JP3657064B2

JP3657064B2 - High voltage insulation constant monitoring device

Info

Publication number: JP3657064B2
Application number: JP24917496A
Authority: JP
Inventors: 秀樹大澤
Original assignee: 財団法人東北電気保安協会
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1080052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家用受電設備等における高圧電路の絶縁劣化の監視装置に関し、特に、無停電状態で高圧電路の絶縁劣化の状態を常時監視可能な高圧絶縁常時監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自家用受電設備等においては、高圧配電線に自家用設備の高圧電路を接続し、キュービクル受電設備等により受電した電力を低圧等に変成して、各需要部に給電する低圧給電経路を設けている。前記高圧電路には高圧気中開閉器や地絡継電器等を配置しており、前記高圧気中開閉器には、零相変流器（以下ＺＣＴと呼ぶ）を配置して、高圧電路での事故に対処させるとともに、高圧電路でのケーブルの絶縁劣化の情報を得るようにする手段を設けている。前記一般的な高圧絶縁を監視するための手段としては、基本的には商用周波数の零相電圧および零相電流を検出し、その波形等の情報を用いて検出することが行われている。
【０００３】
従来より用いられている自家用電気設備や配電系統の絶縁劣化判別において、例えば、絶縁劣化判別方法は、主として、定常的、過渡的および系統の残留零相電圧（以下「Ｖｏ」という）が大きい場合の地絡現象に分類される。抵抗地絡等の定常的な絶縁劣化判別方法としては、現状の方向性地絡継電器（ＤＧＲ）と同様に、零相電流（以下「Ｉｏ」という）と、零相電圧Ｖｏが、図７のグラフにおける一定の値（表示線Ａの上側の範囲）を越え、双方の位相関係が一定の範囲に入った場合に、警報を発するように制御範囲を設定している。
【０００４】
また、市販されている高圧絶縁常時監視装置としては、例えば、方向性微地絡継電器や電磁波検知型絶縁常時監視装置等が用いられている。前記方向性微地絡継電器は、高感度ＤＧＲ（方向性地絡継電器）として販売されている装置であり、零相電流Ｉｏと、零相電圧Ｖｏの値が一定値を越え、双方の位相関係がある範囲内となった時に警報を発する装置である。前記装置とは別に、電磁波検知型絶縁常時監視装置が用いられることもある。前記装置はＵＨＦ帯受信型ラジオで、パルスカウント機能があり市販されている装置であり、導体、絶縁体等の表面に生じたコロナ放電等による電磁波をとらえる方法を用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記方向性微地絡継電器装置は、簡便な高圧絶縁常時監視装置として用いられているが、主な問題点として以下のことが挙げられる。
ａ：配電系統残留Ｖｏの影響がある。例えば、残留Ｖｏが大きい場合または変動する場合に、Ｉｏとの位相関係に影響を与え、絶縁劣化の範囲が構外か構内かの判別が困難であり、地絡過電圧要素の感度低下や誤動作、誤不動作を発生する場合がある。
ｂ：誘導雷、電波障害の影響があり、誘導雷、電波障害と間欠放電との判別がつきにくく、誤動作、誤不動作を発生する場合がある。以上のように、方向性微地絡継電器のような画一的な絶縁劣化の判定方法では、多様な絶縁劣化要因に対して適格な判定ができない場合が多く、絶縁常時監視装置としての信頼性に欠ける面がある。
【０００６】
前記電磁波検知型絶縁常時監視装置は、導体、絶縁体等の表面に生じたコロナ放電等による電磁波をとらえる方法であり、最も検知が必要である高圧ケーブル、開閉機等の電磁遮断された機器内部の放電は原理的に検知できないという欠点があり、外部ノイズと放電との判別が困難である等の問題点が指摘されることもある。また、自家用電気設備または配電系統側の絶縁劣化の判別において、最も重要なことは、責任分界点より自家用側の絶縁劣化を適確に判断し、系統動揺等にもとづく零相電流、零相電圧の変動による誤動作を排除し、適確な警報を発することである。そして、前記警報が発せられた場合に、絶縁劣化の原因を調査する必要があるが、警報が発せられた時点の前後のＩｏとＶｏおよび、その相互の位相関係、並びに、ＩｏとＶｏとのピーク時の情報を知る必要がある。ところが、前述したような従来の装置では、前述したような各情報を正確に得ることが困難であり、情報の解析等にも多くの時間と手間を必要とする等の問題があった。
【０００７】
本発明は、前述したような従来の装置による測定の問題点を解消するもので、自家用側の絶縁劣化を適確に判別でき、警報が発せられた時点の前後の電流と電圧の変化および、その相互の位相関係、並びに、電流と電圧とのピーク時の情報を知ることができる高圧絶縁常時監視装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明は、高圧絶縁常時監視装置に関する。
請求項１の発明は、自家用受電設備の責任分界点に配置する零相変流器と、高圧ケーブル遮蔽層接地線に配置する検出用変流器または、既設の零相基準入力装置とからの情報を測定装置に入力し、
前記測定装置においては、入力された電流のピーク値の検知と零相電流の変化を検知する零相電流要素回路と、入力された電圧のピーク値の検知と零相電圧の変化を検知する零相電圧要素回路および情報の処理を行う処理装置とを設け、
前記零相電流要素回路と前記零相電圧要素回路により検知された情報を制御装置に入力して、得られた情報の解析を行い、
電流と電圧の実効値とピーク値および、前記零相電流要素と零相電圧要素の相互の位相関係のベクトルの軌跡が、自家用側の絶縁劣化時と配電系側での絶縁劣化時の過渡的な動きの方向が異なることに基づき、
