JP2012173096A - 電力機器の保全システム、電力機器の保全プログラム、および電力機器の保全方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 真に優れた絶縁信頼度評価法を利用した技術を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明にかかる電力機器の保全システム100の代表的な構成は、ワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部114と、試験条件を取得する試験条件取得部116と、使用条件を取得する使用条件取得部118と、電力機器が独立法にしたがう割合または累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部120と、前記電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算部122と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】 本発明にかかる電力機器の保全システム100の代表的な構成は、ワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部114と、試験条件を取得する試験条件取得部116と、使用条件を取得する使用条件取得部118と、電力機器が独立法にしたがう割合または累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部120と、前記電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算部122と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器の保全システム、その保全プログラム、およびその保全方法に関する。
油入変圧器、GIS(Gas Insulated Switchgear)、CVケーブル等に代表される電力機器(変電機器)では絶縁仕様の1つとして、商用周波耐電圧試験が規定されている。かかる電力機器はその故障確率分布がワイブル分布で表され、絶縁破壊や部分放電開始の電圧Vdに対する時間Tdの特性が下記式(1)で近似される(いわゆる逆n乗則にしたがう)ことが知られている。これらに基づいて、従来、非特許文献1に記載されているように「独立事象法(独立法)」や「累積故障法(累積法)」等の絶縁信頼度評価法が提案されている。独立法や累積法等の絶縁信頼度評価法を用いて、商用周波耐電圧試験の試験条件および電力機器の使用条件からその運転期間中(ライフタイム)の絶縁信頼度(以下「使用時絶縁信頼度」と称する)を求めることが可能である。
岡部成光、外2名,「ワイブル分布を用いた変電機器の交流短時間過電圧に対する信頼度評価」,電気学会論文誌B,2007年9月,127巻,9号,994−1001頁
上記独立法は工学的な取扱として一般的に認められているが、電圧印加履歴を考慮しないので精度に欠けるのではないかとの指摘がある。その一方で、上記累積法は電圧印加履歴が完全に残るとしたものであるが、実験等(実測)により精度が検証されておらず、現実に即した評価を下せない(精度に欠ける)おそれがある。また、この累積法は、工学的な取扱としても、一般的な電力機器の絶縁信頼度評価法として認められていない。
独立法や累積法等の絶縁信頼度評価法の精度が劣る場合、これに基づき求められた使用時絶縁信頼度が正確ではないこととなる。すると、電気事業者は、この使用時絶縁信頼度を参照して(信用して)、電力機器の保全計画(設備メンテナンスや更新・交換計画)をたてることができず、適切な保全作業の実施が困難となる。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、真に優れた絶縁信頼度評価法を利用した電力機器の保全システム、電力機器の保全プログラム、および電力機器の保全方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明者らは、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を把握するために試験モデルを作成し、試験モデルに複数回電圧印加を行い、その絶縁信頼度(累積故障確率)を得た。そして、この実測に基づく絶縁信頼度を、独立法に基づく絶縁信頼度、累積法に基づく絶縁信頼度と比較し、絶縁破壊特性が初期故障型(時間形状パラメータa<1)の場合には、独立法では電圧印加履歴を考慮しないため絶縁信頼度が低く(累積故障率が高く)算定され、累積法では電圧印加履歴が完全に残るとするため絶縁信頼度が高く(累積故障率が低く)算定され、実際には独立法と累積法の間に適正な値があることを明らかにした。