JP6284981B2 - Insulation deterioration diagnosis device - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁劣化診断装置に関し、詳しくは、変電所などに設置された変圧器の絶縁劣化を診断する絶縁劣化診断装置に関する。   The present invention relates to an insulation deterioration diagnosis apparatus, and more particularly to an insulation deterioration diagnosis apparatus that diagnoses insulation deterioration of a transformer installed in a substation or the like.

変電所などに設置された変圧器の故障を検出する装置には、電流比率継電器などが使われている。この電流比率継電器は、変圧器が一定の電圧比で電圧変換するときに電流値がその逆数の電流比で変換されることを利用し、変圧器内部に地絡電流等が漏れる要因が発生すると、変圧器に流れ込む方向の電流を正として、更にその電流比を加味した電流値の総和(もしくは電流比を加味した変圧器に流れ込む方向の零相電流成分の総和)が零にならなくなることを利用し、変圧器内の対接地間漏れ電流の有無を検出するものである。   Current ratio relays are used in devices that detect the failure of transformers installed in substations. This current ratio relay uses the fact that the current value is converted at the reciprocal current ratio when the transformer performs voltage conversion at a constant voltage ratio, and causes a cause of leakage of ground fault current etc. inside the transformer. The current in the direction flowing into the transformer is positive, and the sum of the current values taking into account the current ratio (or the sum of the zero-phase current components in the direction flowing into the transformer taking into account the current ratio) does not become zero. It is used to detect the presence or absence of leakage current between ground in the transformer.

しかしながら、上記電流比率継電器は、誤検出を避けるために検出範囲を狭くとってあり、電流値そのものが大きくなると、漏れ電流の有無の判定閾値も比例して大きくなる。また、この電流比率継電器は、商用周波の１サイクル以上継続する漏電事故を検出するものであり、瞬発的に発生する電流サージ波形等による事故予兆現象を検出するものではない。   However, the current ratio relay has a narrow detection range in order to avoid erroneous detection, and when the current value itself increases, the determination threshold for the presence or absence of leakage current also increases proportionally. Further, this current ratio relay detects a leakage accident that continues for one cycle or more of the commercial frequency, and does not detect a sign of an accident due to an instantaneous current surge waveform or the like.

しかるに事故が起こってしまうと、変圧器の補修や交換には、多大な時間が必要となり、その間停電状態が継続したり、変電所の稼働率が低下したりする。そのため、事故に至る前の事故予兆を検出し、劣化した絶縁オイルの交換など事前に対策を講じることができれば、変圧器の事故を未然に防ぐことも可能である。   However, if an accident occurs, it takes a lot of time to repair or replace the transformer, and during that time the power outage continues or the operating rate of the substation decreases. Therefore, if it is possible to detect an accident sign before an accident and take measures in advance such as replacement of deteriorated insulating oil, it is possible to prevent a transformer accident in advance.

最近では、そういった用途に供するため、変圧器等の機器内の絶縁劣化によって生じる放電現象について、その機器の周辺に配置したサージ波形検出用センサ−から得られるサージ波形データを元に、おおよその発生個所を特定したり、絶縁劣化の程度を予測したりすることが行われている。   Recently, in order to provide such a use, the occurrence of discharge phenomenon caused by insulation deterioration in equipment such as transformers is roughly generated based on the surge waveform data obtained from the surge waveform detection sensor placed around the equipment. The location is specified and the degree of insulation deterioration is predicted.

また、誤検出の元となる不要な外来サージを低減させるためにフィルターを用いたり、線間波を用いたりすることで、外来の磁気誘導等によって生じる同相のノイズによる不要なサージ波形を互いにキャンセルさせることも行われてきた。   Also, by using a filter to reduce unnecessary external surges that can cause false detections, or using inter-line waves, unnecessary surge waveforms due to in-phase noise caused by external magnetic induction, etc. can be canceled each other. Has also been done.

特許文献１には、送電線のサージの到達時間差によって、故障箇所を特定する方法が記されている。   Patent Document 1 describes a method of identifying a failure location based on a difference in arrival time of a surge on a transmission line.

また、特許文献１には、事故電圧サージの周波数成分を周波数バンド毎に抽出するサブバンドフィルターを用いて不要なノイズ成分を除去して故障個所を特定する方法が記載されている。   Patent Document 1 describes a method of identifying a fault location by removing unnecessary noise components using a subband filter that extracts frequency components of an accident voltage surge for each frequency band.

また、特許文献２には、電圧分圧器の二次側回路からコンデンサを経由してサージ電流を得る方法が記載されている。   Patent Document 2 describes a method of obtaining a surge current from a secondary side circuit of a voltage divider via a capacitor.

また、特許文献３には、送電線から入力変換器でパルス波を取り込み、そのパルス波の極性を判定して内部事故か外部事故かを判断する方法が記載されている。   Further, Patent Document 3 describes a method of taking a pulse wave from a power transmission line with an input converter and determining the polarity of the pulse wave to determine whether it is an internal accident or an external accident.

また、特許文献４には、メタリックモ−ド(送電線の電線間モ−ド)の線間波のサージ波形を用いることで、誘導ノイズ等の同相の誤差成分を排除しつつ故障点標定することが記載されている。   Further, Patent Document 4 uses a surge waveform of a line wave in a metallic mode (wire-to-wire mode of a transmission line) to determine a fault point while eliminating in-phase error components such as induction noise. It is described.

特許第３８４４７５７号(請求項１)Japanese Patent No. 3844757 (Claim 1) 特許第４９１４３０６号(請求項１)Patent No. 4914306 (Claim 1) 特許第４９７１２８５号(請求項１)Patent No. 4971285 (Claim 1) 特許第４０４４４８９号(請求項１)Patent No. 4044489 (Claim 1)

ところで、変圧器内部での地絡現象や短絡現象は、巻線数周分の短絡(ターンツーターンショートまたは単にワンターンショートという)では、入出力電流値に相間短絡(レイヤーツーレイヤーショートまたは単にレイヤーショートという)の場合ほどの変化を生じず、また、漏電ではないために電流比率継電器も動作しないことがある。そのような場合、地絡個所や短絡箇所(主に巻線間の部分短絡の場合が多いが)では巻線の抵抗値も小さいので、大電流が流れて発熱し、絶縁部材を急速に劣化させて大事故に進展する可能性が有るので、早急に発見して対処しなければならない。   By the way, a ground fault phenomenon or a short circuit phenomenon inside the transformer is a short circuit of several turns of the winding (turn-to-turn short circuit or simply one-turn short circuit). The current ratio relay may not work because it is not a leakage current. In such a case, since the resistance value of the winding is small at the ground fault location or short-circuit location (mainly in the case of partial short circuit between the windings), a large current flows and heat is generated, and the insulating member deteriorates rapidly. It may cause a major accident and must be discovered and dealt with immediately.

そのため、変圧器について内部地絡時や部分短絡時に生じる僅かな放電パルスも検出可能とし、かつ、その放電パルスの前後の僅かな電流値の変化も評価でき、電流比率継電器などよりさらに高精度に事故や事故予兆現象を検出できる機能を有する装置が必要となっている。   Therefore, it is possible to detect a slight discharge pulse generated at the time of an internal ground fault or a partial short-circuit with respect to the transformer, and it is possible to evaluate a slight change in current value before and after the discharge pulse, and more accurately than a current ratio relay etc. There is a need for a device having a function capable of detecting an accident or a sign of an accident.

従来の事故予兆検出装置では、絶縁破壊が起こる瞬間のサージ電流等を捉えて何らかの問題が発生していることを指摘できる機能はあるものの、絶縁破壊によって短絡状態やアーク閃絡状態が継続した場合、その状況を評価できる機能はなく、原因が判らないまま放置され、より大きな事故に繋がっていた。   Although the conventional accident sign detection device has a function that can indicate that a problem has occurred by detecting the surge current at the moment when dielectric breakdown occurs, etc., but short-circuiting or arc flashing continues due to dielectric breakdown , There was no function to evaluate the situation, it was left without knowing the cause, leading to a larger accident.

そこで、本発明の課題は、主に発変電所の変圧器に適用して、変圧器内の絶縁劣化によって生ずる放電現象を外来サージ波形と区別して観測し、放電現象の結果生じる入出力電流値の変化が僅かな場合でも上記変化を高精度に検出し、その原因(内部地絡または巻線間の部分短絡など)を判定することにより、変圧器の絶縁劣化を診断できる絶縁劣化診断装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is mainly applied to a transformer in a substation, observing a discharge phenomenon caused by insulation deterioration in the transformer separately from an external surge waveform, and an input / output current value resulting from the discharge phenomenon An insulation deterioration diagnosis device that can detect the deterioration of transformer insulation by detecting the above changes with high accuracy and determining the cause (such as internal ground fault or partial short circuit between windings) It is to provide.

一般に絶縁物の劣化によって生じる放電パルスは、その継続時間が数μｓｅｃのものから数ｍｓｅｃのものまで様々であるが、事故予兆現象をなるべく早期に捉えようとする場合は、継続時間が最も短い数μｓｅｃ程度のものを検出できることが必要である。   In general, the discharge pulses generated by the deterioration of the insulator vary in duration from a few μsec to a few msec. However, when trying to catch the sign of an accident as early as possible, the number of the shortest duration. It is necessary to be able to detect a thing of about μsec.

変圧器内で絶縁破壊の結果起こる現象については、通常の保護リレ−(電流比率継電器など)で充分検出可能なほど影響の大きな現象である場合は問題ないが、本発明の課題は、変圧器内の絶縁劣化現象を高精度に捉え、その原因を推定する装置を提供することにある。   The phenomenon that occurs as a result of dielectric breakdown in the transformer is not a problem if it is a phenomenon that has a sufficiently large effect that it can be sufficiently detected by a normal protection relay (such as a current ratio relay). It is an object of the present invention to provide a device for accurately grasping the phenomenon of insulation deterioration and estimating the cause.

そのため、本発明の絶縁劣化診断装置は、高速度サンプリングで検出可能なサージ波形検出機能の他に、サージ波形の検出前後の商用周波の半サイクルから数サイクル分の低速度サンプリングで商用周波電流値の高精度の評価を行って、変圧器内部のワンターンショート現象の検出を行う。   Therefore, in addition to the surge waveform detection function that can be detected by high-speed sampling, the insulation deterioration diagnosis device of the present invention has a commercial-frequency current value by low-speed sampling for several cycles to half-cycle of commercial frequency before and after detection of the surge waveform. The one-turn short-circuit phenomenon inside the transformer is detected.