前記ベクトル軌跡の過渡的な動きの方向の情報を用いて、自家用受電設備の高圧電路の絶縁劣化を判定することを特徴とする。
【０００９】
また、間欠地絡等の過渡的な地絡現象が発生した場合は、従来のような画一的な判定方法では誤警報、誤不動作を発生する場合が多いため、図８に示すようなベクトル解析による判別方法を用いる。つまり、絶縁劣化が生じて、地絡電流が流れる場合に、自家用側の絶縁劣化と配電線側の絶縁劣化とでは、図８の例に示すように異なるベクトル軌跡を生じる。前記図に示す例において、Ｖｏは零相電圧のベクトル軌跡であり、Ｉｇ１は自家用側絶縁劣化時のベクトル軌跡、Ｒｇは地絡抵抗、Ｉｇ２は配電系統側絶縁劣化時のベクトル軌跡である。そして、本発明においては、ベクトル軌跡の過渡的な変化の違いから、自家用側の絶縁劣化を判別するようにしている。
【００１０】
また、高圧電路の残留Ｖｏが大きい場合には、従来の判定方法と合わせ前述の方法も用いる。さらに、絶縁劣化の状態に応じて、Ｉｏ、Ｖｏの波形が針状となる場合があり、実効値のみでの判定が困難になることがある。そこで、この場合には、各波形のピーク値も判定要素として加えることにより、より信頼性の高い判定ができるとされる。
【００１１】
請求項２の発明は、前記測定装置には、自家用受電設備の絶縁劣化を判定した情報を外部のモニタに向けて出力する手段と、測定した情報を蓄積保持する記憶装置を設け、
外部に絶縁劣化の情報を出力する際に、その出力の時点の前後の情報をも出力可能に構成することを特徴とする。
【００１２】
そして、前述したように構成したことにより、本発明においては、測定装置に設けた零相電流要素回路により、ＺＣＴ信号からＺＣＴ一次電流の実効値およびピーク値を検出することができ、零相電圧要素回路においては、ＺＰＤ信号入力端子から入力される信号から、零相電圧の実効値およびピーク値を検出することが可能である。また、高圧ケーブル遮蔽層接地線の電流実効値を検出し、零相電圧に換算して、制御データとして利用が可能であるり、Ｉｏ要素およびＶｏ要素の信号波形から相互の位相関係を検出する動作を行う。そして、前記検出された情報を用いて、前記ＩｏおよびＶｏの実効値、ピーク値および相互の位相関係のベクトルの動きから、自家用側の絶縁劣化を自動的に判定するとともに、自家用側の絶縁劣化と判定された場合は、自動的に監視センター等に向けて警報を発信することができる。さらに、前記警報の発信と同時に、自家用側の絶縁劣化と判別した時間前後のＩｏおよびＶｏのデータを、必要に応じて送信する。また、携帯端末器からの命令があった場合も、蓄積しているデータをデータバンクから送信することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図示される例にしたがって、本発明の高圧絶縁常時監視装置を説明する。図１、２に示す例は、配電系統側の電路１から自家用側の電路２とを開閉器３で接続し、変圧器、コンデンサ等の負荷装置４、４ａ……に給電する経路を構成する場合を示している。前記図１においては、給電経路に対して測定装置１０を配置し、前記給電経路に設けたＺＣＴ５と、高圧ケーブル遮蔽層接地線８に配置するＣＴ７とを介して、前記測定装置１０に情報を入力して、その情報を処理するように構成している。また、前記開閉器３に配置するＺＣＴ５は、地絡継電器６を介して測定装置の零相電流要素入力端子１１に接続され、ＣＴ７の検知情報は、測定装置の零相電圧要素入力端子１３を介して入力される。そして、前記測定装置１０においては、零相電流要素回路２０と零相電圧要素回路３０とを各々配置し、中央処理装置４０に設定したプログラムにしたがって、各入力情報の処理を行うように構成している。なお、前記零相電圧要素回路３０に対しては、電圧要素入力端子１３の他に、図示を省略しているＺＰＤ（零相基準入力装置）からの情報を入力するＺＰＤ信号入力端子１２を配置している。
【００１４】
図２に示される測定装置１０においては、零相電流要素回路２０と零相電圧要素回路３０における信号処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）４０と、前記中央処理装置４０に対する制御情報を伝達するための操作部４１や記憶装置４２を接続して設け、入出力インターフェース回路およびアナログ出力回路等から構成されたＩ／Ｏ回路４３とデータ送受信回路４４を配置するとともに、ディスプレー４５を設けている。前記Ｉ／Ｏ回路４３とデータ送受信回路４４からの出力は、入出力インタフェースバス端子１５、通信回線接続端子１６を介して外部装置に接続されるもので、後述するように、通信回線接続端子からの情報は、電話回線等を介して出力させることができるようにし、入出力インターフェースバス端子１５は、コンピュータ、外部記憶装置、プリンタ装置等に情報の入出力が可能に構成する。また、ディスプレー４５は、各種のデータ表示を行うように構成する。
【００１５】
測定装置本体に配置する零相電流要素回路２０においては、入力回路２１、バンドパスフィルタ２５、ピーク検出回路２６と、ゲイン調整回路２７およびＡ／Ｄ変換回路２８、２９をそれぞれ配置しており、電流要素入力端子１１を介して入力される情報を処理し、中央処理装置４０に伝達する機能を設けている。また、零相電圧要素回路３０においても、入力回路３１、３２、および、前記２つの入力回路の切替を行う切替スイッチ３３と、バンドパスフィルタ３５、ピーク検出回路３６と、ゲイン調整回路３７およびＡ／Ｄ変換回路３８、３９をそれぞれ配置して、ＺＰＤ信号入力端子１２と検出用変流器（検出用ＣＴ）入力端子１３から入力される信号を各々処理し、中央処理装置４０に伝達する機能を設けている。
【００１６】
前記図１、２に示す測定装置において、Ｉｏの検知は自家用受電設備の責任分界点の近くに設けられた既設の開閉器３のＺＣＴ５、または専用のＺＣＴを使用することができる。また、Ｖｏの検出は、既設の高圧ケーブル遮蔽層接地線の電流または方向性地絡継電器の零相基準入力装置を使用するが、専用のＶｏ検出装置を使用することも可能である。さらに、測定装置１０は、ＩｏおよびＶｏの信号を処理し、警報を発生すると同時にデータの記録を行い、現場でプリンタ等にデータを出力し、連続的なＩｏ、Ｖｏの実効値およびピーク値と相互の位相関係を印刷できるように構成するが、必要に応じて、電話回線等を通じてデータを監視センターに伝達する機能を持たせている。
