JP2005321203A - 系統保護リレー電源の劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解コンデンサの劣化状況を診断し、その診断状況に基づいて保全することが可能な系統保護リレー電源の劣化診断方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る、系統保護リレー電源の劣化診断方法は、電源投入後、出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻に基づいて診断する。電解コンデンサの容量が経年変化に従い減少している場合には、これに伴い、出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻がリニアに変化する。正常時の場合には、時刻Ｔ１に定格出力に達するが、経年変化により容量値が減少したコンデンサの場合には、時刻Ｔ２に定格出力に達する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力系統において系統保護リレー電源に使用されている電解コンデンサの劣化診断方法に関する。

図３は、電力を供給する送電線における系統保護リレーを説明する概念図である。

図３を参照して、発電所１から発電された電力は送電線３を介して電力需要先に対して供給される。送電線３には、ブレーカ２が設けられる。ブレーカ２は、系統保護リレー４により制御され、事故が送電線３のある箇所において発生した場合に、過大な電力供給がなされないように電気的に遮断する。たとえば、落雷によりサージ電圧が送電線３に与えられた場合、ブレーカ２が作動し、過大な電力供給が遮断される。これにより、送電線３と接続されている電気設備の損壊を防止している。なお、本例においては、代表的に１つのブレーカ２が示されている。

ここで、系統保護リレー４は、送電線３に供給される電流／電圧を検知する電流／電圧検知器５からの指示を受けて、過大なサージ電圧が供給されているかどうかを判定する。系統保護リレー４は、過大な電力が供給されていると判定した場合には、ブレーカ２に対して遮断指令を出す。

一方、電力自由化の流れの中、機能設備の有効利用、保守、点検の効率化が求められている。例えば、設備機器などに用いられる直流安定化電源は、機器等の信頼性を左右する重要な要素である。このような直流安定化電源に変動や異常が生じた場合には、機器全体の機能に大きな影響を与える。

たとえば、図３に示される系統保護リレー４に用いられる電源装置が経年変化等により異常となる場合には、適切な遮断指令を出すことができなくなり、送電線３と接続された電気設備に多大な損害を与えることにもなりかねない。

一般的に、電源装置には、電解コンデンサが用いられており、この電解コンデンサの容量値が経年変化により劣化することが電源異常の原因となっている。

それゆえ、図３に示される系統保護リレー４に用いられる電解コンデンサに起因する事故障害を未然に防止するため電源装置の改修が一般的に行なわれている。

従来においては、この電解コンデンサの良否や劣化進行度合いを監視する方法が種々提案されており、たとえば特開平９−２６４９１３号公報においては、図４に示されるように電解コンデンサの出力電圧波形に現われる交流電圧値すなわちリップル電圧を計測することにより、電解コンデンサの寿命を判別する方法が提案されている。
特開平９−２６４９１３号公報

図５は、電解コンデンサの容量とリップル電圧との関係を説明する図である。

図５に示されるように、リップル電圧はある一定の値から急激に変化することがわかる。具体的には、図５に示されるように電解コンデンサにおける規格容量の割合が３０％未満になってからリップル電圧が急激に増加していることがわかる。すなわち、電解コンデンサの特性として寿命末期においては特性変化と電解液量との関係は線形ではなくある点から急激に変化するということになる。

したがって、上記公報における電解コンデンサの寿命を判別する方法においては、リップル電圧の計測に基づいて電解コンデンサの寿命を判別する場合であるため、既に電解コンデンサの寿命が末期である場合についてしか判別することができない。すなわち、事前にある程度、電解コンデンサの寿命を把握することが難しいため系統保護リレーの保守、点検という観点からすれば好ましくない。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、電解コンデンサの劣化状況を診断し、その診断状況に基づいて保全することが可能な系統保護リレー電源の劣化診断方法を提供することを目的とする。

本発明に係る、系統保護リレー電源の劣化診断方法は、電解コンデンサを有する系統保護リレーの電源装置に電源を投入するステップと、電源投入後、電源装置からの出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻を計測するステップと、計測結果に基づいて、系統保護リレー電源の劣化状況を診断するステップとを備える。

好ましくは、診断するステップは、計測により得られた時刻が基準となる時刻から所定期間内の時刻か否かを判別し、判別結果に基づいて正常か不良かを診断する。

本発明に係る、系統保護リレー電源の劣化診断方法は、電源投入後、出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻に基づいて診断する。電解コンデンサの容量が経年変化に従い減少している場合には、これに伴い、出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻がリニアに変化する。したがって、簡易に系統保護リレー電源の劣化診断を実行することができる。

