JP2004085464A - 事故点標定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保護リレー情報の入力が不要な事故点標定装置を得る。
【解決手段】ガス区画２、４に圧力センサ６が取り付けられる。ガス区画内で事故が発生すると、アークによる圧力波の反射で衝撃波が発生し、ガス圧力が上昇する。標定装置５は、ローパスフィルタ７とハイパスフィルタ８を通過させることで、圧力上昇信号と衝撃波信号とを識別する。判定処理回路１３では、衝撃波を検出してから圧力上昇を検出したときに、内部事故が発生したと判定する。これにより、保護リレー情報なしで内部事故を確実に検出できる。ガス区画が遮断器容器の場合は、遮断器動作により衝撃波と圧力上昇が発生するので、衝撃波検出から所定時間内に遮断器動作を検出したときは、遮断器動作によるものとみなして、内部事故ではないと判定する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）などのガス絶縁電気機器における内部事故を検出し、その発生箇所を標定する事故点標定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＩＳは、複数のガス区画を有しており、いずれかのガス区画において内部事故（短絡又は地絡事故）が発生すると、事故電流が流れると共に、当該ガス区画内では、発生したアークにより、ガス圧力が上昇を始める。
【０００３】
事故電流は保護リレーにより検出され、遮断器が動作させられ、事故が発生した回路が開放される。
内部圧力上昇は、ガス区画ごとに取り付けられた圧力センサにより検出される。
事故点標定装置は、事故発生を示す保護リレー情報が入力されると、圧力センサが圧力上昇を検出したガス区画を、事故区画として判定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法では、保護リレー情報と圧力センサ情報が必要である。したがって、事故点標定装置は、保護リレー盤から保護リレー情報を導入しなければならない。
これに対して、保護リレー情報を必要とせず、圧力センサのみで事故発生ガス区画を識別できれば便利である。しかしながら、ガス絶縁電気機器のガス区画では、例えば環境変化などの事故以外の要因によっても圧力上昇が発生するので、圧力センサ単独での事故標定は不可能であるとされていた。
本発明は、保護リレー情報の入力が不要な事故点標定装置を得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。
ガス絶縁電気機器のガス区画内で事故が発生すると、アークによる圧力波が発生し、容器中で圧力波が反射することで衝撃波が発生する。同時に、アークにより圧力上昇が発生する。衝撃波発生後にガス圧力が所定値を超える。
【０００６】
本発明の事故点標定装置は、ガス区画ごとに圧力センサを設け、圧力センサが出力する信号から、識別手段により、衝撃波と圧力上昇を識別して取り出す。判定手段は、識別手段により衝撃波検出した後に、所定時間内に圧力上昇を検出したときに、事故が発生したと判定する。
本発明によれば、保護リレー情報を必要とせずに、圧力センサからの信号のみに基づいて、事故が発生したガス区画を特定することができる。
【０００７】
ガス区画が遮断器容器である場合、事故によるほかに、電流遮断時にも衝撃波発生と圧力上昇が検出される。
本発明の事故点標定装置は、ガス区画が遮断器容器である場合、遮断器動作情報を圧力センサからの信号と組み合せて、事故発生の有無を判定する。この場合、判定手段は、衝撃波発生検出後、第２の所定時間内に遮断器の動作を検出したときには、電流遮断によるもので事故によるものではないと判定する。また、衝撃波発生後（第２の所定時間内）に遮断器の動作を検出しないときは、事故が発生したと判定する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の事故点標定装置をＧＩＳに適用した例について、図を用いて説明する。
図１は、事故点標定装置（以下、単に「標定装置」という。）を適用するＧＩＳの構成を示す。
【０００９】
図示のＧＩＳ１は、複数のガス区画、即ち、母線管路２、遮断器容器３、ケーブルヘッド容器４から構成される。
ここで、母線管路２で発生した地絡又は短絡などの内部事故を符号Ｆ１で表す。以下同様に、遮断器容器３ではＦ２、ケーブルヘッド容器４ではＦ３、ＧＩＳの外部ではＦ４とする。
【００１０】
図２、図３を用いて、標定装置の構成を説明する。
図２の標定装置５は、遮断器容器以外の容器、即ち、図１の母線管路２又はケーブルヘッド容器４に適用される。以下の説明では、容器２、４をまとめて、「遮断器外容器２、４」ということがある。
遮断器外容器２、４に容器内のガス圧力を検出する圧力センサ６が取り付けられ、圧力センサ６からの信号が標定装置５に入力される。
【００１１】
標定装置５において、圧力センサ６からの信号は、ローパスフィルタ７とハイパスフィルタ８に入力される。
遮断器外容器２、４内で事故が発生すると、アークによる圧力波が発生し、容器中で圧力波が反射することで衝撃波が発生する。同時に、アークにより圧力上昇が発生する。
【００１２】
