有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的製作方法
2024-02-10 06:51:15 2
專利名稱：有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及監視裝入變壓器的有載分接頭切換器的動作狀態的有載分接 頭切換器的切換動作監視裝置。
背景技術：
用於變壓器的有載分接頭切換器，由具有切換開關、分接頭選擇器及轉換 器的有載分接頭切換器；以及操作該有載分接頭切換器的操作機構構成，監視 有載分接頭切換器的動作狀態的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置例如 有專利文獻1及專利文獻2中所揭示的裝置。
專利文獻1中所揭示的切換動作監視裝置具有用一連串切換動作有關的 模式來檢測操作機構的驅動軸產生的轉矩的轉矩傳感器部；判別切換開關、分 接頭選擇器、以及轉換器的切換動作的切換模式的切換模式判別部；存儲每個 切換模式正常動作時的轉矩模式的正常轉矩模式存儲部；根據來自切換模式判 別部的輸出選擇該切換模式中的正常轉矩模式、與來自轉矩傳感器部的輸出進 行比較來判定動作異常地方的異常地方判定部；以及根據沒有檢測出動作異常 的正常時的轉矩模式的來自轉矩傳感器部的輸出的變動傾向、來校正正常模式 存儲部的存儲內容的正常轉矩模式校正部。
該裝置通過比較切換動作時用轉矩傳感器部檢測的切換時的切換轉矩模 式與正常時的切換轉矩模式，來判定異常地方，另外，探測長期的切斷轉矩的 下降趨勢，校正正常轉矩模式。
另外，通過選擇與各切換模式相對應的正常轉矩模式，進行比較，來判別 有無異常，根據異常發生的時間，確定異常地方。
另外，專利文獻2中所示的切換動作監視裝置具有檢測操作機構的電動 機電流的電流檢測單元；檢測有載分接頭切換器的驅動軸轉矩的轉矩檢測單 元；識別有載分接頭切換器的切換動作的動作模式的動作模式識別單元；對每
個動作模式識別並採集電流檢測單元檢測的切換動作中的電動機電流波形數 據、及轉矩檢測單元檢測的轉矩波形數據的切換數據採集單元；對每個識別的 動作模式設定監視對象特定數據、預先設定該每個動作模式的監視對象特定數
據的基準值及允許變動幅度並加以存儲的基準數據設定單元；從採集的電動機
電流波形數據及轉矩波形數據分別提取與預先設定的監視對象特定數據相對
應的特定數據的特定數據提取單元；以及比較提取的特定數據與該動作模式相 對應的基準值、在超過允許變動幅度時判定動作狀態為異常的異常判定單元。
該裝置由於對於用轉矩檢測單元檢測的轉矩波形數據，假設切換開關、分 接頭選擇器及轉換器的動作時刻，預先設定一定的時間寬度，將時間寬度中的 波形最大值的點認定為特定點，提取該點的轉矩值及其發生時刻，與基準數據 設定單元設定的基準值進行比較，在超過允許變動幅度時，判定動作狀態為異 常，因此處理簡單，而且能夠進行高精度的判定。
專利文獻h特開平04-137511號公報
專利文獻2:特許第3189542號公報
以往的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置如上述那樣構成，異常動作 狀態的檢測是將檢測的轉矩波形數據與正常時的轉矩波形數據進行比較，在超 過允許變動幅度時，判定動作狀態為異常，因此處理簡單，而且能夠進行高精 度的判定。但是，實際上利用安裝在運行中的有載分接頭切換器的驅動軸上的 轉矩檢測單元檢測出的轉矩波形數據在原來表示切換動作狀態的轉矩波形數 據上疊加了幹擾分量，很多情況下形成了難以讀出實際的轉矩值的脈動波形。
然而，例如在求出切換開關的切換動作中發生的最大轉矩作為所希望的特 定數據時，如上所述，是求出在一定的時間寬度中觀測的轉矩數據的極大值。 而且，該觀測時間寬度是以切換動作的開始時刻為基準設定的。因而，為了得 到正確的特性數據，前提是正確檢測出切換動作的開始時刻。在根據不正確的 開始時刻設定的時間寬度內進行觀測時，有可能將該時間寬度內出現的、與根 據上述特定數據不同的最大值誤認為是根據上述特定數據的最大值。
再有，在轉矩波形數據形成為疊加了幹擾分量的脈動波形時，若考慮這些 幹擾分量的影響，則該觀測時間寬度應該儘量設定得狹窄，正確確實地檢測出 切換動作的開始時刻就更重要。
因此，例如在前面的專利文獻2所示的轉矩檢測單元24(參照該文獻圖1) 中，採用與操作機構的驅動軸一體設計製造的特別定製產品，實現正確掌握切 換動作的開始時刻，但是反之，不可避免增加了裝置成本。特別是在想對現有 的分接頭切換裝置重新引入這種監視裝置時，現場的改造工程很複雜煩瑣，成 本也上升，這些問題阻礙了這種裝置的普及。
