JP6375197B2 - Switchgear - Google Patents
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Description
本発明は開閉装置に係り、特に、ガス遮断器等の遮断部の開閉操作を行う操作器が電動で操作され、その電動操作にリニアモータを用いて高電圧を遮断するものに好適な開閉装置に関する。 The present invention relates to a switchgear, and in particular, a switchgear suitable for a switchgear that operates to open and close a breaker such as a gas circuit breaker is electrically operated and uses a linear motor for the electric operation. About.
開閉装置の一種であるガス遮断器は、速やかに事故電流を遮断することにより、電力系統の事故の波及を防止する役割を持つため、より信頼性の高い装置の開発が要請されている。 A gas circuit breaker, which is a type of switchgear, has the role of preventing the spread of accidents in the power system by quickly interrupting the accident current, and therefore, development of a more reliable device is required.
ガス遮断器を操作する操作器として、操作ばねに畜勢したばね力を開放することにより操作力を得るようにしたばね操作器と、空気圧や油圧を利用して操作力を得るようにした空気圧操作器や油圧操作器が、従来から知られている。 As an operating device for operating the gas circuit breaker, a spring operating device that obtains the operating force by releasing the spring force fed to the operating spring, and an air pressure that obtains the operating force using air pressure or hydraulic pressure An operating device and a hydraulic operating device are conventionally known.
これら各操作器の特徴は、ばね操作器は低操作力、保守性、経済性に優れており、空気圧操作器は取扱が容易であると共に、高い操作力が得られ、更に、油圧操作器は低騒音で高い操作力が得られることである。 The characteristics of each of these actuators are that the spring actuator is excellent in low operating force, maintainability, and economy, the pneumatic actuator is easy to handle and obtains high operating force, and the hydraulic actuator is High operating force can be obtained with low noise.
しかしながら、ばね操作器の操作ばねによる操作では、操作ばねの弾性力が必ずしも一定でないこと、操作ばねの位置決め精度が低いこと、構造が煩雑で多くの部品から成り立つことから、動作に対する信頼性については改善の余地がある。また、油圧や空気圧を利用する油圧操作器や空気圧操作器では、周囲の温度変化によっては作動流体(油や空気)の動作特性が変動し、作動流体の配管漏れが発生する可能性があり、取扱が難しい側面がある。 However, in the operation by the operation spring of the spring operation device, the elastic force of the operation spring is not always constant, the positioning accuracy of the operation spring is low, and the structure is complicated and consists of many parts. There is room for improvement. In addition, in hydraulic actuators and pneumatic actuators that use hydraulic pressure or pneumatic pressure, the operating characteristics of the working fluid (oil or air) may fluctuate due to changes in ambient temperature, and piping leakage of the working fluid may occur. There are aspects that are difficult to handle.
このようなことから、上記の点を改善する方法として、電気による力を遮断部開閉の操作力に利用することが提案されており、この例として特許文献1に記載されたものがある。
For this reason, as a method for improving the above-described points, it has been proposed to use an electric force as an operation force for opening and closing the blocking portion. An example of this is described in
特許文献1には、遮断部開閉の操作力としてリニアモータを使用し、このリニアモータを操作力とする電動操作器が記載されている。特許文献1のように、リニアモータを遮断部開閉の操作力に使用することは、予め定められた駆動パターンにガス遮断器を動作させることを意図した構成と言える。
上述した特許文献1に示すようなリニアモータの駆動力を遮断部開閉の操作力とする場合、操作器には、モータを駆動する駆動電源を必要とする。特に、ガス遮断器等の開閉装置は、装置が設置される変電所の動力電源が無い停電時においても、遮断動作を要求されていることから、停電時のモータ駆動電源として蓄電装置を併設する必要がある。
When the driving force of the linear motor as shown in
この蓄電装置の例としては、Pb電池のように、蓄電量に応じて出力電圧の変動が少ない電池がある一方、蓄電量に応じて大きく出力電圧が変動する電解コンデンサ等のキャパシタ電源があげられる。電解コンデンサ等のキャパシタ電源の特徴は、単位体積当たりの蓄電量はPb電池に劣るものの、許容電流がPb電池より大きいこと、数100V級の電源としては取扱が容易であることが利点としてあげられる。 As an example of this power storage device, there is a battery such as an electrolytic capacitor whose output voltage varies greatly according to the amount of power storage, while there is a battery whose output voltage varies little according to the amount of power storage, such as a Pb battery. . Capacitor power supplies such as electrolytic capacitors have advantages in that the amount of electricity stored per unit volume is inferior to that of Pb batteries, but the allowable current is larger than that of Pb batteries, and that it is easy to handle as a power supply of several hundred volts. .
