特許 7467382 電動操作機構及び故障判定方法

(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】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】電動操作機構及び故障判定方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 9/02 20060101AFI20240408BHJP

   H01F 29/04 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

G05B9/02 A

H01F29/04 502K

H01F29/04 502L

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021047266

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146354

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2023-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高野 啓

(72)【発明者】

【氏名】石川 拓

(72)【発明者】

【氏名】富岡 和美

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２２３３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９９１３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷時タップ切換器を動作させるモータの回転を検出するエンコーダからの検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算し、前記モータの回転数の演算結果に基づいて前記モータを制御する第１のロジック回路と、
前記検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算する第２のロジック回路と、
前記負荷時タップ切換器の動作指令を受信し、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路と通信するＣＰＵと、
を有し、
前記第２のロジック回路は、前記検出信号に基づいて演算した前記モータの回転数の演算結果に異常があるか否かを判定し、異常があると判定した場合には、前記ＣＰＵに対して故障の発生を通知する、
電動操作機構。

【請求項2】

前記ＣＰＵは、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路の少なくともいずれかのロジック回路と通信することで前記ロジック回路が正常に動作しているか否かを監視し、前記ロジック回路の異常を検知した場合には、前記電動操作機構の故障と判定する、
請求項１に記載の電動操作機構。

【請求項3】

前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路の少なくともいずれかのロジック回路は、前記ＣＰＵと通信することで前記ＣＰＵが正常に動作しているか否かを監視し、前記ＣＰＵの異常を検知した場合には、前記電動操作機構の故障と判定する、
請求項２に記載の電動操作機構。

【請求項4】

前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のそれぞれは、前記モータを制御するモータ制御機能を有し、
前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のいずれかのロジック回路の前記モータ制御機能が動作する、
請求項３に記載の電動操作機構。

【請求項5】

前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のそれぞれは、自身が演算した前記演算結果を前記ＣＰＵに送信し、
前記ＣＰＵは、前記第１のロジック回路からの前記演算結果と、前記第２のロジック回路からの前記演算結果と、の間に所定値以上の差異がある場合には、前記電動操作機構の故障と判定する、
請求項１に記載の電動操作機構。

【請求項6】

前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のそれぞれは、前記モータを制御するモータ制御機能を有し、
前記ＣＰＵは、前記ＣＰＵに異常が発生した場合には、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のいずれかのロジック回路に対して前記モータ制御機能の停止を指示し、前記電動操作機構の表示装置に対して故障した旨を表示し、外部ネットワークに対して故障した旨を出力する、
請求項５に記載の電動操作機構。

【請求項7】

前記ＣＰＵは、前記第１のロジック回路の前記演算結果である第１演算結果と、前記第２のロジック回路の演算結果である第２演算結果とが異なる場合には、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路から故障の通知、前記検出信号、前記第１演算結果、及び前記第２演算結果を受信し、受信した前記検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算し、前記第１演算結果と前記第２演算結果とのうち、前記ＣＰＵの演算結果である第３演算結果と異なる演算結果を演算したロジック回路を故障と判定して動作を停止させる、
請求項６に記載の電動操作機構。

【請求項8】

前記ＣＰＵは、前記第１のロジック回路の前記演算結果である第１演算結果と、前記第２のロジック回路の演算結果である第２演算結果と、前記検出信号とを受信し、受信した前記検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算し、前記第１演算結果、前記第２演算結果、及び前記ＣＰＵの演算結果である第３演算結果の多数決処理を実行し、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のうち、少数派のロジック回路を故障と判定して動作を停止させる、
請求項６に記載の電動操作機構。

【請求項9】

前記ＣＰＵは、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路のうち、いずれか一方のロジック回路が故障と判定された場合には、正常である他方のロジック回路に前記モータ制御機能を実行させ、前記一方のロジック回路が故障した旨を前記表示装置に対して表示しかつ外部ネットワークに対して出力する、
請求項７又は請求項８に記載の電動操作機構。

【請求項10】

前記ＣＰＵは、前記第１演算結果、前記第２演算結果、及び前記第３演算結果のすべてがそれぞれ異なる場合には、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路に対して動作の停止を指示し、前記表示装置に対して故障した旨を表示し、外部ネットワークに対して故障した旨を出力する、
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電動操作機構。

