JP3110824B2 - 故障点標定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置で発
生する閃絡事故の故障点について、特に事故が遮断器の
内部で発生したのか或るいは外部で発生したのかを標定
する故障点標定システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、用地の高騰や都市部における電力
供給量の増大に伴う変電設備の増強化の必要性から、絶
縁性及び消弧性に優れたＳＦ6 ガスを用いて、断路器、
遮断器などの変電機器を密閉容器内に収納配置し、耐環
境性とＫＶ・Ａ当たりの据付け体積をコンパクト化し
た、いわゆるガス絶縁開閉装置が普及し稼働している。

【０００３】上記のようなガス絶縁開閉装置は、コンパ
クト化、接地タンクの露出充電部の削減など、種々の利
点がある反面、高性能化に伴う保守診断の困難さ、保守
修復作業時間の増大など、容器内部に異常が生じた場
合、その信頼性が著しく低下するという欠点があった。
そこで、従来から、ガス絶縁開閉装置全体の信頼性の向
上を実現するために、装置の適切な設計・製作に努めて
いるが、電力供給能力の質の向上の一環として、装置全
体の信頼度確認及び監視が必要となり、その有効な手段
が種々検討されてきた。

【０００４】ここで、現時点における問題点を、図４を
参照して具体的に説明する。この場合、図４は、一般的
なガス絶縁開閉装置の一例を示す配置図である。すなわ
ち、密封圧力容器１は、接地電位とされ、この密封圧力
容器１内には、課電部として、避雷器２、変成器３、接
地開閉器４、断路器５、変流器６、遮断器７、及び母線
８が配設されており、接地電位とされた密封圧力容器１
と課電部とは、密封圧力容器１内に封入されたＳＦ6 ガ
スなどの絶縁ガス９によって電気的に絶縁されている。

【０００５】また、密封圧力容器１内には、母線８を支
持するために絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄが適当な間隔
をおいて配設され、母線８の機械的強度と絶縁耐力を保
持できるように構成されている。この絶縁スペーサ１０
ａ〜１０ｄは、保守上の切離しや配置構成上の必要性か
ら、密封圧力容器１内の空間を気密に区分するように配
設され、これによって、絶縁ガス９の封入区分が行なわ
れ、各区分領域毎にガス封入されるように構成されてい
る。また、図中１１はガスボンベであり、このガスボン
ベ１１からガスキュービクル１２及びバルブ１３を介し
て、密封圧力容器１内の各区分領域にガスが充填される
ように構成されている。なお、ガスキュービクル１２
は、各区分領域の圧力を検出するガス圧力センサとして
の機能も有している。

【０００６】さらに、図４において、主回路は、ブッシ
ング１４を介し、断路器５、遮断器７を経由して変圧器
１９に接続されている。なお、図４においては、１回線
受電主回路を示しているが、この受電主回路の右側の受
電主回路（図示せず）より、断路器５を介して、変圧器
１９に電力を供給する場合もある。一方、図中１５は配
電盤であり、操作キュービクル１６を介して開閉器類
（断路器５、遮断器７、接地開閉器４）の操作器１７に
付勢信号を与え、開閉器類の主回路切換えや遮断操作を
制御する機能を有している。また、図中１８は開閉器類
の駆動源となるコンプレッサ設備１８であり、このコン
プレッサ設備１８によって得られた所定の圧力（たとえ
ば、１５ｋｇ／ｃｍ2 が一般的）が、操作キュービクル
１６を介して操作器１７に供給され、開閉器類の操作が
行なわれるように構成されている。

【０００７】上記のような構成を有するガス絶縁開閉装
置においては、次に述べるような利点がある。すなわ
ち、絶縁ガスの優れた特性によって、収納機器の小型化
が可能となり、装置全体としてのコンパクト化が実現で
きる。つまり、ＫＶ・Ａ当たりの占有体積が小さくな
り、設置用地の有効な活用が可能となる。また、ガス母
線を用いて２段乃至３段の積み重ね構成が可能となり、
ブロック積立てとなるので、小さな面積で大きな体積の
構成がとれるという利点がある。さらに、密封圧力容器
１が接地されているので、課電中に接近しても感電の心
配はなく、また、課電部が直接塩害・風雨などにさらさ
れることがないため、外因による劣化の恐れがない。ま
た、各種の開閉器類は、消弧能力の高いＳＦ6 ガス中で
アーク処理されるため、１主接点当たりの遮断容量の大
幅な向上が可能となる。

