有载分接头切换器的切换动作监视装置的制作方法

专利名称：有载分接头切换器的切换动作监视装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及监视装入变压器的有载分接头切换器的动作状态的有载分接 头切换器的切换动作监视装置。
背景技术：
用于变压器的有载分接头切换器，由具有切换开关、分接头选择器及转换 器的有载分接头切换器；以及操作该有载分接头切换器的操作机构构成，监视 有载分接头切换器的动作状态的有载分接头切换器的切换动作监视装置例如 有专利文献1及专利文献2中所揭示的装置。
专利文献1中所揭示的切换动作监视装置具有用一连串切换动作有关的 模式来检测操作机构的驱动轴产生的转矩的转矩传感器部；判别切换开关、分 接头选择器、以及转换器的切换动作的切换模式的切换模式判别部；存储每个 切换模式正常动作时的转矩模式的正常转矩模式存储部；根据来自切换模式判 别部的输出选择该切换模式中的正常转矩模式、与来自转矩传感器部的输出进 行比较来判定动作异常地方的异常地方判定部；以及根据没有检测出动作异常 的正常时的转矩模式的来自转矩传感器部的输出的变动倾向、来校正正常模式 存储部的存储内容的正常转矩模式校正部。
该装置通过比较切换动作时用转矩传感器部检测的切换时的切换转矩模 式与正常时的切换转矩模式，来判定异常地方，另外，探测长期的切断转矩的 下降趋势，校正正常转矩模式。
另外，通过选择与各切换模式相对应的正常转矩模式，进行比较，来判别 有无异常，根据异常发生的时间，确定异常地方。
另外，专利文献2中所示的切换动作监视装置具有检测操作机构的电动 机电流的电流检测单元；检测有载分接头切换器的驱动轴转矩的转矩检测单 元；识别有载分接头切换器的切换动作的动作模式的动作模式识别单元；对每
个动作模式识别并采集电流检测单元检测的切换动作中的电动机电流波形数 据、及转矩检测单元检测的转矩波形数据的切换数据采集单元；对每个识别的 动作模式设定监视对象特定数据、预先设定该每个动作模式的监视对象特定数
据的基准值及允许变动幅度并加以存储的基准数据设定单元；从采集的电动机
电流波形数据及转矩波形数据分别提取与预先设定的监视对象特定数据相对
应的特定数据的特定数据提取单元；以及比较提取的特定数据与该动作模式相 对应的基准值、在超过允许变动幅度时判定动作状态为异常的异常判定单元。
该装置由于对于用转矩检测单元检测的转矩波形数据，假设切换开关、分 接头选择器及转换器的动作时刻，预先设定一定的时间宽度，将时间宽度中的 波形最大值的点认定为特定点，提取该点的转矩值及其发生时刻，与基准数据 设定单元设定的基准值进行比较，在超过允许变动幅度时，判定动作状态为异 常，因此处理简单，而且能够进行高精度的判定。
专利文献h特开平04-137511号公报
专利文献2:特许第3189542号公报
以往的有载分接头切换器的切换动作监视装置如上述那样构成，异常动作 状态的检测是将检测的转矩波形数据与正常时的转矩波形数据进行比较，在超 过允许变动幅度时，判定动作状态为异常，因此处理简单，而且能够进行高精 度的判定。但是，实际上利用安装在运行中的有载分接头切换器的驱动轴上的 转矩检测单元检测出的转矩波形数据在原来表示切换动作状态的转矩波形数 据上叠加了干扰分量，很多情况下形成了难以读出实际的转矩值的脉动波形。
然而，例如在求出切换开关的切换动作中发生的最大转矩作为所希望的特 定数据时，如上所述，是求出在一定的时间宽度中观测的转矩数据的极大值。 而且，该观测时间宽度是以切换动作的开始时刻为基准设定的。因而，为了得 到正确的特性数据，前提是正确检测出切换动作的开始时刻。在根据不正确的 开始时刻设定的时间宽度内进行观测时，有可能将该时间宽度内出现的、与根 据上述特定数据不同的最大值误认为是根据上述特定数据的最大值。
再有，在转矩波形数据形成为叠加了干扰分量的脉动波形时，若考虑这些 干扰分量的影响，则该观测时间宽度应该尽量设定得狭窄，正确确实地检测出 切换动作的开始时刻就更重要。
因此，例如在前面的专利文献2所示的转矩检测单元24(参照该文献图1) 中，采用与操作机构的驱动轴一体设计制造的特别定制产品，实现正确掌握切 换动作的开始时刻，但是反之，不可避免增加了装置成本。特别是在想对现有 的分接头切换装置重新引入这种监视装置时，现场的改造工程很复杂烦琐，成 本也上升，这些问题阻碍了这种装置的普及。
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种有载分接头 切换器的切换动作监视装置，该装置放宽对于切换动作的开始时刻的检测精度 要求，能够采用比较简便廉价的转矩检测单元，再有，检测出的转矩检测波形 即使是包含干扰分量的脉动波形，也能够正确确实地掌握伴随切换开关的切换 动作而产生的转矩波形数据，能够高精度地判定切换动作的异常状态。

