JP4971285B2 - 電気設備事故予兆検出装置および電気設備事故予兆検出システム - Google Patents

Description

この発明は、電気設備事故予兆検出装置および電気設備事故予兆検出システムに関する。

従来、変電所設備の劣化診断手法としては、例えば油入変圧器においては油中の気体成分を分析することにより、劣化の度合いを診断する方法や、ケーブルにおいて微小な漏れ電流を観測する方法のように、停電事故や機器の故障を未然に防ぐため、様々な劣化診断方法が実施されてきた(例えば、特許第３２１５２４３号(特許文献１)と特許第４０９２６４６号(特許文献２)参照)。

しかしながら、上記劣化診断手法は、設備の運用停止が必要であるという問題があり、診断実施後に急速に劣化した機器については、劣化を見過ごす可能性がある。そのため、さらに信頼度を向上させるには、常時劣化を監視できるシステムが必要と考えられる。
特許第３２１５２４３号 特許第４０９２６４６号

そこで、この発明の課題は、設備劣化による事故予兆を常時監視して検出することができる電気設備事故予兆検出装置およびそれを用いた電気設備事故予兆検出システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の電気設備事故予兆検出装置は、
少なくとも複数の変電所が送電線を介して接続された電力系統において１つの所内の母線に接続された複数の送電線における三相交流の少なくとも零相電圧または零相電流を、予め設定されたレベルの電圧信号に変換する入力変換部と、
上記入力変換部からの電圧信号を、予め設定されたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データに基づいて、上記各送電線の零相電圧または零相電流が、予め設定された起動レベルを越えているとき、かつ、その起動レベルを連続して超えた期間が１サイクル以下であるとき、記憶対象の波形データであると判定する起動判定部と、
上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データを一定時間記憶した後に出力する第１波形メモリーと、
上記起動判定部が上記記憶対象の波形データであると判定すると、上記第１波形メモリーから上記一定時間遅延させたサンプリング波形データを、予め設定された時間分記憶する第２波形メモリーと、
上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、上記所内の母線に接続された上記複数の送電線の全てにおいて零相電流または相電流に含まれるパルス状波形データの最大値の極性が、上記所内に外部から地絡電流または短絡電流が流入する方向であることを表しているとき、上記所内で事故予兆現象が発生したと判定する事故予兆現象判定部と
を備え、
上記サンプリング波形データの零相電流波形または相電流波形の極性は、上記パルス状波形データのピークサンプル値周辺の数サンプルのデータの平均値の極性であることを特徴とする。

上記構成の電気設備事故予兆検出装置によれば、上記起動判定部が記憶対象の波形データであると判定すると、第１波形メモリーから一定時間遅延させたサンプリング波形データ(予め設定された時間分)を第２波形メモリーに記憶する。そして、第２波形メモリーに記憶されたサンプリング波形データに基づいて、事故予兆現象判定部は、所内の母線に接続された複数の送電線の全てにおいて零相電流または相電流に含まれるパルス状波形データの最大値の極性が、所内に外部から地絡電流または短絡電流が流入する方向であることを表しているとき、所内で事故予兆現象が発生したと判定する。このように、変電所設備などの劣化診断手法として電力系統において発生するごく短時間の放電現象に起因する電圧電流波形の変化を観測し、設備劣化により発生する僅かな放電現象を検出して、それを事故予兆データとしてサンプリング波形データを記録することにより、設備劣化による事故予兆を常時監視して検出することができる。また、発生箇所を特定できる変電設備等の劣化を診断するためのデータを解析装置等に提供することができる。
また、サンプリング波形データの零相電流波形(または相電流波形)の極性を、ピークサンプル値の極性とすることによって、事故予兆現象の判定が正確に行える。または、サンプリング波形データの零相電流波形(または相電流波形)の極性を、ピークサンプル値周辺の数サンプルのデータの平均値の極性とすることによって、ノイズによる誤検出を防いで、事故予兆現象の判定が正確に行える。または、サンプリング波形データの零相電流波形(または相電流波形)の極性を、ローパスフィルタリングされた後のピークサンプル値の極性とすることによって、ノイズによる誤検出を防いで、事故予兆現象の判定が正確に行える。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記入力変換部と上記Ａ／Ｄ変換部と上記起動判定部と上記第１波形メモリーと上記第２波形メモリーを有する波形記録装置と、
上記事故予兆現象判定部を有するデータ処理装置と
を備え、
上記波形記録装置は、上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データを上記データ処理装置に送信する送信部を有し、
上記データ処理装置は、上記波形記録装置の上記送信部からのサンプリング波形データを受信する受信部を有し、上記受信部により受信された上記サンプリング波形データに基づいて、上記事故予兆現象判定部により事故予兆現象の判定を行う。

上記実施形態によれば、上記入力変換部とＡ／Ｄ変換部と起動判定部と第１波形メモリーと第２波形メモリーを有する波形記録装置を所内の設備に近い場所に設置し、上記事故予兆現象判定部を有するデータ処理装置を、人が常駐する場所に設置することが可能となり、データ処理装置の事故予兆現象の判定結果を速やかに人に提供することができる。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記事故予兆現象判定部は、上記入力変換部に入力された上記複数の送電線の全てにおいて上記サンプリング波形データの零相電流波形または同一相名の相電流波形同士の極性が同一のときに上記所内の事故予兆現象であると判定する。

上記実施形態によれば、上記入力変換部に入力された複数の送電線の全てにおいてサンプリング波形データの零相電流波形(または相電流波形)の極性が同一のときに事故予兆現象判定部が所内の事故予兆現象であると判定することによって、事故予兆現象の判定が正確に行える。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記起動判定部は、上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データの零相電圧波形において、

ただし、Ｖo (k) : 離散化した零相電圧値
ｍ : 0.5サイクル相当のサンプル数
Ｖo(k-m) : 0.5サイクル前の零相電圧値
Ｖr : 定格電圧を相電圧の瞬時値に換算した値
Ｋ : 設定値
の条件が成立したとき、上記記憶対象の波形データであると判定する。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記複数の送電線が直接接地系統であって、
上記入力変換部に上記複数の送電線における三相交流の相電圧および相電流が入力され、
上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに上記三相交流の相電圧のうちの地絡相の相電圧の波形と上記三相交流の相電流のうちの地絡相の相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えた。

上記実施形態によれば、直接接地系統の送電線において、第２波形メモリーに記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに三相交流の相電圧のうちの地絡相の相電圧の波形と三相交流の相電流のうちの地絡相の相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時地絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時地絡の大きさの程度を検出することができる。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記複数の送電線が抵抗接地系統であって、
上記入力変換部に複数の送電線における三相交流の零相電圧および零相電流が入力され、
上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに上記零相電圧の波形と上記零相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えた。

