JPH0587863A

JPH0587863A - 変電機器の予防保全システム

Info

Publication number: JPH0587863A
Application number: JP3247531A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Uchiumi; 知明内海; Fumimasa Endo; 奎将遠藤; Toshio Ishikawa; 敏雄石川; Shuzo Iwaasa; 修蔵岩浅; Tokio Yamagiwa; 時生山極
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-04-06
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JP3112034B2

Abstract

(57)【要約】【目的】異常発生から故障までの時間が短い場合にも、
前兆段階で異常を検出し事故を未然に防止することを可
能とする。【構成】変電機器、例えばガス絶縁機器５に設置された
１つ以上のセンサ１ａ〜１ｎの監視データに基づいて変
電機器の運転状態を自動的に監視する監視手段２を備え
た変電機器の予防保全システムに、既設の変電機器の故
障に関するデータベース３と、このデータベース３に基
づいて監視手段２の監視間隔を設定する監視間隔設定手
段４とを設けたことを特徴とする。【効果】故障発生率の高い場合、異常発生から故障まで
の時間が短い場合などの監視間隔を予め短く設定できる
ようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変電機器の予防保全シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変電機器において、機器内部で発生した
異常を放置しておくと、機器が絶縁破壊などの故障を起
し事故に発展することがある。そのため、変電機器に予
防保全システムを設置することにより、機器の異常を前
兆段階で速やかに検出して取り除き、事故を未然に防止
する努力が払われている。

【０００３】従来の変電機器の予防保全システムは、例
えば特開昭６３ー２１２８７８号公報記載のように、異
常検出時における監視のサンプリング間隔を正常時のサ
ンプリング間隔よりも短くしていた。図８には、この従
来の予防保全システムにおける監視の概要が示されてい
る。定常監視で異状発生を検出した後、異常な値を示し
た項目のデータ量を増加させ、異常監視ルーチン（サン
プリング間隔を短くした）で異常の進度、様相などに関
する多くの情報を得て、異常発生時の対応を的確に行え
るようにしている。

【０００４】また、従来の予防保全システムは特開平１
ー５０７１５号公報に記載のように、特定の時間間隔で
監視を行い、異常検出時に異常原因の診断を行う計測ル
ーチンを動作させることにより、異常発生時の対応を迅
速化していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、異
常検出前においては定常的な監視を行っているが、定常
的な監視は監視間隔が長いため、異常発生から故障まで
の時間が短い場合には、異常を前兆段階で検出できない
まま故障に至ってしまう問題があった。

【０００６】例えば、機器内部に導電性異物が混入した
場合、部分放電が発生して異常として検出されるが、そ
のまま放置しておくと機器が絶縁破壊を起して事故に至
ることがある。この際、部分放電が検出可能なレベルに
なってから絶縁破壊が起るまでの時間は短いことが多
く、現在の予防保全システムの常時監視間隔より短いこ
とがままある。この場合、部分放電を絶縁破壊の前兆と
して検出する前に事故に至ってしもう。このような事故
を防ぐには常時監視間隔を短くする必要があるが、その
ためには、システムの処理能力を向上しなければならな
い。この場合にシステムでは単に監視回数が増えるだけ
でなく、それに伴うデータの増加に対応したデータ解析
能力が必要となり、システムが高価になるだけでなく、
システムを構成することが技術的に困難になる問題があ
った。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、異常発生から故障までの時間が短い場合にも、前兆
段階で異常を検出し事故を未然に防止することを可能と
した変電機器の予防保全システムを提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、システム
に、既設の変電機器の故障に関するデータベースと、こ
のデータベースに基づいて監視手段の監視間隔を設定す
る監視間隔設定手段とを設けることにより、達成され
る。

