DE19819472A1 - Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung - Google Patents
Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische EinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für eine
mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung, die ein Medium, wie
z. B. ein Isolieröl, darin eingeschlossen enthält.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer konventionel
len Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektri
sche Einrichtung, wie sie z. B. in der JP-B-6111054 beschrieben
wurde. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Transformator, das Bezugszeichen 2 eine mit Öl gefüllte Umhül
lung, die z. B. Öl als Isolationsmedium für den Transformator 1
darin eingefüllt enthält, Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Ablaß
rohr für Druck, der eine Druckablaßplatte 4 zerbricht, um das
Öl nach außen zu entfernen, um das Innere der mit Öl gefüllten
Umhüllung 2 wieder mit dem richtigen Druck zu beaufschlagen,
wenn in der Umhüllung 2 eine plötzliche Druckänderung auftritt,
Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Druckdetektor, der an die mit
Öl gefüllte Umhüllung 2 montiert ist, um eine Änderung im Druck
des Isoliermediums zu bestimmen, Bezugszeichen 6 bezeichnet
einen Speicher, in dem Druckänderungen bei vorausgegangenen
Störungen gespeichert sind, Bezugszeichen 7 bezeichnet eine
Verarbeitungseinheit, die Druck- und Zeitcharakteristika von
nun an auf der Basis eines durch den Druckdetektor 5 gegebenen
Druckwertes und die durch den Speicher 6 gegebene bisherige In
formation findet, Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Determina
tionsprozessor, der die Gegenwart in Abwesenheit von Störungen
auf der Basis der von der Verarbeitungseinheit 7 gegebenen Be
rechnungsergebnisse feststellt, und Bezugszeichen 9 bezeichnet
eine Relaisschaltung, die abhängig von den vom Determinations
prozessor 8 gegebenen Berechnungsergebnissen arbeitet. Obgleich
ein Teil des Druckablaßrohres 3, das in Bezug auf die Druckab
laßplatte 4 auf der Seite der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 an
gebracht ist, mit Öl gefüllt ist, ist der verbleibende Teil des
Druckablaßrohres 3 auf der anderen Seite zur Atmosphäre hin
offen.
Es wird nun den Betrieb der konventionellen Vorrichtung er
klärt. Wenn in einer mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung,
wie z. B. einem Transformator, ein innerer Kurzschluß aufgetre
ten ist, erzeugt der kurzgeschlossene Teil Hitze, wodurch das
als Isolationsmedium eingeschlossene Öl zersetzt wird. Wenn ein
Teil des Öls verdampft, könnte der hydraulische Druck in der
mit Öl gefüllten Umhüllung ansteigen, und die mit Öl gefüllte
Umhüllung 2 zerbrechen, wodurch durch ausgetretenes Öl Feuer
entstehen kann. Um mit diesem Problem fertigzuwerden, wird der
Anstieg im hydraulischen Druck bestimmt, und wenn der hydrauli
sche Druck hoch wird, wird die Druckablaßplatte 4 absichtlich
zerschlagen, um Öl durch das Druckablaßrohr 3 nach außen ent
weichen zu lassen, wodurch das Innere der mit Öl gefüllten Um
hüllung 2 entspannt wird.
Es wird nun der Entspannungsvorgang beschrieben. Zuerst wird
der Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 mittels des
Druckdetektors 5 bestimmt. Nur Druckwerte unter den bestimmten
Druckwerten, die oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes lie
gen, werden in die Verarbeitungseinheit 7 eingegeben. Dies des
halb, weil geringe Änderungen im Druck, die bei einem normalen
Betrieb entstehen, nicht als Daten für die Determination ver
wendet werden. Als nächstes findet die Verarbeitungseinheit 7
Veränderungen in den Druck- und Zeitcharakteristika auf der Ba
sis der eingegebenen Druckwerte und der Veränderungen im Druck
vorausgegangener Störungen, die im Speicher 6 gespeichert sind,
von nun an auf, und findet eine Zeit, die erforderlich ist, um
einen zulässigen Druckwert zu erreichen, bei dem noch kein
Bruch der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 stattfindet, oder einen
Druckwert, der in einem bestimmten Zeitraum erreicht wird. Der
Determinationsprozessor 8 vergleicht die Berechnungsergebnisse
der Verarbeitungseinheit 7 mit anfänglichen Werten, die der
Zeit entsprechen, die erforderlich ist, um den zulässigen
Druckwert zu erreichen, bei dem noch kein Bruch der mit Öl ge
füllten Umhüllung 2 auftritt, oder den Druckwert, der in einer
solchen bestimmten Zeitspanne erreicht wird. Wenn die gefundene
Zeit oder der Druckwert mit den anfänglichen Werten überein
stimmt, heißt dies, daß eine Störung aufgetreten ist, und die
Relaisschaltung 9 wird aktiviert, um die Druckentspannung durch
zuführen.