本発明の絶縁劣化診断装置は、
変圧器の一次側および二次側の三相電流波形を検出する電流波形検出手段と、
上記電流波形検出手段により検出された上記三相電流波形のサージ波形成分を高サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換する高速Ａ／Ｄ変換部と、
上記電流波形検出手段により検出された上記三相電流波形の商用周波数成分を低サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換する低速Ａ／Ｄ変換部と、
上記高速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された上記サージ波形成分の波形データを記憶する第１波形記憶部と、
上記低速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された上記商用周波数成分の波形データを記憶する第２波形記憶部と、
上記サージ波形成分の波形データに基づいて、サージ電流の有無を判定するサージ電流判定部と、
上記サージ電流判定部が上記サージ電流ありと判定し、かつ、上記第１波形記憶部に記憶された上記サージ波形成分の波形データのうち、上記変圧器の一次側と二次側の同一相または見做し同一相の上記サージ電流の波形データが逆位相または逆極性のとき、上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定する第１絶縁劣化判定部と、
上記第１絶縁劣化判定部が、上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記第２波形記憶部に記憶された上記商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定した時点から少なくとも半サイクルの期間に、上記変圧器の一相または二相で入出力間の電流比が予め設定された範囲内にないとき、上記変圧器で漏電となる絶縁劣化または部分短絡となる絶縁劣化が発生したと判定する第２絶縁劣化判定部と
を備えたことを特徴とする。 The insulation deterioration diagnosis device of the present invention is
Current waveform detection means for detecting a three-phase current waveform on the primary side and the secondary side of the transformer;
A high-speed A / D converter for A / D converting the surge waveform component of the three-phase current waveform detected by the current waveform detection means at a high sampling frequency;
A low-speed A / D converter that A / D converts the commercial frequency component of the three-phase current waveform detected by the current waveform detection means at a low sampling frequency;
A first waveform storage unit that stores waveform data of the surge waveform component that has been A / D converted by the high-speed A / D conversion unit;
A second waveform storage unit that stores waveform data of the commercial frequency component A / D converted by the low-speed A / D conversion unit;
Based on the waveform data of the surge waveform component, a surge current determination unit that determines the presence or absence of surge current;
Of the waveform data of the surge waveform component stored in the first waveform storage unit, the surge current determination unit determines that the surge current is present, and the same phase on the primary side and the secondary side of the transformer or Assuming that the waveform data of the surge current of the same phase is in reverse phase or reverse polarity, a first insulation deterioration determination unit that determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer;
The waveform of the commercial frequency component stored in the second waveform storage unit when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. In the data, the current ratio between input and output is preset in one or two phases of the transformer in at least a half cycle period from the time when it is determined that there is a possibility that the insulation deterioration or the sign of insulation deterioration has occurred. And a second insulation deterioration determining unit that determines that an insulation deterioration that causes a leakage or an insulation deterioration that causes a partial short circuit has occurred when the transformer is not within the specified range.

ここで、変圧器の一次側と二次側が共にＹ接続または△接続の同一結線方式であった場合は商用周波において対地間電圧波形または相間電圧波形の位相が同じ相または相間を言い、変圧器の一次側と二次側の一方がＹ接続で他方が△接続である場合は、Ｙ接続側の電流計測用ＣＴ(Current Transformer)の接続を△結線方式として変圧器の他方の△接続と商用周波において線間電圧波形の位相が同じになる相間を「見做し同一相」というものとする。   Here, when the primary side and the secondary side of the transformer are both Y-connected or Δ-connected in the same connection method, the voltage phase-to-ground waveform or the phase of the phase-to-phase voltage waveform at the commercial frequency means the same phase or phase, and the transformer When one of the primary side and secondary side is Y-connected and the other is △ -connected, the connection of the CT (Current Transformer) for current measurement on the Y-connection side is set to △ -connection method and the other △ -connection of the transformer and commercial The phase where the phase of the line voltage waveform is the same at the frequency is referred to as “same phase”.

例えば、図３のように変圧器の一次側がＹ結線で二次側が△結線である場合は、一次側のＣＴ接続を図３のように△接続として一次側のＣＴの二次側の各相とそれに対応する変圧器の二次側の位相が同じとなる相同士が「見做し同一相」となる。   For example, when the primary side of the transformer is Y-connected and the secondary side is △ -connected as shown in FIG. 3, each phase on the secondary side of the primary-side CT is set as △ -connected as shown in FIG. And the phase in which the phase of the secondary side of the transformer corresponding to it is the same is regarded as “the same phase”.

上記構成によれば、高速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換されたサージ波形成分の波形データを第１波形記憶部に記憶すると共に、低速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された商用周波数成分の波形データを第２波形記憶部に記憶する。また、上記サージ波形成分の波形データに基づいて、サージ電流判定部はサージ電流の有無を判定する。そして、サージ電流判定部がサージ電流ありと判定し、かつ、第１波形記憶部に記憶されたサージ波形成分の波形データのうち、変圧器の一次側と二次側の同一相のサージ電流の波形データが逆位相または逆極性のとき、第１絶縁劣化判定部は、変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定する。次に、上記第１絶縁劣化判定部が、変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、第２波形記憶部に記憶された商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定した時点から少なくとも半サイクルの期間に、変圧器の一相または二相で入出力間の電流比が予め設定された範囲内にないとき、第２絶縁劣化判定部は、変圧器で漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)が発生したと判定する。   According to the above configuration, the waveform data of the surge waveform component that has been A / D converted by the high-speed A / D converter is stored in the first waveform storage unit, and the commercial data that has been A / D converted by the low-speed A / D converter The waveform data of the frequency component is stored in the second waveform storage unit. The surge current determination unit determines the presence or absence of surge current based on the waveform data of the surge waveform component. The surge current determination unit determines that there is a surge current, and among the waveform data of the surge waveform component stored in the first waveform storage unit, the surge current of the same phase on the primary side and the secondary side of the transformer When the waveform data is in reverse phase or reverse polarity, the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. Next, when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer, and the waveform of the commercial frequency component stored in the second waveform storage unit In the data, the current ratio between input and output is preset in one or two phases of the transformer for at least a half cycle period from the time when it is determined that the above-mentioned insulation deterioration or the sign of insulation deterioration may have occurred. When it is not within the range, the second insulation deterioration determination unit determines that the insulation deterioration causing leakage (or the insulation deterioration causing partial short-circuit) has occurred in the transformer.

このようにして、変圧器内部で漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)で生じた放電現象によるサージ電流と共に入出力電流値の僅かな変化を捉えて、そのサージ電流の原因(漏電(内部地絡)または巻線間の部分短絡など)を診断することができる。   In this way, a slight change in the input / output current value is detected along with the surge current caused by the discharge phenomenon caused by the insulation deterioration (or the insulation deterioration that causes a partial short circuit) that occurs in the transformer, and the cause of the surge current ( Earth leakage (internal ground fault) or partial short circuit between windings) can be diagnosed.

なお、変電所などの変圧器には、タップ切り替え機能があり、部分短絡でなくても電圧比が変わる場合が有る。タップ切り替えの場合もサージは発生し、電圧比は変わるので、これらは区別するのが難しい。   Note that transformers such as substations have a tap switching function, and the voltage ratio may change even if it is not a partial short circuit. In the case of tap switching, a surge occurs and the voltage ratio changes, so that it is difficult to distinguish them.

そこで、本発明者は、変圧器のタップ切り替えの場合は電圧比が三相ともほぼ同時に変化するが、変圧器内部のワンターンショート等の場合は特定相のみ電圧比が変わることを利用して、両者を区別してワンターンショート等を検出する方法を検討した。   Therefore, the present inventor uses the fact that in the case of transformer tap switching, the voltage ratio changes almost simultaneously in all three phases, but in the case of a one-turn short inside the transformer, the voltage ratio changes only in a specific phase, A method for detecting one-turn shorts and the like by distinguishing the two was studied.

すなわち、一実施形態の絶縁劣化診断装置では、
上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定し、かつ、上記第２波形記憶部に記憶された上記商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定した時点の前後の上記変圧器の入出力間の上記電流比が三相とも略同時にかつ略同じ電流比で変化したとき、上記変圧器がタップ切り替えされたと判定するタップ切替判定部を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記タップ切替判定部により上記変圧器が上記タップ切り替えされたと判定したとき、上記漏電となる絶縁劣化または上記部分短絡となる絶縁劣化について判定しないことを特徴とした。 That is, in the insulation deterioration diagnosis device of one embodiment,
In the waveform data of the commercial frequency component stored in the second waveform storage unit, the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. When the current ratio between the input and output of the transformer before and after the time when it is determined that there is a possibility that the insulation deterioration or insulation deterioration has occurred, the three phases change at substantially the same and substantially the same current ratio. A tap switching determination unit that determines that the transformer has been tap-switched,
The second insulation deterioration determination unit does not determine the insulation deterioration that causes the leakage or the insulation deterioration that causes the partial short circuit when the tap switching determination unit determines that the transformer has been switched. .

上記実施形態によれば、第１絶縁劣化判定部により変圧器に絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定し、かつ、第２波形記憶部に記憶された商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定した時点の前後の変圧器の入出力間の電流比が三相とも略同時にかつ略同じ電流比で変化したとき、タップ切替判定部は、変圧器がタップ切り替えされたと判定する。このとき、第２絶縁劣化判定部では、漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)について判定しない。   According to the above-described embodiment, the commercial frequency stored in the second waveform storage unit is determined by the first insulation deterioration determination unit to determine that there is a possibility that insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) has occurred in the transformer. In the component waveform data, the current ratio between the input and output of the transformer before and after the time when it is determined that the above-mentioned insulation deterioration (or a predictive phenomenon of insulation deterioration) may have occurred is almost the same and substantially the same for all three phases. When it changes by, a tap switching determination part determines with the transformer having been tap-switched. At this time, the second insulation deterioration determination unit does not determine insulation deterioration that causes leakage (or insulation deterioration that causes partial short-circuit).

例えば、変電所の変圧器には、タップ切り替え機能があり、部分短絡でなくても電圧比が変わるタップ切り替えの場合に、サージ電流が発生して電圧比が変わるので、絶縁劣化によるサージ電流とタップ切り替えによるサージ電流を区別するのは難しい。   For example, a transformer in a substation has a tap switching function, and in the case of tap switching where the voltage ratio changes even if it is not a partial short circuit, a surge current is generated and the voltage ratio changes. It is difficult to distinguish surge current due to tap switching.

上記実施形態では、このような変圧器のタップ切り替えが行われたことをタップ切替判定部により判定したときは、第２絶縁劣化判定部は、漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)について判定しないので、タップ切り替えによる誤判定を防止できる。   In the above embodiment, when the tap switching determination unit determines that such a tap switching of the transformer has been performed, the second insulation deterioration determination unit determines that the insulation deterioration (or the insulation deterioration that causes a partial short circuit) is a leakage. ) Is not determined, and erroneous determination due to tap switching can be prevented.