これらよりさらに研究を重ね、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮する絶縁信頼度評価法を完成させ、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明にかかる電力機器の保全システムの代表的な構成は、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部と、電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得部と、電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得部と、電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部と、ワイブルパラメータ、各印加電圧およびその各印加時間にて表される電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算部と、を有することを特徴とする。
上記構成では、独立法にしたがう割合を独立法の要素の項に乗じ、累積法にしたがう割合を累積法の要素の項に乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する。これにより、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮することができ、より高い算出精度を実現することができる。
本発明にかかる電力機器の保全システムの代表的な他の構成は、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部と、電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間、並びに各印加電圧がその各印加時間加わった場合において電力機器に要求される使用時絶縁信頼度を含む使用条件を取得する使用条件取得部と、電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部と、ワイブルパラメータ、各印加電圧およびその各印加時間にて表される電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、使用時絶縁信頼度を用いて商用周波耐電圧試験に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を算出する演算部と、を有することを特徴とする。
上記構成では、電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間、並びに各印加電圧がその各印加時間加わった場合において電力機器に要求される使用時絶縁信頼度を取得(設定)し、この要求される使用時絶縁信頼度を満たすための商用周波耐電圧試験の試験条件を算出する。取得するものの変更により算出対象の変更が可能であり、この場合においても係数を用いて電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮しているため高い算出精度が確保される。
上記パラメータ取得部が、上記ワイブルパラメータとして、下記式に基づく時間形状パラメータ、電圧形状パラメータを取得するとよい。これにより、好適に演算部に演算させることができる。
上記係数取得部が、上記電力機器が独立法にしたがう割合を示す係数を取得し、上記演算部が、下記式に基づいて算出を行うとよい。これにより、好適に演算部に演算させることができる。
上記係数取得部が、下記式に基づく上記係数を取得するとよい。これにより、適切な係数を設定することができる。
本発明にかかる電力機器の保全プログラムの代表的な構成は、コンピュータを、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得手段、電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得手段、電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得手段、電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得手段、ワイブルパラメータ、各印加電圧およびその各印加時間にて表される電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算手段、として機能させることを特徴とする。
上記構成では、独立法または累積法にしたがう割合を示す係数によって電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮する絶縁信頼度評価法が、プログラムによって実現される。これにより、この絶縁信頼度評価法の汎用化を図ることができ、より高い精度が実現されるこの手法の定着化を促進することができる。なお、上述した電力機器の保全システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該電力機器の保全プログラムにも適用される。