本發明正是為了解決上述問題而提出的，其目的在於提供一種有載分接頭 切換器的切換動作監視裝置，該裝置放寬對於切換動作的開始時刻的檢測精度 要求，能夠採用比較簡便廉價的轉矩檢測單元，再有，檢測出的轉矩檢測波形 即使是包含幹擾分量的脈動波形，也能夠正確確實地掌握伴隨切換開關的切換 動作而產生的轉矩波形數據，能夠高精度地判定切換動作的異常狀態。
發明內容
本發明有關的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，具有 檢測進行具有切換開關、分接頭選擇器、以及轉換器的有載分接頭切換器 的操作的操作機構的驅動軸上所產生的驅動軸轉矩的轉矩檢測單元；
識別有載分接頭切換器的切換動作的動作模式的動作模式識別單元；
用動作模式識別單元識別利用轉矩檢測單元檢測的驅動軸轉矩的轉矩波
形數據、對每個動作模式進行採集的轉矩波形數據採集單元；
對有載分接頭切換器的每個動作模式設定監視對象特定數據、設定其基準 值及允許變動幅度的管理值並進行存儲的基準數據設定單元；
具有幹擾除去電路、波形整形電路、以及動作基準時刻提取單元的波形處 理單元，前述幹擾除去電路提取轉矩波形數據採集單元採集的轉矩波形數據， 通過從提取的轉矩波形數據除去超過規定的第1頻率的頻率分量，而生成除去 幹擾分量的轉矩波形處理數據，前述波形整形電路通過從轉矩波形處理數據除 去超過比整形後的轉矩波形中保留有伴隨切換開關的切換動作而產生的轉矩 變化的範圍內設定的第l頻率要低的規定的第2頻率的頻率分量，而生成轉矩 波形整形數據，前述動作基準時刻提取單元提取將規定的時間範圍的轉矩波形 整形數據進行時間微分的波形的極值的發生時刻，作為動作基準時刻；
根據用該波形處理單元提取的動作基準時刻及轉矩波形處理數據、提取與
監視對象特定數據相對應的數據，作為特定數據的特定數據提取單元；以及 比較利用該特定數據提取單元提取的特定數據與用基準數據設定單元設 定的基準值、在超過允許變動幅度的管理值時判定為異常的異常判定單元。
本發明如上所述，特別是由於設置了具有幹擾除去電路、波形整形電路、 以及動作基準時刻提取單元的波形處理單元，該幹擾除去電路通過從來自轉矩 檢測單元的轉矩波形數據除去超過規定的第l頻率的頻率分量，而生成除去幹 擾分量的轉矩波形處理數據，該波形整形電路通過從轉矩波形處理數據除去超 過比整形後的轉矩波形中保留有伴隨切換開關的切換動作而產生的轉矩變化 的範圍內設定的第l頻率要低的第2頻率的頻率分量，而生成轉矩波形整形數 據，該動作基準時刻提取單元提取將規定的時間範圍的轉矩波形整形數據進行 時間微分的波形的極值的發生時刻，作為動作基準時刻，因此在轉矩波形整形 數據上出現切換開關的切換動作中存在的轉矩變化成為最大的點，提取該時刻 作為動作基準時刻，通過這樣，即使根據來自轉矩檢測單元的轉矩波形數據判 定的切換開始時刻產生一些誤差，也能夠確實檢測出伴隨切換開關的切換動作 而產生的轉矩數據，能夠以簡便廉價的構成進行高精度的異常判定。
圖1所示為本發明實施形態1的有載分接頭切換器及其切換動作監視裝置 的構成圖。
圖2所示為有載分接頭切換器的電路構成的電路圖。
圖3所示為有載分接頭切換器的分接頭位置與各構成要素的接通狀態的關 系圖。
圖4為有載分接頭切換器的每個動作模式的波形圖。 圖5所示為有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的構成方框圖。 圖6所示為圖5的波形處理單元47的內部構成方框圖。 圖7所示為波形處理單元47中的轉矩波形數據的波形處理過程的波形圖。 圖8所示為本發明實施形態2的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的 構成方框圖。
圖9為用一覽表表示與動作模式相對應的檢測項目圖。
圖10所示為轉換分接頭切換的上升切換時的轉矩波形處理數據舉例示意圖。
標號說明
30有載分接頭切換器，31切換開關，32分接頭選擇器，33轉換器，34 驅動軸，40切換動作監視裝置，41轉矩檢測單元的旋轉部，42轉矩檢測單 元的固定部，43信號處理單元，44動作模式識別單元，45轉矩波形數據採 集單元，46基準數據設定單元，47波形處理單元，48特定數據提取單元， 49異常判定單元，61特定數據存儲單元，62特定數據管理值計算單元，63基 準數據設定單元，70第3低通濾波器，71第l低通濾波器，72第2低通濾 波器，73第1微分器，74第2微分器，75乘法器，76極大值提取電路，80 轉矩檢測單元。
具體實施例方式
以下，說明本發明實施形態l。圖l所示為實施形態l的有載分接頭切換 器的切換動作監視裝置的構成圖。
有載分接頭切換器30具有切換開關31、分接頭選擇器32、以及轉換器33， 並裝在變壓器50中。
有載分接頭切換器30利用操作機構35進行操作，在有載分接頭切換器30 與設置在操作機構35的內部的電動機36之間用驅動軸34連接。而且，對該 驅動軸34安裝檢測操作時的驅動轉矩的轉矩檢測單元80。