上記実施形態によれば、抵抗接地系統の送電線において、第２波形メモリーに記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに零相電圧の波形と零相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時地絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時地絡の大きさの程度を検出することができる。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記入力変換部に複数の送電線における三相交流の線間電圧および相電流が入力され、
上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時短絡のときに上記三相交流の線間電圧の波形と上記相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えた。

上記実施形態によれば、第２波形メモリーに記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時短絡のときに三相交流の線間電圧の波形と相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時地絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時地絡の大きさの程度を検出することができる。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出装置では、
上記所内に設置され、上記複数の送電線を遮断するための遮断器に対する動作指令接点信号が入力される接点信号入力部を備え、
上記第１波形メモリーは、上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データおよび上記接点信号入力部に入力された上記遮断器の動作指令接点信号を一定時間記憶した後に出力し、
上記第２波形メモリーは、上記第１波形メモリーから上記一定時間遅延させたサンプリング波形データおよび上記接点信号入力部に入力された上記遮断器の動作指令接点信号を、予め設定された時間分記憶すると共に、
上記事故予兆現象判定部は、上記起動判定部が上記記憶対象の波形データであると判定した場合でも、起動検出直前のデータで上記遮断器の動作指令接点信号の変化が検出されているときは、事故予兆現象を判定しない。

上記実施形態によれば、上記第１波形メモリーから一定時間遅延させたサンプリング波形データおよび接点信号入力部に入力された遮断器の動作指令接点信号を、第２波形メモリーに予め設定された時間分記憶する。そして、上記起動判定部が記憶対象の波形データであると判定し、起動検出直前のデータで遮断器の動作指令接点信号の変化が検出されているときは、事故予兆現象判定部は、事故予兆現象を判定しない。これにより、遮断器の動作指令接点信号が変化する母線事故を、事故予兆現象であると誤って判定することがなくなり、事故予兆現象の検出精度が向上する。

また、この発明の電気設備事故予兆検出システムでは、
上記のいずれか１つの電気設備事故予兆検出装置を用いた電気設備事故予兆検出システムであって、
上記電気設備事故予兆検出装置は、上記事故予兆現象判定部による事故予兆現象の判定結果のデータを送信する検出装置側送信部を有し、
上記電気設備事故予兆検出装置の上記検出装置側送信部からの上記事故予兆現象の判定結果のデータを受信する解析装置側受信部と、上記解析装置側受信部で受信した上記事故予兆現象の判定結果のデータを記録するデータ記録部と、上記データ記録部に記録された複数の上記事故予兆現象の判定結果のデータの中から上記電気設備事故予兆検出装置の上記消費エネルギー算出部により算出された消費エネルギーが最大のデータを表示する表示部、または、上記消費エネルギーが最大のデータを印字する印字部か、または、上記消費エネルギーが最大のデータを他の装置に伝送する伝送部を有する解析装置を備えたことを特徴とする。

上記実施形態によれば、上記電気設備事故予兆検出装置は、検出装置側送信部から事故予兆現象判定部による事故予兆現象の判定結果のデータを送信し、解析装置の解析装置側受信部で電気設備事故予兆検出装置の検出装置側送信部からの事故予兆現象の判定結果のデータを受信する。そして、上記解析装置側受信部で受信した事故予兆現象の判定結果のデータをデータ記録部に記録し、データ記録部に記録された複数の事故予兆現象の判定結果のデータの中から電気設備事故予兆検出装置の消費エネルギー算出部により算出された消費エネルギーが最大のデータを表示部に表示するか、または、消費エネルギーが最大のデータを印字部により印字する。または、消費エネルギーが最大のデータを他の装置に伝送部により伝送する。これにより、電気設備事故予兆検出装置で設備劣化による事故予兆を検出でき、検出された事故予兆を消費エネルギーの大きいものから順に優先的に表示部に表示したり、印字部に印字したり、他の装置に伝送したりすることができる。

また、一実施形態の電気設備事故予兆検出システムでは、
上記電気設備事故予兆検出装置は、上記入力変換部と上記Ａ／Ｄ変換部と上記起動判定部と上記第１波形メモリーと上記第２波形メモリーを用いて、上記所内の母線に接続された上記複数の送電線における地絡事故または短絡事故の事故波形データを記録する事故波形記録機能を備え、
上記解析装置は、上記電気設備事故予兆検出装置に記録された上記事故波形データを上記データ記録部に記録し、上記データ記録部に記録された上記事故波形データを上記表示部に表示するか、または、上記事故波形データを上記印字部により印字するか、または、上記事故波形データを上記伝送部により上記他の装置に伝送する。

上記実施形態によれば、上記電気設備事故予兆検出装置の事故波形記録機能によって、入力変換部とＡ／Ｄ変換部と起動判定部と第１波形メモリーと第２波形メモリーを用いて、所内の母線に接続された複数の送電線における地絡事故または短絡事故の事故波形データを記録する。そうして、上記電気設備事故予兆検出装置に記録された事故波形データを解析装置のデータ記録部に記録し、上記データ記録部に記録された事故波形データを解析装置の表示部に表示するか、または、事故波形データを解析装置の印字部により印字するか、または、事故波形データを解析装置の伝送部により他の装置に伝送する。これにより、事故予兆現象の検出だけでなく、地絡事故または短絡事故の事故波形データを表示部に表示したり、印字部に印字したり、他の装置に伝送したりすることができる。

以上より明らかなように、この発明の電気設備事故予兆検出装置および電気設備事故予兆検出システムによれば、設備劣化による事故予兆を検出できる電気設備事故予兆検出装置およびそれを用いた電気設備事故予兆検出システムを実現することができる。

以下、この発明の電気設備事故予兆検出装置およびそれを用いた電気設備事故予兆検出システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。

本発明者は、変電所内の機器の劣化を定常的に診断可能な方法として電力系統・設備の故障時の波形を記録する波形記録器(以下、自動オシログラフシステムまたは単にシステムという)を利用した変電所設備の電気設備事故予兆検出装置を開発した。この電気設備事故予兆検出装置は、変電所内の変圧器・ケーブル設備の劣化による微地絡等を検出することにより、変電所内の機器の劣化を診断するデータを提供するものである。

この発明の電気設備事故予兆検出装置を用いた電気設備事故予兆検出システムの一例としての自動オシログラフシステムを説明する前に、この自動オシログラフシステム(自動オシログラフ装置１およびサーバー装置２)の既存の動作概要について以下に説明する。

