JPS63257142A - 開閉器の動作監視装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力用しゃ断器、断路器、接地開閉器等を含む
開閉器に係り、特に、操作機構部の異常を早期に発見す
る動作監視装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、送変電機器の予防保全技術開発気運が高まり、電
力輸送の信頼性向上、特に、無停電送電が望まれている
。その中で、しゃ断器等の開閉器に関する故障統計では
操作機構部の異常による動作不良が最も多く、過半数を
占めるに至っている。

しかし、操作機構部は部品点数が最も多い。そこで、旨
や断動作時の可動電極の動き、すａわち、ストローク”
特性を測定し、その歪み具合から操作機構の異常を早期
に発見する、いわゆる、予防保全技術の開発が望まれて
いる。

ストローク特性の測定法は従来より多くの方式が開発さ
れてきており、例えば、特開昭５８−２＆６１５号公報
のように光ファイバを用いて絶縁することにより高電位
部の測定を可能にしたものもある。本発明の目的は得ら
れたストローク特性の変歪から操作機構部の異常の有無
を判定するアルゴリズムを得ることにあり、ストローク
特性の測宮法は既存のい一力１なる手段を用いてもよい
。動作ζ特性の簡易測定法は、例えば、特開昭６１−２
０３８２０号公報に示されるように、遮断器と連動する
補助接点の動作所要時間を測定することで達成される。

異常判定に関する従来技術は、例えば、特開昭６１−２
０３８２０号公報に示されるように、基準となる動作特
性を記憶しておき、しゃ断動作時に測定して得られた特
性を比較して、その差から異常を検出するものであった
。ところが従来のｊ＋’；　ｉ（Ｉ！Ｆｌ＋作特性は全
特性負荷時、すなわち、電流をしゃ断しないときのもの
であり、有負荷時、すなわち、電流しゃ断時の考Ｉハが
なされていなかった。

実際の電流しゃ断時には、正常な動作でも以下に示すス
トローク特性の変動要因がある。

その第一は、電流しゃ断時の圧力上昇による操作反力の
変動に基づくものである。構造上、圧力上昇に最も敏感
なバッファ形ガスしゃ断器では、操作反力の変動幅が最
大数トンに及ぶ場合もある。

操作反力は、しゃ断電流の大きさそのものの他に、しゃ
断動作に対するしゃ断電流の時間的位相関係によって大
きく影響を受ける。しゃ断Ｒ）の動作条件による動作特
性の変動要因はこの項が最も大きい。

第二は操作力の変動である。例えば、操作力源として圧
縮空気を用いたものでは、空気圧は許容範囲的±１０％
で制御されている。この範囲で空気圧が変動したときの
操作力及び動作特性の変化は無視できない。

第三は雰囲気ガス圧の変動である。消弧媒体としてＳＦ
ｅガスを充填したガスしゃ断器のガス圧力管理範囲は約
±２０％に設定されている。この変動要因により操作機
構に異常の生じていない正常動作でもしゃ新条件による
ストローク特性の変動幅は大きい。従って、従来技術の
ように、正常状態のストローク特性と比較して異常の判
定をする方式では、系統切換え、事故電流しゃ断等の日
常動作ではこの動作条件に基づく変動分を見越して許容
範囲を広く設定しておかざるを得ず、異常の検出感度向
上の阻害要因となっていた。

また、上記への対応として定期点検等で系統からしゃ断
器を切離し、無負荷操作して動作特性を測定する方法も
あるが、しゃ断器の点検が系ａＸ用の障害となり、また
、点検類度が減少し信頼性を損なう問題が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕　、上記従来技術は
、操作力、雰囲気ガス圧、しゃ断電流の変動の点につい
て考慮されておらず、異常検出の感度向上に限界が生じ
る問題があった。

本発明の目的は操作力、雰囲気ガス圧、しゃ断電流の変
動の影響を極力排除し、しゃ断器の日常動作で得られた
ストローク特性から、高い検出感度で操作機構部に生じ
た異常の検出手段を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、開閉器動作時の操作力、雰囲気ガス圧、し
ゃ断電流波形をもとに、しゃ断器の構造を考慮して計算
により正常動作のストローク特性を求め、これを判断基
準として実測ストローク特性を比較し、異常の有無を判
定することにより達成される。