【請求項11】

負荷時タップ切換器を動作させるモータの回転を検出するエンコーダからの検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算し、前記モータの回転数の演算結果に基づいて前記モータを制御するモータ制御機能を有する第１のロジック回路と、前記検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算する第２のロジック回路と、前記負荷時タップ切換器の動作指令を受信し、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路と通信するＣＰＵとを有する電動操作機構の故障判定方法であって、
前記第２のロジック回路が検出した前記検出信号に基づいて演算した前記モータの回転数の演算結果に異常があるか否かを判定し、異常があると判定した場合には、前記第２のロジック回路から前記ＣＰＵに対して故障の発生が通知されることで前記ＣＰＵが前記電動操作機構に故障が発生していると判定する、
故障判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電動操作機構及び故障判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

静止誘導電器に取り付けられ、負荷変動に応じて巻回数比を切り換える役割を持つ負荷時タップ切換器（ＬＴＣ：on-Load Tap Changer）は、切換動作を行うための駆動力が、外部に配された「電動操作機構（ＭＭ：Motor drive Mechanism）」と呼ばれる装置から供給されることで動作する。電動操作機構は、タップ切換指令が入力された際に、負荷時タップ切換器の動作に必要な回転数を正確かつ速やかに供給する必要がある。万が一、回転数に誤りが生じると、重大事故につながる恐れがある。従来、電動操作機構による負荷時タップ切換器の制御は、確実性の側面から、ギヤ等を用いた機械式で行われていたが、近年の電子化に伴い、電子制御でモータを直接駆動する方式も普及しつつある。電子制御の電動操作機構を導入する際に問題となる点の一つに、ノイズ等の外乱やソフトウェアの暴走やセンサの故障等により制御側（電動操作機構）で不具合が発生した場合の対処法がある。従来ではこれらの問題に対し、制御回路を２重化し、一方をメインの制御として使用し、他方をメインの制御回路で異常が生じた場合のバックアップとして使用する方法が一般的に用いられている。

【0003】

静止誘導電器の負荷時タップ切換器の動作に用いられる電動操作機構を電子制御化する場合、万が一、電動操作機構の誤作動が発生した際に重大事故につながることから、センサの故障などの電動操作機構の故障を判定するにあたって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び制御用のロジック回路(ＦＰＧＡ：field-programmable gate array)を２重化する必要がある。しかしながら、制御用の電子回路は大形で高価であり、電動操作機構内の回路を全て２重化すると高コストであること、制御回路が大形化することが課題であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１２８２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、従来よりも低コストで電動操作機構の故障を判定することができる電動操作機構及び故障判定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の電動操作機構は、第１のロジック回路と、第２のロジック回路と、ＣＰＵとを持つ。第１のロジック回路は、負荷時タップ切換器を動作させるモータの回転を検出するエンコーダからの検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算し、前記モータの回転数の演算結果に基づいて前記モータを制御する。第２のロジック回路は、前記検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて前記モータの回転数を演算する。ＣＰＵは、前記負荷時タップ切換器の動作指令を受信し、前記第１のロジック回路及び前記第２のロジック回路と通信する。第２のロジック回路は、前記検出信号に基づいて演算した前記モータの回転数の演算結果に異常があるか否かを判定し、異常があると判定した場合には、前記ＣＰＵに対して故障の発生を通知する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態における電動操作機構の構成図。

【図2】第１の実施形態における制御部の構成図。

【図3】第１の実施形態におけるエンコーダの故障判定のフローチャート。

【図4】第２の実施形態における電動操作機構の構成図。

【図5】第２の実施形態における制御部の構成図。

【図6】第２の実施形態における電動操作機構の故障判定のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の電動操作機構及び電動操作機構の故障判定方法を、図面を参照して説明する。

【0009】

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の電動操作機構１を、図１に参照して説明する。図１は、第１の実施形態における負荷時タップ切換器ＬＴＣの電動操作機構１の構成例を示す図である。

【0010】

負荷時タップ切換器ＬＴＣは、変圧器などの静止誘導電器に取り付けられ、電力系統の負荷変動に応じて、変圧器の巻回数比を切り換える機能を有する。

【0011】

電動操作機構１は、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップの位置を切り換えることで変圧器の巻回数比を切り換える。