這裡，作為檢測驅動軸34的轉矩的轉矩檢測單元80，採用在對現有的有 載分接頭切換器增設切換動作監視裝置時也能夠比較廉價簡便地實現的、由旋 轉部41及固定部42構成的分離型的轉矩檢測單元，以下說明其構成。
在安裝在驅動軸34上、與驅動軸34的旋轉一起旋轉的旋轉部41中，具 有安裝在旋轉的驅動軸34的外周、檢測驅動軸轉矩的轉矩傳感器及第1收發 單元，同時內裝有驅動它們的電池。固定在操作機構35的內部的固定部42中， 具有例如使用紅外線信號等通過無線方式在與旋轉部41的第1收發單元之間 進行信號交換的第2收發單元。另外，旋轉部41與固定部42的內部構成的圖 不省略。
然後，從固定部42的第2收發單元發送有載分接頭切換器的切換指令信 號，用旋轉部41的第1收發單元進行接收，通過這樣從電池供給電源，轉矩
傳感器開始檢測動作，從旋轉部41的第1收發單元發送該檢測數據，用固定 部42的第2收發單元進行接收，向後述的轉矩波形數據採集單元45送出。
如上所述，該分離型轉矩檢測單元80能夠簡便廉價地構成，最低限度地抑 制該旋轉部41內裝的電池的消耗，充分發揮實用性。但是，取決於接受切換 指令信號從固定部42發送轉矩檢測開始信號時的旋轉部41的驅動軸34的圓 周方向位置，檢測的轉矩數據向固定部42開始發送的時刻會延遲。即，要產 生成為本申請發明中的問題的、不能以足夠的精度掌握轉矩波形數據的切換開 始時刻的缺點。具體來說，例如最大延遲200ms左右。
本發明儘管有該缺點，但能夠確實檢測出伴隨切換開關的切換動作而產生 的轉矩數據，其實現的要領的詳細情況如後所述，先回到構成其前提的、有載 分接頭切換器及其切換動作監視裝置的構成及動作的說明。
切換動作監視裝置40以規定頻率的採樣周期，取入利用旋轉部41的轉矩 傳感器檢測的轉矩波形數據，作為電壓電平信號，用進行了數位訊號化的無線 信號進行發送，用固定部42接收，輸入至動作監視裝置的主要部分即信號處 理單獨43，進行有載分接頭切換器30的切換動作的監視。
圖2所示為一般的有載分接頭切換器30的電路構成。
變壓器50利用主繞組51a、粗分接頭繞組51b及細分接頭繞組51c構成， 有載分接頭切換器30的切換幵關31、分接頭選擇器32、以及轉換器33如圖 示那樣連接。切換開關31實際上設置限流電阻器及切換途中開閉的觸頭，但 這部分省略。圖3所示為有載分接頭切換器的分接頭位置與各構成要素的接通 狀態的關係，O數字表示連接狀態。
圖2所示的狀態表示有載分接頭切換器30沿上升方向、即從分接頭位置4 向分接頭位置5的切換結束之後在分接頭位置5停止的狀態。也如圖3的上升 切換的分接頭位置5的接通狀態所示那樣，分接頭選擇器32的奇數側與分接 頭5接通，偶數側與分接頭4接通，轉換器33與+接通，切換開關31與奇數 側接通，沿著主繞組51a—粗分接頭繞組51b —粗分接頭繞組51b的分接頭+ —轉換器33 —細分接頭繞組51c —細分接頭繞組51c的分接頭5 —分接頭選擇
器32的奇數側一切換開關31的路徑，形成電流路徑。
若從該狀態再沿著與前一次切換相同方向的上升方向、即從分接頭位置5 切換至分接頭位置6，則首先無電流通路的分接頭選擇器32的偶數側從分接頭 4切換動作至6，然後切換開關31切換動作至偶數側，成為圖3的上升切換的 接通分接頭位置6的狀態。
與前一次相反，在從圖2所示的狀態沿著下降方向、即從分接頭位置5返 回原來的分接頭位置4時(以下，將向著與前一次相反方向的切換稱為反轉切 換)，分接頭選擇器32的偶數側由於已經位於目標分接頭位置4，因此分接頭 選擇器32不需要再進行切換動作。因而，分接頭選擇器32不進行切換動作， 僅僅切換開關31從奇數側向偶數側進行切換動作，成為圖3的下降切換的接 通分接頭位置4的狀態。
另外，在上述任何一種切換中，轉換器33不動作(以下，將轉換器33不 動作的切換稱為普通分接頭切換)。如圖3所示，僅在上升切換中從分接頭位 置10向分接頭位置11進行切換、以及在下降切換中從分接頭位置10向分接 頭位置9進行切換時，轉換器33動作(以下，將轉換器33動作的切換稱為轉 換分接頭切換)。
如上所述，有載分接頭切換器30的動作，若按照各構成要素的動作狀態進 行整理，則有僅僅切換開關31動作下分別上升及下降切換的情況、伴隨分接 頭選擇器32動作的動作下分別上升及下降切換的情況、以及伴隨分接頭選擇 器32及轉換器33動作的動作下分別上升及下降切換的情況的6種情況，將各
種動作狀態作為動作模式進行識別。
在有載分接頭切換器的6種動作模式中分別檢測出的轉矩波形如圖4所
示，上升切換中的轉矩值在+側進行檢測，下降切換中的轉矩值在一側進行檢 測，它們的波形互相形成近似對稱形。
圖5所示為上述那樣動作的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的方框 圖。監視有載分接頭切換器30的切換動作的切換動作監視裝置40，由轉矩檢 測單元80及信號處理單元43構成，該轉矩檢測單元80由安裝在驅動軸34上 具有轉矩傳感器的旋轉部41、以及用無線信號接收來自轉矩傳感器的檢測數據 的固定部42構成。
