JP3168736B2

JP3168736B2 - ガス絶縁装置の事故点標定装置

Info

Publication number: JP3168736B2
Application number: JP30420992A
Authority: JP
Inventors: 守山田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH06162877A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タンク内にＳF₆ガス
とともに開閉機器が収納されたガス絶縁開装置（ＧＩ
Ｓ）の事故発生区画を標定とするための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉されたタンク内で閃絡事故が生じて
もその事故点を外部からは目視することができないの
で、事故点標定装置が設置されていないと、直ちに回線
の切り替えや修理が出来ない。そのために、最近ではＧ
ＩＳの各ガス区画に圧力センサなど事故時に生ずる現象
を外部から検知するものが設けられるようになった。

【０００３】図６は従来のガス絶縁装置の事故点標定装
置の一例を示す構成図である。ガス絶縁装置のタンク１
が４つのガス区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区画されている。タ
ンク１の内部は、ＳF₆ガスとともに図示されていない電
気機器が収納されている。事故点標定装置は各ガス区画
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに設けられた圧力センサ２によって内部
閃絡時のガス圧上昇をとらえ事故発生区画を標定するも
のである。圧力センサ２の出力信号２Ｓは、それぞれ信
号処理部３、判断部４を介して表示部５に送られる。

【０００４】図６において、圧力センサ２はタンク１内
のガス圧力に比例する信号２Ｓを出力する。信号処理部
３は信号２Ｓを変換するとともに一定期間毎に積分し、
判断部４に信号３Ｓとして出力する。判断部４は信号３
Ｓのレベルと所定の基準値と比較し、前者の方が大きく
なったときに事故が発生したものと判断して報知信号４
Ｓを出力する。表示部５は報知信号４Ｓを受けたとき
に、どのガス区画からその報知信号４Ｓが入力されたか
をパネルなどに表示し、事故発生区画を知らせる。

【０００５】図７は、閃絡事故時のガス圧力特性を示す
タイムチャートである。縦軸は、図６における圧力セン
サ２の出力信号２Ｓであり、波形６は時刻ｔ₁で内部閃
絡が生じた場合の特性を示している。正常時のガス圧力
は定常圧力Ｐａであるが、時刻ｔ₁から内部アークによ
ってガスが加熱されるのでガス圧力がＰｍまで上昇す
る。時刻ｔ₂まで内部アークが持続したときに、系統に
つながる保護装置などが回路を遮断するとアークが消滅
する。それにつれて、ガスが冷却されるのでガス圧力も
降下し、時刻ｔ₃で定常圧力Ｐａに戻る。通常ｔ₂−ｔ
₁は数１００ｍｓ程度、ｔ₃−ｔ₂は数秒程度である。
定常圧力Ｐａはそのガス絶縁装置に封入されれたガスの
圧力であり、Ｐｍ−Ｐａは閃絡時のアーク電流の大きさ
に依存する。Ｐｍ−Ｐａが所定の値より大きくなったと
きに閃絡事故が生じたと判定することができる。

【０００６】図８は図６の装置による圧力上昇分の信号
処理経過を示すタイムチャートである。横軸の時刻は、
周期δｔ毎に目盛りが刻まれ、また縦軸は圧力上昇を示
す。上段の波形７は、図７の波形６から定常圧力Ｐａの
レベルを差し引いて得られた圧力上昇分の特性を示す。
黒丸７Ａは、時刻および圧力上昇をそれぞれ横軸、縦軸
の各目盛りでディジタル化し、波形７をサンプリングし
たものである。下段の黒丸８Ａは、上段の黒丸７Ａを時
刻ｔ_sから積分を開始して得られたものである。

【０００７】図８において、時刻ｔ_eまで、すなわち、
所定の期間Ｔ_Oだけ積分して得られた値Ｉを図６判断部
４が所定の基準値Ｉ_Oと比較し、Ｉの方が大きいと事故
と判断する。Ｔ_Oは例えば数秒に選ばれ、アークの接続
する期間が含まれるようにする。波形７の波高値が所定
の値より大きくなったときに閃絡事故が生じたものと判
断することもできるが、地絡事故のようにアーク電流が
小さく、圧力上昇分があまり余り大きくない場合に検出
感度が足りなくなる。圧力上昇分をアークの持続時間に
渡って積分することにより、事故検出の感度を高めてい
る。なお、所定の基準値Ｉ_Oとは、温度変化などによっ
て正常時に生ずる圧力上昇分に積分期間Ｔ_Oを乗じたも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、閃絡事故を見すごしてしまう場
合があるという問題があった。また、パルス性の電気的
ノイズが侵入すると従来の装置は誤判定する場合がある
という問題もあった。図９は、図６の装置による信号の
積分順序を示すタイムチャートである。各積分処理は時
刻に対して一定の積分期間Ｔ_O進む毎に新しく積分が開
始される。すなわち、圧力上昇分は時刻に対して一定の
積分期間Ｔ_O毎に繰り返し積分され、判断部によって、
その各々の積分値が基準値と比較されている。