図１は変電所の主な機器の構成を示しており、図２は自動オシログラフシステムの構成を示すブロック図を示している。

図１において、Ｌ１,Ｌ２は母線、Ｔ１は母線Ｌ１,Ｌ２間に接続されたトランス、ＣＢ１は上記トランスＴ１と母線Ｌ２の間に配設された遮断器、ＰＴ１は上記母線Ｌ１に１次側が接続された変圧器、ＣＢ１１〜ＣＢ１４は送電線Ｌ１１〜Ｌ１４に夫々配設された遮断器、ＣＴ１１〜ＣＴ１４は送電線Ｌ１１〜Ｌ１４に夫々配設された変流器、１は上記ＰＴ１の２次側出力と変流器ＣＴ１１〜ＣＴ１４の２次側出力が入力された波形記録装置の一例としての自動オシログラフ装置、２は上記自動オシログラフ装置１からのデータを受けて、データ処理を行うデータ処理装置の一例としてのサーバー装置である。上記自動オシログラフ装置１とサーバー装置２で電気設備事故予兆検出装置を構成している。

自動オシログラフシステムは、図２に示すように、自動オシログラフ装置１と、サーバー装置２と、解析装置の一例としてのクライアント装置３で構成されている。

自動オシログラフ装置１は、ハードウエア上、入力変換部１aと、Ａ／Ｄ変換部１bと、データメモリー部１cと、検出装置側送信部の一例としての伝送部１dと、起動判定部１eと、制御部１fと、接点信号入力部１gとを備えている。上記データメモリー部１cは、Ａ／Ｄ変換部１bにより変換されたサンプリング波形データを一定時間記憶した後に出力する第１波形メモリー４と、起動判定部１eが記憶対象の波形データであると判定すると、第１波形メモリー４から一定時間遅延させたサンプリング波形データを、予め設定された時間分記憶する第２波形メモリー５とを有している。

また、サーバー装置２は、ソフトウエア上で、データ記録部の一例としてのデータベース部２aと、Webアプリ部２bと、事故予兆現象判定部の一例としてのデータ解析エンジン部２cと、解析装置側受信部の一例としての伝送部２dとを備えている。

また、クライアント装置３は、波形データおよび解析結果等を表示させることのできる汎用のパーソナルコンピュータなどで構成されている。

自動オシログラフ装置１は、主にハードウエア上の機能で表現しているが、サーバー装置２は汎用のコンピュータであり、ソフトウエア上の機能で表現している。

この自動オシログラフシステムは、入力される交流波形の実効値の変動を検出し、起動して波形データを一時記憶し、サーバー装置２に伝送する。そして、サーバー装置２は、自動オシログラフ装置１より伝送される波形データを受信し、波形データとしてデータベース部２aに蓄える。データ解析エンジン部２cは、事故波形部分を判定し、その前後の実効値および事故部分の継続時間を算出して、Webアプリ部２bを経由してクライアント装置３に送る。また、データ解析エンジン部２cは、消費エネルギー算出部を含み、この消費エネルギー算出部により、瞬時地絡のときの消費エネルギーを算出して、Webアプリ部２bを経由してクライアント装置３に送る。

送電鉄塔に落雷すると、雷サージ等で空気の絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生して地絡または短絡状態となる。この地絡または短絡状態を解消するには、
(i) 遮断器を開放して電流を絶つ方法
(ii) 零相に消弧リアクトル回路を挿入して電気的に共振させ零相回路のインピーダンスを大きくして零相回路の地絡電流を絶つ方法
(iii) アークホンなどアークの飛びやすい部分を作っておき、そこでアーク放電発生時に火薬などを点火して爆風によりアークを吹き飛ばす方法
などの種々の方法があるが、変電所の遮断器を開放して電流を断つ方法が確実かつ最終の方法である。しかし、この遮断器による電流遮断方法で地絡または短絡状態を解消した場合、送電が途絶えるので、このような遮断器による電流遮断を行うような事例を電力系統の事故という。

自動オシログラフシステムは、このような電力系統の事故時の送電線などの電圧波形と電流波形を記録することを目的としたものである。

殆どの場合、アーク放電が終了すれば再送電が可能となり、設備故障に至らない場合が多い。しかしながら、絶縁物等が永久破壊して事故となった場合は、その箇所の特定や修理に多大な時間が掛かる。一方、短時間で自然消滅するアーク放電現象は、事故ではないので記録されない。ところが、それらの現象は、遮断器動作には至らないものの、変電設備の故障の予兆現象である場合もある。

この発明の電気設備事故予兆検出装置は、短時間(商用周波の１／２サイクル程度以下)の波形の変化を検出・記録し、事故予兆を示す波形データとして活用し、変電所内の機器の劣化を診断するデータとして提供するものである。

そのため、ケーブル、変圧器等が劣化したときに発生する微地絡(パルス状電流)を検出して、変電所内の事故かどうかの判定を行う。

図３は変電所の単線結線図を示しており、この変電所では、図３に示すように、１５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２と、７７ｋＶ(または６６ｋＶ)系統母線Ｌ３１,Ｌ３２が連系されている。

図３に示すように、１５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２間にブスタイ遮断器ＣＢ２０を接続している。また、１５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２間に、断路器ＤＳ２１-1,ＤＳ２２-1を直列に接続し、断路器ＤＳ２１-2,ＤＳ２２-2を直列に接続している。上記断路器ＤＳ２１-1,ＤＳ２２-1の間の接続点と遮断器ＣＢ２２の一端を接続し、遮断器ＣＢ２２の他端をトランスＴ２１の一端に接続している。また、上記断路器ＤＳ２１-2,ＤＳ２２-2の間の接続点と遮断器ＣＢ２２の一端を接続し、遮断器ＣＢ２２の他端をトランスＴ２２の一端に接続している。さらに、上記１５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２間に、断路器ＤＳ２１-3,ＤＳ２２-3を直列に接続し、断路器ＤＳ２１-4,ＤＳ２２-4を直列に接続している。上記断路器ＤＳ２１-3,ＤＳ２２-3の間の接続点と遮断器ＣＢ４１の一端を接続し、遮断器ＣＢ４１の他端を１５４ｋＶ系統送電線Ｌ４１に接続している。また、上記断路器ＤＳ２１-4,ＤＳ２２-4の間の接続点と遮断器ＣＢ４２の一端を接続し、遮断器ＣＢ４２の他端を１５４ｋＶ系統送電線Ｌ４２に接続している。

