JP4756904B2 - Waveform measuring method and protector deterioration detection apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、雷サージ等の急峻な信号波形の波形測定方法と、この方法を用いて、雷サージ波形等の急峻な波形のエネルギ量を測定して保安器の劣化状態を検出する、保安器の劣化検出装置とに関するものである。 The present invention relates to a method for measuring a waveform of a steep signal waveform such as a lightning surge, and a protector that uses this method to measure the amount of energy of a steep waveform such as a lightning surge waveform to detect a deterioration state of the protector. The present invention relates to a deterioration detection apparatus.
避雷器といった保安器は、設備機器等に接続され、雷サージによる異常電圧が印加されると導通して、雷撃電流をグランド(アース)側に放電させ、設備機器等に加わる電圧を保護レベル以下に降下させて設備機器等を保護する。保安器に故障が発生すれば、設備機器等に被害が及ぶから、保守管理上、保安器の劣化を検出することが重要である。 A protective device such as a lightning arrester is connected to equipment, etc., and conducts when an abnormal voltage due to a lightning surge is applied, discharges the lightning strike current to the ground (earth) side, and the voltage applied to the equipment, etc. falls below the protection level. Move down to protect equipment. If a failure occurs in the protector, the equipment will be damaged, so it is important to detect the deterioration of the protector in maintenance management.
従来、保安器の劣化を検出するために、劣化検出機能を内蔵させた保安器が知られている。又、保安器とは別個に劣化検出装置を用意し、保安器の近くに劣化検出装置を配設することで、保安器の劣化を検出する方式も知られている。 Conventionally, a protector with a built-in deterioration detection function is known in order to detect deterioration of the protector. There is also known a method of detecting deterioration of a protective device by preparing a deterioration detecting device separately from the protective device and disposing the deterioration detecting device near the protective device.
従来の劣化検出方式として、例えば、次の(a)〜(c)のようなものがあった。
(a) 雷サージカウンタを設け、雷サージを受けた回数をカウント(計数)し、このカウントされた回数を表示する。
(b) 保安器の構成部品であるバリスタ等の漏れ電流を検出し、漏れ電流が大きい場合には、発光ダイオード(LED)等の表示部を点灯させる。
(c) 雷サージ波形をアナログ/ディジタル(以下「A/D」という。)変換器であるA/Dコンバータでサンプリングして時間電流値積を算出し、保安器の劣化程度を判定する。
As conventional degradation detection methods, for example, there are the following (a) to (c).
(A) A lightning surge counter is provided to count (count) the number of times the lightning surge has been received and display the counted number.
(B) A leakage current of a varistor or the like that is a component of the protective device is detected, and when the leakage current is large, a display unit such as a light emitting diode (LED) is turned on.
(C) A lightning surge waveform is sampled by an A / D converter, which is an analog / digital (hereinafter referred to as “A / D”) converter, a time-current product is calculated, and the degree of deterioration of the protector is determined.
このような保安器や、保安器の劣化検出装置は、例えば、以下の文献に開示されている。 Such a protector and a deterioration detector of the protector are disclosed in the following documents, for example.
特許文献1の図1には、避雷器装置の寿命を診断する避雷器診断装置の技術が記載されている。この避雷器診断装置は、放電管に流れる放電電流値を検出するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタによって計数したその放電管の放電動作回数及び放電電流とからその放電管の寿命判断を行うマイクロプロセッサとを備えている。
FIG. 1 of
特許文献2の図1には、目視により避雷器の破壊、劣化等を認識できる避雷器の技術が記載されている。この避雷器は、ある一定以上のサージ電流が一定時間以上流れた場合に溶断する警報ヒューズを、内部放電素子を経由してサージ電流の流れる回路に直列に接続し、且つ、警報ヒューズに並列に放電素子を接続している。
FIG. 1 of
特許文献3の図1には、落雷による開閉器の劣化の程度を検出できる雷サージ検出装置の技術が記載されている。この雷サージ検出装置では、開閉器が接続された電源側配電線への落雷による異常電圧を避雷器に降下させ、この異常電圧を電圧検出部で検出し、この検出された電圧値に基づいて落雷の回数を回数積算部で積算することにより、落雷によるその開閉器が受ける劣化の程度を検出している。
FIG. 1 of
特許文献4の図1には、避雷素子の劣化を診断できる避雷器の技術が記載されている。この避雷器では、避雷素子とリレーコイルが直列に接続された主回路と、そのリレー接点部と表示素子が直列に接続された表示回路と、が並列に接続され、避雷素子の漏れ電流が所定値を超えた場合にリレーが動作し、リレー接点部が閉じて表示素子が点灯するようになっている。 FIG. 1 of Patent Document 4 describes a lightning arrester technology that can diagnose deterioration of a lightning arrester. In this lightning arrester, a main circuit in which a lightning protection element and a relay coil are connected in series and a display circuit in which the relay contact portion and a display element are connected in series are connected in parallel, and the leakage current of the lightning protection element is a predetermined value. When the value exceeds the value, the relay operates, the relay contact portion is closed, and the display element is lit.
特許文献5の図8には、避雷器の動作監視装置の技術が記載されている。この動作監視装置では、避雷器を流れる雷サージ電流を電流検出器で検出し、この検出結果をA/Dコンバータでサンプリングして、中央処理装置(以下「CPU」という。)により電流時間積値を算出し、この算出値を所定の閾値と比較して避雷器の劣化程度を判定するようになっている。 FIG. 8 of Patent Document 5 describes a technique of a lightning arrester operation monitoring device. In this operation monitoring device, a lightning surge current flowing through a lightning arrester is detected by a current detector, the detection result is sampled by an A / D converter, and a current time product value is obtained by a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). The degree of deterioration of the lightning arrester is determined by calculating and comparing the calculated value with a predetermined threshold value.
しかしながら、従来の技術では、次の(1)〜(3)のような課題があった。 However, the conventional techniques have the following problems (1) to (3).
(1) 前記(a)の方式の課題
雷サージを受けた回数を把握することはできるが、雷サージのエネルギ的な要素が考慮されていないので、受けた雷サージの大小は判別できない。そのため、保安器の劣化状態を正確に把握することができない。
(1) Problem of the method (a) Although the number of times of receiving a lightning surge can be ascertained, since the energy factor of the lightning surge is not considered, the magnitude of the received lightning surge cannot be determined. For this reason, it is impossible to accurately grasp the deterioration state of the protector.
(2) 前記(b)の方式の課題
保安器の構成部品であるバリスタ等の漏れ電流の有無及び程度を検出することはできる。しかし、単に漏れ電流を検出しているのみなので、経年劣化により漏れ電流が生じたのか、或いは、雷サージによる劣化により漏れ電流が生じたのか判断できない不都合があり、更に、精度上の問題も有している。
(2) Problem of the method (b) The presence or absence and degree of leakage current of a varistor or the like that is a component of a protector can be detected. However, since the leakage current is simply detected, there is a disadvantage that it cannot be determined whether the leakage current has occurred due to aging deterioration or whether it has been caused by lightning surge deterioration. is doing.
