ではない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、タップ位置が素通しタップであるタップ７であるか否かを判定し（Ｓ１６）、素通しタップである場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、診断処理を実行せずにステップＳ１３に処理を移す。一方、タップ位置が素通しタップではない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、一次巻線２１１，２２１，２３１のうち、現在診断している一次巻線の交流電圧について、対応する二次巻線の交流電圧との位相差を算出する（Ｓ１７）。
【0074】
位相差の算出に際し、ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測信号を取得して、診断対象の一次巻線に印加される交流信号を検出し（第１信号検出部に相当）、検出した交流信号の立ち上がりゼロクロス点にて前述のタイマカウンタに計時を開始させる。ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の何れかから、診断対象の二次巻線の計測信号を取得して、該二次巻線に印加される交流信号を検出し（第２信号検出部に相当）、検出した交流信号の立ち上がりゼロクロス点にて前述のタイマカウンタに計時を終了させる。この間に、タイマカウンタが計時した時間を、交流信号の１周期に対応する時間で除算し、更に２πを乗算することにより、位相差が算出される。位相差をＣＰＵにて算出し、算出した位相差を、例えばレジスタを介してＦＰＧＡに受け渡すようにしてもよい。
【0075】
ＦＰＧＡは、算出した位相差が－π／８からπ／８の範囲範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ１８）、当該閾値範囲内にある場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、タップ位置が昇圧側、即ちタップ１からタップ６の範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１９）。タップ位置が昇圧側にある場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは、異常無と診断してステップＳ１３に処理を移す。一方、タップ位置が昇圧側ではない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、ＥＲＲ＿ＴＡＰの内容をオンにして、異常が有ることをＣＰＵに通知し（Ｓ２０）、更に、現在のタップ位置に応じてオンに駆動されている切換スイッチを不使用登録して（Ｓ２１）ステップＳ１４に処理を移す。
【0076】
前述のステップＳ１８にて、位相差が－π／８からπ／８の閾値範囲内にない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、位相差が７π／８から９π／８の閾値範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ２２）、当該閾値範囲内にある場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、タップ位置が降圧側、即ちタップ８からタップ１３の範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２３）。タップ位置が降圧側にある場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは、異常無と診断してステップＳ１３に処理を移す。一方、タップ位置が降圧側ではない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、又はステップＳ２２にて位相差が７π／８から９π／８の閾値範囲内にない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、異常有と診断してステップＳ２０に処理を移す。
【0077】
なお、上述のフローチャートにあっては、算出した位相差に基づいてタップ切換の異常の有無を診断したが、タイマカウンタが計時した立ち上がりゼロクロス点の時間差に基づいてタップ切換の異常の有無を診断してもよい。具体的には、例えば６０Ｈｚの場合、ステップＳ１８にて時間差が－１ｍｓから１ｍｓの閾値範囲内にあるか否かを判定し、ステップＳ２２にて時間差が７．３５ｍｓから９．３５ｍｓの閾値範囲内にあるか否かを判定してもよい。時間差の閾値範囲の幅は２ｍｓに限定されるものではない。更に、２つの交流信号について、微分信号の立ち下がりにおけるゼロクロス点の位相差又は時間差に基づいてタップ切換の異常の有無を診断するようにしてもよい。
【0078】
以上のように本実施形態によれば、制御部３１が切換スイッチＴｈ１／２／３／４＿Ｕ／Ｖ／Ｗ及びＴｈＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ＿Ｕ／Ｖ／Ｗをオン／オフすることにより、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２が有するタップｔ１～ｔ４が切り換わる。但し「／」は「又は」を意味する。制御部３１は、一次巻線２１１，２２１，２３１それぞれに印加される交流信号及び二次巻線２１２，２２２，２３２に誘起する交流信号の位相差と、現在のタップ位置とに基づいて、タップ切換の異常の有無を診断する。即ち、タップ切換に異常があった場合は、対応する２つの交流信号のタップ位置に応じた位相差に想定外のずれが現れるため、このずれの大きさに基づいて、切換スイッチＴｈ１／２／３／４＿Ｕ／Ｖ／Ｗ及びＴｈＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ＿Ｕ／Ｖ／Ｗによるタップ切換に異常があったか否かを診断することが可能となる。
【0079】
