KR0148342B1 - 고압 전력기기의 이상진단 시스템 및 그 이상진단 방법 - Google Patents

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도끼오 야마자와
히로시 야마다
미쯔오 사와이리
하지메 나가이
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미다 가쓰시게
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Abstract

본 발명은 고압전력기기의 이상을 진단하는 복수의 검출기, 고압전력기기에 근접 배치되고 상기 다수의 검출기의 출력을 증폭하는 수단을 구비하는 현지 패널 수단 및 고압전력기기로부터 떨어져 위치에 배치되고 신호 전달 수단을 통하여 상기 현지 패널 수단의 상기 증폭 수단에 의하여 공급된 출력수단에 응답하는 수단을 구비하여 상기 검출기의 검출신호에 기초하여 고압전력기기의 이상을 검출하고 이상신호를 출력하는 중앙 감시 패널 수단을 포함하여, 상기 복수의 검출기는 고압전력기기의 내부에 존재하는 이상중에 적어도 절연이상, 전력공급이상 및 이물을 나타내는 소정의 현상을 검출하고, 적어도 하나의 상기 현지 패널 수단과 상기 중앙 감시 패널수단은 상기 검출기로부터 적어도 하나의 이상신호에 대하여 주파수 분석을 수행하고, 상기 현지 패널 수단과 중앙 감시 패널 수단은 주파수 분석결과 적어도 하나의 소정의 주파수 성분과 소정의 주파수 대역 성분을 기초로 이상을 진단하고, 상기 중앙 감시 패널수단은 적어도 하나의 출력 및 표시단에 검출된 이상을 나타내도록 제공하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템을 제공한다.

Description

고압 전력기기의 이상진단 시스템 및 그 이상진단 방법
제1도는 본 발명의 전체 구성도.
제2도는 본 발명의 이상진단 시스템의 기능 구성도.
제3도는 본 발명의 절연 이상진단 시스템의 전체 구성 개략도.
제4도는 내지 제6도는 본 발명의 부분 방전 검출기의 개략 구조와 그 설치구조를 나타낸 도.
제7도는 본 발명의 실시예중의 스팩트럼 분석기와 연산 판정부의 기능을 나타내는 본 발명의 개략도.
제8도는 부분 방전의 발생장소에 따른 스팩트럼 분포 패턴의 상이를 설명하는 본 발명의 개략 설명도.
제9도는 5개의 스팩트럼 패턴의 설명도.
제10도는 본 발명의 스펙트럼 감산 원리의 개략 설명도.
제11도는 가스 공간 방전과 스페이서 연면 방전에 의하여 스펙트럼 폭이 상이한 것을 나타내는 본 발명의 개략 설명도.
제12도는 모의 내부 방전을 일으켜 내부 방전 위치와 스펙트럼 강도의 표준 패턴의 관계를 나타낸 본 발명의 개략원리 설명도.
제13도는 본 발명의 다른 실시예의 개략 설명도.
제14도는 미소 이물 검출의 블럭선도.
제15도는 음향식별 지표연산기의 블럭선도.
제16도는 음향 식별 지표 연산결과예.
제17도는 이물재질 판정도.
제18도는 본 발명의 진동측정 시스템의 구성예.
제19도는 차단기에 본 발명을 적용한 예.
제20도는 가스절연 개폐장치에 본 발명을 적용한 예.
제21도는 및 제22도는 주파수 분석 출력파형예.
제23도는 진동 시스템의 다른 구성예.
제24도는 본 발명의 온도 측정법의 근거의 설명도.
제25도는 본 발명의 온도측정 시스템의 구성예.
제26도는 내지 제28도는 온도측정 처리장치의 기능.
제29도는 적외선 방사율의 측정 예 및 가스절연 기기의 탱크와 적외선 카메라의 방향의 관계도.
제30도는 변전소구내의 적외선 카메라 설치예.
제31도는, 제32도는 제30도의 다른 실시예.
제33도는 마아킹의 실시예.
제34도는 적외선 카메라와 처리장치의 접속 실시예.
제35도는 신호 전송 방법의 예.
제36도는 현지 패널의 구성예.
제37도는 정보의 시분할 처리예.
제38도는 신호 전송로의 실시예.
제39도는 리얼 타임식의 신호 전송방식.
제40도는 본관 패널의 하아드 구성.
제41도는 소프트 웨어의 처리내용.
제42도는 절연이상 진단 시스템.
제43도는 방전 전하량의 시간 특성.
제44도는 이상지수의 시간특성.
제45도는 이물 검출처리의 플로우챠트.
제46도는 방전 전하량과 인가전압의 관계.
제47도는 이물 제거법.
제48도는 통전이상 사용가능기간계산 블럭.
제49도는 발열량 계산 블록의 기능.
제50도는 탱크온도상승과 발열량의 관계.
제51도는 극간 전압의 시간 특성.
제52도는 본 발명에 의한 진단 시스템의 다른 실시예 도.
제53도는 이상검출 항목과 각 항목 마다의 표시내용을 나타낸 도.
제54도는 절연감시 표시화면의 일예도.
제55도는 기억데이터의 트랜드(trend) 표시화면의 일예도.
제56도는 온도특성 트랜드 표시 화면의 일예도.
제57도는 기억데이터의 프린터 출력의 일예도를 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가스 절연기기 2 : 탱크
4 : 차단기 10 : 스페이서
14 : 고압 도체 30 : 이물
50 : 검출기 60 : 신호처리
70 : 판정 80 : 진단
90 : 총합진단 90A : 사용가능 시간의 예측계산
90B : 수리에 요하는 가격계산 91 : 기억부
91D : 과거의 고장데이터 92 : 표시
92A : 출력 90SA : 이상진단 시스템 A
90SB : 이상진단 시스템 B 304 : 부분 방전 검출기
308 : 스펙트럼 분석기 309 : 연산 방전부
310 : 표시부 351 : 중량부가 지령부
356 : 잔여 수명 진단부 410 : AE 센서
420 : 가속도 센서 421 : 증폭기
470 : 이물 판정기 480 : 이물 진단기
824 : 극간 전압 강하계산 826 : 사용가능 기간계산
901 : 탱크표면 903 : 적외선 카메라
918 : 처리장치 1000 : 현지패널
1000 : A/D 변환기 1006 : 디지털 입력
1013 : 통신 1014 : 모뎀
1015 : 디지털 출력 1017 : 스타 커플러
2000 : 전송부 3000 : 본관 패널
3001 : 연산부 3002 : 루울부
3003 : 데이터부 30005 : 통신 인터페이스
본 발명은 고압전력기기의 이상진단 시스템에 관한 것으로, 특히 절연, 통전 이상을 진단하는데 적합한 시스템에 관한 것이다.
종래 고압 전력기기의 이상진단 기술로서는 개별적(discrete) 형태가 많고, 절연에 관해서는 일본국 특개 소59-2518, 특개 소55-41135, Int, Symp. on Gas Insulated Substations L1(1985)등을 들 수 있고, 통전에 관해서는 일본국 특개 소56-31323, IEEE Trans. Power Apparatus and System Vol. PAS-100, No. 6(1981) 제2733페이지 내지 제2739페이지 등을 들 수 있다.
예를 들면, Int, Symp. on, Gas Insulated Substations. L1에서는 수 MHz~수GHz까지의 부분방전의 신호를 검출하는 수단이 설명되어 있다.
또 일본국 특개 소55-41135호에는 GIS의 진동 및 전계에 의하여 튀어오르는 이물의 충돌음을 검출하여, 이물의 유무를 감시하고 있었다.
또, 통전 이상진단에 관해서는 일본국 특개 소55-117421에서는 탱크로부터의 진동을 검출하기 위하여 복잡한 알고리즘을 가지는 처리장치를 제안하고 있다.
일본국 전기학회 전력 기술연구회 자료 PE-87-7에는 변전기의 진단 시스템이 소개되어 있고, 외부 진단 방식의 채용, 센서 신호의 1차처리 현재패널과 본관 패널의 기능분담, 광전송채용, 계산기에 의한 이상진단이 행해지고 있다.
상기 종래예는 고압전력 기기의 절연 및 통전의 이상을 개별적으로 검출하려고 한 것으로, 이상신호의 처리기술은 반드시 요망에 일치하지 않고, 이상신호를 보지 못하고 빠트리는 일도 있었다. 또, 여러 가지의 신호에 의한 이상진단의 알고리즘이 충분히 배려되어 있지 않아, 이상의 원인, 정도, 위치 표정(標定)까지의 정밀도가 높은 진단을 할 수 없다는 문제가 있었다.
예를 들면, 절연이상의 징후인 부분방전을 수 MHz 이상의 고주파 전기신호를 포촉하여 검출하고자 하는 수단이 Int. Symp. on GAS Insulated Substations. L1에 있었으나, 전기 노이즈가 큰 경우에 노이즈 제거의 수단이 강구되어 있지 않아, 미소 부분 방전을 검출할 수 없다는 문제가 있었다. 또, 미소이물의 조악 진동을 AE(Acoustic Emission)에 의하여 검출하는 수단에 있어서도 마찬가지로 노이즈에 관한 문제가 있었다. 또한, 통전 이상의 검출수단에 있어서도 동일한 문제가 있었다.
전기학회 전력기술연구회 자료에 변전기기의 진단 시스템이 소개되고 있으나, 이상신호를 검출할 수 있었다고 해도, 이상의 종류, 정도, 위치 등과 신호와의 사이의 상관관계를 잘 알고 있지 못했기 때문에, 이상의 정성적, 정량적 진단을 행할 수 없는 문제가 있었다.
또, 이상 진단의 방법, 표시, 기록, 전송수단에 계통이 세워진 시스템이 배려되어 있지 않아, 합리성, 경제성에 결여되어 있는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하도록 고전압 전력 기기의 절연성능, 통전성능의 고정밀도의 이상진단을 행하여, 이상의 처치 안내지도, 수명예측등의 예방, 예측 보전을 적절하게 행할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적은 절연이상, 통전이상, 미소이물 혼입에 의하여 발생하는 미소신호의 특징이 있는 주파수 성분을 검출하고, 노이즈제거를 위하여 예를 들면 타상(他相)의 신호등과의 연산처리를 행하여, 얻어진 이상신호를 경우에 따라서는 광전송하고, 이들을 기상신호등과 함께 전용시스템에 의한 이상진단 프로그램의 데이터로서 입력하고, 그 때까지 기억된 신호와의 관계등을 구하고, 총합적으로 이상을 진단하고, 이들 결과의 포인트, 처치안내, 수명 예측등을 CRT, 리스트 등으로 출력함으로써 달성된다.
예를 들면, 절연 이상인 부분 방전에 의하여 발생하는 수 100MHz 이상의 전기신호를 주파수 스펙트럼으로서 포착하고, 각 상(相)으로부터의 스펙트럼을 서로 감산하여, 노이즈를 제거할 수가 있고, 이 신호가 상용 주파전압의 어느 극성의 어느 위상에서 발생했는가 등을 구하고, 용기로부터의 음향신호 등의 신호도 입력으로하여, 가스절연 기기의 어떠한 위치에, 어떤 길이의 도전성 이물이 존재하는가의 진단을 행할 수가 있다.
신호처리 부분에 관해서는 미약한 신호가 많아 원방전송이 필요하기 때문에, 각 센서의 신호를 집약하는 현지(local) 페널방식, 아날로그/디지탈 변환, 광전송, 진단정보의 현지패널 축적방식, 고기능이동형 진단차, 신호기록의 시분할 방식, 현상(現象)기동방식, 연속방식, 신호검출계의 건전성을 체크하는 시스템, 전송의 루우프식, 스타식과 같은 수단에 의하여 신뢰성이 높은, 고정밀도의 신호 처리가 행해진다.
총합 진단 부분에 관해서는, 처리된 여러 가지의 신호를 기초로, 이상 한계치, 과거의 데이터와의 비교등에 의하여 가스 절연기기의 사용가능 기간을 예측계산하고, 점검수리 방법 데이터에 의하여 수리방법 판단을 행하고, 수리비용 데이터에 의하여 수리에 요하는 가격등을 출력하여 화면표시, 프린트 아웃하는 등 사용자가 사용하기 좋게 했다. 또, 기상, 천지이변 등의 외부 신호도 검출하여, 상기 총합진단 입력에 가하고, 다시 신호 검출주기의 최적화를 도모하여, 더욱 신뢰성이 높은 효율적인 진단, 처치안내가 달성된다.
고압전기 기기에 설치한 센서에 의하여 본 발명의 주파수 영역의 전기신호, 음향신호 등을 검출함으로써, 절연이상의 징후인 부분 방전의 발생유무를 판별할 수 있고, 미소도전성 이물의 도약도 검출되고, 또 통전 이상의 징후도 검출할 수 있다.
고압 전력기기내에 고압도체, 스페이서의 연면(沿面)에 도전성 이물이 부착되어 있으면 부분 방전이 발생하고, 그 전기 신호에는 수 100KHz~수 GHz까지의 넓은 주파수 성분이 포함되나, 수100MHz 내지 수GHz의 영역의 신호를 검출함으로써 저주파 성분이 많은 기중(氣中)부분 방전과 구별하기 쉬운 작용이 있다.
노이즈가 커서 구별되지 않는 경우, 예를 들면 타성의 이상을 포함하지 않는 신호와의 차를 구함으로써 노이즈 제거가 더욱 정밀도 좋게 할 수 있는 작용이 있다.
고압전력 기기의 용기에 미소이물이 충돌할 때에, 접촉시간이 짧으므로 수100KHz의 고주파 성분을 포함하게 된다. 이 주파수 성분분포는 이물의 재질, 충돌속도에 따라 변화한다. 한편, 비소리, 타격음, 소음등은 주파수가 낮다. 따라서, AE에 의하여 고주파 성분의 음향신호를 측정하고, 저주파 성분의 음향 신호를 측정하여, 이들의 비를 취하면 비소리, 타격음 등의 노이즈를 제거할 수 있는 작용이 있다.
실험에 의하면, 통전의 초기 이상시에 200 내지 5000Hz의 진동이 탱크에 전파되고, 이것이 상용주파수의 정수배인 것을 알았다. 이 음향 신호를 검출하면, 이상을 판정할 수 있는 작용이 있다. 또, 통전 이상의 후기에는 열이 탱크에 전달되어 탱크의 표면온도가 상승한다. 이것을 적외선 카메라에 의하여 용이하게 측정할 수 있으나, 일사(日射)의 영향이 존재하는 것을 알 수 있어, 야간의 측정 또는 방사율을 고려한 적외선 카메라의 최적화에 의하여 일사의 영향을 피할 수 있는 작용이 있다.
상기와 같은 신호는 미약하고 많으며, 원방으로의 전송이 필요하게 된다. 그 때문에, 신호를 집약하여, 증폭, 변환, 연산처리, 기록, 검진, 전송할 수 있는 작용을 가지는 시스템을 현지에 설치하고, 제어, 지령실에서 총합적으로 진단이 행해지는 기능이 있다. 빈도가 낮은 징후에 대해서는, 고정밀도 이동형 진단차가 적절한 경제적인 기능을 발휘하는 작용을 가진다.
