JPH0640045B2 - 温度補償圧力継電装置 - Google Patents

温度補償圧力継電装置

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JPH0640045B2
JPH0640045B2 JP60066972A JP6697285A JPH0640045B2 JP H0640045 B2 JPH0640045 B2 JP H0640045B2 JP 60066972 A JP60066972 A JP 60066972A JP 6697285 A JP6697285 A JP 6697285A JP H0640045 B2 JPH0640045 B2 JP H0640045B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は絶縁性ガスで高電圧充電部と対地電位を絶縁し
ているガス絶縁開閉器(以下、GISと呼ぶ)のような変
電機器のガス圧を監視するための温度補償圧力継電装置
に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
絶縁性ガスとしてガス状のササルファ・ヘサフロライド
(SF6)が一般に多用される。変電機器内、特に開閉器
等内に封入されたSF6ガスは、多くの場合一定量を容器
内に封入するため一定機器である。それ故にガス監視方
式としては密度監視となってくる。SF6ガスに関与する
メーカあるいはユーザはすでに周知のごとく、SF6ガス
の一定密度即ち定容量の場合の圧力は温度により大きく
変化をし、従来のガス圧力管理方式では一定密度の管理
ができない。
この為に現在はこの温度変化分を補償した一定密度スイ
ッチとして温度補償圧力スイッチが使用されている。
第8図はこの種従来の温度補償圧力スイッチの原理を説
明するための図である。1は密度監視される変電機器
で、ここでは開閉機器で表わした。2はこの開閉機器1
と連絡されたベローズである。4は感温部3と結合され
たベローズであり、このベローズ4と感温部3には密度
監視を行なうための標準ガスが封入されている。5は密
度スイッチの動作整定値調整用のバネである。7はマイ
クロスイッチで警報接点8と鎖錠接点9を有している。
また6はマイクロスイッチ7用の作動レバーである。
第9図は開閉機器1内のガス圧力−温度特性の一例で、
ここでは基準温度20℃に於ける定格ガス圧力Pを6kg
/cm2とし、ガス圧低下警報圧力PLを5.5kg/cm2
ガス圧低下鎖錠圧力PRを5.0kg/cm2とした場合が
示されている。この時監視されるべき密度はそれぞれ4
4.3g/、41.2g/、38.0g/とな
る。今、温度変化が生じたとすると、開閉機器1内のガ
ス圧力は第9図の一定密度曲線上を移動することにな
る。
第8図においてベローズ4及び感温部3がない場合、即
ち普通の圧力スイッチの場合について説明する。第10
図はこれを説明するためのもので、第8図と同様に6kg
/cm2を定格ガス圧力とすると、ガス密度は44.3g
/であり、周囲温度が低下し、開閉機器1のガスリー
クがない場合でも、0℃においてはガス圧力が5.4kg
/cm2となり、ガス圧力低下警報が出ることになる。
このために第8図のごとく感温部3に標準ガス(ここで
は20℃、6kg/cm2)を封入している。この標準ガス
は開閉機器1のガスとは全く分離されており、周囲温度
により第9図の定格ガス圧による温度変化と同じ傾きで
変化する。したがって、実際に開閉機器1よりガスリー
クが生じた場合のみに作動レバー6が動作し、マイクロ
スイッチ7の接点8,9が開閉するようになっている。
しかしながら従来の密度スイッチは第8図でも明らかな
通り、ベローズ4及び感温部3内の標準ガスは全くリー
クしない前提に立っており、万一ここでリークが生じた
場合にはベローズ2とベローズ4の力のバランスから言
って開閉機器1のガスリークの監視は全く不可能とな
る。
このような欠点を改善するために、従来第11図のように
感温部3にさらにベローズ4、作動レバー6、密度スイ