发明内容
本发明有关的有载分接头切换器的切换动作监视装置，具有 检测进行具有切换开关、分接头选择器、以及转换器的有载分接头切换器 的操作的操作机构的驱动轴上所产生的驱动轴转矩的转矩检测单元；
识别有载分接头切换器的切换动作的动作模式的动作模式识别单元；
用动作模式识别单元识别利用转矩检测单元检测的驱动轴转矩的转矩波
形数据、对每个动作模式进行采集的转矩波形数据采集单元；
对有载分接头切换器的每个动作模式设定监视对象特定数据、设定其基准 值及允许变动幅度的管理值并进行存储的基准数据设定单元；
具有干扰除去电路、波形整形电路、以及动作基准时刻提取单元的波形处 理单元，前述干扰除去电路提取转矩波形数据采集单元采集的转矩波形数据， 通过从提取的转矩波形数据除去超过规定的第1频率的频率分量，而生成除去 干扰分量的转矩波形处理数据，前述波形整形电路通过从转矩波形处理数据除 去超过比整形后的转矩波形中保留有伴随切换开关的切换动作而产生的转矩 变化的范围内设定的第l频率要低的规定的第2频率的频率分量，而生成转矩 波形整形数据，前述动作基准时刻提取单元提取将规定的时间范围的转矩波形 整形数据进行时间微分的波形的极值的发生时刻，作为动作基准时刻；
根据用该波形处理单元提取的动作基准时刻及转矩波形处理数据、提取与
监视对象特定数据相对应的数据，作为特定数据的特定数据提取单元；以及 比较利用该特定数据提取单元提取的特定数据与用基准数据设定单元设 定的基准值、在超过允许变动幅度的管理值时判定为异常的异常判定单元。
本发明如上所述，特别是由于设置了具有干扰除去电路、波形整形电路、 以及动作基准时刻提取单元的波形处理单元，该干扰除去电路通过从来自转矩 检测单元的转矩波形数据除去超过规定的第l频率的频率分量，而生成除去干 扰分量的转矩波形处理数据，该波形整形电路通过从转矩波形处理数据除去超 过比整形后的转矩波形中保留有伴随切换开关的切换动作而产生的转矩变化 的范围内设定的第l频率要低的第2频率的频率分量，而生成转矩波形整形数 据，该动作基准时刻提取单元提取将规定的时间范围的转矩波形整形数据进行 时间微分的波形的极值的发生时刻，作为动作基准时刻，因此在转矩波形整形 数据上出现切换开关的切换动作中存在的转矩变化成为最大的点，提取该时刻 作为动作基准时刻，通过这样，即使根据来自转矩检测单元的转矩波形数据判 定的切换开始时刻产生一些误差，也能够确实检测出伴随切换开关的切换动作 而产生的转矩数据，能够以简便廉价的构成进行高精度的异常判定。


图1所示为本发明实施形态1的有载分接头切换器及其切换动作监视装置 的构成图。
图2所示为有载分接头切换器的电路构成的电路图。
图3所示为有载分接头切换器的分接头位置与各构成要素的接通状态的关 系图。
图4为有载分接头切换器的每个动作模式的波形图。 图5所示为有载分接头切换器的切换动作监视装置的构成方框图。 图6所示为图5的波形处理单元47的内部构成方框图。 图7所示为波形处理单元47中的转矩波形数据的波形处理过程的波形图。 图8所示为本发明实施形态2的有载分接头切换器的切换动作监视装置的 构成方框图。
图9为用一览表表示与动作模式相对应的检测项目图。
图10所示为转换分接头切换的上升切换时的转矩波形处理数据举例示意图。
标号说明
30有载分接头切换器，31切换开关，32分接头选择器，33转换器，34 驱动轴，40切换动作监视装置，41转矩检测单元的旋转部，42转矩检测单 元的固定部，43信号处理单元，44动作模式识别单元，45转矩波形数据采 集单元，46基准数据设定单元，47波形处理单元，48特定数据提取单元， 49异常判定单元，61特定数据存储单元，62特定数据管理值计算单元，63基 准数据设定单元，70第3低通滤波器，71第l低通滤波器，72第2低通滤 波器，73第1微分器，74第2微分器，75乘法器，76极大值提取电路，80 转矩检测单元。
具体实施例方式
以下，说明本发明实施形态l。图l所示为实施形态l的有载分接头切换 器的切换动作监视装置的构成图。
有载分接头切换器30具有切换开关31、分接头选择器32、以及转换器33， 并装在变压器50中。
有载分接头切换器30利用操作机构35进行操作，在有载分接头切换器30 与设置在操作机构35的内部的电动机36之间用驱动轴34连接。而且，对该 驱动轴34安装检测操作时的驱动转矩的转矩检测单元80。
这里，作为检测驱动轴34的转矩的转矩检测单元80，采用在对现有的有 载分接头切换器增设切换动作监视装置时也能够比较廉价简便地实现的、由旋 转部41及固定部42构成的分离型的转矩检测单元，以下说明其构成。