(3) 前記(c)の方式の課題
雷サージ波形をA/Dコンバータでサンプリングして時間電流値積を算出しているが、雷サージ波形は急峻なインパルス的な波形であり、この波形を正確に求めることは、通常のA/Dコンバータでは極めて困難である。これは、サンプリング間隔が限られており、雷サージ波形を十分にサンプリングできないからである。これに対し、特殊な高速用A/Dコンバータによれば、サンプリング間隔が極めて短いため、雷サージ波形を正確に求めることができるが、このような高速用A/Dコンバータは高価であり、構造も複雑で大型である。そのため、これを保安器へ適用するとなると、コストも高くなり、実状にあわない。
(3) Problem of the method (c) The lightning surge waveform is sampled by the A / D converter and the time-current value product is calculated. The lightning surge waveform is a steep impulse-like waveform. Accurate determination is extremely difficult with a normal A / D converter. This is because the sampling interval is limited and the lightning surge waveform cannot be sampled sufficiently. On the other hand, according to a special high-speed A / D converter, since the sampling interval is extremely short, the lightning surge waveform can be accurately obtained. However, such a high-speed A / D converter is expensive and has a structure. Is also complex and large. For this reason, if this is applied to a protector, the cost increases and it does not match the actual situation.
本発明は、前記従来技術の課題を解決し、雷サージ等の立ち上がりの急峻な信号波形でも、比較的簡単な構成で正確に測定できる波形測定方法を提供すると共に、この波形測定方法を用いて正確に保安器の劣化状態を検出することができる保安器の劣化検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and provides a waveform measuring method capable of accurately measuring even a signal waveform having a steep rise such as a lightning surge with a relatively simple configuration. It is an object of the present invention to provide a protective device deterioration detection device capable of accurately detecting a deterioration state of a protective device.
立ち上がりの急峻な信号波形として、例えば、雷サージ波形を測定する場合、保安器を通過する雷サージ波形のエネルギ量(時間電流値積)を算出するアルゴリズムとして、ピーク値(頂点値)とパルス幅から求められる三角形を用いた方式が考えられる。しかし、この方式だと、波形の違いによる測定誤差が一定ではないため、時間電流値積を積算していった際、トータル(合計)の誤差が大きくなると考えられる。又、実際の雷サージ波形においては、例えば、振動した波形等が入力された場合、誤差が大きくなる可能性がある。 For example, when measuring a lightning surge waveform as a signal waveform with a steep rise, the peak value (vertex value) and pulse width are used as an algorithm to calculate the amount of energy (time-current value product) of the lightning surge waveform that passes through the protector. A method using a triangle obtained from the above can be considered. However, this when it scheme, since the measurement error due to the difference of the waveform is not constant, when began to accumulated time current product, Ru is considered as error increases total (total). Moreover, in an actual lightning surge waveform, for example, when a oscillating waveform or the like is input, the error may increase.
一般的に、誤差を少なくするためには、波形を高速でサンプリングして積分していく方法が考えられるが、この方法を用いるためには、単純に高速なA/Dコンバータを使用するだけではだめで、例えば、演算処理を行うマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という。)、及びこの周辺機器を含め、高速サンプリングに対応する必要があり、構成が複雑で、コスト的に高価な物になってしまう。 In general, in order to reduce the error, a method of sampling and integrating the waveform at high speed can be considered. To use this method, simply using a high-speed A / D converter is required. For example, it is necessary to support high-speed sampling including a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) that performs arithmetic processing and peripheral devices, and the configuration is complicated and expensive. End up.
そこで、本願発明者は、比較的構成が簡単で、コスト的にはそれほど高価にならず、三角形を用いた算出方法より精度よく時間信号値積(例えば、時間電流値積、時間電圧値積、電力量等)を求めるため、所謂、二重閾値追従型の時間信号値積の算出アルゴリズムを開発した。 Therefore, the inventor of the present application has a relatively simple configuration and is not so expensive in terms of cost, and has a time signal value product (for example, a time current value product, a time voltage value product, In order to obtain the electric energy, etc., a so-called double threshold tracking type time signal value product calculation algorithm has been developed.
この二重閾値追従型の時間信号値積の算出アルゴリズムは、一定の閾値差を持った比較手段を2つ使用し、波形立ち上がり時は高い方の閾値を超えた時点で、低い方の閾値を高い方の閾値より一定差だけ上げ、更に閾値を超えた場合は、又、低い方の閾値を上げるということを繰り返す。これに対して、波形立ち下がり時には逆に、低い方の閾値を超えた場合、高い方の閾値を低い方の閾値より一定差だけ下げ、更に低い方の閾値を超えた場合は同様に高い方の閾値を下げる。このように、被測定対象となる信号波形に対して常に閾値を可変、追従させながら、各閾値を超えた時間を計測することによって、精度良く時間信号値積を算出するアルゴリズムである。 This double threshold tracking type time signal value product calculation algorithm uses two comparison means having a certain threshold difference, and when the waveform rises, when the higher threshold is exceeded, the lower threshold is set. When the threshold value is increased by a certain difference from the higher threshold value and further exceeded, the lower threshold value is increased again. In contrast, when the waveform falls, conversely, if the lower threshold is exceeded, the higher threshold is lowered by a certain difference from the lower threshold, and if the lower threshold is exceeded, the higher threshold is similarly set. Lower the threshold value. As described above, the time signal value product is accurately calculated by measuring the time exceeding each threshold while constantly varying and following the threshold with respect to the signal waveform to be measured.
この方式を使用することにより、精度が良くなるばかりでなく、常に信号波形の立ち上り、立ち下りを監視しているため、実際の波形観測において考え得る振動した波形においても対応することが可能である。 By using this method, not only the accuracy is improved, but also the rising and falling edges of the signal waveform are constantly monitored, so it is possible to cope with the oscillated waveform that can be considered in actual waveform observation. .
このような二重閾値追従型の時間信号値積の算出アルゴリズムを用い、本発明の波形測定方法と、保安器の劣化検出装置とは、以下のように構成している。 Using such a double threshold value tracking type time signal value product calculation algorithm, the waveform measurement method of the present invention and the deterioration detector for the protector are configured as follows.
即ち、本発明の波形観測方法は、時間の経過に伴い急峻に変化する信号値からなる信号波形を測定する波形測定方法において、前記信号値に対応した一定の閾値差を有する第1の閾値及び第2の閾値を用い、前記信号波形の立ち上がり時には、前記信号波形が前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を超えた時に前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に対して前記閾値差を加算した値に遷移させる第1の遷移動作を繰り返し、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を超えた後、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に達せずに、再度、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値が計測された場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第2の遷移動作を行い、前記信号波形の立ち下がり時には、前記信号波形が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を下回った場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第3の遷移動作を繰り返す。 That is, the waveform observation method of the present invention is a waveform measurement method for measuring a signal waveform composed of signal values that change sharply with the passage of time, wherein the first threshold value having a certain threshold difference corresponding to the signal value and A second threshold is used, and when the signal waveform rises, when the signal waveform exceeds the first or second higher value threshold, the first or second lower value threshold is set, The first transition operation for transitioning to a value obtained by adding the threshold difference to the threshold value of the first or the second higher value is repeated, and the threshold value of the lower value of the first or the second is exceeded. Thereafter, when the threshold value of the first or the second value is measured again without reaching the threshold value of the first value or the second value, the first value or the second value is measured. A high value threshold value is a lower value of the first and second values. A second transition operation is performed to transition to a value obtained by subtracting the threshold difference with respect to a threshold value, and at the falling edge of the signal waveform, the signal waveform falls below the first or the second lower value threshold value. In this case, a third transition operation is repeated in which the threshold value having the higher value of the first or the second value is changed to a value obtained by subtracting the threshold value difference from the threshold value having the lower value of the first value or the second value. .
