JP3175466B2 - ガス絶縁電気機器の故障判定装置 - Google Patents
ガス絶縁電気機器の故障判定装置Info
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Description
成するガス区画のガス圧の変化を検出してそのガス区画
の内部にある課電導体の地絡、短絡の発生の有無を判定
するガス絶縁電気機器の故障判定装置に関する。
の内部に(1相分の課電導体を納めたものと3相分の課
電導体を納めたものとがあり、前者では課電導体の金属
容器への地絡、後者では各相の課電導体の金属容器への
地絡と異相の課電導体の間の短絡とがあるが、この発明
の対象になる現像としてはいずれでも同じであるので、
便宜上前者の場合について説明する。図8はすでに周知
のガス絶縁電気機器の故障判定装置を示す模式概念図で
ある。図において、1は絶縁ガスを満たす円筒形状の金
属容器、2は金属容器1の内部に納めた課電導体、3a,
3b, 3cは金属容器1をガス区画に仕切るとともに課電導
体2を絶縁支持する絶縁スペーサ、11は金属容器1に取
り付けてそのガス区画のガス圧に対応したガス圧信号を
検出するガス圧検出器、12は外部からの地絡電流検出信
号の入力により所定時間後にガス圧検出器11の出力する
ガス圧信号をサンプリングするサンプリング回路、13は
サンプリング回路12でサンプリングしたガス圧信号と外
部から入力する所定の閾値信号とを比較してサンプリン
グしたガス圧信号の方が大きければ地絡の発生ありと判
定する判定回路である。また、図9はガス圧検出器11で
検出したガス圧信号を示す波形図である。
以上のように構成されており、金属容器1を絶縁スペー
サ3a, 3bで仕切ったガス区画で課電導体2が金属容器1
へ地絡すると、そのアークの近傍で絶縁ガスの圧力が急
激に上昇して圧力波を生じ、この圧力波による絶縁ガス
の動圧に対応するガス動圧信号がガス区画に満たした絶
縁ガスの静圧に対応するガス静圧信号に重畳したガス圧
信号をガス圧検出器11で検出する。サンプリング回路12
にはこのガス圧信号と地絡が発生してから所定時間後に
外部から地絡電流検出信号が入力するので、地絡電流検
出信号の入力時点T1 から所定時間tを経過した時点T
2 におけるガス圧信号P2 をサンプリングする(図9参
照)。判定回路13ではこのサンプリングしたガス圧信号
P2 と外部から入力する閾値信号Pt とを比較してガス
圧信号P2 の方が大きければ地絡の発生ありと判定する
(図9ではガス圧信号P2 の方が大きくなっている)。
なお、図8に示していないが、他のガス区画でも金属容
器にガス圧検出器を取り付けてサンプリング回路、判定
回路を接続し、地絡の発生の有無を判定するようになっ
ている。
器の故障判定装置は以上のように構成され、ガス圧検出
器11で検出するガス圧信号が大体、図9に示す波形にな
るものとして地絡電流検出信号の入力時点T1 から所定
時間tを経過した時点T2 におけるガス圧信号P2 をサ
ンプリングし、所定の閾値信号Pt と比較してガス圧信
号P2 の方が大きければ地絡の発生ありと判定している
が、絶縁スペーサ3a, 3bの間隔や地絡の際のアークエネ
ルギ、地絡の持続時間などによりガス圧信号は図9に示
す波形と異なることがあり、また閾値信号も一義的に設
定できないので、地絡の発生の有無を的確に判定するこ
とができないと言う課題があった。
めになされたもので、絶縁スペーサの間隔や地絡の際の
アークエネルギ、地絡の持続時間などによりガス圧信号
が種々異なった波形になっても地絡の発生の有無を的確
に判定することができるガス絶縁電気機器の故障判定装
置を得ることを目的とする。
電気機器の故障判定装置は円筒形状の金属容器の内部に
課電導体を納めて金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切
るとともに課電導体を絶縁スペーサで金属容器から絶縁
支持し、金属容器の内部に絶縁ガスを満たしたガス区画
を複数連設してなるガス絶縁電気機器でガス区画のガス
圧の変化分を金属容器に取り付けたガス圧検出器で検出
して課電導体の地絡、短絡の発生の有無を判定するもの