【０００９】閃絡事故は何時発生するか不明である。上
段は閃絡事故が時刻Ｔ_Oと２Ｔ_Oとの間で生じた場合で
ある。一方下段は閃絡事故が時刻２Ｔ_Oの直前で生じた
場合である。上段の場合、波形７の斜線が引かれた範囲
７Ｂが全域に渡って積分される。しかし、下段の場合
は、同じ波形７であっても斜線の範囲７Ｃと点々の範囲
７Ｄとでは別々に積分される。したがって、下段のよう
な積分期間に万一事故が生ずると、信号処理部から判断
部に送られる積分値は約半分になるので、基準値より小
さいものと誤判定する可能性がある。

【００１０】図１０は、図６の装置にノイズが侵入した
場合の信号処理経過をタイムチャートである。上段の波
形９は電気的ノイズの一例を示し、黒丸９Ａは波形９を
サンプリングしたものである。下段の黒丸１０Ａは上段
の黒丸９Ａを時刻ｔ_sから積分を開始したものである。
電気的ノイズはその持続時間が数ｍｓから数１０ｍｓの
パルス性のものが多く、そのレベルは検出したい圧力上
昇分を数倍も越える場合がある。また、ノイズの発生頻
度もランダムであり、積分期間Ｔ_Oに多数発生する場合
もある。そのために、図１０の下段のようにノイズを積
分すると積分期間Ｔ_Oの積分値Ｉ₁は所定の基準値Ｉ_O
を容易に越え誤判定につながる。従来は、事故時に１０
ＫＡ以上の大電流が数１００ｍｓ以上継続した場合に、
ようやく事故検出が可能であり、数ＫＡの電流が１００
ｍｓ流れた程度ではノイズのために誤判定するという欠
点があった。

【００１１】この発明の目的は、閃絡事故が何時発生し
ても事故を確実に検知するとともに、電気的ノイズを除
去し誤判定するものを防ぐことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、タンク内に絶縁ガスとともに電
気機器を収納し、複数にガス区画されたガス絶縁装置に
おいて、ガス圧力に比例する電気信号を出力する圧力セ
ンサを各ガス区画に設け、内部閃絡時の圧力上昇を検知
して事故発生区画を標定するためのものであって、前記
圧力センサの出力信号を各周期毎のサンプリングデータ
に変換し、このサンプリングデータを一定期間に渡って
積分して出力する信号処理部と、この信号処理部の出力
する積分値と所定の基準値とを比較することにより事故
が発生したものと判断して報知信号を出力する判断部
と、この報知信号を受け事故発生区画を表示する表示部
とにより構成され、前記信号処理部がサンプリングデー
タの積分開始時刻を１周期分だけ順次遅らせて繰り返し
積分を実施してなるものとし、かかる構成において、判
断部が、基準値を所定時間前に積分されたサンプリング
データの積分値とするものとする。

【００１３】さらに、上記構成において、信号処理部が
圧力センサの出力信号から所定時間前の出力信号の平均
レベルを差し引き、この信号差を各周期毎にサンプリン
グするとともに時系列的に続く複数の信号差からなるグ
ループに分け、各グループ内での最小の信号差をサンプ
リングデータとする、または、信号処理部が、圧力セン
サの出力信号から所定時間前の出力信号の平均レベルを
差し引き、この信号差を各周期毎にサンプリングすると
ともに時系列的に続く複数の信号差からなるグループに
分け、各グループ内での最小の信号差と時系列的続く１
グループ前の最小の信号差との積をサンプリングデータ
とする。

【００１４】

【作用】この発明の構成によれば、信号処理部がサンプ
リングデータの積分開始時刻を１周期分だけ順次遅らせ
て繰り返し積分を実施する。これによって、事故時の圧
力上昇期間全域に渡って積分する演算が必ず実効される
ので、事故を見逃すことなしに確実に事故を検知するこ
とができる。

