JPH06501552A - ガス絶縁式変電所の監視 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス絶縁式変電所の監視 この発明はガス絶縁式変電所における診断用測定に関する。

ガス絶縁式変電所（ＧＩＳ）は多くの送電ネットワークに利用され、そのサイズ がコンパクトであるので有利である。

ＧＩＳにおいて、導線と、変圧器及びスイッチギヤーのような回路装置が高圧イ オウ六フッ化物雰囲気の圧力容器内に収容されている。圧力容器は通常スチール 製であり、電気的に接地状態である。三相ネットワークでは、個々の相の導線は 圧力容器中に別々に入れられ、絶縁体を介して機械的に内設されている。圧力容 器は通常側壁検査孔を有する相互連結した管状部材を含む。

ＧＩＳに障害状態が生じると、ＧＩＳは機械的に複雑なため断続期間が長くなる ので、不正状態の可能性を予見し、且つ計画された又好都合な時間に集中的行動 ができるようにＧＩＳの運転使用中診断用測定をなす必要がある。これらの潜在 的障害は！Ｉ！徽破壊が生じる前に常に部分的放電活動を示すものであり、この 放電活動はそれに伴なう圧力容器内で設定された超高周波共鳴モードから感知さ れる。従って、超高周波（ＵＨＦ）　モードは１９８８年５月発行のｒＰＲＯｃ 　ＩＥＥＪ第１３５巻パートＣ０第２項の「ガス絶縁式変電所におけるＵ　ＨＦ 診断測定」と題する記事において提案された如く、圧力容器の監視孔に組込まれ たカプラーにより感知される。然しながら、この提案はカプラー出力に接続した 波長分析器の使用と分析結果の人間による解明を必要とする。

本発明はガス絶縁式変電所用の診断用測定システムを備えるものである。このシ ステムは変電所の圧力容器に取付けられたＴ；　ＨＦカプラーを自動的に監視す る手段を含み、この監視手段は個々の部分放電事象を見分ける手段と、見分けら れた事象を特性化する手段と、特性化した事象を多数のカプラーから分析手段へ 伝達する手段とを含み、分析手段は公知の障害前状態を表わす予しめ蓄積された データと、このＷ積されたデータと伝達された特性化された事象を比較し、同一 の場合は警報を発する比較手段を含む。

見分は及び特性化手段は好ましくは多数のカプラーに接続したマイクロプロセッ サ・サブシステムの部分を構成する。

サブシステムは好ましくは多数の特性化した事象を単一のデータワードに圧縮し て分析手段へ伝達する手段を含む５伝達手段は好ましくは光フアイバループを含 む６分析手段は好ましくはサブシステムに特性化した事象を特定のカプラーにデ ータの圧縮なしで送るように信号を送る手段を含む。

次に本発明の実施例を添付の図面を参照して、一つの例として説明する。

第〕、及び第２図はガス絶縁式変電所とそれに連結した診断用測定システムを図 式的に表わしている。

第３−５図は測定システムの構成物を示す。

第６図は第３−５図の構成物で発生する代表的波形を示す。

ガス１１２１１式変電所（ＧＩＳ）１０とそれに連結した診断用測定システムが 第１及び第２図に図式的に示されており、そこにおいて、ＵＨＦ信号が母線室１ ２上のバッチカバーの内側に設けられたカプラー１１を用いて、ＧＩＳＩ○から 取るれる。カプラー１１は秀れた高周波性能を有するように構成され１機械的に 非常に頑丈で、信頼性のあるものである。それらは既に運転中のＧＩＳに容易に 遡及して取付けられる。

通常ＧＩＳ内のどこでも移動する２ミリ粒子を検出する。

それが故障になる寸法以下だからである。これらの高周波信号は減衰するので、 カプラーは母線室］２に沿って２０メートル以内の間隔で設けられる必要がある 。従って、−散的な４２０キロボルトのＧＩＳは全体で２０−３０のカプラーの 三相セットを必要とする。

連続モニター２０中、カプラーはマイクロプロセッサ・サブシステムの一部を形 成する検出及びパルス処理ユニット２１に連結している５ユニツト２１は信号増 幅用、レベル検出用、及び５０　Ｈｚ商用周波の始動についてのパルス同期用の 回路を含む。それらは外的にうまく遮蔽され、また例えば近くの断路器の作動か ら生ずる過渡過電圧に対して保護されている。