【０００８】ところで、図４に示したようなガス絶縁開
閉装置においては、上記のような利点がある反面、以下
に述べるような欠点があった。すなわち、ガス絶縁開閉
装置全体をコンパクト化した結果、収納機器の保守・点
検時において、回転作業あるいは再組立て作業の寸法が
小さく制限されてしまい、収納機器の保守・点検作業に
長時間を要し、作業効率が著しく低下していた。

【０００９】また、密封圧力容器内部に封入されるＳＦ
6 ガスなどの絶縁ガスが高価であるため、外部へのガス
漏れ防止上の製作技術が高級となると共に、絶縁性の良
さからｋｖ／ｍｍが大きく、ガス圧低下が絶縁裕度に極
めて敏感に関係するため、ガス漏れに対する緊急修復体
制の完備が要求されていた。さらに、密封圧力容器を用
いているため、目視による収納機器の監視ができないと
いう欠点もあった。また、各種開閉機器の主接点の消耗
に伴う交換作業においては、絶縁ガスの回収・再充填作
業に多大な時間を要するため、ガス絶縁開閉装置の停止
時間が長くなり、電力の安定供給に支障をきたすという
欠点もあった。

【００１０】以上説明したように、図４に示したような
ガス絶縁開閉装置は、利点ばかりでなく、いくつかの欠
点を有しているものの、その性能的な利点は欠点を補っ
ても十分に余りあるため、目覚ましく普及している。し
かしながら、最近は、ガス絶縁開閉装置の設置箇所も増
え、量産体制がとられるようになった結果、その保守や
緊急修復体制の準備と品質のばらつきも無視できない問
題となっている。

【００１１】このようなガス絶縁開閉装置における問題
点に対する対策として、稼働運転状態が正常であること
の信頼度確認と、異常発生時の早期検出監視が可能な予
防保全システムの確立が切望されている。すなわち、こ
のような予防保全システムの導入により、ガス絶縁開閉
装置の事故を未然に防止して、電力の安定供給を図り、
事故に起因する経済的損失を最低限にとどめることが期
待されている。

【００１２】従来、上記のような予防保全システムにお
いては、故障点を早急に検出することにより、事故対応
を早め、早期復旧に貢献すると共に、事故時に変電所の
適用を効率的に行い、事故の波及範囲を最小限にとどめ
ることを目的として、ガス圧力センサを使用して、事故
時の内部アークエネルギーによるガス圧力上昇を検出す
ることにより、故障点などの標定を行っていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の故障点標定システムを、遮断器に適用し
た場合には、故障点を正確に検出できないという欠点が
あった。すなわち、遮断器内のガス圧力は、遮断器内の
事故を原因として上昇する他に、系統内で事故が発生
し、遮断器で事故電流を遮断した場合においても上昇す
るため、ガス圧力の上昇を検出するだけでは、事故が遮
断器の内部で発生したのか或るいは外部で発生したのか
という判断は不可能であった。

【００１４】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、故
障点の検出精度の高い、優れた故障点標定システムを提
供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の故障点標定シス
テムは、絶縁ガスを高電圧導体と共に接地金属容器内に
収納してなるガス絶縁開閉装置用の故障点標定システム
において、前記ガス絶縁開閉装置の遮断器に、遮断電流
センサ、補助接点、及びガス圧力センサが配設され、 前
記遮断電流センサ及び補助接点からの信号が入力され
て、前記遮断器が遮断した主回路電流を計測する遮断電
流計測部と、 前記ガス圧力センサからの信号が入力され
て、ガス圧力上昇値を計測するガス圧力計測部と、 前記
遮断電流計測部及び前記ガス圧力計測部からのデータが
伝送処理ユニットによって伝送される故障点標定情報処
理装置とが設けられ、 前記故障点標定情報処理装置で
は、前記遮断電流計測部から伝送された遮断電流データ
によって計算されたガス圧力上昇値と、前記ガス圧力セ
ンサで計測されて伝送されたガス圧力上昇値とを比較す
ることによって、事故が遮断器内部で発生したのか或る
いは外部で発生したのかが判断されて出力されること、
を特徴とする。この場合、遮断電流計測部、ガス圧力計
測部、及び伝送処理ユニット間は、全て、共通のバスに
よって接続することが可能である。