Da die konventionelle Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl
gefüllte elektrische Einrichtung wie vorstehend angegeben kon
struiert ist, wird die Druckentspannung durchgeführt, wenn ein
festgestellter Druckwert oberhalb eines bestimmten Druckwertes
liegt (z. B. einem absoluten Druck von 2 kg/cm2), und wenn der
festgestellte Druckwert den bestimmten Druckwert in einer kur
zen Zeitspanne (z. B. 1 kg/cm2/sec) erreicht hat. Obgleich es
für die konventionelle Vorrichtung zutrifft, daß sie in Wirkung
tritt, wenn ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, besitzt die
konventionelle Vorrichtung den Nachteil, daß die Druckentspan
nung oft auch dann durchgeführt wird, wenn ein Faktor für den
inneren Kurzschluß irrelevant ist, z. B. bei einem äußeren Kurz
schluß, wodurch die Druckentspannungsplatte 4 dann nicht ord
nungsgemäß bricht. Wenn die Druckentspannungsplatte nicht ord
nungsgemäß gebrochen wird, ist für die Wiederherstellung der
gebrochenen Druckentspannungsplatte ein großer und teurer Auf
wand erforderlich, und es ist notwendig, die Ursache der fal
schen Druckentspannung herauszufinden.
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, diese Pro
bleme zu lösen, und eine Überwachungsvorrichtung für eine mit
Öl gefüllte elektrische Einrichtung bereitzustellen, mit der
die Bestimmung eines inneren Kurzschlusses in einer mit Öl ge
füllten elektrischen Einrichtung sicher durchgeführt werden
kann.
Nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Überwa
chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich
tung bereitgestellt, die einen Druckdetektor zur Bestimmung
einer Druckänderung eines in der mit Öl gefüllten elektrischen
Einrichtung zu ihrer Isolierung eingeschlossenen Isolierme
diums, einen Schwingungsdetektors zur Bestimmung von Schwingun
gen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung, und einen
Determinationsprozessor, um auf der Basis der durch den Druck
detektor und den Schwingungsdetektor bestimmten Signalinfor
mation zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist
oder nicht, umfaßt.
Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt die Über
wachungsvorrichtung außerdem eine Übertragungseinrichtung zur
Übertragung der Determination durch den Determinationsprozessor
an ein Host-Kontrollsystem.
Nach einem dritten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Überwa
chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich
tung bereitgestellt, die eine Vielzahl von Druckdetektoren zur
Bestimmung einer Druckänderung eines in einer mit Öl gefüllten
elektrischen Einrichtung zu deren Isolierung eingeschlossenen
Isoliermediums, einen Schwingungsdetektor zur Bestimmung von
Schwingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung,
einen Determinationsprozessor, um auf der Basis der durch die
Druckdetektoren und den Schwingungsdetektor bestimmten Si
gnalinformation zu bestimmen, ob ein Kurzschluß aufgetreten ist
oder nicht, und einen Positions-Schätzprozessor zum Abschätzen
einer möglichen Position des Auftretens eines inneren Kurz
schlusses auf der Basis einer durch die Druckdetektoren bestimm
ten Signalinformation, wenn der Determinationsprozessor fest
stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, umfaßt.
Gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Aspekt bestimmt, wenn ein
durch Differenzieren eines durch den Druckdetektor bestimmten
Druckwertes gefundener Wert nicht geringer ist als ein bestimm
ter Druck-Schwellenwert, und wenn ein durch Differenzieren
eines durch den Schwingungsdetektor bestimmten Beschleunigungs
wertes gefundener Wert nicht höher ist als ein vorgegebener Be
schleunigungs-Schwellenwert, der Determinationsprozessor dann,
daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.
Gemäß einem fünften erfindungsgemäßen Aspekt ist der Druckde
tektor ein Drucksensor vom Absolutdruck-Typ.
Gemäß einem sechsten erfindungsgemäßen Aspekt ist der Schwin
gungsdetektor ein Detektor ausgewählt aus einem Beschleuni
gungssensor, einem Schwingungssensor, einem Stoßsensor, einem
Geschwindigkeitssensor und einem Verdrängungssensor.
Gemäß einem siebten erfindungsgemäßen Aspekt weist die Über
wachungsvorrichtung außerdem einen Speicher zur Speicherung von
Signalinformation aus dem Druckdetektor und dem Schwingungsde
tektor auf.
Gemäß einem achten erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt die Über
wachungsvorrichtung außerdem eine Übertragungseinrichtung zur
Übertragung der Bestimmung (Determination) durch den Determina
tionsprozessor und der wahrscheinlichen Position des Auftretens
eines inneren Kurzschlusses, abgeschätzt durch den Positions-
Schätzprozessor, an ein Host-Kontrollsystem.