そして、前記第1又は前記第2の閾値の遷移までの時間を計測し、前記第1及び第2の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移前の前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値とを順次乗算し、前記第3の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移後の前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値とを順次乗算し、前記乗算値を合算して時間信号値積を算出している。 And the time to the transition of the first or the second threshold is measured, and at the time of the first and second transition operations, the measured time and the lower value of the first or the second before the transition And sequentially multiply the measured time and the first or second threshold value after the transition, and add the multiplied values. The time signal value product is calculated.
本発明の保安器の劣化検出装置は、一定レベルを超える雷サージが印加された時にこの雷サージ電流を接地線に放電する保安器の劣化状態を検出する、保安器の劣化検出装置において、前記雷サージ電流を検出する検出器の検出信号を入力し、前記検出信号を全波整流した後にゲイン調整を行って検出入力信号を出力する入力手段と、前記検出入力信号に対応した一定の閾値差を有する第1の閾値及び第2の閾値のうちの、前記第1の閾値と前記検出入力信号との大小関係を比較して第1の比較結果を出力する第1の比較手段と、前記第2の閾値と前記検出入力信号との大小関係を比較して第2の比較結果を出力する第2の比較手段と、演算制御手段とを備えている。 The deterioration detecting device for a protective device of the present invention is the deterioration detecting device for a protective device that detects a deterioration state of the protective device that discharges the lightning surge current to the ground line when a lightning surge exceeding a certain level is applied. An input means for inputting a detection signal of a detector for detecting a lightning surge current, performing gain adjustment after full-wave rectification of the detection signal, and outputting a detection input signal; and a predetermined threshold difference corresponding to the detection input signal a first threshold value and of the second threshold value, the first comparison means for outputting a first comparison result by comparing the magnitude relation between the detected input signal and the first threshold value having the first A second comparison unit that compares a magnitude relationship between the threshold value of 2 and the detection input signal and outputs a second comparison result; and an arithmetic control unit.
前記演算制御手段は、前記第1及び第2の比較結果に基づき、前記検出入力信号の立ち上がり時には、前記検出入力信号が前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を超えた時に前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に対して前記閾値差を加算した値に遷移させる第1の遷移動作を繰り返し、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を超えた後、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に達せずに、再度、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値が計測された場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第2の遷移動作を行い、前記検出入力信号の立ち下がり時には、前記検出入力信号が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を下回った場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第3の遷移動作を繰り返し、前記第1又は前記第2の閾値の遷移までの時間を計測し、前記第1及び第2の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移前の前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値とを順次乗算すると共に、前記第3の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移後の前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値とを順次乗算して、乗算値を求め、前記乗算値を電流値に変換して時間電流値積を算出し、この算出した時間電流値積を累算して、この累算値が許容値以下か否かにより前記保安器の劣化状態を判定するものである。 Based on the first and second comparison results, the arithmetic control means, when the detection input signal rises, when the detection input signal exceeds a threshold value of a higher value of the first or second, the first control input means. Repeating the first transition operation of transitioning the threshold value of the lower value of 1 or the second to a value obtained by adding the threshold difference to the threshold value of the higher value of the first or the second, Or, after the threshold value of the second lower value is exceeded, the threshold value of the lower value of the first or second value is measured again without reaching the threshold value of the first or second value. A second transition operation that transitions the threshold value having the higher value of the first or the second value to a value obtained by subtracting the threshold difference from the threshold value having the lower value of the first or the second value. And when the detection input signal falls, the detection input signal When the threshold value of the first or the second is lower than the threshold value of the lower value, the threshold value of the higher value of the first or the second is set to the threshold value of the lower value of the first or the second. The third transition operation for transitioning to a value obtained by subtracting the threshold difference is repeated, the time until the transition of the first or second threshold is measured, and the measured time is measured during the first and second transition operations. And the first or second threshold value before the transition are sequentially multiplied, and at the time of the third transition operation, the measured time is higher than the first or the second after the transition. The multiplication value is sequentially multiplied to obtain a multiplication value, the multiplication value is converted into a current value, a time current value product is calculated, the calculated time current value product is accumulated, and the accumulated value is obtained. The deterioration state of the protector is determined based on whether or not is less than the allowable value.
本発明の波形測定方法によれば、時間の経過に伴い急峻に変化する信号波形は、時間軸に比べて信号軸から見ると緩やかに変化するので、この緩やかな変化に追従して一定の閾値差で信号波形をサンプリングして波形を測定している。そのため、高速用A/Dコンバータを使用しなくても、雷サージ等の急峻な信号波形を正確に検出することができる。 According to the waveform measurement method of the present invention, the signal waveform that changes sharply with the passage of time changes more slowly when viewed from the signal axis than the time axis. The signal waveform is measured by sampling the signal waveform using the difference. Therefore, a steep signal waveform such as a lightning surge can be accurately detected without using a high-speed A / D converter.
本発明の保安器の劣化検出装置によれば、第1、第2の比較手段、及び演算制御手段により時間電流値積の算出アルゴリズムを実行して雷サージ電流の時間電流値積を求め、保安器の劣化状態を検出しているので、高速用A/Dコンバータを使用しなくても、急峻なインパルス的な雷サージ波形を正確に把握することができる。そのため、保安器に印加された雷サージの時間電流値積の値(即ち、エネルギ値的な量)を正確に検出することができる。しかも、時間の経過に伴い、雷サージを受けて行くこととなるが、それぞれの雷サージによって受けたエネルギ値を累積計算していき、最終的に、累算値により保安器の劣化判定を行うため、正確に保安器の劣化状態を検出することができる。 According to the apparatus for detecting deterioration of a protector of the present invention, a time current value product calculation algorithm is executed by the first and second comparison means and the calculation control means to obtain a time current value product of lightning surge current, Since the deterioration state of the detector is detected, a steep impulse-like lightning surge waveform can be accurately grasped without using a high-speed A / D converter. Therefore, it is possible to accurately detect the value (that is, the amount of energy value) of the time current value product of the lightning surge applied to the protector. Moreover, over time, lightning surges will be received, but the energy value received by each lightning surge is cumulatively calculated, and finally the deterioration of the protector is determined by the accumulated value. Therefore, it is possible to accurately detect the deterioration state of the protector.
本発明の最良の実施形態では、時間の経過に伴い急峻に変化する信号値からなる雷サージ等の信号波形を測定する波形測定方法において、前記信号値に対応した一定の閾値差を有する第1の閾値及び第2の閾値を、前記信号値の変化に追従して遷移させ、この遷移させた前記第1の閾値及び前記第2の閾値を超えた前記信号値の時間を計測する。そして、その計測した時間と前記第1の閾値及び前記第2の閾値とを乗算して、時間信号値積を算出している。 In the preferred embodiment of the present invention, in a waveform measurement method for measuring a signal waveform such as a lightning surge consisting of a signal value that changes sharply as time elapses, a first threshold value difference corresponding to the signal value is provided. The threshold value and the second threshold value are changed in accordance with the change in the signal value, and the time of the signal value exceeding the changed first and second threshold values is measured. Then, the time signal value product is calculated by multiplying the measured time by the first threshold value and the second threshold value.