【００１７】
前記零相電流要素回路２０を構成する各回路において、Ｉｏ要素入力回路２１では、電流要素入力端子１１から入力される信号に対して、入力保護回路および増幅回路を配置して構成し、バンドパスフィルタ２５とピーク検出回路２６に信号を伝達する。また、バンドパスフィルタ２５は基本波から高調波成分までを検出し、絶縁診断に不要な配電線搬送波等を減衰させるためのバンドパスフィルタであり、ピーク検出回路２６は入力電流のピーク値を検出する。そして、前記バンドパスフィルタ２５とピーク検出回路２６の出力はゲイン調整回路２７に伝達されて、ゲイン調整を行い、ＺＣＴ一次電流を測定するが、本発明を適用する場合に、前記開閉器に内蔵されたＺＣＴの変流比および地絡継電器の入力抵抗が、メーカー、形式等により異なるために、ゲイン調整回路を用いて各機器の特性に合わせた調整を行うことができるようにしている。さらに、前記ゲイン調整回路２７からの出力は、Ａ／Ｄ変換回路２８、２９を介して中央処理装置が処理しやすいようにＡ／Ｄ変換を行い、そのデータを中央処理装置に向けて出力する。
【００１８】
前記零相電圧要素回路３０を構成する各回路において、Ｖｏ要素入力回路３１では、ＺＰＤ信号入力端子１２から入力される信号に対して、入力保護回路および増幅回路を配置して構成する。また、入力回路３２では検出用変流器入力端子１３から入力される信号に対して入力保護回路および増幅回路を配置して構成している。そして、前記２つの入力回路３１、３２から各々入力される情報は、切替スイッチ３３を介して任意に選択されて、バンドパスフィルタ３５とピーク検出回路３６に信号を伝達する。
【００１９】
前記バンドパスフィルタ３５は基本波から高調波成分までを検出し、絶縁診断に不要な配電線搬送波等を減衰させるためのバンドパスフィルタであり、ピーク検出回路３６は入力電圧のピーク値を検出する。そして、前記バンドパスフィルタ３５とピーク検出回路３６の出力はゲイン調整回路３７に伝達されて、ゲイン調整を行って電路のＶｏを測定するが、前記ＺＰＤの変圧比はメーカーにより異なり、また、ケーブルの対地間静電容量も設備内容により異なるために、ゲイン調整回路を用いている。さらに、前記ゲイン調整回路３７からの電圧情報の出力は、Ａ／Ｄ変換回路３８、３９を介してデーター処理しやすいようにデジタル変換を行い、そのデータを中央処理装置４０に向けて出力する。
【００２０】
中央処理装置４０においては、以下のａ〜ｄに示す検出の動作を行うもので、ａ：ＺＣＴ信号からＺＣＴ一次電流の実効値およびピーク値を検出する。
ｂ：ＺＰＤ信号入力端子から入力される信号から、零相電圧の実効値およびピーク値を検出する。
ｃ：高圧ケーブル遮蔽層接地線の電流実効値を検出し、零相電圧に換算する。
ｄ：Ｉｏ要素およびＶｏ要素の信号波形から、相互の位相関係を検出する。
【００２１】
また、前述したようにして検出された信号を用いて、以下のｅ〜ｇの動作を行い、情報を出力させることができるようにする。
ｅ：絶縁劣化判定；前記ＩｏおよびＶｏの実効値、ピーク値および相互の位相関係のベクトルの動きから、自家用側の絶縁劣化を自動的に判定する。
ｆ：警報発報およびデータ送信；自家用側の絶縁劣化と判定された場合は、自動的に監視センター等に向けて警報を発信する。同時に、自家用側の絶縁劣化と判別した時間前後のＩｏおよびＶｏのデータを、必要に応じて送信する。また、携帯端末器からの命令があった場合も、蓄積しているデータをデータバンクから送信する。
ｇ：その他に、本装置の動作に必要なデータの蓄積とデータ処理の動作を行う。
【００２２】
前記中央処理装置４０に対して、そのデータ処理や情報出力のために設けられる操作部４１〜ディスプレー４５においては、各装置を以下のような動作を行うものとして構成する。
＊操作部４１：測定装置を操作するスイッチ等である。
＊記憶装置４２：中央処理装置で処理したデータの蓄積を行い、必要に応じて外部からの命令等によりデータの出力を行う。
＊Ｉ／Ｏ回路４３：入出力インタフェースバス端子に接続され、アナログ出力、警報接点出力等から構成される。
＊データ送受信回路４４：通信回線へ情報を送受信する回路である。
＊ディスプレー４５：装置の動作状態、各種データの表示等を行うもので、測定装置に一体に組み込むか、あるいは測定装置と別体に大きなディスプレーを配置して構成することができる。
【００２３】
【実施例】
前述したように構成した本発明の測定装置において、ゲイン調整および補正を行う際には、図３ないし図５に示すような機構と装置を用いて実施可能であり、既設のＺＣＴ、ＺＰＤまたは高圧ケーブルを使用する場合に、停電状態でゲイン調整を行い、高圧電路のＩｏおよびＶｏ値を表示することができる。まず、零相電流要素の調整を行う場合には、図３に示すように、ＺＣＴの電流用試験端子（ｋｔ−Ｉｔ）間に、継電器試験器５０等から試験電流を流し、試験電流値と本装置（測定装置１０）のディスプレーでの表示が一致するように、ゲイン調整を行って、ゲイン調整回路２７における制御値を設定する。
【００２４】
零相電圧要素の調整に対しては、本装置のＺＰＤ信号入力端子１２に零相電圧情報を入力する継電器試験器５０、図４に示すように、ＺＰＤ５２の高圧端子５３と接地側端子５４とを介して、継電器試験器５０から試験電圧を印加し、試験電圧と本装置１０の表示が一致するように、ゲイン調整回路３７に対する調整値の設定を行う。また、前記図３、４に示されるようにして、ゲイン調整回路におけるゲイン調整を行うと同時に、位相の補正を行うことも可能であり、その場合には、継電器試験器等により零相電流および零相電圧を印加し、継電器試験器等の位相と本装置の位相表示が一致するように調整を行うことにより、ＺＣＴ、ＺＰＴの位相誤差を補正することもできる。
