JPH11511253A - 高圧開閉装置における電気的擾乱に対する測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属カプセル管に入れられた高圧開閉装置（１、２）における電気的擾乱に対する測定システムにおいて、電磁的擾乱信号を導き出すための各相に対するそれぞれ少なくとも１つの測定プローブ（３）により各位相について擾乱信号も有効電圧もそれぞれ同一の測定プローブ（３）により走査され、またフイルタ装置（５、１０、１１）において互いに別々にアクセスされる。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧開閉装置における電気的擾乱に対する測定システム 本発明は、低周波の交流電圧の形態の有効電圧を導くカプセル管に入れられた 高圧開閉装置における電気的擾乱に対する測定システムであって、開閉装置から 電磁的擾乱信号を導き出すための各相に対するそれぞれ少なくとも１つの測定プ ローブと、擾乱信号が生起するそのつどの位相の低周波の有効電圧の周期に関し ての擾乱信号の生起の時間的対応付け（擾乱信号の位相位置）を求めるための評 価装置とを有する測定システムに関する。 このような測定システムはたとえば印刷物「診断モニタリングシステム」スト ラスクライド大学、スコティッシュ・パワーから知られている。 そこに記載されている測定システムでは擾乱信号は測定プローブにより導き出 され、また解析される。 有効電圧に関しての擾乱信号の相対的位相位置を確かめるため、擾乱信号が生 起しているそのつどの位相において、有効電圧が取り出され、また有効電圧に比 例する信号が測定システムに導かれる。 その場合、擾乱信号の位相位置を確かめるため、種々の位相において有効電圧 信号を求めるため相応の位相が選ばれなければならない。 擾乱信号への位相の対応付けの際に、擾乱信号に誤った位相位置を対応付ける ような娯差が生じやすい。 ドイツ特許出願公開第 4310619A1号明細書によれば、高周波範囲内の擾乱信号 が共振回路および公知の部分放電測定ユニットにより取り出されるが、これは有 効信号（たとえば５０Ｈｚの供給電圧）には関連付けられない。そこでは高周波 信号のみが種々の波数範囲内で検出される。 米国特許第 5,223,795号明細書は、基本周波数（有効周波数）に関しての高周 波信号成分の不生起が検出される方法に関するものである。電圧の高周波の信号 成分を監視するため相線は高周波解析装置とも基本周波数を解析するための装置 とも電気的に接続されており、または変流器により結合されている。 またドイツ特許第69100721T2号明細書から、電気機械との関連で導線で結ばれ た擾乱信号を検出するための装置が公知である。検出は専らシステムへの測定装 置の静電容量式結合により行われる。 米国特許第 5,396,180号明細書から、高圧開閉装置における信号の検出システ ムであって、ＵＨＦ範囲内の信号がアンテナとしての測定電極の作動により得ら れる検出システムが公知であるが、この検出システムでは系統電圧の時間的経過 に関する情報（その第５図の右上を参照）は明らかにそれとは切り離された別の 装置から得られる。 本発明の課題は、冒頭に記載した種類の測定装置において、できるだけ簡単な 仕方で、有効電圧に相応する信号であって、特定の位相の擾乱信号に対応付けら れ得る信号を利用することである。 この課題は、本発明によれば、少なくとも１つの位相について擾乱信号も有効 電圧もそれぞれ同一の電気的な結合なしの測定電極として構成された測定プロー ブにより取り出され、また、同時に一方では第１の付加回路により高周波範囲内 でのアンテナ動作を行い、他方では第１の付加回路により低周波範囲内での分圧 器動作を行うフイルタ装置において互いに別々にアクセスされることにより解決 される。 本発明による構造により、生起する擾乱信号にそれぞれ疑いなく正しい位相が 正しい有効電圧信号により対応付けられること、また相応して相対的な位相位置 も確実に求められることが保証されている。 種々の測定プローブが次々と走査されるべきであれば、このことはそれぞれ測 定プローブから検出される信号が自動的に相応の位相の有効電圧信号に正しく対 応付けられる本発明により達成される。 さらに、高圧開閉装置から有効電圧を別々に取り出すための特別の装置および 有効電圧信号を導き出すための特別の測定プローブが節減される。 本発明は、同じ測定プローブが高圧線への電気的な結合なしに高周波の擾乱信 号に関する情報も低周波の有効交流電圧に関する情報も与えることを可能にする ことに基づいている。 高周波の信号成分に対しては測定電極が、米国特許第 5,223,795号明細書から 公知のように、電磁ビームを受信するためのアンテナを形成する。高圧開閉装置 のカプセルの内部空間への結合はこの周波数範囲（約３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ） に対しては純静電容量式ではない。 