ッチ監視用の接点8aを有するマイクロスイッチ7から
なる圧力スイッチを取付けて感温部3のガスリークを監
視する方法がある。しかしこの方法は監視を行なう密度
スイッチをさらに監視しなければならない点、即ちその
分だけ密度スイッチ監視用の接点8aその他の部品が増
えて構成上複雑となり信頼性の上から好しくないという
欠点があった。
また、従来の密度スイッチでは、警報接点8、鎖錠接点
9のみしかないためオン/オフの状態だけで、開閉機器
1のガスリークの程度を温度補償された圧力値として継
続的に監視することができなかった。
そこで考えられる一つの方法としてガス圧力値とガス温
度を測定し、20℃におけるガス圧力値を求め、管理値
と比較し、警報・鎖錠接点を駆動させるものがある。こ
の方法では、ガス圧力値が連続的に得られるので、密度
スイッチを用いたものよりもよいが、以下に述べる計算
方法をとらねばならない。
SF6ガス圧力を測定時のガス温度より基準温度20℃に
換算する場合、Beattie-Bridgemanの式(1)より測定した
ガス温度、ガス圧力よりガス密度を求め、それより、2
0℃におけるガス圧力値を算出する。
A=15.78(1−0.1062V-1) B=0.366(1−0.1236V-1) Pa:圧力( atm・abs ) V:モル容積(/mol ) T:温度(゜K) R=0.08207(−atm/mol ゜K) (1)式を変形して、 となる。すなわち、モル容積Vを求めるには測定したガ
ス圧力Pgとガス温度tから(1)′のように3次方程式を
解く必要がある。ただし、ガス密度D(Kg/m3)は より求まる。
次に、基準温度20℃におけるガス圧力値を求めるに
は、(1)式に(1)′式で求まったモル容積Vと基準温度t
=20を代入すれば、換算後の圧力が求まる。
さて、GIS のガス圧力を管理する場合、ガス圧力検出手
段として小形で信頼性の高いものが要求される。また、
ガス圧力値を基準温度20℃に換算したときの精度は±
0.01kg/cm2・g以内であれば十分である。したが
って、(1)′のような3次方程式を解く必要性はなく、
適当な近似式を用いることが考えられる。仮に、(1)′
式を解く場合には、以下に示す演算が必要となる。
(1)′より、 av3+bv2+CV+d=0 …(1)″ ただし ただし、 (3)式のVを求めるには、非常に複雑な演算を必要とな
り、マイクロコンピュータ等を採用して、プログラムす
るとソフトウエア自体に上記を計算するために付滞して
くるソフトウエア(たとえば平方根、立方根を求めるサ
ブルーチンなど)を作成しなければならず、規模の大き
なソフトウエアが必要となる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記従来技術のもつ欠点を除去するために行
なったもので、信頼性が高く、ソフトウエアの規模がそ
れほど大きくならない温度補償圧力継電装置を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、内部に高電圧導体を
有し、接地された外部容器内にその高電圧導体と外部容
器間を絶縁するために高圧ガスを封入した開閉機器に取
り付けられた高圧ガス圧を検出するガス圧検出手段およ
び高圧ガス温度を検出するガス温度検出手段と、 基準温度における各ガス圧力値とそのガス圧力値毎にお
ける定密度線の傾きが記憶された記憶手段と、 この記憶手段に記憶されている複数の定密度線の傾きを
順に用いてガス圧力値を計算し、計算されたガス圧力値
が上記ガス圧検出手段により検出された高圧ガス圧力値
に近い定密度線を最適な定密度線として選定し、選定さ
れた定密度線の傾きを用いて上記両検出手段により検出
された高圧ガス圧力値と高圧ガス温度値を直線的に近似
し基準温度における圧力換算値に換算するとともに、こ
の圧力換算値と予め設定されている基準温度における設
定圧力値を比較する圧力換算値・比較手段と、 この圧力換算値・比較手段の出力に応じて警報又は鎖錠
信号を出力する手段とからなる温度補償圧力継電装置で