本発明にかかる電力機器の保全方法の代表的な構成は、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得ステップと、電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得ステップと、電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得ステップと、コンピュータを利用して、ワイブルパラメータ、各印加電圧およびその各印加時間にて表される電力機器の独立法の要素の項、並びに累積法の要素の項に、係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算ステップと、を有することを特徴とする。
上述した電力機器の保全システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該電力機器の保全方法にも適用される。
本発明によれば、真に優れた絶縁信頼度評価法を利用した電力機器の保全システム、電力機器の保全プログラム、および電力機器の保全方法を提供可能である。具体的には、この絶縁信頼度評価法を適用したシステム等により、電力機器の絶縁信頼度の正確な値を算出することが可能であり、適切な保全計画(設備メンテナンスや更新・交換計画)を設計できる。適切な保全作業の実施により、安全性が向上し、無駄なメンテナンスや更新・交換を行う必要もなくなるためコストの面でも良好な改善結果を期待できる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
<電力機器の保全システム、保全プログラム、保全方法>
図1は、本発明の実施形態にかかる電力機器の保全方法の各ステップを示す図である。ここでは、油入変圧器、GIS、CVケーブル等に代表される電力機器(変電機器)を対象として、その運転期間中(ライフタイム)の絶縁信頼度(以下「使用時絶縁信頼度Rs」と称する)を適正に把握し、適正に把握したこの使用時絶縁信頼度に基づいて保全計画(設備メンテナンスや更新・交換計画)をたて、その作業を実施する。
図1は、本発明の実施形態にかかる電力機器の保全方法の各ステップを示す図である。ここでは、油入変圧器、GIS、CVケーブル等に代表される電力機器(変電機器)を対象として、その運転期間中(ライフタイム)の絶縁信頼度(以下「使用時絶縁信頼度Rs」と称する)を適正に把握し、適正に把握したこの使用時絶縁信頼度に基づいて保全計画(設備メンテナンスや更新・交換計画)をたて、その作業を実施する。
図1に示すように、かかる電力機器の保全方法は、パラメータ取得ステップS112、試験条件取得ステップS114、使用条件取得ステップS116、係数取得ステップS118、演算ステップS120、保全計画ステップS122を含む。
上記電力機器は、その故障確率分布がワイブル分布で表され、絶縁破壊や部分放電開始の電圧Vdに対する時間Tdの特性が下記式(1)で近似される(いわゆる逆n乗則にしたがう)ことが知られている。
この場合、電力機器の累積故障確率Pは、下記式(2)で表すことができる。電力機器の絶縁信頼度Rは、下記式(3)の通りである。なお、V-t特性の傾きに関するパラメータであるn値、ワイブルパラメータである時間形状パラメータaおよび電圧形状パラメータmの関係は下記式(4)の通りである。
パラメータ取得ステップS112では、ユーザは、式(2)に基づいて電力機器のワイブルパラメータとしての時間形状パラメータaおよび電圧形状パラメータmを取得する。このワイブルパラメータ(時間形状パラメータa、電圧形状パラメータm)は、ワイブル分布(故障確率分布)を決定する要素であり、対象が同じもの(要素)であれば同じ値と見なすことができる。
上記電力機器では絶縁仕様の1つとして商用周波耐電圧試験が規定されており、その商用周波耐電圧試験の現場には、商用周波耐電圧試験にて電力機器に印加される試験電圧Vt、試験電圧Vtが印加される試験時間Tt、試験電圧Vtが試験時間Tt印加された場合の電力機器の試験時絶縁信頼度Rtを含む試験データ実績(工場実績値)が存在する。試験条件取得ステップS114では、この実績値としての試験電圧Vt、試験時間Tt、試験時絶縁信頼度Rtを取得する。
使用条件取得ステップS116では、ユーザは、上記電力機器の使用時(運転期間中)に加わる各印加電圧Vsおよびその各印加時間Ts、並びに印加電圧Vsが印加時間Ts加わる合計回数Nを含む使用条件を取得する。この使用条件は、試験条件(実績値)とは異なり、将来的な見込みや現在までの電力機器の使用条件(現在までに加わった各印加電圧Vs、各印加時間Ts)である。この使用条件としての各印加電圧Vsやその各印加時間Tsには、当然ながら電力機器の絶縁信頼度(累積故障確率)に大きな影響を及ぼす過電圧やその過電圧時間が含まれる。