有効電圧の時間的経過に関する情報は、高周波の擾乱信号に対する低抵抗の結 合にもかかわらず、高圧導線に測定電極を純静電容量式に結合する高圧測定技術 で通常の結合により達成される。これは、高圧導線と測定電極との間に形成され る高圧コンデンサと、コイルを介して測定電極と接地電位との間に接続されてい る低圧コンデンサとにより高電圧が分圧されることにより達成される。 アンテナ動作中に受信される高周波の測定信号（擾乱信号）の必要な感度を得 るために、高周波技術で通常用いられている有利な５０Ω‐測定技術および増幅 器技術が使用され得る。 これらの２つの相い異なる信号形式はこうして相い異なる負荷抵抗、 “アンテナ動作”に対しては低抵抗、好ましくは５０Ω、 “分圧器作動”に対しては高抵抗、好ましくは≧１ＭΩ に対応している。 相い異なる機能原理により相い異なる周波数範囲内の２つの相い異なる形式の 情報を検出するこのような測定プローブの特性は測定システムの簡単で経済的で 確実な構成を可能にする。 さらに、追加的なフイルタ装置がより多くの種々の周波数範囲内の擾乱信号の 取り出しを可能にすることは有利である。 この実施態様により、擾乱信号を種々の周波数範囲内で解析することが可能と なる。このことは特に、開閉装置において生ずる種々の擾乱が相い異なる絶縁物 質内で相い異なる周波数範囲内の擾乱信号を伝播するので、擾乱信号の周波数成 分の分布から生起している擾乱の形式を推定し得るという利点をもたらす。 本発明の有利な実施態様では、それぞれ測定プローブに測定導線によりコンデ ンサが接続されており、このコンデンサから高周波の擾乱信号が取り出し可能で あり、測定プローブとコンデンサとの間の測定導線が低域通過フィルタを介して 接地電位と接続されており、またコンデンサも低域通過フィルタの出力端も有効 電圧に対する擾乱信号の相対的な位相位置を評価するための評価装置と接続され ている。 コンデンサは低域通過フィルタと一緒にフイルタ装置を形成し、その際にコン デンサから高周波の信号成分が、また低域通過フィルタから低周波の信号成分が 取り出し可能である。高周波の信号成分に対する経路は３ＧＨｚまでの同波数に 対して設計されると有利である。 低域通過フィルタはたとえば、別のコンデンサに直列に接続されているコイル を使用して実現してもよい。 フイルタ装置に使用される静電容量性および誘導性の要素は、有効電圧信号の できるだけ最小の位相ずれが生ぜしめられるように互いに同調されていると有利 である。 コンデンサの後に、多くの種々の周波数範囲内の擾乱信号の取り出しを可能に するフイルタ装置が接続されていると特に有利である。 この実施態様により、種々の周波数範囲内の高周波の擾乱信号を解析すること が可能になる。 本発明の別の有利な実施態様では、低域通過フィルタから有効電圧信号に追加 して滅衰された強度を有する過渡的な過電圧の入結合された高周波の信号成分が 取り出し可能である。 有効電圧信号に追加しての過渡的な過電圧の高周波の信号成分の存在は、高圧 開閉装置においてたったいま断路器または遮断器の開閉過程が起こったことを示 す。このような開閉過程の際に通常は過渡的な過電圧も擾乱信号も生ずる。 擾乱信号が存在する際に、有効信号に追加して過渡的な過電圧の信号成分も生 じていることが確かめられると、擾乱信号は必ずしも擾乱が存在すると解釈され るべきではないであろう。相応してたとえば擾乱信号の測定の実行がその後の時 点で繰り返される。 この関連で、評価装置が低域通過フィルタの出力端に与えられている信号を有 効電圧またはその結果としての過電圧に高周波の信号成分が存在するかどうかに 関して試験するための試験装置を有すること、また試験装置が有効電圧またはそ の結果としての過電圧の高周波の信号成分が存在する場合には擾乱が証明されな いよにすることも有利である。 以下、図面に示されている実施例により本発明を説明する。 図面は個々の位相に対して本発明による測定システムを有するカプセル管の概 要を示す。 カプセル管１のなかに同心的に高圧導線２が延びている。これらの両構造部分 は同軸導線をも形成し、その上を高周波の擾乱が伝播し得る。高圧導線２は有効 電圧として、たとえば５０Ｈｚの系統周波数を有する交流電圧を導く。 カプセル管１のなかにたとえばカプセル管１から絶縁された金属製の測定電極 の形態の測定プローブ３が配置されており、この測定電極は、絶縁されてカプセ ル管１を通して導かれており、また測定プローブ３を測定電子回路と接続する測 定導線４と接続されている。測定導線４には、第１の高域通過フィルタを形成し 、また高周波の信号を過電圧保護装置６に伝達する第１のコンデンサ５が接続さ れている。 過電圧保護装置６は、後に接続されている敏感な測定電極を十分に保護する役 割をする。 過電圧保護装置６から高周波の信号が増幅器１３を介して周波数解析装置７に 伝達され、そのなかで高周波の信号のより正確な解析、たとえばフーリエ変換お よび場合によっては参照パターンとの比較が行われる。