在安装在驱动轴34上、与驱动轴34的旋转一起旋转的旋转部41中，具 有安装在旋转的驱动轴34的外周、检测驱动轴转矩的转矩传感器及第1收发 单元，同时内装有驱动它们的电池。固定在操作机构35的内部的固定部42中， 具有例如使用红外线信号等通过无线方式在与旋转部41的第1收发单元之间 进行信号交换的第2收发单元。另外，旋转部41与固定部42的内部构成的图 不省略。
然后，从固定部42的第2收发单元发送有载分接头切换器的切换指令信 号，用旋转部41的第1收发单元进行接收，通过这样从电池供给电源，转矩
传感器开始检测动作，从旋转部41的第1收发单元发送该检测数据，用固定 部42的第2收发单元进行接收，向后述的转矩波形数据采集单元45送出。
如上所述，该分离型转矩检测单元80能够简便廉价地构成，最低限度地抑 制该旋转部41内装的电池的消耗，充分发挥实用性。但是，取决于接受切换 指令信号从固定部42发送转矩检测开始信号时的旋转部41的驱动轴34的圆 周方向位置，检测的转矩数据向固定部42开始发送的时刻会延迟。即，要产 生成为本申请发明中的问题的、不能以足够的精度掌握转矩波形数据的切换开 始时刻的缺点。具体来说，例如最大延迟200ms左右。
本发明尽管有该缺点，但能够确实检测出伴随切换开关的切换动作而产生 的转矩数据，其实现的要领的详细情况如后所述，先回到构成其前提的、有载 分接头切换器及其切换动作监视装置的构成及动作的说明。
切换动作监视装置40以规定频率的采样周期，取入利用旋转部41的转矩 传感器检测的转矩波形数据，作为电压电平信号，用进行了数字信号化的无线 信号进行发送，用固定部42接收，输入至动作监视装置的主要部分即信号处 理单独43，进行有载分接头切换器30的切换动作的监视。
图2所示为一般的有载分接头切换器30的电路构成。
变压器50利用主绕组51a、粗分接头绕组51b及细分接头绕组51c构成， 有载分接头切换器30的切换幵关31、分接头选择器32、以及转换器33如图 示那样连接。切换开关31实际上设置限流电阻器及切换途中开闭的触头，但 这部分省略。图3所示为有载分接头切换器的分接头位置与各构成要素的接通 状态的关系，O数字表示连接状态。
图2所示的状态表示有载分接头切换器30沿上升方向、即从分接头位置4 向分接头位置5的切换结束之后在分接头位置5停止的状态。也如图3的上升 切换的分接头位置5的接通状态所示那样，分接头选择器32的奇数侧与分接 头5接通，偶数侧与分接头4接通，转换器33与+接通，切换开关31与奇数 侧接通，沿着主绕组51a—粗分接头绕组51b —粗分接头绕组51b的分接头+ —转换器33 —细分接头绕组51c —细分接头绕组51c的分接头5 —分接头选择
器32的奇数侧一切换开关31的路径，形成电流路径。
若从该状态再沿着与前一次切换相同方向的上升方向、即从分接头位置5 切换至分接头位置6，则首先无电流通路的分接头选择器32的偶数侧从分接头 4切换动作至6，然后切换开关31切换动作至偶数侧，成为图3的上升切换的 接通分接头位置6的状态。
与前一次相反，在从图2所示的状态沿着下降方向、即从分接头位置5返 回原来的分接头位置4时(以下，将向着与前一次相反方向的切换称为反转切 换)，分接头选择器32的偶数侧由于已经位于目标分接头位置4，因此分接头 选择器32不需要再进行切换动作。因而，分接头选择器32不进行切换动作， 仅仅切换开关31从奇数侧向偶数侧进行切换动作，成为图3的下降切换的接 通分接头位置4的状态。
另外，在上述任何一种切换中，转换器33不动作(以下，将转换器33不 动作的切换称为普通分接头切换)。如图3所示，仅在上升切换中从分接头位 置10向分接头位置11进行切换、以及在下降切换中从分接头位置10向分接 头位置9进行切换时，转换器33动作(以下，将转换器33动作的切换称为转 换分接头切换)。
如上所述，有载分接头切换器30的动作，若按照各构成要素的动作状态进 行整理，则有仅仅切换开关31动作下分别上升及下降切换的情况、伴随分接 头选择器32动作的动作下分别上升及下降切换的情况、以及伴随分接头选择 器32及转换器33动作的动作下分别上升及下降切换的情况的6种情况，将各
种动作状态作为动作模式进行识别。
在有载分接头切换器的6种动作模式中分别检测出的转矩波形如图4所
示，上升切换中的转矩值在+侧进行检测，下降切换中的转矩值在一侧进行检 测，它们的波形互相形成近似对称形。
图5所示为上述那样动作的有载分接头切换器的切换动作监视装置的方框 图。监视有载分接头切换器30的切换动作的切换动作监视装置40，由转矩检 测单元80及信号处理单元43构成，该转矩检测单元80由安装在驱动轴34上 具有转矩传感器的旋转部41、以及用无线信号接收来自转矩传感器的检测数据 的固定部42构成。
另外，信号处理单元43具有识别有载分接头切换器30的切换动作的 动作模式的动作模式识别单元44;用动作模式识别单元44识别利用转矩检测