において、ガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応し
たガス動圧信号を外部からの閾値信号によりパルス信号
に整形する波形整形回路、パルス信号の周期を計測して
その周期に対応した周期信号を出力するパルス周期計測
回路、周期信号が商用周波数の1/2 周期に対応すれば地
絡、短絡の発生ありと判定する判定回路を備えたもので
ある。
めて金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとともに課
電導体を絶縁スペーサで金属容器から絶縁支持し、金属
容器の内部に絶縁ガスを満たしたガス区画を複数連設し
てなるガス絶縁電気機器でガス区画のガス圧の変化分を
金属容器に取り付けたガス圧検出器で検出して課電導体
の地絡、短絡の発生の有無を判定するガス絶縁電気機器
の故障判定装置において、ガス圧検出器からのガス圧の
変化分に対応した断続するガス動圧信号の連続する一群
の波形を一つの波形に処理して処理波形信号を出力する
波形処理回路、処理波形信号を外部からの閾値信号によ
りパルス信号に整形する波形整形回路、パルス信号の周
期を計測してその周期に対応した周期信号を出力するパ
ルス周期計測回路、周期信号がガス圧の変化分に対応す
る圧力波の伝播速度と絶縁スペーサの間隔で決る周期に
対応すれば地絡、短絡の発生ありと判定する判定回路を
備える。
めて金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとともに課
電導体を絶縁スペーサで金属容器から絶縁支持し、金属
容器の内部に絶縁ガスを満たしたガス区画を複数連設し
てなるガス絶縁電気機器でガス区画のガス圧の変化分を
金属容器に取り付けたガス圧検出器で検出して課電導体
の地絡、短絡の発生の有無を判定するガス絶縁電気機器
の故障判定装置において、ガス圧検出器からのガス圧の
変化分に対応したガス動圧信号を周波数成分に分離して
各周波数におけるパワーレベルに対応したパワーレベル
信号を検出する周波数分析回路、パワーレベル信号によ
り商用周波数の2倍の周波数成分及びガス圧の変化分に
対応する圧力波の伝播速度と絶縁スペーサの間隔とで決
まる周波数成分の存在を識別すれば地絡、短絡の発生あ
りと判定する周波数識別回路を備える。
めて金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとともに課
電導体を絶縁スペーサで金属容器から絶縁支持し、金属
容器の内部に絶縁ガスを満たしたガス区画を複数連設し
てなるガス絶縁電気機器でガス区画のガス圧の変化分を
金属容器に取り付けたガス圧検出器で検出して課電導体
の地絡、短絡の発生の有無を判定するガス絶縁電気機器
の故障判定装置において、ガス圧検出器からのガス圧の
変化分に対応したガス動圧信号のピーク値を検出してホ
ールドするピーク検出回路、ピーク値の検出時点から所
定時間を経過した時点でのガス動圧信号のサンプル値を
検出するサンプリング回路、サンプル値とピーク値の比
を演算してこの比が所定の数値範囲内にあることにより
地絡、短絡の発生ありと判定する演算判定回路を備え
る。
出器からのガス圧の変化分に対応したガス動圧信号を外
部からの閾値信号によりパルス信号に整形し、パルス周
期計測回路でパルス信号の周期を計測してその周期に対
応した周期信号を出力し、判定回路で周期信号が商用端
数の1/2 周期に対応すれば地絡、短絡の発生ありと判定
する。
でガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応した断続す
るガス動圧信号の連続する一群の波形を一つの波形に処
理して処理波形信号を出力し、波形処理回路で処理波形
信号を外部からの閾値信号によりパルス信号に整形し、
パルス周期計測回路でパルス信号の周期を計測してその
周期に対応した周期信号を出力し、判定回路で周期信号
がガス圧の変化分に対応する圧力波の伝播速度と絶縁ス
ペーサの間隔で決る周期に対応すれば地絡、短絡の発生
ありと判定する。
回路でガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応したガ