また、７７ｋＶ系統母線Ｌ３１,Ｌ３２間にブスタイ遮断器ＣＢ３０を接続している。また、７７ｋＶ系統母線Ｌ３１,Ｌ３２間に、断路器ＤＳ３１-1,ＤＳ３２-1を直列に接続し、断路器ＤＳ３１-2,ＤＳ３２-2を直列に接続している。上記断路器ＤＳ３１-1,ＤＳ３２-1の間の接続点と遮断器ＣＢ３２の一端を接続し、遮断器ＣＢ３２の他端をトランスＴ２１の他端に接続している。また、上記断路器ＤＳ３１-2,ＤＳ３２-2の間の接続点と遮断器ＣＢ３２の一端を接続し、遮断器ＣＢ３２の他端をトランスＴ２２の他端に接続している。さらに、上記７７ｋＶ系統母線Ｌ３１,Ｌ３２間に、断路器ＤＳ３１-3,ＤＳ３２-3を直列に接続し、断路器ＤＳ３１-4,ＤＳ３２-4を直列に接続している。上記断路器ＤＳ３１-3,ＤＳ３２-3の間の接続点と遮断器ＣＢ５１の一端を接続し、遮断器ＣＢ５１の他端を７７ｋＶ系統送電線Ｌ５１に接続している。また、上記断路器ＤＳ３１-4,ＤＳ３２-4の間の接続点と遮断器ＣＢ５２の一端を接続し、遮断器ＣＢ５２の他端を７７ｋＶ系統送電線Ｌ５２に接続している。

１５４ｋＶ系統母線Ｌ２１に電圧分圧器ＰＤ(Potential Divider)２１の１次側を接続し、電圧分圧器ＰＤ２１の２次側を母線電圧選択リレー４３Ｐ１の一方の入力端に接続している。また、１５４ｋＶ系統母線Ｌ２２に電圧分圧器ＰＤ２２の１次側を接続し、電圧分圧器ＰＤ２２の２次側を母線電圧選択リレー４３Ｐ１の他方の入力端に接続している。上記母線電圧選択リレー４３Ｐ１の出力端を自動オシログラフ装置１に接続している。

また、７７ｋＶ系統母線Ｌ３１に電圧分圧器ＰＤ３１の１次側を接続し、電圧分圧器ＰＤ３１の２次側を母線電圧選択リレー４３Ｐ２の一方の入力端に接続している。また７７ｋＶ系統母線Ｌ２２に電圧分圧器ＰＤ３２の１次側を接続し、電圧分圧器ＰＤ３２の２次側を母線電圧選択リレー４３Ｐ２の他方の入力端に接続している。上記母線電圧選択リレー４３Ｐ２の出力端を自動オシログラフ装置１に接続している。

上記自動オシログラフ装置１には、さらに、電流信号やトリップ接点信号が入力されている。

なお、電圧分圧器ＰＤ２１,２２,３１,３２の代わりに計測用変圧器(Potential Transformer)を用いてもよい。

図３において事故の発生しやすい箇所は、次の(1)〜(5)である。

(1) １５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２と鉄塔間のアーク放電、および、７７ｋＶ系統母線Ｌ５１,Ｌ５２と鉄塔間のアーク放電
(2) 遮断器ＣＢ４１,ＣＢ４２,ＣＢ５１,ＣＢ５２の内部地絡
(3) 断路器ＤＳ２１-1,ＤＳ２２-1,ＤＳ２１-2,ＤＳ２２-2,ＤＳ２１-3,ＤＳ２２-3,ＤＳ２１-4,ＤＳ２２-4の内部地絡、および、断路器ＤＳ３１-1,ＤＳ３２-1,ＤＳ３１-2,ＤＳ３２-2,ＤＳ３１-3,ＤＳ３２-3,ＤＳ３１-4,ＤＳ３２-4の内部地絡
(4) １５４ｋＶ系統母線Ｌ２１,Ｌ２２の地絡、および、７７ｋＶ系統母線Ｌ５１,Ｌ５２の地絡
(5) トランスＴ２１,Ｔ２２の内部地絡
従来、自動オシログラフ装置１は、電力系統の事故波形記録装置であり、遮断器が開放された場合の波形しか記録していなかった。ところが、継続時間の短い(商用周波の１／２サイクル以下の)波形変化は、送変電機器における絶縁破壊の兆候を示す貴重な波形データである場合がある。

本発明者は、そのような兆候に注目し、従来記録されなかった継続時間の短い異常波形を実際に記録し、同一送電系統での継続時間の長い事故波形や現場巡視の記録をチェックして、絶縁不良による設備故障であった場合、その前に継続時間の短い波形の変化が記録されている場合があることを確認した。これは、継続時間の短い波形の変化を記録することで、ある程度事故の予兆を検出できることを予見させた。

そこで、本発明者は、従来記録されなかった継続時間の短い異常波形を記録し、その波形分析結果からその原因箇所を特定し、同一送電系統で発生した実事故時の波形記録と比較しつつ事故予兆となりうる波形データを提供できる電気設備事故予兆検出装置を考案した。

電気回路を流れる電力Ｐは、電圧,電流の瞬時値をサンプリング間隔Δｔでサンプリングし、事故継続時間中のサンプル数をＮとすると、次の式１で算出される。

ｖ(t_k)・ｉ(t_k)がそれぞれ零相電圧,零相電流のとき、電力Ｐの大きさは、地絡事故によって消費される零相エネルギーを表している。

交流電流についてはその流れる向きと波形の極性の取り方に二通りあり、いずれを正極性とするかを定義する必要が有るが、あるｋの値に対してｖ(t_k)、ｉ(t_k)がともに正極性のとき、瞬時電力ｐ(t_k)＝ｖ(t_k)・ｉ(t_k)も正極性であり、そのとき瞬時電力ｐ(t_k)が母線から送電線へ流出の方向となるような向きを電流の正極性の向きと定義するものとする。

図４に抵抗接地系統での送電線事故時の地絡電流の流れを示す。図４は、図１に示す変電所の機器構成の一部を示しており、図１と同一の構成部は、同一参照番号を付している。

図４において、母線Ｌ２に遮断器ＣＢ１１,ＣＢ１２を介して一端が夫々接続された送電線Ｌ１１,Ｌ１２の他端を、他の変電所の母線Ｌ６１に接続している。また、母線Ｌ２に遮断器ＣＢ１３,ＣＢ１４を介して一端が夫々接続された送電線Ｌ１３,Ｌ１４の他端を、他の変電所の母線Ｌ７１に接続している。また、トランスＴ１には、中性点抵抗ＮＧＲ１が設置されている。

また、他の変電所の母線Ｌ７１に一端が接続されたトランスＴ７１も、中性点抵抗ＮＧＲ２が設置されている。なお、電力系統の電圧階級によっては、中性点抵抗がない場合もある。

