JPH06508974A - 変換装置内の障害検出方法および装置 - 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】 変換装置内の障害検出方法および装置 本発明は周波数変換装置における障害、特に放電障害を検出するための方法およ び装置に関する。

変換器！、特に高電圧直流伝送装置では絶縁、導線または接触障害により部分ま たはグロー放電、グローおよび火花形成、さらに迅速にブレークすべき弧絡とい う事態になり得る。その際に障害個所が温度上昇し、このことは装置の火災の原 因となり得る。

このような装置における火災防止のためのこれまでに知られている方法は火災お よび過熱源の検出およびそれに続く装！の遮断に基づいている。検出器としては 煙ガスおよび熱センサが使用されるが、それらの応答特性および感度は一義的で 精密な障害検出のためには十分でない、従って、装置内に多数分布して配置され ていなければならない光学−電子的な光センサにより、または高感度なビデオシ ステムにより、光を発する障害を検出することも既に提案されている。別の方法 では、火災および過熱源を検出するため、レーザーシステムにより、装置の上に 上昇する空気の一定性が監視される。

しかし変換装置の構成の現在達成されているコンパクトさおよびそれらの建物内 の配置に基づいて、この公知のシステムは絶縁コープイネ−ジョンへの直接的な 干渉を意味し、また装置の電位分布に有害な仕方で重大に影響し得る。

本発明の課題は、火災に通し得るであろう障害を早期に検出するのに適している 変換装置内の障害検出を可能にすることである。

この課題は、本発明によれば、請求の範囲ｌの特徴により解決される。こうして 、火災の原因となる障害の簡単で信軌性のある検出が可能となる。その場合既存 の電気的測定個所および変換器を使用することができる。光学的障害検出が省略 されるので、外部光および汚れによる誤動作が排除される。またそもそも火災の 危険が生ずる以前に、既に周波数変換装置におけるわずかな部分放電を検出する ことができる。

周波数分析の際に周波数スペクトルのなかの非特性的な高調波の信号成分の上昇 および／または周波数スペクトルのなかの中間高調波の信号成分の上昇が観察さ れると有利である。このようにすれば障害検出の改善が可能となる。すなわち本 願発明者は、特にこれらの信号成分が障害の際に周波数変換装置において高めら れており、従ってまた障害分析のために特によく適していることを見い出した。

周波数変換装置はその際に２つの変換装置を含んでおり、信号はこれらの変換装 置の間で取り出される。その際に信号の取り出し点が周波数変換装置の直流中間 回路に配置されていると有利である。また周波数変換装置が高電圧直流伝送装置 （ＨＧｊｊ）として構成されていると有利である。請求の範囲４．５および６な いし８によれば、特別な障害分析および評価が有利に行われ得る。その際に早期 の障害検出に関して装置の作動が改善される。追加的に周波数成分の組み合わせ の重み付けが有利に可能となる。

本発明の課題を達成するため前記の方法を実施するための保護装置に関する特許 請求の範囲１２ないし２０に挙げられている。光学的保護装置とは異なり、この 保護装置の使用の際には周波数変換装置の構成および構造の変更が行われる必要 はない、なぜならば、この保護装置は簡単に電気的接続を介して周波数変換袋！ に接続されるからである。好ましくは保護装置はファジー論理を有する評価装置 を有する。

本発明の実施例および利点は以下に図面を参照して一層詳細に説明される。

第１図は周波数変換装置における障害検出回路袋！、第２図は保護装置の詳細な 図示を含む他の回路装置、また第３図は評価論理のダイアグラムである。

第１図による回路装置は周波数変換装置２に接続されている保護装置ｌを示す。

例として示されている周波数変換装置２は２つの回路網３ａ、３ｂを互いに接続 する０周波数変換装置２はたとえばそれぞれ制御装置６ａ、６ｂを付設している ２つの変換装置４ａ、４ｂを有する。２つの変換装置４ａ、４ｂは中間回路８を 介して互いに接続されている。信号発生器１０を介して周波数変換装置２の信号 Ｓ、好ましくは中間回路８の信号が取り出され、また保護装置１に供給される。

保護装置ｌは、信号Ｓを供給される周波数分析器１２を含んでいる。周波数分析 器１２は、この周波数分析器１２により測定された周波数スペクトルの評価を行 う評価装置１４と接続されている。

周波数変換装置２の定常的な作動中は信号Ｓの特性的な周波数スペクトルが生ず る。しかし、障害が作動中にたとえばグローまたは火花発生により生しると、こ れらの障害は信号Ｓの周波数スペクトルの変化として現れる。保護装置１はこれ らの変化を障害に起因するものとして検出し、またそれに基づいて障害信号ＦＳ を発生し、この信号が出力端１６から出力される。好ましくはその際にｋＨｚ範 囲内の周波数が分析され、また障害規範として利用れさる０代替的または追加的 に障害信号は、障害を信号化する指示装置１８にも供給され得る。障害信号ＦＳ は次いで、生じた障害の除去、たとえば制限された作動をさせるため別の電気的 装置に導かれる。たとえばそのために第１図中で出力端１６は変換装置４ａおよ び４ｂの制御装置６ａ、６ｂと接続されている。こうしてたとえば周波数変換装 置２の遮断が、または同様に障害の抑制を結果として伴う電圧軽減措置が開始さ れる。