ス動圧信号を周波数成分に分離して各周波数におけるパ
ワーレベルに対応したパワーレベル信号を検出し、周波
数識別回路でパワーレベル信号により商用周波数の2倍
の周波数成分及びガス圧の変化分に対応する圧力波の伝
播速度と絶縁スペーサの間隔とで決まる周波数成分の存
在を識別すれば地絡、短絡の発生ありと判定する。
検出回路でガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応し
たガス動圧信号のピーク値を検出してホールドし、サン
プリング回路でピーク値の検出時点から所定時間を経過
した時点でのガス動圧信号のサンプル値を検出し、演算
判定回路でサンプル値とピーク値の比を演算して比が所
定の数値範囲内にあることにより地絡、短絡の発生あり
と判定する。
において、1,2,3a, 3b,11は従来の技術ですでに説
明した。21はガス圧検出器11で検出したガス圧信号のう
ち、ガス圧の変化分に対応したガス動圧信号を外部から
の閾値信号により矩形波のパルス信号に整形する波形整
形回路、22は波形整形回路21からのパルス信号の周期を
計測してそれに対応した周期信号を出力するパルス周期
計測回路、23はパルス周期計測回路22からの周期信号が
商用周波数の1/2 周期に対応すれば地絡の発生ありと判
定する判定回路である。また、図2はガス動圧信号
(A)とパルス信号(B)を示す波形図である。
器1を絶縁スペーサ3a,3bで仕切ったガス区画で課電導
体2が金属容器1に地絡すると、そのアークの近傍で絶
縁ガスの圧力が急激に上昇して圧力波を生じ、ガス区画
に満たした絶縁ガスの静圧に対応するガス静圧信号にこ
の圧力波により絶縁ガスの動圧に対応するガス動圧信号
を重畳したガス圧信号をガス圧検出器11で検出する。ア
ークは課電導体1に印加する商用周波数の電圧の極性が
反転するたびに跡切れるので、圧力波によるガス動圧信
号は商用周波数の2倍の周波数で変化し、地絡電流検出
から2サイクルで遮断すると図2(A)に示す4つの半
波が連続する一群の波形となる。ガス圧検出器11からの
ガス圧信号を適当に処理してガス動圧信号(図2(A)
参照)を検出し、波形整形回路21に入力して外部からの
閾値信号により矩形波のパルス信号(図2(B)参照)
に整形する。パルス周期計測回路22でこのパルス信号の
周期を計測してそれに対応した周期信号を検出し、判定
回路23でこの周期信号が外部から入力する商用周波数の
1/2 周期に対応すれば地絡の発生ありと判定する。
1,2,3a,3b, 11は従来の技術で、また21〜23は実施
例1でそれぞれ説明した。31はガス圧検出器11で検出し
たガス圧信号のうち、圧力波による絶縁ガスの動圧に対
応したガス動圧信号の連続する一群の波形を一つの波形
に処理して処理波形信号を出力する波形処理回路、33は
パルス周期計測回路22の出力する周期信号が圧力波の伝
播速度と絶縁スペーサ3a, 3bの間隔で決まる周期に対応
すれば、地絡の発生ありと判定する判定回路である。
ーサ3a, 3bの間隔が大きくなっており、このガス区画で
課電導体2が金属容器1に地絡すると、そのアークの近
傍で絶縁ガスの圧力が急激に上昇して圧力波を生じ、こ
の圧力波がガス区画の内部を伝播して絶縁スペーサ3a,
3bで反射し、再び伝播するが、絶縁スペーサ3a, 3bの間
隔が大きく伝播時間が長くなるので、地絡電流検出から
2サイクルで遮断すれば、圧力波が再びその発生位置に
達するときにはアークはすでに存在しないから、ガス圧
検出器11で検出するガス動圧信号は図4(A)に示す4
つの半波の連続する一群の波形が圧力波の伝播速度と絶
縁スペーサ3a, 3bの間隔で決まる周期で断続する波形に
なる(図4(A)の最初の一群の波形はアークにより生
じた圧力波によるものであり、次の一群の波形は絶縁ス
ペーサ3a, 3bで反射して再び伝播した圧力波によるもの
である)。圧力波の伝播速度は大体135m/secで一定であ
ることを実験で確認しており、連続する一群の波形が断
続する周期は絶縁スペーサ3a, 3bの間隔で決まる。
処理して4つの半波の連続する一群の波形が一定の周期