총합진단 부분에서, 잔여 수명 예측, 수리방법 판단, 수리비산출등을 외부신호와 이상신호와의 비교, 이상신호의 검출주기, 진단순서 등의 최적화 수단에 의하여 높은 신뢰도로 출력할 수 있으므로 효율이 좋은 정량적인 진단을 행하여 적절한 처치안내가 얻어진다.
제1도는 본 발명의 전체 하드웨어 구성을 나타낸 것이고, 고압 전력기기의 일례로서, 가스절연 기기(1)가 예시되어 있고, 본 발명 시스템은 그 각부에 각종 정보를 얻기 위한 센서(50a, 50b, …, 50n)를 배치한 검출기(50), 이들 검출량을 처리하고, 이상치의 판정 및 일부의 진단을 행하여 그 결과를 상위의 진단장치에 전송하는 현지 패널(1000), 이곳으로부터의 신호를 원격지에 보내기 위한 전송부(2000), 보내온 신호를 처리하여 총합 진단을 행하는 본관 패널(300)에 의하여 구성되어 있다.
가스절연기(1)는 제1도에 나타낸 바와 같이 접지개폐기(8) 등의 각종 개폐장치를 접지 전위인 탱크(2) 내에 수납하고, 절연성능 및 소거 성능이 뛰어난 SF6가스등을 봉입한 것이다. 전력은 가공선(20)으로부터 부싱(18)을 거쳐 기기내로 도입되고, 스페이서(10)에 의하여 지지된 중심도체(14)로 구성되는 모선, 단로기(6), 차단기(4)등을 경유하여 변압기(25)에 보내지고, 가공선(20)의 인입구의 근방에는 과전압을 억제하기 위한 피뢰기(15)가 통상 설치되어 있다. 이와 같은 가스절연기(1)에 있어서 가장 문제가 되는 것은 절연이상 및 통전이상에 의하여 기기내부에서 발생하는 지락사고이고, 이것을 미연에 방지하는 것이 중요한 과제가 되어 있다. 이와 같은 지락 사고의 원인으로서는 여러 가지가 생각되나, 공장에서의 조립으로부터 현지 설치시험의 사이에 다수의 점검, 시험이 행해지고, 이들 지락사고요인 배제의 노력이 도모되어 있다. 그러나, 완전히 배제하는 것은 불가능하여, 온전상태에 들어간 후도 이것을 감시하는 것이 기기의 신뢰성 향상의 면에서 중요하게 된다. 본 발명은, 온전 상태하에 있어서도 가장 중요한 절연이상 검출, 통전이상검출, 미소 도전성 이물검출의 3종류를 주체로 한 고감도, 고정밀도의 이상 진단 시스템이다.
절연이상 검출에 관해서는 복수의 센서에서 검출한 수GHz까지의 전기 신호의 주파수 분포를 감산처리하여 분포의 이상패턴, 설정레벨과의 비교에 의한 진단을 주체로 한 것이고, 음향센서, 진동센서 및 분해가스 센서등의 정보도 가미하여, 최종적인 진단에서 이상의 요인, 위치표정, 수명예측 등을 가능하게 하고 있다.
통전이상 검출에 관해서는 진동센서에 의하여 200~5000Hz의 탱크 진동을 검출하고, 상용주파수의 정수배의 신호와 패턴, 설정레벨과의 비교에 의한 단로기(6), 차단기(4) 등의 접촉부(40)의 통전이상의 진단을 주로하는 것이고, 온도센서, 적외선 카메라에 의한 온도분포 파악, X선 진단장치에 의한 내부 상황 파악, 또 상기한 절연이상 검출의 상황등으로부터 최종적인 진단에서는 통전 이상의 요인, 위치표정, 수명예측 등을 가능하게 하고 있다.
미소 도전성 이물검출에 관해서는 복수의 음향센서, 진동 센서에서 검출한 수 MHz까지의 탱크 진동신호를 계산(나눗셈) 처리하고, 그 비와 설정레벨과의 비교에 의하여 기기내 혼입물(30)의 식별을 주로하는 것이고, 상기한 절연이상 검출등과의 총합진단에 의하여 최종적으로 위치표정, 수명 예측등을 가능하게 하고 있다.
이들 검출기(50)로부터의 신호는 가스절연 기기(1)의 근방에 배치된 현지패널(1000)에 모여 있다. 현지패널(1000)의 설치대수는 변전소의 규모, 센서의 수 등에 의하여 결정된다. 현지 패널(1000)은 다음과 같은 작용을 한다.
(1) 미약한 센서 신호를 증폭하여 장거리 전송을 가능하게 한다.
(2) 센서로부터의 아날로그 신호를 디지털화 한다.
(3) 진단의 신뢰성을 높이기 위하여, 센서의 건전성의 자동 진단을 한다.
(4) 센서로부터 침입하는 노이즈, 서어지 등을 본관 패널에 이동시키지 않도록 절연한다.
(5) 소정의 일고리즘에 의하여 기기이상의 유무의 1차 진단을 한다.
(6) 계측 데이터의 일부기억 및 표시를 한다.
이와 같이 하여 현지패널(1000)에서 처리된 정보는 전송부(2000)를 거쳐 총합진단을 하는 본관 패널(3000)에 전송된다.
전송부(2000)로서는 통상 전기적 노이즈의 영향을 받지 않는 광화이버 계통이 사용된다. 경우에 따라서는 전자파의 이용도 고려된다.
본관 패널(3000)은 현지패널(1000)로부터의 이상 판정신호 등을 기초로 총합진단을 하는 부분과, 그 결과 및 처치 방법등을 표기하는 맨·머신 인터페이스를 구비한다. 신뢰성이 높은 진단을 하기 위하여, 검출치의 트랜드 정보를 기억해두는 기억부 등도 설치되어 있다. 또 과거의 사고 사례에 의거한 지식데이터 베이스도 구비되어 있어, 전용 시스템의 적용도 가능하다.
제2도는 상기 이상진단 시스템의 기능면의 구성을 집약한 것이다.
가스 절연기기(1)에 설치된 각종센서(50a, 50b, 50c, …, 50n)에는 적절히 신호처리부(60a, 60b, 60c, …)가 설치되고, 신호의 증폭, 노이즈 제거, 연산등이 행해진다. 이 신호처리 결과는 신호처리부 별로 독립으로 설치된 판정부(70a, 70c) 등에서 단독 신호로서 설정레벨과의 비교에 의하여 이상 판정되는 경우와, 판정부(70b, 70m)로 나타낸 바와 같이 2개 이상의 신호를 기초로 이상의 유무를 판정하는 경우가 있다. 다음에 이 판정결과를 기초로 이상의 정도 및 발생위치를 구하는 진단부(80)가 있다. 이 경우도 판정부와 마찬가지로 단독정보로 진단하는 경우(80a, 80b)와 2개이상의 판정결과를 기초로 진단하는 경우(80c, 80e)가 있다. 이들의 진단 결과는 총합 진단부(90)에 송입되고, 기억부(91)에 축적되어 있는 지식 데이터 베이스 및 이전의 진단결과를 기초로 이상의 상세 진단을 하고, 그 결과 및 처치방법에 대하여 표시부(92)에 의하여 표시한다. 또한 각 진단부(80, 90)의 진단에 있어서 일예로서 전용 시스템이 도입되고 있다.
이와같은 이상진단 시스템에 있어서, 센서(50)로서 제1도에 나타낸 바와 같이 절연진단에 관한 것, 통전 이상진단에 관한 것, 이물검출에 관한 것과 같이, 본래의 이상 진단을 목적으로 하여 설치되는 주검출기외에 계통 운용상의 각종 신호, 이상전압, 기상상태, 천지이변 등과 같이, 주검출기 출력에 의한 이상진단을 보좌하는 목적으로 설치되는 보조 검출기를 부가하는 경우가 있다. 이와 같은 보조검출기에서 검출된 값이 설정레벨을 초과한 경우에 이들 신호와의 총합판단을 하여, 주검출기의 판정 기준치로 바꾼다. 또는 검출간격을 평상시보다 짧게 하여 정밀도를 더욱 높이기 위하여 사용된다. 예를 들면 벼락에 의한 이상전압의 발생을 보조검출기에서 검출했을 때에는 , 주검출기인 절연이상검출기가 출력할 가능성이 높고, 다른 이상요인에 우선하여 절연이상 진단에 중점을 두도록 처리를 행한다.
또한 검출기(50)의 검출결과로부터 하나라도 이상판정이 나왔을 경우, 검출간격을 짧게하여, 진단 정밀도를 높이는 방법도 채용되나, 이때 단지 간격을 변화시키는 것만이 아니라, 검출기의 종류도 바꾸어 더욱 고감도화를 도모하고 또는 상위의 이상 진단 시스템을 도입하여 고정밀도화를 도모하는 방법도 있다.
이하 각 이상 진단을 위하여 사용되는 검출요소와 여기에서의 처리의 상세에 대하여 설명한다.
I. 절연검출
제3도에 있어서, 1은 내부에 고전압부를 수납하고 외부를 접지된 금속으로 포위된 가스절연 기기이고, 이 가스 절연기기(1)의 부싱(18)은 송전선(20)에 접속되어 있다. 가스절연 기기(1) 내에서 부분방전이 발생하면 전기적 펄스가 가스절연 기기에 발생한다. 이 전기적 펄스를 가스 절연기기(1)의 외벽에 설치한 부분 방전 검출기(304)에 의하여 검출하고, 검출한 펄스를 충실하게 전송하기 위하여, 부분방전 검출기(304)의 다음단 회로(증폭기 307a 또는 증폭기 307a에의 접속 케이블)와의 인피던스 정합을 취하기 위한 매칭 인피던스(305a)를 경유하여 증폭기(307a)에 입력한다. 한편, 가공선(20)이나 부싱(18)에서 발생하는 대기중의 부분 방전 및 공중을 전파되어 오는 방송, 통신용 전자파를 검출하는 안테나(306)를 가스절연 기기(1)에 인접하여 설치하고, 검출한 신호를 매칭 인피던스(305b)를 경유하여 증폭기(307b)에 입력한다. 증폭기(307)는 적어도 1.5GHz까지의 대역폭을 가지고, 도래한 신호를 충실하게 증폭한다. 부분방전 검출기(304), 매칭 인피던스(305), 안테나(306) 및 증폭기(307)가 제1도의 검출기(50)에 해당한다. 증폭기(307)에서는 부분방전 검출기(304)로부터의 검출신호와 안테나(306)로부터의 검출신호를 각각 증폭하고, 스펙트럼 분석기(308)에서는 교대로 상기 검출신호의 주파수 스펙트럼을 분석한다. 분석결과는 메모리(311)에 일시적으로 기록됨과 동시에, 다음 단의 연산 판정부(309)에 입력되고, 여기서, 가스절연 기기(1)의 내부에서 발생한 부분 방전과 해당 기기의 외부로부터 발생 또는 전파되어 온 노이즈와의 구별 및 가스절연 기기(1)의 내부에서 발생한 부분방전의 크기, 유해도의 판정이 행해지고, 그 판정결과를 표시부(310)에서 표시한다. 스펙트럼 분석기(308), 연산판정부(309), 표시부(310) 및 메모리(311)가 제1도의 현지패널(1000)에 대응한다.
부분 방전검출기(304)는 제4도와 같이 구성되어 있다. 고전압인 중심도체(14)의 주위를 접지된 금속제의 탱크(2)가 포위하고 있다. 탱크(2)에는 내부 점검·보수를 위하여, 혹은 수분이나 분해가스를 흡착하는 흡착제를 부착시키기 위한 핸드홀(323)이 설치되어 있다. 이 핸드홀(323)의 플랜지(flange)(324)에 절연물(326)을 개재시켜 전극(325)을 설치하고, 전극(325)은 절연 피이스(327)에 의하여 플랜지(324)로부터 절연되어 리이드선(328)에 의하여 외부의 매칭 인피던스(305a)에 접속되어 있다. 전극(325)은 탱크(2)의 내주면 보다도 고전압인 중심도체측으로 돌출하지 않도록 배설되어 있고, 고전압인 중심도체(14)와 전극(325) 사이의 정전용량과 전극(325)과 플랜지(324)간의 정전용량으로 정전용량 분압하여 부분방전에 의한 전기적 펄스를 검출한다.
제5도는 부분방전 검출기(304)를 가스 충전구(330)에 설치한 경우이고, 플랜지(324)에는 가스충전을 위한 가스배관(331)이 용접되어 있다. 전극(325)과 절연물(326)은 가스의 충전을 방해하지 않도록 가스배관(331)의 출구에 해당하는 것에 관통공이 뚫려 있다.
제6도는 탱크(2)의 단말부(322)에 부분방전 검출기(304)를 설치한 경우이다. 이 경우, 고전압인 중심도체(14)의 말단에 대항하도록 전극(325)이 설치되어 있다.
제7도는 제3도의 현지 패널(1000)을 더욱 상세히 나타낸 것이고, 이 도에 있어서 부분방전 검출기(304)와 안테나(306)에 의하여 검출된 전기적 펄스나 노이즈는 스펙트럼 분석기(308) 중의 주파수 스펙트럼 분석기(312)에 의하여 수 10KHz~1.5GHz까지의 스펙트럼으로 분석되고, 후술하는 주파수 대역 A와 B의 스펙트럼 분포와 강도가 스펙트럼 추출부(313)에 의하여 추출되고, 그 결과가 메모리(311)에 기억된다. 또한 스펙트럼 분석은 부분방전 검출기(304)로부터의 신호나 안테나(306)로부터의 신호에 대하여 교대로 행해진다.
부분방전 검출기(304)에서 검출되는 전기적 펄스에는 가스절연 기기(1)의 내부에서 발생한 부분방전에 의한 것과, 가공선(20)이나 부싱(18) 자체에서 발생하고 있는 대기 공기중의 부분방전 및 가공선 자체가 안테나가 되어 들어오는 방송통신파의 노이즈(총칭하여 외부장전이라 함)가 혼재하고 있다. 그러나 경험에 의하면, 외부방전은 주로 대기중의 부분방전에 기인하나, 그 방전 전하량이 수백 pC(피크럼) 이하의 경우에는 제8도(a)에 나타낸 바와 같이 400MHz 이하인 주파수 성분으로 구성된다. 방전 전하량이 1000pC를 초과하면 제8도(b)에 나타낸 바와 같이 400MHz 이하의 주파수 성분외에 500~1500MHz에 주파수 스펙트럼이 나타난다. 한편, 가스절연 기기(1)의 내부에서 발생하는 SF6가스중의 부분방전은 500~1500MHz의 주파수 성분으로 구성된다(제8도(c)). 이 때문에 상기 주파수 대역 A는 400MHz 이하에 속하는 특정 대역, 동 대역 B는 500~1500MHz에 포함되는 특정 대역으로 정해진다.