しかしながら、リニアモータ等の電動モータを電圧型インバータ回路であるドライブ装置で駆動する場合、変電所の停電後等にキャパシタ電源の電圧が低下してしまい、これに伴い、高速駆動時に十分な電流をリニアモータに供給することが難しくなり、遮断器として必要な遮断速度を維持できない可能性が大きいという問題がある。逆に、蓄電量を消費しても大きく電圧が低下しないようにキャパシタ容量を大きくすると、キャパシタサイズが大きくなり、遮断器のサイズ及びコストを増大させてしまうことが懸念される。 However, when driving an electric motor such as a linear motor with a drive device that is a voltage-type inverter circuit, the voltage of the capacitor power supply decreases after a power failure at a substation, etc. There is a problem that it is difficult to supply the linear motor, and there is a high possibility that the breaking speed necessary for the breaker cannot be maintained. Conversely, if the capacitor capacity is increased so that the voltage does not drop significantly even if the amount of stored electricity is consumed, there is a concern that the capacitor size increases and the size and cost of the circuit breaker increase.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電動モータの駆動電源電圧が低下した状態であっても、遮断器のサイズ等を増大させることなく、遮断器の遮断速度を維持することができる開閉装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to break the circuit breaker without increasing the size of the circuit breaker even when the drive power supply voltage of the electric motor is lowered. An object of the present invention is to provide a switchgear capable of maintaining speed.
本発明の開閉装置は、上記目的を達成するために、固定電極及び該固定電極に対して接触または開離する可動電極から成る遮断部と、前記可動電極を駆動する操作器とを備え、前記固定電極に対して前記可動電極が所定の接触距離をもって接触する構造であって、
前記操作器が電動モータで構成され、かつ、前記電動モータを駆動する電源電圧を基に、前記接触距離を制御する接触距離制御手段を備えていると共に、前記電動モータを駆動する電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、該電源電圧検出手段で検出された前記電動モータを駆動する電源電圧の検出値が予め設定された閾値より低下した時に、前記接触距離を延長する制御を前記接触距離制御手段で行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the switchgear according to the present invention includes a fixed electrode and a blocking portion including a movable electrode that contacts or separates from the fixed electrode, and an operating device that drives the movable electrode, The movable electrode is in contact with the fixed electrode with a predetermined contact distance,
The operating device is constituted by an electric motor, and has a contact distance control means for controlling the contact distance based on a power supply voltage for driving the electric motor, and detects a power supply voltage for driving the electric motor. Control for extending the contact distance when a detection value of the power supply voltage for driving the electric motor detected by the power supply voltage detection means falls below a preset threshold value. It is characterized by being performed by the control means .
本発明によれば、電動モータの駆動電源電圧が低下した状態であっても、遮断器のサイズ等を増大させることなく、遮断器の遮断速度を維持することができる。 According to the present invention, the breaking speed of the circuit breaker can be maintained without increasing the size or the like of the circuit breaker even when the drive power supply voltage of the electric motor is lowered.