また、一実施形態の絶縁劣化診断装置では、
上記変圧器の一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の零相成分を検出する零相成分検出手段を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記零相成分検出手段により検出された上記零相成分が予め設定された閾値を越えたとき、対接地間漏電と判定する。 Further, in the insulation deterioration diagnosis device of one embodiment,
A zero-phase component detecting means for detecting a zero-phase component of at least one of the three-phase current waveforms on the primary side or the secondary side of the transformer;
The second insulation deterioration determining unit detects when the first insulation deterioration determining unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer, and is detected by the zero phase component detecting means. When the above zero-phase component exceeds a preset threshold value, it is determined that there is a ground-to-ground leakage.

上記実施形態によれば、第１絶縁劣化判定部により変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、零相成分検出手段により検出された三相電流波形の零相成分が予め設定された閾値を越えたとき、第２絶縁劣化判定部は対接地間漏電と判定する。これにより、変圧器の巻線と接地との間で漏電が生じていることが容易に分かる。   According to the above embodiment, the three-phase current detected by the zero-phase component detection means when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. When the zero-phase component of the waveform exceeds a preset threshold value, the second insulation deterioration determination unit determines that there is a leakage between ground. As a result, it is easily understood that a leakage occurs between the winding of the transformer and the ground.

また、一実施形態の絶縁劣化診断装置では、
上記変圧器の一次側が中性点接地されたＹ結線であり、
上記零相成分検出手段は、上記変圧器の一次側の中性点接地電流を検出する。 Further, in the insulation deterioration diagnosis device of one embodiment,
The primary side of the transformer is a Y connection with a neutral point grounded,
The zero-phase component detection means detects a neutral point ground current on the primary side of the transformer.

上記実施形態によれば、零相成分検出手段により検出された変圧器の一次側の中性点接地電流に基づいて、対接地間漏電を確実に判定できる。   According to the above embodiment, it is possible to reliably determine the leakage between the ground and the ground based on the neutral point ground current on the primary side of the transformer detected by the zero-phase component detecting means.

また、一実施形態の絶縁劣化診断装置では、
上記変圧器の一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の逆相成分を検出する逆相成分検出手段を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記逆相成分検出手段により検出された上記三相電流波形の逆相成分が予め設定された閾値を越えたとき、上記部分短絡が発生したと判定する。 Further, in the insulation deterioration diagnosis device of one embodiment,
Comprising a negative phase component detecting means for detecting a negative phase component of at least one three-phase current waveform on the primary side or secondary side of the transformer,
The second insulation deterioration determination unit is detected by the reverse phase component detection means when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. When the reversed-phase component of the three-phase current waveform exceeds the preset threshold value, it is determined that the partial short circuit has occurred.

上記実施形態によれば、第１絶縁劣化判定部により変圧器に絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、逆相成分検出手段により検出された三相電流波形の逆相成分が予め設定された閾値を越えたとき、第２絶縁劣化判定部は、部分短絡が発生したと判定する。これにより、変圧器内の巻線間で短絡現象が生じていることが容易に分かる。   According to the above-described embodiment, when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) has occurred in the transformer, and the three-phase detected by the reverse phase component detection means. When the negative phase component of the phase current waveform exceeds a preset threshold, the second insulation deterioration determination unit determines that a partial short circuit has occurred. Thereby, it is easily understood that a short circuit phenomenon occurs between the windings in the transformer.

以上より明らかなように、本発明の絶縁劣化診断装置では、高速サンプリング機能によるサージ波形検出機能と低速サンプリング機能による商用周波波形観測機能とを有しており、サージ波形検出によって何らかの事故予兆現象を検出した場合、それの発生個所が監視対象とする変圧器の内部かそれ以外の部分かをサージ波形の方向から判定した後、低速サンプリング機能によって収集した交流波形の半サイクル分のデータからその電流比を算出し、変圧器内部で部分短絡や地絡が発生しているか否かを判定することができる。   As is clear from the above, the insulation deterioration diagnosis device of the present invention has a surge waveform detection function using a high-speed sampling function and a commercial frequency waveform observation function using a low-speed sampling function. If it is detected, it is determined from the direction of the surge waveform whether the point of occurrence is inside the transformer to be monitored or the other part, and then the current is determined from the half-cycle data of the AC waveform collected by the low-speed sampling function. The ratio can be calculated to determine whether a partial short circuit or a ground fault has occurred inside the transformer.

変圧器では、ワンターンショートという現象が有り、隣接巻線間で１巻線分のショートを起こしやすいが、これによる電圧変化は少ないため検出が容易でない。しかし、このようなワンターンショートという現象を放置すると、その部分が過熱して、変圧器火災や爆発事故に進展することがある。   In a transformer, there is a phenomenon of one-turn short-circuit, and a short of one winding is likely to occur between adjacent windings, but detection is not easy because there is little voltage change due to this. However, if such a one-turn short phenomenon is left unattended, the part may overheat, which may lead to a transformer fire or explosion accident.

本発明の絶縁劣化診断装置では、高速サンプリング機能によるサージ波形検出機能によって隣接巻線間でのワンターンショート現象を捉え、また低速サンプリング機能による商用周波波形観測機能によって電流実効値の変化を精密に測定することによって、僅かな電流比の変化も捉えるので、変圧器内部の部分短絡現象を確実に検出することが可能になる。   In the insulation degradation diagnosis device of the present invention, the one-turn short-circuit phenomenon between adjacent windings is captured by the surge waveform detection function by the high-speed sampling function, and the change in the effective current value is accurately measured by the commercial frequency waveform observation function by the low-speed sampling function. By doing so, since a slight change in the current ratio is captured, it is possible to reliably detect the partial short-circuit phenomenon inside the transformer.

ところで、変電所の変圧器では、タップ切り替えによってもサージが発生して電圧比が変化するが、本発明の絶縁劣化診断装置では、電圧比の変化が三相同時である場合は、タップ切り替えによるものと判断する機能を備えることによって、誤検出を防ぐことができる。   By the way, in the transformer of the substation, a surge occurs even when the tap is switched, and the voltage ratio is changed. However, in the insulation deterioration diagnosis apparatus of the present invention, when the change of the voltage ratio is simultaneous with three phases, the tap switching is performed. By providing the function of determining that the object is false, erroneous detection can be prevented.

また、変圧器内部で事故予兆として発生する地絡現象および短絡現象は、商用周波の半サイクルで終了することが多い。これは半サイクル内で電圧が零となり、アーク閃絡などが途絶え、電圧が零の間に辛うじて絶縁機能が復活することが多いからである。通常の継電器は、半サイクルの事故や故障では動作しないが、本発明の絶縁劣化診断装置では、商用周波の半サイクルで終了する地絡現象および短絡現象を検出し、かつ、その地絡現象および短絡現象が地絡事故予兆であるか短絡事故予兆であるかを識別することができる。   In addition, the ground fault phenomenon and short circuit phenomenon that occur as a sign of an accident inside the transformer often end in a half cycle of the commercial frequency. This is because the voltage drops to zero within a half cycle, the arc flash or the like is interrupted, and the insulation function is often restored only when the voltage is zero. A normal relay does not operate in a half-cycle accident or failure, but the insulation deterioration diagnosis device of the present invention detects a ground fault phenomenon and a short-circuit phenomenon that end in a half cycle of a commercial frequency, and the ground fault phenomenon and It is possible to identify whether the short circuit phenomenon is a ground fault accident sign or a short circuit accident sign.

図１は本発明の実施の一形態の絶縁劣化診断装置を用いた絶縁劣化診断システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulation deterioration diagnosis system using an insulation deterioration diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は上記絶縁劣化診断装置の診断対象機器の一例としての変圧器の(一次側Ｙ結線、二次側△結線)の結線図である。FIG. 2 is a connection diagram of (primary side Y connection, secondary side Δ connection) of a transformer as an example of a diagnosis target device of the insulation deterioration diagnosis apparatus. 図３は変圧器の一次側のＣＴ接続を△結線にして測定波形の位相を合わせた場合の結線図である。FIG. 3 is a connection diagram when the phase of the measurement waveform is matched by setting the CT connection on the primary side of the transformer to a Δ connection. 図４は上記絶縁劣化診断装置の高速サンプリング波形の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a high-speed sampling waveform of the insulation deterioration diagnostic apparatus. 図５は図４の要部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 図６は上記絶縁劣化診断装置の高速サンプリング波形の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a high-speed sampling waveform of the insulation deterioration diagnostic apparatus. 図７は図６の要部の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a main part of FIG. 図８はワンターンショートの模擬した変圧器ターンを示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a transformer turn simulating a one-turn short circuit. 図９は電流比率継電器の動作領域とワンターンショート時の電流増加量との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the operating range of the current ratio relay and the amount of current increase when a one-turn short circuit occurs. 図１０はタップ切替器を有する変圧器の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a transformer having a tap changer.

以下、本発明の絶縁劣化診断装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, an insulation deterioration diagnosis apparatus of the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

図１は本発明の実施の一形態の絶縁劣化診断装置１０を用いた絶縁劣化診断システムの構成を示している。なお、この絶縁劣化診断システムでは、一例として、受電線または母線より供給された三相電源が、送電線Ｌを介して変電所内の変圧器ＴＲの一次側に接続され、絶縁劣化診断装置１０によって変圧器ＴＲの絶縁劣化を診断する。   FIG. 1 shows a configuration of an insulation deterioration diagnosis system using an insulation deterioration diagnosis apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. In this insulation deterioration diagnosis system, as an example, a three-phase power source supplied from a receiving wire or bus is connected to the primary side of a transformer TR in a substation via a transmission line L, and the insulation deterioration diagnosis device 10 Diagnose the insulation deterioration of the transformer TR.

この実施の形態の絶縁劣化診断システムは、図１に示すように、変圧器ＴＲの一次側の各相の電流を電圧に変換する電流変換器１と、変圧器ＴＲの二次側の各相の電流を電圧に変換する電流変換器２と、上記電流変換器１,２からの信号を受けて、変圧器ＴＲの絶縁劣化を診断する絶縁劣化診断装置１０と、絶縁劣化診断装置１０からの判定結果を通信ネットワーク４０を介して受けるデータサーバー装置４１と、絶縁劣化診断装置１０からの判定結果を通信ネットワーク４０を介して受けて表示するモニター装置４２とを備えている。   As shown in FIG. 1, the insulation deterioration diagnosis system of this embodiment includes a current converter 1 that converts a current of each phase on the primary side of the transformer TR into a voltage, and each phase on the secondary side of the transformer TR. From the current converter 2 that converts the current of the current into a voltage, the insulation deterioration diagnosis device 10 that receives the signals from the current converters 1 and 2 and diagnoses the insulation deterioration of the transformer TR, and the insulation deterioration diagnosis device 10 A data server device 41 that receives the determination result via the communication network 40 and a monitor device 42 that receives and displays the determination result from the insulation deterioration diagnosis device 10 via the communication network 40 are provided.