Gemäß einem neunten erfindungsgemäßen Aspekt wird, wenn der De
terminationsprozessor bestimmt, daß ein innerer Kurzschluß auf
getreten ist, die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung außer
Betrieb gesetzt.
Gemäß einem zehnten erfindungsgemäßen Aspekt weist die Überwa
chungsvorrichtung eine Druckreduziereinrichtung auf, um Druck
in der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung nach außen ab
zulassen, wenn der Determinationsprozessor bestimmt, daß ein
innerer Kurzschluß aufgetreten ist.
Gemäß dem ersten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß
die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurzschlusses
sichergestellt wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß
die Betriebsbedingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Ein
richtung unter eine entfernt gelegene Überwachung gestellt wer
den können, und daß bereits vorhandene Daten in einem Massen
speicher zur Analyse gesammelt werden können.
Gemäß dem dritten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß
die Bestimmung des Auftretens des inneren Kurzschlusses sicher
gestellt wird, und daß die mögliche Position des Auftretens des
inneren Kurzschlusses spezifiziert werden kann, um eine Repara
tur der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung zu erleich
tern.
Gemäß dem vierten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß
es möglich ist, die Bestimmung des Auftretens des inneren Kurz
schlusses sicherzustellen.
Gemäß dem fünften Aspekt kann der Vorteil bereitgestellt wer
den, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurz
schlusses sichergestellt wird.
Gemäß dem sechsten Aspekt kann der Vorteil erreicht werden, daß
die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurzschlusses
sichergestellt werden kann.
Gemäß dem siebten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß
ein hoher Bestimmungsgrad durchgeführt werden kann.
Gemäß dem achten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß
die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung unter eine entfernt
davon gelegene Überwachung gestellt werden kann, und daß ein
hoher Bestimmungsgrad durchgeführt werden kann.
Gemäß dem neunten Aspekt kann der Vorteil erreicht werden, daß
die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung vor Schaden bewahrt
werden kann, wenn ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.
Gemäß dem zehnten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß
ein Behälter, in dem das Öl eingeschlossen ist, davor bewahrt
werden kann, zu zerbrechen, ohne den Druck in einer mit Öl ge
füllten Umhüllung zu erhöhen.
Eine vollständigere Beurteilung der Erfindung und viele damit
zu erzielenden Vorteile werden besser verständlich unter Bezug
nahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbin
dung mit den anliegenden Zeichnungen, worin bedeuten:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Überwa
chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich
tung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt;
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Determina
tionsprozessors in der Überwachungsvorrichtung gemäß der Über
wachungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Veränderungen im Druck bei
einem inneren Kurzschluß zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das Veränderungen im Druck und Verän
derungen in der Beschleunigung bei einem externen Kurzschluß
zeigt;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, daß die Überwa
chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich
tung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Überwachungsvorrichtung
für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer
dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Überwachungs
vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung
gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen
Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische
Einrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Überwachungs
vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung
nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser
Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Transformator, Be
zugszeichen 2 eine mit Öl gefüllte Umhüllung, die z. B. Öl als
Isoliermedium für den Transformator 1 enthält, Bezugszeichen 3
bezeichnet ein Ablaßrohr für Druck, der eine Druckentspannungs
platte 4 zerbricht, um Öl nach außen zu entfernen, um das in
nere der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 zu entspannen, wenn eine
plötzliche Veränderung in Druck in der mit Öl gefüllten Umhül
lung 2 auftritt, Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Druckdetek
tor, der in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen ist, um
Druckveränderungen des Isoliermediums zu bestimmen, Bezugszei
chen 10 bezeichnet einen Schwingungsdetektor zur Bestimmung von
Schwingungen der mit Öl gefüllten Umhüllung 2, Bezugszeichen 6
bezeichnet einen Speicher, der Signale vom Druckdetektor 5 und
Schwingungsdetektor 10 empfängt, und Daten speichert, wie z. B.
Signalwellenformen, Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Determina
tionsprozessor, um, auf der Basis der vom Druckdetektor 5 und
Schwingungsdetektor 10 oder einem im Speicher 6 gespeicherten
Signal zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß oder ein exter
ner Kurzschluß aufgetreten sind. Obwohl ein Teil des Druckab
laßrohres 3, der in Bezug auf die Druckentspannungsplatte 4
sich auf der Seite der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 befindet,
mit dem Öl gefüllt ist, ist der verbleibende Teil des Druckab
laßrohres auf der anderen Seite zur Atmosphäre hin offen.