現在まで利用されてきた独立法では累積故障確率Pを下記式(5)で表す。上記試験条件を下記式(5)に適用すると、下記式(6)の通りである。上記使用条件を下記式(5)に適用すると、下記式(7)の通りである。下記式(6)および下記式(7)の対数の比をとるように変形すると下記式(8)の通りとなり、独立法ではこの式(8)から使用時絶縁信頼度Rsを算出していた。
一方、累積法では、式(7)に対応する(上記使用条件を当てはめた)式が下記式(9)で表される。これより、累積法では、使用時絶縁信頼度Rsは、下記式(10)の通りに算出される。
独立法は電圧印加履歴を考慮しないモデルであり、累積法は電圧印加履歴が完全に残るとしたモデルである。詳細については後述の<保全データの妥当性>にて説明するが、本発明者らはこれらの手法が実態にはそぐわず、絶縁破壊特性が初期故障型すなわち時間形状パラメータa<1を示すもの(例えば油入変圧器、GIS)では、独立法では電圧印加履歴を考慮しないため絶縁信頼度が低く(累積故障率が高く)算定され、累積法では電圧印加履歴が完全に残るとするため絶縁信頼度が高く(累積故障率が低く)算定されることを明らかにした。絶縁破壊特性が摩耗故障型すなわち時間形状パラメータa>1を示すもの(例えばCVケーブル)についても、大小逆順にして同様である。実際には、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響は累積法の試算より軽度に残り、実際の絶縁信頼度(累積故障確率)は、概して、独立法と累積法の算定結果の間となる。
そこで、本実施形態では、係数取得ステップS118にて、ユーザは電力機器が独立法にしたがう割合を示す係数cを取得する。係数cは、下記式(11)に基づくものである。なお、ここでは独立法にしたがう割合を示す係数cを取得するが、累積法にしたがう割合を示す係数を取得してもよい。
演算ステップS120では、ユーザは、電力機器の保全システム100に、ワイブルパラメータ(時間形状パラメータa、電圧形状パラメータm)、試験条件(試験電圧Vt、試験時間Tt、試験時絶縁信頼度Rt)、使用条件(各印加電圧Vs、各印加時間Vt、合計回数N)および係数cを与え、使用時絶縁信頼度Rsを算出する。
以下、電力機器の保全システム100について説明する。図2は、本発明の実施形態にかかる電力機器の保全システム100の概略構成を示す図である。電力機器の保全システム100は、システム制御部102、記憶部104、入力部106、出力部108、表示部110、保全データ算出部112を含んで構成される。
システム制御部102は、中央処理装置(CPU)によって実現され、システム全体の管理・制御を行う。記憶部104は、各種記憶手段(ROMやRAM、HDD等)により実現され、必要なデータを記憶する。システムに必要なプログラム等は、かかる記憶部104に格納される。
入力部106は、キーボードやマウス、タッチパネル、あるいはネットワークを通じたデータ通信等により、外部からデータをシステム内部へと取り込む入力手段である。出力部108は、システム内部からデータを外部へと送り出す出力手段であり、出力内容をデータとして記録媒体に保存したり、プリンタにて印刷したり、ネットワークを通じたデータ通信等によって必要なデータを特定のアドレスへと送ることが可能である。表示部110は、液晶ディスプレイ、EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等とそのコントローラで構成され、ユーザに対し画像を表示する。
保全データ算出部112は、パラメータ取得部114、試験条件取得部116、使用条件取得部118、係数取得部120、演算部122からなり、使用時絶縁信頼度Rsすなわち保全データを算出する。入力部106を介して、パラメータ取得部114は時間形状パラメータa、電圧形状パラメータmを取得し、試験条件取得部116は試験電圧Vt、試験時間Tt、試験時絶縁信頼度Rtを取得し、使用条件取得部118は各印加電圧Vs、各印加時間Ts、合計回数Nを取得し、係数取得部120は係数cを取得する。
演算部122は、パラメータ取得部114、試験条件取得部116、使用条件取得部118、係数取得部120が取得した各データを受け取り、下記式(12)に基づいて使用時絶縁信頼度Rsを算出する。具体的には、電力機器の使用時絶縁信頼度Rsの独立法の要素の項、および累積法の要素の項に、係数cを用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、試験条件を用いて使用時絶縁信頼度Rsを算出する。