事故が商用周波の数サイクル間継続した場合は、地絡電流波形が交流波形になり、その方向判定は交流理論で容易に説明できる。本発明では、事故継続時間が１／２サイクル程度以下の極短時間の地絡事故などの場合に、瞬時値波形から事故箇所を特定する方法を検討し、瞬時電流波形の方向判定の困難さを克服したものである。

自動オシログラフ装置１での事故時の起動判定は図５に示す方法で行っている。すなわち、８サンプル(約２ｍｓ)間隔で線間電圧の１サイクル分の波形データの実効値を演算している(表１参照)。

しかし、これでは、継続時間が１サイクル以下の波形の変化は検出できないので、本発明においては、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換された零相電圧の瞬時値データについて、次の式２が成立したときに装置を起動させている。

ただし、Ｖo (k) : 離散化した零相電圧値
ｍ : 0.5サイクル相当のサンプル数
Ｖo(k-m) : 0.5サイクル前の零相電圧値
Ｖr : 定格電圧を相電圧の瞬時値に換算した値(電圧階級／√3×√2)
Ｋ : 設定値
波形が周波数変化しない正弦波の場合、上記式２の値はゼロとなる。正弦波から外れた値となると、そのずれが検出される。このときの各パラメータのレベルは、相電圧の定格によって規格化している。

図６に実際に判定させた例を示している。図６において、横軸は時間を表し、縦軸は規格化されたレベルを表すと共に、実線の曲線が上記式２の左辺の絶対値化前の演算値を示し、一点鎖線が検出レベルを示している。上記式２の左辺の演算値の値が検出レベルを超えたか否かを判定する。

次に、上記自動オシログラフ装置１の起動検出処理を図７のフローチャートに従って説明する。

まず、起動検出処理がスタートすると、ステップＳ１で電圧瞬時値をデータメモリー部１cの第１波形メモリー４に記録する。

次に、ステップＳ２に進み、零相電圧瞬時値について、上記式２の条件を満たすか否かを判定する。

そして、ステップＳ２で上記式２の条件を満たすと判定したときは、ステップＳ３に進む一方、上記式２の条件を満たさないと判定したときは、ステップＳ８に進む。

ステップＳ３で電圧変化検出時刻を取得する。

次にステップＳ４に進み、電圧変化を検出した時刻から数サイクル以内にＣＢ動作信号(遮断器の動作指令接点信号)が変化したか否かを判定する。

そして、ステップＳ４でＣＢ動作信号(遮断器の動作指令接点信号)が変化したと判定すると、ステップＳ８に進み、微地絡なしとして、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ４でＣＢ動作信号(遮断器の動作指令接点信号)が変化していないと判定すると、ステップＳ５に進み、微地絡検出ありとする。

そして、ステップＳ６に進み、第２波形メモリー５に波形データを作成した後、ステップＳ７に進み、サーバー装置２に波形データを送信して、ステップＳ１に戻る。

地絡電流の流れた方向の判別方法は、次のとおりである。

１．零相電圧(Ｖo)発生(＝非零)の開始点,終了点を求める。

２．各零相電流(Ｉo)において、開始点,終了点を求める。

３．零相電圧(Ｖo)および各送電線の零相電流(Ｉo)について、開始点,終了点の間の各点でＮ点平均をとり、その絶対値が最大となる点を求めその符号を求める。

４．零相電圧(Ｖo)および各送電線の零相電流(Ｉo)から求めた符号を比較し、微地絡発生区間を判定する。ここで、零相電圧(Ｖo)の符号が正で、各送電線の零相電流(Ｉo)の符号が正であるとき、監視対象変電所からＣＴのある線路に流出する方向であり、符号が負であるとき、ＣＴのある線路から監視対象変電所に流入する方向である。

線路上で発生した微地絡現象の例を図８〜図１２に示している。図８〜図１２において、横軸は時間[sec]を表し、図８の縦軸は電圧[ｋＶ]を表し、図９〜図１２の縦軸は電流[Ａ]を表している。

図８は零相電圧Ｖoであり、図９はNo.1の零相電流Ｉoである。図１０,図１１,図１２はNo.2、No.3、No.4の零相電流Ｉoである。

図８において零相電圧の振幅最大値の符号は正であり、図９においてNo.1零相電流の振幅最大値の符号は正であり、図１０においてNo.2零相電流の振幅最大値の符号は負であり、図１１においてNo.3零相電流の振幅最大値の符号は負であり、図１２においてNo.4零相電流の振幅最大値の符号は負である。この結果をまとめたものが表２である。表２を見ると零相電流の向きはNo.1のみ線路方向でそれ以外の線路では変電所方向であることがわかる。

変電所の母線には多数の送電線が接続されているが、その全てにおいて全く同じタイミングで事故が発生する確率はほぼ零と考えられるので、送電線が３回路以上の場合はその零相電流の振幅最大値の符号がすべて同じなら、地絡点は１箇所で変電所内部であって、零相電流は零相電圧の振幅最大値の符号を調べることなく監視対象変電所へ流入する方向であると判定できる。

上記サーバー装置２の地絡電流方向判定処理を図１３のフローチャートに従って以下に説明する。

まず、地絡電流方向判定処理がスタートすると、ステップＳ２１で自動オシログラフ装置１から伝送部２dにより波形データを受信する。

次に、ステップＳ２２に進み、受信した波形データに基づき、データ解析エンジン部２cにより各零相電流Ｉoの微地絡の件数、開始時刻、継続時間、波形のピーク値の符号を求める。

次に、ステップＳ２３に進み、データ解析エンジン部２cにより零相電圧Ｖoの開始時刻、継続時間を求める。

次に、ステップＳ２４に進み、各Ｉoのピーク値の符号より方向を判定する。

次に、ステップＳ２５に進み、データ解析エンジン部２cの演算結果をデータベース部２aに記録する。

そして、ステップＳ２６に進み、零相電流Ｉoの継続時間で閾値を超えるものがないと判定すると、ステップＳ２７に進む一方、零相電流Ｉoの継続時間で閾値を超えるものがあると判定すると、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ２７で全ての送電線の零相電流Ｉoが監視対象の変電所への流入方向であると判定すると、ステップＳ２８に進み、変電所内の設備の劣化の前兆現象の可能性大であるとして、ステップＳ２９に進む。

そして、ステップＳ２９で判定結果を表示器に表示して、ステップＳ３０に進む。

一方、ステップＳ２７で全ての送電線の零相電流Ｉoのうちの１つでも監視対象の変電所への流入方向でないときは、ステップＳ３１に進み、変電所内の設備の劣化の前兆現象の可能性小であるとして、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０で判定結果をデータベース部２aに記録して、この処理を終了する。