上記絶縁劣化診断装置１０は、電流変換器１,２により変換された変圧器ＴＲの一次側,二次側の電流を計測用電圧信号に変換する計測用の電流電圧変換器３と、電流電圧変換器３により変換された計測用電圧信号から所定周波数以下の周波数成分をカットするハイパスフィルター１１と、ハイパスフィルター１１からの信号を高サンプリング周波数(この実施形態では１０ＭＨz)でＡ／Ｄ変換する高速Ａ／Ｄ変換器１２と、高速Ａ／Ｄ変換器１２によりデジタルデータに変換された波形データを所定サンプル数遅延させる遅延メモリー１３と、遅延メモリー１３からの波形データを記憶する主メモリー１４と、電流電圧変換器３により変換された計測用電圧信号から所定周波数以上の周波数成分をカットするアンチエリアジングフィルター２１と、アンチエリアジングフィルター２１からの信号を低サンプリング周波数(この実施形態では３．２ｋＨz)でＡ／Ｄ変換する低速Ａ／Ｄ変換器２２と、低速Ａ／Ｄ変換器２２によりデジタルデータに変換された波形データを所定サンプル数遅延させる遅延メモリー２３と、遅延メモリー２３からの波形データを記憶する主メモリー２４と、主メモリー１４,２４に記憶された波形データに基づいて、変圧器ＴＲを診断する診断部３１と、診断部３１からの判定結果を通信ネットワーク４０を介してデータサーバー装置４１とモニター装置４２に伝送する伝送部３２と、診断部３１の判定結果を表示する表示部３４とを備えている。   The insulation deterioration diagnosis apparatus 10 includes a current / voltage converter 3 for measurement for converting the primary and secondary currents of the transformer TR converted by the current converters 1 and 2 into a voltage signal for measurement, and a current voltage. A high-pass filter 11 that cuts a frequency component below a predetermined frequency from the voltage signal for measurement converted by the converter 3, and a high-speed that performs A / D conversion on the signal from the high-pass filter 11 at a high sampling frequency (10 MHz in this embodiment). An A / D converter 12; a delay memory 13 that delays waveform data converted into digital data by the high-speed A / D converter 12; and a main memory 14 that stores waveform data from the delay memory 13. Anti-aliasing filter 21 that cuts a frequency component of a predetermined frequency or higher from the voltage signal for measurement converted by the current-voltage converter 3 The low-speed A / D converter 22 that performs A / D conversion on the signal from the anti-aliasing filter 21 at a low sampling frequency (3.2 kHz in this embodiment), and the low-speed A / D converter 22 converts the signal to digital data. Based on the waveform data stored in the main memories 14 and 24, the transformer TR is diagnosed, the delay memory 23 for delaying the waveform data by a predetermined number of samples, the main memory 24 for storing the waveform data from the delay memory 23 A diagnosis unit 31; a transmission unit 32 that transmits a determination result from the diagnosis unit 31 to the data server device 41 and the monitor device 42 via the communication network 40; and a display unit 34 that displays the determination result of the diagnosis unit 31. ing.

上記電流電圧変換器３は、電流波形検出手段の一例である。   The current-voltage converter 3 is an example of current waveform detection means.

高速サンプリング側の遅延メモリー１３の遅延時間は、サージ波形の一波程度であればよく、実際には更に余裕を見て数ｍｓｅｃの遅延時間になっている。また、低速サンプリング側の遅延メモリー２３の遅延時間は、交流波形の１サイクル程度であればよく、実際には更に余裕を見て数百ｍｓｅｃの遅延時間になっている。なお、高速サンプリング側の遅延メモリー１３と低速サンプリング側の遅延メモリー２３の波形データには、先頭に時刻コードデータが付随しているので、時間軸上の整合性は容易に得られる。   The delay time of the delay memory 13 on the high-speed sampling side only needs to be about one wave of the surge waveform, and is actually a delay time of several milliseconds with a further margin. Further, the delay time of the delay memory 23 on the low-speed sampling side may be about one cycle of the AC waveform, and is actually a delay time of several hundreds msec with further margin. Since time code data is attached to the head of the waveform data in the delay memory 13 on the high-speed sampling side and the delay memory 23 on the low-speed sampling side, consistency on the time axis can be easily obtained.

上記ハイパスフィルター１１と高速Ａ／Ｄ変換器１２で高速Ａ／Ｄ変換部の一例としてのサージ波形入力部１０１を構成し、遅延メモリー１３と主メモリー１４で第１波形記憶部の一例としてのサージ波形記録部１０２を構成している。また、上記アンチエリアジングフィルター２１と低速Ａ／Ｄ変換器２２で高速Ａ／Ｄ変換部の一例としての商用周波波形入力部２０１を構成し、遅延メモリー２３と主メモリー２４で第２波形記憶部の一例としての商用周波波形記録部２０２を構成している。   The high-pass filter 11 and the high-speed A / D converter 12 constitute a surge waveform input unit 101 as an example of a high-speed A / D converter, and the delay memory 13 and the main memory 14 constitute a surge as an example of a first waveform storage unit. The waveform recording unit 102 is configured. The anti-aliasing filter 21 and the low-speed A / D converter 22 constitute a commercial frequency waveform input unit 201 as an example of a high-speed A / D converter, and the delay memory 23 and the main memory 24 constitute a second waveform storage unit. As an example, a commercial frequency waveform recording unit 202 is configured.

また、上記診断部３１は、サージ波形成分の波形データに基づいて、サージ電流の有無を判定するサージ電流判定部３１ａと、変圧器ＴＲに絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性の有無を判定する第１絶縁劣化判定部３１ｂと、変圧器ＴＲで漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)が発生しているか否かを判定する第２絶縁劣化判定部３１ｃと、変圧器ＴＲのタップ切り替えを判定するタップ切替判定部３１ｄとを有する。なお、変圧器ＴＲにタップ切り替え機能を有しない場合は、タップ切替判定部３１ｄは無くてもよい。   In addition, the diagnosis unit 31 has a surge current determination unit 31a that determines the presence or absence of a surge current based on the waveform data of the surge waveform component, and the possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer TR. A first insulation deterioration determining unit 31b for determining presence / absence; a second insulation deterioration determining unit 31c for determining whether or not insulation deterioration that causes leakage (or insulation deterioration that causes partial short-circuit) has occurred in the transformer TR; A tap switching determination unit 31d that determines tap switching of the transformer TR. In addition, when the transformer TR does not have a tap switching function, the tap switching determination unit 31d may not be provided.

上記絶縁劣化診断システムにおいて、変圧器ＴＲの一次側の各相および二次側の各相の電流を電流変換器１,２により検出し、電流変換器１,２の二次側の電流信号を絶縁劣化診断装置１０内の電流電圧変換器３に入力する。そして、電流電圧変換器３で変換された電圧信号を、ハイパスフィルター１１を介して高速Ａ／Ｄ変換器１２に入力すると共に、アンチエリアジングフィルター２１を介して低速Ａ／Ｄ変換器２２に入力する。   In the insulation deterioration diagnosis system, the current of each phase on the primary side and the secondary side of the transformer TR is detected by the current converters 1 and 2, and the current signal on the secondary side of the current converters 1 and 2 is detected. Input to the current-voltage converter 3 in the insulation deterioration diagnosis device 10. The voltage signal converted by the current-voltage converter 3 is input to the high-speed A / D converter 12 via the high-pass filter 11 and input to the low-speed A / D converter 22 via the anti-aliasing filter 21. To do.

このようにして、上記三相電流波形のサージ波形成分を高サンプリング周波数で高速Ａ／Ｄ変換器１２によりＡ／Ｄ変換すると共に、上記三相電流波形の商用周波数成分を低サンプリング周波数で低速Ａ／Ｄ変換器２２によりＡ／Ｄ変換する。   In this way, the surge waveform component of the three-phase current waveform is A / D converted by the high-speed A / D converter 12 at a high sampling frequency, and the commercial frequency component of the three-phase current waveform is converted to a low-speed A at a low sampling frequency. A / D conversion is performed by the / D converter 22.

なお、高速Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリング周波数は、数ＭＨz〜数十ＭＨzであればよく、低速Ａ／Ｄ変換器２２のサンプリング周波数は、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚであればよい。   Note that the sampling frequency of the high speed A / D converter 12 may be several MHz to several tens of MHz, and the sampling frequency of the low speed A / D converter 22 may be several kHz to several tens of kHz.

ここで、診断部３１のサージ電流判定部３１ａは、高速Ａ／Ｄ変換器１２からのサージ波形成分の波形データに基づいて、サージ電流の有無を判定する。例えば、サージ波形成分の波形データが所定サンプリング数分連続して判定値を超えたとき、サージ電流ありと判定する。なお、サージ電流の判定は、これに限らず、サージ波形成分の波形データについて所定サンプリング数の移動平均を演算し、その演算結果に基づいてサージ電流の判定を行ってもよい。   Here, the surge current determination unit 31 a of the diagnosis unit 31 determines the presence or absence of a surge current based on the waveform data of the surge waveform component from the high-speed A / D converter 12. For example, when the waveform data of the surge waveform component continuously exceeds the determination value for a predetermined number of samplings, it is determined that there is a surge current. The determination of the surge current is not limited to this, and a moving average of a predetermined sampling number may be calculated for the waveform data of the surge waveform component, and the surge current may be determined based on the calculation result.

次に、診断部３１のサージ電流判定部３１ａがサージ電流ありと判定すると、高速Ａ／Ｄ変換器１２により１０ＭＨzでサンプリングした波形データをサージ波形記録部１０２に記録する。このとき、遅延メモリー１３により所定時間遅延した波形データが、主メモリー１４に一定サンプリング数記録される。すなわち、サージ電流ありと判定した時点前後のサージ波形成分の波形データが主メモリー１４に記録される。   Next, when the surge current determination unit 31 a of the diagnosis unit 31 determines that there is a surge current, the waveform data sampled at 10 MHz by the high-speed A / D converter 12 is recorded in the surge waveform recording unit 102. At this time, the waveform data delayed for a predetermined time by the delay memory 13 is recorded in the main memory 14 by a predetermined sampling number. That is, the waveform data of the surge waveform component before and after the time point when it is determined that there is a surge current is recorded in the main memory 14.