单元80检测的有载分接头切换器30的切换动作中的转矩波形数据、对每个动 作模式进行采集的转矩波形数据采集单元45;对有载分接头切换器30的每个 动作模式设定监视对象特定数据、预先设定其基准值及允许变动幅度并进行存 储的基准数据设定单元46;再在后面参照图6及图7详细叙述的、提取转矩波 形数据采集单元45采集的转矩波形数据并根据提取的转矩波形数据提取上述 的切换开关31的动作基准时刻的波形处理单元47;根据用该波形处理单元47 提取的动作基准时刻及转矩波形处理数据、提取与监视对象特定数据相对应的 数据作为特定数据的特定数据提取单元48;以及比较利用该特定数据提取单元 48提取的特定数据与用基准数据设定单元46设定的基准值、在超过允许变动 幅度的管理值时判定为异常的异常判定单元49。
以下，说明各构成要素的每个构成要素的动作。在图1及图5中，转矩检 测单元80的旋转部41安装在旋转的驱动轴34上，由于不能用有线方式取入 检测的转矩信号，因此将用固定部41检测的数据作为以规定的周期、例如几 百Hz的采样周期进行数字信号化的无线信号进行发送，用固定部42接收，作 为转矩波形数据取入信号处理单元43。
在信号处理单元43内的动作模式识别单元44中，根据来自操作机构35 的分接头切换信号OS及分接头位置信号PS，识别有载分接头切换器30的切换 动作，即识别每次切换仅仅切换开关31动作下分别上升及下降切换的情况、 伴随分接头选择器32动作的动作下分别上升及下降切换的情况、以及伴随分 接头选择器32及转换器33动作的动作下分别上升及下降切换的情况的图4所 示的6种动作模式。
在转矩波形数据采集单元45中，采集用转矩检测单元80检测的、利用动 作模式识别单元44对每个动作模式识别的转矩波形数据。
在基准数据设定单元46中，作为监视对象特定数据，设定分接头选择器 32、转换器33、切换开关31的各自动作时的转矩值、动作时刻相对于基准动 作时刻的时间差及切换开关31的切换动作结束时刻的基准转矩值的基准值等， 预先设定各基准值的允许变动幅度、例如±25%或±50%等的数值，并加以存储。
下面，参照图6及图7详细说明波形处理单元47的构成及动作。图6所 示为波形处理单元47的内部构成方框图，图7所示为波形处理单元47中的转 矩波形数据的各波形处理过程的波形图。
该波形处理单元47是着眼于图4所示的6个切换模式的全部切换模式中 都动作的切换开关31的、特别是其切换动作时的急剧的转矩减少特性而发明 的装置。即，该切换动作是通过从切换开关的储能机构为最大储能的状态一下 子放能来实现的。在该过程中，驱动轴34产生的转矩虽然从储能状态的极大 值向变成放能状态的极小值急剧减少，但是注意到在其过程中存在转矩的时间 变化、即转矩的时间微分值成为极大的时刻。
然后，为了在尽量宽的观测时间宽度中也确实能够检测出该转矩微分值的 极大值发生的时刻，将从转矩检测单元80得到的转矩波形数据，用在保留有 伴随切换开关31的切换动作而产生的转矩变化的范围内具有极低的截止频率 的低通滤波器进行处理，通过这样生成尽量抑制在上述极大值发生的时刻的前 后附近能够发生的极大值的发生的转矩波形整形数据，根据该转矩波形整形数 据，高精度地检测出上述转矩微分值的最大值发生的时刻、即动作基准时刻， 这应该说完成了本申请发明。
理论上求出实现上述内容的具体处理规格不一定很容易，发明人等对各种 改变条件参数的超过2000件的庞大的数据进行了整理分析，结果可以发现以
下说明的最佳规格。
以下，参照图6及图7进行说明。首先，来自转矩波形数据采集单元45 的转矩波形数据，用第3低通滤波器70进行处理，将除去了转矩检测时产生 的干扰分量的转矩波形处理数据，向特定数据提取单元48送出。
第3低通滤波器70是构成干扰除去电路的低通滤波器，将转矩波形数据 采集单元45采集的监视对象的转矩波形数据的原波形作为干扰除去处理，进 行傅里叶变换处理，用提取0 6Hz(第l频率)的分量的低通滤波器进行滤波器 处理，通过这样作为转矩波形处理数据输出。图7(a)所示为该转矩波形处理数 据的波形。
第1低通滤波器71及第2低通滤波器72是构成波形整形电路的低通滤波 器，将来自第3低通滤波器70的转矩波形处理数据用在保留有伴随切换开关
31的切换动作而产生的转矩变化的范围内具有极低的截止频率(第2频率)的低 通滤波器进行处理，通过这样输出转矩波形整形数据。
在将切换开关31的标准切换动作时间作为1/2周期的频率作为基准频率f
时，第1低通滤波器71的截止频率fl设定为比基准频率f要低规定的频率宽 度Af的值，另外，第2低通滤波器72的截止频率f2设定为比基准频率要高 规定的频率宽度Af的值。