本実施形態では、零相電流の瞬時値波形のピーク値の極性を用いて、変電所内の設備劣化による現象か否かを判定しているが、瞬時値波形のピーク値の代わりに数サンプルの移動平均値のピーク値を用いたり、フィルタリングしてノイズ除去した波形のピーク値を用いたりしてもよい。また、数学的には類似パターンで変化している波形同士の相関関数のピーク値の極性を用いても本質的に同じ効果を奏する。

一方、零相電圧(Vo)発生(＝非零)の開始点,終了点の求め方の手順は次の通りである。

[１] 振幅の絶対値が最大となっている部分の瞬時値(最大値)を求める。

[２] 波形データを先頭からチェックし、最初に最大値の１０％を超えた点を開始点とする。

[３] 最大値となっているピーク点以降で２０ｍｓｅｃ間最大値の５％値以下であるのを見つけ、その２０ｍｓｅｃの区間直前の点を終了点とする。

[４] 終了点と開始点の間の経過時間が継続時間である。

[５] 一つの波形データで開始点と終了点が複数ある場合がある。終了点以降で再度開始点を検索する。

[６] 以降[２]〜[５]を波形データの最後まで繰り返し行う。

[７] 以上で判定された微地絡波形のうち継続時間が商用周波の０.５サイクルを超えるものは、微地絡ではなく故障であると判定する。

図１４は開始点,終了点,継続時間の算出方法を示す模式図である。図１４に示すように、まず、零相電流の絶対値の最大値を求める。次に、求めた零相電流の絶対値の最大値のピーク点から前の波形データで最大値の１０％の値を超える点を開始点とする。また、求めた零相電流の絶対値の最大値のピーク点以降の波形データで、最大値５％の値以下が２０ｍｓｅｃ間連続したとき、その２０ｍｓｅｃの区間直前の点を終了点とする。

以上の方法で継続的に微地絡を検出することにより、設備故障の予兆現象を含む波形データを収集することが常時可能となった。ここで、判定に用いられる１０％や２０ｍｓｅｃといった閾値は、一例でありこれらの値は適宜変更しても構わない。

本実施形態では、零相電流の瞬時値波形のピーク値の極性を用いて変電所内の設備劣化による現象か否かを判定しているが、発電所内の昇圧用変電設備等、送電線に直接または間接に接続された母線や変圧器、または発電機などを含むシステムにおいても同様に適用可能である。

ところで、変電所等での遮断器動作時には３相の各々の遮断器の動作タイミングのばらつきにより一瞬零相電圧や零相電流が発生する場合がある。そのような場合の電圧・電流の瞬時または過渡的な波形は事故予兆を示す波形データではないので除外しなければならない。具体的には、遮断器の動作指令接点信号を自動オシログラフ装置１に入力し、遮断器の動作指令接点信号の変化後から一定時間内の零相電圧,零相電流の波形の１サイクル程度以下の時間内の動作指令接点信号の変化は、３相の各々の遮断器の動作タイミングのばらつきにより発生したものとして事故予兆の波形データから除外することによって行う。この操作により、遮断器動作時に発生する零相電圧や零相電流のように必然的に発生した過渡的現象を事故予兆の波形データから除外することができる。

次に、検出結果の具体的な通報の方法について説明する。

変電所側の故障の前兆現象を検知すると、サーバー装置２にアクセスしているクライアント装置３の表示器に故障の予兆を検出したことを示すメッセージを、発生時刻,変電所名と共に表示し、警報音を発生させる。

送電線側の事故(またはその予兆)と見られる場合、その波形データは、サーバー装置２のデータベース部２aに判定結果とともに記録され、結果一覧の最新波形データとして、クライアント装置３側から発生時刻,発生変電所,発生線路を検索キーとして検索可能である。

図１５は事故予兆判定結果データ一覧の表示例を示している。表示項目は、左側から順に、発生時刻、判定結果、判定箇所、電流最大振幅値(Ａ)、継続時間(ｍｓ)、故障電力(Ｊ)である。ここで、故障電力とは、事故によって消費される零相エネルギーである。

以上の方法により事故予兆を示す波形データの収集、実事故の波形データとの比較検討が可能なデータを提供できるシステムが構築できた。

上記構成の電気設備事故予兆検出装置によれば、変電所設備などの劣化診断手法として電力系統において発生するごく短時間の放電現象に起因する電圧電流波形の変化を観測し、設備劣化により発生する僅かな放電現象を検出して、それを事故予兆データとしてサンプリング波形データを記録することにより、設備劣化による事故予兆を常時監視して検出することができる。また、発生箇所を特定できる変電設備等の劣化を診断するためのデータを解析装置等に提供することができる。

また、波形記録装置としての自動オシログラフ装置１を所内の設備に近い場所に設置し、事故予兆現象判定部としてのデータ解析エンジン部２cを有するサーバー装置２を、人が常駐する場所に設置することが可能となり、サーバー装置２の事故予兆現象の判定結果を速やかに人に提供することができる。

また、上記入力変換部１aに入力された複数の送電線の全てにおいてサンプリング波形データの零相電流波形の極性が同一のときにデータ解析エンジン部２cが所内の事故予兆現象であると判定することによって、事故予兆現象の判定が正確に行える。

また、上記電気設備事故予兆検出装置において、サンプリング波形データの零相電流波形の極性を、ピークサンプル値の極性とすることによって、事故予兆現象の判定を正確に行うことができる。または、サンプリング波形データの零相電流波形の極性を、ピークサンプル値周辺の数サンプルのデータの平均値の極性とすることによって、ノイズによる誤検出を防いで、事故予兆現象の判定が正確に行うことができる。または、サンプリング波形データの零相電流波形の極性を、ローパスフィルタリングされた後のピークサンプル値の極性とすることによって、ノイズによる誤検出を防いで、事故予兆現象の判定を正確に行うことができる。

また、直接接地系統の送電線において、自動オシログラフ装置１の第２波形メモリー５に記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに三相交流の相電圧のうちの地絡相の相電圧の波形と三相交流の相電流のうちの地絡相の相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時地絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時地絡の大きさの程度を検出することができる。

また、抵抗接地系統の送電線において、自動オシログラフ装置１の第２波形メモリー５に記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに零相電圧の波形と零相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時地絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時地絡の大きさの程度を検出することができる。

また、上記自動オシログラフ装置１の第２波形メモリー５に記憶されたサンプリング波形データに基づいて、瞬時短絡のときに三相交流の線間電圧の波形と相電流の波形との積の積分値から消費エネルギー算出部により消費エネルギーを算出することによって、瞬時短絡に起因する事故予兆現象の判定のみならず、瞬時短絡の大きさの程度を検出することができる。