算出された使用時絶縁信頼度Rs(保全データ)は、出力部108を介して、電力機器を管理する管理システムへと送られる。そして、この使用時絶縁信頼度Rsが管理システムの保全計画に反映される(保全計画ステップS122)。これにより、実態に適合する保全計画(設備メンテナンスや更新・交換計画)をたて、適切な保全作業を実施できるため、安全性の向上、コストの削減の効果を奏する。
なお、上記では電力機器の保全システム100によって使用時絶縁信頼度Rsを算出したが、これはコンピュータ上で動作するプログラム(ソフトウェア)で実現することができる。すなわち、コンピュータを、パラメータ取得手段(パラメータ取得部114)、試験条件取得手段(試験条件取得部116)、使用条件取得手段(使用条件取得部118)、係数取得手段(係数取得部120)、演算手段(演算部122)として機能させるプログラムを構築してもよい。これにより、高い算出精度を確保可能な上記絶縁信頼度評価法の汎用化を図ることができ、本手法の定着化の促進を図ることができる。
<応用>
図3は、図2の電力機器の保全システム100の応用について説明する図である。ここでは、要求される使用時絶縁信頼度Rsを得るための商用周波耐電圧試験の試験条件を算出する。具体的には、パラメータ取得部114が時間形状パラメータa、電圧形状パラメータmを取得し、使用条件取得部118が各印加電圧Vs、各印加時間Ts、合計回数Nに加えて、各印加電圧Vsが各印加時間Ts加わった場合において電力機器に要求される使用時絶縁信頼度Rsを取得し、係数取得部120が係数cを取得する。そして、演算部122が式(12)に基づいて、商用周波耐電圧試験の試験条件(保全データ)を算出する。
図3は、図2の電力機器の保全システム100の応用について説明する図である。ここでは、要求される使用時絶縁信頼度Rsを得るための商用周波耐電圧試験の試験条件を算出する。具体的には、パラメータ取得部114が時間形状パラメータa、電圧形状パラメータmを取得し、使用条件取得部118が各印加電圧Vs、各印加時間Ts、合計回数Nに加えて、各印加電圧Vsが各印加時間Ts加わった場合において電力機器に要求される使用時絶縁信頼度Rsを取得し、係数取得部120が係数cを取得する。そして、演算部122が式(12)に基づいて、商用周波耐電圧試験の試験条件(保全データ)を算出する。
すなわち、演算部122は、未知数である式(12)の試験電圧Vt、試験時間Tt、および試験時絶縁信頼度Rtを収束計算で算出する。電力機器に要求される使用時絶縁信頼度Rsを入れた式(12)を満たす試験電圧Vt、試験時間Tt、および試験時絶縁信頼度Rtを式(6)の関係に基づき決定(算出)するのである。算出された試験電圧Vtおよび試験時間Ttは、出力部108を介して、商用周波耐電圧試験の現場へと送られる。
このとき算出された試験電圧Vt、試験時間Tt、および試験時絶縁信頼度Rtは、要求される使用時絶縁信頼度Rsを得るために、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮すると、出荷時の試験時絶縁信頼度Rtをどの条件でどの程度確保すればよいかという値を示している。したがって、算出された試験電圧Vtおよび試験時間Ttを採用することで、上記要求される使用時絶縁信頼度Rsの達成を見込める。
このように、電力機器の保全システム100では、取得するものの変更により算出対象を変更可能である。この場合においても、係数cを用いて電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を適正に考慮しているため高い算出精度が確保される。
<保全データの妥当性>
本発明者らは、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を把握するために、油入変圧器(初期故障型)を想定して以下の検証を行った。図4は、試験モデル200について説明する図である。図4(a)が試験モデル200の概略構成を示す図であり、図4(b)が図4(a)の円板電極204a、204b間に加える電圧およびこの電圧を加える時間を示す図である。
本発明者らは、電圧印加履歴の絶縁信頼度への影響を把握するために、油入変圧器(初期故障型)を想定して以下の検証を行った。図4は、試験モデル200について説明する図である。図4(a)が試験モデル200の概略構成を示す図であり、図4(b)が図4(a)の円板電極204a、204b間に加える電圧およびこの電圧を加える時間を示す図である。
図4(a)に示すように、試験モデル200では、絶縁油202で満たされたテストタンク200a内部に油ギャップが4mmとなるように一対の円板電極204a、204bを設置し、一方の円板電極204aに高電圧印加線206aを、他方の円板電極206bにアース線206bを接続した。
図4(b)に示すように、円板電極204a、204b間に、過電圧を想定した電圧(以下「過電圧VH」と称する)と運転電圧を想定した電圧(以下「運転電圧VL」と称する)を交互に加えた。詳細には、過電圧VHを過電圧時間TH加え、運転電圧VLを運転電圧時間TL加えることをそれぞれ5回繰り返した。