【００１５】かかる構成において、判断部が基準値を所
定時間前に積分されたサンプリングデータの積分値とす
る。これにより、基準値が正常時のサンプリングデータ
の積分値となるとともに、ガス温度の変動やガス洩れな
どによってガス圧力が多少変動しても常に現状の定常ガ
ス圧力に対する積分値となる。したがって、基準値の設
定のときにガス温度やガス洩れなどを全く考慮しなくて
もよい。

【００１６】さらに、上記構成において、信号処理部
が、圧力センサの出力信号から所定時間前の出力信号の
平均レベルを差し引く。この信号差を各周期毎にサンプ
リングするとともに時系列的に続く複数の信号差からな
るグループに分け、各グループ内での最小の信号差をサ
ンプリングデータとする。これにより、パルス性の電気
的ノイズが侵入した場合、各周期内で最も小さいノイズ
だけをサンプリングするのでサンプリングデータのノイ
ズレベルが低減される。

【００１７】あるいはまた、上記構成において、信号処
理部が、圧力センサの出力信号から所定時間前の出力信
号の平均レベルを差し引き、この信号差を各周期毎にサ
ンプリングするとともに時系列的に続く複数の信号差か
らなるグループに分け、各グループ内での最小の信号差
と時系列的に続く１グループ前の最小の信号差との積を
サンプリングデータとする。これにより、最小信号差の
いずれか一方レベルが非常に小さくなっている場合が多
いので、サンプリングデータのノイズレベルが大幅に低
減される。

【００１８】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例にかかる事故点標定装置の信号
処理部による信号の積分順序を示すタイムチャートであ
る。横軸の時刻は、周期δｔ毎に目盛りが刻まれ、ま
た、縦軸は圧力上昇を示す。図は時刻ｔａとｔｂの間に
閃絡事故による波形７０が生じた場合を示している。信
号処理部は実際には波形７０をディジタルにサンプリン
グデータに変換して積分するが、図では便宜上、サンプ
リングされる前の波形で示してある。積分期間は一定値
の６周期分（６δｔ）とし、積分はその積分開始時刻を
１周期分（δｔ）だけ順次遅らせて繰り返し実施され
る。すなわち、図１において、積分期間Ｔ _O1、Ｔ_O2、・
・・、Ｔ_Oi（ｉは自然数）の順に積分が実施さる。図１
の波形７０は上段から下段へと６個示されてあるが、す
べて同じものであり、積分処理を上段から下段へと積分
の開始をδｔだけずらしながら実行している様子を示し
たものである。信号処理部における信号の積分順序以外
は従来の装置と全く同様に信号の処理が行われる。

【００１９】図１の最上段において、波形７０の積分が
積分期間Ｔ_o7とＴ_O13とで斜線の範囲７０Ａと点々の範
囲７０Ｂとに２分されている。いずれの場合も判断部に
おいて所定の基準値と比較すると、その積分値の方が小
さくなる可能性があるので事故と判定されない。しか
し、積分期間がＴ_O9ないしＴ_o11になると波形７０の全
幅が１つの積分期間に含まれるようになり、必ず閃絡事
故を検出することができる。このように積分を繰り返し
実行することによって、どの時点で閃絡事故が生じても
事故を見逃すことがなくなる。

【００２０】この発明の異なる実施例として、判断部が
図１における波形７０の積分値と比較するための基準値
を所定時間前に積分したものとすることができる。すな
わち、積分期間Ｔ_oiが６δｔに設定されているとき、例
えばその積分期間Ｔ_oiの積分開始時刻より常に１２δｔ
前に積分されたものを基準値とする。積分期間Ｔ_oiが６
δｔ進めば、基準値も６δｔ進めたものに入れ換えて両
者の比較が行われる。このように、基準値として所定時
間だけしか遅れていない値を使うことによって、現状に
近い状態の値と常時比較することができる。そのため
に、ガス温度の変動やガス洩れが生じても常に精度よく
事故を検知することができる。

【００２１】図２はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる事故点標定装置による圧力上昇分の信号処理経過を
示すタイムチャートである。図２の最上段において波形
７と黒丸７Ａは、図８で示されたものと同じ波形の圧力
上昇分である。横軸の時刻は周期δｔ毎に目盛りが刻ま
れている。中段の黒丸１１Ａは上段の黒丸７Ａを時系列
的に続く２個ずつのグループ１２に分け、各グループ１
２内で小さい方のレベルをプロットしたものである。最
下段の黒丸１３Ａは黒丸１１Ａを時刻ｔｓから積分を開
始した結果を示す。