また、上記自動オシログラフ装置１の第１波形メモリー４から一定時間遅延させたサンプリング波形データおよび接点信号入力部１gに入力された遮断器の動作指令接点信号を、第２波形メモリー５に予め設定された時間分記憶して、起動判定部１eが記憶対象の波形データであると判定した場合であっても、起動検出直前のデータで遮断器の動作指令接点信号の変化が検出されているときは、サーバー装置２のデータ解析エンジン部２cは、事故予兆現象を判定しない。これにより、遮断器の動作指令接点信号が変化する母線事故を、事故予兆現象であると誤って判定することがなくなり、事故予兆現象の検出精度が向上する。

また、上記構成の自動オシログラフシステムによれば、電気設備事故予兆検出装置で設備劣化による事故予兆を検出でき、検出された事故予兆を消費エネルギーの大きいものから順に優先的にクライアント装置３側の表示部に表示したり、印字部に印字したり、他の装置に伝送したりすることができる。

また、所内の母線に接続された複数の送電線における地絡事故または短絡事故の事故波形データを記録して、電気設備事故予兆検出装置に記録された事故波形データを解析装置のデータ記録部に記録し、データ記録部に記録された事故波形データをクライアント装置３の表示部に表示するか、または、事故波形データを解析装置の印字部により印字するか、または、事故波形データを解析装置の伝送部により他の装置に伝送する。これにより、事故予兆現象の検出だけでなく、地絡事故または短絡事故の事故波形データを表示部に表示したり、印字部に印字したり、他の装置に伝送したりすることができる。

図１５はこの発明の電気設備事故予兆検出装置により設備劣化による事故予兆を検出した例を示している。図１６にはその変電設備およびその周辺の設備を示す。また、そのうちＣ変電所内における微地絡時のＡ変電所の母線電圧と電流の波形を図１７に示し、Ｂ変電所の母線電圧と電流の波形を図１８に示し、Ｃ変電所の連系点の電流の波形を図１９に示し、Ｃ変電所の母線電圧の波形を図２０に示し、Ｄ変電所の母線電圧とＣＴd-2の電流波形を図２１に示し、Ｄ変電所の母線電圧とＣＴd-1の電流波形を図２２に示している。図１７〜図２２はＣ変電所内で微地絡が発生したときの波形である。

図１７(a)〜(d)に示す相電圧Ｖa,Ｖb,Ｖcと零相電圧Ｖoは、図１６に示す電圧分圧器ＰＤa-1またはＰＤa-2のいずれか一方の２次側電圧であり、図１７(e),(f)に示す零相電流Ｉoは、図１６に示す変流器ＣＴa-1,ＣＴa-2の２次側電流である。

また、図１８(a)〜(d)に示す相電圧Ｖa,Ｖb,Ｖcと零相電圧Ｖoは、図１６に示す電圧分圧器ＰＤb-1またはＰＤb-2のいずれか一方の２次側電圧であり、図１８(e),(f)に示す零相電流Ｉoは、図１６に示す変流器ＣＴb-1,ＣＴb-2の２次側電流である。

また、図１９(a)〜(d)に示す零相電流Ｉoは、図１６に示す変流器ＣＴc-1,ＣＴc-2,ＣＴc-3,ＣＴc-4の２次側電流である。

この例では図２０(d)に示す変電所Cの零相電圧の振幅最大値の符号が負であるため、図１９(a)〜(d)に示す零相電流Ｉoはその振幅最大値の符号が正の場合、変電所に流入する方向である。

図２０(a)〜(d)に示す相電圧Ｖa,Ｖb,Ｖcと零相電圧Ｖoは、図１６に示す電圧分圧器ＰＤc-1またはＰＤc-2のいずれか一方の２次側電圧である。

また、図２１(a)〜(d)に示す相電圧Ｖa,Ｖb,Ｖcと零相電圧Ｖoは、図１６に示す電圧分圧器ＰＤd-1の２次側電圧であり、図２１(e)に示す零相電流Ｉoは、図１６に示す変流器ＣＴd-1の２次側電流である。

さらに、図２２(a)〜(d)に示す相電圧Ｖa,Ｖb,Ｖcと零相電圧Ｖoは、図１６に示す電圧分圧器ＰＤd-2の２次側電圧であり、図２２(e)に示す零相電流Ｉoは、図１６に示す変流器ＣＴd-2の２次側電流である。

図１７〜図２２に示すように、変電所Ｃ内の母線に接続された送電線の全てにおいて零相電流の最大値の極性が、変電所Ｃ内に外部から地絡電流または短絡電流が流入する方向であることを表しており、監視対象の変電所Ｃ内で事故予兆現象が発生したと判定する。

上記実施の形態では、電気設備事故予兆検出装置としての自動オシログラフ装置およびそれを用いた電気設備事故予兆検出システムとしての自動オシログラフシステムについて説明したが、電気設備事故予兆検出装置および電気設備事故予兆検出システムはこれに限らない。

また、上記実施の形態では、サンプリング波形データの零相電流の最大値の極性を用いて、所内で事故予兆現象が発生したか否かを判定したが、サンプリング波形データの相電流の最大値の極性を用いて、所内で事故予兆現象が発生したか否かを判定してもよい。この場合、地絡相の相電流を用いる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

図１は変電所の主な機器の構成を示す図である。 図２は自動オシログラフシステムの構成を示すブロック図である。 図３は変電所の単線結線図である。 図４は送電線事故時の地絡電流の流れを示す図である。 図５は上記自動オシログラフ装置における瞬時停電判定手法を説明するための図である。 図６は上記自動オシログラフ装置の起動検出例を示す図である。 図７は上記自動オシログラフ装置の起動検出処理のフローチャートである。 図８は線路上で発生した微地絡現象の零相電圧の波形を示す図である。 図９はNo.1零相電流の波形を示す図である。 図１０はNo.2零相電流の波形を示す図である。 図１１はNo.3零相電流の波形を示す図である。 図１２はNo.4零相電流の波形を示す図である。 図１３はサーバー装置の地絡電流方向判定処理のフローチャートである。 図１４は開始点、終了点、継続時間算出方法を示す模式図である。 図１５はこの発明の電気設備事故予兆検出装置により設備劣化による事故予兆を検出した例を示している。 図１６は上記事故予兆を検出した例の変電設備およびその周辺の設備を示す図である。 図１７はＡ変電所の母線電圧と電流の波形を示す図である。 図１８はＢ変電所の母線電圧と電流の波形を示す図である。 図１９はＣ変電所の連系点の電流の波形を示す図である。 図２０はＣ変電所の母線電圧の波形を示す図である。 図２１はＤ変電所の母線電圧と電流の波形を示す図である。 図２２はＤ変電所の母線電圧と電流の波形を示す図である。