弁技術（たとえばサイリスタ）での電源転流形量波数変換装置の測定信号は一般 に、優先的にそのパルス数１の倍数を有する周波数スペクトルを有する。その際 特性的周波数として交流電圧側では（（ＩＸｎ）±１）倍（たとえば１２パルス 回路では１１．１３．２３．２５．３５、・・・など）が生じ、それに対して直 流電圧側では（ｌＸｎ）倍（１２，２４，３゛６など）が生じる。

追加的に周波数スペクトル内に、周波数変換装置における非対称性により生じ、 また正常作動中に無視可能にわずかである非特性的周波数またはいわゆる中間高 調波が生しる。

作動中にこれらの作動上通常でない周波数が周波数スペクトル内に生しると、こ のことは、障害が周波数変換装置内に存在していることについての指標となる。

すなわち特にどのような形式の放電障害の際にも、本方法およびそれに従って作 動する保護装置ｌにおいて検出かつ評価される広帯域の周波数スペクトルが生じ る。こうして既に非常にわずかな放電が検出され、また焼損を防止する措置が開 始される。

第２図には先ず、高電圧直流伝送設備（短距離結合または遠距離伝送）とじて構 成されている周波数変換装置２ａが示されている。これは三相回路として構成さ れた２つの回路３Ｃ１３ｄを接続し、その際にたとえば回路３Ｃから回路３ｄへ の電力輸送の際には変換装置４Ｃが順変換装置として、また変換装置１４ｄが逆 変換装置として構成されている。中間回路８ａは直流信号を導く、中間回路８ａ には少なくとも１つの平滑リアクトル２０が挿入されている。信号発生器１０ａ 、１０ｂを介して中間回路８ａの信号Ｓが測定信号Ｓ１、Ｓ２として保護装置１ ａに供給される。

保護装置１ａの主要な機能要素は、信号Ｓの周波数スペクトルの本来の分析を実 行する高速フーリエ変換要素（ＦＦＴ）である、たとえばここにはＦＥＴ要素２ ２に対する測定値前処理を行うための構成が示されている。それによれば測定信 号Ｓ１．Ｓ２は先ずマルチプレクサ２４に供給される。このことは、多くの測定 値の処理の際にただ１つのアナログ−ディジタル変換器が設けらるべきときに望 ましい。マルチプレクサ２４から出力された信号は次いで直流成分の抑制のため に高域通過フィルタ２６に供給され、また次いで増幅器２日により増幅される。

帯域制限のために、アナログ−ディジタル変換器のサンプリング周波数に適合さ れたエイリアシング防止フィルタ３０が設けられる。それに、信号Ｓのディジタ ル化のために使用されるアナログ−ディジタル変換器３２が続いている。これは いわゆるサンプル・アンド・ホールド回路を含んでいてもよい。ディジタル化さ れた測定データの記憶は、ＦＥＴ要素２２に付設されているプロセッサ３６によ り制ｉｎされる高速メモリ３４において行われる。

ＦＥＴＷ素２２におけるＦＥＴ分析は、選択されたサンプリング間隔、窓幅およ び配置に関係して周波数スペクトルを供給し、この周波数スペクトルが評価装置 １４により周波数選択的に評価される。その際に信号Ｓの非特性的かつ中間高調 波のｔｉ成分は分離され、または重み付けされた和として障害規範として利用さ れ得る。信号または出力のためにたとえばモニター３８、プロ、ター４０または データメモリ４２が設けられていてよい、さらに障害信号ＦＳが直接に以後の障 害処理のための上位の保護システムに、または変換装置４Ｃ１４ｄの制御装置６ ｃ、６ｄに伝達されてもよい。

上位の制御Ｎまたは調節のために、上位の制御Ｂ装置と同期化されておりまた測 定値取得および評価全体をコーディネートするプログラム制御装置４４が設けら れている。追加的な入力または評価が操作盤４６を介して行われる。プログラム 制御装置４４により、周波数スペクトルのそれぞれ選択された変化に関係してこ れに対応付けられている障害信号が発生されるので、周波数スペクトルの相い異 なる変化に反映される障害形式に応して周波数変換装置の種々の反応が可能であ る。

本方法は周波数変換装置の形式（たとえば単極性、双極性、多重端子、短距離結 合、遠方伝送）に無関係である。なぜならば、それはただ１つの共通の信号を評 価するからである。実際には下記の利点が得られる。

