JPH07123332B2 - 導電部過熱検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力機器の接続部等の
導電部の異常過熱の発生を検出する導電部異常過熱検出
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、受変電設備機器等の電力機器にお
いては、その主回路部分の接続部，接触部等の導電部が
突発異常，経年異常に基づき、指数関数的に上昇し、通
電中に局所的に正常な温度上昇を越えた異常過熱の状態
になることがある。

【０００３】そして、この異常過熱の発生を検出するた
め、従来は、導電部にサーモラベルを設けたりサーモペ
イントを塗布したりしておき、例えば月に１回程度の定
期的な検査により、サーモラベル，サーモペイントの変
色を目視点検して異常発生の有無を検査している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように目視
点検から異常過熱の発生を検出する場合、作業員による
定期的な点検を要して省人化できない問題点があり、さ
らに、色の変化に基づき作業員の経験，勘によって検出
することになり、しかも、点検を頻繁に行うことが困難
であるため、早期検出ができず、突発異常に基づく急激
な異常過熱の発生については検出遅れが生じ易い問題点
もある。

【０００５】加えて、機器内の他の部材等の障害物によ
り検出対象の導電部に近づけないような複雑な構造のも
のについては、目視の点検が困難で検出できない事態も
生じる。本発明は、通電電流及び温度の検出に基づき、
自動化に適した手法で導電部の異常過熱の発生を検出す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の導電部過熱検出方法においては、電力機
器の接続部等の導電部の通電電流及び温度を周期的に検
出し、検出電流から通電に基づく導電部の各検出時刻の
温度変化量を算出し、この変化量及び導電部の周囲の外
気温度から各検出時刻の導電部の想定温度を算出し、各
検出時刻の導電部の検出温度と前記想定温度とを比較し
て導電部の異常過熱の発生を検出する。

【０００７】

【作用】前記のように構成された本発明の導電部過熱検
出方法の場合、導電部の通電電流を周期的に検出し、こ
の検出に基づき各検出時刻それぞれの通電電流による温
度変化量を算出して求め、この変化量及びその時刻での
外気温度から各検出時刻の導電部の正常な予想温度を想
定温度として算出する。そして、各検出時刻の導電部の
検出温度と算出した想定温度との比較により、異常過熱
の発生を検出する。

【０００８】この場合、導電部を流れる電流及び導電部
の温度，外気温度は変流器及び温度センサを用いた自動
測定が可能であり、しかも、測定結果に基づく算出及び
比較，検出はコンピュータ装置を用いて自動化すること
ができるため、従来のサーモラベル，サーモペイントの
変色の目視点検のような人手による作業を省き、経験や
勘に頼らずに異常過熱を検出できる。そして、温度検出
周期を短くすることにより、早期検出が行える。

【０００９】

【実施例】１実施例について、図１ないし図６を参照し
て説明する。この実施例においては、図２に示すように
例えば受変電設備の主回路部の導体１，２の接続部を検
出対象の導電部３とする。

【００１０】この導電部３は支持碍子４上に設けられ、
上部の放射温度計構成の非接触形の導電部温度センサ５
によりその温度が非接触検出される。また、導体１，２
の通電電流（主回路電流）は変流器（ＣＴ）６により検
出され、導電部３の周囲の外気温度は測温抵抗体構成の
外気温度センサ７により検出される。なお、８，９はセ
ンサ５，７の出力ケーブルを示し、１０は変流器６の２
次ケーブルを示す。

【００１１】そして、ケーブル８，９及び１０は図１に
示す監視盤のコンピュータ構成の導電部過熱検出装置１
１のセンサ入力部１２及び電流入力部１３に接続され、
センサ５，７の検出温度のアナログ信号は入力部１２に
伝送され、変流器６の検出電流のアナログ信号は入力部
１３に伝送される。

【００１２】さらに、入力部１２，１３の信号は所定の
サンプリング周期毎にマルチプレクサ１４を介してＡ／
Ｄ変換器１５に供給され、それぞれデジタルデータに変
換されてＣＰＵが形成する演算処理部１６に送られる。