周波数解析装置７が接続 されている端子８から、評価されていない擾乱信号も取り出され、またたとえば 無反射製の分圧器９を介して爾後処理され、または５０Ωと接続され得る。 測定導線４には、コンデンサ５のほかに、たとえばコイルの形態のインダクタ ンス１０も接続されており、このインダクタンスは、その後に接続されているコ ンデンサ１１および高圧堺線２に対する測定電極３のキャパシタンスと一緒に、 静電容量式分圧器を形成する。インダクタンス１０とコンデンサ１１との間に位 置している端子１２には数メガオームの負荷インピーダンスが許容される。端子 １２から低周波の、特に系統周波数の信号成分が取り出し可能である。 そこに低周波の信号成分を解析するための装置１４が接続されている。この装 置１４は主として、測定プローブ３により走査された信号の系統周波数の成分と 、場合によってはその高い強度に基づいて通過結合された過渡的な過電圧の信号 成分とを解析する。 コンデンサ５、１１およびインダクタンス１０は漏れキャパシタンスおよび端 子１２における負荷インピーダンスを含めて、導線２における有効電圧と端子１ ２から取り出される有効電圧信号との間に有害な位相ずれが生じないように互い に同調されていなければならない。 高周波の成分の信号解析の結果は要素７および９から評価装置１５に与えられ 、この装置には装置１４から低周波の信号成分の解析の結果が同じく導かれる。 評価装置１５は低周波の信号成分に対する高周波の擾乱信号成分の相対的な位 相位置を決定し、また相対的な位相位置の値を別の解析および／または指示装置 １６のために与える。 評価装置１５はたとえば過渡的な過電圧の擾乱信号の存在をも確認し、また場 合によってはそれに基づいて、生じている高周波の信号が高い確率で開閉装置に おける開閉過程により惹起されていることを示す信号を発する。 周波数解析装置７には、フイルタ装置のこの枝路のなかに生ずる信号の周波数 範囲を、それぞれ単独に解析され得る多くの部分周波数範囲に分割する処理装置 を組み込むことができる。周波数解析の結果は評価装置１５にも、周波数解析の 結果を評価装置１５の評価結果に関係して爾後処理する図示されていない評価装 置にも導かれる。 こうして、カプセル管に入れられた高圧開閉装置の位相に対する単一の測定プ ローブ３により１つまたは多数の高周波の信号成分も付属の系統周波数の信号成 分も取り出すことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．低周波の交流電圧の形態の有効電圧を導くカプセル管に入れられた高圧開閉 装置（１、２）における電気的擾乱に対する測定システムであって、開閉装置（ １、２）から電磁的擾乱信号を導き出すための各相に対するそれぞれ少なくとも １つの測定プローブ（３）と、擾乱信号が生起するそのつどの位相の低周波の有 効電圧の周期に関しての擾乱信号の生起の時間的対応付け（擾乱信号の位相位置 ）を求めるための評価装置（１５）とを有する測定システムにおいて、少なくと も１つの位相について擾乱信号も有効電圧もそれぞれ同一の電気的結合なしの測 定電極として構成された測定プローブ（３）により取り出され、また、同時に一 方では第１の付加回路により高周波範囲内でのアンテナ動作を行い、他方では第 １の付加回路により低周波範囲内での分圧器動作を行うフイルタ装置（５、１０ 、１１）において互いに別々にアクセスされることを特徴とする高圧開閉装置に おける電気的擾乱に対する測定システム。 ２．それぞれ１つの測定プローブ（３）に測定導線（４）によりコンデンサ（５ ）が接続されており、このコンデンサから高周波の擾乱信号が取り出し可能であ り、測定プローブ（３）とコンデンサ（５）との間の測定導線（４）が低域通過 フィルタ（１０、１１）を介して接地電位と接続されており、またコンデンサ（ ５）も低域通過フィルタ（１０、１１）の出力端（１２）も有効電圧に対する擾 乱信号の相対的な位相位置を評価するための評価装置（１５）と接続されている ことを特徴とする請求項１記載の測定システム。 ３．コンデンサ（５）の後に、多数の種々の周波数範囲内の擾乱信号の取り出し を可能にするフイルタ装置（７）が接続されていることを特徴とする請求項２記 載の測定システム。 ４．低域通過フィルタ（１０、１１）から有効電圧信号に追加して減衰された強 度を有する過渡的な過電圧の入結合された高周波の信号成分が取り出し可能であ ることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の測定システム。 ５．評価装置（１５）が低域通過フィルタ（１０、１３）の出力端（１２）に与 えられている信号を有効電圧またはその結果としての過電圧に高周波の信号成分 が存在するかどうかに関して試験するための試験装置を有すること、また試験装 置が有効電圧またはその結果としての過電圧の高周波の信号成分が存在する場合 には擾乱が証明されるようにすることを特徴とする請求項４記載の測定システム 。