で断続するガス動圧信号(図4(A)参照)を波形処理
回路31に入力し、連続する一群の波形を一つの波形に処
理して処理波形信号を検出する。波形処理回路31にはエ
ンベロープ検出回路、実効値検出回路、適当な時定数を
有するローパスフィルタなどがある。この処理波形信号
を波形整形回路21に入力して外部からの閾値信号により
矩形波のパルス信号(図4(B)参照)に整形し、パル
ス周期計測回路22でこのパルス信号の周期を計測してそ
れに対応した周期信号を検出する。判定回路23ではこの
周期信号が圧力波の伝播速度と絶縁スペーサ3a, 3bの間
隔で決まる周期に対応すれば地絡の発生ありと判定す
る。
において、1,2,3a, 3b,11についてはすでに説明し
た。41はガス圧検出器11で検出したガス圧信号のうち、
圧力波による絶縁ガスの動圧に対応したガス動圧信号を
周波数成分に分離して各周波数におけるパワーレベルに
対応したパワーレベル信号を検出する周波数分析回路、
42は周波数分析回路41からのパワーレベル信号により特
定の周波数成分の存在を識別する周波数識別回路であ
る。実施例3は以上のように構成され、金属容器1を絶
縁スペーサ3a, 3bで仕切ったガス区画で課電導体2が金
属容器1に地絡するとそのアークの近傍で絶縁ガスの圧
力が急激に上昇して圧力波を生じ、ガス区画に満たした
絶縁ガスの静圧に対応するガス静圧信号にこの圧力波に
よる絶縁ガスの動圧に対応するガス動圧信号を重畳した
ガス圧信号をガス圧検出器11で検出する。このガス圧信
号を適当に処理してガス動圧信号を周波数分析回路41に
入力し、周波数成分に分離して各周波数のパワーレベル
に対応したパワーレベル信号を検出する。実施例1と実
施例2で説明したようにガス動圧信号は商用周波数の2
倍の周波数成分ならびに圧力波の伝播速度と絶縁スペー
サ3a, 3bの間隔で決まる周波数成分を含んでおり、周波
数分析回路41で検出したパワーレベル信号を周波数識別
回路42に入力してこの両周波数成分が共に存在すること
を識別する。この識別により地絡の発生ありと判定す
る。なお、周波数分析回路41にはスペクトラムアナライ
ザ、ベクトルアナライザ、高速フーリエ変換回路(FF
T回路)などを適用することができる。
において、1,2,3a, 3b, 11についてはすでに説明し
た。61はガス圧検出器11で検出したガス圧信号のうち、
圧力波による絶縁ガスの動圧に対応するガス動圧信号の
ピーク値に対応したピーク値信号を検出してホールドす
るピーク検出回路、62はピーク検出回路61でピーク値信
号を検出した時点から所定時間を経過して遅延信号を出
力する遅延回路、63は遅延回路62からの遅延信号により
ガス動圧信号をサンプリングしてそのサンプル値に対応
したサンプル値信号を出力するサンプリング回路、64は
ピーク検出回路61からのピーク値信号とサンプリング回
路63からのサンプル値信号の比を演算してこの比が所定
の数値範囲内にあれば地絡の発生ありと判定する演算判
定回路である。
器1を絶縁スペーサ3a, 3bで仕切ったガス区画で課電導
体2が金属容器1に地絡すると圧力波を生じてガス区画
の内部を伝播し、絶縁スペーサ3a, 3bで反射して再び伝
播するが、絶縁スペーサ3a,3bの間隔が短ければ、地絡
電流検出から2サイクルで遮断しても圧力波が再びその
発生位置に達したときにアークがまだ存在しているの
で、ガス動圧信号は図7(A)に示す4つの半波の連続
する一群の波形とその反射波形とが重畳して図7(B)
に示す緩やかに変化する波形となる。ガス圧検出器11で
検出するガス圧信号を適当に処理してガス動圧信号をピ
ーク検出回路61とサンプリング回路62に入力し、ピーク
検出回路61でガス動圧信号のピーク値に対応したピーク
値信号(図7(B)のVp)を検出する。このピーク値
信号を検出した時点から所定時間Δtを経過して遅延回
路62から遅延信号を出力し、サンプリング回路63でこの
遅延信号の入力する時点のガス動圧信号をサンプリング
し、そのサンプル値に対応したサンプル値信号(図7
(B)のVs)を検出する。演算判定回路64にピーク検
出回路61からピーク値信号が入力し、サンプリング回路