処理ユニット２１はカプラー１１の各三相セットの出力をデジタル化し、デジタ ル化した出力を光フアイバループネットワーク１３中の接続点で各カプラー１１ に効果的に与えられた独自のアドレスと共に処理される。ネットワークは例えば ３０の接続点を含み、トークンバンシングリングとして形成されている。それは ポーリング、例外又は時限送信のみ用いて一方向に１９２００ボーでのデータ伝 達を可能にする。

接続点は通信及び特定レジスタ管理用標準シェルに関連する応用特定ソフトウェ アを走行する。どの接続点もネノトワーり作動を始動し且つ例えば定期的トーク ンフレーム送信を処理する主要機能と共に、ネットワーク上マスターとして作用 する。

ホス１−コンピュータ２５をネットワーク１３の一部として連結すれば、それが マスターとして作用する。それは後の処理及び分析用のカプラーのデータを蓄積 し、システム診断中の接続点を調べるのに用いられる。

部分的放電（ＰＤ）が発生し、ユニット２１がその例外モードで作動する時、そ れはシステムに金回し、データトークンがネットワーク１３に伝達される。これ はＰＤ振幅、波の頂部、及びＰＤが検出されたカプラー１１のアドレスにつ６ｓ での情報を含む。トークンはマスター２５を通って、データが蓄積される。ＰＤ 信号レベルが非常に低くなければ、それは放電源のいずれかの側の幾つかのカプ ラー１１により殆ど同時に検出されるが、ネットワークプロトコールが後のマス ター２５による時間指令送信及び処理用に時間ＩＩＩＩ識に基づいてユニット２ １でデータを蓄積することによりトークンの崩壊を防ぐ。

マスター２５に到着すると、データは時間標識がなされ、規定の処理が行なわれ る。マスター２５はまたデータを連続的に監視して表示でき、また信号振幅の閾 値又はＰＤパルスの数が過度になると、予めプログラム化した処理をはしめる。

ＧＩＳが無人管理であれば、自動ダイアル／自動アンサ−モデム２６をネットワ ーク１３に含められる。これはＰＣ２５をネットワークマスターとして置き変え て、用役本部２７のような他の場所に警報を送るようにする。

概略的に、このシステム２０の利点は光フアイバネットワーク１３によりＧＩＳ のノイズのある環境で干渉のない通信が可能になること及びリングネットワーク １３によりシステムの設置を簡単にすることである。低ボード速度によりトーク ンの損失及び崩壊の機会が少くなると共に、これらの測定は通信及び監視システ ム２０に高い信頼性を与える。ノードエレクトロニクスと光フアイバーループの 一体化により、ネットワークが時間モード又はポーリングモードのいずれで作動 する時、監視される。サイト２５のいずれの側のホストから、或いはモデム２６ を介して遠隔的に指示が送られ、選択されたカプラー１１又はその処理ユニット ２１にテストパルスを発射し、その応答をチェックする。或いは、全てのカプラ ーに自動チェック機能が用いられ、診断用ポーリングがプログラム化された間隔 で行なわれる。

上記のチェックに加えて、接続点はマスター２５に時間間隔をおいてテスト信号 を送信するようにプログラム化されている。信号受信に故障があると、ファイバ ーリング１３に絶縁破壊があるか、接続点に故障があるかである。別のチェック によりこれを迅速に探ることができる。

診断用カプラー信号は通常ユニット２１の接続点で前処理してデータを送信用に 圧縮する。これによりＧＩＳ全体が監視され、ＰＤの始まりが検出される。圧縮 されたＰＤ倍信号マスター２５でデータベースに蓄積され１分析可能となる。

これは先ず例えば、最も活動的なカプラー１１の放電レベル、放電の繰返し率及 び波形頂部を示す。データベースは連続して最新化されるが、骨組データは保持 され、必要ならば長し＼期間にわたって放電の発達が見られる。