図１は、本発明の実施の形態に従う系統保護リレー電源装置１０（以下、単に電源装置とも称する）を説明する概念図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態に従う系統保護リレー電源装置１０は、交流の入力電圧を受けて、所定の電圧レベルの交流電圧に変換する電圧変換部１１と、電圧変換部１１により、生成された出力電圧を直流電圧にする整流回路部１２と、コンデンサ１３とを含む。コンデンサ１３は、本例においては、電解コンデンサとする。

整流回路部１２は、ブリッジ結合されたダイオードＤ１〜Ｄ４を含み、電圧変換部１１から受けた交流電圧を直流電圧としてコンデンサ１３に供給する。コンデンサ１３は、整流回路部１２により生成された直流電圧を充電して、直流の出力電圧として外部に供給する。

本発明の実施の形態に従う系統保護リレー電源の劣化診断方法は、電源装置１０に電源投入後、コンデンサ１３からの出力電圧が定格出力値に達するまでの時間を計測し、その計測結果に基づいてコンデンサの劣化状況を診断する。一例として、電圧波形を記録する記録計やオシロスコープ等を用いて行なうことができる。

図２を用いて、本発明の実施の形態に従う、系統保護リレー電源の劣化診断方法について説明する。

図２に示されるように、正常なコンデンサ１３の場合、電源投入後、時刻Ｔ１において、入力電圧に対する出力電圧は定格出力レベルになる。一方、異常なコンデンサの場合、電源投入後、時刻Ｔ２において、入力電圧に対する出力電圧は定格出力電圧レベルになる。すなわち、経年変化により、コンデンサ１３の規格容量の割合が減少しているため、出力電圧の電圧レベルはすぐに定格出力レベルに到達せず、正常時の時刻Ｔ１よりも遅延した時間である時刻Ｔ２において定格出力が所定の電圧レベルに達する。このコンデンサの規格容量の割合の減少に伴い、定格出力が所定の電圧レベルに達する時間はさらに長くなる。すなわち、コンデンサの規格容量と定格出力に達するまでの時間との関係は、リニアの関係にある。

したがって、電源投入後、出力電圧が定格出力電圧レベルとなるまでの時間を測定することにより、コンデンサ１３の寿命を診断することが可能となる。

具体的には、正常なコンデンサの時刻Ｔ１を基準として、時刻Ｔ１から所定期間内に出力電圧が定格出力値に達すれば正常であると判別することができる。また、時刻Ｔ１よりも所定期間後に出力電圧が定格出力値に達すれば異常であると判別することができる。これにより、コンデンサの正常／異常を簡易に判別することができる。特に、送電線３は、日本全国のあらゆるところに張り巡らされており、系統保護リレー４もこれに併せて膨大な個数が設けられている。したがって、本方法により簡易に系統保護リレー電源を判別し、保守点検を行なうことができるためコスト的にも有利である。

また、時刻Ｔ１を基準として、コンデンサの出力電圧が定格出力値に達するまでの時刻を複数の区間に分類することにより、さらに詳細にコンデンサの劣化状況を診断することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態に従う系統保護リレー電源の劣化診断方法は、電解コンデンサ１３の経年変化に基づく規格容量の減少のみならず、電源装置１０の他の部位等に故障が生じている場合においても、その故障が出力電圧波形に表されるため、電源装置の故障を把握することも可能である。

本発明の実施の形態に従う系統保護リレー電源装置１０を説明する概念図である。 本発明の実施の形態に従う、系統保護リレー電源の劣化診断方法について説明する図である。 電力を供給する送電線における系統保護リレーを説明する概念図である。 電解コンデンサの出力電圧波形に現われる交流電圧値を説明する図である。 電解コンデンサの容量とリップル電圧との関係を説明する図である。

符号の説明

１ 発電所、２ ブレーカ、３ 送電線、４ 系統保護リレー、５ 電流／電圧検知器、１０ 電源装置、１１ 電圧変換部、１２ 整流回路部、１３ コンデンサ。

Claims (2)

1. 電解コンデンサを有する系統保護リレーの電源装置に電源を投入するステップと、
   電源投入後、前記電源装置からの出力電圧が所定の電圧レベルに到達するまでの時刻を計測するステップと、
   前記計測結果に基づいて、前記系統保護リレー電源の劣化状況を診断するステップとを備えた、系統保護リレー電源の劣化診断方法。
2. 前記診断するステップは、計測により得られた時刻が基準となる時刻から所定期間内の時刻か否かを判別し、判別結果に基づいて正常か不良かを診断する、請求項１記載の系統保護リレー電源の劣化診断方法。

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