Der Druckdetektor 5 kann so ausgebildet sein, um den hydrauli
schen Druck als absoluten Druck oder Überdruck zu messen. Es
ist jedoch nicht empfehlenswert, daß der Druckdetektor so aus
gebildet ist, daß er den hydraulischen Druck als Überdruck
mißt. Dies deshalb, weil, wenn eine Erhöhung des Druckes in der
mit Öl gefüllten Umhüllung 2 den Bestimmungsteil des Druckde
tektors 5 beschädigt, die mit Öl gefüllte Umhüllung 2 absicht
lich geöffnet wird, um Öl aus der mit Öl gefüllten Umhüllung 2
nach außen zu entfernen. Unter Berücksichtigung dieses Punktes
ist es bevorzugt, erfindungsgemäß einen Drucksensor vom Abso
lutdruck-Typ zu verwenden.
Als Schwingungsdetektor 10 ist eine Vorrichtung geeignet, die
die Messung in einem relativ hohen Frequenzband im Bereich von
nicht weniger als 100 Hz durchführen kann, weil die Schwingung,
die um ein ganzzahliges Vielfaches größer als 50 Hz oder 60 Hz
ist, bei einem inneren Kurzschluß und einem äußeren Kurzschluß
auftritt. Eine Vorrichtung, die eine Messung bei einem hohen
Frequenzband mit ca. 20 kHz durchführen kann, kann ebenfalls
ohne Störung verwendet werden. Obwohl ein Beschleunigungssensor
zur Messung der Schwingungsbeschleunigung, ein Schwingungssen
sor und ein Stoßsensor normalerweise als Schwingungsdetektor 10
verwendet werden können, können auch ein Verdrängungssensor zur
Messung der Schwingungsverdrängung, ein Geschwindigkeitssensor
zur Messung der Schwingungsgeschwindigkeit usw. verwendet wer
den.
Es wird nun der Betrieb der Überwachungsvorrichtung erläutert.
Zunächst wird eine Veränderung im hydraulischen Druck in der
mit Öl gefüllten Umhüllung 2 durch den Druckdetektor 5 be
stimmt, und die Schwingung der mit Öl gefüllten Umhüllung 2
wird mit dem Schwingungsdetektor 10 bestimmt. Der Druckdetektor
5 und der Schwingungsdetektor 10 führen die Messung immer
durch. Gemessene Daten werden nicht nur im Speicher 6 gespei
chert, sondern jeweils nach einer bestimmten Zeitspanne (z. B.
1 Minute) an den Determinationsprozessor 8 übertragen.
Der Determinationsprozessor 8 bestimmt, auf der Basis der durch
den Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bestimmten
Daten, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht.
Der Bestimmungsprozessor kann die durch den Druckdetektor 5 und
den Schwingungsdetektor 10 bestimmten Daten direkt verwenden,
die im Speicher 6 gespeichert worden sind. Der Speicher 6 und
der Determinationsprozessor 8 können Daten immer, oder wenn be
nötigt, austauschen.
Als nächstes wird der Betrieb des Determinationsprozessors 8
erläutert. Fig. 2 zeigt ein Betriebsablaufschema des Betriebes
des Determinationsprozessors in der Überwachungsvorrichtung für
eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß der ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform. Zunächst wird bestimmt, ob
ein durch den Druckdetektor 5 bestimmter Druckwert P geringer
ist als ein bestimmter Druck-Schwellenwert P0 oder nicht (Stufe 1).
Der Druck-Schwellenwert P0 wird bei einem hohen Druckwert
angesetzt, von dem angenommen wird, daß er eindeutig das Auf
treten eines inneren Kurzschlusses anzeigt, z. B. bei einem Wert
von 3 kgf/cm2 Absolutdruck. Wenn der bestimmte Druck nicht ge
ringer ist als der Druck-Schwellenwert P0, wird festgesetzt,
daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist (Stufe 2). Wenn der
bestimmte Druckwert P geringer als der Druck-Schwellenwert P0,
wird der bestimmte Druckwert P differenziert (Stufe 3), und es
wird bestimmt, ob der differenzierte Wert nicht geringer ist
als ein bestimmter Differentialdruck-Schwellenwert Pd0 oder
nicht (Stufe 4). Diese Bestimmung stellt fest, ob sich der
Druck in einem kurzen Zeitraum abrupt verändert hat oder nicht.
Wenn der differenzierte Druckwert nicht geringer als der Diffe
rentialdruck-Schwellenwert Pd0 ist, wird festgesetzt, daß sich
der Druck in einem solchen kurzen Zeitraum plötzlich verändert
hat, und dann setzt sich das Verfahren mit Stufe 5 fort. Wenn
der differenzierte Wert geringer als der Differentialdruck-
Schwellenwert Pd0 ist, endet die Bestimmung, weil keine plötz
liche Veränderung im Druck festgestellt wurde, und es wird das
bis jetzt beschriebene Verfahren wiederholt.