【００２５】
高圧ケーブルに対する調整を行う場合には、図５に示すようにして行うもので、高圧ケーブル２の導体と遮蔽層との間に、継電器試験器５０から試験電圧を印加して、継電器試験器と本装置の表示が一致するように、ゲイン調整を行うことが可能である。
【００２６】
前述したように構成した本発明の測定装置は、図６に示すような情報伝達と、情報伝送を行うことができる。まず、単一方向通信の場合には、自家用受電設備６０に本発明の測定装置１０を接続して、監視センターの受信機６６に対して、電話回線６２を介してデータの送信を行うことができる。また、測定装置１０の出力端子１６に携帯電話または、簡易型携帯電話等の端末機（以下「携帯端末機」という）に情報を伝達する。監視センターまたは携帯端末機では、着信信号を受けると自動応答し、情報の受信を行って、情報のプリントアウト、アラーム鳴動等の処理を行う。
【００２７】
有線電話回線を利用して情報の伝達を行う場合には、電話回線６２の端末を測定装置１０と監視センター６６の双方にそれぞれ接続し、相互に情報の伝達を行うことができる。そして、測定装置設置場所の有線電話回線を通じて、警報またはＩｏ、Ｖｏの値と、相互の位相関係等の連続的な情報を、監視センターまたは担当者が携帯している携帯端末機に伝送する。
【００２８】
携帯電話または携帯電話等の移動体通信網を利用する場合には、自家用受電設備６０に本発明の測定装置１０を接続し、前記測定装置１０の出力端子１６にＰＨＳ等の端末機を接続する。そして、前記端末機から、アンテナ６１を介して移動体通信網のアンテナ６４に送信し、電話回線６２を介して監視センター６６の受信器に伝達する。また、前記移動通信網に伝達された警報・情報は、監視センターに伝達することの他に、担当者が携帯している携帯端末機６７にも送信可能であるから、担当者は、自家用受電設備６０から離れた場所でも、指定した測定装置に対する測定の動作を行うことが可能であり、遠隔地の任意の場所で、必要な情報を得ることができる。双方向通信の場合は、単一方向通信の機能に加えて、測定装置１０の記憶装置４２の情報を監視センター６６または携帯端末機６７から自由に検索し、多数の監視対象箇所の電気設備の状態をリアルタイムに把握することができる。また、携帯端末機６７を利用した場合は、出張先、自宅等から居ながらにして電気設備の状態を把握することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の高圧絶縁常時監視装置は、前述したように構成しているものであるから、測定装置に設けた零相電流要素回路により、ＺＣＴ信号からＺＣＴ一次電流の実効値およびピーク値を検出することができ、零相電圧要素回路においては、ＺＰＤ信号入力端子から入力される信号から、零相電圧の実効値およびピーク値を検出することが可能である。また、高圧ケーブル遮蔽層接地線の電流実効値を検出し、零相電圧に換算して、データとして利用が可能であり、Ｉｏ要素およびＶｏ要素の信号波形から相互の位相関係を検出する動作を行う。そして、前記検出された情報を用いて、前記ＩｏおよびＶｏの実効値、ピーク値および相互の位相関係のベクトルの動きから、自家用側の絶縁劣化を自動的に判定するとともに、自家用側の絶縁劣化と判定された場合は、自動的に監視センター等に向けて警報を発信することができる。
【００３０】
さらに、前記警報の発信と同時に、自家用側の絶縁劣化と判別した時間前後のＩｏおよびＶｏのデータを、必要に応じて送信する。また、携帯端末機からの命令があった場合も、蓄積しているデータをデータバンクから送信することができ、本装置の動作に必要なデータの蓄積とデータ処理の動作を行うことが可能である。そして、任意の通信手段を用いて自家用受電設備の給電路の絶縁劣化の検知と、その検知した情報の出力を行うことができ、監視センターにおいては、多数の自家用受電設備に対する監視を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な電気設備の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の装置に対して電流補正を行う装置の説明図である。
【図４】本発明の装置に対して電圧補正を行う装置の説明図である。
【図５】本発明の装置に対して高圧ケーブルに対応する補正を行う装置の説明図である。
【図６】測定装置のデータ送受信の方式を示す説明図である。
【図７】絶縁劣化の警報出力範囲の説明図である。
【図８】ベクトル解析による警報の出力の説明図である。
【符号の説明】
２給電路、３開閉器、５ＺＣＴ、６地絡継電器、
７検出用ＣＴ、１０測定装置、１１電流要素入力端子、
１２ＺＰＤ信号入力端子、１３検出用ＣＴ入力端子、
１５・１６端子、２０零相電流要素回路、
２１・３１・３２入力回路、２５・３５バンドパスフィルタ、
２６・３６ピーク検出回路、２７・３７ゲイン調整回路、
２８・３８Ａ／Ｄ変換回路、３０零相電圧要素回路、
４０中央処理装置、４１操作部、４２記憶装置、
４３Ｉ／Ｏ回路、４４データ送受信回路、
４５ディスプレー、５０継電器試験器、５２ＺＰＤ、
６０自家用受電設備。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a monitoring device for insulation deterioration of a high piezoelectric path in a private power receiving facility or the like, and more particularly to a high voltage insulation constant monitoring device that can constantly monitor the insulation deterioration state of a high piezoelectric path in an uninterruptible state.