在本实施形态例子中，具体来说，设f二2.5Hz， Af=0.5Hz，则第1低通滤 波器起到作为具有比以除去干扰分量为目的第3低通滤波器70的截止频率6Hz 要低的fl=f-Af=2. OHz的截止频率的低通滤波器的功能，除去超过它的频率 分量，输出第l转矩波形整形数据。图7(b)所示为该第l转矩波形整形数据的 波形。
第2低通滤波器72起到作为具有比第3低通滤波器70的截止频率6Hz要 低的f2=f+Af=3. OHz的截止频率的低通滤波器的功能，除去超过它的频率分 量，输出第2转矩波形整形数据。图7(c)所示为该第2转矩波形整形数据的波 形。
构成这些波形整形电路的低通滤波器的设计，特别是其截止频率的设定若 比较高，则接近转矩波形处理数据的原型，不能使后述的微分极大值和其它接 近的极大值产生差别。另外反之，若截止频率过低，则切换开关31的切换动 作时的转矩变化缓慢，该微分极大值本身不容易判别，仍然不能与其它的极大 值产生差别。上述的低通滤波器73及74的具体的截止频率的设定值是根据前 述的大量实验进行的逐步接近法的结果得到的。
第1微分器73及第2微分器74是分别对来自第1低通滤波器71的第1 转矩波形整形数据及来自第2低通滤波器72的第2转矩波形整形数据进行时 间微分运算的微分器，是为了求出切换开关31的切换动作中的转矩变化的最 大点而设置的。
乘法器75计算第l微分器73的输出与第2微分器74的输出之积，为了
在转矩波形整形数据的时间微分特性上，以正极性显著表示上述转矩变化的最 大点。图7(d)所示为来自该乘法器75的乘积波形。
极大值提取电路76搜索来自乘法器75的乘积波形上的规定的观测时间范
围内的它的最大值，提取出来作为动作基准时刻，向特定数据提取单元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和极大值提取电 路76，构成本申请权利要求1的动作基准时刻提取单元。
若将图7(a)所示的从转矩波形数据仅除去干扰分量的转矩波形处理数据、 与对该转矩波形处理数据再利用波形整形电路71及72、微分器73及74和乘 法器75加上波形加工处理的图7(d)所示的乘积波形进行比较，则可知，后者 形成在转矩变化大的部分表示显著突出的峰值的波形，在该峰值时刻的前后附 近电平降低。因而，如上所述，用来自转矩检测单元80的数据求出的切换动作 开始时刻例如存在200ms的延迟，考虑到这种情况，扩大搜索上述最大值用的 观测时间范围，也能够确实提取真正相当于动作基准时刻的最大值的时刻。
另外，在上述第1及第2低通滤波器71及72的滤波器常数设定中，设A f=0. 5Hz。但在Afi.5 1.0Hz的范围内，能够得到近似相同的效果，即能够 确实提取动作基准时刻。
另外，作为波形整形电路，是用第1低通滤波器71及第2低通滤波器72 构成，在将切换开关31的标准切换动作时间作为1/2周期的频率作为基准频 率f时，该第1低通滤波器71将截止频率f 1设定为比基准频率f要低规定的 频率宽度Af的值，该第2低通滤波器72将截止频率f2设定为比基准频率要 高规定的频率宽度Af的值，但在本发明的应用上，不一定限定于该构成。
在特定数据提取单元48中，从用波形处理单元47处理的转矩波形处理数 据及基准动作时刻的数据，提取与用基准数据设定单元46设定的每个动作模 式的监视对象特定数据相对应的数据，作为特定数据。
若参照图7(a)进行说明，则例如在转矩波形处理数据上，将最接近动作基 准时刻tp之前的极大值发生时刻(tp-td)规定为切换开关31的动作开始时刻， 将紧跟着动作基准时刻tp之后的极小值发生时刻(tp+to)规定为切换开关31 的动作结束时刻。然后，提取该动作开始时刻与动作结束时刻的时间宽度 (td+to)即切换开关31的动作时间，作为特性数据。
另外，将转矩波形处理数据在动作结束时刻(tp+to)的转矩值(To)规定为 基准转矩值，提取动作开始时刻(tp-td)的转矩值(t p)与基准转矩值(t o)之
差即切换开关31的动作时转矩(Tp-TO)，作为特性数据。
另外，是将切换开关31的动作结束时刻的转矩值作为基准转矩值，但对
于切换开关31以外的分接头选择器32或转换器33，也可以将根据该切换开关 31的结束时刻的转矩值规定的转矩基准值作为其转矩基准值，求出各动作时转 矩。
在异常判定单元49中，比较利用特定数据提取单元48根据转矩波形处理 数据及基准动作时刻提取的特定数据、与用基准数据设定单元46设定的与动 作模式相对应的监视对象特定数据的基准值，在其差不超过允许变动幅度时， 判定为正常动作，在超过允许变动幅度时，判定为动作异常，并输出判定结果。
对于分接头选择器32及转换器33，也按照与关于切换开关31的以上说明 相同的要领，根据各自的动作时间段的表示乘积波形的峰值的时刻，提取动作 基准时刻，根据转矩波形处理数据及动作基准时刻，提取分接头选择器32及 转换器33的动作时间及动作时转矩，作为特性数据，并与各自相对应的基准 值进行比较，通过这样能够进行动作异常的判定。