Auf der anderen Seite wird die durch den Schwingungsdetektor 10
bestimmte Beschleunigung A differenziert (Stufe 6). Es wird be
stimmt, ob der differenzierte Beschleunigungswert größer ist
als ein bestimmter differenzierter Beschleunigungs-Schwellen
wert ad0 oder nicht (Stufe 5). Diese Bestimmung stellt fest, ob
sich die Beschleunigung während eines kurzen Zeitraums plötz
lich verändert hat oder nicht. Wenn der differenzierte Be
schleunigungswert größer ist als der differenzierte Beschleuni
gungs-Schwellenwert Pd0, wird festgestellt, daß die Beschleuni
gung sich in einem solchen kurzen Zeitraum plötzlich geändert
hat, was das Auftreten eines äußeren Kurzschlusses anzeigt
(Stufe 7). Wenn der differenzierte Beschleunigungswert nicht
größer ist als der differenzierte Beschleunigungs-Schwellenwert
ad0, wird festgestellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten
ist, weil die Beschleunigung sich in einem solchen kurzen Zeit
raum nicht plötzlich geändert hat (Stufe 2).
Das Verfahren des Determinationsprozessors 8 wird wie folgt zu
sammengefaßt: Es wird festgestellt, daß ein innerer Kurzschluß
aufgetreten ist, wenn der durch den Druckdetektor 5 bestimmte
Druckwert nicht geringer ist als ein bestimmter Wert, oder die
durch den Schwingungsdetektor 10 bestimmte Beschleunigung sich
in dem kurzen Zeitraum nicht verändert hat, obwohl der be
stimmte Druckwert sich in dem kurzen Zeitraum in einem Fall,
indem der bestimmte Druckwert geringer ist als ein bestimmter
Wert, plötzlich verändert hat. Andererseits wird festgestellt,
daß ein externer Kurzschluß aufgetreten ist, wenn der bestimmte
Druckwert geringer ist als der bestimmte Wert, und die be
stimmte Beschleunigung sich in dem kurzen Zeitraum plötzlich
verändert haben. Wenn der Determinationsprozessor 8 feststellt,
daß der innere Kurzschluß aufgetreten ist, wird die Druckablaß
platte 4 zerbrochen, um das Öl aus dem Druckablaßrohr 3, wie in
der konventionellen Vorrichtung, absichtlich nach außen zu ent
fernen.
Wenn festgestellt wird, daß der innere Kurzschluß aufgetreten
ist, oder der externe Kurzschluß aufgetreten ist, können die
Signale vor und nach der Bestimmung im Speicher 6 festgehalten
werden.
Zum Vergleich wird nun eine Erklärung der Wellenform der Verän
derungen im Druck bei einem inneren Kurzschluß und der Wellen
form der Veränderungen im Druck und der Veränderungen in der
Beschleunigung bei einem externen Kurzschluß gegeben. In Fig.
3 ist das Diagramm der Analysendaten dargestellt, die erhalten
wurden, indem man den Druckdetektor 5 an vier Stellen in der
mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen hat, und die Verände
rungen im Druck beim Auftreten eines inneren Kurzschlusses simu
liert hat. Wenn der innere Kurzschluß aufgetreten ist, erzeugt
der kurzgeschlossene Teil Hitze, wodurch das in der Umhüllung
eingeschlossene Öl zersetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt verdampft
ein Teil des Öls, wodurch der hydraulische Druck in der mit Öl
gefüllten Einrichtung monoton ansteigt. Obwohl die Gegenwart
einer Pulsation bei den Veränderungen im Druck in Fig. 3 in
nerhalb und nach 30 msec aufgrund von nicht wirklich gemessenen
Analysendaten dargestellt wird, wird normalerweise angenommen,
daß der hydraulische Druck im eingeschlossenen Raum tatsächlich
nicht abnimmt. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist es ersichtlich,
daß die Druckwerte bei einem inneren Kurzschluß während eines
kurzen Zeitraums sich abrupt erhöhen. Obwohl die durch den
Schwingungsdetektor 10 erhaltenen Schwingungsdaten hier nicht
dargestellt sind, wurde während eines kurzen Zeitraums im Ver
gleich zu den nachfolgend angegebenen Schwingungsdaten bei
einem externen Kurzschluß keine plötzliche Veränderung festge
stellt.