以下、図示した実施例に基づいて本発明の開閉装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。 Hereinafter, the switchgear of the present invention will be described based on the illustrated embodiments. In addition, in each Example, the same code | symbol is used for the same component.
図1及び図2に、本発明の実施例1であるガス遮断器を示し、図1はガス遮断器の閉極(投入)状態、図2は開極(遮断)状態をそれぞれ示すものである。
1 and 2 show a gas circuit breaker which is
該図に示す如く、本実施例のガス遮断器は、事故電流を遮断するための遮断部30と、遮断部30を操作するための操作部31とに大別される。
As shown in the figure, the gas circuit breaker according to the present embodiment is broadly divided into a
遮断部30は、内部にSF6ガスを充満させた密閉金属容器1内に、密閉金属容器1の端部に設けられた絶縁支持スペーサ2に固定された固定電極3と、固定電極3と対向配置され、該固定電極3に対して閉極又は開極する可動電極4と、可動電極4の先端に設けられ、開極時に固定電極3と可動電極4の間に発生するアークに消弧性ガスを吹き付けて消弧するノズル5と、一方側が操作部31側に接続されると共に、他方側が可動電極4に接続される絶縁ロッド9と、可動電極4を支持する絶縁支持筒7と、可動電極4に接続され電力系統主回路の一部を構成する主回路導体となる高電圧導体8とから概略構成されている。
The shut-off
そして、遮断部30は、操作部31からの操作力を通じて可動電極4を移動させて、固定電極3に対して電気的に開閉することにより、電流の投入(閉極)及び遮断(開極)が行われるものである。
And the interruption | blocking
一方、操作部31は、密閉金属容器1に隣接して設けられた操作器ケース13と、この操作器ケース13内に設置されたリニアモータ(操作器)10と、このリニアモータ10の内部に配置され、軸方向に直線駆動する可動子11が配置されている。
On the other hand, the
本実施例でのリニアモータ10は、磁石を等間隔で並べた磁石列で構成された永久磁石型のリニアモータであり、可動子11は、密閉金属容器1を気密に保ったまま駆動できるように設けられた図示しない直線シール部を通じて絶縁ロッド9に連結されている。絶縁ロッド9は可動電極4に連結されており、可動子11の動作を通じて遮断部30における可動電極4を動作させることが可能になっている。
The
また、リニアモータ10は、操作器ケース13の表面に設けた密封端子12を通じてドライブ回路部14と電気的に接続されている。ドライブ回路部14の電源として、電源部16がドライブ回路部14と電気的に接続されている。電源部16は、図示しない外部からの電源供給を受け、直流電圧源、例えば蓄電量に応じて電圧が変動する電解コンデンサやフィルムコンデンサ等のキャパシタ電源で構成される。
Further, the
また、ドライブ回路14には制御部15が接続されており、制御部15からの指令を元に、ドライブ回路14を構成するスイッチ素子を駆動し、リニアモータ10へ任意の電流を供給して可動子11を駆動する。制御部15には、リニアモータ10に併設したリニアエンコーダ18からの信号が入力され、リニアエンコーダ18は、可動子11に貼り付けられたリニアスケール(図示せず)から可動電極4の位置信号を読み取り、この位置信号を制御部15へ送信するようにしている。制御部15は、リニアエンコーダ18からの可動電極4の位置信号を基に、可動子11の位置、位相を演算し、その結果をリニアモータ10の制御に使用する。
Further, a
また、電源部16には、電源部16に設けたキャパシタ電源の電圧を検出する電源電圧検出手段である電源電圧検出回路17が設けられ、この電源電圧検出回路17の出力を制御部15へ入力し、モータ制御に使用する。
Further, the
つまり、本実施例では、リニアモータ10に供給される電圧、電流及び/又は位相を制御する制御部15と、この制御部15からの駆動信号を受けて、該駆動信号通りの電流をリニアモータ10に供給するドライブ回路部14と、このドライブ回路部14の電源である電源部16と、リニアモータ10に併設され、リニアモータ10の可動子11の位置を読み取り制御部15へ送信するリニアエンコーダ18とを備え、電源電圧検出回路17で電源部16の電圧を検出し、その検出した電源部16の電圧を制御部15へ出力するようにしている。
That is, in this embodiment, the
図3に、本実施例のガス遮断器における固定電極3と可動電極4の動作を示す。図3(a)は、固定電極3とリニアモータ10の可動子11につながった可動電極4が接触している投入状態を示している。
In FIG. 3, operation | movement of the fixed
該図に示す如く、リニアモータ10の可動子11につながった可動電極4とノズル5及びシリンダ6は、固定電極3に対して相対的に図中のX方向に移動する。本実施例では、図3(a)における可動電極4の位置を電源電圧が初期値における相当値、つまり位置ゼロ(0)とし、固定電極3との接触距離(位置0からX1までの距離、即ち、固定電極3と可動電極4が投入状態から開離するまでの移動量)をワイプ長W0とする。
As shown in the figure, the movable electrode 4, the
図3(b)は、固定電極3と可動電極4が離れた状態、つまり遮断状態を示している。
FIG. 3B shows a state where the fixed