63からサンプル値信号が入力すると両者の比Vs/Vp
を演算し、この比が所定の数値範囲内にあれば地絡の発
生ありと判定する。なお、地絡の発生がなければVp =
Vsとなり、ガス動圧信号が瞬発性のものであればVp
≫Vsとなる。実験の結果によれば、ピーク値信号を検
出した時点から5秒を経過した時点でのサンプル値信号
をとれば、ピーク値信号とサンプル値信号の比、Vs/
Vpは地絡の際のアークエネルギ、地絡の持続時間、ガ
ス区画の容積に関係なく0.5 〜0.6 であり、多少の余裕
をみて0.4 〜0.7 の範囲にあれば地絡の発生ありと特定
することができる。ピーク検出回路61にはピークホール
ド回路やディジタルトラッキング回路があり、サンプリ
ング回路63にはアナログサンプルホールド回路やA/D
変換回路がある。
に示すような効果がある。
したガス動圧信号を外部からの閾値信号によりパルス信
号に整形する波形整形回路、パルス信号の周期を計測し
てその周期に対応した周期信号を出力するパルス周期計
測回路、周期信号が商用周波数の1/2 周期に対応すれば
地絡、短絡の発生ありと判定する判定回路を備えること
により、絶縁スペーサの間隔や地絡の際のアークエネル
ギ、地絡の持続時間などによりガス圧信号が種々異なっ
た波形になっても地絡、短絡の発生の有無を的確に判定
することができる。
した断続するガス動圧信号の連続する一群の波形を一つ
の波形に処理して処理波形信号を出力する波形処理回
路、処理波形信号を外部からの閾値信号によりパルス信
号に整形する波形整形回路、パルス信号の周期を計測し
てその周期に対応した周期信号を出力するパルス周期計
測回路、周期信号がガス圧の変化分に対応する圧力波の
伝播速度と絶縁スペーサの間隔で決る周期に対応すれば
地絡、短絡の発生ありと判定する判定回路を備えること
により、絶縁スペーサの間隔がとくに大きくても地絡、
短絡の発生の有無を的確に判定することができる。
したガス動圧信号を周波数成分に分離して各周波数にお
けるパワーレベルに対応したパワーレベル信号を検出す
る周波数分析回路、パワーレベル信号により商用周波数
の2倍の周波数成分及びガス 圧の変化分に対応する圧力
波の伝播速度と絶縁スペーサの間隔とで決まる周波数成
分の存在を識別すれば地絡、短絡の発生ありと判定する
周波数識別回路を備えることにより、絶縁スペーサの間
隔や地絡の際のアークエネルギ、地絡の持続時間などに
よりガス圧信号が種々異なった波形になっても地絡、短
絡の発生の有無を的確に判定することができる。
したガス動圧信号のピーク値を検出してホールドするピ
ーク検出回路、ピーク値の検出時点から所定時間を経過
した時点でのガス動圧信号のサンプル値を検出するサン
プリング回路、サンプル値とピーク値の比を演算してこ
の比が所定の数値範囲内にあることにより地絡、短絡の
発生ありと判定する演算判定回路を備えることにより、
絶縁スペーサの間隔がとくに小さくても地絡、短絡の発
生の有無を的確に判定することができる。
る。
す波形図である。
る。
す波形図である。
る。
る。
る。
す模式概念図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 円筒形状の金属容器の内部に課電導体を
納めて前記金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとと
もに前記課電導体を前記絶縁スペーサで前記金属容器か
ら絶縁支持し、前記金属容器の内部に絶縁ガスを満たし
たガス区画を複数連設してなるガス絶縁電気機器で前記
ガス区画のガス圧の変化分を前記金属容器に取り付けた
ガス圧検出器で検出して前記課電導体の地絡、短絡の発
生の有無を判定するガス絶縁電気機器の故障判定装置に
おいて、前記ガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応
したガス動圧信号を外部からの閾値信号によりパルス信
号に整形する波形整形回路、前記パルス信号の周期を計
測してその周期に対応した周期信号を出力するパルス周
期計測回路、前記周期信号が商用周波数の1/2 周期に対
応すれば地絡、短絡の発生ありと判定する判定回路を備