In Fig. 4(a) wird ein Diagramm von tatsächlich gemessenen Da
ten dargestellt, die erhalten wurden, indem man die Veränderun
gen im Druck bei Auftreten eines externen Kurzschlusses
(Überspannung) experimentell simulierte. In Fig. 4(b) wird ein
Diagramm der tatsächlich gemessenen Daten dargestellt, die er
halten wurden, indem man Veränderungen in der Beschleunigung
beim Auftreten eines externen Kurzschlusses experimentell simu
lierte. Wenn ein Stoßstrom aufgrund des externen Kurzschlusses
(Überspannung) in den Transformator 1 fließt, wird die Spule
durch die daran angelegte elektromagnetische Kraft in Schwin
gung versetzt, das Öl in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 durch
die in Schwingung versetzte Spule ebenfalls in Schwingung ge
setzt, und die durch den Druckdetektor 5 bestimmten hydrauli
schen Druckwerte und die durch den Schwingungsdetektor 10
erhaltenen Schwingungsdaten pulsieren, einschließlich entspre
chender Anstiege in der Versetzung. In Fig. 4(a) wird gezeigt,
daß die Druckwerte nicht so hoch sind, obwohl der externe Kurz
schluß plötzliche Veränderungen im Druck während eines kurzen
Zeitraums verursacht, wie dies der Fall bei einem in Fig. 3
dargestellten inneren Kurzschluß ist. Aus Fig. 4(b) ist es er
sichtlich, daß die durch den Schwingungsdetektor 10 erhaltenen
Daten sogar innerhalb eines Zeitraums von 10 msec, einem extrem
kurzen Zeitraum, eine positive und negative Beschleunigung ein
schließen.
Obwohl eine Erläuterung des Betriebes des Determinationsprozes
sors 8 in der ersten Ausführungsform im Hinblick auf einen Fall
dargestellt wurde, bei dem ein einziger Druckdetektor 5 und ein
einziger Schwingungsdetektor vorgesehen sind, können mehrere
Druckdetektoren 5 und mehrere Schwingungsdetektoren 10 vorgese
hen werden. Bei der Bestimmung unter Verwendung mehrerer Druck
detektoren und mehrerer Schwingungsdetektoren kann der Maximal
wert unter den mehreren Daten, oder der maximale differenzierte
Wert als Basis für die Bestimmung ausgewählt werden. Die Be
stimmung kann mit der Vielzahl von Daten kombiniert oder multi
pliziert durchgeführt werden.
Obwohl der Hauptzweck der erfindungsgemäßen Überwachungsvor
richtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung der
ist, einen inneren Kurzschluß zu bestimmen, kann ein zusätzli
cher Schwingungsdetektor 10 bereitgestellt werden, der die
Schwingung in einem relativ niedrigen Frequenzband messen
kann, um Schwingungsdaten, wie z. B. ein leichtes Erdbeben oder
ein Erdbeben, zu sammeln, und solche Schwingungsdaten können im
Speicher 6 gespeichert werden. Die Daten, die durch den Druck
detektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bei einem externen
Kurzschluß gemessen wurden, können im Speicher 6 gespeichert
werden, obwohl die gemessenen Daten nicht mit dem Auftreten
eines inneren Kurzschlusses in Beziehung stehen.
Wie erläutert, sind in der ersten Ausführungsform der Druckde
tektor 5 zur Bestimmung einer Änderung im Druck des Isolierme
diums, und der Schwingungsdetektor 10 zur Bestimmung von
Schwingungen der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen, und
der Determinationsprozessor 8, um auf der Basis der durch den
Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bestimmten
Signalinformation die Gegenwart oder Abwesenheit eines inneren
Kurzschlusses festzustellen. Damit kann der Vorteil erreicht
werden, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurz
schlusses aussagekräftiger gemacht werden kann.
Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Überwachungs
vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung
gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In die
ser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Positions-
Schätzprozessor, der eine mögliche Position des Auftretens
eines inneren Kurzschlusses abschätzt, wenn der Determinations
prozessor 8 feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten
ist.
Wenn an mehreren Stellen in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2
Druckdetektoren 5 vorgesehen sind, wird angenommen, daß der
Druckdetektor 5, der am nächsten zu der Position des Auftretens
eines inneren Kurzschlusses liegt, den höchsten Druckwert an
zeigt, wie in Fig. 3 dargestellt. Aus diesem Grund werden
Druckdetektoren 5 an mehreren Stellen, wie in Fig. 5 darge
stellt, vorgesehen. Wenn der Determinationsprozessor 8 fest
stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, schätzt
der Positions-Schätzprozessor 11, das die mögliche Position des
Auftretens des inneren Kurzschlusses die Stelle ist, die dem
Druckdetektor 5 unter den mehreren Druckdetektoren 5 am
nächsten liegt, der einen plötzlichen Anstieg im hydraulischen
Druck zuerst angezeigt hat, oder der zuerst einen Druckwert
oberhalb einem bestimmten Wert, z. B. dem Absolutdruck von
2 kg/cm2, zuerst bestimmt hat. Diese Position des Auftretens des
inneren Kurzschlusses kann in einem bestimmten Ausmaß spezifi
ziert werden, was eine Reparatur des Transformators 1 erleich
tert.