(実施例1の構成)
図1は、本発明の実施例1を示す保安器の劣化検出装置の概略の構成図である。
(Configuration of Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a deterioration detector for a
設備機器1に接続された電源線又は通信線等の2本のケーブル2−1,2−2の間には、その設備機器1を雷サージから保護するためのアレスタ等の保安器3が接続されている。保安器3の接地線4には、これに流れる雷サージ電流を検出してこの電流値に比例した検出電圧vinを出力するトロイダルコイル等の電流検出器5が取り付けられている。電流検出器5の入/出力変換比(=雷サージ電流値/検出電圧値)は、例えば、20キロアンペア(KA)/20ボルト(V)=1000である。この電流検出器5には、同軸線等のケーブル6を介して劣化検出装置10が接続されている。
A
劣化検出装置10は、雷サージによる保安器3の劣化状態を検出して所定の出力データDA(例えば、今回の雷サージによる時間電流値積、今までの時間電流値積の累積値、保安器3の劣化状態等)を上位装置30へ常時出力する装置である。
The
劣化検出装置10は、ケーブル6に接続された入力手段(例えば、絶対値回路11及び増幅器12)を有している。絶対値回路11は、ケーブル6から送られてくる雷サージの検出電圧vinを全波整流してその絶対値を求める回路であり、この出力側にゲイン(利得)調整用の増幅器12が接続されている。増幅器12は、絶対値回路11の出力電圧を増幅して検出入力信号(例えば、電圧v12)を出力する回路であり、この出力側に第1、第2の比較手段(例えば、電圧比較器である第1、第2のコンパレータ)13−1,13−2、及びピークホールド回路14が接続されている。第1のコンパレータ13−1は、この入力側に第1のディジタル/アナログ(以下「D/A」という。)変換器であるD/Aコンバータ15−1が接続され、増幅器12の出力電圧v12と、そのD/Aコンバータ15−1から出力される第1の閾値(例えば、参照電圧である第1のリファレンス電圧)ref1との大小を比較して、比較結果である比較信号com1を出力する回路である。第2のコンパレータ13−2は、この入力側に第2のD/Aコンバータ15−2が接続され、増幅器12の出力電圧v12と、そのD/Aコンバータ15−2から出力される第2の閾値(例えば、第2のリファレンス電圧)ref2との大小を比較して、比較結果である比較信号com2を出力する回路である。ピークホールド回路14は、増幅器12の出力電圧のピーク値pvを検出してこれを保持する回路である。
The
これらのコンパレータ13−1,13−2、ピークホールド回路14、及びD/Aコンバータ15−1,15−2には、演算機能及び制御機能等を有する演算制御部(例えば、周辺インタフェース・コントローラ・マイクロコンピュータ(Peripheral Interface Controller microcomputer)、以下「PICマイコン」という。)20が接続されている。
The comparators 13-1, 13-2, the
PICマイコン20は、コンパレータ13−1から出力される比較信号com1を入力する入力ポートin1、コンパレータ13−2から出力される比較信号com2を入力する入力ポートin2、ピークホールド回路14から出力されるピーク値pvを入力する入力ポートin3、D/Aコンバータ15−1から出力されるリファレンス電圧ref1の値を変更するためのパラレルな複数ビット(例えば、8bit)のセット信号rfs1を出力する出力ポートout1、D/Aコンバータ15−2から出力されるリファレンス電圧ref2の値を変更するためのパラレルな複数ビット(例えば、8bit)のセット信号rfs2を出力する出力ポートout2、ピークホールド回路14をリセットするためのリセット信号restを出力する出力ポートout3、及び出力データDAを上位装置30へ出力するための出力ポートout4等を有している。
The
図2は、図1中のPICマイコン20を示す概略の構成図である。
このPICマイコン20は、信号伝送用のバス20aを有し、このバス20aにCPU21、プログラムメモリ22、データメモリ23、不揮発性メモリ24、タイマ25、及び入/出力(以下「I/O」という。)ポート26等が接続されている。CPU21は、プログラムの命令の解読及び他の回路部の信号の授受等、PICマイコン全体の制御を行う制御部21aと、算術演算や論理演算を行う演算部21bと、CPU21内におけるデータの読み書きを行うレジスタ部21cとを有している。プログラムメモリ22は、プログラムを格納するメモリであり、読み出し専用メモリ(ROM)、消去可能なメモリ(EPROM)等で構成されている。データメモリ23は、ワーキングデータ等を格納するメモリであり、随時読み書き可能なメモリ(RAM)で構成されている。不揮発性メモリ24は、時間電流値積の値、この累算値等といった重要なデータを格納するメモリであり、再書き込み可能なメモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ等で構成されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the
The
タイマ25は、CPU21により制御されて時間を計時する回路である。I/Oポート26は、複数の入力ポートin1,in2,in3、複数の出力ポートout1,out2,out3,out4、及び入力ポートin3から入力されるアナログのピーク値pvをディジタル信号に変換するA/Dコンバータ26a等を有し、外部との間で信号の授受(インタフェース)を行う回路である。
The
(実施例1の波形測定方法)
図3〜図13は、図1において雷サージ波形印加時の時間電流値積の算出アルゴリズムの動作シーケンスを示す波形図である。
(Waveform measurement method of Example 1)
3 to 13 are waveform diagrams showing an operation sequence of a calculation algorithm of a time current value product when a lightning surge waveform is applied in FIG.
実施例1における保安器3の劣化検出装置10を用いた波形測定方法では、次の(1)〜(8)のような測定処理が行われる。
In the waveform measurement method using the
(1) 雷サージ波形印加時
図3は、電圧v12の波形図であり、横軸が時間(t)、縦軸が電圧値(v)である。
(1) When Lightning Surge Waveform is Applied FIG. 3 is a waveform diagram of the voltage v12, with the horizontal axis representing time (t) and the vertical axis representing voltage value (v).
図1において、ケーブル2−1又は2−2に、雷サージ電流(例えば、数十マイクロ秒(μs)の間に十数キロアンペア(KA)に達する急峻な電流)が印加され、これが保安器3の設定電流値を超えると、保安器3がオン状態になり、雷サージ電流が接地線4へ放電される。これにより、設備機器1が雷サージから保護される。その後、保安器3がオフ状態になって通常状態に戻る。
In FIG. 1, a lightning surge current (for example, a steep current reaching tens of kiloamperes (KA) in a few tens of microseconds (μs)) is applied to the cable 2-1 or 2-2, and this is a protector. When the set current value of 3 is exceeded, the
接地線4に雷サージ電流が流れると、電流検出器5に誘導電流が流れ、これが検出電圧vinとして出力され、ケーブル6を介して劣化検出装置10へ送られる。検出電圧vinは、劣化検出装置10内の絶対値回路11により全波整流された後、増幅器12により増幅(電圧v12)されて後段回路に適合するようゲイン調整される。電圧v12は、図3に示すように、雷サージ電流に比例した電圧であり、数十μsの時間(t)の間に急峻に立ち上がり、ピーク値に達した後に比較的緩慢に立ち下がっていく。この電圧v12は、コンパレータ13−1,13−2及びピークホールド回路14へ与えられる。
When a lightning surge current flows through the ground line 4, an induced current flows through the current detector 5, which is output as a detection voltage vin and sent to the
(2) 初期状態
図4は、電圧v12の初期状態を示す波形図であり、横軸が時間(t)、縦軸が電圧値(v)である。
(2) Initial State FIG. 4 is a waveform diagram showing an initial state of the voltage v12, where the horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents the voltage value (v).