[0002]
[Prior art]
In private power receiving facilities, etc., a high voltage distribution line is connected to a high voltage distribution line, electric power received by cubicle power receiving facilities or the like is transformed into a low voltage and the like, and a low voltage power supply path for supplying power to each demand section is provided. A high-pressure aerial switch, a ground fault relay, etc. are arranged on the high piezoelectric path, and a zero-phase current transformer (hereinafter referred to as ZCT) is arranged on the high-pressure aerial switch. Means are provided for coping with accidents and for obtaining information on cable insulation degradation on high piezoelectric paths. As a means for monitoring the general high voltage insulation, basically, a zero-phase voltage and a zero-phase current of a commercial frequency are detected and detected using information such as a waveform thereof.
[0003]
In the conventional determination of insulation deterioration of private electrical equipment and distribution systems, for example, the method of determining insulation deterioration is mainly when the residual zero-phase voltage (hereinafter referred to as “Vo”) of the system is large. It is classified as a ground fault phenomenon. As a method of determining a steady insulation deterioration such as a resistance ground fault, as in the current directional ground fault relay (DGR), a zero-phase current (hereinafter referred to as “Io”) and a zero-phase voltage Vo are shown in FIG. The control range is set so that an alarm is issued when a certain value (range above the display line A) in the graph is exceeded and the phase relationship between the two enters a certain range.
[0004]
Moreover, as a commercially available high voltage insulation constant monitoring apparatus, for example, a directional micro ground fault relay, an electromagnetic wave detection type insulation constant monitoring apparatus, or the like is used. The directional fine ground fault relay is a device sold as a high-sensitivity DGR (directional ground fault relay), and the values of the zero-phase current Io and the zero-phase voltage Vo exceed a certain value, and the phase relationship between the two. It is a device that issues an alarm when is within a certain range. Apart from the device, an electromagnetic wave detection type insulation constant monitoring device may be used. The device is a UHF band receiving type radio, which has a pulse counting function and is commercially available, and uses a method of capturing electromagnetic waves caused by corona discharge generated on the surface of a conductor, an insulator or the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The directional micro ground fault relay device is used as a simple high-voltage insulation constant monitoring device, and the main problems are as follows.
a: There is an influence of the distribution system residual Vo. For example, when the residual Vo is large or fluctuates, it affects the phase relationship with Io, and it is difficult to determine whether the range of insulation degradation is off-premises or on-premises. May cause malfunction.
b: There is an influence of induced lightning and radio interference, it is difficult to distinguish between induced lightning, radio interference and intermittent discharge, and malfunction and malfunction may occur. As described above, uniform insulation degradation judgment methods such as directional micro ground fault relays often cannot make appropriate judgments against various insulation degradation factors, and are reliable as a constant insulation monitoring device. There are aspects that lack.
[0006]
The electromagnetic wave detection type insulation constant monitoring device is a method of capturing electromagnetic waves caused by corona discharge generated on the surface of a conductor, an insulator, etc., and the inside of a device that is electromagnetically cut off such as a high voltage cable or a switch that requires the most detection However, there is a problem that it is difficult to distinguish between external noise and discharge. The most important thing in determining the insulation deterioration on the private electrical equipment or distribution system side is to determine the insulation deterioration on the private side appropriately from the responsibility demarcation point, and to determine the zero-phase current and zero-phase voltage based on system fluctuations, etc. This is to eliminate malfunctions due to fluctuations in the system and issue an appropriate alarm. Then, when the alarm is issued, it is necessary to investigate the cause of the insulation deterioration, but before and after the alarm is issued, Io and Vo, their mutual phase relationship, and Io and Vo Need to know peak information. However, in the conventional apparatus as described above, it is difficult to accurately obtain each information as described above, and there is a problem that much time and labor are required for information analysis and the like.
[0007]
The present invention eliminates the measurement problems with the conventional apparatus as described above, can accurately determine the insulation degradation on the private side, changes in current and voltage before and after the alarm is issued, and It is an object of the present invention to provide a high voltage insulation constant monitoring device that can know the mutual phase relationship and the peak information of current and voltage.
[0008]
The present invention relates to a high voltage insulation constant monitoring device.
The invention of claim 1 includes a zero-phase current transformer disposed at a demarcation point of a private power receiving facility, a detection current transformer disposed at a high-voltage cable shielding layer ground line, or an existing zero-phase reference input device. Enter the information into the measuring device,
In the measuring apparatus, a zero-phase current element circuit for detecting a peak value of an input current and detecting a change in a zero-phase current, and a zero for detecting a peak value of an input voltage and detecting a change in a zero-phase voltage. A phase voltage element circuit and a processing device for processing information;
Input the information detected by the zero-phase current element circuit and the zero-phase voltage element circuit to the control device, and analyze the obtained information,
The current and voltage rms and peak values, and the vector trajectory of the mutual phase relationship between the zero-phase current element and the zero-phase voltage element are transient during the insulation deterioration on the private side and the insulation deterioration on the distribution system side. Based on different directions of movement,
Using the information on the direction of the transient movement of the vector trajectory, the insulation deterioration of the high piezoelectric path of the private power receiving equipment is determined.