如上所述，在本发明的实施形态1中，即使根据来自转矩检测单元80的转 矩波形数据判定的切换开始时刻产生一些误差，也能够确实检测出伴随切换开 关31的切换动作而产生的转矩数据，能够以简便廉价的构成进行高精度的异 常判定。
实施形态2
这里要说明的情况是，对于前面用图5的基准数据设定单元46设定的各 基准值及其允许变动幅度的数值，加上伴随有载分接头切换器的运行实绩的时 效变化，进行校正，通过这样实现更适当的切换动作监视。以下，以与前面的 实施形态1的不同的部分为中心进行说明。
图8所示为本发明实施形态2的有载分接头切换器的切换动作监视装置的 方框图。对于前面的图5中说明的信号处理单元43，附加特定数据存储单元 61及特定数据管理值计算单元62，设置基准数据设定单元63。以下，说明以 这些变化部分为中心的动作。
在特定数据提取单元48中，根据用波形处理单元47处理的转矩波形处理 数据，提取基准数据设定单元63设定的与每个动作模式的监视对象特定数据 相对应的数据，作为特定数据，向异常判定单元49输出，同时作为存储数据，
存入下述说明的特定数据存储单元61。
再进一步说明特定数据提取单元48的特定数据的提取。
图9为与各动作模式相对应的检测项目的一览表，用O表示的部分是特定
数据的提取项目。
图10所示为用波形处理单元47处理的转矩波形处理数据在转换分接头切 换的上升切换时的一个例子。下面说明从转矩波形处理数据提取图9所示的特 定数据的各提取项目的提取顺序。
(1) 对于转矩波形处理数据(例如图10)，以波形处理单元47规定的动作基 准时刻tp为基准，设定提取切换开关31、分接头选择器32及转换器33的动 作时间段的动作时刻及转矩值的时间段。
(2) 根据切换开关31在动作结束时刻以后的转矩值，规定转矩基准值t o。
(3) 规定切换开关31的动作开始时刻及动作结束时刻，规定动作时间及动 作转矩值。
(4) 进行分接头选择器32及转换器33的转矩值提取时间段设定，规定转 矩峰值的发生时刻及其转矩值，提取动作时刻及动作转矩值。
(5) 根据转矩波形处理数据，求出切换时间及转矩积分值。
(6) 规定的各数据向特定数据存储单元61及异常判定单元49输出。 在异常判定单元49中，比较利用特定数据提取单元48提取的转矩波形处
理数据、与用基准数据设定单元63设定的与动作模式相对应的监视对象特定 数据的基准值，在其差不超过允许变动幅度时，判定为正常动作，在超过允许 变动幅度时，判定为动作异常，并输出判定结果。
在特定数据存储单元61中，将来自特定数据提取单元48的特定数据对每 个动作模式及监视对象按时间序列进行整理，并进行存储。
在特定数据管理值计算单元62中，在特定数据存储单元61的存储数据数 达到预先设定的数据数的时刻，对每个动作模式及提取项目进行统计处理，计 算平均值及标准偏差等。
根据计算出的平均值及标准偏差，对每个特定数据设定基准值及其允许变
动幅度的管理值，并更新基准数据设定单元63的管理值。
基准数据设定单元63的管理值，是以每次存储规定的数据数而进行更新 为标准，但也可以每经过规定的运行期间来实施。
另外，在有载分接头切换器30的切换动作监视装置刚设置之后，虽没有 实绩数据，不能对基准数据设定单元63设定基准数据，但根据由监视装置制 造后的动作试验及试运行所得到的数据，设定初始状态的基准数据。
另外，有载分接头切换器30的切换开关31的开闭频次高的部分，因电极 消耗等而动作时间变化，但若存储基准数据设定单元63的管理值的更新履历， 则也能够诊断有载分接头切换器30的时效恶化状态。
如上所述，在本发明的实施形态2中，由于与有载分接头切换器30的驱动 转矩发生时效变化相对应，每存储规定数的实绩数据，就自动更新监视对象特 定数据的管理值，不需要像以往那样为了更新管理值而进行的转矩波形数据的 累计作业、以及为了更新管理值的设定值而进行的数据采集及管理值的更新作 业，得到能够抑制运行成本的效果。
另外，在本发明的各变形例中，由于在将切换开关的标准切换动作时间作 为1/2周期的频率作为基准频率时，
波形整形电路由从转矩波形处理数据分别除去超过比基准频率低规定的 频率宽度的频率的频率分量的第1低通滤波器、以及除去超过比基准频率高规 定的频率宽度的频率的频率分量的第2低通滤波器构成，
动作基准时刻提取单元由将来自第l低通滤波器的输出进行微分的第l微 分器、将来自第2低通滤波器的输出进行微分的第2微分器、计算来自两微分 器的输出之积的乘法器、以及提取来自该乘法器的乘积波形的在规定的时间范 围内的极大值的发生时刻作为动作基准时刻的极大值提取电路构成，因此能够 高精度地检测动作基准时刻。