増幅器12の出力電圧v12が立ち上がる前の初期状態では、PICマイコン20から出力されるパラレルなセット信号rfs1,rfs2により、D/Aコンバータ15−1,15−2から出力されるリファレンス電圧ref1,ref2が、次のように設定されている。
ref1 = トリガレベルtl
ref2 =ref1 +bref (但し、bref;リファレンス電圧ref1とref2の差)
又、コンパレータ13−1,13−2から出力される比較信号com1,com2は、デフォルト(defoult、既定値)で論理“H”状態である。この状態で、電圧v12の波形が入力される(電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を超え、コンパレータ13−1の出力比較信号com1が論理“L”になる)のを待つ。
In the initial state before the output voltage v12 of the
ref1 = trigger level tl
ref2 = ref1 + bref (where bref is the difference between the reference voltage ref1 and ref2)
The comparison signals com1 and com2 output from the comparators 13-1 and 13-2 are in a logic “H” state by default (defoult, default value). In this state, a waveform of the voltage v12 is input (the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref1, and the output comparison signal com1 of the comparator 13-1 becomes logic “L”).
(3)トリガ検出時
図5は、電圧v12のトリガ検出時を示す波形図であり、横軸が時間(t)、縦軸が電圧値(v)である。
(3) At Trigger Detection FIG. 5 is a waveform diagram showing the trigger detection of the voltage v12. The horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents the voltage value (v).
電圧v12の波形が立ち上がってリファレンス電圧ref1を超えると、コンパレータ13−1の出力比較信号com1が“L”となる。これがPICマイコン20の入力ポートin1に入力され、CPU21の制御によってタイマ25が計時動作を開始する。このタイマ開始時の時刻をT0とする。この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えてコンパレータ13−2の出力比較信号com2が“L”(波形立ち上がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を下回ってコンパレータ13−1の出力比較信号com1が“H”(波形立ち下がり)になるのを待つ。
When the waveform of the voltage v12 rises and exceeds the reference voltage ref1, the output comparison signal com1 of the comparator 13-1 becomes “L”. This is input to the input port in1 of the
(4) 波形立ち上がり時
図6〜図8は、電圧v12の波形の立ち上がり時を示す波形図である。
(4) Waveform rising time FIGS. 6 to 8 are waveform diagrams showing the rising time of the waveform of the voltage v12.
図6において、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えると、コンパレータ3−2の出力比較信号com2が“L”となる。この比較信号com2は、PICマイコン20の入力ポートin2に入力され、CPU21の制御により、タイマ開始からの経過時間(この時刻をT1)が不揮発性メモリ24に保存される。同時に、CPU21の制御により、現在のリファレンス電圧ref1(図6の旧ref1)の閾値cref1が不揮発性メモリ24に保存される。次に、PICマイコン20の出力ポートout1から出力されるセット信号rfs1により、D/Aコンバータ15−1から出力されるリファレンス電圧ref1が、
ref1=ref2+bref
にセットされ、コンパレータ13−1の出力比較信号com1が“H”になる。
In FIG. 6, when the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref2, the output comparison signal com2 of the comparator 3-2 becomes “L”. The comparison signal com2 is input to the input port in2 of the
ref1 = ref2 + bref
And the output comparison signal com1 of the comparator 13-1 becomes "H".
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を超えて比較信号com1が“L”(波形立ち上がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を下回って比較信号com2が“H”(波形立ち下がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref1 and the comparison signal com1 becomes “L” (waveform rising), or the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref2 and the comparison signal com2 becomes “H” ( Wait until the waveform falls.
図7において、更に、電圧v12の波形が立ち上がり、リファレンス電圧ref1を超えると、比較信号com1が“L”となる。図6のときと同様に、タイマ開始からの経過時間(時刻T2)と、現在のリファレンス電圧ref2(図7の旧ref2)の閾値cref2とが、不揮発性メモリ24に保存される。次に、PICマイコン20の出力ポートout2から出力されるセット信号rfs2により、D/Aコンバータ15−2から出力されるリファレンス電圧ref2を
ref2=ref1+bref
にセットすると、コンパレータ13−2の出力比較信号com2が“H”になる。
In FIG. 7, when the waveform of the voltage v12 further rises and exceeds the reference voltage ref1, the comparison signal com1 becomes “L”. As in the case of FIG. 6, the elapsed time (time T2) from the start of the timer and the threshold cref2 of the current reference voltage ref2 (old ref2 in FIG. 7) are stored in the nonvolatile memory 24. Next, the reference voltage ref2 output from the D / A converter 15-2 is set by the set signal rfs2 output from the output port out2 of the
ref2 = ref1 + bref
When set to "1", the output comparison signal com2 of the comparator 13-2 becomes "H".
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えて比較信号com2が“L”(波形立ち上がり)になる、若しは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を下回って比較信号com1が“H”(波形立ち下がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref2 and the comparison signal com2 becomes “L” (waveform rising), or the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref1 and the comparison signal com1 becomes “H”. "Wait for the waveform to fall.
図8において、上記の動作を繰り返して行くと、電圧v12の波形の立ち上がり時には、各リファレンス電圧旧ref2,ref1を超えた時刻T3,T4、その時の閾値cref3,cref4を得る。 In FIG. 8, when the above operation is repeated, at the rising edge of the waveform of the voltage v12, times T3 and T4 exceeding the respective reference voltages old ref2 and ref1, and thresholds cref3 and cref4 at that time are obtained.
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えてコンパレータ13−2の出力比較信号com2が“L”(波形立ち上がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を下回って比較信号com1が“H”(波形立ち下がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref2, and the output comparison signal com2 of the comparator 13-2 becomes “L” (waveform rising), or the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref1 and is the comparison signal. Wait for com1 to go high (falling waveform).
(5) 波形ピーク時
図9は、電圧v12の波形のピーク時を示す波形図である。
(5) Waveform Peak Time FIG. 9 is a waveform diagram showing the peak time of the waveform of the voltage v12.
電圧v12の波形がピークに達すると、以後この波形が立ち下がり、波形立ち下がり監視のリファレンス電圧ref1を下回って比較信号com1が“H”になる。この時の経過時間(時刻T5)と、現在のリファレンス電圧ref1の閾値cref5とが不揮発性メモリ24に保存される。次に、PICマイコン20の出力ポートout2から出力されるセット信号rfs2により、D/Aコンバータ15−2から出力されるリファレンス電圧ref2が
ref2=ref1-bref
にセットされ、コンパレータ13−2の出力比較信号com2が“L”になる。
When the waveform of the voltage v12 reaches a peak, the waveform falls thereafter, and falls below the reference voltage ref1 for waveform fall monitoring, and the comparison signal com1 becomes “H”. The elapsed time (time T5) at this time and the threshold cref5 of the current reference voltage ref1 are stored in the nonvolatile memory 24. Next, the reference voltage ref2 output from the D / A converter 15-2 is set by the set signal rfs2 output from the output port out2 of the
ref2 = ref1-bref
And the output comparison signal com2 of the comparator 13-2 becomes "L".