연산판정부(309)는 스펙트럼 분석기(308)에 의하여 분석된 결과를 사용하여, 가스절연 기기(1)의 내부에서 발생한 부분방전(내부방전이라고 약칭함)과 외부방전의 구별, 내부방전의 크기의 결정, 내부방전 발생위치의 판별을 행하는 곳이고, 제7도에 그 판별 플로우를 나타낸다. 스펙트럼 패턴 판정부(314)에서는 다음의 패턴 인식을 행하여, 내부방전인지 외래 노이즈인지를 판정한다.
스펙트럼 분석기(308)로부터의 출력은 제9도에 나타낸 5개의 패턴 (a)~(e)으로 분류된다. 그중 (a)~(c)는 제8도 (a)~(c)와 동일한 것이고, 내부방전과 외부방전이 모두 없을 때에는 스펙트럼 분석기(308)와 증폭기(307) 자신이 발생하는 백색잡음만이 되어 동도 (a)와 같이 스펙트럼이 없는 패턴이 된다. 대기공기중에서만 부분방전이 발생하고 있고, 또한 수백 pc 이하의 방전전하량의 경우에는 동도 (b)에 나타낸 바와 같이 400MHz 이하의 성분이 나타난다. 내부 방전만이 발생하고 있는 경우에는 동도 (c)와 같이 500~1500MHz의 대역에 스펙트럼이 발생한다. 이것에 대하여, 제9도 (d)는 작은 외부방전과 큰 내부방전이 공존했을 경우이고, 400MHz 이하의 스펙트럼의 강도 H1은 500~1500MHz의 스펙트럼 강도 H2보다 작아진다. 제9도(e)는 1000pc 이상의 외부방전과 작은 레벨의 내부방전이 공존하는 경우이고, 이 경우에는 H1H2가 된다.
따라서, 스펙트럼 패턴 판정부(314)에서는 스펙트럼 패턴이 제9도의 (a)~(e) 중 어느 것에 속하는가를 판별함으로써 표 1에 따라 부분방전의 내외부의 발생위치를 판별할 수 있다. 즉, 타입(a, b)일 때 이상없음, 타입 (c, d)는 가스절연 기기 내부에 이상있음, 타입(e)는 불명이라고 판정한다. 또한 표 1의 타입(a~e)는 제9도의 (a)~(e)에 대응한다.
Figure kpo00002
그리고 특히 타입 (e)의 패턴일때는, 제7도의 대역 B 비교판정부(315)에 있어서, 스펙트럼 강도(H)가 미리 설정한 기기에 유해한 레벨을 초과하고 있는지 여부를 비교하고, 초과하고 있는 경우에는 이상의 가능성이 있고, 초과하고 있지 않을 경우에는 이상없다고 판정한다. 이상의 가능성이 있다고 판정되었을 경우에는 다시 다음의 스펙트럼 감산부(317)에 진행한다.
스펙트럼 감산부(317)에서는 안테나(306)로부터의 주파수 스펙트럼을 분석하여 메모리(311) 내에 격납되어 있는 데이터를 사용하여 부분방전 검출기(304)로부터의 신호의 스펙트럼 분석결과로부터 감산한다. 안테나(306)는 외부방전을 고감도로 검출하기 때문에, 그 스펙트럼을 감산함으로써 외부방전의 스펙트럼을 제거할 수 있다. 제10도는 그 원리를 설명하고 있다. 동도 (a)는 내부방전과 외부방전이 동시에 발생하고 있을 때에, 부분방전 검출기(304)에서 검출한 신호의 스펙트럼 분포이고, 400MHz 이하의 성분과 500~1500MHz의 성분의 양자를 포함하여 마치 제9도(d)에 상당한다. 안테나(306)에서 검출한 신호의 스펙트럼(제10도(b))에는 400MHz 이하의 주파수 성분이외에 500~1500MHz에도 주파수 성분을 가진다. (a)와 (b)의 진동을 조절하고 감산함으로써 외부방전의 영향을 제거한 스펙트럼 분포(제10도(c))가 얻어진다.
제7도의 잔존 스펙트럼 강도 판정부(318)에서는 감산처리하여 남은 스펙트럼의 강도를 미리 설정한 유해 레벨과 비교하고, 그것을 초과하고 있으면 가스절연 기기 내부에 이상이 있다고 판정함과 동시에, 미리 설정된 스펙트럼 강도와 방전전하량의 교정 커브로부터 방전 전하량을 구한다.
다시, 표 1의 타입 (c)의 경우에는 스펙트럼 감산하지 않고 직접으로, 또 타입 (d, e)의 경우에는 스펙트럼 감산한 결과를 스펙트럼 폭분석부(319)에 입력하여 500~1500MHz의 스펙트럼에 대하여 특정의 2개 이상의 주파수대에 대하여 스펙트럼 폭분석을 행하고, 내부방전의 발생개소를 판별한다. 즉, 내부방전은 700MHz 부근과 1300MHz 부근에 주파수 성분을 가지나, 그 부근에 발생하는 스펙트럼의 대역폭은, 가스공간의 내부방전과 스페이서 연면의 내부방전에서는 일반적으로 다르다. 가스공간의 내부방전은 700MHz 부근의 스펙트럼 대역폭과 1300MHz 부근의 스펙트럼 대역폭은 제11도(a)에 각각 흰 동그라미와 검은 동그라미로 나타낸 바와 같이 방전전하량이 변화해도 동등한 것에 대하여, 스페이서 연면의 내부방전에서는 동도 (b)와 같이 1300MHz 부근의 스펙트럼 대역폭의 쪽이 넓어진다. 따라서, 이 두 개의 대역폭을 비교함으로써 가스공간의 이상인지 스페이서 연면이 이상인지 판정을 한다.
그러나 가스절연 변전소와 같이 대규모의 가스정연기기에서는 내부방전 발생위치와 부분방전 검출기(304)와의 거리가 길어진다. 부분방전 펄스가 가스절연 기기 내를 전파되어 오는 동안에, 고전압인 중심도체(14) 자신의 저항과 인덕턴스 및 고전압의 중심도체(14)와 시이드(2) 간의 정전용량, 시이드(2) 자신의 저항과 인덕턴스에 의하여 부분방전 펄스가 변형
Figure kpo00003
되어, 부분방전 검출기(304)에서 검출되었을 때에는 전파거리에 의하여 스펙트럼 성분에 변화가 생긴다. 이 대책을 위하여 500~1500MHz대의 적어도 2개이상의 특정의 주파수대(F1, F2, F3)에 주목하여, 미리 가스절연 기기(1)의 몇 개의 부위에 있어서 고의로 모의 내부방전을 발생시켜, 그때의 F1, F2, F3의 강도의 절대치, 상대강도 F1/F2, F2/F3, F3/F1을 측정하고, 제12도와 같이 표준패턴으로 하여 제7도의 고장모드 데이터 베이스(321)에 격납해둔다. 제12도에 있어서 (a)는 예를 들면 제1도의 단로부(6)의 이상 (b)는 차단기(4)의 이상, (c)는 피뢰기(15)의 이상이라는 식으로 대응시켜둔다. 그리고 제7도의 스펙트럼 성분 상세 분석부(320)에 있어서, F1, F2, F3의 스펙트럼 강도를 추출하고 그 절대치 및 상대강도 F1/F2, F2/F3, F3/F1을 구하고, 고장모드 데이터(321)에 격납되어 있는 표준패턴과 비교함으로써, 가장 유사도가 높은 표준패턴을 선택하고, 그 표준패턴이 얻어진 모의 내부방전 발생점 부근을 내부방전 발생 개소로 판정한다.
이상의 제7도의 각 판정부(314, 315, 318, 319, 320)로부터의 판정결과를 총합판정부(322)에서 총합적으로 판단하고, 내부방전의 발생의 유무, 내부방전 발생장소, 내부방전이 가스공간인지 스페이서 연면인지, 내부방전의 유해도 내부방전 전하량을 표시부(310)에 표시시킨다.
제3도에서는 스펙트럼 감산용의 신호원으로서 안테나(306)를 사용했으나, 제13도에 나타낸 바와 같이, 타상으로부터의 신호를 사용할 수도 있다.
가스절연 기기(1a, 1b, 1c)는 각각 a, b, c 상에 대응하고 각상 모두 동일 규격형태이고 동일 성능의 것이 사용되고 있고, 그것에 연결되는 부싱(18a, 18b, 18c), 전송선(20a, 20b, 20c)도 동일형태, 동일규격의 것이 사용되고 있다. 외부방전은 a, b, c 상의 각송전선, 부싱 모두 동일스펙트럼, 동일 강도로 나오므로 각상을 서로 감산함으로써 외부방전을 제거할 수가 있다. c상을 기준으로 정하여 (a상)~(c상), (b상)~(c상)의 감산을 하고, 그 잔류 스펙트럼의 절대치가 규정의 레벨이상이 되었을때에 내부방전 발생이라고 판정하고, 그 발생상을 표 2에 따라 결정한다.
Figure kpo00004
Figure kpo00005
예를 들면 표 2에서 [(a상)-(c상)]의 잔존 스펙트럼의 레벨의 절대치가 규정레벨 이상이고 또 [(b상)~(c상)]의 절대치가 규정레벨 이하인 경우는 a상에 b, c상에 비하여 큰부분 방전이 방생하고 있는 것이 되고, 내부방전 발생상은 a상이라고 판정된다. 다른 조합의 경우도 동일한 방법으로 판정이 행해진다. 그 동일한 판정은 표 3에 나타낸 바와 같이, 규정레벨이라고 하는 것을 설치하지 않고, [(a상)-(c상)]의 잔존 스펙트럼의 절대치의 레벨과 [(b상)-(c상)]의 잔존 스펙트럼 절대치의 레벨에서 어느 쪽이 큰가를 비교하는 것만으로 판정할 수도 있다.
II. 이물 검출
제14도는 가스절연 기기(1) 내부에 존재하는 미소한 이물, 특히 절연성능 저하의 요인이 되는 도전성 이물을 검출하는 미소 이물 검출부의 블록선도이다. 제1도의 가스절연 기기(1) 과전시(課電時)에는 그 가스공간내에 고전계가 인가되어 있기 때문에, 도전성 이물(30)은 쿨롬력에 의하여 날아올라, 탱크(2)에 충돌한다. 제14도의 미소 이물 검출부(4000)에서는 탱크(2)의 외표면에 설치한 음향센서에 의하여 충돌음을 포착하여 이물(30)의 유무를 안다. 또한, 1000은 제1도에 나타낸 바와 같이 현지 패널이나, 제14도에서는 그중 미소 이물 검출부만을 나타내고 있다. 본 검출부는 미소한 이물(30)의 유무의 검출 기능뿐만 아니라, 검출음이 검출대상인 미소 이물(30)의 충돌음인지 여부를 식별하는 기능, 미소 이물(30)의 크기의 추정기능, 음의 발생위치의 표정기능 등을 가지고 있다.
제14도에 있어서, 검출기(50)의 일부인 AE센서(410), 가속도센서(420)는 각각 탱크(2)의 표면의 고주파음과 저주파음을 검출하기 위한 것이다. 각각의 센서 출력신호는 증폭기(411, 421)에서 증폭되고, 밴드 패스필터(412, 422)에서 필요 주파수 대역만 추출된다. 전기 잡음검출기(413, 423)는 검출신호에 혼입하는 임펄스상의 전기 잡음을 검출하고, 그 발생타이밍 신호(t, t)을 출력한다. 아날로그 스위치(414, 424)는 발생타이밍신호(t, t)로 결정되는 전기 잡음의 발생 기간만 검출신호(밴드페스 필터 412, 422의 출력)을 오프하여, 전기 잡음을 커트한다. 검파기(415, 425)는 검출한 음향신호의 포락선에 관한 신호를 추출하는 회로이다. 음원 식별 지표연산기(460)는 AE센서(410) 가속도 센서(420)의 출력인 고주파음과 저주파음으로부터, 음원의 종류를 식별하기 위한 지표인 음원 식별 지표를 연산한다. 이 연산기(460)의 출력신호로서는 음원 식별 지표신호(473)외에, AE 레벨신호(472), 가속도 레벨신호(474), 음발생 타이밍신호(471)가 있다. 시간차 연산기(450)는 가스절연 기기(1)의 탱크(2) 표면에 복수개 설치된 AE센서(410)의 각각의 출력신호의 시간차의 연산 및 전기잡음과 음향신호의 발생 타이밍과의 시간차등을 연산한다. 신호(452)는 다른 음향 계측계로부터의 신호이다. 이물 판정기(470)는 음원 식별지표 연산기(460)의 출력을 기초로 이물의 유무를 판정한다. 이물 진단기(480)는 시간차 연산기(450)와 음원 지표연산기(460)의 출력을 기초로, 이물(30)의 중량부가나 재질, 존재 위치등의 추정기능을 가진다.
이상 미소 이물 검출기(4000)의 전체 구성과 주된 기능에 대하여 설명했다. 다음에 음원 식별 지표연산부(460), 시간차 연산기(450), 이물 판정기(470), 이물 진단기(480)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
가스절연 기기(1)의 탱크(2) 표면을 전파하는 음으로서는 미소이물(30)의 충돌음 외에, 소음이나 비의 충돌음이 있다. 도전성 즉 금속성의 이물(30)은 비교적 딱딱하기 때문에, 그 충돌음의 주파수 성분은, 고주파 대역까지 뻗어있다. 한편 비는 부드럽기 때문에, 그 충돌음은 비교적 저주파 성분이 크다. 소음도 공기중을 전파하기 때문에, 고주파 성분은 바로 감쇠하여 탱크(2) 표면을 전파하는 음은, 저주파 성분이 크다. 이 때문에, 검출음의 저주파 성분과 고주파 성분의 비율로부터, 검출 대상인 도전성 이물(30)의 충돌음인지, 다른 요인으로 생긴 음인지의 구별이 된다.
그러므로 음원 식별지표(R)를,
Figure kpo00006
로 정의하고, 음원식별 지표의 값으로부터 검출대상인 도전성 이물(30)의 충돌음인지, 다른 요인으로 생긴 음인지를 구별할 수 있다. 고주파음은 AE센서(410)에서 검출하는 반면, 저주파음은 가속도 센서(420)에서 검출하고 있다. 제15도에 음원 식별 지표연산기(460)의 상세한 블록선도를 나타낸다. 음향 검출회로(461)는 AE센서(410) 또는 가속도 센서(420)의 출력이, 설정치를 초과하여 변화했을 때, 충돌음이 감쇠하는데 충분한 시간폭의 펄스를 발생한다. 피이크 홀더(462, 463)는 음향검출회로(461)의 출력 펄스의 시간폭 내의 AE센서(410) 및 가속도 센서(420)의 최대치를 잡아서 출력한다. 제산기(465)는 피이크 홀더(462, 463)의 출력비, 즉 음원 식별지표(R)를 연산한다. 타이밍 회로(464)는 피이크 홀드 완료시점에서, 일정 폭의 펄스를 발생한다. 제15도에 나타낸 회로에 의하여 AE센서(410), 가속도 센서(420) 각각의 피이크 신호(472, 474)와 음원 식별신호(473) 및 음 발생타이밍 신호(471)가 얻어진다. 제16도는 제15도의 음원 식별 지표연산기(460)을 사용하여, 각종 음원의 음원 식별지표(R)를 연산한 결과이다. 음원 Sa는 이물(30)의 충돌음, Sb는 물방울(비에 상당) 충돌음, Sc는 손벽소리이다. 음원식별지표 R에 의하여 음원의 추정이 가능함을 알 수 있다. 또, 음원식별지표 R의 값이 작은 경우, 그것은 잡음으로 판단해도 좋다는 것을 알 수 있다.