另外，信號處理單元43具有識別有載分接頭切換器30的切換動作的 動作模式的動作模式識別單元44;用動作模式識別單元44識別利用轉矩檢測
單元80檢測的有載分接頭切換器30的切換動作中的轉矩波形數據、對每個動 作模式進行採集的轉矩波形數據採集單元45;對有載分接頭切換器30的每個 動作模式設定監視對象特定數據、預先設定其基準值及允許變動幅度並進行存 儲的基準數據設定單元46;再在後面參照圖6及圖7詳細敘述的、提取轉矩波 形數據採集單元45採集的轉矩波形數據並根據提取的轉矩波形數據提取上述 的切換開關31的動作基準時刻的波形處理單元47;根據用該波形處理單元47 提取的動作基準時刻及轉矩波形處理數據、提取與監視對象特定數據相對應的 數據作為特定數據的特定數據提取單元48;以及比較利用該特定數據提取單元 48提取的特定數據與用基準數據設定單元46設定的基準值、在超過允許變動 幅度的管理值時判定為異常的異常判定單元49。
以下，說明各構成要素的每個構成要素的動作。在圖1及圖5中，轉矩檢 測單元80的旋轉部41安裝在旋轉的驅動軸34上，由於不能用有線方式取入 檢測的轉矩信號，因此將用固定部41檢測的數據作為以規定的周期、例如幾 百Hz的採樣周期進行數位訊號化的無線信號進行發送，用固定部42接收，作 為轉矩波形數據取入信號處理單元43。
在信號處理單元43內的動作模式識別單元44中，根據來自操作機構35 的分接頭切換信號OS及分接頭位置信號PS，識別有載分接頭切換器30的切換 動作，即識別每次切換僅僅切換開關31動作下分別上升及下降切換的情況、 伴隨分接頭選擇器32動作的動作下分別上升及下降切換的情況、以及伴隨分 接頭選擇器32及轉換器33動作的動作下分別上升及下降切換的情況的圖4所 示的6種動作模式。
在轉矩波形數據採集單元45中，採集用轉矩檢測單元80檢測的、利用動 作模式識別單元44對每個動作模式識別的轉矩波形數據。
在基準數據設定單元46中，作為監視對象特定數據，設定分接頭選擇器 32、轉換器33、切換開關31的各自動作時的轉矩值、動作時刻相對於基準動 作時刻的時間差及切換開關31的切換動作結束時刻的基準轉矩值的基準值等， 預先設定各基準值的允許變動幅度、例如±25%或±50%等的數值，並加以存儲。
下面，參照圖6及圖7詳細說明波形處理單元47的構成及動作。圖6所 示為波形處理單元47的內部構成方框圖，圖7所示為波形處理單元47中的轉 矩波形數據的各波形處理過程的波形圖。
該波形處理單元47是著眼於圖4所示的6個切換模式的全部切換模式中 都動作的切換開關31的、特別是其切換動作時的急劇的轉矩減少特性而發明 的裝置。即，該切換動作是通過從切換開關的儲能機構為最大儲能的狀態一下 子放能來實現的。在該過程中，驅動軸34產生的轉矩雖然從儲能狀態的極大 值向變成放能狀態的極小值急劇減少，但是注意到在其過程中存在轉矩的時間 變化、即轉矩的時間微分值成為極大的時刻。
然後，為了在儘量寬的觀測時間寬度中也確實能夠檢測出該轉矩微分值的 極大值發生的時刻，將從轉矩檢測單元80得到的轉矩波形數據，用在保留有 伴隨切換開關31的切換動作而產生的轉矩變化的範圍內具有極低的截止頻率 的低通濾波器進行處理，通過這樣生成儘量抑制在上述極大值發生的時刻的前 後附近能夠發生的極大值的發生的轉矩波形整形數據，根據該轉矩波形整形數 據，高精度地檢測出上述轉矩微分值的最大值發生的時刻、即動作基準時刻， 這應該說完成了本申請發明。
理論上求出實現上述內容的具體處理規格不一定很容易，發明人等對各種 改變條件參數的超過2000件的龐大的數據進行了整理分析，結果可以發現以
下說明的最佳規格。
以下，參照圖6及圖7進行說明。首先，來自轉矩波形數據採集單元45 的轉矩波形數據，用第3低通濾波器70進行處理，將除去了轉矩檢測時產生 的幹擾分量的轉矩波形處理數據，向特定數據提取單元48送出。
第3低通濾波器70是構成幹擾除去電路的低通濾波器，將轉矩波形數據 採集單元45採集的監視對象的轉矩波形數據的原波形作為幹擾除去處理，進 行傅立葉變換處理，用提取0 6Hz(第l頻率)的分量的低通濾波器進行濾波器 處理，通過這樣作為轉矩波形處理數據輸出。圖7(a)所示為該轉矩波形處理數 據的波形。
第1低通濾波器71及第2低通濾波器72是構成波形整形電路的低通濾波 器，將來自第3低通濾波器70的轉矩波形處理數據用在保留有伴隨切換開關
31的切換動作而產生的轉矩變化的範圍內具有極低的截止頻率(第2頻率)的低 通濾波器進行處理，通過這樣輸出轉矩波形整形數據。
在將切換開關31的標準切換動作時間作為1/2周期的頻率作為基準頻率f