【作用】本発明の故障点標定システムによれば、ガス絶
縁開閉装置を構成する構成機器、特に遮断器に設けられ
たガス圧力計測部と遮断電流計測部とによって、事故に
伴なう準定常的なガス圧力の上昇値と、遮断器が遮断し
た主回路電流を計測する遮断電流とが計測され、これら
の検出データが、伝送処理ユニットによって故障点標定
情報処理装置へ伝送される。そして、この故障点標定情
報処理装置では、前記ガス圧力計測部で計測されて伝送
された検出データであるガス圧力上昇値と、前記遮断電
流計測部から伝送された検出データである遮断電流を元
にして計算されたガス圧力上昇値とを比較することによ
り、事故が遮断器内部で発生したのか或るいは外部で発
生したのかを判断して故障点のデータが表示されたり、
必要な場合には、警報表示や警報出力がなされる。よっ
て、単にガス圧力の計測データのみから故障点を検出す
る場合に比べて、遮断器の内部に発生した事故の故障点
検出を格段に高い精度で行うことが可能となる。

【００１６】また、遮断電流計測部、ガス圧力計測部、
及び伝送処理ユニット間を、全て、共通のバスによって
接続した場合には、システム構成を簡略化できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による故障点標定システムの一
実施例を、図１乃至図３を参照して具体的に説明する。
この場合、図１は、故障点標定システムの一実施例を示
すブロック図、図２は、図１の故障点標定システムのガ
ス圧力計測部における動作の概略を示すフローチャー
ト、図３は、図１の故障点標定システムの遮断電流計測
部で計測される信号の一例を示す信号波形図である。ま
ず、図１において、２０は、準定常的な圧力を測定する
複数のガス圧力センサであり、このガス圧力センサ２０
からの信号は、ガス圧力計測部２１に送られる。ガス圧
力計測部２１は、ガス圧力センサ２０に対応する複数の
アナログ入力部２２と、Ａ／Ｄ変換器２３、及びＣＰＵ
２４を有している。すなわち、複数のガス圧力センサ２
０からの信号は、ガス圧力計測部２１内の対応するアナ
ログ入力部２２に個別に入力される。そして、複数のア
ナログ入力部２２からの信号は、共に、Ａ／Ｄ変換器２
３に入力され、デジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２
４に入力され、処理される。この結果、一定のガス圧力
データが得られる。

【００１８】次に、図中２５は、複数の遮断電流センサ
であり、この遮断電流センサ２５からの信号は、遮断電
流計測部２６に送られる。遮断電流計測部２６は、遮断
電流センサ２５に対応する複数のアナログ入力部２７
と、Ａ／Ｄ変換器２８、及びＣＰＵ２９を有している。
すなわち、複数の遮断電流センサ２５からの信号は、遮
断電流計測部２６内のアナログ入力部２７に個別に入力
される。そして、複数のアナログ入力部２７からの信号
は、共に、Ａ／Ｄ変換器２８に入力され、デジタル信号
に変換された後、ＣＰＵ２９に入力され、処理される。

【００１９】また、図中３０は、複数の補助接点であ
り、この補助接点３０からの信号は、遮断電流計測部２
６に送られる。遮断電流計測部２６は、前記の要素に加
えて、補助接点３０に対応する複数の接点入力部３１及
びインターフェース３２を有している。すなわち、複数
の補助接点３０からの信号は、遮断電流計測部２６内の
接点入力部３１に個別に入力される。そして、複数の接
点入力部３１からの信号は、共に、インターフェース３
２を介して、ＣＰＵ２９に入力され、前記の遮断電流セ
ンサ２５からの信号と共に処理され、一定の遮断電流デ
ータが得られる。