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を下回って比較信号com2が“H”(波形立ち下がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を超えて比較信号com1が“L”(波形立ち上がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref2 and the comparison signal com2 becomes “H” (waveform falling), or the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref1 and the comparison signal com1 becomes “L”. Wait until the waveform rises.
(6) 波形立ち下がり時
図10及び図11は、電圧v12の波形の立ち下がり時を示す波形図である。
(6) Waveform Falling Time FIGS. 10 and 11 are waveform diagrams showing the voltage v12 waveform falling time.
図10において、更に、電圧v12の波形が立ち下がり、リファレンス電圧ref2を下回ると、コンパレータ13−2の出力比較信号com2が“H”になる。この時の経過時間(時刻T6)と、現在のリファレンス電圧ref2の閾値cref6とが、不揮発性メモリ24に保存される。次に、PICマイコン20から出力されるセット信号rfs1により、D/Aコンバータ15−1から出力されるリファレンス電圧ref1が
ref1=ref2-bref
にセットされ、コンパレータ13−1の出力比較信号com1が“L”になる。
In FIG. 10, when the waveform of the voltage v12 further falls and falls below the reference voltage ref2, the output comparison signal com2 of the comparator 13-2 becomes “H”. The elapsed time (time T6) at this time and the threshold cref6 of the current reference voltage ref2 are stored in the nonvolatile memory 24. Next, the reference voltage ref1 output from the D / A converter 15-1 is set by the set signal rfs1 output from the
ref1 = ref2-bref
The output comparison signal com1 of the comparator 13-1 becomes “L”.
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を下回って比較信号com1が“H”(波形立ち下がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えて比較信号com2が“L”(波形立ち上がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref1 and the comparison signal com1 becomes “H” (waveform falling), or the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref2 and the comparison signal com2 becomes “L”. Wait until the waveform rises.
図11において、上記の動作を繰り返して行くと、電圧v12の波形の立ち下がり時には、各リファレンス電圧旧ref1,ref2を下回った時刻T7,T8、この時の閾値cref7,cref8を得る。 In FIG. 11, when the above operation is repeated, at the time of the fall of the waveform of the voltage v12, the times T7 and T8 when the reference voltage old ref1 and ref2 are below and the threshold values cref7 and cref8 at this time are obtained.
この状態から、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref1を下回って比較信号com1が“H”(波形立ち下がり)になる、若しくは、電圧v12の波形がリファレンス電圧ref2を超えて比較信号com2が“L”(波形立ち上がり)になるのを待つ。 From this state, the waveform of the voltage v12 falls below the reference voltage ref1 and the comparison signal com1 becomes “H” (waveform falling), or the waveform of the voltage v12 exceeds the reference voltage ref2 and the comparison signal com2 becomes “L”. Wait until the waveform rises.
(7) 1波形取得終了時
図12は、電圧v12の1波形取得終了時を示す波形図である。
(7) When One Waveform Acquisition is Ended FIG. 12 is a waveform diagram showing when one waveform acquisition of the voltage v12 is ended.
更に電圧v12の波形が立ち下がり、波形が(リファレンス電圧ref1=トリガレベルtl時の閾値)を下回った時、1波形取得が終了となる。又、この際一定時間、リファレンス電圧ref1が“H”になっているのかをCPU21で監視することによって、トリガレベルtlを下回ってから更に立ち上がる振動波形に対しても対応が可能である。
Further, when the waveform of the voltage v12 falls and the waveform falls below (reference voltage ref1 = threshold at the trigger level tl), one waveform acquisition is completed. At this time, the
リファレンス電圧ref1を下回ったときの経過時間(時刻T9)と、この時のリファレンス電圧ref1の閾値(=トリガレベルtl)とが不揮発性メモリ24に保存される。 The elapsed time when the voltage falls below the reference voltage ref1 (time T9) and the threshold value (= trigger level tl) of the reference voltage ref1 at this time are stored in the nonvolatile memory 24.
(8) 波形時間電流値積(面積)計算
図13は、電圧v12における波形時間電流値積(面積)の計算方法を示す波形図である。
(8) Calculation of Waveform Time Current Value Product (Area) FIG. 13 is a waveform diagram showing a calculation method of the waveform time current value product (area) at the voltage v12.
(1)〜(7)までの測定を終えると、計測時刻T0〜T9、各計測時刻での閾値cref1〜cref8までが得られる。又、ピークホールド回路14により、電圧v12における波形のピーク値pvが測定され、このピーク値pvが入力ポートin3に入力され、A/Dコンバータ26aでディジタル信号に変換された後、不揮発性メモリ24に保存される。
When the measurements from (1) to (7) are completed, measurement times T0 to T9 and threshold values cref1 to cref8 at the respective measurement times are obtained. The
これらの値を用い、CPU21内の演算部21bにて電圧v12の波形の面積が、次のようにして計算される。
Using these values, the area of the waveform of the voltage v12 is calculated by the
図13の長方形群の総面積S1は、次式から求まる。
S1={[(T1-T0)+(T9-T8)]×tl} + {[(T2-T1)+(T8-T7)]×cref1}
+ {[(T3-T2)+(T7-T6)]×cref2} + {[(T4-T3)+(T6-T5)]×cref3}
+ [(T5-T4)×cref4]
The total area S1 of the rectangular group in FIG. 13 is obtained from the following equation.
S1 = {[(T1-T0) + (T9-T8)] × tl} + {[(T2-T1) + (T8-T7)] × cref1}
+ {[(T3-T2) + (T7-T6)] × cref2} + {[(T4-T3) + (T6-T5)] × cref3}
+ [(T5-T4) × cref4]
時刻T0〜T4間、及び時刻T5〜T9間における各頂部ほぼ三角形の総面積S2(即ち、電圧v12の波形と閾値差brefとの差分により生じる誤差)は、次式から求まる。
S2={[(T1-T0)×bref]÷2}+{[(T2-T1)×bref]÷2}
+{[(T3-T2)×bref]÷2}+{[(T4-T3)×bref]÷2}
+{[(T6-T5)×bref]÷2}+{[(T7-T6)×bref]÷2}
+{[(T8-T7)×bref]÷2}+{[(T9-T8)×bref]÷2}
=(T9-T0+T4-T5)×bref÷2
The total area S2 of each apex substantially triangular between time T0 and T4 and between time T5 and T9 (that is, an error caused by the difference between the waveform of voltage v12 and the threshold difference bref) is obtained from the following equation.