제14도의 시간차 연산기(450)에서는 각 신호간의 시간차를 산출한다. 시간차 산출의 신호의 조합은 이하의 4가지이다.
(1) 각 AE센서 출력신호간의 시간차.
(2) 전기 잡음과 AE센서 출력신호 또는 가속도센서 출력신호와의 시간차.
(3) 상용주파수의 기준 타이밍에 대한 AE센서출력신호 또는 가속도센서 출력의 지연.
(4) 상용주파수의 기준 타이밍에 대한, 전기 잡음의 지연, AE센서 출력이 정, 부중 어느 한 설정치를 초과했을 때의 타이밍을 AE센서 출력발생 타이밍으로 한다. 상용주파수의 기준 타이밍을 여기서는 부로부터 정으로 변화할 때의 제로(0) 교차점으로 하고 있다. 각각의 시간차는 각각의 신호의 발생시간차간의 클럭펄스의 수를 계수함으로써 알 수 있게 되어 있다. 신호의 조합과, 그 조합의 시간차는 신호(451)로서 출력된다.
이물판정기(470)는 음발생 타이밍신호(471)가 1이 되고, 또 음원식별지표 R이 설정치를 초과했을 때, 이물 있음이라고 판정하고, 이물판정신호(475)의 레벨을 1로 한다.
이물진단기(480)는 이물측정신호(475)가 1이 되었을 때 어느 일정기간 동작하고, 하기의 3항째의 진단과, 후술하는 4항째의 진단을 행한다.
(1) 이물(30)의 존재수.
(2) 이물(30)의 존재위치.
(3) 이물(30)의 무게, 재질.
이물(30)의 존재수는 이물(30)의 발생요인과 관련이 있다. 가스절연 기기 조립시에 혼입하여 완전히 제거되지 못한 이물(30)은 있다고 해도 그 수는 적다. 한편 절연불량등으로 극히 국부적인 부분이 과열되는 경우, 미소하고 수가 많은 금속분말이 발생할 가능성이 있다. 이물판정신호(475)가 1이 되는 빈도는 이물(30)의 존재수에 어느정도 의존한다. 그러므로 이물진단기(480)의 내부에서는 이물판정신호(475)의 발생률을 연산하여, 현지 패널(1000) 내의 표시부(310)에 표시한다.
이물(30)의 존재위치의 규명은 문제가 되는 장소에 이물(30)이 존재하는가를 판단하기 위하여, 이물제거작업 계획입안과 실시를 위하여 극히 중요하다. 강풍시, 경질의 이물(30), 예를 들면 금속편, 모래등이 날아올라, 탱크 표면에 충돌할 가능성이 있다. 이 경우 가스절연 기기(1)의 설치부 근방의 풍속과 이물판정신호(475)의 발생률과는 관계가 있다. 즉 풍속이 크면 발생률은 증가한다. 이 때문에, 이물진단기(480)에서는 풍속신호(485)와 이물판정신호의 발생률과의 상관을 취하여, 상관의 세기가 설정치를 초과했을 때 이물(30)은 탱크(2)의 외표면에 충돌하고 있다고 판단한다. 즉 문제가 되는 위치에 이물(30)은 존재하지 않는다고 판단하게 된다. 반대로 문제가 되는 위치, 즉 탱크(2) 내에 이물(30)이 있다고 판단되었을 경우, 그 존재위치가 가스절연 기기(1)의 어느 부분에 해당하는가를 조사하게 된다. 이를 위하여 시간차 연산기(450)의 연산결과를 사용한다. 즉, 인접하여 배치된 AE센서 출력의 시간차로부터 음원위치, 즉 이물(30)의 존재위치를 추정한다. 진단의 결과, 문제가 되는 이물의 유무와, 이물의 존재위치에 관한 정보는 신호 전송케이블(482)을 통하여 본관패널(3000)에 송출된다. 또 이물이 있다고 판단되었을 경우, 경보를 발생하고, 표시기(310)에 표시한다. 이때 이물(30)의 존재위치의 시간 변화도 표시기(310)에 표시한다.
도전성 이물(30)은 원리적으로는 그 치수가 클수록 절연저하의 요인이 되기 쉽기 때문에 그 무게와 재질을 아는 것은 극히 중요하다. 클롬력에 의하여 날아오르는 이물(30)의 충돌음 레벨은 거의 0에서 최대치 사이에 분포한다. 이 충돌음 레벨의 최대치는 이물(30)의 무게로 결정된다. 또 음원식별지표(R)는 충돌물체가 딱딱하고 작을수록 크고 부드럽고, 클수록 작은 값이 되기 때문에 동일한 무게이더라도 이물(30)의 재질에 따라 변화한다. 그러므로 제17도에 나타낸 방법으로 무게와 재질을 추정한다. 제17도(a)는 이물질량 대 충돌음 레벨특성이고, (b)는 충돌물체의 재질(Mat)을 파라미터로 한 이물질량 대 이물식별지표 R의 특성이다. 이들 특성은 미리 모의의 이물(30)을 가스절연 기기(1)의 내부에 넣어 측정한 것이다. 실제의 이물(30) 질량과 재질의 추정에 있어서는 제17도(a)에 의하여 측정 충돌음레벨 VAE1로부터 질량 M1을 추정한다. 또한 제17(b)를 사용하여 측정한 이물 식별지표 R1과 추정한 질량 M1으로부터 재질 Mat2를 추정한다. 재질 Mar1은 알루미늄, Mat2는 동, Mar3는 철이다. 여기서는 충돌음레벨 VAE로서 어느 일정시간의 충돌음레벨이 최대치를 이물식별지표 R로하여 충돌음레벨이 최대일때의 R의 값을 사용하고 있다. 이 충돌물체의 질량과 재질의 추정정보는 현지 패널(1000) 내의 표시기(310)에 표시됨과 동시에 본관패널(3000)에 전송케이블(482)를 통하여 보내진다.
이물진단기(480)는 이물(30)에 관한 진단이외에, 기타의 요인에 의한 음에 관한 진단기능을 가지고 있다. 이 진단기능은 이물판정신호(475)가 1이 됐을 경우 뿐만 아니라 단지 음발생타이밍신호(471)가 1이 됐을때에도 어떤 일정시간폭 유효하게 된다. 그 진단기능은 이하의 4항목이다.
(1) AE센서출력과 가속도센서출력의 발생위상의 안정성.
(2) 전기 잡음과 AE센서출력 또는 가속도센서출력의 발생시간차의 안정성.
(3) 잡음발생.
(4) 음원추정.
AE센서(410), 가속도센서(420)에 의한 검출음향신호의 발생 타이밍이 상용주파수의 위상에 동기하고 있는 경우, 부분방전에 수반하여 음을 발생하여 그것을 검출하는 것을 생각할 수 있다. 이를 위하여 음의 발생위상의 평균치와 표준편차의 연산기능을 가지고 있다. 또한 각 발생음의 위상은 시간차 연산기(450)에서 연산이 완료된다.
전기 잡음과 검출음의 발생시간차가 안정되어 있는 경우도 방전음을 검출되어 온다고 생각된다. 이것도 마찬가지로 시간차의 평균치와 표준편차로부터 판단할 수 있다. 그러므로 시간차의 평균과 표준편차의 연산기구를 가지고 있다.
계측계에 전기 잡음이 혼입할수록 가스절연 기기(1)의 설치위치 주변에서 강한 전자파가 존재하는가를 아는 것은 다른 계측계의 동작상황을 알기 위해서 참고데이터가 된다. 그러므로 전기 잡음만이 발생되어 오는 것을 시간차 연산기(450)의 출력으로부터 판정한다.
이물진단기(480)에서는 문제가 되는 도전성의 이물(30)의 충돌음 이외의 다른 음원에 대해서도 진단하는 기능을 가지고 있다. 비소리, 플라스틱의 충돌음 등이다. 미리 측정한 음원과 이물식별 지표데이터를 기초로 진단한다. 음원이 내부인지 외부인지의 판정은 상기한 풍속과의 상관을 사용하므로서 행한다. 단, 비소리에 대해서는 상관을 두지않고 외부음으로 판단한다. 탱크(2) 내부에 무엇인가의 이물이 있다고 검출되면 점검시에 내부 상황에 의하여 상세히 검사하게 된다.
이상 설명한 4개의 진단결과, 즉 음의 발생위상의 안정성, 전기 잡음과 음의 발생 시간차의 안정성, 전기 잡음만의 발생의 유무 음원의 추정결과는 현지 패널(1000)의 표시기(310)에 표시됨과 동시에 본관패널(3000)에 전송케이블(482)을 통하여 전송된다.
이상 설명한 이물검출부에 있어서는 음향검출을 2개의 센서로 행하고 있으나, 광대역의 AE센서를 사용하면 단일센서로도, 동일한 기능이 실현될 수 있다. 또 모든 구성요소는 시판의 회로소자를 사용하면 실현 가능하다. AE센서(410), 가속도센서(420)는 여기서는 압전형을 사용하고 있으나, 디스토션
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게이지등 다른 원리의 것을 사용할 수도 있다. 이물진단기(480)의 기능을 본관 패널(3000)내에서 실현하는 것도 가능하다.
III. 진동측정(통전이상)
제18도는 본 발명의 진동측정기능의 구성을 모식적으로 나타낸 것이고, 검출 대상을 차단기(4)로 하고 검출기(50)로서 압전형 가속도센서(420)를 사용한 것이다. 차단기(4)의 구성은 접지 전위의 기밀용기인 탱크(2)에 부싱(18, 18') 및 기밀단자(509, 509')에 의하여 중심도체(14, 14')가 기밀하게 절연 지지되어 있고, 가동전극(506)과 고정전극(507)에 의하여 이루어진 차단부(508)에 접속되어 있다. 기밀단자(509, 509')의 밖은 가공선(20, 20')에 의하여 송전계통의 송전선 혹은 다른 송변전기기에 접속되어 전류유로가 구성된다. 탱크(2)의 내부는 절연성 가스로서 일반적으로 SF6가스가 5기압정도 봉입되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서 이하의 원인에 의한 통전이상이 생각될 수 있다.
ⅰ) 전류차단회수 과다에 의하여 차단부 전극의 소모, 염화,
ⅱ) 가동전극 구동용 조작기의 트러블에 의한 투입불량,
ⅲ) 튜립 접속부의 압압스프링의 염화에 의한 접촉력부족,
ⅳ) 조립불량에 의한 도체접속부의 볼트 체결력, 부족등이다.
이들의 원인 등으로 통전이상이 발생하여 진전되어 갈때에 비교적 빠른 시기에 접촉부로 부터 진동이 발생하는 것을 알았다. 이것을 검출하기 위하여 여기서는 가속도센서(420)를 탱크(2)의 외벽에 설치하여 검출하고 있으나, 이것은 통전신뢰성을 손상하는 일 없이 이상검출하기 위하여 외부진단이 요망되고 있기 때문이다. 본 발명에 관한 진동현상은 0.001~0.1G 정도로 비교적 큰 것이고 주파수 범위도 200~5000Hz 정도이므로 가속도센서(420)에 대해서는 시판품을 그대로 사용할 수 있다. 설치법은 전용의 보스를 탱크(2)에 용접해두고 볼트로 고정하는 것이 바람직하나, 가반식(可搬式)의 것에서는 탱크(2)의 자성체부분에 자석으로 고정하는 것이 편리하다. 전용 보스가 없는 기납품(旣納品)에 설치할때는 접착제로 고정할 수도 있다. 가속도센서(420)의 출력신호는 전용케이블(511)을 통하여 증폭기(421)에 보내진다. 통상 가속도센서(420)의 특성에 의하여 케이블(511)의 길이는 수 m 이내로 제한되므로 증폭기(421)는 가속도센서(420)이 근방에 또는 현지 패널(1000) 내에 설치된다. 증폭기(421)의 출력신호는 전송부(2000)를 거쳐 본관패널(3000) 내의 대역필터(514), 케이블(515), 진동검출기(516)에 보내진다. 진동검출기(516)를 변전소 제어실내에 설치하기 위하여 수십 m 이상 떨어져 설치하는 경우 외래 서어지에 대한 S/N비를 향상시키기 위하여 전기-광변환하여 광화이퍼 케이블을 사용하여 전송한 후 다시 광-전기 변환하는 것등이 고려된다. 대역필터(511)는 본 발명에 필수적인 것은 아니고, 주파수 200Hz 이하의 신호 및 5000Hz 이상의 신호를 커트함으로써 S/N비가 향상되고 이상검출 정밀도가 향상된다. 특히 차단기(4)가 설치되는 환경에 있어서는 상용주파수 및 그 배의 주파수를 베이스 음으로 하는 진동이 전자력 등을 원인으로 하여 많이 존재하므로 전자의 주파수대를 커트하는 것은 효과가 크다. 검출기(516)는 2000Hz~5000Hz의 전기신호를 검출할 수 있는 것이면 기본적으로는 어느 것을 사용해도 좋다. 전체를 하나의 케이스내에 수납한 가반(可搬) 시스템에서는 검출기(516)는 간이적으로는 교류 전압계를 사용해도 좋다. 단, 주파수 특성이 보증되어 있는 것을 확인해 둘 필요가 있다. 발생신호의 중심주파수를 확인하는 것이 진동 발생원을 특정하는 유력한 실마리가 되므로 가능하면 싱크로스코프를, 바람직하게는 스펙트럼아나라이저를 사용하는 것이 좋다.
가속도센서(420)에 의한 측정개소는 많은 쪽이 이상검출 신뢰성의 면에서는 바람직하나, 제1도에 나타낸 단체차단기(4)에서는 탱크(2) 중앙부근에서 1점을 측정하면 통상의 목적은 달성할 수 있다. 다수의 송변전 기기를 가스절연모선으로 접속한 소위 GIS구성의 것에서는 기준으로서 1개의 구획에 1개소 정도의 측정점을 설치하는 것이 좋다. 인접하는 가스구획간에는 스페이서등이 삽입되고 그 접속부에서 진동이 감쇠하기 때문이다.
이상 판정기준으로서는 측정개소마다에 평상시의 백그라운드 노이즈를 측정해 두고 그 수배정도로 설정하는 것이 좋다고 생각되나 그 정보가 없을때는 0.001~0.01G의 사이에 설정하면 소기의 목적은 달성된다.
만일 이상 진동이 검출됐을 때의 발생원 특정법으로서는 그 주변에서 수점의 진동파형을 동시에 측정하고 그들의 강도비교로부터 측정하는 것이 정밀도의 면에서는 최선이다.