【０００９】

【作用】上記手段を設けたので、故障発生率の高い場
合、異常発生から故障までの時間が短い場合などの監視
間隔を予め短く設定できるようになる。

【００１０】すなわち、変電機器の故障の発生頻度は故
障の原因、部位、運転開始後の時間などによって異なっ
ている。従って、常にすべての原因、部位について監視
間隔を短くする必要はなく、あるときは導電性異物によ
る異常の監視を重点的に行い、あるときは固体絶縁物劣
化の監視を重点的に行えばよい。例えば、導電性異物に
よる故障は機器の運転開始直後、メインテナンス直後な
ど限られた期間に多いので、この場合は導電性異物によ
る異常についてだけ監視間隔を短くする。また、固体絶
縁物の劣化による異常は運転開始後１０年以上経ってか
ら起るので、この場合は固体絶縁物による異常について
重点的に監視診断を行う。このようにすれば、各時点に
おいて限られた要因についてのみ重点をおいて監視して
いるので、システムの処理の量を少なくすることがで
き、その結果、重点的に監視すべき要因については確実
な異常検出や信頼性の高い診断を行うことができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００１２】〔実施例１〕図１から図７には本発明の
一実施例が示されている。変電機器に設置された１つ以
上のセンサ１ａ〜１ｎの監視データに基づいて変電機器
の運転状態を自動的に監視する監視手段２を備えた変電
機器の予防保全システムで、本実施例ではシステムに、
既設の変電機器の故障に関するデータベース３と、この
データベース３に基づいて監視手段２の監視間隔を設定
する監視間隔設定手段４とを設けた。このようにするこ
とにより、故障発生率の高い場合、異常発生から故障ま
での時間が短い場合などの監視間隔を予め短く設定でき
るようになって、異常発生から故障までの時間が短い場
合にも、前兆段階で異常を検出し事故を未然に防止する
ことを可能とした変電機器の予防保全システムを得るこ
とができる。

【００１３】すなわち図１には変電機器の一例としてガ
ス絶縁機器５の予防保全システムが示されている。同図
のシステムでは、ガス絶縁機器５の各部に各種情報を得
るための各種センサ１ａ、１ｂ、１ｃ…１ｎが設置され
ており、それらの出力は検出手段６を介して監視手段２
に読み込まれる。この監視手段２の監視間隔は監視間隔
設定手段４により設定される。また、監視間隔設定手段
４はデータベース３を参照して監視間隔を設定する。

【００１４】ガス絶縁機器５は同図に示されているよう
に、遮断器７、断路器８、接地開閉器９などの各種開閉
装置を接地電位のタンク１０内に収納し、絶縁性能およ
び消弧性能の優れたＳＦ₆ガスなどの絶縁性ガスを封入
したものである。電力は架空線１１からブッシング１２
を介して機器内に導かれ、スペーサ１３により支持され
た中心導体１４から構成される母線、断路器８、遮断器
７などを経由して変圧器１５に送られ、架空線１１の引
込み口の近傍には過電圧を抑制する避雷器１６が通常取
り付けられている。このようなガス絶縁機器５で最も問
題となるのは絶縁異常により機器内部で発生する絶縁破
壊事故であり、これを未然に防止することが重要な課題
となっている。事故の要因としては様々なものが考えら
れるが、工場での組立てから現地据付試験の間に多数の
点検、試験が行われ、これらの事故要因排除への努力が
払われている。しかしながら完全に排除することは不可
能であり、運転状態に入った後もこれらを監視すること
がガス絶縁機器５の信頼性向上の上から重要となる。本
実施例は運転状況下で事故の要因となりうる異常を確実
に検出する予防保全システムである。