【0012】

図１に示すように、電動操作機構１は、例えば、上位盤操作部１０と、モータ２０と、エンコーダ３０と、制御部４０と、表示装置５０とを備える。

【0013】

上位盤操作部１０は、上位機器に設けられた操作部に対する管理者等からの操作による負荷時タップ切換器ＬＴＣの動作指令を制御部４０に出力する。負荷時タップ切換器ＬＴＣの動作指令には、例えば、上位制御の信号が含まれる。上位制御とは、例えば、負荷時タップ切換器ＬＴＣに対する昇圧制御や降圧制御に伴うタップ切り換え制御である。

【0014】

モータ２０は、回転可能な駆動軸を所定方向に回転させることで、負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップ（一定の回転数を選びうる巻線に沿う接続ポイント）の位置を切り換える。モータ２０は、例えば、昇圧制御と、降圧制御とで駆動軸を逆方向に回転させる。電動操作機構１は、モータ２０により負荷時タップ切換器ＬＴＣのタップの位置を切り換えることで、負荷時タップ切換器ＬＴＣが設置された変圧器の巻線比を変えて、変圧器の電圧を調整させる。

【0015】

エンコーダ３０は、モータ２０の回転を検出する。エンコーダ３０は、例えば、多回転型コンバータである。エンコーダ３０は、例えば、モータ２０の駆動により回転する駆動軸の直下に実装される。エンコーダ３０は、例えば、駆動軸に対してｎ（ｎ＞０）倍の回転をする部材を有し、その部材の回転位置を検出することで、駆動軸の回転位置を検出する。エンコーダ３０は、検出した回転位置の情報（以下、「エンコーダ信号」という。）を制御部４０に出力する。エンコーダ信号とは、例えば、駆動軸の多回転での回転角度や回転数を含めた絶対位置情報（絶対値）である。エンコーダ３０は、駆動軸の回転位置が変化した場合（回転角度が数［度］ずれた場合）に、エンコーダ信号を出力する。エンコーダ３０は、各種センサの一例である。エンコーダ信号は、検出信号の一例である。

【0016】

制御部４０は、エンコーダ３０からのエンコーダ信号に基づいてモータ２０の動作を制御する機能を有する。制御部４０は、エンコーダ信号などの情報に基づいて電動操作機構１の故障の有無を判定する機能を有する。

【0017】

表示装置５０は、制御部４０に接続されており、各種情報を表示する。

【0018】

図２は、第１の実施形態における制御部４０の構成例を示す図である。図２に示すように、制御部４０は、例えば、１つのＣＰＵ６０と、動作用のロジック回路（動作用ロジック回路）５１と、監視用のロジック回路（監視用ロジック回路）５２とを備える。動作用ロジック回路６１は、第１のロジック回路の一例である。監視用ロジック回路６２は、第２のロジック回路の一例である。動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２のそれぞれは、例えば、ＦＰＧＡである。この制御部４０は、例えば、負荷時タップ切換器ＬＴＣの動作用モータであるモータ２０の制御（以下、「モータ制御」という。）を行う制御回路である。動作用ロジック回路６１と監視用ロジック回路６２とは、互いに同等の機能を有してもよい。

【0019】

ＣＰＵ６０は、外部から負荷時タップ切換器ＬＴＣの動作指令を受信する。ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１に対して所定の動作を実行させる際には、動作用ロジック回路６１に対して制御指令を送信する。

【0020】

ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２に対して所定の動作を実行させる際には、監視用ロジック回路６２に対して制御指令を送信する。

【0021】

ＣＰＵ６０は、外部への信号出力の機能を有する。例えば、ＣＰＵ６０は、外部または電動操作機構１に設けられる表示装置５０に対して、各種情報を表示させる機能を有してもよい。例えば、ＣＰＵ６０は、外部または電動操作機構１に設けられる表示装置５０に対して、電動操作機構１の故障の有無を表示させてもよい。また、ＣＰＵ６０は、外部ネットワークと接続し、その外部ネットワークに対して電動操作機構１の故障有無を出力してもよい。

【0022】

ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２のいずれか又は両方のロジック回路の異常監視を行う。ＣＰＵ６０におけるロジック回路の異常監視は、動作用ロジック回路６１の異常の有無の検知と、監視用ロジック回路６２の異常の有無の検知とのいずれか又は両方を含む。