【００２０】さらに、ガス圧力計測部２１内のＣＰＵ２
４及び遮断電流計測部２６内のＣＰＵ２９にて得られた
ガス圧力データ及び遮断電流データは、続いて、伝送処
理装置（伝送処理ユニット）３３により、上位系へと伝
送される。この伝送は、光ケーブル３４を介して行われ
る。また、図中３５は、故障点標定情報処理盤であり、
現場の中継盤より送られてきた前記情報（ガス圧力デー
タ及び遮断電流データ）及び保護リレー情報を基にし
て、警報表示・出力やガス圧力表示・出力などの処理を
行う。

【００２１】なお、以上のような構成要素のうち、ガス
圧力センサ２０及び遮断電流センサ２５は、図示してい
ないガス絶縁開閉装置の遮断器に設けられている。ま
た、補助接点３０は、遮断器に一般的に設けられている
補助接点である。一方、ガス圧力計測部２１、遮断電流
計測部２６、及び伝送処理装置３３からなる、図中一点
鎖線で示す部分が、本発明の特徴を具体化した部分に相
当する。また、ガス圧力計測部２１、遮断電流計測部２
６、及び伝送処理装置３３間は、全て、共通のバスにて
接続されている。

【００２２】以上のような構成を有する本実施例の故障
点標定システムにおいては、以下に述べるようにして、
ガス遮断器の故障点を標定することができる。すなわ
ち、ガス圧力センサ２０からガス圧力計測部２１内のア
ナログ入力部２２に入力された信号は、Ａ／Ｄ変換器２
３にてデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２４によっ
て数１００ｍｓサイクルでサンプリングされ、その上昇
分が計算される。圧力上昇分ΔＰは、図２のフローチャ
ートに示すように、今回取り込んだガス圧力値Ｐｋと前
回取り込んだガス圧力価Ｐｋ−１との差より求められ
る。なお、一般的に、ガス圧力センサの分解能は、通常
０．０１Ｋｇ／ｃｍ程度であるため、これらから圧力上
昇価の下限価ΔＰｍｉｎが決定される。そして、計測し
た圧力上昇分ΔＰは、伝送処理装置３３へ伝送される。

【００２３】一方、遮断電流センサ２５から遮断電流計
測部２６内のアナログ入力部２７に入力された信号は、
Ａ／Ｄ変換器２８にてデジタル信号に変換された後、Ｃ
ＰＵ２９に入力される。ＣＰＵ２９は、常時一定時間
（例えば１ｍｓ）毎に波形をサンプリングし、３サイク
ル分の波形データを記憶する。すなわち、ある時点から
３サイクルの時間以前までのデータを常時メモリ内に記
憶し、データを取り込む毎に一つずつ過去のデータを更
新していくようになっている。ＣＰＵ２９は、遮断器が
遮断操作を行った場合、例えば、図３に示すように、補
助接点３０のｂ接点信号（ｂコン）により、遮断電流デ
ータ（主回路電流波形データ）のサンプリングを中止
し、その時の遮断電流データを伝送処理装置３３に伝送
する。

【００２４】一般に、事故時にタンク内に発生するアー
クによる準定常的なガス圧力上昇は、ＣＩＧＲＥ ＷＧ
などでも検討されているように、概略次式で評価でき
る。◎ ΔＰ＝（Ｃ・Ｉ・ｔ）／Ｖ ΔＰ：圧力上昇値（Ｋｇ／ｃｍ2 ） Ｃ：係数（０．２〜０．３５） Ｉ：アーク電流（ＫＡ） ｔ：アーク継続時間（ｍｓ） Ｖ：容器容積（ｌ）