S2 = {[(T1-T0) × bref] ÷ 2} + {[(T2-T1) × bref] ÷ 2}
+ {[(T3-T2) × bref] ÷ 2} + {[(T4-T3) × bref] ÷ 2}
+ {[(T6-T5) × bref] ÷ 2} + {[(T7-T6) × bref] ÷ 2}
+ {[(T8-T7) × bref] ÷ 2} + {[(T9-T8) × bref] ÷ 2}
= (T9-T0 + T4-T5) x bref ÷ 2
時刻T4〜T5間における頂部ほぼ三角形の面積S3(即ち、電圧v12の波形のピーク部における誤差)は、次式から求まる。
S3=[(T5-T4)×(pv-cref4)÷2]
The area S3 of the apex substantially triangle between times T4 and T5 (that is, the error at the peak portion of the waveform of the voltage v12) is obtained from the following equation.
S3 = [(T5-T4) × (pv-cref4) ÷ 2]
次に、図13の時刻T9〜T10間の三角形の面積S4(即ち、電圧v12の波形の裾野部における誤差)は、次のようにして求められる。 Next, the triangular area S4 (that is, the error at the bottom of the waveform of the voltage v12) between times T9 and T10 in FIG. 13 is obtained as follows.
先ず、時刻T8〜T9間の頂部三角形の傾きは、次式のようになる。
傾き=bref/(T9−T8)
First, the slope of the top triangle between times T8 and T9 is as follows.
Slope = bref / (T9−T8)
そこで、時刻T9(=トリガレベルtl)から零レベルである電圧0Vになるまで、この傾きで下降すると仮定すると、電圧0V時の時刻T10は、次式のようになる。
T10=[(T9-T8)/bref]×tl+T9
Therefore, assuming that the voltage drops at this slope from time T9 (= trigger level tl) until the voltage reaches zero, which is zero level, time T10 at voltage 0V is expressed by the following equation.
T10 = [(T9-T8) / bref] × tl + T9
よって、時刻T9〜T10間の予測時間における裾野部(即ち、頂部ほぼ三角形)の面積S4は、次式のようになる。
S4=[(T9-T8)/(bref×2)]×tl2
Therefore, the area S4 of the base part (that is, the apex substantially triangular shape ) in the prediction time between time T9 and T10 is expressed by the following equation.
S4 = [(T9-T8) / (bref × 2)] × tl2
上記の面積S1〜S4から、電圧v12の波形の時間電流値積は、次式のようになる。
電圧v12の波形の時間電流値積
=(S1+S2+S3+S4)×(電流検出器5の電流/電圧変換比)
(例えば、電流検出器5の電流/電圧変換比=20(KA)/20(V)=1000)
From the above areas S1 to S4, the time current value product of the waveform of the voltage v12 is expressed by the following equation.
Time current product of waveform of voltage v12
= (S1 + S2 + S3 + S4) x (current / voltage conversion ratio of current detector 5)
(For example, the current / voltage conversion ratio of the current detector 5 = 20 (KA) / 20 (V) = 1000)
このようにして求められた電圧v12の波形の時間電流値積は、CPU21の制御により、不揮発性メモリ24内に保存される。その後、CPU21の制御により、出力ポートout3からリセット信号restが出力されてピークホールド回路14がリセットされ、次回の雷サージの印加に備える。
The time-current value product of the waveform of the voltage v12 thus determined is stored in the nonvolatile memory 24 under the control of the
CPU21の制御により、雷サージの印加毎の時間電流値積値が不揮発性メモリ24に保存され、各時間電流値積値が累算される。この累算値が許容値以下か否か、保安器3の劣化状態が判定され、この判定結果が不揮発性メモリ24に保存される。これらの各時間電流値積値、累算値、及び、保安器3の劣化状態判定結果等の出力データDAは、出力ポートout4から出力され、外部の上位装置30へ送られる。
Under the control of the
(実施例1の効果)
本実施例1では、次の(i)、(ii)のような効果がある。
(Effect of Example 1)
The first embodiment has the following effects (i) and (ii).
(i) PICマイコン20により時間電流値積算出アルゴリズムを実行して雷サージ電流の時間電流値積を求め、保安器3の劣化状態を検出しているので、高速用A/Dコンバータを使用しなくても、急峻なインパルス的な雷サージ波形を正確に把握することができる。そのため、保安器3に印加された雷サージの時間電流値積値(即ち、エネルギ値的な量)を正確に検出することができる。
(I) The time current value product calculation algorithm is executed by the
(ii) 時間の経過に伴い、雷サージを受けて行くこととなるが、それぞれの雷サージによって受けたエネルギ値を累積計算していき、最終的に、累算値により保安器3の劣化判定を行うため、正確に保安器3の劣化状態を検出することができる。
(Ii) As time passes, lightning surges will be received, but the energy value received by each lightning surge is cumulatively calculated, and finally the deterioration determination of the
本発明は、上記実施例1に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例である実施例2としては、例えば、次の(A)〜(C)のようなものがある。 The present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be made. As a second embodiment which is this modification, for example, there are the following (A) to (C).
(A) 図1のPICマイコン20は、図2以外の他の構成の演算制御手段により構成しても良い。
(A) The
(B) 図3〜図13に示す測定処理は、一例であって、他の処理手順や処理内容に変更しても良い。例えば、図13の波形時間電流値積(面積)の計算において、電圧v12の波形と閾値差brefとの差分により生じる誤差(即ち、面積S2及びS3)を、面積S1に加える補正をしているが、精度が少し低下しても構成を簡単にしたければ、その補正処理を省略しても良い。 (B) The measurement process shown in FIGS. 3 to 13 is an example, and may be changed to another process procedure or process content. For example, in the calculation of the waveform time current value product (area) in FIG. 13, an error (that is, areas S2 and S3) caused by the difference between the waveform of the voltage v12 and the threshold difference bref is added to the area S1. However, if the configuration is to be simplified even if the accuracy is slightly reduced, the correction process may be omitted.
(C) 実施例1では、波形測定方法として、二重閾値追従型の時間信号値積(例えば、時間電流値積)の算出アルゴリズムを用いて雷サージ波形を検出する例を説明したが、本発明は、電流検出器5を他の検出器に変える等して、雷サージ波形以外の立ち上がりの急峻な信号波形全てに適用できる。例えば、急峻な電圧波形を検出する場合、この電圧を電圧検出器で検出し、この検出値に基づき、二重閾値追従型の時間電圧値積の算出アルゴリズムを実行すれば良い。 (C) In the first embodiment, as an example of the waveform measurement method, a lightning surge waveform is detected using a double threshold tracking type time signal value product (for example, time current value product) calculation algorithm. The invention can be applied to all signal waveforms with sharp rises other than the lightning surge waveform, for example, by changing the current detector 5 to another detector. For example, when a steep voltage waveform is detected, this voltage is detected by a voltage detector, and a double threshold value tracking type time voltage value product calculation algorithm may be executed based on the detected value.