【００１３】そして、演算処理部１６は後述の各検出時
刻の通電に依存する温度変化量，想定温度を算出すると
ともに温度比較から導電部３の異常過熱の発生を監視し
て検出し、発生検出時は過熱検出出力部１７に発生を通
知し、この出力部１７から装置外部の報知装置等に警報
用の接点信号等を供給する。

【００１４】つぎに、導電部３の温度特性について説明
する。 （１）温度上昇特性 導電部３は通電電流Ｉ（Ａ）に基づくジュール熱発熱に
より、通電開始からの経過時間ｔ（単位はＨ：時間）に
伴う温度変化特性がほぼ図３の実線ａの指数関数的な上
昇特性になる。なお、実線ａは通電電流Ｉが最大値Ｉ_m
の定電流のときの温度変化量Δθ（℃）＝Δθ_m を示
し、この変化量Δθ_m と経過時間ｔとは、つぎの数１の
式の関係を有する。

【００１５】

【数１】 Δθ_m ＝Δθ_max ・｛１−ｅxp（−ｔ／Ｔ）｝

【００１６】そして、式中のΔθ_max は温度上昇の飽和
値の最大（℃），Ｔは熱時定数であり、それぞれ温度上
昇試験データに基づく導電部３の熱伝導・放熱特性によ
って決まる。また、通電電流Ｉ＝Ｉ₀ （＜Ｉ_m ）の通電
開始後の温度変化量Δθ₀ は、Ｉ_m を基準にしてつぎの
数２の式で示すことができる。

【００１７】

【数２】 Δθ₀ ＝Δθ_max ・（Ｉ₀ ／Ｉ_m ）^k ・｛１−ｅxp（−ｔ／Ｔ）｝

【００１８】なお、式中のｋは電流換算指数の定数であ
り、温度上昇試験データにより決まる。さらに、図３の
実線ｂに示すようにｎ時に通電電流ＩがＩ₀からＩ_n に
増加したとすると、増加後の温度変化量Δθ＝Δθ
_n は、ｎ時のＩ₀ から求まる温度変化量Δθ＝Δθ_0nと
してつぎの数３の式で示される。

【００１９】

【数３】 Δθ_n ＝｛Δθ_max ・（Ｉ_n ／Ｉ_m ）^k −Δθ_0n｝・｛１−ｅxp（−ｔ／Ｔ）｝ ＋Δθ_0n

【００２０】（２）温度下降特性 導電部３は通電電流Ｉの減少（遮断）により、その温度
変化量Δθの経過時間ｔに伴う変化特性がほぼ図４の実
線ｃに示す指数関数的な下降特性になる。なお、実線ｃ
は通電電流Ｉ＝Ｉ_m で温度上昇の飽和値の最大Δθ_max
に達した後に電流が遮断された場合のその後の温度変化
量Δθ＝Δθ_m ^* を示し、この変化量Δθ_m ^* と電流遮
断からの経過時間ｔとはつぎの数４の式の関係を有す
る。

【００２１】

【数４】Δθ_m ^* ＝Δθ_max ・ｅxp（−ｔ／Ｔ）

【００２２】また、通電電流Ｉ＝Ｉ_m でΔθ_max に達し
た後にＩ＝Ｉ₀ に減少変化すると、この変化後の温度変
化量Δθ＝Δθ₀ ^* は、電流Ｉ_m を用いてつぎの数５の
式で示すことができる。

【００２３】

【数５】 Δθ₀ ＝Δθ_max ・（Ｉ₀ ／Ｉ_m ）^k ・ｅxp（−ｔ／Ｔ） ＋Δθ_max ・｛１−（Ｉ₀ ／Ｉ_m ）^k ｝

【００２４】さらに、図４の実線ｄに示すようにＩ₀
に減少した通電電流Ｉがｎ時にさらにＩ_n に減少したと
すると、減少後の温度変化量Δθ＝Δθ_n ^* は、ｎ時の
Ｉ₀ から求まる温度変化量をΔθ_0n ^* として、つぎの数
６の式で示される。

【００２５】

【数６】 Δθ_n ^* ＝〔Δθ_0n ^* −Δθ_max ・｛１−(I_n ／Ｉ_m ) ^k 〕・ｅxp（−ｔ／Ｔ） ＋Δθ_max ・｛１−(I_n ／Ｉ_m ) ^k ｝