【００１５】ガス絶縁機器５の各部に各種情報を得る各
種センサ１ａ、１ｂ、１ｃ…１ｎには部分放電検出器、
音響センサ、ＡＥセンサおよび分解ガスセンサなどが用
いられ、それらの出力は検出手段６で信号増幅、必要周
波数成分の抽出および周波数スペクトル分析などが行わ
れ、その結果が監視手段２に読み込まれる。監視手段２
に読み込まれた監視データは診断手段１７によってガス
絶縁機器５の運転状態の診断に用いられ、その診断結果
からガス絶縁機器５の異常の有無を判定する。その診断
結果は、必要に応じて表示手段１８に表示され、データ
記憶手段１９に記憶される。データ記憶手段１９には、
診断結果のほか稼働状況も合わせて記憶される。記憶さ
れたデータは必要に応じて診断手段１７に出力され、再
度診断に用いられる。場合によっては、診断結果から運
転停止が指示されることもあり、また、診断結果が上位
の診断装置に伝送されることもある。

【００１６】本実施例のシステムは、以上のシステムに
加えて監視手段２の監視間隔を設定する監視間隔設定手
段４および監視間隔設定手段４が参照するデータベース
３を備えている。データベース３には、例えば図３に示
されているように既設のガス絶縁機器の各種故障発生率
と運転経過年数との関係、あるいは図４に示されている
ように異常発生から各種故障までの時間と運転経過年数
との関係などが統計的データとして格納されている。ガ
ス絶縁機器の故障には機器内部に混入した導電性異物が
原因となって発生するもの、機器内の固体絶縁物が劣化
して発生するものなどがあり、データベース３には各種
故障毎について故障発生率や故障までの時間が格納され
ることもある。また、データベース３は新たに得られた
データにより更新されることもある。

【００１７】監視間隔設定手段４は、図１では監視手段
２と別個に構成されており、例えばそれらを別個のハー
ドとして構成したり、マルチタスクのコンピュータでは
別個のプログラムとして構成することにより実現でき
る。図２では監視間隔設定手段４は監視ルーチンに組み
込まれている。いずれにしても監視間隔は監視前に予め
設定できる。

【００１８】監視間隔の設定に関しては、例えばデータ
ベース３に図３のような故障発生率を運転経過年数との
関係が格納されている場合には、ある時刻における故障
発生率をデータベース３によって判定できる。そして他
の時刻と比較して故障発生率が高い場合に監視間隔を短
くすることにより、異常を前兆段階で確実に検出し事故
を未然に防ぐことができる。

【００１９】この監視間隔の設定方法として種々の方法
が考えられる。図５はその実施例であり、故障発生率が
ｐ₁以上のときは監視間隔をｔ₁に設定し、故障発生率が
ｐ₁以下のときは監視間隔をｔ₀（＞ｔ₁）に設定するこ
とにより、故障発生率の高いときの監視間隔を短く設定
する。この際、データベースに図３の関係が格納されて
いれば、運転経過年数ＴがＴ₁以下のときには故障発生
率がｐ₁以上と判定されて監視間隔はｔ₁に設定され、運
転経過年数がＴ₁以上のときには故障発生率がｐ₁以下と
判定されて監視間隔はｔ₀に設定される。データベース
が予め判っている場合には、運転経過年数に対して予め
監視間隔を設定しておくことができる。

【００２０】このように監視間隔を適宜短くすると、次
に述べるような効果がある。ガス絶縁機器の故障発生率
は図３に示されているように、機器の運転開始直後に高
く、それらは導電性異物による故障であることが多い。
この際にはシステムの処理能力をできるだけ監視にまわ
して監視間隔を短くすることにより、異常を確実に検出
する。一方、運転経過年数ＴがＴ₁₀以上になると、全体
の故障発生率はかなり小さくなるが、スペーサ、ブッシ
ングなどの固体絶縁物が劣化して故障に至ることがあ
る。このＴ₁₀は１０年程度であることが多い。固体絶縁
物については内部で経時劣化していくので、過去の監視
によって蓄積されたデータを逐次解析して劣化状況を診
断して事故を未然に防ぐこととなる。この際、時間の経
過に伴って診断に用いるデータ量が増加するため、劣化
診断に関する処理が時間と共に増加する。但し、処理量
が多くなる頃には故障発生率が小さくなっているので、
監視間隔を長く設定することができ、運転開始直後に監
視にまわしていた処理能力をデータ解析にまわすことが
でき、信頼性の高い診断を行うことができる。