【0023】

ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１と通信することで動作用ロジック回路６１が正常に動作しているか否かを監視し、監視の結果、動作用ロジック回路６１の異常を検知した場合には、電動操作機構１の故障と判定する。例えば、ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１が正常に動作しているか否かを示す信号（以下、「第１の状態確認信号」という。）を動作用ロジック回路６１から受信し、第１の状態確認信号に基づいて、動作用ロジック回路６１の異常の有無を判定する。

【0024】

ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２と通信することで監視用ロジック回路６２が正常に動作しているか否かを監視し、監視の結果、監視用ロジック回路６２の異常を検知した場合には、電動操作機構１の故障と判定する。例えば、ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２が正常に動作しているか否かを示す信号（以下、「第２の状態確認信号」という。）を監視用ロジック回路６２から受信し、第２の状態確認信号に基づいて、監視用ロジック回路６２の異常の有無を判定する。

【0025】

ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１と監視用ロジック回路６２とのそれぞれに対して、ＣＰＵ６０が正常に動作しているか否かを示す信号（以下、「ＣＰＵ状態確認信号」という。）を送信してもよい。

【0026】

ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２からエンコーダ３０の異常を示すセンサ異常信号を受信した場合には、電動操作機構１の故障と判定する。なお、ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１からエンコーダ３０の異常を示すセンサ異常信号を受信した場合には、電動操作機構１の故障と判定してもよい。また、ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２の両方からセンサ異常信号を受信した場合に、電動操作機構１の故障と判定してもよい。

【0027】

動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０からの制御指令を受信し、その受信した動作指令に従って動作する。例えば、動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０から制御指令を取得すると、エンコーダ３０からエンコーダ信号を受信する。そして、動作用ロジック回路６１は、受信したエンコーダ信号に基づいて、モータ２０の回転数を演算する。動作用ロジック回路６１は、モータ２０の回転数の演算結果を監視しながら、規定の回転数（以下、「規定回転数」という。）だけモータ２０を回転させるモータ制御機能を実行する。なお、以下において、動作用ロジック回路６１が演算したモータ２０の回転数の演算結果を「第１演算結果」と称する。

【0028】

動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０と通信することでＣＰＵ６０が正常に動作しているか否かを監視する異常監視を行う。また、動作用ロジック回路６１は、監視用ロジック回路６２と通信することで監視用ロジック回路６２が正常に動作しているか否かを監視する異常監視を行う。例えば、動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０からＣＰＵ状態確認信号を受信し、ＣＰＵ状態確認信号に基づいて、ＣＰＵ６０の異常の有無を判定する。動作用ロジック回路６１は、監視用ロジック回路６２から第２の状態確認信号を受信し、第２の状態確認信号に基づいて、監視用ロジック回路６２の異常の有無を判定する。動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０の異常と監視用ロジック回路６２の異常との少なくともいずれかの異常を検知した場合には、電動操作機構１の故障と判定する。

【0029】

監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０からの制御指令を受信し、その受信した制御指令に従って動作する。例えば、監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０から制御指令を取得すると、エンコーダ３０からエンコーダ信号を受信する。監視用ロジック回路６２は、エンコーダ信号に基づいてモータ２０の回転数を演算し、このモータ２０の回転数を監視する。監視用ロジック回路６２は、自身が演算したモータ２０の回転数（以下、「第２演算結果」という。）が異常であるか否かを判定し、第２演算結果が異常であると判定した場合には、ＣＰＵ６０に対して故障の発生（例えば、センサ異常信号）を通知するエンコーダ異常検知機能を有する。監視用ロジック回路６２は、例えば、第２演算結果と、異常を示す所定の範囲とを比較し、第２演算結果がその所定の範囲が含まれる場合には、第２演算結果が異常であると判定する。

【0030】

監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０と通信することでＣＰＵ６０が正常に動作しているか否かを監視する異常監視を行う。また、監視用ロジック回路６２は、動作用ロジック回路６１と通信することで動作用ロジック回路６１が正常に動作しているか否かを監視する異常監視を行う。例えば、監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０からＣＰＵ状態確認信号を受信し、ＣＰＵ状態確認信号に基づいて、ＣＰＵ６０の異常の有無を判定する。監視用ロジック回路６２は、動作用ロジック回路６１から第１の状態確認信号を受信し、第１の状態確認信号に基づいて、動作用ロジック回路６１の異常の有無を判定する。監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０の異常と動作用ロジック回路６１の異常との少なくともいずれかの異常を検知した場合には、電動操作機構１の故障と判定する。