また、実施形態によれば、制御部３１は、一次巻線に印加される交流信号がゼロクロスする時刻及び二次巻線に誘起する交流信号がゼロクロスする時刻の時間差と、現在のタップ位置とに基づいて、タップ切換の異常の有無を診断する。即ち、ゼロクロス点が交流信号の位相の基準点として比較的正確に検出されるのと、２つの交流信号のゼロクロス点の時間差が、２つの交流信号の位相差に対応する物理量であることから、２つの交流信号のゼロクロス点の時間差と、タップ位置に応じた時間差とに基づいて、タップ切換の異常の有無を的確に診断することができる。
【0080】
更に、実施形態によれば、対応する２つの交流信号の位相差が、正常であればタップ位置に応じて０又はπに限りなく近いのに対し、例えば０又はπを中央とする±８/πの範囲内にない場合に異常を検出することができる。同様に、対応する２つの交流信号の時間差が、正常であれば０又は１／２周期に限りなく近いのに対し、例えば０又は１／２周期を中央とする±１ｍｓの範囲内にない場合に異常を検出することができる。
【0081】
更に、実施形態によれば、単一方向に導通するサイリスタＴｈＡａ＿Ｕ及びＴｈＡｂ＿Ｕを逆並列に接続したサイリスタの組合せが、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕに含まれている。他の切換スイッチについても同様である。従って、汎用的なサイリスタで構成された切換スイッチＴｈ１／２／３／４＿Ｕ／Ｖ／Ｗ及びＴｈＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ＿Ｕ／Ｖ／Ｗを、双方向に導通可能にして、タップの選択／非選択の切り換え又はタップの接続先の切り換えに用いることができる。
【0082】
更に、実施形態によれば、異常が検出された場合にオンしている切換スイッチをオフにし、他の異常を検出していない切換スイッチはオフにするか又は継続的に使用可とする。従って、少なくとも異常の原因である可能性がある切換スイッチを使用不可とするため、故障の波及を防止することができる。
【0083】
なお、本実施形態にあっては、電圧調整装置１００は、調整変圧器２がΔ－Ｙの二次巻線２１２，２２２，２３２がタップ切換器３を介してＹ結線され、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１がΔ結線されているが、これに限定されるものではない。例えば、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２がタップ切換器３を介してΔ結線され、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１がＹ結線されている場合であっても、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５をΔ結線することにより、全く同様にタップ切換の異常の有無を診断することができる。具体的には、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５のそれぞれにより、タップ切換器３を介して調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２の交流信号が計測できるように接続すればよい。
【0084】
（変形例）
実施形態は、調整変圧器２がΔ－Ｙ結線又はΔ－Δ結線される形態であるのに対し、変形例は、調整変圧器２ｂがＶ－Ｖ結線される形態である。図８は、変形例に係る電圧調整装置１００ｂの構成例を示すブロック図である。
実施形態は、調整変圧器２がΔ－Ｙ結線又はΔ－Δ結線される形態であるのに対し、変形例は、調整変圧器２ｂがＶ－Ｖ結線される形態である。図８は、変形例に係る電圧調整装置１００ｂの構成例を示すブロック図である。
【0085】
電圧調整装置１００ｂは、直列変圧器１と、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに一次巻線２１１，２２１がＶ結線される調整変圧器２ｂ（タップ付変圧器に相当）とを備える。電圧調整装置１００ｂは、更に、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２及び直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１の間に設けられたタップ切換器３ｂを備える。タップ切換器３ｂ及び調整変圧器２ｂが、負荷時タップ切換変圧器２００ｂを構成する。直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１は、一次側の端子ｕ２，ｖ２，ｗ２が相互に接続されてＹ結線されている。
【0086】
調整変圧器２ｂは、一次巻線２１１が配電線１ｕ，１ｖ間に、一次巻線２２１が配電線１ｖ，１ｗ間にそれぞれ接続されている。二次巻線２１２，２２２のそれぞれは、タップｔ１～ｔ４の何れか１つがタップ切換器３ｂと接続線３ｕ，３ｖとを介して直列変圧器１の一次側の端子ｕ１，ｖ１に接続され、他の何れか１つがタップ切換器３ｂと接続線３ｖ，３ｗとを介して直列変圧器１の一次側の端子ｖ１，ｗ１に接続される。即ち、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２は、タップ切換器３ｂを介してＶ結線される。
【0087】
調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１に印加される交流信号を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗには計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２がＶ結線されている。後述する制御部３１がＰＴ１及びＰＴ２それぞれの二次巻線から計測信号を取得することにより、一次巻線２１１，２２１に印加される交流信号が検出される。
【0088】