Obwohl der Determinationsprozessor 8 und der Positions-Schätz
prozessor 11 in dieser Ausführungsform als verschiedene Verar
beitungseinheiten dargestellt sind, können der Determinations
prozessor und der Positions-Schätzprozessor als eine einzige
Verarbeitungseinheit ausgestaltet sein.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Überwachungsvorrichtung für
eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer drit
ten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Figur bezeich
net das Bezugszeichen 12 eine Übertragungseinrichtung, die die
durch den Determinationsprozessor 8 durchgeführte Bestimmung,
die Position des möglichen Auftretens eines inneren Kurz
schlusses, die durch den Positions-Schätzprozessor 11 einge
schätzt wurde, und die im Speicher 6 gespeicherten Signalwel
lenformen auf ein Host-Kontrollsystem 13 überträgt.
Spezifische Beispiele der Übertragungseinrichtung 12 mit einer
Zweiwege-Telekommunikationsfunktion umfassen ein verdrahtetes
Übertragungskabel, wie z. B. ein Feldkabel gemäß quasi-interna
tionalem Standard, und Radiokommunikation. Beispiele für das
Host-Kontrollsystem 13 umfassen einen Überwachungsraum zur
gleichzeitigen Überwachung einer Vielzahl von Transformatoren,
und eine Überwachungsstation, die eine zentrale Überwachung an
einem entfernten Ort durchführt.
Das Host-Kontrollsystem 13 umfaßt ein Speichermedium mit hoher
Kapazität, das die Kapazität des Speichers 6 beträchtlich über
steigt. Das Host-Kontrollsystem kann einen höheren Grad an
Reckenoperationen als der Determinationsprozessor 8 oder der
Positions-Schätzprozessor 11 durchführen.
Durch ständiges Sammeln der durch den Druckdetektor 5 und den
Schwingungsdetektor 10 gemessenen Werte im Host-Kontrollsystem 13
kann ein Hinweis auf das Auftreten eines inneren Kurz
schlusses auf der Basis der Daten des hydraulischen Druckes und
der Schwingungsdaten, die bisher gespeichert wurden, analysiert
werden.
Wenn z. B. einer der Druckdetektoren 5 aufgrund einer Ver
schlechterung oder eines Fehlers ein abnormales Signal be
stimmt, kann das Host-Kontrollsystem 13 dem Determinationspro
zessor 8 oder dem Positions-Schätzprozessor 11 befehlen, eine
Überwachung auf der Basis der Daten, mit der Ausnahme der durch
den Druckdetektor 5, von dem angenommen wird, daß er nicht
funktionsfähig ist, bestimmten Daten, durchzuführen. Die Zwei
wege-Telekommunikation ermöglicht es dem Host-Kontrollsystem
13, Kommandos an den Determinationsprozessor 8 oder an den Po
sitions-Schätzprozessor 11 zu übertragen.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Druckentspannungs
platte 4 absichtlich zerbrochen, um das Öl über das Druckablaß
rohr 3 zu entfernen, um den Druck in der mit Öl gefüllten Um
hüllung 2 zu verringern, wenn festgestellt wird, daß ein inne
rer Kurzschluß aufgetreten ist. Gemäß einer vierten erfindungs
gemäßen Ausführungsform überträgt, wenn der Determinationspro
zessor 8 feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten
ist, der Determinationsprozessor 8 ein Signal, um einen Unter
brecher zu öffnen, der den Transformator und ein Stromversor
gungssystem verbindet, wodurch der Betrieb des Transformators 1
eingestellt wird. Durch diese Anordnung können das Druckablaß
rohr 3 und die Druckentspannungsplatte 4 weggelassen werden,
und der Betrieb des Transformators 1 als solcher kann beendet
werden, wodurch verhindert wird, daß der Transformator 1 auf
grund eines Überdruckes beschädigt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform besitzt das Druckablaßrohr 3 eine
Vorderkante, die mit einer Druckreduziereinrichtung 20, wie in
Fig. 7 dargestellt, versehen ist. Die Druckreduziereinrichtung
umfaßt ein Magnetventil, das normalerweise verwendet wird, und
eine Druckreduzierkammer, die mit einem Gas, wie z. B. Stick
stoff gefüllt ist. Wenn der Determinationsprozessor 8 fest
stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, kann das
Magnetventil geöffnet werden, um Öl aus der mit Öl gefüllten
Umhüllung 2 abzulassen, wodurch der hydraulische Druck durch
die mit Gas, wie z. B. Stickstoff, gefüllte Druckreduzierkammer
reduziert wird. Auf diese Weise kann ein Anstieg im hydrauli
schen Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 minimiert wer
den, um einen Behälter, in dem das Öl eingeschlossen ist, gegen
Bruch zu schützen.