【0031】

以下において、エンコーダ３０の故障判定方法について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態における電動操作機構１のエンコーダ３０の故障判定のフローチャートである。

【0032】

ＣＰＵ６０は、上位盤操作部１０から負荷時タップ切換器ＬＴＣの動作指令を受信すると（ステップＳ１０１）、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２に対して所定の制御指令を送信する（ステップＳ１０２）。動作用ロジック回路６１は、制御指令を受信すると、エンコーダ信号から演算した演算結果に基づいてモータ２０を制御する（ステップＳ１０３）。

【0033】

監視用ロジック回路６２は、制御指令を受信すると、モータ２０から動作している場合においてエンコーダ３０からエンコーダ信号を受信する（ステップＳ１０４）。監視用ロジック回路６２は、受信したエンコーダ信号に基づいてモータ２０の回転数を演算し、演算した演算結果に異常があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。監視用ロジック回路６２は、演算結果に異常があると判定した場合には、ＣＰＵ６０に対してエンコーダ３０の故障を示すセンサ異常信号を通知する（ステップＳ１０６）。監視用ロジック回路６２は、演算結果に異常がない場合には、ＣＰＵ６０に対してセンサ異常信号を送信しない。

【0034】

ＣＰＵ６０は、監視用ロジック回路６２からセンサ異常信号を受信するとエンコーダ３０が故障していると判定し、表示装置５０に対してエンコーダ３０に故障が発生したことを示す故障信号を表示させたり、外部ネットワークに対して故障信号を出力したりする（ステップＳ１０７）。

【0035】

以上説明した第１の実施形態では、監視用ロジック回路６２は、エンコーダ信号に基づいて演算したモータの回転数の演算結果に異常があるか否かを判定し、異常があると判定した場合には、ＣＰＵ６０に対して故障を通知する。このような構成により、電動操作機構１は、２つのＣＰＵと２つのロジック回路とを用いて２重化した場合と比べ、小形で安価に信頼性の高い異常監視機能を得ることができる。

【0036】

ＣＰＵ６０、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２は、それぞれが異常監視の機能を有し、他の２者が正常に動作しているか否かを判定してもよい。ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２の何れかで動作異常を検知した場合、又は、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２の何れかから異常監視によって異常を検知したことを示す動作異常の信号を受信した場合には、モータ２０の制御を停止させて、外部に対して故障信号を出力してもよい。

【0037】

動作用ロジック回路６１は、ＣＰＵ６０、監視用ロジック回路６２、エンコーダ信号の何れかで異常を検出した場合には、モータ２０の制御を停止してＣＰＵ６０に対して異常の発生を通知してもよい。監視用ロジック回路６２は、ＣＰＵ６０、動作用ロジック回路６１、エンコーダ信号の何れかで異常を検知した場合、モータ２０の制御を停止させ、ＣＰＵ６０に対して異常の発生を通知してもよい。

【0038】

動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２の少なくともいずれかのロジック回路は、ＣＰＵ６０と通信することでＣＰＵ６０が正常に動作しているか否かを監視し、ＣＰＵの異常を検知した場合には、電動操作機構１の故障と判定してもよい。

【0039】

また、監視用ロジック回路６２は、モータ制御機能を有してもよい。この場合には、動作用ロジック回路６１と監視用ロジック回路６２とのいずれかのロジック回路のモータ制御機能が動作する。例えば、動作用ロジック回路６１と監視用ロジック回路６２とのうち、いずれか一方のロジック回路の異常が検知された場合には、他方のロジック回路のモータ制御機能でモータ２０を制御させる。

【0040】

動作用ロジック回路６１は、監視用ロジック回路６２と同様のエンコーダ異常検知機能を有してもよい。この場合には、ＣＰＵ６０は、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２の両方からセンサ異常信号を受信した場合に、エンコーダ３０の故障を判定してもよい。動作用ロジック回路６１は、エンコーダ３０の故障を判定した場合には、モータ制御を停止させ、故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力してもよい。