[0009]
In addition, when a transient ground fault phenomenon such as an intermittent ground fault occurs, false alarms and malfunctions often occur in the uniform determination method as in the prior art. A discrimination method based on vector analysis is used. That is, when insulation deterioration occurs and a ground fault current flows, different vector trajectories are generated as shown in the example of FIG. 8 between the insulation deterioration on the private side and the insulation deterioration on the distribution line side. In the example shown in the figure, Vo is a vector locus of the zero-phase voltage, Ig1 is a vector locus when the private side insulation is degraded, Rg is a ground fault resistance, and Ig2 is a vector locus when the distribution system side insulation is degraded. In the present invention, the insulation deterioration on the private side is determined from the difference in the transient change of the vector locus.
[0010]
In addition, when the residual Vo of the high piezoelectric path is large, the above-described method is used together with the conventional determination method. Furthermore, depending on the state of insulation deterioration, the waveforms of Io and Vo may be needle-shaped, and it may be difficult to make a determination based only on the effective value. Therefore, in this case, it is supposed that determination with higher reliability can be performed by adding the peak value of each waveform as a determination factor.
[0011]
In the invention of claim 2, the measuring device is provided with means for outputting information for determining the insulation deterioration of the private power receiving equipment toward an external monitor, and a storage device for storing and holding the measured information.
When outputting information on insulation deterioration to the outside, it is possible to output information before and after the time of the output.
[0012]
With the configuration as described above, in the present invention, the effective value and peak value of the ZCT primary current can be detected from the ZCT signal by the zero-phase current element circuit provided in the measuring device. In the element circuit, it is possible to detect the effective value and peak value of the zero-phase voltage from the signal input from the ZPD signal input terminal. Also, the effective current value of the high-voltage cable shielding layer ground line is detected and converted to zero-phase voltage, which can be used as control data, or the mutual phase relationship is detected from the signal waveforms of the Io and Vo elements. Perform the action. Then, using the detected information, the insulation degradation on the private side is automatically determined from the movement of the effective value, peak value and mutual phase relation vector of the Io and Vo, and the insulation degradation on the private side If it is determined, an alarm can be automatically sent to a monitoring center or the like. Further, simultaneously with the transmission of the alarm, Io and Vo data before and after the time determined to be insulation degradation on the private side are transmitted as necessary. Also, when there is a command from the portable terminal, the stored data can be transmitted from the data bank.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The high voltage insulation constant monitoring apparatus of the present invention will be described according to the example shown in the drawing. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the electric circuit 1 on the distribution system side and the electric circuit 2 on the private side are connected by a switch 3 to configure a path for supplying power to load devices 4, 4 a, etc. Shows the case. In FIG. 1, the measuring device 10 is arranged with respect to the power feeding path, and information is sent to the measuring device 10 through the ZCT 5 provided in the power feeding path and the CT 7 arranged in the high-voltage cable shielding layer grounding line 8. It is configured to input and process the information. The ZCT 5 arranged in the switch 3 is connected to the zero-phase current element input terminal 11 of the measuring device via the ground fault relay 6, and the detection information of CT 7 is used to detect the zero-phase voltage element input terminal 13 of the measuring device. Is input via. In the measuring apparatus 10, the zero-phase current element circuit 20 and the zero-phase voltage element circuit 30 are arranged, and each input information is processed according to a program set in the central processing unit 40. ing. In addition to the voltage element input terminal 13, a ZPD signal input terminal 12 for inputting information from a ZPD (zero phase reference input device) (not shown) is arranged for the zero phase voltage element circuit 30. doing.
[0014]
In the measuring apparatus 10 shown in FIG. 2, a central processing unit (CPU) 40 that performs signal processing in the zero-phase current element circuit 20 and the zero-phase voltage element circuit 30 and control information for the central processing unit 40 are transmitted. The operation unit 41 and the storage device 42 are connected, an I / O circuit 43 and a data transmission / reception circuit 44 each including an input / output interface circuit and an analog output circuit are arranged, and a display 45 is also provided. Outputs from the I / O circuit 43 and the data transmission / reception circuit 44 are connected to an external device via the input / output interface bus terminal 15 and the communication line connection terminal 16, and as will be described later, from the communication line connection terminal. The information can be output via a telephone line or the like, and the input / output interface bus terminal 15 is configured to be able to input / output information to / from a computer, an external storage device, a printer device or the like. The display 45 is configured to display various data.
[0015]
In the zero-phase current element circuit 20 arranged in the measurement apparatus main body, an input circuit 21, a bandpass filter 25, a peak detection circuit 26, a gain adjustment circuit 27, and A / D conversion circuits 28 and 29 are arranged, respectively. A function of processing information input via the current element input terminal 11 and transmitting it to the central processing unit 40 is provided. Also in the zero-phase voltage element circuit 30, the input circuits 31 and 32, the changeover switch 33 that switches between the two input circuits, the band-pass filter 35, the peak detection circuit 36, the gain adjustment circuit 37, and A / D conversion circuits 38 and 39 are arranged, respectively, to process the signals input from the ZPD signal input terminal 12 and the detection current transformer (detection CT) input terminal 13 and transmit them to the central processing unit 40. Is provided.
[0016]
In the measurement apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the detection of Io can be performed by using the ZCT 5 of the existing switch 3 provided near the demarcation point of the private power receiving facility or a dedicated ZCT. In addition, the detection of Vo uses the current of the existing high-voltage cable shielding layer grounding line or the zero-phase reference input device of the directional ground fault relay, but a dedicated Vo detection device can also be used. Further, the measuring device 10 processes Io and Vo signals, generates an alarm, records data at the same time, outputs the data to a printer or the like at the site, and continuously outputs effective values and peak values of Io and Vo. Although it is configured so that the mutual phase relationship can be printed, it has a function of transmitting data to the monitoring center through a telephone line or the like as necessary.