【００２６】つぎに、演算処理部１６の演算処理及び検
出について説明する。まず、サンプリング周期で定まる
各検出時刻の導電部３の異常がない場合の温度は、基本
的には、そのときの通電電流Ｉに基づき数３又は数６か
ら算出される温度変化量Δθと温度センサ７により検出
される外気温度θ_a を加算したΔθ＋θ_a になる。

【００２７】そして、Δθの演算及び導電部３の外気温
度θ_a に対する温度特性等に基づく温度誤差をΔθ_e と
すると、Δθ＋θ_a ＋Δθ_e を各検出時刻の導電部３の
想定温度θ_c として求めることができる。さらに、異常
過熱が発生すると、温度センサ５により検出される導電
部３の実際の温度（検出温度）θは想定温度θ_c より所
定値以上高くなる。

【００２８】そして、各検出時刻の検出温度θと想定温
度θ_c を比較し、検出温度θが想定温度θ_c に検出しき
い値として設定した過熱温度上昇判定値Δθ_h を加算し
た基準温度θ_r より高くなるか否かを監視すれば、導電
部３の異常過熱の発生を監視して検出できる。そこで、
演算処理部１６は各検出時刻に、図５のフローチャート
にしたがって通電電流Ｉから温度変化量Δθを算出す
る。なお、図５のＳ１〜Ｓ１９は処理の各ステップを示
し、それらの処理内容は表１に示すように設定されてい
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、突発異常に基づく急激な異常過熱の
早期検出も行えるようにするため、図５においてはサン
プリング周期が１／６Ｈ（１０分）に設定され、頻繁に
検出が行われる。そして、各検出時刻ｔ及びそれらの直
前の検出時刻ｔ−１の温度変化量Δθ，通電電流ＩをΔ
θ_t ，Ｉ_t 及びΔθ_t-1 ，Ｉ_t-1 とすると、通電開始時
は図５のＳ１によりｔ＝０，Δθ_t-1 ＝０に初期設定す
る。

【００３１】この設定から１／６Ｈ経過した１回目の検
出時刻になると、Ｓ４によりｔ＝１／６Ｈに設定してそ
のときのＩ_t からΔθ_t を算出する。このとき、Ｉ_t が
通電開始時より増加するため、数３の増加時の式に基づ
き、Δθ_0n＝Δθ_t-1 ＝０としてΔθ_t を求める。

【００３２】つぎに、さらに１／６Ｈ経過した２回目の
検出時刻になると、Ｓ７，Ｓ８により１回目の検出時刻
のＩ＝Ｉ_t-1 と現在のＩ＝Ｉ_tとを比較してＩ_t の増減
を判別する。そして、Ｉ_t ＝Ｉ_t-1 の変化のない電流平
衡時は、Ｓ７からＳ９に移行してΔθ_t-1 を前回の値に
した後、Ｓ４によりｔ＝２／６ＨにしてΔθ_tを算出す
る。

【００３３】また、Ｉ_t ＞Ｉ_t-1 の電流増加時は、Ｓ８
からＳ１０に移行してｔ＝０にリセットするとともにΔ
θ_t-1 を前回の値にした後、Ｓ４によりｔ＝１／６Ｈに
してΔθ_t を算出する。そして、電流平衡時及び電流増
加時は１／６Ｈ経過する毎に、Ｓ９又はＳ１０を介して
Ｓ４に戻り、数３の式からΔθ_t を算出する。

【００３４】一方、２回目の検出時刻にＩ_t ＜Ｉ_t-1 の
電流減少になると、Ｓ８からＳ１１に移行してｔ＝０に
リセットするとともにΔθ_t-1 を前回の値にした後、Ｓ
１２によりｔ＝１／６Ｈにして数６の減少時の式からΔ
θ_t を算出する。そして、さらに１／６Ｈ経過した３回
目の検出時刻になると、Ｓ１５，Ｓ１６によりＳ７，Ｓ
８と同様にしてＩ_t の増減を判別する。

【００３５】そして、電流平衡時及び電流減少時はＳ１
５又はＳ１６からＳ１７，Ｓ１９それぞれを介してＳ１
２に戻り、このＳ１２により数６の式からΔθ_t を算出
する。また、電流増加時はＳ１６からＳ１８を介してＳ
４に戻り、このＳ４により数３の式からΔθ_t を算出す
る。