タップ切換器３ｂは、調整変圧器２ｂの二次巻線２１２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ，Ｔｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖと、二次巻線２２２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖ，Ｔｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗとを有するほか、制御部３１と、駆動部３２とを有する。
【0089】
二次巻線２１２のタップｔ１は、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｖの一端に接続され、タップｔ２は、切換スイッチＴｈＢ＿Ｕ及びＴｈ２＿Ｖの一端に接続され、タップｔ３は、切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｖの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｖの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの他端同士は、接続線３ｕに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖの他端同士は、接続線３ｖに接続されている。二次巻線２２２のタップｔ１は、切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ及びＴｈ１＿Ｗの一端に接続され、タップｔ２は、切換スイッチＴｈＢ＿Ｖ及びＴｈ２＿Ｗの一端に接続され、タップｔ３は、切換スイッチＴｈＣ＿Ｖ及びＴｈ３＿Ｗの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｖ及びＴｈ４＿Ｗの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖの他端同士は、接続線３ｖに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗの他端同士は、接続線３ｗに接続されている。
【0090】
切り換えられたタップから出力される二次巻線２１２，２２２の電圧を計測するために、接続線３ｕ，３ｖ、３ｗには計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４がＶ結線されている。即ち、接続線３ｕ及び３ｖ間には、計測用変圧器ＰＴ３の一次巻線が接続されており、接続線３ｖ及び３ｗ間には、計測用変圧器ＰＴ４の一次巻線が接続されている。制御部３１が計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４それぞれの二次巻線から計測電圧を取得することにより、タップ切換された二次巻線２１２，２２２の電圧が検出される。
【0091】
その他、実施形態に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。なお、本変形例でも、二次巻線２１２，２２２それぞれについてタップ位置が同じとなるように調整する。
【0092】
上述の構成において、タップ位置がタップ８からタップ１３の何れかである場合、二次巻線２１２は、タップｔ１により近い側が接続線３ｕに接続され、タップｔ４により近い側が接続線３ｖに接続される。同様に二次巻線２２２は、タップｔ１により近い側が接続線３ｖに接続され、タップｔ４により近い側が接続線３ｗに接続される。従って、接続線３ｕ，３ｖ，３ｗそれぞれにおけるＯＵ相、ＯＶ相、ＯＷ相の電圧は、通常のＶ－Ｖ結線の変圧器で変圧した場合と同様に、ｕ相，ｖ相，ｗ相の電圧と同位相となる。この場合、直列変圧器１では、電源側からのＵ相，Ｖ相，Ｗ相と同相の電圧が加算されるため、実施形態と同様に、電源側からの交流電圧が昇圧される。
【0093】
制御部３１がタップ位置を切り換えた場合のタップ切換の異常の有無の診断は、実施形態と全く同様に行われる。即ち、制御部３１は、計測用変圧器ＰＴ１～ＰＴ４から計測信号を取得して調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１それぞれの交流信号と、二次巻線２１２，２２２の交流信号との位相差又は時間差を算出し、算出したそれぞれの位相差又は時間差が所定の閾値範囲内にない場合に異常有と診断する。これにより、実施形態と同様の効果を奏する。
【0094】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【0095】
１ｕ，１ｖ，１ｗ 配電線、 １００，１００ｂ 電圧調整装置、 １ 直列変圧器、 １１１，１２１，１３１ 一次巻線、 １１２，１２２，１３２ 二次巻線、 ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，ｗ２ 端子、 ２００，２００ｂ 負荷時タップ切換変圧器、 ２，２ｂ 調整変圧器、 ２１１，２２１，２３１ 一次巻線、 ２１２，２２２，２３２ 二次巻線、 ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ タップ、 ３，３ｂ タップ切換器、 ３１ 制御部、 ３２ 駆動部、 Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕ，ＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ 切換スイッチ、 ３ｕ，３ｖ，３ｗ 接続線、 ＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷ 矯絡用スイッチ、 Ｒ＿ＵＶ，Ｒ＿ＶＷ 限流抵抗器、 ＭＣ＿ＵＶ，ＭＣ＿ＶＷ 電磁接触器、 ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５ 計測用変圧器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】