[0017]
In each circuit constituting the zero-phase current element circuit 20, the Io element input circuit 21 is configured by arranging an input protection circuit and an amplifier circuit for a signal input from the current element input terminal 11. A signal is transmitted to the filter 25 and the peak detection circuit 26. The band-pass filter 25 is a band-pass filter for detecting fundamental to harmonic components and attenuating a distribution line carrier wave unnecessary for insulation diagnosis. The peak detection circuit 26 detects a peak value of the input current. To do. The outputs of the bandpass filter 25 and the peak detection circuit 26 are transmitted to the gain adjustment circuit 27 to perform gain adjustment and measure the ZCT primary current. When the present invention is applied, the output is incorporated in the switch. Since the ZCT current ratio and the input resistance of the ground fault relay differ depending on the manufacturer, type, etc., the gain adjustment circuit can be used to make adjustments according to the characteristics of each device. Further, the output from the gain adjustment circuit 27 undergoes A / D conversion through the A / D conversion circuits 28 and 29 so as to be easily processed by the central processing unit, and outputs the data to the central processing unit. .
[0018]
In each circuit constituting the zero-phase voltage element circuit 30, the Vo element input circuit 31 is configured by arranging an input protection circuit and an amplifier circuit for a signal input from the ZPD signal input terminal 12. The input circuit 32 is configured by arranging an input protection circuit and an amplifier circuit for the signal input from the detection current transformer input terminal 13. Information inputted from each of the two input circuits 31 and 32 is arbitrarily selected via the change-over switch 33, and a signal is transmitted to the band pass filter 35 and the peak detection circuit 36.
[0019]
The band-pass filter 35 is a band-pass filter for detecting a fundamental wave to a harmonic component and attenuating a distribution line carrier wave and the like unnecessary for insulation diagnosis, and a peak detection circuit 36 detects a peak value of the input voltage. . The outputs of the band-pass filter 35 and the peak detection circuit 36 are transmitted to a gain adjustment circuit 37 to adjust the gain and measure Vo of the electric circuit. The transformation ratio of the ZPD differs depending on the manufacturer, Since the capacitance between the ground and the ground varies depending on the equipment contents, a gain adjustment circuit is used. Further, the voltage information output from the gain adjustment circuit 37 is digitally converted through the A / D conversion circuits 38 and 39 so as to facilitate data processing, and the data is output to the central processing unit 40.
[0020]
The central processing unit 40 performs the detection operations shown in the following a to d, and detects the effective value and the peak value of the ZCT primary current from the a: ZCT signal.
b: The effective value and peak value of the zero-phase voltage are detected from the signal input from the ZPD signal input terminal.
c: The effective current value of the high-voltage cable shielding layer grounding wire is detected and converted to zero-phase voltage.
d: The mutual phase relationship is detected from the signal waveforms of the Io element and the Vo element.
[0021]
Further, using the signals detected as described above, the following operations e to g are performed so that information can be output.
e: Insulation deterioration determination; The insulation deterioration on the private side is automatically determined from the effective values of Io and Vo, the peak value, and the movement of the vector of the mutual phase relationship.
f: Alarm notification and data transmission; When it is determined that the insulation is deteriorated on the private side, an alarm is automatically transmitted to a monitoring center or the like. At the same time, Io and Vo data before and after the time determined as the insulation degradation on the private side are transmitted as necessary. Also, when there is a command from the portable terminal, the stored data is transmitted from the data bank.
g: Besides, accumulation of data necessary for the operation of the apparatus and data processing are performed.
[0022]
In the operation unit 41 to display 45 provided for data processing and information output with respect to the central processing unit 40, each unit is configured to perform the following operations.
* Operation unit 41: a switch or the like for operating the measuring apparatus.
* Storage device 42: Accumulate data processed by the central processing unit, and output data according to an external command or the like as necessary.
* I / O circuit 43: Connected to the input / output interface bus terminal, and consists of analog output, alarm contact output, etc.
* Data transmission / reception circuit 44: a circuit for transmitting / receiving information to / from a communication line.
* Display 45: Displays the operating state of the device, various data, and the like. The display 45 can be integrated into the measuring device or can be configured by arranging a large display separately from the measuring device.
[0023]
【Example】
In the measurement apparatus of the present invention configured as described above, gain adjustment and correction can be performed using a mechanism and apparatus as shown in FIGS. 3 to 5 and can be performed using existing ZCT, ZPD, or high voltage. When a cable is used, gain adjustment can be performed in a power failure state, and the Io and Vo values of the high piezoelectric path can be displayed. First, when adjusting the zero-phase current element, as shown in FIG. 3, a test current is passed between the ZCT current test terminals (kt-It) from the relay tester 50, etc. Gain adjustment is performed so that the display on the display of this apparatus (measurement apparatus 10) matches, and a control value in the gain adjustment circuit 27 is set.
[0024]
For the adjustment of the zero-phase voltage element, the relay tester 50 for inputting the zero-phase voltage information to the ZPD signal input terminal 12 of the present apparatus, and the high-voltage terminal 53 and the ground-side terminal 54 of the ZPD 52 as shown in FIG. Then, a test voltage is applied from the relay tester 50, and an adjustment value for the gain adjustment circuit 37 is set so that the test voltage and the display of the apparatus 10 match. In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to correct the phase at the same time as the gain adjustment in the gain adjustment circuit. In this case, the zero-phase current and The phase error of ZCT and ZPT can also be corrected by applying a zero-phase voltage and performing adjustment so that the phase of the relay tester or the like matches the phase display of this apparatus.
[0025]
When adjusting the high-voltage cable, the adjustment is performed as shown in FIG. 5. A test voltage is applied from the relay tester 50 between the conductor of the high-voltage cable 2 and the shielding layer. It is possible to adjust the gain so that the display of this apparatus matches.