該図に示す如く、可動電極4は、位置ゼロ(0)からリニアモータ10の可動子11がX方向移動することで、位置ゼロ(0)からX3の位置まで移動し、電流を遮断することになる。この際、固定電極3と可動電極4の間で発生するアークに、消弧性能を有するSF6ガスを吹き付けることでアークを消弧させ、電流を遮断する。遮断性能は、可動電極4が固定電極3から離れるX1の位置から途中X2までの間の平均速度(以下、遮断速度という)を、一定以上にすることでSF6ガスによる消弧性能が維持される。
As shown in the figure, the movable electrode 4 moves from the position zero (0) to the position X3 by moving the
次に、本実施例の特徴である制御部15の構成について図4を用いて説明する。
Next, the configuration of the
該図に示す如く、本実施例では、制御部15にガス遮断器の投入または遮断動作指令を基にリニアモータ10への位置指令を選択し、リニアエンコーダ18からの信号から演算した可動子11の位相を基に、選択した位置の適切な電流をリニアモータ10に供給するため、ドライブ回路14の駆動信号を出力するモータ制御部21を備えていることを基本とする。
As shown in the figure, in this embodiment, a position command to the
そして、制御部15には、電源電圧検出回路17からの検出値を基に、電源電圧に適したワイプ長を求めるワイプ長演算部23と、このワイプ長演算部23の出力値を基に、ガス遮断器の投入位置を演算する投入位置指令演算部22を設け(投入位置指令演算部22とワイプ長演算部23で接触距離制御手段を構成している)、投入指令演算部22の出力を基に、モータ制御部21におけるガス遮断器の投入位置を設定するようにしている。
Based on the detection value from the power supply
即ち、本実施例の制御部15は、リニアエンコーダ18から演算したリニアモータ10の可動子11の位相を基に、ドライブ回路部14からの駆動信号通りの電流をリニアモータ10に供給するための駆動信号を出力するモータ制御部21と、電源電圧検出回路17からの検出値を基に、リニアモータ10を駆動する電源電圧に適した固定電極3と可動電極4が投入状態から開離するまでの移動量であるワイプ長を求めるワイプ長演算部23と、このワイプ長演算部23に出力値を基に、遮断部30の投入位置を演算する投入位置指令演算部22とから成り、投入位置指令演算部22の出力値を基に、モータ制御部21における遮断部30の投入位置を設定するものである。
That is, the
ワイプ長演算部23は、例えば、図5に示すように、電源電圧値の閾値Vth1を設定し、電源電圧が閾値Vth1を下回った場合、ワイプ長をワイプ長初期値W0からW1へ変更するマップ形式で演算する。マップにはヒステリシスを設けるのが望ましく、電源電圧が閾値Vth1より大きくなった場合は、閾値Vth1より大きい閾値Vth2を超えた時点で、ワイプ長をW1からW0へ戻す。電源電圧値の閾値Vth1は、動作シミュレーションや実機試験を用いて、余裕を持った値にするのが望ましい。また、閾値を設けて閾値の上下でワイプ長を設定するのではなく、電源電圧とワイプ長を1対1に設定する方法でもかまわない。
For example, as shown in FIG. 5, the wipe
一方、投入位置指令演算部22は、例えば、ワイプ長初期値W0における投入位置をゼロ(0)とし、ワイプ長演算部23の出力をWとすると、演算結果の投入位置XMAKEを数1のように演算する。
On the other hand, for example, when the insertion position at the wipe length initial value W0 is set to zero (0) and the output of the wipe
数1で演算した投入位置XMAKEを基に、モータ制御部21において、ガス遮断器の投入位置を決定し、遮断動作における初期位置と、投入動作における最終目的位置を数1の演算結果に置き換え、電源電圧にモータ駆動を実施することができる。
Based on the closing position X MAKE calculated in Equation 1, the
図6及び図7を用いて、上述した本実施例の構成による効果を説明する。 The effect of the configuration of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS.
図6は、電源電圧Vdcが、初期電圧Vstの状態における遮断動作例を示したものである。 FIG. 6 shows an example of the shut-off operation when the power supply voltage Vdc is at the initial voltage Vst.
該図において、ガス遮断器への遮断指令が時間t0に入る前は、可動電極4の位置は、ワイプ長W0相当である位置ゼロにいる(図3参照)。ガス遮断器へ遮断指令が入ると共に、可動子11に接続する可動電極4の位置は、時間t1でワイプ長を抜ける位置X1に到達し、速度V1に達する。時間t1以降さらに加速し、時間t2では速度V2、位置X2に到達する。遮断速度は、位置X1からX2間の平均速度と定義しており、概略計算すると遮断速度は(V1+V2)/2と計算できる。
In this figure, before the interruption command to the gas circuit breaker enters time t0, the position of the movable electrode 4 is at a position zero corresponding to the wipe length W0 (see FIG. 3). A shut-off command is input to the gas circuit breaker, and the position of the movable electrode 4 connected to the
図7は、電源電圧Vdcが閾値Vth1以下に位置している時の遮断動作例を示したものである。 FIG. 7 shows an example of a cutoff operation when the power supply voltage Vdc is below the threshold value Vth1.