【００２２】図２において、所定期間Ｔ_Oだけ積分した
値Ｉを判断部が所定の基準値Ｉ_Oと比較し、Ｉの方が大
きいときに事故と判断して報知信号を出力することは従
来の装置と同様である。信号処理部がこのような処理を
行うことによって、次に示すようにパルス性ノイズを除
去することができる。図３は図２と同じ手順でノイズを
処理した経過を示すタイムチャートである。すなわち、
図３の最上段は装置に侵入したノイズの波形１４と、周
期δｔ毎にサンプリングされた黒丸１４Ａである。ただ
し、波形１４からは定常圧力のレベルが差し引かれてあ
る。中段の黒丸１５Ａは、黒丸１４Ａを２個ずつのグル
ープ１２に分け、各グループ１２内で小さい方のレベル
をプロットしたものである。最下段の黒丸１６Ａは黒丸
１５Ａを時刻ｔｓから積分を開始した結果を示す。一
方、白丸１７Ａは図８または図１０で示した従来の装置
によって最上段の黒丸１４Ａを時刻ｔ_sから積分を開始
した結果を示す。

【００２３】図３において、中段の黒丸１５Ａは最上段
のそれに比べて大幅にそのレベルが減少している。これ
は、ノイズの波形１４が周期δｔとほぼ同等の接続時間
であるために、グループ１２のうちに零レベルに近い黒
丸１４Ａの存在する場合が多くなるこによる。前述した
ようにノイズの波形１４は数ｍｓから数１０ｍｓ持続す
るものが多い。したがって、δｔとして５０ｍｓ程度に
設定すると効果的である。最下段に示されるように、従
来の装置による時刻ｔｅまでの積分値Ｉ₃はこの実施例
によるノイズ除去によって数分の１のＩ₂まで低下す
る。

【００２４】図４はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる事故点標定装置の信号処理経過を示すタイムチャー
トである。図４の最上段における波形７および黒丸７
Ａ、２段目における黒丸１１Ａは図２と同じ手順で処理
されたものである。横軸の時刻も周期δｔ毎に目盛りが
刻まれている。３段目の黒丸１８Ａは２段目において隣
接する黒丸１１Ａ同士を掛算の相手２４として得られた
掛算値である。最下段の黒丸１９Ａは黒丸１８Ａを時刻
ｔｓから積分を開始した結果を示す。

【００２５】図４において、所定期間Ｔ_Oだけ積分した
値Ｊを判断部が所定の基準値Ｉ_Oと比較し、Ｊの方が大
きいときに事故と判断して報知信号を出力することは図
２の場合と同様である。なお、図４では波形１１と１８
とが多少異なる。前述したように、一般に圧力上昇の波
形７は、その波尾長か波頭長と比べて桁違いに長い。そ
のために波形７の波尾長部分には周期δｔの目盛りで多
数刻むことができる。したがって、実際には波形１８が
波形１１に対して大きく変歪することはない。信号処理
部がこのような処理を行うことによって、次に示すよう
にパルス性ノイズを除去することができる。

【００２６】図５は図４と同じ手順でノイズを処理した
経過を示すタイムチャートである。図５の最上段におけ
る波形１４は、図３で示したものと同じ波形のノイズで
ある。また、最上段の黒丸１４Ａ、および２段目におけ
る黒丸１５Ａは、図３と同じ手順で処理されたものであ
る。３段目の黒丸２２Ａは、２段目において隣接する黒
丸１５Ａ同士を掛算の相手２４として得られた掛算値で
ある。最下段の黒丸２３Ａは黒丸２２Ａを時刻ｔｓから
積分を開始した結果を示す。

【００２７】図５において、３段目の黒丸２２Ａはその
レベルがすべて零になっており、ノイズが完全に除去さ
れている。これは、２段目における黒丸１５Ａにおい
て、隣接するもの同士の一方のレベルが零になっている
ためである。どのような場合においても、黒丸２２Ａの
ようにすべて零になるとは限らないが、このような信号
の処理によってノイズを大幅に除去することができる。
事故時のアーク電流が小さく圧力上昇が小さい場合で
も、このようなノイズ除去によって確実に事故を検知す
ることができるようになった。例えば、閃絡事故を定常
ガス圧力の５ないし１０％の圧力上昇があったときとし
て設定しても、誤判定なしに確実に事故を検知すること
ができる。

【００２８】なお、図２または図４の実施例において、
グループ１２は２個の信号差で構成した。しかし、一般
に３個以上の複数の信号差よりグループを構成してもよ
く、また、信号差の時間間隔も任意でよい。そのグルー
プ内の最小の信号差がサンプリングデータとして採用さ
れる。