表1に具体的な条件を記す。表1に記す第1試験〜第3試験の条件下で、試験モデル200の累積故障確率を実測した。また、第1試験〜第3試験のそれぞれにおいて、その累積故障確率を独立法および累積法で算定した。
図5は、第1試験の結果を示す図である。図5に示すように、第1試験では累積故障確率の実測データは、独立法による算定結果と累積法による算定結果の間を推移した。独立法では電圧印加履歴を考慮しないため累積故障率が高く算定され、累積法では電圧印加履歴が完全に残るとするため累積故障率が低く算定されてしまうと考えられる。
図6は、第2試験の結果を示す図である。第2試験では第1試験よりも運転電圧VLを高く設定しているため、図6に示すように、より電圧印加履歴の影響が残ると考えられ、累積故障確率の実測データが累積法による算定結果に近づいている。
図7は、第3試験の結果を示す図である。第3試験では第1試験よりも絶縁油202の油流速を速く設定しているため、図7に示すように、より電圧印加履歴の影響がなくなると考えられ、累積故障確率の実測データが独立法による算定結果に近づいている。
第1試験〜第3試験の結果を踏まえると、実際の累積故障確率(実測データ)は種々の条件に左右されるが、概ね、累積故障確率の実測データは、独立法の算定結果と累積法の算定結果の間を推移することが分かる。そのため、下記式(13)によれば妥当な累積故障確率(使用時累積故障確率Ps)を算定可能である。なお、係数dは、累積法にしたがう割合を示すものであり、係数c+係数d=1とする。
上記式(12)は、この式(13)と式(6)との対数の比をとるように変形することで導き出される。よって、式(12)に基づいて、演算部122により算出される保全データは極めて妥当なものということができる。
<係数>
係数cは、独立法にしたがう割合を示すものであり、種々の条件に左右される。そのため、係数cは、式(11)に基づき、実測に基づく累積故障確率Pmを要素として算出される。しかし、この実測に基づく累積故障確率Pmを毎回求めることは現実的ではない。
係数cは、独立法にしたがう割合を示すものであり、種々の条件に左右される。そのため、係数cは、式(11)に基づき、実測に基づく累積故障確率Pmを要素として算出される。しかし、この実測に基づく累積故障確率Pmを毎回求めることは現実的ではない。
表2は、係数cの値を条件別に示したものである。表2に示すように、係数cを左右する要因として、過電圧VHおよび運転電圧VL、並びに油流速が存在する。ここでは、過電圧VHおよび運転電圧VL、並びに油流速によって係数cが決定されるものと見なし、他の要因に関しては絶縁信頼度を算出する電力機器同士で同じであると考える。
図8は、係数cと、過電圧VHおよび運転電圧VLとの関係を示す図である。図8に示すように、係数cが過電圧VHおよび運転電圧VL、並びに油流速によって決定されるものと見なすことで、数回の実測データ(累積故障確率Pm)からこれらの相関(特性曲線)を取ることができる。これにより、累積故障確率Pmを毎回求めずとも、係数cを決定することができる。
<応用の実施例>
以下、応用の実施例として、上述した絶縁信頼度評価法を用いて、UHV級、500kV級、非有効接地系(66−154kV級)のそれぞれの油入変圧器が使用時絶縁信頼度Rs=99.8%を満たすための試験電圧Vtを算出する。本手法との比較のために、独立法を用いて、使用時絶縁信頼度Rs=99.8%を満たすための試験電圧Vtについても同様に算出する。なお、ここでは、試験時絶縁信頼度Rtを98%、試験時間Ttを60秒と仮定して算出を行う。
以下、応用の実施例として、上述した絶縁信頼度評価法を用いて、UHV級、500kV級、非有効接地系(66−154kV級)のそれぞれの油入変圧器が使用時絶縁信頼度Rs=99.8%を満たすための試験電圧Vtを算出する。本手法との比較のために、独立法を用いて、使用時絶縁信頼度Rs=99.8%を満たすための試験電圧Vtについても同様に算出する。なお、ここでは、試験時絶縁信頼度Rtを98%、試験時間Ttを60秒と仮定して算出を行う。
表3は、ワイブルパラメータ(時間形状パラメータa、電圧形状パラメータm)、使用条件(各印加電圧Vs、各印加時間Ts、合計回数N)、係数cを示したものである。なお、係数cは、使用条件の中で最も影響の大きい下線を付したものに基づき算出した。
表4は、表3の各データに基づいて算出される試験電圧Vtを示したものである。表4に示すように、UHV級、500kV級、非有効接地系(66−154kV級)のいずれの油入変圧器においても、本手法の方が独立法よりも試験電圧Vtが若干低く算出された。すなわち、電圧印加履歴の影響を適正に考慮すれば、従来の独立法にしたがって策定されていた試験条件により絶縁性能を検証されてきた設備では、絶縁性能が高めに保たれており、絶縁設計に合理化の余地があることを示している。これは、エンジニアリング的な観点では、有益な結果と考えられる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器の保全システム、その保全プログラム、およびその保全方法として利用することができる。