時，第1低通濾波器71的截止頻率fl設定為比基準頻率f要低規定的頻率寬 度Af的值，另外，第2低通濾波器72的截止頻率f2設定為比基準頻率要高 規定的頻率寬度Af的值。
在本實施形態例子中，具體來說，設f二2.5Hz， Af=0.5Hz，則第1低通濾 波器起到作為具有比以除去幹擾分量為目的第3低通濾波器70的截止頻率6Hz 要低的fl=f-Af=2. OHz的截止頻率的低通濾波器的功能，除去超過它的頻率 分量，輸出第l轉矩波形整形數據。圖7(b)所示為該第l轉矩波形整形數據的 波形。
第2低通濾波器72起到作為具有比第3低通濾波器70的截止頻率6Hz要 低的f2=f+Af=3. OHz的截止頻率的低通濾波器的功能，除去超過它的頻率分 量，輸出第2轉矩波形整形數據。圖7(c)所示為該第2轉矩波形整形數據的波 形。
構成這些波形整形電路的低通濾波器的設計，特別是其截止頻率的設定若 比較高，則接近轉矩波形處理數據的原型，不能使後述的微分極大值和其它接 近的極大值產生差別。另外反之，若截止頻率過低，則切換開關31的切換動 作時的轉矩變化緩慢，該微分極大值本身不容易判別，仍然不能與其它的極大 值產生差別。上述的低通濾波器73及74的具體的截止頻率的設定值是根據前 述的大量實驗進行的逐步接近法的結果得到的。
第1微分器73及第2微分器74是分別對來自第1低通濾波器71的第1 轉矩波形整形數據及來自第2低通濾波器72的第2轉矩波形整形數據進行時 間微分運算的微分器，是為了求出切換開關31的切換動作中的轉矩變化的最 大點而設置的。
乘法器75計算第l微分器73的輸出與第2微分器74的輸出之積，為了
在轉矩波形整形數據的時間微分特性上，以正極性顯著表示上述轉矩變化的最 大點。圖7(d)所示為來自該乘法器75的乘積波形。
極大值提取電路76搜索來自乘法器75的乘積波形上的規定的觀測時間範
圍內的它的最大值，提取出來作為動作基準時刻，向特定數據提取單元48送 出。
另外，利用上述的第1及第2微分器73及74、乘法器75和極大值提取電 路76，構成本申請權利要求1的動作基準時刻提取單元。
若將圖7(a)所示的從轉矩波形數據僅除去幹擾分量的轉矩波形處理數據、 與對該轉矩波形處理數據再利用波形整形電路71及72、微分器73及74和乘 法器75加上波形加工處理的圖7(d)所示的乘積波形進行比較，則可知，後者 形成在轉矩變化大的部分表示顯著突出的峰值的波形，在該峰值時刻的前後附 近電平降低。因而，如上所述，用來自轉矩檢測單元80的數據求出的切換動作 開始時刻例如存在200ms的延遲，考慮到這種情況，擴大搜索上述最大值用的 觀測時間範圍，也能夠確實提取真正相當於動作基準時刻的最大值的時刻。
另外，在上述第1及第2低通濾波器71及72的濾波器常數設定中，設A f=0. 5Hz。但在Afi.5 1.0Hz的範圍內，能夠得到近似相同的效果，即能夠 確實提取動作基準時刻。
另外，作為波形整形電路，是用第1低通濾波器71及第2低通濾波器72 構成，在將切換開關31的標準切換動作時間作為1/2周期的頻率作為基準頻 率f時，該第1低通濾波器71將截止頻率f 1設定為比基準頻率f要低規定的 頻率寬度Af的值，該第2低通濾波器72將截止頻率f2設定為比基準頻率要 高規定的頻率寬度Af的值，但在本發明的應用上，不一定限定於該構成。
在特定數據提取單元48中，從用波形處理單元47處理的轉矩波形處理數 據及基準動作時刻的數據，提取與用基準數據設定單元46設定的每個動作模 式的監視對象特定數據相對應的數據，作為特定數據。
若參照圖7(a)進行說明，則例如在轉矩波形處理數據上，將最接近動作基 準時刻tp之前的極大值發生時刻(tp-td)規定為切換開關31的動作開始時刻， 將緊跟著動作基準時刻tp之後的極小值發生時刻(tp+to)規定為切換開關31 的動作結束時刻。然後，提取該動作開始時刻與動作結束時刻的時間寬度 (td+to)即切換開關31的動作時間，作為特性數據。
另外，將轉矩波形處理數據在動作結束時刻(tp+to)的轉矩值(To)規定為 基準轉矩值，提取動作開始時刻(tp-td)的轉矩值(t p)與基準轉矩值(t o)之
差即切換開關31的動作時轉矩(Tp-TO)，作為特性數據。
另外，是將切換開關31的動作結束時刻的轉矩值作為基準轉矩值，但對
於切換開關31以外的分接頭選擇器32或轉換器33，也可以將根據該切換開關 31的結束時刻的轉矩值規定的轉矩基準值作為其轉矩基準值，求出各動作時轉 矩。
在異常判定單元49中，比較利用特定數據提取單元48根據轉矩波形處理 數據及基準動作時刻提取的特定數據、與用基準數據設定單元46設定的與動 作模式相對應的監視對象特定數據的基準值，在其差不超過允許變動幅度時， 判定為正常動作，在超過允許變動幅度時，判定為動作異常，並輸出判定結果。