另外，由于第l低通滤波器的截止频率设为比基准频率低0.5 lHz的频 率，第2低通滤波器的截止频率设为比基准频率高0. 5 1Hz的频率，因此能 够高精度地确实检测动作基准时刻。
另外，由于特定数据提取单元在转矩波形处理数据中，分别将最接近动作 基准时刻之前的极大值发生时刻规定为切换开关的动作开始时刻，将紧跟着动
作基准时刻之后的极小值发生时刻规定为切换开关的动作结束时刻，提取动作 开始时刻与动作结束时刻的时间宽度即切换开关的动作时间，作为特性数据， 因此能够确实掌握切换开关在运行时的动作时间有无异常。
另外，由于特定数据提取单元将转矩波形处理数据在动作结束时刻的转矩 值规定为基准转矩值，提取动作开始时刻的转矩值与基准转矩值之差即切换开 关的动作时转矩，作为特性数据，因此能够确实掌握切换开关在运行时的动作 时转矩有无异常。
另外，由于转矩检测单元具有旋转部及固定部，该旋转部安装在旋转的驱 动轴的外周，具有检测驱动轴转矩的转矩传感器及第1收发单元，该固定部具 有利用无线方式在与第1收发单元之间进行信号交换的第2收发单元，
从固定部的第2收发单元发送来自有载分接头切换器的切换指令信号，用 旋转部的第1收发单元进行接收，通过这样转矩传感器开始检测动作，从旋转 部的第1收发单元发送该检测数据，用固定部的第2收发单元进行接收，向转 矩波形数据采集单元送出，因此能够简便廉价地实现转矩检测单元，对于现有 产品的安装也简便。
另外，由于具有特定数据存储单元及特定数据管理值计算单元，该特定数 据存储单元对该每个动作模式存储利用特定数据提取单元提取的各特定数据， 该特定数据管理值计算单元对于每次将规定量的特定数据存入该特定数据存 储单元，就对每个动作模式及每个监视对象特定数据提取存储的特定数据，进 行统计处理，计算每个监视对象特定数据的基准值及允许变动幅度的管理值， 更新基准数据设定单元设定的基准值及变动允许幅度，因此能够考虑到运行实 绩，进行更适当的切换动作监视。
另外，由于利用特定数据管理值计算单元更新基准数据设定单元设定的基 准值及变动允许幅度的管理值，是存储数据每次达到预先设定的数据数时进行 的，因此能够顺利确实地进行更新处理。
另外，由于利用特定数据管理值计算单元更新基准数据设定单元设定的基 准值及变动允许幅度的管理值，是每经过预先设定的期间时进行的，因此能够 顺利确实地进行更新处理。
另外，由于在更新基准数据设定单元设定的基准值及变动允许幅度的管理
值时，存储更新前的基准值及变动允许幅度的管理值，将基准值及变动允许幅 度的管理值的履历保存规定的期间，因此也能够对有载分接头切换器的时效恶 化状态进行诊断。
权利要求
1.一种有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，具有检测进行具有切换开关、分接头选择器、以及转换器的有载分接头切换器的操作的操作机构的驱动轴上所产生的驱动轴转矩的转矩检测单元；识别所述有载分接头切换器的切换动作的动作模式的动作模式识别单元；用所述动作模式识别单元识别利用所述转矩检测单元检测的所述驱动轴转矩的转矩波形数据、对每个动作模式采集该转矩波形数据的转矩波形数据采集单元；对所述有载分接头切换器的每个动作模式设定监视对象特定数据、设定其基准值及允许变动幅度的管理值并进行存储的基准数据设定单元；具有干扰除去电路、波形整形电路、以及动作基准时刻提取单元的波形处理单元，所述干扰除去电路提取所述转矩波形数据采集单元采集的转矩波形数据，通过从提取的转矩波形数据除去超过规定的第1频率的频率分量，而生成除去干扰分量后的转矩波形处理数据，所述波形整形电路通过从所述转矩波形处理数据除去超过在整形后的转矩波形中保留有伴随所述切换开关的切换动作而产生的转矩变化的范围内设定的、比所述第1频率要低的规定的第2频率的频率分量，而生成转矩波形整形数据，所述动作基准时刻提取单元提取将规定的时间范围的所述转矩波形整形数据进行时间微分后的波形的极值的发生时刻，作为动作基准时刻；根据用该波形处理单元提取的动作基准时刻及所述转矩波形处理数据、提取与所述监视对象特定数据相对应的数据，作为特定数据的特定数据提取单元；以及比较利用该特定数据提取单元提取的特定数据与用所述基准数据设定单元设定的基准值、在超过所述允许变动幅度的管理值时判定为异常的异常判定单元。
2. 如权利要求1所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，在将所述切换开关的标准切换动作时间作为1/2周期的频率作为基准频率 所述波形整形电路由从所述转矩波形处理数据分别除去超过比所述基准 频率低规定的频率宽度的频率的频率分量的第l低通滤波器、以及除去超过比 所述基准频率高规定的频率宽度的频率的频率分量的第2低通滤波器构成，所述动作基准时刻提取单元由将来自所述第l低通滤波器的输出进行微分的第1微分器、将来自所述第2低通滤波器的输出进行微分的第2微分器、计算来自所述两微分器的输出之积的乘法器、以及提取来自该乘法器的乘积波形的在所述规定的时间范围内的极大值的发生时刻作为所述动作基准时刻的极大值提取电路构成。