また、低速Ａ／Ｄ変換器２２により３．２ｋＨｚでサンプリングした波形データを商用周波波形記録部２０２で記録する。このとき、遅延メモリー２３により所定時間遅延した波形データが、主メモリー２４に一定サンプリング数記録される。すなわち、サージ電流ありと判定した時点前後の商用周波数成分の波形データが主メモリー２４に記録される。   Further, the commercial frequency waveform recording unit 202 records the waveform data sampled at 3.2 kHz by the low-speed A / D converter 22. At this time, the waveform data delayed by a predetermined time by the delay memory 23 is recorded in the main memory 24 by a predetermined sampling number. That is, the waveform data of the commercial frequency component before and after the time point when it is determined that there is a surge current is recorded in the main memory 24.

次に、サージ波形記録部１０２に記憶されたサージ波形成分の波形データのうち、変圧器ＴＲの一次側と二次側の同一相のサージ電流の波形データが逆位相(または逆極性)のとき、第１絶縁劣化判定部３１ｂは、変圧器ＴＲに絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定する。   Next, among the waveform data of the surge waveform component stored in the surge waveform recording unit 102, when the waveform data of the surge current of the same phase on the primary side and the secondary side of the transformer TR is in reverse phase (or reverse polarity) The first insulation deterioration determination unit 31b determines that there is a possibility that insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) has occurred in the transformer TR.

次に、上記第１絶縁劣化判定部３１ｂが、変圧器ＴＲに絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、商用周波波形記録部２０２に記憶された商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定した時点から少なくとも半サイクルの期間に、変圧器ＴＲの一相または二相で入出力間の電流比が予め設定された範囲内にないとき、第２絶縁劣化判定部３１ｃは、変圧器ＴＲで漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)が発生したと判定する。   Next, when the first insulation deterioration determination unit 31b determines that there is a possibility that insulation deterioration (or a predictive phenomenon of insulation deterioration) has occurred in the transformer TR, and stored in the commercial frequency waveform recording unit 202 In the waveform data of the commercial frequency component, between the input and output of one or two phases of the transformer TR at least half a cycle from the time when it is determined that there is a possibility that the above-mentioned insulation deterioration (or a predictive phenomenon of insulation deterioration) has occurred. When the current ratio is not within the preset range, the second insulation deterioration determination unit 31c determines that insulation deterioration that causes leakage (or insulation deterioration that causes partial short-circuit) has occurred in the transformer TR.

このようにして、上記絶縁劣化診断装置１０は、変圧器ＴＲ内部で漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)で生じた放電現象によるサージ電流と共に入出力電流値の僅かな変化を捉えて、そのサージ電流の原因(漏電(内部地絡)または巻線間の部分短絡など)を診断することができる。   In this way, the insulation deterioration diagnosis device 10 can change the input / output current value slightly along with the surge current due to the discharge phenomenon caused by the insulation deterioration (or the insulation deterioration that causes a partial short circuit) that causes leakage in the transformer TR. The cause of the surge current (leakage (internal ground fault) or partial short circuit between windings) can be diagnosed.

＜変圧器の巻線の構成＞
ところで、変圧器ＴＲの巻線の構成は、図１のような「一次側も二次側も△結線」の場合以外にも「一次側も二次側もＹ結線」、「一次側Ｙ結線−二次側△結線」などのような場合が有る。 <Configuration of transformer winding>
By the way, the winding structure of the transformer TR is not limited to the case of “Δ connection on both the primary side and the secondary side” as shown in FIG. 1, “Y connection on both the primary side and the secondary side”, and “Primary side Y connection”. -Secondary side △ connection "etc.

一次側,二次側とも同一結線方式ならば各相の電流波形は各々位相が一致する。しかしながら、一次側Ｙ結線−二次側△結線の場合のように、一次側と二次側とで同名称の相でも位相差が生じるので、電流比の測定には工夫が必要である。   If the primary side and secondary side have the same connection system, the phases of the current waveforms of the respective phases are the same. However, as in the case of the primary side Y-connection to the secondary side Δ-connection, a phase difference occurs even in the phase with the same name on the primary side and the secondary side, and thus a measure is required for measuring the current ratio.

例えば、図２に示すように、一次側がＹ結線、二次側が△結線の場合、一次側と二次側とでは各相の電流波形の位相は３０°異なる。これを合わせるためには、一次側の電流変換器１(図１に示す)のＣＴ接続を図３に示すように△結線にして、一次側でも各相の差電流が検出できるようにすれば良い。   For example, as shown in FIG. 2, when the primary side is Y-connected and the secondary side is Δ-connected, the phase of the current waveform of each phase differs by 30 ° between the primary side and the secondary side. In order to match this, the CT connection of the primary side current converter 1 (shown in FIG. 1) should be Δ-connected as shown in FIG. 3 so that the differential current of each phase can be detected even on the primary side. good.

図２において、一次側の電流ＩＡを検出する電流変換器ＣＴ11と、一次側の電流ＩＢを検出する電流変換器ＣＴ12と、一次側の電流ＩＣを検出する電流変換器ＣＴ13で電流変換器１(図１に示す)を構成している。図２の「○」印は、電流測定ポイントＰ11, Ｐ12, Ｐ13, Ｐ0, Ｐ21, Ｐ22, Ｐ23である(図３も同様)。また、ＩＡＰ,ＩＢＰ,ＩＣＰは一次側の相電流、ＩＡＳ,ＩＢＳ,ＩＣＳは二次側の線間電流である。例えば、図２の右下側に示すように、二次側の電流Ｉａは、
Ｉａ＝ＩＡＳ−ＩＣＳ
で表される。 In FIG. 2, a current converter CT11 for detecting a primary current IA, a current converter CT12 for detecting a primary current IB, and a current converter CT13 for detecting a primary current IC are used as a current converter 1 ( (Shown in FIG. 1). The mark “◯” in FIG. 2 indicates current measurement points P11, P12, P13, P0, P21, P22, and P23 (the same applies to FIG. 3). IA P , IB P , and IC P are primary phase currents, and IA S , IB S , and IC S are secondary line currents. For example, as shown in the lower right side of FIG.
Ia = IA S −IC S
It is represented by

また、図２において、二次側の電流Ｉａを検出する電流変換器ＣＴ21と、二次側の電流Ｉｂを検出する電流変換器ＣＴ22と、二次側の電流Ｉｃを検出する電流変換器ＣＴ23で電流変換器２(図１に示す)を構成している。   Further, in FIG. 2, a current converter CT21 that detects the secondary current Ia, a current converter CT22 that detects the secondary current Ib, and a current converter CT23 that detects the secondary current Ic. A current converter 2 (shown in FIG. 1) is configured.

このように、変圧器ＴＲの一次二次間の結線方法が異なる場合は、ＣＴの結線方法で調整して観測波形の位相を一致させる。なお、このようなＣＴの結線方法は、既存の電流比率継電器にも用いられている従来から既存の手法である。   Thus, when the connection method between the primary and secondary of the transformer TR is different, the phase of the observed waveform is matched by adjusting with the CT connection method. Note that such a CT connection method is an existing method that is also used in existing current ratio relays.

一般には、変電所の取り扱う電圧は高電圧であるため、絶縁材料のコストを削減するため、各相の対地電圧が低くなるように中性点を接地するのが普通である。その場合は、一次側も二次側もＹ結線となり、各相の位相を合わせる必要は生じない。   In general, since the voltage handled by the substation is high, in order to reduce the cost of the insulating material, it is common to ground the neutral point so that the ground voltage of each phase becomes low. In that case, both the primary side and the secondary side are Y-connected, and there is no need to match the phases of the phases.

図３の結線方式の場合、一次側の零相電流成分は、電流変換器ＣＴ11, ＣＴ12, ＣＴ13の△結線回路内を循環するため、各相の観測波形データ内には表れてこない。そのため、零相電流成分は、変圧器ＴＲ一次側の中性点接地回路上の電流変換器ＣＴ0から検出する必要が有る。   In the case of the connection system shown in FIG. 3, the zero-phase current component on the primary side circulates in the Δ connection circuit of the current converters CT11, CT12, CT13, and therefore does not appear in the observed waveform data of each phase. Therefore, it is necessary to detect the zero-phase current component from the current converter CT0 on the neutral point ground circuit of the transformer TR primary side.

図３の一次側の電流変換器ＣＴ11, ＣＴ12, ＣＴ13の接続方法では、各相の測定データに零相成分が含まれなくなるので、３相とも同相成分となる波形は観測できなくなる点に注意が必要である。   Note that with the connection method of the primary side current converters CT11, CT12, and CT13 in Fig. 3, the zero-phase component is not included in the measurement data for each phase, so the waveforms that are in-phase components for all three phases cannot be observed. is necessary.

次に、図４に高速サンプリング波形の例を示し、図５に図４の要部の拡大波形を示している。図５の上側から下側に向かって順に、７７ｋＶ二次側の電流Ｉａ、７７ｋＶ二次側の電流Ｉｂ、７７ｋＶ二次側の電流Ｉｃ、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉａ−Ｉｃ)、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉｂ−Ｉａ)、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉｃ−Ｉｂ)を示している。   Next, FIG. 4 shows an example of a high-speed sampling waveform, and FIG. 5 shows an enlarged waveform of the main part of FIG. In order from the upper side to the lower side of FIG. 5, the current Ia on the 77 kV secondary side, the current Ib on the 77 kV secondary side, the current Ic on the 77 kV secondary side, the current on the 275 kV primary side (Ia-Ic), and the 275 kV primary side Current (Ib-Ia) and 275 kV primary side current (Ic-Ib).

この波形はいわゆるＣ相地絡の例であるが、高速サンプリングデータでは、三相ともほぼ同じ波形データとなっており、変圧器ＴＲ内部の漏電やワンターンショート等ではない場合の波形例である。   This waveform is an example of a so-called C-phase ground fault, but in the high-speed sampling data, the waveform data is almost the same for all three phases, and is a waveform example when there is no leakage or one-turn short circuit inside the transformer TR.

図４の波形例では、変圧器ＴＲは図３の接続方式である。波形の位相は同極性であれば商用周波においては、二次側のＩｂと一次側の(Ｉｂ−Ｉａ)とが一致するが、図５より、高速サンプリング波形においても同様であることが判る。この波形例では、上記二次側のＩｂと一次側の(Ｉｂ−Ｉａ)とが一致しているので、両者の波形は同極性と判定できる。したがって、図４の波形例では、変圧器ＴＲ内部で発生したサージ波形でない。 In the waveform example of FIG. 4, the transformer TR has the connection method of FIG. If the phase of the waveform is the same polarity, Ib on the secondary side and ( Ib- Ia ) on the primary side coincide with each other at commercial frequencies, but the same applies to the high-speed sampling waveform as shown in FIG. I understand. In this waveform example, since the secondary side I b and the primary side (I b −I a ) match, it can be determined that both waveforms have the same polarity. Therefore, the waveform example in FIG. 4 is not a surge waveform generated inside the transformer TR.