該図において、ガス遮断器への遮断指令が時間t0に入る前は、可動電極4の位置はワイプ長W1に相当する位置X4に位置する(図3参照)。時間t0に遮断指令が入った後加速するが、図6と同じ推力を有する場合、ワイプ長を抜ける位置X1に至るまでの時間はt1より長いt1´まで時間がかかる。ただし、時間t1´における速度V1´は、加速距離が長いこと、つまり加速時間が長いことから速度V1より速くなる。時間t1´以降において、電源電圧不足により推力低下ため、位置X2に到達した時間t2´における速度V2´は、速度V2より低くなる。速度V2´が速度V2より低くても、位置X1における速度V1´が速度V1より高いことから、位置X1とX2間の平均速度は、図6と同等に維持される。 In this figure, before the interruption command to the gas circuit breaker enters time t0, the position of the movable electrode 4 is located at the position X4 corresponding to the wipe length W1 (see FIG. 3). Although acceleration is performed after a shut-off command is input at time t0, when the same thrust as in FIG. 6 is used, the time to reach the position X1 that passes through the wipe length takes t1 ′ longer than t1. However, the speed V1 ′ at time t1 ′ is faster than the speed V1 because the acceleration distance is long, that is, the acceleration time is long. After the time t1 ′, the thrust is reduced due to insufficient power supply voltage, so the speed V2 ′ at the time t2 ′ reaching the position X2 is lower than the speed V2. Even when the speed V2 ′ is lower than the speed V2, the speed V1 ′ at the position X1 is higher than the speed V1, so that the average speed between the positions X1 and X2 is maintained equal to that in FIG.
このように本実施例の構成を用いることで、ガス遮断器の操作器にリニアモータを使用した場合における電源電圧低下時の推力不足の状態に置いても、遮断速度を維持できるので、例えば、遮断器が設置される変電所等において、モータ駆動電源への充電が断たれた停電状態でも遮断動作を複数回実施することが可能となる。 In this way, by using the configuration of the present embodiment, even when the linear motor is used for the operation device of the gas circuit breaker, even when the power supply voltage is lowered, the interruption speed can be maintained, so that, for example, In a substation or the like where a circuit breaker is installed, it is possible to perform a circuit breaking operation a plurality of times even in a power failure state in which charging to the motor drive power supply is cut off.
更に、電源電圧低下時においても遮断速度を維持できることから、電動モータ駆動源にコンデンサ類を使用した場合、コンデンサ容量を低減し、低コスト化することが可能となる。リニアモータ等の電動モータ駆動源に電池を使用した場合、電源電圧が想定より低下した時でも遮断性能を維持できることから、電池電圧の異常低下時においての遮断器能保護機能としても有効である。 Furthermore, since the shutoff speed can be maintained even when the power supply voltage is lowered, when capacitors are used as the electric motor drive source, the capacitor capacity can be reduced and the cost can be reduced. When a battery is used as a drive source for an electric motor such as a linear motor, the breaking performance can be maintained even when the power supply voltage is lower than expected. Therefore, it is effective as a circuit breaker function protection function when the battery voltage is abnormally lowered.
このような本実施例によれば、電源電圧を基に、適切な固定電極と可動電極の接触距離を求めることで、つまり電源電圧低下時は、固定電極と可動電極の接触距離を延長することで、遮断動作時の助走距離が長くなり、遮断速度を要求する区間の初期速度が上昇し、区間最後の速度が低減しても、区間の平均速度を維持することができる。 According to the present embodiment, the contact distance between the fixed electrode and the movable electrode is obtained based on the power supply voltage, that is, when the power supply voltage is lowered, the contact distance between the fixed electrode and the movable electrode is extended. Thus, the average speed of the section can be maintained even if the approaching distance during the blocking operation is increased, the initial speed of the section requiring the blocking speed is increased, and the final speed of the section is decreased.
従って、電源電圧低下時の遮断性能を維持することが可能になると共に、電源にキャパシタ電源を適用した場合のキャパシタ容量を低減、つまり、ガス遮断器のサイズ等を増大させることなく、ガス遮断器の遮断速度を維持することができる。 Therefore, it becomes possible to maintain the shut-off performance when the power supply voltage is lowered, and reduce the capacitor capacity when the capacitor power source is applied to the power source, that is, without increasing the size or the like of the gas circuit breaker. It is possible to maintain the shut-off speed.