對於分接頭選擇器32及轉換器33，也按照與關於切換開關31的以上說明 相同的要領，根據各自的動作時間段的表示乘積波形的峰值的時刻，提取動作 基準時刻，根據轉矩波形處理數據及動作基準時刻，提取分接頭選擇器32及 轉換器33的動作時間及動作時轉矩，作為特性數據，並與各自相對應的基準 值進行比較，通過這樣能夠進行動作異常的判定。
如上所述，在本發明的實施形態1中，即使根據來自轉矩檢測單元80的轉 矩波形數據判定的切換開始時刻產生一些誤差，也能夠確實檢測出伴隨切換開 關31的切換動作而產生的轉矩數據，能夠以簡便廉價的構成進行高精度的異 常判定。
實施形態2
這裡要說明的情況是，對於前面用圖5的基準數據設定單元46設定的各 基準值及其允許變動幅度的數值，加上伴隨有載分接頭切換器的運行實績的時 效變化，進行校正，通過這樣實現更適當的切換動作監視。以下，以與前面的 實施形態1的不同的部分為中心進行說明。
圖8所示為本發明實施形態2的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置的 方框圖。對於前面的圖5中說明的信號處理單元43，附加特定數據存儲單元 61及特定數據管理值計算單元62，設置基準數據設定單元63。以下，說明以 這些變化部分為中心的動作。
在特定數據提取單元48中，根據用波形處理單元47處理的轉矩波形處理 數據，提取基準數據設定單元63設定的與每個動作模式的監視對象特定數據 相對應的數據，作為特定數據，向異常判定單元49輸出，同時作為存儲數據，
存入下述說明的特定數據存儲單元61。
再進一步說明特定數據提取單元48的特定數據的提取。
圖9為與各動作模式相對應的檢測項目的一覽表，用O表示的部分是特定
數據的提取項目。
圖10所示為用波形處理單元47處理的轉矩波形處理數據在轉換分接頭切 換的上升切換時的一個例子。下面說明從轉矩波形處理數據提取圖9所示的特 定數據的各提取項目的提取順序。
(1) 對於轉矩波形處理數據(例如圖10)，以波形處理單元47規定的動作基 準時刻tp為基準，設定提取切換開關31、分接頭選擇器32及轉換器33的動 作時間段的動作時刻及轉矩值的時間段。
(2) 根據切換開關31在動作結束時刻以後的轉矩值，規定轉矩基準值t o。
(3) 規定切換開關31的動作開始時刻及動作結束時刻，規定動作時間及動 作轉矩值。
(4) 進行分接頭選擇器32及轉換器33的轉矩值提取時間段設定，規定轉 矩峰值的發生時刻及其轉矩值，提取動作時刻及動作轉矩值。
(5) 根據轉矩波形處理數據，求出切換時間及轉矩積分值。
(6) 規定的各數據向特定數據存儲單元61及異常判定單元49輸出。 在異常判定單元49中，比較利用特定數據提取單元48提取的轉矩波形處
理數據、與用基準數據設定單元63設定的與動作模式相對應的監視對象特定 數據的基準值，在其差不超過允許變動幅度時，判定為正常動作，在超過允許 變動幅度時，判定為動作異常，並輸出判定結果。
在特定數據存儲單元61中，將來自特定數據提取單元48的特定數據對每 個動作模式及監視對象按時間序列進行整理，並進行存儲。
在特定數據管理值計算單元62中，在特定數據存儲單元61的存儲數據數 達到預先設定的數據數的時刻，對每個動作模式及提取項目進行統計處理，計 算平均值及標準偏差等。
根據計算出的平均值及標準偏差，對每個特定數據設定基準值及其允許變
動幅度的管理值，並更新基準數據設定單元63的管理值。
基準數據設定單元63的管理值，是以每次存儲規定的數據數而進行更新 為標準，但也可以每經過規定的運行期間來實施。
另外，在有載分接頭切換器30的切換動作監視裝置剛設置之後，雖沒有 實績數據，不能對基準數據設定單元63設定基準數據，但根據由監視裝置制 造後的動作試驗及試運行所得到的數據，設定初始狀態的基準數據。
另外，有載分接頭切換器30的切換開關31的開閉頻次高的部分，因電極 消耗等而動作時間變化，但若存儲基準數據設定單元63的管理值的更新履歷， 則也能夠診斷有載分接頭切換器30的時效惡化狀態。
如上所述，在本發明的實施形態2中，由於與有載分接頭切換器30的驅動 轉矩發生時效變化相對應，每存儲規定數的實績數據，就自動更新監視對象特 定數據的管理值，不需要像以往那樣為了更新管理值而進行的轉矩波形數據的 累計作業、以及為了更新管理值的設定值而進行的數據採集及管理值的更新作 業，得到能夠抑制運行成本的效果。
另外，在本發明的各變形例中，由於在將切換開關的標準切換動作時間作 為1/2周期的頻率作為基準頻率時，
波形整形電路由從轉矩波形處理數據分別除去超過比基準頻率低規定的 頻率寬度的頻率的頻率分量的第1低通濾波器、以及除去超過比基準頻率高規 定的頻率寬度的頻率的頻率分量的第2低通濾波器構成，
動作基準時刻提取單元由將來自第l低通濾波器的輸出進行微分的第l微 分器、將來自第2低通濾波器的輸出進行微分的第2微分器、計算來自兩微分 器的輸出之積的乘法器、以及提取來自該乘法器的乘積波形的在規定的時間範 圍內的極大值的發生時刻作為動作基準時刻的極大值提取電路構成，因此能夠 高精度地檢測動作基準時刻。