〔作用〕

電流しゃ断時の圧力上昇は、アイ・イー・イーイー・ト
ランザクションズオンパワーアパレータスアンドシステ
ムズＰＡＳ−９８巻３号（１９７９年５月／り月第７３
１頁から第７３７頁（ＩＥＥＥＴｒａｕｓａｃｔｉｏｎ
ｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ａｎｄ　
５ｙｓｔｅｎｓ。

Ｖｃ＋１−、Ｐａｓ　　二９８．Ｎｏ、３　、Ｍａｙ／
Ｊｕｎｅ（１９７９）ＰＰ７３１〜７３７）に論じられ
ており、その推定精度は既に実用的しベルに達している
。すなわち、電流しゃ断時の操作力、雰囲気ガス圧、及
び、しゃ断電流波形等の動作条件と、形状、可動部重量
、リンク機構部のリンク比等開閉器固有の定数を入力し
、正常時のストローク特性を出力とする計算は実用レベ
ルの精度で可能になった。そこで、まず、開閉器動作時
のストローク特性を実測すると同時に、操作力、すなわ
ち、空気操作器、あるいは、油圧操作器等の操作流体圧
、雰囲気ガス圧、すなわち、ＳＦｅガスしゃ断器ではＳ
Ｆｅガス圧、及び、しゃ断電流の電流値としゃ断動作に
対する位相角、すなわち、しゃ断器動作開始から電流消
滅までに要する時間を測定し、これらの諸量をもとに、
そのしゃ断条件における正常動作時にあるべきストロー
ク特性を計算する。この特性を実測ストローク特性の比
較基準とすることにより、前述のしゃ断条件に依存する
ストローク特性の変動の影響を排除することができ、操
作機構の異常判定基準の設定に際し、許容範囲を不必要
に広げなくてもよくすることができ、異常検出精度が向
上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
おいて、電流は電力系統に接続された導体４．内部導体
５．固定電極６．可動電極７を経て他方の導体５’　、
４’　に流れる。ガスしゃ断器１中には西ないし内気圧
に管理されたＳＦｅガスが封入されている可動電極７は
接地電位に設置された操作器２により絶縁駆動手段８を
介して投入及びしゃ断動作する。異常検出袋［３には、
しゃ断器１、及び操作器２より、しゃ断指令信号９、投
入指令信号１０、操作流体圧力１１、ストローク特性１
２、電流波形１３、及び、ガス圧力１４がそれぞれ専用
信号線を経て取り込まれる。しゃ断指令信号９及び投入
指令信号１ｏは電力系統制御系からしゃ断器に対して送
られてきたものを分岐して用いている。これは異常検出
装置３が動作開始するトリガーとなるものであり、投入
指令信号１０も取り込んだことにより投入動作に際して
も動作の診断ができる。操作流体圧力１１は操作力を求
めるためのもので、異常検出装置３の内部に記憶された
操作器の構造をもとに操作力が算出される。ストローク
特性１２は操作器から可動電極７までの間で任意の点の
動作を測定したもので良いが、絶縁信頼性の問題もあり
、接地電位部位の方が好ましい。電流波形１３は、ブッ
シング１５の下部に設置された電流変成器１６より得て
いる。

電流測定法に特に制限はないが、通常、ガスしゃ断器が
装備されているものであり、簡単に電流波形を得ること
が可能なことを考慮した。ガス圧力１４は圧力計１８を
ガス給排用に設けられた孔１７に設置して測定している
。これは、既設しゃ断器へ適用したとき改善規模が最少
限ですむためである。異常検出装置３には、しゃ断器１
及び操作器２の可動部に関する構造諸元が記憶されてお
り、しゃ断及び投入動作で、その動作条件から正常時の
ストローク特性を計算し、実測ストローク特性と比較し
た上で動作異常が認められた場合に、異常信号１９を発
するプログラムが組込まれている。

異常検出装置３の構成は、アナログ回路で構成するもの
、ディジタル回路で構成されるもの、両者のハイブリッ
ド構成等多様であるが、基本的機能を示すブロック図は
第２図及び第３図に示すものとなる。

第２図は、しゃ断動作時の動作特性をリアルタイムで演
算するものを示す。異常検出装置３は信号線２０より送
られてくるしゃ断指令信号９をトリガーとして動作を開
始する。このεき、ストローク特性演算回路２１は信号
線２３．２４より送られてくる操作空気圧１１．雰囲気
ガス圧１４をサンプリング保持する。また、信号線２２
より送られる電流波形については刻々サンプリングし記
憶してゆく。これらの値と記憶袋！１２２５に保存され
ている可動部重量等の構造データをもとに異常判定の基
準値となるべき計算ストローク特性２６を演算により求
め比較判定回路２７に出力する。