Flüssigkeit ist in dieser Hinsicht von Gas verschieden, weil
sogar eine geringe Volumenexpansion, z. B. eine Expansion um 1%
des Volumens, eine Verringerung des Druckes um mehr als 10 kg/cm2
verursachen kann. Wenn die druckreduzierende Kammer ein
Volumen besitzt, das mindestens 1% des Volumens der mit Öl ge
füllten Umhüllung 2 umfaßt, kann die Druckreduzierkammer auf
befriedigende Weise funktionieren.
Es liegt auf der Hand, daß zahlreiche Modifikationen und Varia
tionen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorstehend ange
gebenen Beschreibung möglich sind. Es ist deshalb verständlich,
daß innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche die Erfin
dung auch auf andere Weise als hier spezifisch beschrieben,
durchgeführt werden kann.
1
Transformator
2
mit Öl gefüllte Umhüllung
3
Druckablaßrohr
4
Druckentspannungsplatte
5
Druckdetektor
6
Speicher
7
Verarbeitungseinheit
8
Determinationsprozessor
9
Relaisschaltung
10
Schwingungsdetektor
11
Positions-Schätzprozessor
12
Übertragungseinrichtung
13
Host-Kontrollsystem
20
Druckreduziereinrichtung
Claims (10)
1. Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte
elektrische Einrichtung, die aufweist:
einen Druckdetektor (5) zur Bestimmung einer Druck veränderung eines Isoliermediums, das in einer mit Öl ge füllten elektrischen Einrichtung zu ihrer Isolierung ein geschlossen ist;
einen Schwingungsdetektor (10) zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrich tung;
einen Determinationsprozessor (8), um auf der Basis einer durch den Druckdetektor und den Schwingungsdetektor bestimmten Signalinformation zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht.
einen Druckdetektor (5) zur Bestimmung einer Druck veränderung eines Isoliermediums, das in einer mit Öl ge füllten elektrischen Einrichtung zu ihrer Isolierung ein geschlossen ist;
einen Schwingungsdetektor (10) zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrich tung;
einen Determinationsprozessor (8), um auf der Basis einer durch den Druckdetektor und den Schwingungsdetektor bestimmten Signalinformation zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht.
2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie außerdem eine Übertragungseinrichtung
(12) zur Übertragung der Bestimmung durch den Determi
nationsprozessor (8) an ein Host-Kontrollsystem (13) auf
weist.
3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (8) eine Vielzahl
von Druckdetektoren (5) umfaßt, und sie einen Positions-
Schätzprozessor (11) zum Einschätzen einer möglichen Posi
tion des Auftretens eines inneren Kurzschlusses auf der Ba
sis der durch die Druckdetektoren (5) bestimmten Signalin
formation, wenn der Determinationsprozessor (8) fest
stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, auf
weist.
4. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn durch Differenzieren
eines durch den Druckdetektor (5) bestimmten Druckwertes
ein Druckwert gefunden wird, der nicht geringer ist als
ein bestimmter Schwellenwert für den Druck, und wenn durch
Differenzieren eines durch den Schwingungsdetektor (10)
bestimmten Beschleunigungswertes ein Wert gefunden wird,
der nicht höher ist als ein bestimmter Schwellenwert für
die Beschleunigung, der Determinationsprozessor (8) fest
stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.
5. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (5) ein
Drucksensor vom Absolutdruck-Typ ist.
6. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdetektor (10)
ein Detektor ist ausgewählt aus einem Beschleunigungssen
sor, einem Schwingungssensor, einem Stoßsensor, einem Ge
schwindigkeitssensor und einem Verdrängungssensor.
7. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Speicher
(6) zum Speichern von Signalinformation aus dem Druckde
tektor (5) und dem Schwingungsdetektor (10) aufweist.
8. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Übertra
gungseinrichtung (12) zur Übertragung der Bestimmung durch
den Determinationsprozessor (8) und der durch den Posi
tions-Schätzprozessor (11) eingeschätzten möglichen Posi
tion des Auftretens des inneren Kurzschlusses an ein Host-
Kontrollsystem (13) aufweist.
9. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Determinationspro
zessor (8) feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufge
treten ist, die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung
abgeschaltet wird.
10. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß, um Druck aus der mit Öl ge
füllten elektrischen Einrichtung nach außen abzulassen,
wenn der Determinationsprozessor (8) feststellt, daß ein
innerer Kurzschluß aufgetreten ist, eine Druckreduzierein
richtung (20) vorgesehen ist.
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