이와 같이 하여 개략위치를 특정한 후 해체점검에 의하여 해당하는 개소를 확인하면 된다. 또한 상기 진동발생시에는 이 상부에 경도(輕度)의 용접흔적이 남아 있으므로 통전정지한 상태에서도 이상부를 정확하게 특정할 수 있다.
제19도는 다시 대형의 차단기(4)에 본 발명을 적용한 예를 나타낸다. 본 실시예에 있어서는 가동전극(506) 및 고정전극(507)으로 이루어진 차단부(508, 508')를 2개 직렬로 장비한 것이어서 탱크(2) 치수도 커지기 때문에 검출기로서 가속도센서(420, 420')를 2개 설치하고 있다. 고전위 도체부의 통전불량시에 발생하는 진동은 주로 고체부를 전파하기 때문에 가속도센서(420, 420')의 설치위치는 도시한 바와 같이 기계적으로 고전 위부와 접속된 점 근방이 바람직하다. 본 예에서는 고정전극측도체(522)를 절연지지하는 절연지지통(523)이 고정된 탱크플랜지(524)의 경판(525)에 설치했다. 이에 의하여 외부진단법으로 감도좋은 통전이상부로부터 발생하는 진동이 검출 가능하게 된다.
제20도는 가스절연 개폐소에서 사용되는 GIS구성의 것에 본 발명을 적용한 예이다. 탱크(4, 4', 4'')내에 중심도체(14, 14', 14'')가 콘스페이서(10, 11) 및 관통도체(529, 529')에 의하여 지지되어 있다. 실제의 가스절연 개폐기기에 있어서는 각종 개폐기, 측정기, 피뢰기, 분기기기 등 복잡하게 구성되어 있으나 여기서는 간단하게 중심도체(14)로 나타냈다. 이와 같은 구성에 있어서는 콘스페이스(10, 10')가 고전위부와 접지전위부의 기계적 접속기구가 되므로 가속도센서(420, 420')의 설치위치는 콘스페이서(10, 10') 또는 그 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 일반적인 가스절연 기기에 있어서는 콘스페이서(10, 10')는 인접하는 가스 구획이 간막이 벽으로 되어 있어, 만일 이상이 검출되면 이상 발생부위의 위치 표정을 바람직하게 할 수 있다. 어느 가스구획에 이상이 있는가 사전에 표정될 수 있으면 그곳만을 해체 점검하면 되므로 노력을 대폭 삭감할 수 있기 때문이다. 이 목적에 대하여 가스 간막이판이 되는 콘스페이서 마다에 가속도센서를 설치하므로서 상호의 가속도센서에 의하여 검출된 진동의 신호레벨의 강도비교에 의하여 이상이 있는 가스구획을 표정할 수가 있다.
본 발명에 의한 이상검출정밀도 향상의 방책으로서, 상기한 검출감도 향상의 다른 S/N비의 향상이 있다. 잡음발생원으로서 하나는 상용주파수의 통전전류 그 자체에 의한 전자력, 자왜효과, 유도 등에 의한 것이 있다. 실측에 의하면 이것들은 본 발명의 목적으로 하는 진동검출의 장해가 되는 강도레벨이 되는 것은 200Hz 이하의 범위이다. 이것에 대하여 상기한 바와 같이 대역필터 등을 통하여 커트하므로서 소기의 S/N비가 얻어진다. 드물게 변압기 등의 근방에서는 자왜진동등 비교적 큰 진동이 발생하고 있는 경우도 있으므로 이상검출장치 설치시의 초기치, 가반형 시스템에서는 평소의 통전전류치와 함께 측정, 기록해두어 이상판정시의 참고치로 하는 것이 좋다. 다른 잡음원으로서 물체 또는 사람 등의 접촉, 충돌에 의한 것이 있다. 그러나 이것들은 순간적으로 발생하는 것이므로 반복 측정한 복수의 데이터의 평균치를 구하는 소위 평균화처리에 의하여 실용상 문제가 되지 않는 작은 값으로서 제거할 수가 있다. 바람, 비 등 연속 잡음에 대해서는 이하에 설명하는 수단에 의하여 제거할 수가 있다.
제21도, 제22도에 검출기(516)로서 주파수 분석장치를 사용했을 때의 출력파형을 나타낸다. 횡축에 주파수(f), 종축에 진동강도(G), 대수를 취하고 있다. 제22도 파형 (a)는 정상 통전시에서의 외부노이즈의 비교적 작은 상태이다.
주파수가 200Hz 이하의 범위에서는 상용주파수의 통전전류에 의한 유도, 전자력 등의 성분이 있어 이상검출에는 적합하지 않기 때문에 도면에서는 그 이상의 주파수 범위를 나타내고 있다. 제22도 파형 (b)는 바람, 비 등의 외부노이즈의 영향이 있는 경우이고, 파형 (a)에 대하여 상방으로 시프트되어 있는 것으로 되어 있다. 따라서 통전이상 검출의 판정기준으로 하고 있는 값을 설정하고 신호레벨이 단순히 그 값을 초과했을 때 이상으로 하는 것은 외부노이즈레벨이 커졌을 때 오동작할 가능성이 있어 위험하다. 제21도에 나타낸 파형은 통전이상이 있을때의 것이다. 도시한 바와 같이 통전전류 주파수의 우수배의 주파수는 큰 진동성분이 있고, 기수배의 주파수에서는 비교적 작은 주파수 성분이 된다. 이들 사이에는 골짜기가 되어 진동성분이 적다. 제21도에 나타낸 통전이상시의 파형에 바람, 비 등의 외부노이즈가 중첩됐을 때는 제21도의 파형이 상방으로 시프트된 파형에 가깝다. 따라서 통전이상 검출의 판정기준으로서는 통전전류 주파수의 우수배성분(p)이 인접하는 정수배 성분의 사이의 값(L)에 대하여 몇배인가 하는 값으로 나타내야 한다. 구체적 수치로서는 2배~10배 이상으로 되어야 하므로 검출신뢰성을 향상시키는 수단으로서 복수의 피이크에 대하여 동일한 검증을 하여 AND 또는 OR를 취하는 것이 좋다.
제23도는 가스 절연개폐소등 검출개소가 많은 경우에 대응할 수 있도록 저렴하게 구성한 것이다. 상기예와 동일하게 탱크(2) 외벽에 가속도센서(420)을 설치하고, 현지패널(1000) 내의 증폭기(421)를 통한 후 협대역 밴드패스필터(519, 519')에서 처리하는 것이다. 밴드패스필터(519, 519')의 중심 주파수는 제21도 및 L에 설정되어 있다. 또한 간단히 밴드패스 필터(519, 519')를 동조회로로 구성할 수도 있다. 밴드패스필터(519, 519')의 출력은 전송부(2000)를 경유하여 본관패널(3000) 내의 컴퓨터(520)에 보내져 이상의 유무를 판정한다.
비, 바람 등의 외래 연속잡음의 제거는 탱크근방에 더미의 참조판을 설치하고, 그 참조판에 설치한 가속도 센서에서 풍우를 검출하고, 정규의 가속도센서(420)의 측정신호로부터 감산처리 또는 이상검출 장치(516)의 이상 경보출력의 록 등도 가능하다.
상기 잡음과 본질적으로는 유사하고 있으나, 차단기 단로기 등의 조작시의 진동, 조작기 구동력 발생을 위한 예를 들면 유압펌프 구동시에도 고레벨의 진동 잡음을 발생한다. 이들 변전소내의 기기에 대해서는 각각의 조작신호를 취입하고, 조작 신호발령시에 이상경보 출력을 록함으로써 이상검출 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
상기의 실시예에 의하여 탱크 진동을 측정함으로써, 통상 이상 진전 과정이 비교적 빠른 시기에 통전 이상부로부터 발생하는 200~5000Hz의 진동을 검출하는 것이 가능해지고, 가스 절연개폐기기가 지락 등의 중대 사고로 이르기 전에 미연에 저지할 수 있는 효과가 있다.
IV. 온도검출(통전이상)
제24도는 본 검출법의 근거를 설명한 것으로 횡축에 하루의 시각, 종축에 측정점간의 온도차를 나타내고 있다. 온도차는 변전소 현재에서 상분리형 GIS을 대상으로 직사일광을 차단하여 측정한 온도에 관하여 상간최대 온도차를 구하고, 년간을 통한 최대치를 표시한 것이다. 이 결과로부터 일몰후 22시 내지 6시까지의 사이는 상간 온도차가 대단히 작은 0.5℃ 이하, 하루중에서는 약간 크게 4℃ 전후가 되는 것을 알았다. 이 결과로부터 통전이상에 따른 국소과열을 탱크온도 상승을 검출하는데는 야간의 탱크 온도를 측정하고, 상간 온도차가 0.5℃ 이상으로 설정한 기준치를 상회했을 때, 이상이 있다고 판정하는 수법이 유효하다.
제25도에 구체적인 실시예를 나타냈다. 도면은 GIS구성의 상 분리형 가스 절연기기에 상기의 생각을 적용한 예이고, 차단기 수납부 주변을 나타내고 있다. 각 상 독립한 기밀구조의 탱크(2, 2', 2'')가 수평 배치되어 있고, 내부는 절연성 가스로서 6불화 유황가스(sulfur hexafloride)(802)가 충전되어 있다. 중심도체(14, 14') 및 차단부(804)로 이루어지는 고전위부(805)가 도시하지 않은 절연 스페이서 등에 의하여 절연 지지되어 있다. 여기서의 이상 검출장치(806)는 차단기(804)의 전극 소모에 의한 통전이상 검출을 목적으로 하고 있고, 차단기(804)의 바로 위에 온도검출수단으로서 열전대(807, 807', 807'')로 이루어지는 검출기(50)가 설치되어 있다. 본 예는 야간 온도 측정을 대상으로 하고 있기 때문에 일조를 차단하는 갓 형상의 덮개는 불필요하다. 단 발청방지용 방수커버, 보강수단 및 지락시의 서어지 침입을 방지하는 절연수단은 필요하다. 열전대(807, 807', 807'')의 출력은 증폭기(421) 및 아날로그 디지탈 변환부(810)로 이루어지는 현지패널(1000) 및 전송부(2000)를 거쳐, 처리장치(811)로 이루어진 본관패널(3000)에 보내진다. 처리장치(811)의 기능을 제26도에 나타냈다. 이상 판정에 앞서 먼저 시각이 야간 10시 내지 6시의 범위인가 여부를 판단하고, 그 범위가 아닐 때에는 측정결과에 대하여 이상의 판정을 하지 않고 처리를 종료한다. 상기 범위에 없을 때는 열전대(807, 807', 807'')에서 측정한 각각의 온도(T1, T2, T3)에 대하여 최대의 온도차를 구한다. 다음에 미리 설정되어 있는 판정기준(여기서는 10℃)과 비교하여, 판정기준 이하일때는 그대로 처리 종료하나, 상회하고 있을 때는 정보를 발생한다. 정보의 종류로서 본 예에서는 처리장치에 부속된 프린터로 시각, 온도측정치 등을 출력할 뿐이나, 가장 가까운 제어소, 지령소의 보수원에 램프점멸 또는 경보음 등으로 보고하는 시스템도 생각할 수 있다. 또한 장래 시스템에서는 변전기기의 조작을 장악하는 중앙제어 컴퓨터에 이상신호로서 전송하는 온라인화도 생각되고 있다. 이상의 시이퀸스에서 처리를 종료하여 적당한 간격으로 처리장치는 이 루틴을 반복한다.
상기 실시예에서는 온도측정점이 3점이나, 대규모 변전소를 총합적으로 감시하는 장래 시스템에서는 측정점이 수백점에 이르는 경우도 발생한다. 이와 같은 경우에는 형상이 유사한 부품의 측정점마다 그룹호하고, 그룹 마다에 최대온도차를 구하고, 각각 판정기준과 비교함으로써, 환경온도의 영향을 더욱 작게하는 것이 가능해진다.
제27도는 다른 실시예이고, 시각이 야간 10시 내지 6시까지는 상기 예와 동일한 판정기준(1)과 비교하고 그 이외의 시간대에서는 하루중의 온도분포 최대치에 마아진을 본 판정기준(2)(여기서는 5℃로 설정)과 비교하도록 한 것이다. 본 예에서는 열전대 센서에 일조가 직사하는 것을 방지하는 덮개 또는 단열재 등이 필요하다. 본 예에서는 하루중에 돌발적으로 발생하고, 수시간에서 지락에 이르는 중도의 이상을 검출하는 것이 가능해진다.
제28도는 전에 예의 사고방법을 더욱 발전시킨 것으로, 제24도에 나타낸 온도차 최대치에 마아진을 가한 것을 시간 (t)의 함수가 되는 판정기준 H(t)으로서 처리장치에 기억해두고, 시시각각의 온도측정치를 항상 감시하도록 한 것이다.
본 예에서는 전 예와 마찬가지로 돌발사고에 대응할 수 있으나, 효과는 더욱 커진다. 제24도에 나타낸 온도차의 특성은, 차단기가 설치되는 변전소의 지형, 위도, 경도 등에도 좌우되므로 상세히는 현지 설치후 제24도와 동일한 특성을 측정하여 최종적인 판정 기준으로 함으로써 효과는 한층 커진다.
본 실시예에 의하면, 탱크온도를 야간에 측정하고, 구한 온도차를 비교해야 할 판정기준을, 이상시에 나타나는 온도차 이하로 설정할 수 있으므로, 환경온도의 영향에 의한 오동작을 피하고, 또한 통전이상에 의거한 온도차를 고정밀도로 검출할 수 있는 효과가 있다.
V. 더모 뷰어((Thermo-Viewer)
이하, 적외선 방사 온도계에 의한 측정법에 관한 실시예를 설명한다. 적외선 방사 온도계를 사용하여 가스 차단기의 탱크 표면온도 분포를 측정하면 배경온도의 영향에 의하여 측정오차가 커지는 문제가 있다.
일반적으로 가스차단기는 변전소 구내에 옥외 설치된 수평방향과 같은 통형상이고, 적외선 방사온도계의 계측부인 적외선 카메라는 지면상에 설치되기 때문에 수평방향으로부터 가스차단기를 바라보는 일이 많아진다.
이와 같은 배치에서는 주야에 관계없이 특히 청천시에 측정오차가 커지고, 탱크의 상부온도가 낮게 관착된다. 이 현상을 상세히 검토한 결과, 원인은 하기와 같음을 알았다.