ある。
〔発明の実施例〕
以下、その一実施例を図面に基づいて説明する。第1
図、第2図において、1は開閉機器、11はこの開閉機
器1に接続されているガス配管、このガス配管11に
は、ガス圧力を検出して微弱電気信号に変換するための
ガス圧力検出器12およびガス温度を検出して微弱電気
信号に変換するためのガス温度検出器13が接続されて
いる。上記ガス圧力検出器12、ガス温度検出器13の
出力である微弱電気信号は前置増幅器14a,14bで
増幅され、この前置増幅器14a,14bからの出力信
号は、信号伝送線15a,15bによって温度補償付圧
力継電装置16に伝送される。この温度補償付圧力継電
装置16は、上記前置増幅器14a,14bより離れた
位置に設置されるため、伝送中に誘起するサージ等から
温度補償圧力継電装置16内部を保護するために絶縁増
幅器17a,17bが接続されている。絶縁増幅器17
a,17bの出力はマルチプレクサ18へ信号を送る。
マルチプレクサ18はマイクロコンピュータ19からの
制御信号により、上記絶縁増幅器17a,17bのいず
れかを選択し、アナログ/ディジタル(A/D)変換器
20へ送る。A/D変換器20では圧力値換算比較手段
43例えばマイクロコンピュータ19の制御信号により
ガス圧力値あるいはガス温度値に対応したアナログの電
気量が、ディジタルの量に変換される。A/D変換器2
0の出力は入力ポート21へ送られる。マイクロコンピ
ュータ19は必要に応じて入力ポート21からのディジ
タル量を読み込む。また、マイクロコンピュータ19は
出力変換手段44例えば出力ポート22を通じて警報出
力あるいは鎖錠出力を警報接点励磁コイル23あるいは
鎖錠接点励磁コイル24に送ったり、ガス圧力換算後の
値を圧力値表示手段46例えば表示装置25へ出力す
る。
マイクロコンピュータ19は基本的には中央演算処理装
置(CPU )191、ランダムアクセスメモリ(RAM )1
92、リードオンリーメモリ( ROM)193より構成さ
れている。このROM 193にはCPU 191を制御するプ
ログラムが書込まれており、CPU 191はこのプログラ
ムに従って、入力ポート21より必要とされる外部デー
タを読み込んだり、あるいは又RAM192との間でデー
タの授受を行なったりしながら演算処理し、必要に応じ
て処理したデータを出力ポート22へ出力する。この出
力ポート22はラッチ回路より構成されており、CPU 1
91からのデータを一時記憶する。計時装置26は、時
間を計測しており、マイクロコンピュータ19は計時装
置26の内容を読み込んで、一定時間が経過したかどう
かを見ることができる。
上記ガス配管11とガス圧力検出器12によってガス圧
力検出手段40を構成しており、また上記ガス配管11
とガス温度検出器13によってガス温度検出手段41を
構成している。上記前置増幅器14a,14bと信号伝
送線15a,15bと絶縁増幅器17a,17bとマル
チプレクサ18とアナログ/デジタル変換器20と入力
ポート21によって入力変換手段42を構成している。
さらに上記警報接点励磁コイル23と警報接点8によっ
て警報出力手段45を構成している。上記鎖錠接点励磁
コイル24と鎖錠接点9によって鎖錠出力手段47を構
成している。
ROM193に書込まれているプログラムをフローチャー
トで示すと第3,4図のようになる。又、そのプログラ
ムに従って演算した場合の方法を第5図に示す。プログ
ラムを実行するときに必要となる定密度線の温度対圧力
における傾きを求めるプログラムのフローチャートを第
6図に示す。
まず第3図より全体のプログラムの流れを説明する。プ
ログラムがスタートすると計時装置26の内容を読み取
り時間測定を行なう そして、その測定した時間が一定時間経過していなけれ
ば、再び時間測定 を行なう。一定時間経過しておけば、 マイクロコンピュータ19は、ガス温度tを読み込む 次にガス圧力Ptを読み込む で読み込んだガス温度tとガス圧力Ptからガス圧力値の
換算を行なう 換算後のガス圧力P′は警報出力レベルがROM193内