一方、図６および図７のように逆極性となる場合もある。図７の上側から下側に向かって順に、７７ｋＶ二次側の電流Ｉａ、７７ｋＶ二次側の電流Ｉｂ、７７ｋＶ二次側の電流Ｉｃ、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉａ−Ｉｃ)、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉｂ−Ｉａ)、２７５ｋＶ一次側の電流(Ｉｃ−Ｉｂ)を示している。   On the other hand, there are cases where the polarity is reversed as shown in FIGS. In order from the upper side to the lower side of FIG. 7, the 77 kV secondary current Ia, the 77 kV secondary current Ib, the 77 kV secondary current Ic, the 275 kV primary current (Ia-Ic), and the 275 kV primary side Current (Ib-Ia) and 275 kV primary side current (Ic-Ib).

ただし、商用周波の場合とは異なり、サージ波形は変圧器ＴＲの一次側と二次側とでは波形の形そのものがかなり変わっていて相似形ではないので、波形の立ち上がりの方向や立ち上がり後の初回のピ−ク点周辺のサンプリング値の比較によって判定する。   However, unlike the case of the commercial frequency, the surge waveform has a very different shape on the primary and secondary sides of the transformer TR and is not similar. It is determined by comparing the sampling values around the peak point.

図６,図７の波形例では、一次側と二次側の波形の先頭部分の極性が逆になっているので、変圧器ＴＲ内部で発生したサージ波形である可能性が大きいことが判る。   In the waveform examples of FIGS. 6 and 7, since the polarities of the leading portions of the primary side and secondary side waveforms are reversed, it can be seen that there is a high possibility of a surge waveform generated inside the transformer TR.

そのような場合には、サージ波形が検出された時点前後の低速サンプリング波形から商用周波電流成分の実効値を求め、その比較から変圧器ＴＲの電流比を求める。   In such a case, the effective value of the commercial frequency current component is obtained from the low-speed sampling waveform before and after the surge waveform is detected, and the current ratio of the transformer TR is obtained from the comparison.

その結果、特定の相のみが他の相に比して電流比が異なっている場合は、その相の巻線において、ワンターンショート等が生じていると判定できる。   As a result, when only a specific phase has a current ratio different from that of other phases, it can be determined that a one-turn short circuit or the like has occurred in the winding of that phase.

＜ワンターンショート＞
ここで、公知の内容であるが、ワンターンショートについて簡単に説明する。 <One turn short>
Here, although it is a publicly known content, a one-turn short circuit will be briefly described.

変圧器は、コアの周囲に一次巻線、二次巻線等を積層して巻いてあり、コアと巻線の間、一次と二次の巻線間の間、巻線の各層の間にはセパレ−タ(絶縁体)があって絶縁されている。   The transformer is wound around the core by laminating a primary winding, secondary winding, etc., between the core and winding, between the primary and secondary winding, and between each layer of winding. Is insulated with a separator (insulator).

小型の変圧器では、巻線自身にも絶縁用のエナメル等が塗ってあるが、これは耐電圧性能が乏しく絶縁破壊しやすい。大型変圧器でも巻線にはオイルを含浸させた絶縁紙などが巻いてあるが、各層間のセパレ−タ程の耐電圧性能は無い。   In a small transformer, the winding itself is coated with an enamel for insulation, but this has poor withstand voltage performance and is likely to break down. Even in large transformers, insulating paper impregnated with oil is wound around the winding, but it does not have the withstand voltage performance of the separator between the layers.

同相間では、セパレ−タもなく巻線同士が密接して巻いてあるので、絶縁紙等が劣化してくると、隣接する巻線間でアーク放電を起こしやすくなる。   Between the in-phases, the windings are wound closely without a separator. Therefore, when the insulating paper or the like deteriorates, arc discharge is likely to occur between adjacent windings.

今、コアにＮ回巻かれたコイルの１回分が短絡したとすると、これは通常の(Ｎ−１)回巻のコイルと１回巻のコイルからなる変圧器と考えられるので、(Ｎ−１)回巻のコイルに印加された交流電圧Ｖin[Ｖ]の１／(Ｎ−１)が短絡した１回巻のコイル部分に誘起されることになる。一方、１回巻のコイル部分に流れる電流は(Ｎ−１)回巻のコイル部分に流れる電流の(Ｎ−１)倍になる。   Assuming that one turn of the coil wound N times around the core is short-circuited, this is considered to be a transformer composed of a normal (N-1) turn coil and a one turn coil. 1) 1 / (N-1) of the alternating voltage Vin [V] applied to the winding coil is induced in the short-turning coil portion. On the other hand, the current flowing in the coil portion of one turn is (N-1) times the current flowing in the coil portion of (N-1) turns.

変圧器には、以下の(式１-1), (式１-2)が成り立つ。
交流では、
ただし、
The following (Equation 1-1) and (Equation 1-2) hold for the transformer.
In exchange,
However,

ところで、変圧器には、必ず漏れ磁束が存在する。変圧器の一次側および二次側の漏れ磁束による漏れインダクタンスをそれぞれＬＳＣ１、ＬＳＣ２、変圧に寄与するインダクタンスをそれぞれＬｍ１、Ｌｍ２とすると、一次側および二次側のインダクタンスＬ１およびＬ２はそれぞれ、
Ｌ１＝Ｌｍ１＋ＬＳＣ１
および、
Ｌ２＝Ｌｍ２＋ＬＳＣ２
となる。また、相互インダクタンスＭは、
である。 By the way, a leakage magnetic flux always exists in a transformer. Let L SC1 and L SC2 be leakage inductances due to leakage magnetic flux on the primary side and secondary side of the transformer, and L m1 and L m2 be inductances contributing to transformation, respectively. Inductances L 1 and L on the primary side and secondary side 2 respectively
L 1 = L m1 + L SC1
and,
L2 = L m2 + L SC2
It becomes. The mutual inductance M is
It is.

図８はワンターンショートの模擬した変圧器ターンを示す模式図である。図８において、ｖ１は一次側巻線に印加される電圧、ｖ２は二次側巻線の電圧である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a transformer turn simulating a one-turn short circuit. In FIG. 8, v 1 is the voltage applied to the primary winding, v 2 is the voltage of the secondary winding.

ここで、一次側巻線に印加される電圧ｖ１は、
である。 Here, the voltage v 1 applied to the primary winding is:
It is.

変圧器の一次側巻線に起こるワンターンショートは、図８に示す変圧器ターンで二次側の巻線を１ターンにして短絡させ、その短絡部分を一次側巻線の間に割り込ませた場合と等価である。   The one-turn short circuit that occurs in the primary winding of the transformer is the case where the secondary winding is shorted by one turn in the transformer turn shown in FIG. 8, and the short-circuited part is interrupted between the primary windings. Is equivalent to

上記の(式１-1),(式１-2)より、二次側短絡を模擬するため、ｖ２＝０とおいて、
の二行目の式から、二次側の複素電流実効値は、
で表され、この二次側の複素電流実効値を一行目の式に代入すると、一次側の複素電圧実効値は、
となる。この(式２)で更に漏れ磁束を考慮すると、次の(式３)となる。
From (Equation 1-1) and (Equation 1-2) above, in order to simulate the secondary side short circuit, v 2 = 0 is set.
From the second row equation, the complex current RMS value on the secondary side is
And substituting the secondary side complex current RMS value into the first row equation, the primary side complex voltage RMS value is
It becomes. When the leakage magnetic flux is further considered in this (Equation 2), the following (Equation 3) is obtained.

ここで、比透磁率が数千のコアの中を通る磁束に対して、比透磁率１の気中に漏れる磁束は少ないので、
と近似できる。 Here, with respect to the magnetic flux passing through the core having a relative permeability of several thousand, the magnetic flux leaking into the air having the relative permeability 1 is small.
Can be approximated.

上記(式４)の右辺を上記(式３)の右辺に代入すると、
となる。 Substituting the right side of (Equation 4) into the right side of (Equation 3),
It becomes.

一次側の変圧に寄与するインダクタンスＬｍ１と二次側の変圧に寄与するインダクタンスＬｍ２は、巻線数の二乗に比例するので、その比(Ｌｍ１／Ｌｍ２)は巻線数の二乗比になる。この場合、(Ｎ−１)対１なので、
(Ｌｍ１／Ｌｍ２)＝(Ｎ−１)２
になる。 Since the inductance L m1 contributing to the primary transformer and the inductance L m2 contributing to the secondary transformer are proportional to the square of the number of windings, the ratio (L m1 / L m2 ) is the square ratio of the number of windings. become. In this case, it is (N-1) to 1, so
(L m1 / L m2 ) = (N−1) 2
become.

一方、１回巻の部分の漏れ磁束は(Ｎ−１)回巻の部分の漏れ磁束の１／(Ｎ−１)であると近似できるので、一次側の漏れインダクタンスＬＳＣ１と一次側の漏れインダクタンスＬＳＣ２との関係は、
ＬＳＣ２＝ＬＳＣ１／(Ｎ−１)
で表される。この関係を考慮すると、上記(式５)は
となり、ワンターンショートによる一次側回路の短絡電流は、次の(式７)のようになる。
On the other hand, the leakage flux in the first turn portion can be approximated to be 1 / (N-1) of the leakage magnetic flux in the (N-1) turn portion. Therefore, the leakage inductance LSC1 on the primary side and the leakage on the primary side are approximated. The relationship with the inductance L SC2 is
L SC2 = L SC1 / (N−1)
It is represented by Considering this relationship, the above (Formula 5) is
Thus, the short circuit current of the primary side circuit due to the one-turn short circuit is expressed by the following (Equation 7).

漏れインダクタンスは、変圧に寄与するインダクタンスの数％以下なので、仮に巻線数がＮ＝１０００としても、通常時の電流の数十分の一が増加して流れることになる。   Since the leakage inductance is several percent or less of the inductance that contributes to voltage transformation, even if the number of windings is N = 1000, a tens of one-tenth of the normal current increases and flows.

また、二次側で短絡している一回巻コイルの部分の電流は、(式７)の(Ｎ−１)倍であり、次の(式８)で表される。
Further, the current in the part of the single turn coil that is short-circuited on the secondary side is (N-1) times that of (Expression 7), and is expressed by the following (Expression 8).