−周波数変換装置の制御およびｌｉｉ節のために既に存在する測定個所および変 換器が使用され得る。

一弁塔または作動空間の構成および構造の変更が行われない。

−外部光、汚れなどによる誤動作がたとえば光学的装置にくらべて排除されてい る。

周波数分析はファジー論理によっても行われ得る。そのためにはたとえば評価装 置１４が、周波数スペクトル内の信号成分の重み付けを行うファジー論理を含ん でいてよい、こうして臨界的な周波数スペクトルも障害に起因するものとして検 出され得る。このことは特に、それぞれ個々に生しる周波数は確かにまだ障害を 検出させないが、重み付けられた和により非常によく障害が検出可能である信号 組み合わせに対して当てはまる。第３図にはこれについて、例として信号成分の 重み付けを示すダイアグラムが示されている。このダイアグラムには周波数ｆお よび重み付けＧが記入されている０曲線すは正常な作動の場合を示す０曲線ａお よびＣはそれぞれ重い障害の場合および軽い障害の場合を示す９重み付けの適合 は特定の用途に対して行われなければならない。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．周波数変換装置（２、２ａ）における障害、特に放電障害を検出するための 方法において、周波数変換装置（２、２ａ）から得られた少なくとも１つの信号 （Ｓ）の周波数分析を行い、また信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかの障害に 起因する変化を検出した際に障害信号（ＦＳ）を発生することを特徴とする障害 検出方法。
2. ２．信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかの非特性的な高調波の信号成分の上昇 が障害に起因する変化として検出されることを特徴とする請求の範囲１記載の方 法。
3. ３．信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかの中間高調波の信号成分の上昇が障害 に起因する変化として検出されることを特徴とする請求の範囲１または２記載の 方法。
4. ４．障害に起因する変化の検出がファジー論理により行われることを特徴とする 請求の範囲１ないし３の１つに記載の方法。
5. ５．信号成分の重み付けがファジー論理での障害信号の形成のために行われるこ とを特徴とする請求の範囲４記載の方法。
6. ６．周波数変換装置が２つの変換装置〔４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を含んでおり 、その際に信号（Ｓ）が２つの変換装置（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の間で得ら れることを特徴とする請求の範囲１ないし５の１つに記載の方法。
7. ７．２つの変換装置（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が中間電流回路（８、８ａ）を 介して互いに接続されており、そこから信号（Ｓ）が取り出されることを特徴と する請求の範囲６記載の方法。
8. ８．周波数スペクトルのそれぞれ選択された変化に関係して対応付けられている 障害信号（ＦＳ）が発生されることを特徴とする請求の範囲１ないし７の１つに 記載の方法。
9. ９．障害信号（ＦＳ）が指示装置（１８、３８、４８）に供給されることを特徴 とする請求の範囲１ないし８の１つに記載の方法。
10. １０．障害信号（ＦＳ）が周波数変換装置（２、２ａ）の制御装置（６ａ、６ｂ 、６ｃ、６ｄ）に供給され、その際に周波数変換装置（２、２ａ）の少なくとも １つの作動パラメータが変更されることを特徴とする請求の範囲１ないし９の１ つに記載の方法。
11. １１．周波数変換装置（２、２ａ）が高電圧直流伝送装置として構成されている ことを特徴とする請求の範囲１ないし１０の１つに記載の方法。
12. １２．周波数変換装置（２、２ａ）に対する障害検出のための保護装置において 、評価装置（１４）を有し、また周波数変換装置（２、２ａ）の信号（Ｓ）を供 給される周波数分析器（１２）を含んでおり、その際に評価装置（１４）が、周 波数分析器（１２）により信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかに障害に起因す る変化が検出されるときに障害信号（ＦＳ）を発生することを特徴とする保護装 置。
13. １３．信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかの非特性的な高調波の信号成分の上 昇が障害に起因する変化として検出されることを特徴とする請求の範囲１２記載 の保護装置。
14. １４．信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかの中間高調波の信号成分の上昇が障 害に起因する変化として検出されることを特徴とする請求の範囲１２または１３ 記載の保護装置。
15. １５．信号（Ｓ）が周波数変換装置（２、２ａ）の中間直流回路の直流信号であ ることを特徴とする請求の範囲１２ないし１４の１つに記載の保護装置。
16. １６．評価装置（１４）が、信号（Ｓ）の周波数スペクトルのなかのそれぞれ選 択された変化の際に対応付け可能な障害信号（ＦＳ）を発生する選択論理を含ん でいることを特徴とする請求の範囲１２ないし１５の１つに記載の保護装置。
17. １７．評価装置（１４）がファジー論理を含んでいることを特徴とする請求の範 囲１２ないし１６の１つに記載の保護装置。
18. １８．障害信号（ＦＳ）が指示装置（１８、３８、４８）に供給可能であること を特徴とする請求の範囲１０ないし１７の１つに記載の保護装置。
19. １９．障害信号（ＦＳ）が周波数変換装置（２、２ａ）の制御装置（６ａ、６ｂ 、６ｃ、６ｄ）に供給可能であり、それによって周波数変換装置（２、２ａ）の 少なくとも１つの作動パラメータが変更されることを特徴とする請求の範囲１０ ないし１８の１つに記載の保護装置。
20. ２０．周波数変換装置（２、２ａ）が高電圧直流伝送装置として構成されている ことを特徴とする請求の範囲１０ないし１９の１つに記載の保護装置。