【0041】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の電動操作機構１Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0042】

電動操作機構１Ａは、負荷時タップ切換器ＬＴＣの切り換えを行う。図４は、第２の実施形態における負荷時タップ切換器ＬＴＣの電動操作機構１Ａの構成例を示す図である。

【0043】

図４に示すように、電動操作機構１Ａは、例えば、上位盤操作部１０と、モータ２０と、エンコーダ３０と、制御部４０Ａとを備える。

【0044】

図５は、第１の実施形態の制御部４０Ａの構成例を示す図である。図５に示すように、制御部４０Ａは、例えば、１つのＣＰＵ６０Ａと、動作用ロジック回路６１Ａと、監視用ロジック回路６２Ａとを備える。動作用ロジック回路６１Ａは、第１のロジック回路の一例である。監視用ロジック回路６２Ａは、第２のロジック回路の一例である。動作用ロジック回路６１Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａのそれぞれは、例えば、ＦＰＧＡである。

【0045】

動作用ロジック回路６１Ａと監視用ロジック回路６２Ａとは、互いに同等の機能を有してもよい。また、動作用ロジック回路６１Ａは、第１の実施形態で説明した動作用ロジック回路６１の異常監視の機能及びエンコーダ異常検知を有する。また、監視用ロジック回路６２Ａは、第１の実施形態で説明した監視用ロジック回路６２Ａの異常監視の機能及びエンコーダ異常検知を有する。

【0046】

ＣＰＵ６０Ａは、ＣＰＵ６０と同様の機能を有してもよい。ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａから第１演算結果を受信する。ＣＰＵ６０Ａは、監視用ロジック回路６２Ａから第２演算結果を受信する。そして、ＣＰＵ６０Ａは、第１演算結果と第２演算結果との間に所定値以上の差異がある場合には、電動操作機構１Ａの故障と判定する。ＣＰＵ６０Ａは、電動操作機構１Ａの故障と判定した場合には、電動操作機構１Ａのモータ制御を停止させ、電動操作機構１Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０に表示させたり、故障信号を外部ネットワークに出力したりする。

【0047】

ＣＰＵ６０Ａは、ＣＰＵ６０Ａに異常が発生した場合には、動作用ロジック回路６１及び監視用ロジック回路６２のいずれかのロジック回路に対してモータ制御の停止を指示し、表示装置５０に対して故障信号を表示し、外部ネットワークに対して故障信号を出力してもよい。ＣＰＵ６０Ａに異常が発生した場合とは、例えば、動作用ロジック回路６１Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの少なくともいずれかの異常検知によってＣＰＵ６０Ａの異常が検知された場合である。

【0048】

ＣＰＵ６０Ａは、電動操作機構１Ａの故障の有無を判定するにあたって、動作用ロジック回路６１Ａ又は監視用ロジック回路６２Ａによって第１演算結果との第２演算結果とが異なる場合（例えば、所定値以上の差異がある場合）と判定された場合には、動作用ロジック回路６１Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａから、少なくともエンコーダ信号、第１演算結果、及び第２演算結果を受信する。例えば、ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａ又は監視用ロジック回路６２Ａからエンコーダ信号を受信し、動作用ロジック回路６１Ａから第１演算結果、監視用ロジック回路６２Ａから第２演算結果を受信する。そして、ＣＰＵ６０は、受信したエンコーダ信号に基づいて自らモータ２０の回転数を演算し、第１演算結果と前記第２演算結果とのうち、ＣＰＵ６０の演算結果である第３演算結果と異なる演算結果を演算したロジック回路を故障と判定してモータ制御から除外する。すなわち、ＣＰＵ６０は、第１演算結果と前記第２演算結果とのうち、第３演算結果と同等である演算結果がどちらであるかを判定し、第３演算結果と異なる演算結果を演算したロジック回路を異常と判定する。

【0049】

ここで、ＣＰＵ６０Ａは、監視用ロジック回路６２Ａが故障していると判定した場合には、監視用ロジック回路６２Ａの動作を停止させ、動作用ロジック回路６１Ａをそのまま動作させ、監視用ロジック回路６２Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する。ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａが故障していると判定した場合には、動作用ロジック回路６１Ａを停止させ（例えば、モータ制御機能を停止させ）、監視用ロジック回路６２Ａを動作用として動作させ（例えば、モータ制御機能を実行させ）、動作用ロジック回路６１Ａの故障を示す異常信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する。