【００２１】このような監視は、例えば図２に示されて
いるいるように、診断手段を監視直後の必要最小限の診
断を行う診断手段１７ａと、システムの処理に余裕があ
るときの診断を行う診断手段１７ｂとに分けることによ
り実現できる。診断手段１７ｂではデータ記憶手段１９
に記録されたデータなどを参照して診断が行われる。そ
して監視間隔が比較的短く設定されているときは、診断
手段１７ｂの処理の量を少なくし、監視間隔が長く設定
されているときは、診断手段１７ｂの処理の量を多くす
る。

【００２２】また、監視間隔を適宜短くすることによ
り、次に述べるような効果も奏することができる。変電
所で送電線や電力ケーブルが増設される場合、それらの
増設に伴って変電機器を順次増設することになる。この
際、機器によって稼働開始時期が異なるので、各機器で
監視間隔を短くすることが必要な時期が異なる。従っ
て、一時に監視間隔を短くすべき監視対象を少なくなる
ので、その監視間隔を十分に短くでき、信頼性が高く、
かつ効率的な監視を行うことができる。以下、このこと
について説明する。

【００２３】図６には変電所の構成の一例が示されてい
る。ガス絶縁機器５ａ、５ｂ、変圧器１５が主要な変電
機器である。各変電機器５ａ、５ｂ、変圧器１５にはそ
の絶縁異常や動作異常を監視する各種センサ１ａ…１ｎ
が取り付けられ、また、機器監視端末２０ａ、２０ｂ、
２０ｃが設置されている。この機器監視端末２０ａ、２
０ｂ、２０ｃは光伝送ケーブル２１を介して機器監視装
置２２に接続されている。機器監視端末２０ａ、２０
ｂ、２０ｃはそれぞれ検出手段６、監視手段２を備えて
おり、機器監視装置２２は診断手段１７、データ記憶手
段１９、監視間隔設定手段４、データベース３を備えて
いる。

【００２４】このガス絶縁機器５ａは変電所の運転開始
と同時に稼働を開始するのに対し、ガス絶縁機器５ｂは
変電所が運転開始してＴ₁以上経ってから電力ケーブル
が増設される際に設置され稼働する。この場合、ガス絶
縁機器５ａの監視間隔については、その運転開始直後の
Ｔ₁間は短くしなければならないが、ガス絶縁機器５ｂ
を稼働する頃にはそれほど短くする必要がなくなってい
る。従って、ガス絶縁機器５ｂを稼働するときにはガス
絶縁機器５ｂについてのみ監視間隔を短くすればよいの
で、機器監視装置２２のデータ処理量を少なくすること
ができ、監視間隔を十分に短くして異常を確実に検出す
ることができる。

【００２５】図７は図６の変電所で複数の異なる監視間
隔の監視手段を用いた場合である。ガス絶縁機器５ａ、
５ｂを監視する機器監視端末として２０ａ、２０ｂの他
に監視間隔の短い監視を処理する機器監視端末２０ｓを
備えている。ガス絶縁機器５ａの運転開始直後のＴ₁間
は、機器監視端末２０ｓはガス絶縁機器５ａを監視す
る。そしてガス絶縁機器５ｂがあとから設置されて運転
開始したときには、機器監視端末２０ｓはガス絶縁機器
５ｂを監視する。

【００２６】監視間隔の短い監視を処理する機器監視端
末２０ｓを取外し可能とし、更に他の変電所も同じよう
に製作することにより、ガス絶縁機器５ｂをＴ₁間監視
した後に、機器監視端末２０ｓを他の変電所に持ってい
き、その変電所で監視間隔の短い監視に用いることがで
きる。