比較判定回路２７は信号線２８より送られてくる実測ス
トローク特性１２と計算ストローク特性２６とを比較し
、その差があらかじめ設定されている基準値より大きい
ときに異常信号１９を出力する。

異常判定手法及び判定レベルの設定は種々あり、しゃ断
器の構成により最適手法は異なるが、ここではあらゆる
瞬時に計算と実測の可動電極位置の差が全ストローク長
の１０％以内としている。本実施例ではしゃ断電流の位
相と大きさ、ガス圧、操作圧の実測値に基づきストロー
ク特性基準値を計算するのであらゆるしゃ断条件に対応
することができる。

第３図に示す実施例では、前述のもののストローク演算
回路が大規模になるのを避けるため、また、レスポンス
時間を短縮するため、しゃ断条件をパラメータとしてあ
らかじめ演算で求めておいた複数のストローク特性を記
憶しておく。前例との相違点のみを説明する。ストロー
ク演算回路の代りに本例ではストローク参照回路２９を
設け、ストローク参照回路２９はしゃ断電流波形１３の
大きさと位相、操作流体圧力１１．ガス圧力１４の各々
実測値に基づき、記憶回路３０の中から実しゃ断条件に
最も近い条件で計算して求めたストローク特性２６を探
し、これを比較判定回路２７に出力する。この様な構成
では、簡単な機構により、高速で異常判定結果を出力す
ることができ。

しゃ断器に要求される高速再投入仕様のように、しゃ断
接０．３秒後に再投入指令が出る場合でも、しゃ断動作
に異常があれば投入動作をロックすることができる。

本実施例によれば、可動部分の横進データ、または、ス
トローク特性データを変えることにより、異なる定格機
種の開閉器に簡単に適用できる利点がある。また、本構
成によれば電流しゃ断時のストローク特性から異常診断
できるので、診断のため通電を停止して無負荷で動作さ
せて点検する作業は不要となる。既設しゃ断器へ本発明
を適用する際、ストローク特性測定装置の増設が因難な
場合、特開昭６１−２０３８２０号公報のように、補助
接点の動作所要時間を測定し、同様に計算で求めたもの
と比較することもできる。当然のことながら、計算には
操作力、ガス圧力、電流による操作反力の変動が考慮さ
れていなければならない。

また、投入動作でも、０．５サイクル程度の先行放電電
流が流れ、電流値及び位相、さらに、雰囲気ガス圧、操
作流体圧力が投入動作の動作特性に影響することは、し
ゃ断動作と同じである。第２図、第３図の実施例でもし
ゃ断指令を投入指令、しゃ断時のストローク特性を投入
時のストローク特性と置き換えることにより本発明を適
用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作力、雰囲気ガス圧、電流による操
作反力の変動によるストローク特性の影響を排除でき、
異常の検出感度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は第１図の
要部の回路構成を示すブロック図、第３図は本発明の他
の実施例の要部を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定電極と、可動電極と、前記可動電極に接続され
   、投入及びしや断動作をさせる操作器と、前記操作器に
   より駆動される可動部の一部の動作特性測定装置とを設
   置したものにおいて、しや断電流波形、雰囲気ガス圧、
   操作流体圧のうちの複数を同時に測定し、前記しや断電
   流波形、前記雰囲気ガス圧、前記操作流体圧の測定結果
   のうちの一つ以上に基づいて計算により求めた理論動作
   特性を判定基準として、前記動作特性測定装置により求
   めた実測動作特性と比較し、前記操作器の異常の有無を
   検出する手段を設けたことを特徴とする開閉器の動作監
   視装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 判定基準とする計算動作特性は、実測された前記しや断
   電流波形、前記雰囲気ガス圧、前記操作流体圧に基づき
   リアルタイムで計算されたものであることを特徴とする
   開閉器の動作監視装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、 判定基準とする計算動作特性は、前記しや断電流波形、
   前記雰囲気ガス圧、前記操作流体圧をパラメータとして
   あらかじめ計算により求めておいたものを記憶装置に記
   憶することを特徴とする開閉器の動作監視装置。