次に、本発明の実施例2について、図8及び図9を用いて説明する。図8は、図4におけるモータ制御部21について、本実施例における内部構成例について示している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows an internal configuration example of the present embodiment with respect to the
図8に示す如く、モータ制御部21は、位置指令演算部21a、位置制御演算部21b、速度指令制限部21c、速度制御演算部21d及び本実施例の特徴である速度上限演算部21eから構成されている。
As shown in FIG. 8, the
位置指令演算部21aは、投入位置指令を基にガス遮断器の投入位置を演算すると共に、動作指令における投入または遮断指令に基づいて、位置指令X*を出力する機能を有する。また、位置制御演算部21bは、位置指令X*と、リニアエンコーダ18(図1及び図2参照)からの信号を基に演算される位置フィードバック値X^を基に、第1の速度指令V**を演算出力する。なお、位置制御演算部21bの具体的構成は、位置指令X*と位置フィードバック値X^の偏差を基に速度指令を演算するフィードバック制御または位置指令X*から第1の速度指令V**を演算するフィードフォワード制御で構成してもかまわない。また、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせた制御構成でもかまわない。
The position
速度指令制限部21cは、速度上限演算部21eが出力する速度上限Vmaxを上限値とするリミット演算部である。第1の速度指令V**が速度上限Vmaxを上回っているときは、第2の速度指令V*を速度上限Vmaxとして出力すると共に、第1の速度指令V**が速度上限Vmaxを下回っているときは、第1の速度指令V**を第2の速度指令V*として出力する。
Speed
速度制御演算部21dは、第2の速度指令V*とリニアエンコーダ18からの信号を基に演算される速度フィードバック値V^を基に、ドライブ回路14の駆動信号であるモータ駆動指令を出力する構成となっている。速度制御演算部21d内の構成は、既に公知の制御構成であり、本実施例での詳細な説明を省く。
The speed control calculation unit 21d outputs a motor drive command that is a drive signal of the
本実施例の特徴である速度上限演算部21eにおける演算方法について、本実施例における動作波形例である図9を用いて説明する。
A calculation method in the speed upper
図9は、実施例1と同様、電源電圧Vdcが閾値Vth1を下回り、ワイプ長がW0からW1に変更され、投入位置XMAKEとしてガス遮断器が位置X4に位置しているときを前提とする。 FIG. 9 is based on the assumption that the power supply voltage Vdc is lower than the threshold value Vth1, the wipe length is changed from W0 to W1, and the gas circuit breaker is located at the position X4 as the closing position X MAKE, as in the first embodiment. .
ガス遮断器への遮断指令に従い、リニアモータ10が駆動開始するt0の時点では、速度上限値Vmaxとして初期値である速度V2を出力する。速度V2は、投入位置が位置0に設定されているときの数値とする。時間t11´でリニアモータ10が位置X1に到達し、このときのモータ速度V11´が得られた時、速度上限演算部21eは、予め設定されている位置X1とX2間の目標遮断速度Vave *値を基に、位置X2における速度目標値V12´を演算し、速度上限値Vmaxとして演算出力する。速度目標値V12´の演算式は、例えば数2を使用する。
According cutoff command to the gas circuit breaker, the
上述したように、速度上限値Vmaxとして、位置X2における速度目標値V12´が速度上限演算部21eから出力されると、速度指令演算部21cの出力値である第2の速度指令V*の上限値となることから、第1の速度指令V**が速度目標値V12´より大きくても、第2の速度指令V*は速度目標値V12´と等しくなる。その結果、速度制御演算部21dは、モータ速度がV12´を超えることが無いようにリニアモータ10を制御する。
As described above, as the speed upper limit V max, the speed target value V12' at position X2 has the output from the speed
速度上限演算部21eの出力が速度V2から位置X2における速度目標値V12´に変更され、図9のように、位置X2における速度目標値V12´値が速度V2より小さい場合は、位置X1におけるモータ速度V11´が想定より速かったので、位置X2での速度をV2より低い位置X2における速度目標値V12´まで加速すれば、目標平均速度Vave *を実現できる。
When the output of the speed upper
従って、位置X2の速度をV2へ加速させる場合と比較すると、モータ加速に必要な推力と消費エネルギーを縮小可能であり、電源電圧低下を最低限に抑えられる効果がある。 Therefore, as compared with the case where the speed of the position X2 is accelerated to V2, the thrust and energy consumption required for motor acceleration can be reduced, and the power supply voltage drop can be minimized.
図9は、投入位置XMAKEが位置X4にある例を示したが、遮断動作を位置0からスタートして、位置X1に到達した時に逐次位置X2における速度目標値を演算し、モータ速度上限値Vmaxを変更することで、目標遮断速度Vave *を実現するための適切な速度指令値を速度制御部に入力することが可能になり、電源電圧およびモータ電流に余裕がある限り安定して遮断速度を実現できる。
FIG. 9 shows an example in which the closing position X MAKE is at the position X4. However, when the blocking operation is started from the
このような本実施例の構成であっても、実施例1と同様な効果を得ることができる。 Even with this configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is possible to add, delete, and replace the configuration of a part of the configuration of the embodiment.