１…自動オシログラフ装置
１a…入力変換部
１b…Ａ／Ｄ変換部
１c…データメモリー部
１d…伝送部
１e…起動判定部
１f…制御部
１g…接点信号入力部
２…サーバー装置
２a…データベース部
２b…Webアプリ部
２c…データ解析エンジン部
２d…伝送部
３…クライアント装置
４…第１波形メモリー
５…第２波形メモリー

Claims (10)

1. 少なくとも複数の変電所が送電線を介して接続された電力系統において１つの所内の母線に接続された複数の送電線における三相交流の少なくとも零相電圧または零相電流を、予め設定されたレベルの電圧信号に変換する入力変換部と、
   上記入力変換部からの電圧信号を、予め設定されたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
   上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データに基づいて、上記各送電線の零相電圧または零相電流が、予め設定された起動レベルを越えているとき、かつ、その起動レベルを連続して超えた期間が１サイクル以下であるとき、記憶対象の波形データであると判定する起動判定部と、
   上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データを一定時間記憶した後に出力する第１波形メモリーと、
   上記起動判定部が上記記憶対象の波形データであると判定すると、上記第１波形メモリーから上記一定時間遅延させたサンプリング波形データを、予め設定された時間分記憶する第２波形メモリーと、
   上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、上記所内の母線に接続された上記複数の送電線の全てにおいて零相電流または相電流に含まれるパルス状波形データの最大値の極性が、上記所内に外部から地絡電流または短絡電流が流入する方向であることを表しているとき、上記所内で事故予兆現象が発生したと判定する事故予兆現象判定部と
   を備え、
   上記サンプリング波形データの零相電流波形または相電流波形の極性は、上記パルス状波形データのピークサンプル値周辺の数サンプルのデータの平均値の極性であることを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
2. 請求項１に記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記入力変換部と上記Ａ／Ｄ変換部と上記起動判定部と上記第１波形メモリーと上記第２波形メモリーを有する波形記録装置と、
   上記事故予兆現象判定部を有するデータ処理装置と
   を備え、
   上記波形記録装置は、上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データを上記データ処理装置に送信する送信部を有し、
   上記データ処理装置は、上記波形記録装置の上記送信部からのサンプリング波形データを受信する受信部を有し、上記受信部により受信された上記サンプリング波形データに基づいて、上記事故予兆現象判定部により事故予兆現象の判定を行うことを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
3. 請求項１または２に記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記事故予兆現象判定部は、上記入力変換部に入力された上記複数の送電線の全てにおいて上記サンプリング波形データの零相電流波形または同一相名の相電流波形同士の極性が同一のときに上記所内の事故予兆現象であると判定することを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記起動判定部は、上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データの零相電圧波形において、
   

   

   ただし、Ｖo (k) : 離散化した零相電圧値
   ｍ : 0.5サイクル相当のサンプル数
   Ｖo(k-m) : 0.5サイクル前の零相電圧値
   Ｖr : 定格電圧を相電圧の瞬時値に換算した値
   Ｋ : 設定値
   の条件が成立したとき、上記記憶対象の波形データであると判定することを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記複数の送電線が直接接地系統であって、
   上記入力変換部に上記複数の送電線における三相交流の相電圧および相電流が入力され、
   上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに上記三相交流の相電圧のうちの地絡相の相電圧の波形と上記三相交流の相電流のうちの地絡相の相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えたことを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
6. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記複数の送電線が抵抗接地系統であって、
   上記入力変換部に複数の送電線における三相交流の零相電圧および零相電流が入力され、
   上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時地絡のときに上記零相電圧の波形と上記零相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えたことを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
7. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記入力変換部に複数の送電線における三相交流の線間電圧および相電流が入力され、
   上記第２波形メモリーに記憶された上記サンプリング波形データに基づいて、瞬時短絡のときに上記三相交流の線間電圧の波形と上記相電流の波形との積の積分値から消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出部を備えたことを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置において、
   上記所内に設置され、上記複数の送電線を遮断するための遮断器に対する動作指令接点信号が入力される接点信号入力部を備え、
   上記第１波形メモリーは、上記Ａ／Ｄ変換部により変換されたサンプリング波形データおよび上記接点信号入力部に入力された上記遮断器の動作指令接点信号を一定時間記憶した後に出力し、
   上記第２波形メモリーは、上記第１波形メモリーから上記一定時間遅延させたサンプリング波形データおよび上記接点信号入力部に入力された上記遮断器の動作指令接点信号を、予め設定された時間分記憶すると共に、
   上記事故予兆現象判定部は、上記起動判定部が上記記憶対象の波形データであると判定し、起動検出直前のデータで上記遮断器の動作指令接点信号の変化が検出されているときは、事故予兆現象を判定しないことを特徴とする電気設備事故予兆検出装置。
9. 請求項５から７までのいずれか１つに記載の電気設備事故予兆検出装置を用いた電気設備事故予兆検出システムであって、
   上記電気設備事故予兆検出装置は、上記事故予兆現象判定部による事故予兆現象の判定結果のデータを送信する検出装置側送信部を有し、
   上記電気設備事故予兆検出装置の上記検出装置側送信部からの上記事故予兆現象の判定結果のデータを受信する解析装置側受信部と、上記解析装置側受信部で受信した上記事故予兆現象の判定結果のデータを記録するデータ記録部と、上記データ記録部に記録された複数の上記事故予兆現象の判定結果のデータの中から上記電気設備事故予兆検出装置の上記消費エネルギー算出部により算出された消費エネルギーが最大のデータを表示する表示部、または、上記消費エネルギーが最大のデータを印字する印字部か、または、上記消費エネルギーが最大のデータを他の装置に伝送する伝送部を有する解析装置を備えたことを特徴とする電気設備事故予兆検出システム。
10. 請求項９に記載の電気設備事故予兆検出システムにおいて、
    上記電気設備事故予兆検出装置は、上記入力変換部と上記Ａ／Ｄ変換部と上記起動判定部と上記第１波形メモリーと上記第２波形メモリーを用いて、上記所内の母線に接続された上記複数の送電線における地絡事故または短絡事故の事故波形データを記録する事故波形記録機能を備え、
    上記解析装置は、上記電気設備事故予兆検出装置に記録された上記事故波形データを上記データ記録部に記録し、上記データ記録部に記録された上記事故波形データを上記表示部に表示するか、または、上記事故波形データを上記印字部により印字するか、または、上記事故波形データを上記伝送部により上記他の装置に伝送することを特徴とする電気設備事故予兆検出システム。

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