モデムリンク２６を介して発達している放電情報を受けて、本部位置２７のエン ジニアは特定のカプラー１１からより詳しい情報をめることができる。この場合 、他のカプラー１１はデータネ連続で、選択されたカプラから直接、且つ前処理 なした受入れられた個々のパルスのエンベロープである。

従ってそれらはレアルタイムで直接表示でき、従って技術者は自分のオフィスか らカプラーを検査できる。このシステムの多様性により所望の処理レベルをとる ことができ、システムを個々の要求に適合するように形成できる。

ＧＩＳ中の活性放電は膨大な量のデータを発生することがあり、現場の技術者は どのような行動をとる入きか決定する背景を常に持つとは限らない。種々の放電 状態の詳細な特性が実験テストに記録されており、それらが完全な故障につらな る以前に見出される。これとホスト２５で比較使用して、技術者にその必要とす る情報が自動的に与えられる。

−監視するＧＩＳが二以上ある場合はその名前−放電状態の相と大体の場所 −状態の性質（単体粒子、不連続遮蔽等）−完全故障までの予想時間 光ネットワーク１３の容量はＧＩＳ中他のパラメータをモニターするのに１００ に達する追加のチャンネルが得られるものである。これらは１４で図式的に示し たようなトランスデユーサ−により測定された関係量を記録するのに使用される 。例えばガス濃度、サーキットブレーカ−トラベル及び接点摩耗である。

更に詳しくは、第３、第４及び第５図と第６図の信号波形に示す如く、三チャン ネルユニット２１が第３図に示され。

３相ＧＩＳの個々の相に結合した三つのカプラー１１に接続している。この構成 は３相システムでは三つのカプラーが通常密にグループ化しているので、機械的 に好都合である。ユニット２１への入力は移送過電圧に対して二段階で保護され る。第一に、カプラー１１に固着した共軸スタブがバイパスフィルタとして作用 し、ＵＨＦ関連信号のみ伝達する。第二にユニット２１の入力段階は非常に大き い放電スパイクを防ぐのにガス入り放電アレスター又は高速ショットキーダイオ ードを使用する入力保護回路２１Ａを含む。サーキット２１Ａの出力はマイクロ ウェーブ増幅及び検出回路２１Ｂに送られ、それは第４図により詳しく示されて いる。回路２１Ｂは、ＵＨＦ又は低マイクロウェーブ範囲内の５００〜ＩＨｚか ら１３００Ｍ　Ｈｚの周波数の範囲で且つ７５ｄＢのダイナミックレンジでパル ス信号を受理するように構成されている。ダイナミックレンジは通常コロナ放電 を表わす最低振幅入力信号レベルから通常浮動電極を表わす最高振幅レベルまで わたる。

移動粒子からの放電はこのダイナミックレンジ内の振幅範囲を有する。

第４図の回路の目的はＵＨＦＨＦバカパルス号Ａ）のエンベロープＧを表わすパ ルス（信号Ｅ）を出力することである。

これを達成し、非常に大きいダイナミックレンジを考慮するため、各人力パルス はマイクロウェーブダイオードリミットの梯子型ネットワークと、各出力が整流 され、２４で低域通過フィルタによりろ波されて各信号Ｃで表わされる多数の信 号を生じる増幅ステージ２３を通して処理される。梯子型ネットワークの少くと も置所の段階で、第６図に示した信号Ｃが生ずるが、梯子型ネットワークの次の 段階ではこれらの段階では信号レベルが低いので信号Ｃ出力は生じない５これら の信号の全てはビデオ増幅器２８により、集約されて信号りを備え、続いて２６ でろ波されてエンベロープ信号Ｅを備える。従って、信号Ｅは信号Ａの増幅と相 互関連するが、続く振幅と時間測定の誘導を容易にするのに好都合な振幅を有す る。梯子型ネットワークはダイオードリミットのために非常に大きな信号の振幅 を失なうが、隣接する多数のカプラーから引出された測定により推断される。