一方、電流比率継電器は、変圧器の入力電流と電圧比の逆数となる一次二次間の電流比を考慮した一次二次間の電流差を求め、これが有る閾値を越えた場合に異常を検出するものであるが、数％程度の電流比の変化は変圧器のタップ変更時にも発生するので、それによって停止しても困るので、電流比率継電器では動作領域を狭く採ってある。また、電流値が大きい場合には、図９に示すように、更に動作領域が狭くなっている。   On the other hand, the current ratio relay calculates the current difference between the primary and secondary considering the current ratio between the primary and secondary, which is the reciprocal of the input current and voltage ratio of the transformer, and detects an abnormality when this exceeds a certain threshold. However, since a change in the current ratio of about several percent occurs even when the tap of the transformer is changed, it is not possible to stop by that, so the current ratio relay has a narrow operating area. Further, when the current value is large, the operation region is further narrowed as shown in FIG.

図９は電流比率継電器の動作領域とワンターンショート時の電流増加量との関係を示している。図９の横軸は入出力電流のスカラー和を表し、縦軸は電流比を考慮した入出力電流のベクトル和を表している。   FIG. 9 shows the relationship between the operating range of the current ratio relay and the amount of current increase when a one-turn short circuit occurs. The horizontal axis of FIG. 9 represents the scalar sum of the input / output currents, and the vertical axis represents the vector sum of the input / output currents considering the current ratio.

ここで、一次側の巻線数をＮ１、二次側の巻線数をＮ２、一次側の複素電流Ｉ１、二次側の複素電流Ｉ２とすると、入出力電流のスカラー和は、
で表される。また、入出力電流のベクトル和は、
で表される。 Here, when the number of primary windings is N 1 , the number of secondary windings is N 2 , the primary complex current I 1 , and the secondary complex current I 2 , the scalar sum of the input and output currents is ,
It is represented by The vector sum of input and output current is
It is represented by

図９に示すように、電流比率継電器では動作領域を狭く採ってあり、電流値が大きい場合には、更に動作領域が狭くなっている。ワンターンショート時の電流増加は、入出力電流のスカラー和に関わらず、電流比率継電器の最小検出誤差許容範囲の上限よりも小さい。   As shown in FIG. 9, in the current ratio relay, the operation region is narrowed, and when the current value is large, the operation region is further narrowed. The current increase at the time of one-turn short is smaller than the upper limit of the minimum detection error allowable range of the current ratio relay regardless of the scalar sum of the input and output currents.

そのため、ワンターンショートを発見するには、本発明の絶縁劣化診断装置のように、より精度の高い検出方法が必要となってくる。   Therefore, in order to find a one-turn short circuit, a more accurate detection method is required like the insulation deterioration diagnosis device of the present invention.

＜タップ切替器を有する変圧器＞
図１０はタップ切替器を有する変圧器の例を示している。なお、図１０では、変圧器の一相のみを示している。 <Transformer with tap changer>
FIG. 10 shows an example of a transformer having a tap changer. FIG. 10 shows only one phase of the transformer.

変電所の大型変圧器には、一次側にタップ切替器があり、これを切り替えて二次側の出力電圧を調整する。このタップ位置情報は変電所制御室の制御卓には表示されているが、絶縁劣化診断装置で取り込んでいる低速サンプリングデータによる電流比を観測すれば簡単に得られる値である。   A large transformer in a substation has a tap switch on the primary side, which is switched to adjust the output voltage on the secondary side. Although this tap position information is displayed on the control console of the substation control room, it is a value that can be easily obtained by observing the current ratio based on the low-speed sampling data captured by the insulation deterioration diagnosis device.

図１０の例では、一次側の巻線数をＮＩＮＸ、二次側の巻線数をＮＯＵＴとすると、電圧比は、
で表され、その逆数である電流比は、
である。 In the example of FIG. 10, when the number of primary windings is N INX and the number of secondary windings is N OUT , the voltage ratio is
And the reciprocal current ratio is
It is.

したがって、一次側の電流に電流比を掛けたものから二次側の電流を差し引けば零になるはずである。一次側も二次側も変圧器に電流が流れ込む方向を正にとれば、上記電流の差(ベクトル和)が零になる。その値をＩｄとおき、交流理論における複素電流ベクトルで表現すれば、Ｉｄは次の(式９)のようになる。
Therefore, it should be zero if the secondary current is subtracted from the primary current multiplied by the current ratio. If the direction in which current flows into the transformer is positive on both the primary side and the secondary side, the current difference (vector sum) becomes zero. If the value is set as I d and expressed by a complex current vector in AC theory, I d becomes as shown in the following (formula 9).

ここで、電流比をＣｐとおけば、
である。変圧器のタップは当初中央のタップ位置に置かれる。その場合の中央のタップ位置での一次側の巻線数をＮＩＮ０、電流比をＣｐとすると、
である。 Here, if the current ratio is C p ,
It is. The transformer tap is initially placed in the center tap position. In this case, when the number of primary windings at the center tap position is N IN0 and the current ratio is C p ,
It is.

変圧器のタップが切り替わる場合はサージ電流が発生するので、絶縁劣化診断装置１０において、そのサージ電流の前後において低速サンプリングされた波形データを取り込み、サージ電流の前後数サイクル分の波形データから入出力電流のベクトル量を求め、この電流比の変化を調べる。電流比が三相とも略同タイミングで同様に変化している場合は、変圧器のタップ切り替えが行われたと判断して電流比Ｃｐの値を更新する。この電流比は３相とも常に同一値であり、複数の変圧器が並列運転されている場合も、そのすべての変圧器において同一の値になるよう制御されている。 Since a surge current is generated when the tap of the transformer is switched, the insulation degradation diagnosis apparatus 10 takes in waveform data sampled at low speeds before and after the surge current, and inputs / outputs the waveform data for several cycles before and after the surge current. The vector amount of the current is obtained, and the change in the current ratio is examined. If the current ratio is varied in the same manner at substantially the same timing also a three-phase, updates the value of the current ratio C p is determined that the tap changeover has been performed of the transformer. This current ratio is always the same value for all three phases, and even when a plurality of transformers are operated in parallel, all of the transformers are controlled to have the same value.

一方、ワンターンショートが発生している場合は、一相のみで上記(式９)のＩｄの値が大きくなる。ワンターンショートは、一度発生すると商用周波の半サイクル相当時間程度継続して終了する場合が多い。これは、交流電圧の零クロス時点でアーク閃絡が途絶えるためである。一方、変圧器のタップ切り替えの場合は三相ほぼ同時であり、また次に切り替わるまで同一状態が継続するので、その判別は容易である。 On the other hand, if the one-turn short circuit occurs, the value of I d in the equation (9) is increased only in one phase. A one-turn short circuit often ends once for about half a commercial frequency half cycle once it occurs. This is because the arc flash is interrupted at the zero crossing point of the AC voltage. On the other hand, when the tap of the transformer is switched, the three phases are almost simultaneous, and the same state continues until the next switching, so that the determination is easy.

このように、第１絶縁劣化判定部３１ｂにより変圧器ＴＲに絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定し、かつ、商用周波波形記録部２０２(第２波形記憶部)に記憶された商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありの前後の変圧器の入出力間の電流比が三相とも略同時にかつ略同じ電流比で変化したとき、タップ切替判定部３１ｄは、変圧器がタップ切り替えされたと判定する。このとき、第２絶縁劣化判定部３１ｃでは、漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)について判定しない。   Thus, it is determined by the first insulation deterioration determination unit 31b that there is a possibility that insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) has occurred in the transformer TR, and the commercial frequency waveform recording unit 202 (second waveform storage unit) In the waveform data of the commercial frequency component stored in (3), the current ratio between the input and output of the transformer before and after the possibility of the occurrence of the above-mentioned insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) is almost the same and substantially When the current ratio is changed, the tap switching determination unit 31d determines that the transformer has been switched. At this time, the second insulation deterioration determination unit 31c does not determine insulation deterioration that causes leakage (or insulation deterioration that causes partial short-circuit).

例えば、変電所のタップ切り替え機能を有する変圧器において、部分短絡でなくても電圧比が変わるタップ切り替えを行った場合に、サージ電流が発生して電圧比が変わるので、これらを区別するのは難しい。   For example, in a transformer having a tap switching function of a substation, when a tap switching that changes the voltage ratio is performed even if it is not a partial short circuit, a surge current is generated and the voltage ratio changes. difficult.

上記実施形態では、このような変圧器のタップ切り替えが行われたことをタップ切替判定部３１ｄにより判定したときは、第２絶縁劣化判定部３１ｃは、漏電となる絶縁劣化(または部分短絡となる絶縁劣化)について判定しないので、タップ切り替えによる誤判定を防止できる。   In the above-described embodiment, when the tap switching determination unit 31d determines that such a tap switching of the transformer has been performed, the second insulation deterioration determination unit 31c causes an insulation deterioration (or partial short circuit) that causes a leakage. Since no determination is made on (insulation deterioration), erroneous determination due to tap switching can be prevented.

なお、上記絶縁劣化診断装置１０において、変圧器ＴＲの一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の零相成分を検出する零相成分検出手段を備えてもよい。   The insulation deterioration diagnosis device 10 may further include zero-phase component detection means for detecting a zero-phase component of at least one of the three-phase current waveforms on the primary side or the secondary side of the transformer TR.

この場合、零相成分検出手段により検出された三相電流波形の零相成分を、アンチエリアジングフィルター２１を介して低速Ａ／Ｄ変換器２２に入力する。そして、上記三相電流波形の零相成分を低サンプリング周波数で低速Ａ／Ｄ変換器２２によりＡ／Ｄ変換する。   In this case, the zero-phase component of the three-phase current waveform detected by the zero-phase component detection means is input to the low-speed A / D converter 22 via the anti-aliasing filter 21. The zero-phase component of the three-phase current waveform is A / D converted by the low-speed A / D converter 22 at a low sampling frequency.

次に、第２絶縁劣化判定部３１ｃは、第１絶縁劣化判定部３１ｂにより変圧器ＴＲに絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、零相成分検出手段により検出された零相成分が予め設定された閾値を越えたとき、対接地間漏電と判定する。これにより、変圧器ＴＲの巻線と接地との間で漏電が生じていることが容易に分かる。   Next, the second insulation deterioration determination unit 31c determines that the first insulation deterioration determination unit 31b may have caused insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) in the transformer TR, and the zero-phase component When the zero-phase component detected by the detecting means exceeds a preset threshold value, it is determined that there is a ground-to-ground leakage. Thereby, it can be easily understood that a leakage occurs between the winding of the transformer TR and the ground.

ここで、上記変圧器ＴＲの一次側が中性点接地されたＹ結線とすることによって、零相成分検出手段により検出された変圧器ＴＲの一次側の中性点接地電流に基づいて、対接地間漏電を確実に判定できる。   Here, by setting the primary side of the transformer TR to a neutral point grounded Y connection, grounding is performed based on the neutral point ground current of the primary side of the transformer TR detected by the zero-phase component detecting means. Intermittent leakage can be determined reliably.