[0026]
The measurement apparatus of the present invention configured as described above can perform information transmission and information transmission as shown in FIG. First, in the case of unidirectional communication, the measuring device 10 of the present invention is connected to the private power receiving facility 60, and data can be transmitted to the monitoring center receiver 66 via the telephone line 62. it can. In addition, information is transmitted to a terminal (hereinafter referred to as “mobile terminal”) such as a mobile phone or a simple mobile phone, to the output terminal 16 of the measuring apparatus 10. In the monitoring center or the portable terminal, when an incoming signal is received, an automatic response is made, information is received, information is printed out, an alarm is sounded, and the like.
[0027]
When information is transmitted using a wired telephone line, the terminal of the telephone line 62 can be connected to both the measuring apparatus 10 and the monitoring center 66 to transmit information to each other. Then, continuous information such as alarms or values of Io and Vo and mutual phase relations is transmitted to the mobile terminal carried by the monitoring center or the person in charge through a wired telephone line at the measuring device installation location.
[0028]
When a mobile communication network such as a mobile phone or a mobile phone is used, the measuring device 10 of the present invention is connected to the private power receiving facility 60 and a terminal such as PHS is connected to the output terminal 16 of the measuring device 10. . Then, the data is transmitted from the terminal to the antenna 64 of the mobile communication network via the antenna 61 and transmitted to the receiver of the monitoring center 66 via the telephone line 62. The alarm / information transmitted to the mobile communication network can be transmitted to the mobile terminal 67 carried by the person in charge, in addition to being transmitted to the monitoring center. It is possible to perform the measurement operation for the designated measuring device even at a place away from the facility 60, and necessary information can be obtained at an arbitrary place in a remote place. In the case of bidirectional communication, in addition to the function of unidirectional communication, the information in the storage device 42 of the measuring device 10 can be freely retrieved from the monitoring center 66 or the portable terminal 67, and the electrical equipment at a number of monitoring target locations can be searched. The state can be grasped in real time. Further, when the portable terminal 67 is used, the state of the electrical equipment can be grasped while staying from a business trip destination, home or the like.
[0029]
【The invention's effect】
Since the high voltage insulation constant monitoring device of the present invention is configured as described above, the effective value and the peak value of the ZCT primary current are detected from the ZCT signal by the zero phase current element circuit provided in the measuring device. In the zero phase voltage element circuit, it is possible to detect the effective value and the peak value of the zero phase voltage from the signal input from the ZPD signal input terminal. In addition, the current effective value of the high-voltage cable shielding layer grounding line is detected, converted into a zero-phase voltage, and can be used as data. The operation of detecting the mutual phase relationship from the signal waveforms of the Io element and the Vo element is performed. Do. Then, using the detected information, the insulation degradation on the private side is automatically determined from the movement of the effective value, peak value and mutual phase relation vector of the Io and Vo, and the insulation degradation on the private side If it is determined, an alarm can be automatically sent to a monitoring center or the like.
[0030]
Further, simultaneously with the transmission of the alarm, Io and Vo data before and after the time determined as the insulation deterioration on the private side are transmitted as necessary. In addition, even when there is a command from a mobile terminal, the stored data can be transmitted from the data bank, and it is possible to perform data storage and data processing operations necessary for the operation of this device. is there. Then, it is possible to detect insulation deterioration of the power feeding path of the private power receiving facility and output the detected information using any communication means, and the monitoring center can monitor a large number of private power receiving facilities. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an electrical facility to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an apparatus for performing current correction on the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an apparatus for performing voltage correction on the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an apparatus for performing correction corresponding to a high-voltage cable with respect to the apparatus of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a data transmission / reception method of the measurement apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an alarm output range of insulation deterioration.
FIG. 8 is an explanatory diagram of alarm output by vector analysis;
[Explanation of symbols]
2 Feeding path, 3 Switch, 5 ZCT, 6 Ground fault relay,
7 CT for detection, 10 measuring device, 11 current element input terminal,
12 ZPD signal input terminal, 13 CT input terminal for detection,
15.16 terminals, 20 zero-phase current element circuit,
21 ・ 31 ・ 32 input circuit, 25 ・ 35 band pass filter,
26/36 peak detection circuit, 27/37 gain adjustment circuit,
28.38 A / D conversion circuit, 30 Zero-phase voltage element circuit,
40 central processing unit, 41 operation unit, 42 storage device,
43 I / O circuit, 44 Data transmission / reception circuit,
45 display, 50 relay tester, 52 ZPD,
60 Private power receiving equipment.

Claims

Information from the zero-phase current transformer located at the demarcation point of the private power receiving facility, the detection current transformer located at the high-voltage cable shielding layer ground line, or the existing zero-phase reference input device is input to the measurement device. In the measuring device, the detection of the peak value of the input current and the zero-phase current element circuit for detecting the change of the zero-phase current, the detection of the peak value of the input voltage and the change of the zero-phase voltage are detected. A zero-phase voltage element circuit and a processing device for processing information;
Input the information detected by the zero-phase current element circuit and the zero-phase voltage element circuit to the control device, and analyze the obtained information,
The current and voltage rms and peak values, and the vector trajectory of the mutual phase relationship between the zero-phase current element and the zero-phase voltage element are transient during the insulation deterioration on the private side and the insulation deterioration on the distribution system side. Based on different directions of movement,
A high-voltage insulation constant monitoring apparatus, wherein information on the direction of transitional movement of the vector locus is used to determine insulation deterioration of a high piezoelectric path of a private power receiving facility.

The measuring device is provided with means for outputting information for determining the insulation deterioration of the private power receiving equipment toward an external monitor, and a storage device for storing and holding the measured information.
2. The high voltage insulation constant monitoring apparatus according to claim 1, wherein when the information on the insulation deterioration is outputted to the outside, the information before and after the time of the output can also be outputted.