ガス圧力上昇は徐々に行われるので、ガス圧力上昇分の信号は、低周波成分から成る。ガス圧力上昇分の信号は、ローパスフィルタ７を通過して圧力上昇検出回路１１に入力される。
衝撃波分の信号は、高周波成分を多く含む。衝撃波分の信号は、ハイパスフィルタ８を通過して衝撃波検出回路１２に入力される。
【００１３】
圧力上昇検出回路１１と衝撃波検出回路１２は、入力信号のレベルが所定値を超えると、圧力上昇検出信号と衝撃波検出信号を出力する。
判定処理回路１３は、ＣＰＵにより構成される。判定処理回路１３は、圧力上昇検出回路１１と衝撃波検出回路１２の出力に基づいて、遮断器外容器２、４内の事故発生の有無を判定する。判定のアルゴリズムについては後述する。
【００１４】
図３の標定装置は、遮断器容器３に適用される。
図３の構成は、図２の例とほぼ同様であるので、重複する説明は省略し、特徴部分についてのみ説明する。
本例の判定処理回路１３は、圧力上昇検出回路１１と衝撃波検出回路１２の出力に加えて、遮断器１４の補助接点１５からの遮断器動作情報に基づいて判定を行う。判定のアルゴリズムについては後述をする。
【００１５】
図４は、図２の変形例を示す。この例では、圧力センサ６と標定装置５の間を光ファイバ１６で接続する。この場合、圧力センサ６の出力信号は電気／光変換回路１７により光信号に変化され、光ファイバ１６を通して標定装置５に伝達される。標定装置５では、光／電気変換回路１８により、光信号を電気信号に変化して、ローパスフィルタ７とハイパスフィルタ８に入力する。
【００１６】
このように光ファイバ１６を使用することにより、外部からのノイズ侵入を防止することができる。また、ガス区画２、４と標定装置５の間の電気的絶縁をとることができる。なお、この構成は、図２の装置だけでなく、図３の装置にも適用可能である。
【００１７】
図５を用いて、判定処理回路１３の判定アルゴリズムを説明する。
図では、実行個所ごとに、遮断器容器３、遮断器外容器２、４でどのような現象が検出されるかを示している。
事故箇所については、Ｆ１、Ｆ３の場合、Ｆ２の場合、Ｆ４の場合に分けている。図１で説明したように、Ｆ１、Ｆ３は、遮断器外容器２、４で発生した事故、Ｆ２は、遮断器容器３で発生した事故、Ｆ４は、ＧＩＳの外部で発生した事故を示す。
【００１８】
図５の最上段には、内部事故が発生したときの、事故電流と、保護リレーの動作状況と、遮断器補助接点の動作状況の時間的関係が示されている。
内部事故が発生すると事故電流が流れる。保護リレーが事故電流を検出すると保護リレー情報を出力し、この保護リレー情報により遮断器１４が電流遮断動作を行う。
この結果、事故電流の発生から遅れて保護リレー情報が出力され、更に遅れて遮断器１４の補助接点１５が切替わる。
【００１９】
事故箇所がＦ１、Ｆ３（遮断器外容器２、４内）の場合、遮断器外容器２、４では、事故発生とほぼ同時に衝撃波が検出され、その後、所定時間内に圧力上昇が検出される。このときは、当該遮断器外容器２、４で事故が発生したと判定できる。このことが図の標定の欄に丸印で示されている。
【００２０】
一方、遮断器容器３内では事故によるアークは発生しない。しかし、遮断器１４が電流遮断をすることにより、アークが発生し、圧力センサ６は衝撃波と圧力上昇を検出する。したがって、衝撃波検出後、短時間（所定時間ｔ１）内に補助接点１５の切替わりが検出される。この場合は、遮断器容器３内で事故が発生していないと判定する。その後、圧力上昇が検出される。
【００２１】
事故箇所がＦ２（遮断器容器３内）の場合、遮断器容器３内では、事故発生とほぼ同時に衝撃波が検出され、その後、所定時間内に圧力上昇が検出される。これと並行して、保護リレーが事故電流を検出し、遮断器１４が電流遮断を行うため、補助接点１５が切替わる。補助接点１５の切替わりは、上記Ｆ１の例と比較すると、衝撃波発生後、比較的長い時間（所定時間ｔ１以上）が経過した後に切替わる。
【００２２】
このように、衝撃波検出後、所定時間ｔ１が経過しても補助接点１５の変化がなく、その後圧力上昇が検出されれば、遮断器容器３内に事故が発生したと判定する。
一方、遮断器外容器２，４では、電流遮断要素がないため、衝撃波も圧力上昇も検出されない。したがって、内部事故は発生していないと判定される。仮に、何らかの原因で衝撃波発生又は圧力上昇のいずれかが検出されても、それだけでは事故によるものとは判定されないので、誤判定は防止できる。
【００２３】
上記の衝撃波検出から圧力上昇検出までの所定時間は、容器の容積などを考慮して決定される。また、衝撃波検出から補助接点１５の切替わりまでの所定時間ｔ１は、遮断器１４による電流遮断から補助接点１５動作までの時間と、遮断器外容器２、４での事故発生時点から補助接点１５動作までの時間を考慮して決められる。
【００２４】
事故がＦ４の場合、遮断器外容器２，４では、電流遮断要素がないため、衝撃波発生も圧力上昇も検出されない。したがって、内部事故は発生していないと判定される。
遮断器容器３においては、電流遮断による衝撃波と圧力上昇が検出されるが、上記の事故箇所Ｆ１、Ｆ３の場合と同様に、衝撃波発生後、所定時間ｔ１内に補助接点１５の切替わりが検出されるので、当該容器での事故とは判定されない。
【００２５】
図６、図７のフローチャートは、以上のアルゴリズムを実現するための、判定処理回路１３の処理を示す。