另外，由於第l低通濾波器的截止頻率設為比基準頻率低0.5 lHz的頻 率，第2低通濾波器的截止頻率設為比基準頻率高0. 5 1Hz的頻率，因此能 夠高精度地確實檢測動作基準時刻。
另外，由於特定數據提取單元在轉矩波形處理數據中，分別將最接近動作 基準時刻之前的極大值發生時刻規定為切換開關的動作開始時刻，將緊跟著動
作基準時刻之後的極小值發生時刻規定為切換開關的動作結束時刻，提取動作 開始時刻與動作結束時刻的時間寬度即切換開關的動作時間，作為特性數據， 因此能夠確實掌握切換開關在運行時的動作時間有無異常。
另外，由於特定數據提取單元將轉矩波形處理數據在動作結束時刻的轉矩 值規定為基準轉矩值，提取動作開始時刻的轉矩值與基準轉矩值之差即切換開 關的動作時轉矩，作為特性數據，因此能夠確實掌握切換開關在運行時的動作 時轉矩有無異常。
另外，由於轉矩檢測單元具有旋轉部及固定部，該旋轉部安裝在旋轉的驅 動軸的外周，具有檢測驅動軸轉矩的轉矩傳感器及第1收發單元，該固定部具 有利用無線方式在與第1收發單元之間進行信號交換的第2收發單元，
從固定部的第2收發單元發送來自有載分接頭切換器的切換指令信號，用 旋轉部的第1收發單元進行接收，通過這樣轉矩傳感器開始檢測動作，從旋轉 部的第1收發單元發送該檢測數據，用固定部的第2收發單元進行接收，向轉 矩波形數據採集單元送出，因此能夠簡便廉價地實現轉矩檢測單元，對於現有 產品的安裝也簡便。
另外，由於具有特定數據存儲單元及特定數據管理值計算單元，該特定數 據存儲單元對該每個動作模式存儲利用特定數據提取單元提取的各特定數據， 該特定數據管理值計算單元對於每次將規定量的特定數據存入該特定數據存 儲單元，就對每個動作模式及每個監視對象特定數據提取存儲的特定數據，進 行統計處理，計算每個監視對象特定數據的基準值及允許變動幅度的管理值， 更新基準數據設定單元設定的基準值及變動允許幅度，因此能夠考慮到運行實 績，進行更適當的切換動作監視。
另外，由於利用特定數據管理值計算單元更新基準數據設定單元設定的基 準值及變動允許幅度的管理值，是存儲數據每次達到預先設定的數據數時進行 的，因此能夠順利確實地進行更新處理。
另外，由於利用特定數據管理值計算單元更新基準數據設定單元設定的基 準值及變動允許幅度的管理值，是每經過預先設定的期間時進行的，因此能夠 順利確實地進行更新處理。
另外，由於在更新基準數據設定單元設定的基準值及變動允許幅度的管理
值時，存儲更新前的基準值及變動允許幅度的管理值，將基準值及變動允許幅 度的管理值的履歷保存規定的期間，因此也能夠對有載分接頭切換器的時效惡 化狀態進行診斷。
權利要求
1.一種有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，具有檢測進行具有切換開關、分接頭選擇器、以及轉換器的有載分接頭切換器的操作的操作機構的驅動軸上所產生的驅動軸轉矩的轉矩檢測單元；識別所述有載分接頭切換器的切換動作的動作模式的動作模式識別單元；用所述動作模式識別單元識別利用所述轉矩檢測單元檢測的所述驅動軸轉矩的轉矩波形數據、對每個動作模式採集該轉矩波形數據的轉矩波形數據採集單元；對所述有載分接頭切換器的每個動作模式設定監視對象特定數據、設定其基準值及允許變動幅度的管理值並進行存儲的基準數據設定單元；具有幹擾除去電路、波形整形電路、以及動作基準時刻提取單元的波形處理單元，所述幹擾除去電路提取所述轉矩波形數據採集單元採集的轉矩波形數據，通過從提取的轉矩波形數據除去超過規定的第1頻率的頻率分量，而生成除去幹擾分量後的轉矩波形處理數據，所述波形整形電路通過從所述轉矩波形處理數據除去超過在整形後的轉矩波形中保留有伴隨所述切換開關的切換動作而產生的轉矩變化的範圍內設定的、比所述第1頻率要低的規定的第2頻率的頻率分量，而生成轉矩波形整形數據，所述動作基準時刻提取單元提取將規定的時間範圍的所述轉矩波形整形數據進行時間微分後的波形的極值的發生時刻，作為動作基準時刻；根據用該波形處理單元提取的動作基準時刻及所述轉矩波形處理數據、提取與所述監視對象特定數據相對應的數據，作為特定數據的特定數據提取單元；以及比較利用該特定數據提取單元提取的特定數據與用所述基準數據設定單元設定的基準值、在超過所述允許變動幅度的管理值時判定為異常的異常判定單元。
2. 如權利要求1所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，在將所述切換開關的標準切換動作時間作為1/2周期的頻率作為基準頻率 所述波形整形電路由從所述轉矩波形處理數據分別除去超過比所述基準 頻率低規定的頻率寬度的頻率的頻率分量的第l低通濾波器、以及除去超過比 所述基準頻率高規定的頻率寬度的頻率的頻率分量的第2低通濾波器構成，所述動作基準時刻提取單元由將來自所述第l低通濾波器的輸出進行微分的第1微分器、將來自所述第2低通濾波器的輸出進行微分的第2微分器、計算來自所述兩微分器的輸出之積的乘法器、以及提取來自該乘法器的乘積波形的在所述規定的時間範圍內的極大值的發生時刻作為所述動作基準時刻的極大值提取電路構成。