エンベロープ信号Ｅは回路２１Ｂから第５図により詳細に示されているデータ収 集回路２１Ｃに送られる。第５図の回路はＧＩＳの全ての三相用に示されている のに対し、第４図の回路は単相にのみ適用される。第５図において、受信された 信号Ｅは遮断回路３８を通り、ピークが検出され、回路３１．３２により保持さ れて、アナログ−デジタル変換回路３３によりデジタルで振＠測定ができる。受 信したマイクロウェーブ信号のリーディング端の時間発生がＧＩＳから引出され た５０Ｈｚ基準入力信号に対して回路３４により測定されて１判定される部分放 電ケースの波形点を見分を可能にし、回路３３と３４は両方共リーディング端検 出回路によりゲートされる。回路２５はピークホールド回路３１の出力である信 号Ｆを受信し、信号Ｆのピークレベルが閾値を越えるとゲート信号を備える。こ の閾値を越えなければ、放電事例は記録されない５各部分放電事例はそのピーク 振幅と５０Ｈｚ基準に対して波形点発生時間により特徴づけられる。デジタル化 された形での情報がマイクロコントローラ３６に送られ、更にネットワーク接続 点２１０に送られる。通常の作動ではマイクロコントローラ３６は単一カプラー １１から又は−グループのカプラー１１から多数の部分放電事例の特徴を蓄積し 、且つこれらの特徴を単一データワードに圧縮してネットワーク接続点２１Ｄに 送るように構成されている。例えば、データ圧縮は事例の制限数（例えば２０） の特徴（振幅と時間）を平均することである。

回路２１Ｃは又自己テスト機器３７を含み、それにより回路がマイクロプロセッ サ３６の制御下で直接に、或いはマスター２５の制御下で間接的にシミュレート 入力パルスをピーク検出器に発生し１回路部分３１．３２を保持し、回路の機能 である遠隔自己検査を可能にする。

基本的にホスト２５は受理したデータからその原因を見分ける必要がある放電が ＧＩＳに存在することを設定する。これは多数の動力周波数サイクルにわたって 部分放電事例が発生する波形点を考慮し、事例の振幅を考慮することにより達成 される５部分放電事例が５０Ｈｚ波形のピーク周囲に発生する時、コロナ源から 生していると設定されているのに対し、部分放電事例が王土円の上向き四分円と 負半円の下向き四分円上に発生する時、浮動電極から生じ、更に部分放電が５０ Ｈｚサイクル全体にわたって実質均一に生ずる時、圧力容器内の移動粒子から生 ずる、かくして、ホスト２５はこれら既知の故障前状態を表わす蓄積データと、 蓄積データと生した部分放電の伝達された特定事例と比較できる比較器を備えて いる。従って、ホスト２５は蓄積さおた公知の故障前状態と伝達された特徴事態 の間が同−又は同一に近い場合に警報を発する。同一性がない場合、ホストはゼ ロ信号を発する５更に警報信号が発せられると、ホスト２５は見分でき、適当な マイクロコントローラ３６に対しデータ圧縮を中止し、ホスト２５に各及びあら ゆる部分放電事態の特徴をカプラー１１のその伝達されたグループから又はその グループのより選択されたカプラーから伝達する。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年４月２日―

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．変電所内の圧力容器に取付けたＵＨＦカプラー１１を自動的に監視する手段 ２０を含み、監視手段２０は部分放電事態を見分ける手段２１Ｂと、見分けられ た事態を特徴化する手段３４と、特徴化した事態を多数のカプラー１１から分折 手段２５へ送信する手段２１Ｄとを含み、分折手段２５は既知の故障前状態を表 わす予じめ蓄積されたデータと、蓄積されたデータと伝達された特徴化した事態 を比較し、同一の際には警報信号を発する比較手段とを含むガス絶縁式変電所用 診断用測定システム。
2. ２．見分け及び特徴化手段２１Ｂ，３４が多数のカプラーに連結したマイクロプ ロセッササブシステム３６の一部を構成する請求の範囲１記載のシステム。
3. ３．サブシステムが多数の特徴化する事態を単一データワードに圧縮して、分折 手段２５に送信する圧縮手段３６を含む請求の範囲第２項記載のシステム。
4. ４．分折手段２５はサブシステムを信号化し、特徴化した事態を特定のカプラー １１からチータ圧縮なしに送信する手段を含む請求の範囲第３項記載のシステム 。
5. ５．送信手段２１Ｄが光ファイバループ１３を含む前掲の請求の範囲のいずれか に記載のシステム。