図６の処理は、遮断器容器３に対する判定処理を示す。
ステップＳ１で、一定周期でデータを取得する。取得するデータは、ハイパスフィルタ８から出力される衝撃波分の信号と、ローパスフィルタ７から出力される圧力上昇分の信号と、遮断器１４の動作を示す補助接点１５からの信号である。
【００２６】
ステップＳ２で、衝撃波が検出されたか否かが判定される。ここで検出されなければ、検出されるまでステップＳ２の判定処理を繰り返す。
衝撃波が検出されると、ステップＳ３で、時間延長処理がされる。時間延長の間もステップＳ１のデータ取得は継続されている。
延長時間後に、ステップＳ４で、所定時間ｔ１内に遮断器１４が動作したか否かが判定される。ここでは、補助接点１５がオンからオフ又はオフからオンへ変化したしたときに、遮断器１４が動作したと判定される。
【００２７】
所定時間ｔ１内に補助接点１５が切替われば、遮断器容器３内での事故ではないので、ステップＳ２へ戻り、次の衝撃波の検出を待つ。
所定時間ｔ１内に補助接点１５が切替わっていなければ、ステップＳ５で、圧力上昇があったか否かが判定される。ここでＮであれば、衝撃波のみが検出されその後圧力上昇が検出されないのであるから、内部事故以外の原因で衝撃波が発生したとして、ステップＳ２へ戻る。
ステップＳ５で圧力上昇が検出されれば、ステップＳ６で、遮断器容器３内で事故が発生したと判定される。
【００２８】
図７は、遮断器外容器２、４に対する判定処理を示す。
本例は、前述の図６の例とほぼ同様であるので、同一ステップには同一ステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
ステップＳ１では、遮断器動作のデータの取得は不要である。また、図６のステップＳ４は省略される。したがって、図７の例では、衝撃波が検出され（ステップ２のＹ）、その後、圧力上昇が検出される（ステップ５のＹ）場合にその遮断器外容器２、４で事故が発生したと判定する。
【００２９】
以上説明したように、遮断器外容器２、４については、圧力センサ６の信号のみで、保護リレー情報を使用せずに内部事故の有無を確実に判定することができる。また、遮断器容器３についても、容器内にある遮断器補助接点１５からの信号を追加するだけで、遮断器動作と区別して、内部事故の発生の有無を確実に判定することができる。
【００３０】
なお、本発明は、保護リレー情報を必要としないことを特徴とするものであるが、保護リレー情報が簡単に得られる場合は、図６、図７の処理において、保護リレー情報を利用することができる。この場合、図６、図７のステップＳ６の前に、保護リレー情報が得られたか否かを判定する処理を入れ、保護リレー情報があったときのみ、ステップＳ６へ進む。
これにより、内部事故発生の有無の判定がより正確になる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス絶縁電気機器の内部事故発生を判定するときに、保護リレー情報の事故点標定装置への入力が不要となる。したがって、保護リレー盤から保護リレー情報を導入する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の標定装置を適用するＧＩＳの構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した事故点標定装置の構成（その１）を示す図である。
【図３】本発明を適用した事故点標定装置の構成（その２）を示す図である。
【図４】図２の変形例を示す図である。
【図５】図２、図３の装置における事故点標定のアルゴリズムを示す図である。
【図６】図３の装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図２の装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ＧＩＳ
２…母線管路
３…遮断器容器
４…ケーブルヘッド容器
５…標定装置
６…圧力センサ
７…ローパスフィルタ
８…ハイパスフィルタ
１１…圧力上昇検出回路
１２…衝撃波検出回路
１３…判定処理回路
１４…遮断器
１５…補助接点
１６…光ファイバ
１７…電気／光変換回路
１８…光／電気変換回路

Claims (2)

1. ガス絶縁電気機器の容器内の圧力を検出する圧力センサからの信号が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された信号から、衝撃波発生と圧力上昇を識別して検出する識別手段と、
   前記識別手段により前記衝撃波発生を検出した後、所定時間内に前記圧力上昇を検出したとき、前記容器内に事故が発生したと判定する判定手段と、
   を具備することを特徴とするガス絶縁電気機器の事故点標定装置。
2. 前記遮断器の動作情報が入力される遮断器動作情報入力部を具備し、
   前記判定手段は、前記衝撃波発生を検出した後、第２の所定時間内に前記遮断器動作情報入力部に遮断器動作情報が入力されたとき、前記容器内に事故が発生したと判定する請求項１に記載のガス絶縁遮断器の事故点標定装置。

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