また、上記絶縁劣化診断装置において、変圧器ＴＲの一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の逆相成分を検出する逆相成分検出手段を備えてもよい。   The insulation deterioration diagnosis apparatus may further include a reverse phase component detection unit that detects a reverse phase component of at least one of the three-phase current waveforms on the primary side or the secondary side of the transformer TR.

この場合、第１絶縁劣化判定部３１ｂにより変圧器ＴＲに絶縁劣化(または絶縁劣化の予兆現象)が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、逆相成分検出手段により検出された三相電流波形の逆相成分が予め設定された閾値を越えたとき、第２絶縁劣化判定部３１ｃは、部分短絡が発生したと判定する。これにより、変圧器ＴＲ内の巻線間で短絡現象が生じていることが容易に分かる。   In this case, the three-phase current detected by the anti-phase component detection means when the first insulation deterioration determination unit 31b determines that there is a possibility that insulation deterioration (or a sign of insulation deterioration) has occurred in the transformer TR. When the reverse phase component of the waveform exceeds a preset threshold value, the second insulation deterioration determination unit 31c determines that a partial short circuit has occurred. Thereby, it is easily understood that a short-circuit phenomenon occurs between the windings in the transformer TR.

なお、上記三相電流波形の零相成分と逆相成分は、変圧器の一次側および二次側の三相電流波形を検出する電流波形検出手段の回路構成により零相成分と逆相成分とを分離してもよいし、あるいは、三相電流波形をＡ／Ｄ変換した後の各相間の波形データの瞬時値の加算や差分演算によって、零相成分と逆相成分とを分離してもよい。   The zero-phase component and the negative-phase component of the three-phase current waveform are the zero-phase component and the negative-phase component according to the circuit configuration of the current waveform detecting means that detects the three-phase current waveforms on the primary side and the secondary side of the transformer. Or the zero-phase component and the anti-phase component can be separated by adding or calculating the instantaneous value of the waveform data between the phases after A / D conversion of the three-phase current waveform. Good.

上記実施の形態では、変電所内の変圧器ＴＲの絶縁劣化を診断する絶縁劣化診断装置１０について説明したが、発電所内の変圧器やその他の変圧器の絶縁劣化を診断してもよい。   In the above embodiment, the insulation deterioration diagnosis device 10 for diagnosing the insulation deterioration of the transformer TR in the substation has been described. However, the insulation deterioration of the transformer in the power station and other transformers may be diagnosed.

本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。   Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

１…電流変換器
２…電流変換器
３…電流電圧変換器
１０…絶縁劣化診断装置
１１…ハイパスフィルター
１２…高速Ａ／Ｄ変換器
１３…遅延メモリー
１４…主メモリー
２１…アンチエリアジングフィルター
２２…低速Ａ／Ｄ変換器
２３…遅延メモリー
２４…主メモリー
３１…診断部
３１ａ…サージ電流判定部
３１ｂ…第１絶縁劣化判定部
３１ｃ…第２絶縁劣化判定部
３１ｄ…タップ切替判定部
３２…伝送部
３４…表示部
４０…通信ネットワーク
４１…データサーバー装置
４２…モニター装置
１０１…サージ波形入力部
１０２…サージ波形記録部
２０１…商用周波波形入力部
２０２…商用周波波形記録部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current converter 2 ... Current converter 3 ... Current-voltage converter 10 ... Insulation degradation diagnostic device 11 ... High pass filter 12 ... High-speed A / D converter 13 ... Delay memory 14 ... Main memory 21 ... Anti-aliasing filter 22 ... Low-speed A / D converter 23 ... Delay memory 24 ... Main memory 31 ... Diagnosis unit 31a ... Surge current determination unit 31b ... First insulation deterioration determination unit 31c ... Second insulation deterioration determination unit 31d ... Tap switching determination unit 32 ... Transmission unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 34 ... Display part 40 ... Communication network 41 ... Data server apparatus 42 ... Monitor apparatus 101 ... Surge waveform input part 102 ... Surge waveform recording part 201 ... Commercial frequency waveform input part 202 ... Commercial frequency waveform recording part

Claims (5)

変圧器の一次側および二次側の三相電流波形を検出する電流波形検出手段と、
上記電流波形検出手段により検出された上記三相電流波形のサージ波形成分を高サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換する高速Ａ／Ｄ変換部と、
上記電流波形検出手段により検出された上記三相電流波形の商用周波数成分を低サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換する低速Ａ／Ｄ変換部と、
上記高速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された上記サージ波形成分の波形データを記憶する第１波形記憶部と、
上記低速Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された上記商用周波数成分の波形データを記憶する第２波形記憶部と、
上記サージ波形成分の波形データに基づいて、サージ電流の有無を判定するサージ電流判定部と、
上記サージ電流判定部が上記サージ電流ありと判定し、かつ、上記第１波形記憶部に記憶された上記サージ波形成分の波形データのうち、上記変圧器の一次側と二次側の同一相または見做し同一相の上記サージ電流の波形データが逆位相または逆極性のとき、上記変圧器が絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定する第１絶縁劣化判定部と、
上記第１絶縁劣化判定部が、上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記第２波形記憶部に記憶された上記商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定した時点から少なくとも半サイクルの期間に、上記変圧器の一相または二相で入出力間の電流比が予め設定された範囲内にないとき、上記変圧器で漏電となる絶縁劣化または部分短絡となる絶縁劣化が発生したと判定する第２絶縁劣化判定部と
を備えたことを特徴とする絶縁劣化診断装置。 Current waveform detection means for detecting a three-phase current waveform on the primary side and the secondary side of the transformer;
A high-speed A / D converter for A / D converting the surge waveform component of the three-phase current waveform detected by the current waveform detection means at a high sampling frequency;
A low-speed A / D converter that A / D converts the commercial frequency component of the three-phase current waveform detected by the current waveform detection means at a low sampling frequency;
A first waveform storage unit that stores waveform data of the surge waveform component that has been A / D converted by the high-speed A / D conversion unit;
A second waveform storage unit that stores waveform data of the commercial frequency component A / D converted by the low-speed A / D conversion unit;
Based on the waveform data of the surge waveform component, a surge current determination unit that determines the presence or absence of surge current;
Of the waveform data of the surge waveform component stored in the first waveform storage unit, the surge current determination unit determines that the surge current is present, and the same phase on the primary side and the secondary side of the transformer or Assuming that the waveform data of the surge current in the same phase is in reverse phase or reverse polarity, the first insulation deterioration determination unit determines that the transformer may have undergone insulation deterioration or a predictive phenomenon of insulation deterioration;
The waveform of the commercial frequency component stored in the second waveform storage unit when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. In the data, the current ratio between input and output is preset in one or two phases of the transformer in at least a half cycle period from the time when it is determined that there is a possibility that the insulation deterioration or the sign of insulation deterioration has occurred. And a second insulation deterioration determining unit that determines that an insulation deterioration that causes a leakage or an insulation deterioration that causes a partial short circuit has occurred when the transformer is not within the specified range. 請求項１に記載の絶縁劣化診断装置において、
上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定し、かつ、上記第２波形記憶部に記憶された上記商用周波数成分の波形データにおいて、上記絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定した時点の前後の上記変圧器の入出力間の上記電流比が三相とも略同時にかつ略同じ電流比で変化したとき、上記変圧器がタップ切り替えされたと判定するタップ切替判定部を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記タップ切替判定部により上記変圧器が上記タップ切り替えされたと判定したとき、上記漏電となる絶縁劣化または上記部分短絡となる絶縁劣化について判定しないことを特徴とする絶縁劣化診断装置。 In the insulation deterioration diagnosis device according to claim 1,
In the waveform data of the commercial frequency component stored in the second waveform storage unit, the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that an insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. When the current ratio between the input and output of the transformer before and after the time when it is determined that there is a possibility that the insulation deterioration or insulation deterioration has occurred, the three phases change at substantially the same and substantially the same current ratio. A tap switching determination unit that determines that the transformer has been tap-switched,
The second insulation deterioration determination unit does not determine the insulation deterioration that causes the leakage or the insulation deterioration that causes the partial short circuit when the tap switching determination unit determines that the transformer is switched by the tap. Insulation deterioration diagnosis device. 請求項１または２に記載の絶縁劣化診断装置において、
上記変圧器の一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の零相成分を検出する零相成分検出手段を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記零相成分検出手段により検出された上記零相成分が予め設定された閾値を越えたとき、対接地間漏電と判定することを特徴とする絶縁劣化診断装置。 In the insulation deterioration diagnosis device according to claim 1 or 2,
A zero-phase component detecting means for detecting a zero-phase component of at least one of the three-phase current waveforms on the primary side or the secondary side of the transformer;
The second insulation deterioration determining unit detects when the first insulation deterioration determining unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer, and is detected by the zero phase component detecting means. An insulation deterioration diagnostic apparatus, wherein when the zero-phase component is over a preset threshold value, it is determined that there is a leakage between ground. 請求項３に記載の絶縁劣化診断装置において、
上記変圧器の一次側が中性点接地されたＹ結線であり、
上記零相成分検出手段は、上記変圧器の一次側の中性点接地電流を検出することを特徴とする絶縁劣化診断装置。 In the insulation deterioration diagnosis device according to claim 3,
The primary side of the transformer is a Y connection with a neutral point grounded,
The zero-phase component detection means detects a neutral point ground current on the primary side of the transformer. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の絶縁劣化診断装置において、
上記変圧器の一次側または二次側の少なくとも一方の三相電流波形の逆相成分を検出する逆相成分検出手段を備え、
上記第２絶縁劣化判定部は、上記第１絶縁劣化判定部により上記変圧器に絶縁劣化または絶縁劣化の予兆現象が発生した可能性ありと判定したとき、かつ、上記逆相成分検出手段により検出された上記三相電流波形の逆相成分が予め設定された閾値を越えたとき、上記部分短絡が発生したと判定することを特徴とする絶縁劣化診断装置。 In the insulation deterioration diagnosis device according to any one of claims 1 to 4,
Comprising a negative phase component detecting means for detecting a negative phase component of at least one three-phase current waveform on the primary side or secondary side of the transformer,
The second insulation deterioration determination unit is detected by the reverse phase component detection means when the first insulation deterioration determination unit determines that there is a possibility that insulation deterioration or a sign of insulation deterioration has occurred in the transformer. An insulation deterioration diagnosis apparatus, wherein when the negative phase component of the three-phase current waveform exceeds a preset threshold value, it is determined that the partial short circuit has occurred.
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