1…密閉金属容器、2…絶縁支持スペーサ、3…固定電極、4…可動電極、5…ノズル、6…シリンダ、7…絶縁支持筒、8…高電圧導体、9…絶縁ロッド、10…リニアモータ、11…可動子、12…密封端子、13…操作器ケース、14…ドライブ回路、15…制御部、16…電源部、17…電源電圧検出回路、18…リニアエンコーダ、21…モータ制御部、21a…位置指令演算部、21b…位置制御演算部、21c…速度指令制限部、21d…速度制御演算部、21e…速度上限演算部、22…投入位置指令演算部、23…ワイプ長演算部、30…遮断部、31…操作部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記操作器が電動モータで構成され、かつ、前記電動モータを駆動する電源電圧を基に、前記接触距離を制御する接触距離制御手段を備えていると共に、
前記電動モータを駆動する電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、該電源電圧検出手段で検出された前記電動モータを駆動する電源電圧の検出値が予め設定された閾値より低下した時に、前記接触距離を延長する制御を前記接触距離制御手段で行うことを特徴とする開閉装置。 A blocking portion including a fixed electrode and a movable electrode that contacts or separates from the fixed electrode, and an operating device that drives the movable electrode, and the movable electrode contacts the fixed electrode at a predetermined contact distance. A structure to
The operating device is composed of an electric motor, and includes a contact distance control means for controlling the contact distance based on a power supply voltage for driving the electric motor,
Power supply voltage detection means for detecting a power supply voltage for driving the electric motor, and when the detected value of the power supply voltage for driving the electric motor detected by the power supply voltage detection means falls below a preset threshold, An opening / closing device characterized in that control for extending the contact distance is performed by the contact distance control means.
前記電動モータがリニアモータで構成され、該リニアモータに供給される電圧、電流及び/又は位相を制御する制御部と、該制御部からの駆動信号を受けて、該駆動信号通りの電流を前記リニアモータに供給するドライブ回路部と、該ドライブ回路部の電源である電源部と、前記リニアモータに併設され、該リニアモータの可動子の位置を読み取り前記制御部へ送信するリニアエンコーダとを備え、前記電源電圧検出手段で前記電源部の電圧を検出し、その検出した前記電源部の電圧を前記制御部へ出力することを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 1,
The electric motor is composed of a linear motor, receives a drive signal from the control unit that controls the voltage, current, and / or phase supplied to the linear motor, and converts the current according to the drive signal to the current. A drive circuit unit that supplies the linear motor; a power source unit that is a power source of the drive circuit unit; and a linear encoder that is attached to the linear motor and reads the position of the mover of the linear motor and transmits the position to the control unit. The power supply voltage detecting means detects the voltage of the power supply unit, and outputs the detected voltage of the power supply unit to the control unit.
前記制御部は、前記リニアエンコーダから演算した前記リニアモータの可動子の位相を基に、前記ドライブ回路部からの駆動信号通りの電流を前記リニアモータに供給するための駆動信号を出力するモータ制御部と、前記電源電圧検出手段からの検出値を基に、前記リニアモータを駆動する電源電圧に適した前記固定電極と可動電極が投入状態から開離するまでの移動量であるワイプ長を求めるワイプ長演算部と、該ワイプ長演算部に出力値を基に、前記遮断部の投入位置を演算する投入位置指令演算部とから成り、前記投入位置指令演算部の出力値を基に、前記モータ制御部における前記遮断部の投入位置を設定することを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 2, wherein
The control unit outputs a drive signal for supplying a current according to the drive signal from the drive circuit unit to the linear motor based on the phase of the mover of the linear motor calculated from the linear encoder. And a wipe length that is a movement amount until the fixed electrode and the movable electrode that are suitable for the power supply voltage for driving the linear motor are released from the applied state based on the detected value from the power supply voltage detecting means The wipe length calculation unit comprises a wipe position calculation unit that calculates an input position of the blocking unit based on an output value of the wipe length calculation unit, and based on an output value of the input position command calculation unit, An opening / closing device that sets a closing position of the blocking unit in a motor control unit.
前記ワイプ長演算部は、前記リニアモータを駆動する電源電圧の閾値(Vth1)を予め設定し、かつ、前記電源電圧が予め設定した閾値(Vth1)を下回った場合は、前記ワイプ長をワイプ長初期値(W0)からそれより大きいワイプ長(W1)へ変更すると共に、前記電源電圧が予め設定した閾値(Vth1)より大きくなった場合は、予め設定した閾値(Vth1)より大きい閾値(Vth2)を超えた時点で、ワイプ長を前記W1から前記W0へ戻すことを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 3, wherein
The wipe length calculator sets a power supply voltage threshold (Vth1) for driving the linear motor in advance, and if the power supply voltage falls below a preset threshold (Vth1), the wipe length is set to the wipe length. When the power supply voltage is changed from the initial value (W0) to a larger wipe length (W1) and the power supply voltage becomes larger than the preset threshold value (Vth1), the threshold value (Vth2) larger than the preset threshold value (Vth1). An opening / closing device that returns the wipe length from W1 to W0 when the value exceeds W.