に記憶されておりそのガス圧力値と比較され P′<Palの場合、マイクロコンピュータ19は出力ポ
ート22を通して警報接点励磁コイル23に警報を出力
する また、換算後のガス圧力P′と鎖錠出力レベルもROM 1
93内に記憶されており、そのガス圧力値Plと比較し P′<Plの場合、マイクロコンピュータ19は出力ポー
ト23を通して鎖錠接点励磁コイル24に鎖錠状態を出
力する でP′≧Palの場合、 でP′Plの場合、および 終了後、換算後の圧力値をマイクロコンピュータ19は
出力ポート22を通して、表示装置25に表示する このあと、プログラムは、 に戻り、くり返し、同じ処理を行なう。
圧力値換算を第4図のフローおよび第5図にそって説明
する。まず、測定したガス圧力値tと基準温度20
(℃)との差を求め、これをΔtとする では、何番目かを示す指標Iに0を設定する。あらかじ
めROM 193内に記憶されている定密度線の傾きのうち
I番目の傾きSIと温度差Δtおよび指標I〔すなわち、
あるガス圧力I(Kg/cm2・g)と同じ〕からそのとき
のガス圧力値Pを求める において、そのPの値が測定したガス圧力値Ptより小さ
ければ、 へ進み、その定密度線SIから基準温度20(℃)におけ
るガス圧力値P′を再計算する。しかし、 においてPt<Pでない場合には、Iの値を圧力値の増加
幅δだけ増し 計算すべき上限値PMAXを越えていないかを判定する 越えていない場合には、 をくり返し実行する。越えていない場合、 のくり返しを際限なく行なうのは、好ましくないので、
上限値としてPMAXをIに設定し で圧力値Pを再計算し、処理を終了する。
以上が圧力値換算のフローチャートの説明であるが、第
5図は第4図のフローチャートにおいて、 でPt<Pのときの関係を示すグラフである。具体的には
第5図のグラフを参照しながら第4図の流れを説明す
る。Iの値は第5図からI=0,δ,…i−δ,i,i
+δ,…PMAXのようにδずつ増加する。i番目のところ
での定密度線の傾きSiとΔtからPが求まるが、測定し
たガス圧力値Ptと比較するとPtの方が大きいので、Iを
δだけ増加し、そのときの定密度線 Si+δとΔtよりP
を求める。その結果Ptより、Pの方が大きいので、この
プログラムは終了し、定密度線の傾きをSiに設定し、再
計算し、P′を求め、基準温度20℃に換算した答とす
る。
第4図の圧力換算時に用いた定密度線の傾きSIは第6図
のフローチャートのようにあらかじめ他のコンピュータ
で計算し、 ROM193内に記憶しておくもので、毎回演
算は行なう必要はない。以下、順に処理の流れを示す。
まず、カス圧力値Pgを0に設定する Bieattie-Bridgemanの式によりガス圧力Pgとガス温度2
0(℃)のときのガス密度Dを計算する 同密度で、ガス温度60(℃)のときのガス圧力値Pを
求める 以上の結果より、定密度線の傾きSを計算し プリントする Pgの値をδだけ増して Pgの値がPMAXを越えない範囲で をくり返し演算する。第6図のフローチャートが終了
後、プリントされた定密度線の傾きSの各々を人が読み
取り、ROM 193内に記憶させるときに用いる。たとえ
ば、3つ程、定密度線の傾きを示すと、ガス圧力4.5
0kg/cm2では0.022(Kg/cm2)/℃、5.0kg/
cm2では0.024(Kg/cm2)/℃、5.5kg/cm2
は、0.027(kg/cm2)/℃となる。
次に本発明の他の実施例を第7図で説明する。第1図、
第2図で示した実施例と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。ガス圧力検出器12および温度変換器
13からの電気信号を光信号に変換するE/O変換器2
8a,28bを設け、このE/O変換器28a,28b
の出力は光ファイバ29a,29bを介して光信号とし
て、温度補償付圧力継電装置16へ各々の測定した値を
送る。温度補償付圧力継電装置16の内部では、光信号
を再び電気信号にO/E変換器30a,30bを用いて