【００２９】

【発明の効果】この発明は前述のように、信号処理部が
サンプリングデータの積分開始時刻を１周期分だけ順次
遅らせて繰り返し積分を実施する。これによって、圧力
上昇を見逃すことがなくなり確実に閃絡事故を検知する
ことができる。かかる構成において、判断部が基準値を
所定時間前に積分されたサンプリングデータの積分値と
する。これによって、基準値の設定のときにあらかじめ
ガス温度やガス洩れなどを全く考慮しなくてもよく、圧
力上昇分の小さい閃絡事故も確実に検知可能である。

【００３０】さらに、上記構成において、信号処理部
が、圧力センサの出力信号から所定時間前の出力信号の
平均レベルを差し引く。この信号差を各周期毎にサンプ
リングするとともに時系列的に続く複数の信号差からな
るグループに分け、各グループ内での最小の信号差をサ
ンプリングデータとする。これにより、サンプリングデ
ータのノイズレベルが低減され事故の検出感度が向上す
る。

【００３１】あるいはまた、上記構成において、信号処
理部が圧力センサの出力信号から所定時間前の出力信号
平均レベルを差し引く。この信号差を各周期毎にサンプ
リングするとともに時系列的に続く複数の信号差からな
るグループに分け、各グループ内での最小の信号差と時
系列的に続く１グループ前の最小の信号差との積をサン
プリングデータとする。これにより、サンプリングデー
タのノイズレベルが大幅に低減され、事故の検出感度が
さらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる事故点標定装置によ
る信号の積分順序を示すタイムチャート

【図２】この発明のさらに異なる実施例にかかる事故点
標定装置の信号処理経過を示すタイムチャート

【図３】図２と同じ手順でノイズを処理した経過を示す
タイムチャート

【図４】この発明のさらに異なる実施例にかかる事故点
標定装置の信号処理経過を示すタイムチャート

【図５】図４と同じ手順でノイズを処理した経過を示す
タイムチャート

【図６】従来のガス絶縁装置の事故点標定装置の一例を
示す構成図

【図７】閃絡事故のガス圧力特性を示すタイムチャート

【図８】図６の装置による圧力上昇分の信号処理経過を
示すタイムチャート

【図９】図６の装置による信号の積分順序を示すタイム
チャート

【図１０】図６の装置にノイズが侵入した場合の信号処
理経過を示すタイムチャート

【符号の説明】

１タンク２圧力センサ３信号処理部４判断部５表示部７事故時の圧力上昇波形７０事故時の圧力上昇波形１４ノイズの波形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/00 H02B 13/065 H02G 5/06 G01R 31/08 G01R 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タンク内に絶縁ガスとともに電気機器を収
納し、複数にガス区画されたガス絶縁装置において、ガ
ス圧力に比例する電気信号を出力する圧力センサを各ガ
ス区画に設け、内部閃絡時の圧力上昇を検知して事故発
生区画を標定するためのものであって、前記圧力センサ
の出力信号を各周期毎のサンプリングデータに変換し、
このサンプリングデータを一定期間に渡って積分して出
力する信号処理部と、この信号処理部の出力する積分値
と所定の基準値とを比較することにより事故が発生した
ものと判断して報知信号を出力する判断部と、この報知
信号を受け事故発生区画を表示する表示部とにより構成
され、前記信号処理部がサンプリングデータの積分開始
時刻を１周期分だけ順次遅らせて繰り返し積分を実施し
てなることを特徴とするガス絶縁装置の事故点標定装
置。
【請求項２】請求項１記載のものにおいて、判断部が、
基準値を所定時間前に積分されたサンプリングデータの
積分値とすることを特徴とするガス絶縁装置の事故点標
定装置。
【請求項３】請求項１または２記載のものにおいて、信
号処理部が圧力センサの出力信号から所定時間前の出力
信号の平均レベルを差し引き、この信号差を各周期毎に
サンプリングするとともに時系列的に続く複数の信号差
からなるグループに分け、各グループ内での最小の信号
差をサンプリングデータとすることを特徴とするガス絶
縁装置の事故点標定装置。
【請求項４】請求項１または２記載のものにおいて、信
号処理部が、圧力センサの出力信号から所定時間前の出
力信号の平均レベルを差し引き、この信号差を各周期毎
にサンプリングするとともに時系列的に続く複数の信号
差からなるグループに分け、各グループ内での最小の信
号差と時系列的続く１グループ前の最小の信号差との積
をサンプリングデータとすることを特徴とするガス絶縁
装置の事故点標定装置。