3. 如權利要求2所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，所述第1低通濾波器的截止頻率設為比所述基準頻率低0. 5 1Hz的頻率， 所述第2低通濾波器的截止頻率設為比所述基準頻率高0. 5 1Hz的頻率。
4. 如權利要求1所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，所述特定數據提取單元在所述轉矩波形處理數據中，分別將最接近所述動 作基準時刻之前的極大值發生時刻規定為所述切換開關的動作開始時刻，將緊 跟著所述動作基準時刻之後的極小值發生時刻規定為所述切換開關的動作結 束時刻，提取所述動作開始時刻與動作結束時刻的時間寬度即所述切換開關的 動作時間，作為所述特性數據。
5. 如權利要求4所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，所述特定數據提取單元將所述轉矩波形處理數據在所述動作結束時刻的 轉矩值規定為基準轉矩值，提取所述動作開始時刻的轉矩值與所述基準轉矩值 之差即所述切換開關的動作時轉矩，作為所述特性數據。
6. 如權利要求l所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，所述轉矩檢測單元具有旋轉部及固定部，所述旋轉部安裝在旋轉的所述驅 動軸的外周，具有檢測所述驅動軸轉矩的轉矩傳感器、以及第l收發單元，所 述固定部具有利用無線方式在與所述第1收發單元之間進行信號交換的第2收 發單元，從所述固定部的第2收發單元發送來自所述有載分接頭切換器的切換指令 信號，用所述旋轉部的第l收發單元進行接收，通過這樣所述轉矩傳感器開始 檢測動作，從所述旋轉部的第1收發單元發送該檢測數據，用所述固定部的第 2收發單元進行接收，向所述轉矩波形數據採集單元送出。
7. 如權利要求1所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，具有特定數據存儲單元及特定數據管理值計算單元，所述特定數據存儲單 元對該每個動作模式存儲利用所述特定數據提取單元提取的各特定數據，所述 特定數據管理值計算單元對於每次將規定量的特定數據存入該特定數據存儲 單元，就對每個所述動作模式及每個監視對象特定數據提取存儲的特定數據， 進行統計處理，計算每個所述監視對象特定數據的基準值及允許變動幅度的管 理值，更新所述基準數據設定單元設定的基準值及變動允許幅度的管理值。
8. 如權利要求7所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，利用所述特定數據管理值計算單元更新所述基準數據設定單元設定的基 準值及變動允許幅度的管理值，是存儲數據每次達到預先設定的數據數時進行 的。
9. 如權利要求7所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，利用所述特定數據管理值計算單元更新所述基準數據設定單元設定的基 準值及變動允許幅度的管理值，是每經過預先設定的期間時進行的。
10. 如權利要求7所述的有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，其特徵在於，在更新所述基準數據設定單元設定的基準值及變動允許幅度的管理值時， 存儲更新前的基準值及變動允許幅度的管理值，將所述基準值及變動允許幅度 的管理值的履歷保存規定的期間。
全文摘要
本發明目的在於提供一種有載分接頭切換器的切換動作監視裝置，該裝置放寬對於切換動作的開始時刻的檢測精度要求，能夠採用比較簡便廉價的轉矩檢測單元，能夠正確確實地掌握伴隨切換開關的切換動作而產生的轉矩波形數據，能夠高精度地判定切換動作的異常狀態。設置波形處理單元47，該波形處理單元47具有從轉矩波形數據除去幹擾分量、而生成轉矩波形處理數據的第3低通濾波器70；具有比該第3低通濾波器的截止頻率要低的截止頻率、並生成轉矩波形整形數據的第1及第2低通濾波器71及72；以及提取將規定的時間範圍的轉矩波形整形數據進行時間微分的波形的極值的發生時刻作為動作基準時刻的第1及第2微分器73及74、乘法器75、和極大值提取電路76。
文檔編號H02J13/00GK101107682SQ20068000289
公開日2008年1月16日 申請日期2006年4月27日 優先權日2005年5月9日
發明者筱原秀雄, 近藤大輔 申請人:三菱電機株式會社