えたことを特徴とするガス絶縁電気機器の故障判定装
置。 - 【請求項2】 円筒形状の金属容器の内部に課電導体を
納めて前記金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとと
もに前記課電導体を前記絶縁スペーサで前記金属容器か
ら絶縁支持し、前記金属容器の内部に絶縁ガスを満たし
たガス区画を複数連設してなるガス絶縁電気機器で前記
ガス区画のガス圧の変化分を前記金属容器に取り付けた
ガス圧検出器で検出して前記課電導体の地絡、短絡の発
生の有無を判定するガス絶縁電気機器の故障判定装置に
おいて、前記ガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応
した断続するガス動圧信号の連続する一群の波形を一つ
の波形に処理して処理波形信号を出力する波形処理回
路、前記処理波形信号を外部からの閾値信号によりパル
ス信号に整形する波形整形回路、前記パルス信号の周期
を計測してその周期に対応した周期信号を出力するパル
ス周期計測回路、前記周期信号がガス圧の変化分に対応
する圧力波の伝播速度と前記絶縁スペーサの間隔で決る
周期に対応すれば地絡、短絡の発生ありと判定する判定
回路を備えたことを特徴とするガス絶縁電気機器の故障
判定装置。 - 【請求項3】 円筒形状の金属容器の内部に課電導体を
納めて前記金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとと
もに前記課電導体を前記絶縁スペーサで前記金属容器か
ら絶縁支持し、前記金属容器の内部に絶縁ガスを満たし
たガス区画を複数連設してなるガス絶縁電気機器で前記
ガス区画のガス圧の変化分を前記金属容器に取り付けた
ガス圧検出器で検出して前記課電導体の地絡、短絡の発
生の有無を判定するガス絶縁電気機器の故障判定装置に
おいて、前記ガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応
したガス動圧信号を周波数成分に分離して各周波数にお
けるパワーレベルに対応したパワーレベル信号を検出す
る周波数分析回路、前記パワーレベル信号により商用周
波数の2倍の周波数成分及び前記ガス圧の変化分に対応
する圧力波の伝播速度と前記絶縁スペーサの間隔とで決
まる周波数成分の存在を識別すれば地絡、短絡の発生あ
りと判定する周波数識別回路を備えたことを特徴とする
ガス絶縁電気機器の故障判定装置。 - 【請求項4】 円筒形状の金属容器の内部に課電導体を
納めて前記金属容器の両端を絶縁スペーサで仕切るとと
もに前記課電導体を前記絶縁スペーサで前記金属容器か
ら絶縁支持し、前記金属容器の内部に絶縁ガスを満たし
たガス区画を複数連設してなるガス絶縁電気機器で前記
ガス区画のガス圧の変化分を前記金属容器に取り付けた
ガス圧検出器で検出して前記課電導体の地絡、短絡の発
生の有無を判定するガス絶縁電気機器の故障判定装置に
おいて、前記ガス圧検出器からのガス圧の変化分に対応
したガス動圧信号のピーク値を検出してホールドするピ
ーク検出回路、前記ピーク値の検出時点から所定時間を
経過した時点での前記ガス動圧信号のサンプル値を検出
するサンプリング回路、前記サンプル値と前記ピーク値
の比を演算して前記比が所定の数値範囲内にあることに
より地絡、短絡の発生ありと判定する演算判定回路を備
えたことを特徴とするガス絶縁電気機器の故障判定装
置。
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JP04417694A JP3175466B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | ガス絶縁電気機器の故障判定装置 |
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JP (1) | JP3175466B2 (ja) |
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1994
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