3 保安器
4 接地線
5 電流検出器
10 劣化検出装置
11 絶対値回路
12 増幅器
13−1,13−2 コンパレータ
14 ピークホールド回路
15−1,15−2 D/Aコンバータ
20 PICマイコン
30 上位装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記信号値に対応した一定の閾値差を有する第1の閾値及び第2の閾値を用い、Using a first threshold and a second threshold having a certain threshold difference corresponding to the signal value;
前記信号波形の立ち上がり時には、At the rise of the signal waveform,
前記信号波形が前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を超えた時に前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に対して前記閾値差を加算した値に遷移させる第1の遷移動作を繰り返し、When the signal waveform exceeds the threshold value of the first or the second higher value, the threshold value of the lower value of the first or the second is changed to a threshold value of the higher value of the first or the second. On the other hand, the first transition operation for transitioning to the value obtained by adding the threshold difference is repeated,
前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を超えた後、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に達せずに、再度、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値が計測された場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第2の遷移動作を行い、After exceeding the lower threshold value of the first or the second, the lower threshold value of the first or the second is again reached without reaching the higher threshold value of the first or the second. When the threshold value is measured, the second threshold value is shifted to a value obtained by subtracting the threshold value difference from the first or second lower value threshold value than the first or second lower value threshold value. The transition operation of
前記信号波形の立ち下がり時には、At the fall of the signal waveform,
前記信号波形が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を下回った場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第3の遷移動作を繰り返し、When the signal waveform falls below the first or second lower threshold value, the first or second higher threshold value is set to the first or second lower threshold value. Repeating a third transition operation for transitioning to a value obtained by subtracting the threshold difference for
前記第1又は前記第2の閾値の遷移までの時間を計測し、前記第1及び第2の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移前の前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値とを順次乗算し、前記第3の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移後の前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値とを順次乗算し、前記乗算値を合算して時間信号値積を算出することを特徴とする波形測定方法。The time until the transition of the first or the second threshold is measured, and at the time of the first and second transition operations, the threshold of the lower value of the measured time and the first or the second before the transition In the third transition operation, the measured time and the first or second threshold value after the transition are sequentially multiplied, and the multiplied values are added together to obtain a time signal. A waveform measuring method characterized by calculating a value product.
算出した前記時間信号値積に対して、For the calculated time signal value product,
前記信号波形と前記閾値差との差分により生じる誤差(=計測した前記時間×前記閾値差÷2)と、An error caused by the difference between the signal waveform and the threshold difference (= the measured time × the threshold difference / 2),
前記信号波形のピーク部における誤差(=計測した前記時間×ピーク部の信号値÷2)と、An error in the peak portion of the signal waveform (= the measured time × the signal value of the peak portion / 2),
前記信号波形の裾野部における誤差[=(前記信号波形が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値の初期を下回る信号値となった後に前記信号値が零レベルになるまでの予測時間)×(前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値の初期信号値)÷2]と、Error at the base of the signal waveform [= (predicted time until the signal value becomes zero level after the signal waveform becomes lower than the initial value of the lower threshold value of the first or second) ) × (the initial signal value of the lower threshold value of the first or the second) ÷ 2],
を加算して補正することを特徴とする波形測定方法。A waveform measuring method characterized by adding and correcting.
前記雷サージ電流を検出する検出器の検出信号を入力し、前記検出信号を全波整流した後にゲイン調整を行って検出入力信号を出力する入力手段と、An input means for inputting a detection signal of a detector for detecting the lightning surge current, performing a gain adjustment after full-wave rectification of the detection signal, and outputting a detection input signal;
前記検出入力信号に対応した一定の閾値差を有する第1の閾値及び第2の閾値のうちの、前記第1の閾値と前記検出入力信号との大小関係を比較して第1の比較結果を出力する第1の比較手段と、Of the first threshold value and the second threshold value having a certain threshold difference corresponding to the detection input signal, the first comparison result is compared by comparing the magnitude relationship between the first threshold value and the detection input signal. First comparing means for outputting;
前記第2の閾値と前記検出入力信号との大小関係を比較して第2の比較結果を出力する第2の比較手段と、A second comparing means for comparing a magnitude relationship between the second threshold and the detection input signal and outputting a second comparison result;
演算制御手段とを備え、Arithmetic control means,
前記演算制御手段は、The arithmetic control means includes
前記第1及び第2の比較結果に基づき、Based on the first and second comparison results,
前記検出入力信号の立ち上がり時には、At the rise of the detection input signal,
前記検出入力信号が前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を超えた時に前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に対して前記閾値差を加算した値に遷移させる第1の遷移動作を繰り返し、When the detection input signal exceeds the threshold value of the first or the second higher value, the threshold value of the first or the second lower value is set, and the threshold value of the first or the second higher value is set. The first transition operation for transitioning to a value obtained by adding the threshold difference to is repeated,
前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を超えた後、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値に達せずに、再度、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値が計測された場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第2の遷移動作を行い、After exceeding the lower threshold value of the first or the second, the lower threshold value of the first or the second is again reached without reaching the higher threshold value of the first or the second. When the threshold value is measured, the second threshold value is shifted to a value obtained by subtracting the threshold value difference from the first or second lower value threshold value than the first or second lower value threshold value. The transition operation of
前記検出入力信号の立ち下がり時には、At the fall of the detection input signal,
前記検出入力信号が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値を下回った場合、前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値を、前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値に対して前記閾値差を減算した値に遷移させる第3の遷移動作を繰り返し、When the detection input signal falls below the first or second lower threshold value, the first or second higher threshold value is set to the first or second lower threshold value. Repeating a third transition operation for transitioning to a value obtained by subtracting the threshold difference from the threshold;
前記第1又は前記第2の閾値の遷移までの時間を計測し、前記第1及び第2の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移前の前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値とを順次乗算すると共に、前記第3の遷移動作時には、計測した前記時間と遷移後の前記第1又は前記第2のうち高い値の閾値とを順次乗算して、乗算値を求め、前記乗算値を電流値に変換して時間電流値積を算出し、この算出した時間電流値積を累算して、この累算値が許容値以下か否かにより前記保安器の劣化状態を判定することを特徴とする保安器の劣化検出装置。The time until the transition of the first or the second threshold is measured, and at the time of the first and second transition operations, the threshold of the lower value of the measured time and the first or the second before the transition Are sequentially multiplied, and at the time of the third transition operation, the measured time is sequentially multiplied by the first or second threshold value after the transition to obtain a multiplication value, and the multiplication is performed. The time current value product is calculated by converting the value into a current value, the calculated time current value product is accumulated, and the deterioration state of the protector is determined based on whether or not the accumulated value is less than or equal to an allowable value. A device for detecting deterioration of a protector.
算出した前記時間電流値積に対して、For the calculated time current product,
前記検出入力信号と前記閾値差との差分により生じる誤差(=計測した前記時間×前記閾値差÷2)と、An error caused by the difference between the detection input signal and the threshold difference (= the measured time × the threshold difference / 2),
前記検出入力信号のピーク部における誤差[=(計測した前記時間)×(ピーク部の前記検出入力信号の値)÷2]と、Error [= (measured time) × (value of the detected input signal at the peak portion) / 2] at the peak portion of the detected input signal;
前記検出入力信号の裾野部における誤差[=(前記検出入力信号が前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値の初期を下回る信号値となった後に前記信号値が零レベルになるまでの予測時間)×(前記第1又は前記第2のうち低い値の閾値の初期信号値)÷2]と、Error at the base of the detection input signal [= (until the signal value becomes zero level after the detection input signal becomes a signal value lower than the initial value of the first threshold value or the second low value threshold value) Prediction time) × (the initial signal value of the lower threshold value of the first or the second) ÷ 2],
を加算して補正することを特徴とする請求項3記載の保安器の劣化検出装置。4. The protector deterioration detecting device according to claim 3, wherein the correction is performed by adding the values.
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