【００３６】そして、図５の処理によって通電電流Ｉに
基づく温度変化量Δθを算出する毎に、演算処理部１６
は、算出した変化量Δθに温度センサ７により検出され
たそのときの外気温度θ_a 及び設定された誤差Δθ_e を
加算して想定温度θ_c を求めるとともに、この温度θ_c
に設定された判定値Δθ_h を加算して基準温度θ_r を求
める。なお、通電電流Ｉがｎ時にＩ₀ からＩ_n に増加す
る場合、温度変化量Δθは図６の実線ｅに示す特性にな
り、この変化量Δθに誤差Δθ_e ，判定値Δθ_h を加え
た特性は同図の実線ｆに示すようになる。

【００３７】さらに、温度センサ５の検出温度θと求め
た基準温度θ_r とを比較し、θ＞θ_r （＝Δθ＋θ_a ＋
Δθ_e ＋Δθ_h ）になるときに異常過熱の発生を検出す
る。したがって、変流器６の測定電流及び温度センサ
５，７の測定温度に基づく温度計算と比較の周期的なく
り返しにより、自動的に導電部３の異常過熱の発生が監
視されて検出され、大幅な省人化が図れる。

【００３８】そして、従来の目視点検の場合のような作
業員の経験や勘に頼ることがなく、検出精度も向上す
る。しかも、サンプリング周期の設定に基づき、発生の
検出間隔を従来の目視点検の場合より極めて短くするこ
とができ、突発異常に基づく急激な異常過熱の発生も早
期に検出できる。

【００３９】さらに、温度センサ５，７及び変流器６を
予め設置すればよいため、障害物によって容易に近づけ
ない個所の導電部についても何らの不都合なく容易に検
出できる。なお、サンプリング周期及び各算出式中の定
数等は使用条件等に応じて設定すればよい。

【００４０】また、導電部３の温度，外気温度及び通電
電流の検出に実施例と異なるセンサ等を用いてもよいの
は勿論である。

【００４１】ところで、屋外で使用される導電部の場合
は、その温度が太陽の輻射熱の影響も受けるため、例え
ば日射量を測定して想定温度，基準温度を補正し、前記
輻射熱の影響を排除して検出すればよい。そして、屋
内，外の種々の電力機器の接続部等の導電部の異常過熱
の検出に適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。周期的に検
出された導電部３の通電電流Ｉから各検出時刻の電流Ｉ
に基づく温度変化量Δθを算出し、この変化量Δθ及び
外気温度θ_aにより異常が発生しない場合の各検出時刻
の導電部３の温度の予測値としての想定温度θ_c を算出
し、この温度θ_c と導電部３の検出温度θとを比較して
異常過熱の発生を検出したため、従来のサーモラベルや
サーモペイントの変色の目視点検等を行うことなく、電
流及び温度の計測に基づく温度計算及び温度比較により
自動化に適した手法で検出することができ、省人化，検
出精度の向上等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電部過熱検出方法の１実施例のブロ
ック図である。

【図２】検出対象の導電部の模式図である。

【図３】通電電流増加時の温度特性図である。

【図４】通電電流減少時の温度特性図である。

【図５】温度変化量の算出説明用のフローチャートであ
る。

【図６】温度変化量及びこの変化量に誤差補正等を加え
た温度の特性図である。

【符号の説明】

３ 導電部 ５ 導電部温度センサ ６ 変流器 ７ 外気温度センサ １１ 導電部過熱検出装置 θ 検出温度 θ_a 外気温度 Δθ 温度変化量 Ｉ 通電電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力機器の接続部等の導電部の通電電流
   及び温度を周期的に検出し、 各検出時刻の検出電流から通電に基づく前記導電部の各
   検出時刻の温度変化量を算出し、 前記温度変化量及び前記導電部の周囲の外気温度から各
   検出時刻の前記導電部の想定温度を算出し、 各検出時刻の前記導電部の検出温度と前記想定温度とを
   比較して前記導電部の異常過熱の発生を検出することを
   特徴とする導電部過熱検出方法。