【００２７】図１のシステムでは、変電機器は変圧器１
５、遮断器７、断路器８、接地開閉器９、母線、避雷器
１６、変流器、計器用変圧器、ブッシング１２などのユ
ニットにより構成されている。このようなシステムで監
視間隔を短くすることが必要となる時期は、細かくみる
と各ユニット毎に異なるので、データベース３をユニッ
ト毎のデータベースとすれば、各時刻で各機器の故障発
生率を求めることができ、特に故障発生率の高いユニッ
トについて監視間隔を短くすることにより、異常をより
確実に検出することができる。また、データベース３を
センサ毎および要因毎のデータベースにして監視間隔を
設定することもある。

【００２８】データベース３には図４に示されているよ
うに、異常発生から各種故障までの時間と運転経過年数
との関係が統計的データとして格納されることもある。

【００２９】導電性異物による故障は、故障の前兆とし
て部分放電が発生してから故障に至るまでの時間が短
く、監視間隔が十分短くないと故障前に検出できないこ
とがある。しかし、導電性異物による故障は運転開始直
後のＴ₁間のような限られた期間に集中しており、それ
以外の期間には極めて少ない。従って、監視間隔を異常
発生から故障まで時間（Ｔｅ₁）より短くすれば、異常
を前兆段階で確実に検出することができる。また、メイ
ンテナンス直後、または遮断器、断路器、接地開閉器な
どの各種開閉装置の動作直後などの期間にも導電性異物
による故障が増加するので、その期間だけ監視間隔を短
くする。

【００３０】メインテナンス後の監視期間を短くしてい
るが、各機器のメインテナンスの時期を計画的にずら
し、メインテナンス直後の機器についてのみ監視間隔を
短くすれば、一時期に必要な処理能力が少なくなって監
視間隔を十分に短くでき、異常を確実に検出することが
できる。

【００３１】メインテナンス直後のセンサの信号レベル
がメインテナンス前よりも大きくなることがあるが、こ
の場合には内部に異常が発生していると判定でき、再度
メインテナンスを行うことになる。

【００３２】１つの固体絶縁物に異常が検出された場合
には、そのときからＴｅ₄間は同時期に注形された他の
固体絶縁物にも異常が検出される可能性が高い。従っ
て、図６に示されているように、１つの固体絶縁物で異
常検出後に監視間隔を短く設定することにより、異常を
確実に検出する。

【００３３】故障に関するデータが新たに入手された場
合、データベースは更新される。この場合、データベー
スに新たなデータを入力する前に、監視員により機器に
異常が発生している危険性があると判定された場合に
は、監視員の操作によって直ちに監視間隔を短く設定す
ることにより、異常を確実に検出する。

【００３４】このように本実施例によれば故障発生率の
高い場合、または異常発生から故障までの時間が短い場
合に監視間隔を短くすることにより、異常を前兆段階で
確実に検出し、故障を未然に防止することができる。

【００３５】

【発明の効果】上述のように本発明は、異常発生から故
障までの時間が短い場合にも、前兆段階で異常を検出し
事故を未然に防止できるようになって、異常発生から故
障までの時間が短い場合にも、前兆段階で異常を検出し
事故を未然に防止することを可能とした変電機器の予防
保全システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変電機器の予防保全システムの一実施
例の説明図である。