前記投入位置指令演算部は、ワイプ長初期値(W0)における投入位置をゼロ(0)とし、前記ワイプ長演算部の出力ワイプ長を(W)とすると、演算結果の投入位置XMAKEを下記の数1のように演算し、この数1で演算した投入位置XMAKEを基に、前記モータ制御部において前記遮断部の投入位置を決定し、遮断動作における初期位置と投入動作における最終目的位置を数1の演算結果に置き換えて、前記リニアモータを駆動することを特徴とする開閉装置。
The closing position command computing section the on position in the wipe length initial value (W0) to zero (0), when the output wipe length of the wipe length calculator and (W), the following the loading position X MAKE calculation result The motor control unit determines the closing position of the shut-off portion based on the closing position X MAKE calculated by the formula 1, and calculates the initial position in the closing operation and the final target position in the closing operation. An opening / closing device, wherein the linear motor is driven by substituting the calculation result of Equation (1).
前記モータ制御部は、前記投入位置指令演算部からの投入位置指令を基に前記遮断部の投入位置の位置演算を行うと共に、動作指令における投入または遮断指令に基づいて位置指令(X*)を出力する位置指令演算部と、該位置指令演算部から出力される位置指令(X*)と前記リニアエンコーダからの信号を基に演算される位置フィードバック値(X^)を基に、第1の速度指令(V**)を演算出力する位置制御演算部と、該位置制御演算部の第1の速度指令(V**)が速度上限(Vmax)を上回っているときは、第2の速度指令(V*)を速度上限(Vmax)として出力すると共に、前記第1の速度指令(V**)が速度上限(Vmax)を下回っているときは、前記第1の速度指令(V**)を第2の速度指令(V*)として出力する速度指令制限部と、前記第2の速度指令(V*)と前記リニアエンコーダからの信号を基に演算される速度フィードバック値(V^)を基に、前記ドライブ回路部の駆動信号であるモータ駆動指令を出力する速度制御演算部と、前記リニアモータが位置(X1)に到達し、この時のリニアモータの速度(V11´)が得られた時、予め設定されている前記可動電極の2つの位置(X1とX2)間の目標遮断速度(Vave *)値を基に、前記可動電極の位置(X2)における速度目標値(V12´)を演算し、速度上限値(Vmax)として演算出力する速度上限演算部とから成ることを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 3, wherein
The motor control unit performs a position calculation of the closing position of the blocking unit based on a closing position command from the closing position command calculating unit, and outputs a position command (X * ) based on the closing or blocking command in the operation command. Based on the position command calculation unit to be output, the position command (X * ) output from the position command calculation unit, and the position feedback value (X ^) calculated based on the signal from the linear encoder, When the position control calculation unit that calculates and outputs the speed command (V ** ) and the first speed command (V ** ) of the position control calculation unit exceeds the speed upper limit (V max ), the second The speed command (V * ) is output as a speed upper limit (V max ), and when the first speed command (V ** ) is lower than the speed upper limit (V max ), the first speed command ( V ** ) as the second speed command (V * ) It based the speed command limiting section for force, the second speed command (V *) and the speed feedback value is calculated based on a signal from the linear encoder (V ^), a driving signal of the driving circuit unit A speed control calculation unit that outputs a motor drive command, and the movable electrode that is set in advance when the linear motor reaches the position (X1) and the speed (V11 ′) of the linear motor at this time is obtained. Based on the target breaking speed (V ave * ) value between the two positions (X 1 and X 2), the speed target value (V 12 ′) at the position (X 2) of the movable electrode is calculated, and the speed upper limit value (V max And a speed upper limit calculation unit which calculates and outputs as a switching device.
前記位置制御演算部は、前記位置指令(X*)と前記位置フィードバック値(X^)の偏差を基に速度指令を演算するフィードバック制御、または前記位置指令(X*)から前記第1の速度指令(V**)を演算するフィードフォワード制御で構成されていることを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 6,
The position control calculation unit is a feedback control that calculates a speed command based on a deviation between the position command (X * ) and the position feedback value (X ^), or the first speed from the position command (X * ). An opening / closing device comprising feedforward control for calculating a command (V ** ).
前記リニアエンコーダは、前記リニアモータの可動子に貼り付けられたリニアスケールから位置信号を読み取り、この位置信号を前記制御部へ送信することを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to any one of claims 2 to 7,
The linear encoder reads a position signal from a linear scale attached to a mover of the linear motor, and transmits the position signal to the control unit.
前記電源部は、キャパシタ電源で構成されていることを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to any one of claims 2 to 8,
The power supply unit is configured by a capacitor power supply.
前記キャパシタ電源は、電解コンデンサ或いはフィルムコンデンサから成ることを特徴とする開閉装置。 The switchgear according to claim 9,
The switch power supply is characterized in that the capacitor power source comprises an electrolytic capacitor or a film capacitor.
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