즉, 탱크 표면에 있어서의 적외선 방사율은, 탱크 표면에 대한 적외선이 방사되는 방향 으로 의존하고, 범선 방향에서는 크고, 경사 방향으로 경사질수록 작아지는 특성에 의한 것이다. 실제로 방사율을 측정한 예를 제29도에 나타낸다. 제29도(a)에 나타낸 그래프의 횡축 각도(θ)는 제29도(b)에 나타낸 탱크표면(901)의 법선방향(902)에 대한 적외선 카메라(903)가 원하는 방향(904)으로 이루는 각도이다. 종축의 방사율(ε)은 탱크와 등온의 흑체로부터 방사되는 적외선 에너지 이론치에 대한 탱크 표면으로부터 실제로 방사되는 에너지의 비이다. 도시한 바와 같이 각도(θ)가 큰 영역 즉 탱크표면에 대하여 경사 방향으로부터의 측정에서는 방사율(ε)이 작아지는 것을 알았다. 방사율(ε)이 작다는 것은 탱크로부터 방사되는 적외선의 양이 감소하는 것 이외에, 환경으로부터 탱크에 입사한 에너지와 반사율(반사율=1-방사율)의 곱이 탱크 표면에서 반사되어 외관상의 방사에너지가 변하는 것이 측정오차의 요인이 된다. 이때 예를 들면 실내측정과 같이 주위온도와 피측정물의 온도차가 작을때는 오차도 작으나, 청천시의 실외 측정에서는 맑은 하늘은 적외선적으로 본 등가온도가 -20℃ 내지 -40℃로 낮아 탱크와의 온도차가 크기 때문에 측정오차가 커진다. 이상 설명한 원인에 의하여 동 통형 탱크를 측정하는 경우, 탱크 표면에 대하여 적외선 카메라가 보는 각도가 얕아지는 탱크 주연부에서 오차가 크고, 실제보다도 저온으로 관측되는 문제가 있었다.
이것을 예를 들면 피측정 탱크를 복각(伏角) 20도에서 바라보는 위치에 적외선 카메라를 설치하면, 탱크 상부에 있어서의 법선방향에 대한 적외선 카메라가 바라보는 각도(θ)는 70도가 되어 제29도(a)로부터 방사율(ε)은 0.8이 확보된다. 복각을 30도로 하면 각도(θ)는 60도가 되어 방사율(ε)은 0.9가 된다. 이와 같이 적외선 카메라를 높은 곳에 설치함으로써 탱크 상부에서 높은 방사율을 확보하는 것이 가능해지는 것을 알수 있다. 한편, 탱크 내부에 통전 이상부가 있어 국소과열이 발생하면 내부에 봉입된 6불화 유황가스 등의 절연성 가스의 대류를 발생시켜 국소과열부 바로 위의 탱크상부 온도가 민감하게 반응하여 온도가 상승한다. 따라서 탱크 상부에서 소정의 방사율이 확보될 수 있도록 즉 측정오차를 작게하기 위하여 높은 곳에 적외선 카메라를 설치함으로써, 조기에 정밀도 좋게, 국소과열에 의한 탱크 온도상승을 검출하는 것이 가능해진다.
제30도는 변조소구내에 송전선 인입구를 고정하기 위하여 설치되어 있는 철구조(905)를 이용하여 검출기(50)에 상당하는 적외선 카메라(903)를 고정하도록 한 것이다. 피측정 탱크(2, 2', 2'')는 상분리형 가스 절연개폐 기기의 종단면도를 나타내고, 다리(脚)(907)에 의하여 지면(908) 상에 고정되어 있다. 적외선 카메라(903)의 피측정 탱크를 바라보는 복각(θ1)은 탱크상부에 있어서의 각도(θ)와 제29도(a)에 나타낸 방사율(ε)의 관계로부터 방사율 0.9를 확보할 수 있는 30도 이상으로 하는 것이 바람직하나, 장소의 제약등 장애가 있는 경우 최악에서도 방사율 0.8을 확보하는 20도 이상으로 할 필요가 있다. 각각에 대응하는 온도 측정오차는 탱크온도 10℃, 배경(하늘)온도 -20℃로 했을 때 약 3℃ 및 5℃이고, 통전이상 검출의 목적으로 허용되는 오차의 한계이다. 적외선 카메라(903)는 방수를 겸한 보호케이스(909)에 수납되고, 모터(910), 기어(911), 로울러(912)로 이루어진 승강기구(913)에 의하여, 활차(914)에 안내된 와이어(915)를 거쳐 구동되고, 철구조물에 설치된 안내홈(916) 내를 케이스(909)에 고정된 차륜(917)이 안내되어 승강 제어된다.
승강의 목적은 적외선 카메라(903)의 시선의 조정도 포함하나, 적외선 카메라(903)에 내장된 적외선 소자의 냉각의 목적으로 사용되는 액체질소를 보충하기 위하여 수시간 간격으로 지상으로 내릴 필요가 있기 때문이다. 적외선 카메라(903)에 의한 측정화상을 처리하는 현지패널(1000)과 동등기능을 가지는 처리장치(918) 본체는 변전소 건물(919)내의 제어실에 설치되고, 측정 케이블(920)에 의하여 적외선 카메라와 접속되어 있다.
본 실시예에 의하면 철구조물을 사용하여 적외선 카메라를 설치함으로써 기존의 변전소 시설에서도 용이하게 본 발명을 도입할 수가 있다. 또 높은곳에 적외선 카메라를 설치함으로써 1대의 카메라로 내다볼 수 있는 범위가 넓어지고, 변전소 전체를 감시하기 위하여 필요한 적외선 카메라의 대수가 적어도 된다는 파급 효과가 있다.
적외선 카메라를 지지하는 것은 본 예와 같이 변전소 설비의 철구조물 외에 건물, 변압기를 수납하는 방음벽, 전용으로 건설된 가대(架台)등 높은곳을 확보할 수 있는 것이라면 제약은 없고, 대상으로 하는 변전소의 구성에 맞춰 선택된다.
제31도는 다른 실시예를 나타내고 있다. 도시한 탱크(2)는 상분리형 2회선 가스절연 개폐장치의 일부이고, 다리(907)에 의하여 지면(908) 상에 설치되어 있다. 적외선 카메라(903)는 지면(908) 상에 볼트(921)로 고정된 전용의 포울(922) 상에 상하방향 및 수평방향의 회전 각도를 조정하는 기구를 내장한 스테이지(923)를 거쳐 설치되어 있다. 측정 케이블(920) 및 회전스테이지(923)의 제어케이블(924)은 지면(908) 하에 설치된 덕트(925) 내를 통하여 제어실에 설치된 처리장치(918)에 접속되어 있다. 본 실시예에서는 보수의 번잡을 피하기 위하여 적외선 소자 냉각에 전자 냉각 방식을 채용한 기종을 사용하고 있다. 액체 질소식의 것에 비교하여 약간 측정 정밀도가 밀도나 실용은 가능하다.
본 실시예에서는 2회선의 가스절연 개폐장치의 회선간에 적외선 카메라를 설치함으로써 피측정 탱크와 적외선 카메라의 사이의 거리를 짧게 하는 것이 가능해지고, 얻어진 화상의 분해능이 좋아지는 효과가 있다.
상간에 설치해도 동일한 효과는 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서도, 적외선 카메라가 바라보는 방향의 복각(θ1)은 측정 대상으로 하는 영역내에서 바람직하기는 30도 최악에서도 20도를 확보할 필요가 있다.
제32도는 또 다른 실시예이다. 탱크(2)는 다리(907)에 의하여 지면(908)위에 설치되어 있다. 가스 절연개폐기기의 모선부 등에서는 탱크(2)의 전장은 100m 이상에도 미치는 경우가 있고, 고정형 카메라에서는 통대수가 증가하여 측정 결과의 해석처리가 대규모가 된다. 본 실시예에서는 적외선 카메라(903)를 자주식대차(926)에 고정하여 탱크(906)의 길이방향과 평행으로 배치한 철구조물(927) 상에 고정한 안내레일(928) 상을 구동모터(929)에 의하여 차륜(930)을 전달밸트(931)로 구동하여 자주(自走) 가능하게 한 것이다. 본 실시예에서는 1대의 적외선 카메라로 광범위의 측정이 가능해지는 것 외에, 어떤 측정점에 대해서도 탱크(2) 상부표면에 대하여 제29도(a)에 나타낸 각도(θ)를 0도 근방으로 유지하는 것이 가능해져, 측정오차를 최소로 억제할 수가 있는 효과가 있다.
제33도는 특정부위를 측정하는데 유리한 마킹에 관한 실시예이다. 도면은 탱크(2)를 위쪽으로부터 본 도면이고, 탱크 표면상에 시이드형 히터(932)가 리이드선(933)에 의하여 접속되어 탱크(2)에 스포트 용접된 금속가구(934)로 고정되어 있다. 본 예에서는 탱크내부에 수납된 도체의 접속부, 개폐부등 통전이상 발생의 요인을 가지는 부위의 근방에 그 바로위를 피하여 히터(932) 발열부를 설치하고 있다. 히터(932)의 발열량은 1개소에 대하여 수w이면 충분하고 탱크 온도측정의 오차로는 되지 않는다. 이렇게 함으로써 주야에 상관없이 온도분포가 작은 경우에서도 적외선 화상으로부터 간단하게 측정위치를 표정하는 것이 가능해진다. 측정대상이 대규모가 되어 측정점수가 많아졌을때는 히터(932)의 형상, 길이, 피치 등을 측정점 등을 변화함으로써 본 실시예의 효과를 보다 높힐 수가 있다.
제34도는 적외선 카메라(903)와 처리장치(918) 사이의 접속법에 관한 실시예이다. 대규모의 변전소에서는 광범위를 감시하기 위한 검출기(50)를 구성하는 다수의 적외선 카메라(903)가 필요하게 된다. 이것에 대응하여 현지패널(1000)의 기능을 가지는 처리장치(918)의 대수가 증가하여 경제적으로도 해석처리도 대규모가 된다. 이것을 피하기 위하여 본 실시예에서는 복수의 적외선 카메라(903)와 처리장치(918)의 사이에 절환가능한 분기장치(935)를 설치하여 순차 적외선 카메라(903)를 절환하여 감시해 가는 것이다.
이에 의하여 조작원은 정위치에 않은채 순차 변전소 전체를 감시하는 것이 가능하게 된다. 장래의 자동감시 시스템에 있어서는 컴퓨터와 처리장치를 접속하고, 화상처리 기술을 사용하여 자동 감시하는 것을 생각할 수 있으나, 본 실시예는 이와 같은 시스템에 있어서도 동일하게 적용할 수가 있다.
본 실시예에 의하면, 피측정 탱크보다 높은곳에 적외선 카메라를 설치하고, 탱크 상부에 있어서 적외선 카메라가 바라보는 각도가, 소정의 방사율을 얻을 수 있도록 함으로써, 내부의 통전 이상에 따른 국소 파열에 민감하게 반응하여 온도가 상승하는 탱크상부의 온도분포를 정확하게 측정할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명에서 사용되는 제1도의 검출기 및 각 검출기 출력에 대한 현지패널(1000)에서의 처리내용의 개략은 이상과 같은 겉이고, 다음에 현지패널(1000) 이상의 처리내용에 대하여 설명한다.
일반적으로 센서로부터의 신호는 미약한 경우가 많고, 또 기기에 직접 설치되는 센서부에서 검출신호를 처리하여 먼곳의 감시장치(3000)에 전송하는 방법은, 전원공급의 면, 장치 가격의 면에서 실용적이 아니다. 이 경우, 감시대상이 되는 기기의 크기, 배치구성, 센서의 종류, 개수에 따라서 각 센서의 신호를 도중에서 집약하고 상위계에 전송하는 방법이 좋고, 제35도에 예를 나타낸 바와 같이, 개별기기(1A~1E) 대응으로 집약하는 방법(동도(a)), 수회선분의 기기(1A~1E)를 일괄하여 집약하는 방법(동도(b)). 야아드 단위로 동일 야아드내의 기기(1A~1I)를 집약하는 방법(동도(c)) 등이 있다. 이것들은 센서의 종별, 개슈, 야아드의 넓이, 장래의 증설계획 등에 의거하여 선택되고, 현지패널(1000)이 이 집약기능을 다하고 있다.
제36도에서 현지패널(1000)의 구성예를 설명한다.
현지패널(1000)은 통상 마이크로컴퓨터를 중심으로 한 약전기기로 구성되고, 이것이 변전소 구내라는 노이즈, 서어지의 환경이 엄격한 조건하에 놓여지므로 충분한 배려가 필요해 진다.
각종센서(50)로부터의 신호는 대응하는 신호 케이블(1001)을 거쳐 고내압 아이소레션 포오트(1002)에 접속되어 있다. 여기는 신호 케이블(1001)로 부는 이상전압이 현지패널(1000)내에 침입하여 장치가 소손되거나, 오동작 하거나 하지 않도록 보호하는 부분이고, 센서로부터의 신호의 성질에 따라 절연하여 앰프, 커프링 트랜스, 포토커플러라고하는 기기가 채용되고 있다.
각종 센서 신호중 아날로그양 그대로 입력되는 것은 필터(1003), 신호절환기(1004)를 거쳐 아날로그/디지탈 변환기(A/D)(1005)에 의하여 디지탈 양으로 변환된다. 접점이 ON/OFF 신호로서 입력되는 것은 디지탈 입력회로(D/I)(1006)를 거쳐 취입된다.
또, 센서신호간의 시간차 등을 계측하는 것은 카운터회로(1007)에 의하여 시간이 계측되고, 계측치를 디지탈양으로 취입된다. 이들의 디지탈화된 신호는 공통 버스라인(1008)를 거쳐 중앙처리장치(CPU)(1009)에 의하여 가공되고, 데이터는 기억유니트(311)에 기억된다.
중앙처리장치(1009)는 각종센서(50)에 따른 신호처리 프로그램에 의하여 입력된 신호를 처리하고, 소정의 이상판정 알고리즘에 의거하여 이상의 유무를 판정한다. 판정 결과 등의 정보는 통신 유니트(1013)에서 전송정보로서 소정의 서식으로 편집된 후, 변복조장치(모뎀)(1014)에 의하여 전송로(2000)의 특성에 맞춘 신호로 변환하여 상위계의 감시장치(3000)에 전송된다. 또, 이들의 정보는 인터페이스(1011)를 거쳐 표시유니트(310)에서도 확인할 수 있도록 구성되어 있어, 보수·점검에 있어서 기기의 근방에서 최신의 감시 데이터를 확인할 수 있도록 배려되어 있다.
판정결과가 기기에 이상이 있다고 판정되었을 경우, 상위계에 이상을 통보함과 동시에, 현지패널(1000) 자신에도 디지털 출력유니트(D/O)(1015)로부터 접점 출력을 출력할 수 있도록 되어 있고, 이 신호를 사용하여 패널표시를 하거나, 보다 고도의 시스템인 경우에는 별도 대기시키고 있는 고기능 이동형 진단차에의 기동 지령으로서 사용하고, 고감도 센서등에 의한 상세한 데이터 수집을 즉각 실시시킬 수가 있다. 감시 대상기기가 무인 변전소에 있는 경우, 현지패널(1000)의 기능 활용법에는 2가지가 고려된다.
하나는 내장된 통신유니트(1013)에 의하여 정보를 원격지에 있는 유인의 제어소에 전달하고, 그곳의 감시장치(3000)에서 감시하는 방법이다. 이 경우는 복수의 변전소로부터의 감시 정보를 1개소에서 온라인 관리하는 것이 가능하게 된다.
다른 방법은, 진단 정보를 현지 패널(1000)내에 축적해 두고, 정기적인 순시때에 데이터를 수집하고, 이것을 기초로 기기의 건전성을 진단하는 것이다.