【００２５】また、アーク持続時間は、保護リレーの動
作時間と遮断器の遮断電流時間により、概略決定され
る。

【００２６】故障点標定情報処理盤３５は、伝送処理装
置３３より伝送されてきた遮断電流データにより、ガス
圧力上昇分ΔＰを計算し、これをガス圧力計測部２１に
て計測された上昇分ΔＰと比較し、さらに、保護リレー
情報を基にして、事故が遮断器の内部で発生したのかあ
るいは外部で発生したのかという判断を行う。

【００２７】このような本実施例のシステムにおいて
は、以下の効果が得られる。すなわち、ガス圧力の上昇
分を計測すると共に、その時の遮断電流データをも計測
しているため、従来不可能であった遮断器の内外の故障
点の検出を、正確に行うことができる。また、ガス圧力
計測部２１と遮断電流計測部２６とを個別に独立して設
けているため、ソフトウェアが構成し易く、試験が行い
易いという利点もある。加えて、システムの増設時など
においても、比較的容易に対応可能である。さらに、ガ
ス圧力計測部２１、遮断電流計測部２６、及び伝送処理
装置３３間を、全て、共通のバスによって接続している
ため、構成が簡略である。

【００２８】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、各部の具体的な構成は適宜変更可能であ
る。例えば、遮断電流計測部と、ガス圧力計測部、及び
伝送処理ユニットの具体的な内部構成は自由に変更可能
である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ガ
ス圧力と遮断電流とを計測し、これらから得られたガス
圧力上昇値を比較することによって故障点を検出するた
め、従来に比べて故障点の検出精度が格段に高い、優れ
た故障点標定システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による故障点標定システムの一実施例を
示すブロック図。

【図２】図１の故障点標定システムのガス圧力計測部に
おける動作の概略を示すフローチャート。

【図３】図１の故障点標定システムの遮断電流計測部で
計測される信号の一例を示す信号波形図。

【図４】一般的なガス絶縁開閉装置の一例を示す配置
図。

【符号の説明】

１…密封圧力容器 ２…避雷器 ３…変成器 ４…接地開閉器 ５…断路器 ６…変流器 ７…遮断器 ８…母線 ９…絶縁ガス １０ａ〜１０ｄ…絶縁スペーサ １１…ガスボンベ １２…ガスキュービクル １３…バルブ １４…ブッシング １５…配電盤 １６…操作キュービクル １７…操作器 １８…コンプレッサ設備 １９…変圧器 ２０…ガス圧力センサ ２１…ガス圧力計測部 ２２…アナログ入力部 ２３…Ａ／Ｄ変換器 ２４…ＣＰＵ ２５…遮断電流センサ ２６…遮断電流計測部 ２７…アナログ入力部 ２８…Ａ／Ｄ変換器 ２９…ＣＰＵ ３０…補助接点 ３１…接点入力部 ３２…インターフェース ３３…伝送処理装置（伝送処理ユニット） ３４…光ケーブル ３５…故障点標定情報処理盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/08 H02B 13/035 H02H 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ガスを高電圧導体と共に接地金属容
   器内に収納してなるガス絶縁開閉装置用の故障点標定シ
   ステムにおいて、前記ガス絶縁開閉装置の遮断器に、遮断電流センサ、補
   助接点、及びガス圧力センサが配設され、 前記遮断電流センサ及び補助接点からの信号が入力され
   て、前記遮断器が遮断した主回路電流を計測する遮断電
   流計測部と、 前記ガス圧力センサからの信号が入力されて、ガス圧力
   上昇値を計測するガス圧力計測部と、 前記遮断電流計測部及び前記ガス圧力計測部からのデー
   タが伝送処理ユニットによって伝送される故障点標定情
   報処理装置とが設けられ、 前記故障点標定情報処理装置では、前記遮断電流計測部
   から伝送された遮断電流データによって計算されたガス
   圧力上昇値と、前記ガス圧力センサで計測されて伝送さ
   れたガス圧力上昇値とを比較することによって、事故が
   遮断器内部で発生したのか或るいは外部で発生したのか
   が判断されて出力されること、 を特徴とする故障点標定システム。