変換する。このように、信号伝送に光信号を採用すれ
ば、電磁・静電誘導によるノイズの影響を全く受けな
い。また、警報出力トランジスタ31、鎖錠出力トラン
ジスタ32等の半導体素子により無接点化を計ることに
よって、リレーなど機械的接点の摩耗等から生じるトラ
ブルがなくなり、より信頼性が向上する。
以上説明したように、発明は、ガス圧力とガス温度を測
定し、基準温度におけるガス圧力値に換算することによ
り、信頼性が向上し、以下に示す表より、計算精度も十
分であるということが効果としてあげられる。また従来
のように複雑な演算を行う必要がないので、ソフトウエ
アの規模がそれほど大きくならない。
〔発明の効果〕 本発明によれば信頼性が高く、ソフトウエアの規模を小
さくできる温度補償圧力継電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による温度補償圧力継電装置を示すブロ
ック図、 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、 第3図は本発明の作用を説明するためのフローチャー
ト、 第4図は第3図のうちの圧力値換算の部分を示すフロー
チャート、 第5図は第4図の処理を示すガス圧力−ガス温度のグラ
フ、 第6図は、あらかじめ他のコンピュータで処理し、定密
度線の傾きを求めておくプログラムのフローチャート、 第7図は、本発明の他の実施例を示すブロック図、 第8図は従来の密度スイッチの一例を示す構成図、 第9図は第8図の密度スイッチのSF6ガスの変化を示す
ガス圧曲線図、 第10図および第11図はそれぞれ従来の圧力スイッチ
および感温部圧力監視付密度スイッチの構成図である。 1……開閉機器、8……警報接点、9……鎖錠接点、1
1……ガス配管、12……ガス圧力検出器、13……ガ
ス温度検出器、14a,14b……前置増幅器、15
a,15b……信号伝送装置、16……温度補償圧力継
電装置、17a,17b……絶縁増幅器、18……マル
チプレクサ、19……マイクロコンピュータ、191…
…中央処理装置、192……ランダムアクセスメモリ、
20……アナログ/デジタル変換器、21……入力ポー
ト、22……出力ポート、23……警報接点励磁コイ
ル、24……鎖錠接点励磁コイル、25……表示装置、
26……計時装置、28a,28b……電気/光変換
器、29a,29b……光ファイバ、30a,30b…
…光/電気変換器、31……警報出力トランジスタ、3
2……鎖錠出力トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に高電圧導体を有し、接地された外部
    容器内にその高電圧導体と外部容器間を絶縁するために
    高圧ガスを封入した開閉機器に取り付けられた高圧ガス
    圧を検出するガス圧検出手段および高圧ガス温度を検出
    するガス温度検出手段と、 基準温度における各ガス圧力値とそのガス圧力値毎にお
    ける定密度線の傾きが記憶された記憶手段と、 この記憶手段に記憶されている複数の定密度線の傾きを
    順に用いてガス圧力値を計算し、計算されたガス圧力値
    が上記ガス圧検出手段により検出された高圧ガス圧力値
    に近い定密度線を最適な定密度線として選定し、選定さ
    れた定密度線の傾きを用いて上記両検出手段により検出
    された高圧ガス圧力値と高圧ガス温度値を直線的に近似
    し基準温度における圧力換算値に換算するとともに、こ
    の圧力換算値と予め設定されている基準温度における設
    定圧力値を比較する圧力換算値・比較手段と、 この圧力換算値・比較手段の出力に応じて警報又は鎖錠
    信号を出力する手段とからなる温度補償圧力継電装置。
JP60066972A 1985-03-30 1985-03-30 温度補償圧力継電装置 Expired - Lifetime JPH0640045B2 (ja)

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