【0050】

なお、ＣＰＵ６０Ａは、電動操作機構１Ａの故障の有無を判定するにあたって、第１演算結果と第２演算結果とが異なる場合に少なくともエンコーダ信号、第１演算結果、及び第２演算結果を受信したが、これに限定されず、第１演算結果と第２演算結果とが異なっているか否かに関わらず、少なくともエンコーダ信号、第１演算結果、及び第２演算結果を受信してもよい。この場合には、ＣＰＵ６０Ａは、受信したエンコーダ信号に基づいて自らモータ２０の回転数を演算し、第１演算結果、第２演算結果、及び第３演算結果の多数決処理を実行する。そして、ＣＰＵ６０Ａは、多数決処理の結果に基づいて、故障の有無を判定してもよいし、動作ロジック回路２００Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの何れに故障が発生したかを判定してもよい。

【0051】

例えば、ＣＰＵ６０Ａは、多数決処理の結果、第１演算結果だけが少数派である場合には、動作用ロジック回路６１Ａを停止させ（例えば、モータ制御機能を停止させ）、監視用ロジック回路６２Ａを動作用として動作させ（例えば、モータ制御機能を実行させ）、動作用ロジック回路６１Ａの故障を示す異常信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する。例えば、ＣＰＵ６０Ａは、多数決処理の結果、第２演算結果だけが少数派である場合には、監視用ロジック回路６２Ａの動作を停止させ、動作用ロジック回路６１Ａをそのまま動作させ、監視用ロジック回路６２Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する。ＣＰＵ６０Ａは、多数決処理の結果、少数派が第１演算結果及び第２演算結果のいずれでもない場合には、直ちに電動操作機構１Ａのモータ制御機能自体を停止させて、電動操作機構１Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する。

【0052】

このように、ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａのうち、いずれか一方のロジック回路が故障と判定された場合には、正常である他方のロジック回路にモータ制御機能を実行させ、一方のロジック回路が故障した旨を示す故障信号を表示装置５０及び外部ネットワークの少なくともいずれかに対して出力する。

【0053】

そして、ＣＰＵ６０Ａは、例えば、第１演算結果、第２演算結果、及び第３演算結果のすべてがそれぞれ異なる場合には、動作用ロジック回路６１Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａに対して動作の停止（例えば、モータ制御機能の停止）を指示し、電動操作機構１Ａが故障した旨を示す故障信号を表示装置５０及び外部ネットワークの少なくともいずれかに対して出力してもよい。

【0054】

動作用ロジック回路６１Ａは、監視用ロジック回路６２Ａと通信し、監視用ロジック回路６２Ａから第２演算結果を取得してもよい。この場合には、動作用ロジック回路６１Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較し、一致しなければ、監視用ロジック回路６２Ａに異常があると判定する異常検知を実行してもよい。動作用ロジック回路６１Ａは、監視用ロジック回路６２Ａに異常があると判定した場合には、その旨を示す異常情報、エンコーダ信号、第１演算結果をＣＰＵ６０Ａに送信してもよい。動作用ロジック回路６１Ａは、エンコーダ異常検知機能によってエンコーダ３０に異常がないことを判定した場合において、異常検知を実行してもよい。動作用ロジック回路６１Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較し、一致していれば、監視用ロジック回路６２Ａが正常であると判定する。一致とは、完全一致ではなくてもよい。なお、動作用ロジック回路６１Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較する異常検知を実施せずに、第１演算結果及びエンコーダ信号をＣＰＵ６０Ａに送信し、監視用ロジック回路６２Ａの異常検知（例えば、多数決による異常検知）をＣＰＵ６０Ａに実行させてもよい。