축적 데이터의 수집은, 기억매체의 회수, 포터블 퍼스컴 등을 이용한 데이터의 회수 및 패널내의 소형 프린터를 내장해 두고 프린터 출력용지의 회수등의 방법이 실용적이고, 보수의 형태에 따라 적당한 방법을 선택하면 좋다.
현지패널(1000)에는 복수의 센서로부터의 복수의 종별의 정보가 집약되기 때문에, 중앙처리장치(1009)에서는 이들을 처리하는데 있어서 시분할로 대처하도록 되어 있다. 즉, 진단정보중에는 부분방전 감시와 같이, 만일 기기에 이상이 발생한 현지패널(1000)과 상위계의 감시장치(3000)와의 사이의 정보는 전자로부터 후자에의 올림 정보가 주가된다. 한편, 현지패널(1000)에 있어서의 이상판정을 행하기 위한 기준치는, 환경조건, 기기의 상태 조건등에 따라 변동할 필요가 있는 경우라든가, 조잡한 감시로 이상이 검출되었을 경우에, 계속하여 세밀감시를 행한다고 하는 지령정보가 필요하게 되고, 이들은 내림 정보로서 감시장치(3000)로부터 현지패널(1000)에 전송되어 있다.
현지 패널(1000)에서의 데이터 기억량은 감시항목에 따라 변화하거나, 기본적으로는 만일의 장애에 의하여 전송로(2000)가 차단되었을 경우, 복구할 때까지 사이의 정보량을 축적할 수 있으면 좋다고 하는 관점으로부터 여유를 예상하여 기억용량을 설계하면 좋다.
현지 패널(1000)에는 복수의 센서로부터 복수의 종류별 정보가 집약되기 때문에 중앙처리장치(1009)에서는 이들을 처리하는데 있어서 시분할로 처리하도록 되어 있다. 즉 진단정보중에서는 부분감시와 같이 만일 기기에 이상이 발생했을 경우에, 이 이상징후가 계속하여 검출되는 것과, CB등의 개폐기간의 감시, 벼락 서어지의 계측등 현상발생이 단발적이고 또 언제 발생할지 불분명한 것 등이 있다. 이들 모두 제37도에 나타낸 바와 같이, 기본 타스크(task), 데이터 처리 타스크, 전송 타크스 등 복수의 타스크를 순차 기동시켜 처리하도록 되어 있다. 여기서 처리시간의 관계에서 순차 기동된 타스크 처리로 대처할 수 없는 센서 신호의 처리에 대해서는 별도 전용의 처리유니트, 예를 들면 카운터 유니트(1007)에서 소요의 시간 분해능으로 처리된 후의 데이터가 메인의 타스크에서 취입되어 데이터 처리된다.
개별 타스크의 하나에 각종 센서의 건전성 및 장치(1000) 자신의 건전성을 진단하는 프로그램도 조립되어 있어 정기적으로 체크함으로써, 현재패널 전체의 신뢰성을 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.
다음에 전송로의 실시예에 대하여 설명한다.
현재패널(1000)에서의 수집정보를 상위계로 모으기 위하여, 변전소구내에 전송로가 형성된다. 이 경우, 현지패널(1000)에서 이상 판정을 행함에 있어서 다른 현지패널에서의 진단 정보를 리얼타임에서 참조할 필요가 있는 경우와, 그렇지 않는 경우에서 전송로의 구성에 제약이 발생한다. 후자는 단지 복수의 현지패널(1000)과 상위계의 감시장치(3000)와의 사이를 제38도에 나타낸 바와 같이 n:1의 접속으로 대응하는 것도 가능하고, 가격적으로도 저렴한 것으로 구성할 수 있다.
전자의 경우는 제39도에 나타낸 바와 같이 (a)의 루우프식 또는 스타 커플러(star coupler)(1017)를 사용한 (b)의 스타(식)이라 하는 바와 같이 현지 패널(1000) 상호간의 정보교환이 가능해지도록 구성할 필요가 있다. 이것은 전송 수순등이 복잡하여 가격적으로도 전자에 비하여 고가가 되나, 다른 보호장치, 감지제어장치 등의 사이에서 연관을 취하는 것도 가능하여, 보다 고도의 감시시스템 구축에 유용하게 된다.
어느 경우도 전송로(2000)가 변전소 구내를 둘러침으로써, 내노이즈성의 면으로부터 광화이버를 사용한 광 전송로가 적당하다.
제41도에 본관패널(3000)의 하이웨어 구성을 나타낸다. 통신 인터페이스(30005)는 현지 패널(1000)로부터 전송부(2000)를 경유하여 전송되어 오는 데이터를 수취하고 연산부(3001)의 지시에 의하여, 데이터부(3003)에 그 데이터를 격납한다. 연산부(3001)에서는 상기의 데이터와 루울부(3003)의 내용에 의하여 판단, 처리하고, 그 결과를 표시부(3004) 및 I/O 인터페이스(3006)에 출력한다. I/O 인터페이스(3006)는 음성출력(3007) 및 표시등(3008)에 신호를 출력한다. 데이터부(3003)에는 센서(50)에 의하여 검출·현지패널(1000)에서 처리된 리얼타임의 기기상태의 데이터가 과거로부터 현재까지 시계열적으로 정리 수납되어 있다. 또한 연산부(3001)가 판단·처리에 필요한 이상한계치, 점검 수리방법, 수리비용 및 각 계기의 과거의 고장내용등의 데이터가 수납되어 있다. 루울부(3002)에는 그 시점에 있어서의 가동중의 계기의 건전상태를, 연산부(3001)가 총합적으로 판단하고, 그 후의 처리를 결정하기 위한 루울이 수납되어 있다. 표시부(3004)는 연산부(3001)의 판단결과를 보수원이 이해하기 쉬운 형태로 출력하는 것이고, CRT 또는 액정 표시기등을 사용하고 있다.
다음에 본관패널(3000)에서의 소프트웨어의 처리내용에 대하여 제40도에 의하여 설명한다.
동도 (a)에 있어서, 센서부(50N)에 의하여 검출된 수집 데이터는, 현지패널(1000)의 판정부(70N)에 의하여, 기준치(70R)의 데이터를 기준으로 하여 판단되고, 진단부(80N)에서 이상치인가 여부의 진단이 행해진다. 진단부(80N)의 진단결과 및 수집된 데이터는 전송부(2000)에 의하여 본관패널(3000)에 보내져 이하의 처리가 실행된다. 현지패널(1000)에 있어서의 이 데이터 수집 작업은 일정주기마다 또는 본관패널(3000)로부터의 지령에 의하여 실시된다.
격납부(90L)에서는 전송되어온 데이터를 항목단위로 시계열적으로 제41도의 데이터부(3003)에 격납한다. 진단부(80N)의 결과가 이상있음의 경우, 다음 처리를 실시한다. 사용가능 기간의 예측계산부(90A)에서는 이상시에 수집된 데이터, 그 기기가, 운전가능한 이상데이터의 한계치를 나타낸 이상한계치(91A) 및 과거의 데이터 트랜스치로부터 이상의 징후는 나타났지만, 아직 운전계속 가능한 기간을 예측한다. 예를 들면 통전기능의 경우는 이상부의 온도 상승치가 T1℃이고, 사용가능한 온도상승치가 주위 환경으로부터 판단하여 T0℃(이 T0의 값은, 일정 주기마다 주위환경에 의하여 갱신된다)라하면, 그 이상부의 현시점까지의 온도 상승률이 △T이라면, 사용가능한 기간 tR은
Figure kpo00008
로서 예측된다. 다음에 수리방법 판단부(90B)에서는 이상이 검출된 부분과, 가스 절연기기(1)의 각 구성부분 단위에 점검 및 수리를 실시하는 경우의 해체, 교환 및 조정방법의 데이터를 수납하고 있는 점검·수리 방법의 데이터부(91B)와의 데이터로부터, 수리의 방법, 수리에 요하는 기간을 판단한다. 수리에 요하는 가격 계산부 90℃에서는 구성부분의 수리에 요하는 비용의 데이터가 수납되어 있는 수리비용 데이터부(91c)의 데이터로부터, 수리에 요하는 가격을 계산한다. 이상의 처리를 완료하면, 출력부(92A)에서는 맨-머신성을 고려하여 출력화상(92a)과 같이, 관련하는 필요 정보를 일화면으로 구성하여 출력한다. 통전 기능의 진단을 예로들면, 통전이상부(92a1), 운전계속가능기간(tR)(92a2), 해체, 수리방법(92a3), 수리에 요하는 개략비용(92a4), 이상시점에서 계측된 온도상승치(T1)(92a5), 온도상승한도(T0)(92a6)를 일화면에 출력한다.
진단결과의 표시 출력 방법의 변경예를 제40도(b)를 사용하여 다음에 설명한다. 이 예에서는 이상이 발생했을 경우뿐만 아니라, 정상시에 있어서도 수집데이터의 표시요구가 있었을 경우에, 보수원이 기기의 상태를 판단하기 쉽도록 출력화면을 구성하는 것이다. 동도 (b)의 과거의 고장데이터부(91D)에는 기기의 구성부분단위로 과거에 발생한 고장내용과 고장의 원인, 그 때 수집된 데이터, 동시에 이상이 검출된 부분의 명칭과 데이터 및 그 부분에 전기적 및 기계적으로 관련되는 부분의 순서를 붙인 데이터가 수납되어 있다. 과거의 고장데이터부(91D)의 내용은 이상이 발생하면 그 데이터도 추가되고, 자동적으로 갱신된다. 계산 및 해석 데이터의 처리순위 결정부(90D)에서는 먼저 이상이 있었을 경우에 대하여 설명한다. 이상이 발생한 부분의 과거의 고장 데이터부(91D)의 데이터로부터 동시에 이상이 발생한 부분을 제1로, 다음에 전기적 및 기계적으로 관련도가 높은 부분의 순위를 결정한다. 데이터 처리부(90E)에서는 이상 발생부의 데이터, 다음에 과거에 동시에 이상이 발생한 부분, 그리고 전기적, 기계적으로 관련도가 높은 부분의 데이터로부터 처리를 실행하고, 사용가능 기간의 예측계산(90A)과 마찬가지로 이상의 진전상태도 예측한다. 화상표시 데이터의 결정부(90F)에서는 데이터 처리부(90E)에서 처리된 순위와 이상의 내용으로부터 일화면에 출력하는 데이터의 종류를 결정한다. 출력부(92B)에서는 화상표시 데이터 결정부(90F)에서 결정된 데이터를 출력화상(92b)과 같이 표시한다. 이 예는 통전기능의 진단결과가 이상인 경우이고, 이상부의 위치를 92b1에, 이상부의 트랜드와 이상 진전의 예측(점선)을 92b2에, 이상부에 관련이 높은 순위로부터 92b3, 92b4의 위치로 표시한다. 다음에 이상은 발생하고 있지 않으나 보수원으로부터 A부의 상태표시의 요구가 있었을 경우에 대하여 설명한다. 지시된 A부를 기준으로 하여 이상이 발생한 경우와 마찬가지로 동시에 이상이 발생한 실적이 있는가, 다음에 전기적, 기계적으로 관련성이 높은 순위를, 과거의 고장 데이터부(91D)에 의하여 계산 및 해석 데이터의 처리순위 결정부(90D)에서 결정한다. 데이터 처리부(90E)에서 결정된 순위에 따라서 데이터를 처리한다. 화상표시 데이터의 결정부(90F)에서는 지시된 A부를 중심으로, 일화면에 표시하는 데이터의 종류를 결정한다. 출력부(92B)에서는 출력화상(92C)과 같이 표시한다. 지시된 A부의 데이터를 92c1의 위치에, 다음에 관련성이 높은 순위로부터 92c2, 92c3, 92c4의 위치에 각각 표시한다. 이 경우, 당연히 관련성이 높은 순위로부터 동일 그래프에 색별로 표시하는 것도 가능하다.
다음에, 이상이 발생했을 경우에, 이상판정의 신뢰성을 보다 높히는 방법에 대하여 제40도(c)를 사용여 설명한다. 현지패널(1000)에 의하여 이상이라고 진단되었을 경우에도, 외부환경의 변화에 기인하는 일도 있어 그때는 오진단이 되어 버린다. 이 진단의 신뢰성을 높히기 위하여, 이상이 발생했을 경우에, 총합판단부(90G)에서는 이하의 처리를 행한다. 이상이 발생했음과 동시기에 우뢰, 일사, 비, 눈, 먼지등의 상태를 센서(50B)에 의하여 검출하고, 변화량 검출부(60N)에서 그 신호의 이상 발생전파의 변화량을 계산하고, 그 변화량이 외부 노이즈 신호로서, 이상진단에 관여하는가 여부를 외부 노이즈 신호판정부(80P)에서 판정하고, 이 외부 노이즈 신호 판정부(80P)로부터의 신호와 진단부(80N)로 부터의 신호에 의하여, 이상 진단된 결과가, 실제로 가스절연 기기의 내부이상에 의한 것인가, 또는 외부 노이즈에 의한 것인가를 판단한다. 총합판단부(90G)의 판단 결과, 이상 판정의 규준치(70R)를 변경하고, 다시, 데이터를 수집하여 판정해야 하는가 여부를 기준변경판단부(90H)에서 판단한다. 변경의 필요가 없는 경우는 진단결과를, 출력부(90D)에 의하여 출력한다. 규준치(70R)가 변경을 요할 경우, 다음에 센서의 종류의 변경을 요하는가 여부를, 센서변경 판단부(90J)에 의하여 판단한다. 변경불요의 경우는 데이터 수집의 주기를 변경하는 주기변경부(90K)에서 주기를 변경하여, 동일센서 시스템에 의하여 데이터를 수집한다. 그리고, 다시 이상 진단을 행한다. 다른 센서 시스템에 의하여 데이터를 수집하지 않으면, 정확한 이상진단을 할 수 없을 경우, 및 다시 고정밀도의 진단에 의하여, 이상의 위치표정이나 이상의 원인 판정까지 행하는 경우에는 다른 센서시스템부(50c)에 의하여 데이터를 수집하고, 총합판단부(90G)에 의하여 판단한다.
이하에 복수의 현상이 동시에 검출되었을 때의 총합판단에 관한 일실시예를 나타낸다. 제40도(c)에 나타낸 외부신호를 포함한 총합판단 루틴(90G)에 있어서 표 4에 나타낸 판단이 행해진다.
Figure kpo00009
상기와 같이 이상이 검출되었을 때, 검출된 이상의 종류와 수에 의하여 대응의 방법이 미리 결정되어 있다. 표 4는 가스 절연기기의 모선부에 대하여 결정된 예이고, 총합판정의 방법은 대상과 기기의 성격 및 중요도를 음미하여 개별로 정해져 있다.
표 4에 기술한 이상외에도 개폐부의 조작기의 조작특성을 측정하여 개폐 이상이 검출되는 것 외에, 가스 절연기기에 봉입된 SF가스등의 절연성 가스의 가스압을 측정하는 가스압 이상등도 검출하는 기능을 구비하는 경우가 있다. 이들의 시스템에 있어서는 그것들의 이상도 포함하여 총합판단이 행해진다.