100…電力機器の保全システム、102…システム制御部、104…記憶部、106…入力部、108…出力部、110…表示部、112…保全データ算出部、114…パラメータ取得部、116…試験条件取得部、118…使用条件取得部、120…係数取得部、122…演算部、200…試験モデル、200a…テストタンク、202…絶縁油、204a、204b…円板電極、206a…高電圧印加線、206b…アース線
Claims (7)
- 故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得部と、
前記電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得部と、
前記電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部と、
前記ワイブルパラメータ、前記各印加電圧およびその各印加時間にて表される前記電力機器の前記独立法の要素の項、並びに前記累積法の要素の項に、前記係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、前記試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算部と、
を有することを特徴とする電力機器の保全システム。 - 故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間、並びに該各印加電圧がその各印加時間加わった場合において前記電力機器に要求される使用時絶縁信頼度を含む使用条件を取得する使用条件取得部と、
前記電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得部と、
前記ワイブルパラメータ、前記各印加電圧およびその各印加時間にて表される前記電力機器の前記独立法の要素の項、並びに前記累積法の要素の項に、前記係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、前記使用時絶縁信頼度を用いて商用周波耐電圧試験に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を算出する演算部と、
を有することを特徴とする電力機器の保全システム。 - コンピュータを、
故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得手段、
前記電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得手段、
前記電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得手段、
前記電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得手段、
前記ワイブルパラメータ、前記各印加電圧およびその各印加時間にて表される前記電力機器の前記独立法の要素の項、並びに前記累積法の要素の項に、前記係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、前記試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算手段、
として機能させるための電力機器の保全プログラム。 - 故障確率分布がワイブル分布で表される電力機器のワイブルパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、
前記電力機器の商用周波耐電圧試験時に加えられる試験電圧およびその試験時間、並びに商用周波耐電圧試験時の試験時絶縁信頼度を含む試験条件を取得する試験条件取得ステップと、
前記電力機器の使用時に加わる各印加電圧およびその各印加時間を含む使用条件を取得する使用条件取得ステップと、
前記電力機器が絶縁信頼度評価法の独立法にしたがう割合または絶縁信頼度評価法の累積法にしたがう割合を示す係数を取得する係数取得ステップと、
コンピュータを利用して、前記ワイブルパラメータ、前記各印加電圧およびその各印加時間にて表される前記電力機器の前記独立法の要素の項、並びに前記累積法の要素の項に、前記係数を用いてそれぞれの手法にしたがう割合を乗じ、互いを足し合わせ、前記試験条件を用いて使用時絶縁信頼度を算出する演算ステップと、
を有することを特徴とする電力機器の保全方法。
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