【0055】

監視用ロジック回路６２Ａは、動作用ロジック回路６１Ａと同様に、一方のロジック回路である動作用ロジック回路６１Ａから第１演算結果を取得してもよい。この場合には、監視用ロジック回路６２Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較し、一致しなければ、動作用ロジック２１０Ａに異常があると判定する異常検知を実行してもよい。監視用ロジック回路６２Ａは、動作用ロジック２１０Ａに異常があると判定した場合には、その旨を示す異常情報、エンコーダ信号、第２演算結果をＣＰＵ６０Ａに送信してもよい。監視用ロジック回路６２Ａは、エンコーダ異常検知機能によってエンコーダ３０に異常がないことを判定した場合において、異常検知を実行してもよい。監視用ロジック回路６２Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較し、一致していれば、動作用ロジック２１０Ａが正常であると判定する。ただし、これに限定されず、監視用ロジック回路６２Ａは、第１演算結果と第２演算結果とを比較する異常検知を実施せずに、第２演算結果及びエンコーダ信号をＣＰＵ６０Ａに送信し、動作用ロジック回路６１Ａの異常検知（例えば、多数決による異常検知）をＣＰＵ６０Ａに実行させてもよい。

【0056】

第２の実施形態におけるエンコーダ３０の故障判定は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。以下において、電動操作機構１Ａの故障判定の一例を、図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態における電動操作機構１Ａの故障判定のフローチャートである。

【0057】

ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック２１０Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの少なくともいずれかから、エンコーダ信号、第１演算結果、及び第２演算結果を受信する（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ６０Ａは、エンコーダ信号に基づいて、自らモータ２０の回転数を演算する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ６０Ａは、第１演算結果と、第２演算結果と、自らモータ２０の回転数を演算した第３演算結果と、に基づいて、ＣＰＵ６０Ａ、動作用ロジック２１０Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの中から異常が発生しているデバイスを決定する（ステップＳ２０３）。例えば、ステップＳ２０３では、ＣＰＵ６０Ａは、３つの演算結果の多数決処理によって、ＣＰＵ６０Ａ、動作用ロジック２１０Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの中から正常のデバイスを決定する。換言すれば、ＣＰＵ６０Ａは、３つの演算処理の少数決処理によって、ＣＰＵ６０Ａ、動作用ロジック２１０Ａ及び監視用ロジック回路６２Ａの中から異常が発生しているデバイスを決定する。

【0058】

ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａだけが異常であると判定した場合には、動作用ロジック回路６１Ａのモータ制御機能を停止させ（ステップＳ２０４）、監視用ロジック回路６２Ａを動作用として動作させる（ステップＳ２０５）。そして、ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する（ステップＳ２０６）。

【0059】

ＣＰＵ６０Ａは、監視用ロジック回路６２Ａだけが異常であると判定した場合には、監視用ロジック回路６２Ａの動作を停止させ（ステップＳ２０７）、動作用ロジック回路６１Ａをそのまま動作させる（ステップＳ２０８）。そして、ＣＰＵ６０Ａは、監視用ロジック回路６２Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する（ステップＳ２０９）。

【0060】

ＣＰＵ６０Ａは、動作用ロジック回路６１Ａだけ又は監視用ロジック回路６２Ａだけが異常ではない場合には、直ちに電動操作機構１Ａのモータ制御機能を停止させて（ステップＳ２１０）、電動操作機構１Ａの故障を示す故障信号を表示装置５０や外部ネットワークに出力する（ステップＳ２１１）。

【0061】

以上説明した第２の実施形態の電動操作機構１Ａは、第１の実施形態の効果を奏する他、動作用ロジック回路６１Ａだけが異常の場合には、監視用ロジック回路６２Ａにモータ制御機能を実行させ、監視用ロジック回路６２Ａだけが異常の場合には動作用ロジック回路６１Ａのモータ制御機能を継続させる。このような構成により、動作用ロジック回路６１Ａと監視用ロジック回路６２Ａとのうちいずれか１つが故障した場合でも、修理までの間においてモータ２０の運転を継続することができる。

【0062】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、監視用ロジック回路は、エンコーダ信号に基づいて演算したモータ２０の回転数の演算結果に異常があるか否かを判定し、異常があると判定した場合には、ＣＰＵに対して故障を通知することにより、従来よりも低コストで電動操作機構の故障を判定することができる。

【0063】

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同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0064】

１，１Ａ…電動操作機構、１０…上位盤操作部、２０…モータ、３０…エンコーダ、４０…制御部、５０…表示装置、６０，６０Ａ…ＣＰＵ、６１，６１Ａ…動作用ロジック回路、６２，６２Ａ…監視用ロジック回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】