【図２】同じく一実施例の監視間隔設定手段を監視ルー
チンに組み込んだ場合の説明図である。

【図３】運転経過年数と故障発生率との関係を示す特性
図である。

【図４】運転経過年数と異常発生から故障までの時間と
の関係を示す特性図である。

【図５】本発明の変電機器の予防保全システムの一実施
例の監視間隔を決める説明図である。

【図６】同じく一実施例の変電所を構成する変電機器の
予防保全システムの説明図である。

【図７】同じく一実施例の複数の異なる監視間隔の監視
手段を用いた場合の説明図である。

【図８】従来の変電機器の予防保全システムの監視ルー
チンを示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ…センサ、２…監視手段、３…データベー
ス、４…監視間隔設定手段、５、５ａ、５ｂ…ガス絶縁
機器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩浅修蔵茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者山極時生茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変電機器に設置された１つ以上のセンサの
監視データに基づいて前記変電機器の運転状態を自動的
に監視する監視手段を備えた変電機器の予防保全システ
ムにおいて、前記システムに、既設の変電機器の故障に
関するデータベースと、このデータベースに基づいて前
記監視手段の監視間隔を設定する監視間隔設定手段とを
設けたことを特徴とする変電機器の予防保全システム。
【請求項２】前記システムが、前記既設の変電機器の故
障に関するデータベースが既設の変電機器の故障発生率
に関するものとされたものである請求項１記載の変電機
器の予防保全システム。
【請求項３】前記システムが、前記既設の変電機器の故
障発生率が特定の値より高い場合の監視間隔を前記故障
発生率が前記特定の値より低い場合の監視間隔より短く
されたものである請求項１または請求項２記載の変電機
器の予防保全システム。
【請求項４】前記システムが、前記既設の変電機器の故
障に関するデータベースを既設の変電機器の異常発生か
ら故障までの時間に関するものとされたものである請求
項１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項５】前記システムが、前記既設の変電機器の異
常発生から故障までの時間のうちその時点において可能
性のある最も短い時間に合わせて監視間隔が既設される
ものである請求項１または請求項４記載の変電機器の予
防保全システム。
【請求項６】前記システムが、前記監視手段を監視間隔
の異なる２つ以上で構成し、前記データベースに基づい
て前記２つ以上の監視手段を使いわけるようにされたも
のである請求項１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項７】前記システムが、前記データベースが前記
変電機器を構成する各ユニット毎のデータベースにより
構成されるものである請求項１〜６のいずれか１項に記
載の変電機器の予防保全システム。
【請求項８】前記システムが、前記データベースが前記
変電機器に設置されたセンサ種別毎のデータベースによ
り構成されるものである請求項１〜６のいずれか１項に
記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項９】前記システムが、前記データベースが前記
変電機器の故障要因毎のデータベースにより構成される
ものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の変電機
器の予防保全システム。
【請求項１０】前記システムが、前記変電機器の運転開
始直後の特定の期間における監視間隔をこの特定の期間
以後の監視間隔よりも短くされたものである請求項１記
載の変電機器の予防保全システム。
【請求項１１】前記システムが、前記変電機器の密封部
位をメインテナンスのために開いた直後の特定の期間に
おける監視間隔をこの特定の期間以後の監視間隔よりも
短くされたものである請求項１記載の変電機器の予防保
全システム。
【請求項１２】前記システムが、メインテナンスで前記
変電機器の密封部位を開いた直後の検出信号のレベルが
メインテナンス前よりも大きい場合に変電機器の運転状
態が異常であると診断されるものである請求項１または
請求項１１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項１３】前記システムが、前記変電機器を構成す
る断路器、接地開閉器または遮断器が動作した直後の特
定の期間の監視間隔をこの特定の期間前後の監視間隔よ
り短くされたものである請求項１記載の変電機器の予防
保全システム。
【請求項１４】前記システムが、前記監視手段の監視間
隔を外部からの操作により設定自在とされたものである
請求項１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項１５】前記システムが、前記変電機器の内部の
固体絶縁物に絶縁異常発生後の特定の期間の前記監視手
段の監視間隔をこれ以前の監視間隔より短くされたもの
である請求項１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項１６】前記システムが、前記監視手段が監視間
隔の異なる２つ以上の監視手段により構成されるもので
ある請求項１記載の変電機器の予防保全システム。
【請求項１７】前記システムが、前記監視手段が監視間
隔の異なる複数の監視手段により構成され、監視間隔の
短い監視手段は監視対象を替えることができるものであ
る請求項１記載の変電機器の予防保全システム。