3. 如权利要求2所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，所述第1低通滤波器的截止频率设为比所述基准频率低0. 5 1Hz的频率， 所述第2低通滤波器的截止频率设为比所述基准频率高0. 5 1Hz的频率。
4. 如权利要求1所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，所述特定数据提取单元在所述转矩波形处理数据中，分别将最接近所述动 作基准时刻之前的极大值发生时刻规定为所述切换开关的动作开始时刻，将紧 跟着所述动作基准时刻之后的极小值发生时刻规定为所述切换开关的动作结 束时刻，提取所述动作开始时刻与动作结束时刻的时间宽度即所述切换开关的 动作时间，作为所述特性数据。
5. 如权利要求4所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，所述特定数据提取单元将所述转矩波形处理数据在所述动作结束时刻的 转矩值规定为基准转矩值，提取所述动作开始时刻的转矩值与所述基准转矩值 之差即所述切换开关的动作时转矩，作为所述特性数据。
6. 如权利要求l所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，所述转矩检测单元具有旋转部及固定部，所述旋转部安装在旋转的所述驱 动轴的外周，具有检测所述驱动轴转矩的转矩传感器、以及第l收发单元，所 述固定部具有利用无线方式在与所述第1收发单元之间进行信号交换的第2收 发单元，从所述固定部的第2收发单元发送来自所述有载分接头切换器的切换指令 信号，用所述旋转部的第l收发单元进行接收，通过这样所述转矩传感器开始 检测动作，从所述旋转部的第1收发单元发送该检测数据，用所述固定部的第 2收发单元进行接收，向所述转矩波形数据采集单元送出。
7. 如权利要求1所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，具有特定数据存储单元及特定数据管理值计算单元，所述特定数据存储单 元对该每个动作模式存储利用所述特定数据提取单元提取的各特定数据，所述 特定数据管理值计算单元对于每次将规定量的特定数据存入该特定数据存储 单元，就对每个所述动作模式及每个监视对象特定数据提取存储的特定数据， 进行统计处理，计算每个所述监视对象特定数据的基准值及允许变动幅度的管 理值，更新所述基准数据设定单元设定的基准值及变动允许幅度的管理值。
8. 如权利要求7所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，利用所述特定数据管理值计算单元更新所述基准数据设定单元设定的基 准值及变动允许幅度的管理值，是存储数据每次达到预先设定的数据数时进行 的。
9. 如权利要求7所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，利用所述特定数据管理值计算单元更新所述基准数据设定单元设定的基 准值及变动允许幅度的管理值，是每经过预先设定的期间时进行的。
10. 如权利要求7所述的有载分接头切换器的切换动作监视装置，其特征在于，在更新所述基准数据设定单元设定的基准值及变动允许幅度的管理值时， 存储更新前的基准值及变动允许幅度的管理值，将所述基准值及变动允许幅度 的管理值的履历保存规定的期间。
全文摘要
本发明目的在于提供一种有载分接头切换器的切换动作监视装置，该装置放宽对于切换动作的开始时刻的检测精度要求，能够采用比较简便廉价的转矩检测单元，能够正确确实地掌握伴随切换开关的切换动作而产生的转矩波形数据，能够高精度地判定切换动作的异常状态。设置波形处理单元47，该波形处理单元47具有从转矩波形数据除去干扰分量、而生成转矩波形处理数据的第3低通滤波器70；具有比该第3低通滤波器的截止频率要低的截止频率、并生成转矩波形整形数据的第1及第2低通滤波器71及72；以及提取将规定的时间范围的转矩波形整形数据进行时间微分的波形的极值的发生时刻作为动作基准时刻的第1及第2微分器73及74、乘法器75、和极大值提取电路76。
文档编号H02J13/00GK101107682SQ20068000289
公开日2008年1月16日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年5月9日
发明者筱原秀雄, 近藤大辅 申请人:三菱电机株式会社