다음에, 이상을 검출했을 때에 본관패널(3000)에서 행해지는 기능에 관하여 제42도를 사용하여 설명한다. 가스 절연기기(1)의 부분방전에 의하여 전기적 펄스전압, 전압적 펄스전류, 음탱크벽의 진동가속도, 빛, SF가스의 분해등이 발생한다. 이들의 제량의중, 적어도 1개 이상의 양을 검출하기 위하여 검출기(50a, 50b, 50c)가 설치되어 있다. 각 검출기(50a, 50b, 50c)에서 검출된 신호는 현지패널(1000)에서 처리된 후 그 처리가 데이터가 전송부(2000)를 거쳐, 각 검출기별로 본관패널(3000)에 취입된다. 본관패널(3000)은 취입하여 처리데이터에 중량부가를 해야 하는가의 여부를 행하는 중량부가 지령부(351), 이 지령부로부터의 지령에 의하여 각 처리 데이터에 중량부가 하고, 그것에 의거하여 취해야할 처치의 지시하는 이상처리지시부(353), 이상의 정도와 종류에 따라 취해야할 처치를 격납한 이상처리 데이터 베이스(354), 가스절연기기(1)의 잔여수명을 측정하여 표시하는 잔여 수명진단부(356), 이 진단부(356)의 추론을 위한 데이터를 제공하는 잔여수명 데이터 베이스(357) 및 잔여수명 진단결과를 표시하는 잔여수명 표시부(358)로 이루어진다. 중량부가 지령부(351)에서는 특정 검출기(50a)로부터의 처리 데이터가 미리 정한 역치와 비교되고, 역치 이하라면 각 검출기(50a, 50b, 50c)로부터의 처리데이터에 대한 중량부가의 계수(W)로 하여 0이 역치를 초과했다면 0 이외의 중량부가계수가 발생된다. 중량부가 계수(W)는 검출기(50)의 검출대상에 의하여 특정한 값을 취하고, 둔감한 검출기일수록 중량부가계수가 커지도록 설정된다. 예를 들면, 검출기(50a, 50b, 50c)에서 센싱하고 있는 양을 센싱량(a, b, c) 이상에 대한 민감함을 센싱량(c, b, a)의 순으로 하면 표 5에 나타낸 바와 같이 중량계수(Wa, Wb, Wc)가 정해진다. 이 때, WaWbWc이다.
Figure kpo00010
중량부가판정부(352)에서는 중량부가지령부(351)에서 생성된 중량계수를 사용하여, 각 검출기(50a, 50b, 50c)로부터의 처리 데이터의 레벨(Ta, Tb, Tc) 중량부가 행해진 이상지수(S)가 연산된다. 이 연산은 다음 식으로 행해진다.
Figure kpo00011
이상 처리지시부(353)에서는 이 이상지수(S)가 S1, S2, S3… (S1S2S3)으로 순위가 정해지고, 각 순위에 따라 취해야 할 처치를 이상처리 데이터베이스(354) 중으로부터 찾아내어 지시한다.
취해야할 처치는 이상의 종류에 따라 다르므로, 해당 데이터베이스(354) 중에는 제6도에 나타낸 바와 같이 이상의 종류(L. M. N)별로 저장되어 있다. 즉, 이상의 종류가 L이고, 이상지수가 S2일 때에 취해야 할 처치는 X2, 이상의 종류가 N이고, 이상치수가 S3일 때에 취해야 할 처치는 Z3과 같이 대응되어 있다.
Figure kpo00012
부분 방전이 발생하면, 그 방전전하량(θ)은 제43도에 나타낸 바와 같이 시간(t)과 동시에 커진다.
그 변화는 일반적으로 인가되어 있는 전압(V1, V2, V3)에 의하여 달라진다. 이 관계를 이상의 종류(L, M, N)를 미리 구해두고, 잔여 수명 데이터베이스(357) 중에 저장해 둔다. 즉, 표 7에 나타낸 바와 같이 이상의 종류(L, M, N)에 대하여 방전전하량(θ)과 전압(V), 시간(t)의 대표적인 관계식 θ=F(V, t), F(V, t), F(V, t)로서 저장되어 있다.
Figure kpo00013
잔여수명진단부(356)에서는 표 7의 관계식을 사용하여 현재 센싱한 이상지수(S)와 전압(V) 시간(t) 사이에 같은 관계가 성립하는 것으로 하고, 금후의 시간에 대한 추정컵을 계산하고, 그 결과를 잔여수명표시부(356)에서 표시한다. 표시부에서는 제44도의 나타낸 바와 같이 종축에 이상지수(S)를 횡축에 시간(t)을 취하고 이상지수의 탱크(S, S, S)를 나타내는 직선, 이상지수의 현재까지의 변화를 나타내는 곡선(S') 잔여수명진단부(356)에서 추정된 금후의 S의 변화를 나타내는 곡선(S)(S)이 표시된다.
여기서 S과 S는 제43도의 Q-t 곡선의 변동에 대응하는 것으로 각각 가장 긴수명인 경우와 가장 짧은 수명인 경우에 대응한다. 이 표시를 함으로써 현재의 시각(t)으로부터 몇일후에 탱크(S), (S)를 초과하게 되는가를 일목요연하게 파악할 수 있어 계획적인 보수, 수리가 가능하게 된다. 당연히 곡선(S')는 S, S와 구별되도록 실선과 파선에 의해 구분하고, 색을 변경하는 등의 연구가 행해지고 있다. 또 곡선(S'), (S), (S) 외에, 각 탱크  넘을때까지 걸리는 시간을 탱크(S) 수명, 탱크(S)수명, 탱크(S) 수명으로 구획 또는 도면중에 표시하면 더욱 정확하게 잔여 수명을 알릴 수가 있다.
제45도에 이물이 검지되었을 경우의 사용가능기간의 추정과 보수정보제시에 관한 처리의 흐름이 나타낸다. 현지패널(1000)로부터, 이물검지했음이란 정보를 본관패널(3000)이 받으면 먼저 이물(30)의 길이 추정을 행한다.
도전성 이물(30)이 가스절연기기(1)의 내부에서 쿨롬력에 의하여 튀어오르고 있는 경우, 이물(30) 자체가 갖는 전하가 탱크(2)와의 충돌등에 의해 방출되기 때문에, 부분방전검출기(304)에 의하여 그 방전전하량이 검출된다. 제46도는 이물(30)의 길이 L, L, L를 파라미터로 한 가스절연기기(1)의 인가전압대 방전전하량 특성이다.
도면에 나타낸 바와 같이 이물(30)의 길이와 방전전하량에는 밀접한 관계가 있다. 방전전하량은 본 발명의 시스템에서는 연속적으로 감시하고 있고 가스절연기기(1)의 인가전압과, 방전전하량의 관계로부터 이물(30)의 길이가 추정된다. 이물(30)이 개제되는 인가전압대 방전전하량 특성은 미리 모의적으로 이물(30)를 사용하여 측정해 둔다.
이물(30)이 존재하더라도 인가전압의 크기에 따라서는 가스절연기기(1)의 운전속행에 큰 지장이 없는 경우도 있다. 따라서 지락에 이르는 인가전압의 크기, 즉 프래시오버 전압(V)(V)을 추정한다. 여기서 V은 상용주파수를 인가한 경우의 프래시오버 전압이다. V는 인펄스상의 전압인가의 경우의 프래시오버 전압이다. 이물(30)의 길이와 프래시오버전압(V)(V)의 관계는 미리 측정한 데이터를 기억시켜 두면 이물(30)의 길이를 알고 있으므로 V, V를 추정할 수가 있다.
가스절연기기(1)의 정격전압(Vt)에 안전율(k)을 곱한 값보다 V이 작으면 즉 프래시오버전압(V)과 정격전압(Vt)이 근사한 값일때는 차단기절단등의 가스절연기기의 정지처리를 행한다. 프래시오버전압(V)이 안전율(k)을 감안하더라도 정격전압(t) 보다도 큰때는 다음의 처리를 실시한다.
V와 K·Vim의 비교부분은 뢰격(雷擊)에 의한 가스절연기기(1)의 인가전압의 상승으로 지락이 상승할 가능성이 있나 없나를 체크하고 있다. V는 인펄스상의 프래시오버전압이고, K는 그 경우의 안전율, Vim은 뢰격으로 예상되는 인펄스상 전압의 첨두치이다. Vim은 과거의 그 장소에 있어서의 가스절연기기(1)의 뢰격에 의한 전압변화나, 다른 시설의 뢰격에 의한 전압변화 등으로부터 경험적으로 결정되어 있다. V보다 K·Vim이 작을 때, 즉, 뢰격이 있어도 지락하지 않는다고 판정되었을 경우, 이물의 위치나 무게 등의 정보를 부가하여 안전함을 표시한다. 반대의 경우, 즉 뢰격에 의하여 지락의 가능성이 있는 경우, 이물의 위치나 무게등의 정보를 부가하여 요주의 임을 표시한다. 이 경우 또한 외부정보와의 총합진단부에 판정결과에 관한 정보를 송출한다. 이물(30)이 검지되었을 경우, 이것이 반드시 지락에 연결되지 않는 경우도 수리법의 선택과 수리비용의 계산을 실시한다.
이물(30)의 재질에 의하여 그 수리법, 즉 이물제거법은 달라진다. 이물제거법은 하기의 3가지가 있으며, 이물의 존재장소나 그 재질에 따라 선택한다.
(1) 탱크(2)의 외표면에 자석을 부착시켜 통상, 스페이서 근방에 설치되어 있는 파티클 트랩까지 이물을 이동시킨다.
(2) 탱크(2)의 외표면에 압전소자의 어레이로서 구성되는 초음파 모터를 놓고, 이물(30)을 클롬력으로 도약시키면서 파티클 트랩까지 이동시킨다.
(3) 가스절연기(1)를 해체하고, 세정액으로 이물(30)을 세척한다.
탱크(2)가 비자성제의 스테인레스 등이고, 이물(30)이 그 재질의 추정에서 재성재일 경우 가장 비용이 낮은 (1)의 방법이 선택된다. 단, 탱크(2)에 단차가 있는 경우는 (3)의 방법이 선택된다. 탱크(2)가 자성재이거나 이물(30)이 비자성제의 경우에는 (2)의 방법이 선택된다. 이때, 이물(30)의 직경을 이물질량과 길이, 재질(밀도) 등에 추정하고 이물제거 작업에 있어서의 인가전압의 크기를 추정한다. 탱크(2)에 단차가 있어 파티클 트랩(11)까지 이동할 수 없는 경우 (3)의 방법을 선택한다.
(2)의 이물제거법을, 제47도에 의하여 설명한다. 중심도체(14)의 탱크(2)의 사이에 이물(30)이 존재한다. 중심도체(14)는 스페이서(10)에 지지되어 있고 그 근방에 파티클 트랩(11)이 설치되어 있다. 압전소자 어레이(401)는 탱크(2) 외표면에 설치되어 있다. 이물(30)은 중심도체(14)와 탱크(2) 사이에 인가된 전압에 의하여 쿨롬력을 받아서 도약하고 있다. 탱크(2) 내면은, 확대도와 같이 진동하고 있는 이 파동은 파티클 트랩(11) 쪽으로 진행하고 있다. 이 때문에 도약하고 있는 이물(30)은 파티클 트랩 쪽으로 진행하고 드디어는 파티클 트랩(11)에 포착된다.
수리비용은 수리방법과 수리위치에 의존한다. 사전에 계산되어 기억되어 있는 가격 테이블과 이물의 이동거리로부터 가격을 산출한다.
선택한 수리방법이나 계산한 수리비용을 이물의 존재위치 등의 관련정보와 함께 표시한다.
이상 설명한 사용가능성에 관한 판단결과와, 수리에 관한 판정결과는 가스절연기기(1)의 운용을 효율적으로 진행시키는데 있어서 중요한 데이터가 된다.
이하에 탱크온도 상승측정에 의한 통전 이상검출시의 사용가능 기간예측 계산법에 대하여 설명한다. 제48도에 나타낸 블록(90A)은 제40도에 있어서의 사용가능기간 예측계산 블록에 대응하는 것이다. 이 루틴에서는 변전기기에 설치된 검출기로부터 본관패널에 설치된 탱크온도 상승 측정 데이터(821)를 근거로 하여 통전이상에 의한 극소과열이 발생한 부위의 발생열량을 계산(822)한다. 이 계산결과와, 동일하게 변전기기로부터 본관패널에 설치된 이상부에 흐르는 통전전류데이터(823)를 근거로 통전이상부에 발생하는 극간 전압강하를 계산(824)한다. 그리고 사전에 데이터로서 본관패널에 입력기억되어 있는 이상진전 특성에 관한 데이터(825)에 상기한 극간 전압강하의 계산 결과를 조회하여 사용가능기간을 구하고(826) 이 루틴을 종료한다. 상기 계산블록의 상세를 이하에 설명한다. 온도상승측정 데이터(821)의 수집법으로서는 본문중에 설명한 적외선 방사온도계 및 열전대에 의한 측정법 이외에 백금저항선식 등의 측정법에 관해서는 제약되는바 없으며, 분해능 0.5℃ 정도가 확보될 수 있는 것이라면 기본적으로는 무엇이든지 좋다. 단지, 검출 신뢰성을 확보하기 위하여 각각의 측정법에 공유의 문제점을 음미하여 충분한 측정정밀도가 얻어지는 것일 필요가 있다.
제49도에 발열량계산(822) 블록의 기능을 나타낸다. 도면에 표시한 예에서는 탱크 내의 가스 및 외부의 대기의 대류해석, 탱크 및 고전위 도체부의 열전달을 계산하고, 각 부의 온도분포를 구하는 기능이 있는 계산코드(827)와, 탱크 및 고전위도체부의 형상 및 재료에 의한 열전달률등의 물성정수를 기억시킨 기억장치(828)로 구성되어 있다. 이 루틴에서는 계산개시에 있어서 먼저 계산코드(827)로부터 기억장치(828)에 대하여 이상 발생부위의 위치정보(829)를 부여하고, 그 부위에 대응하는 상기의 형상제원, 재료물성정수(830)를 수령한다. 이것을 근거로 계산코드(827)은 제48도의 온도상승 측정데이터(821)에 사전에 지정된 정밀도로 일치하는 온도 상승치가 얻어질 때까지 발생열량을 변화시켜 순차 계산을 계측한다. 결과가 얻어진 시점에서 본 루틴을 종료하고, 다음의 스텝으로 진행한다. 사용하는 계산기의 능력에 따라서는 상기 계산에 요하는 시간이 너무 길어지는 일도 있다. 이때는 예를 들면 대기의 대류에 의한 손실은 무시하거나 3차원을 2차원의 간이계산으로 대응하는 등의 편법이 취해지는 경우도 있다. 더욱 간소화 한 것은 사전에 각점을 대상으로 계산된 제50도에 나타낸 발열량에 대한 탱크 온도상승의 특성을 기억시켜 두고, 그것을 참조하는 것도 가능하다. 실제로는 고전위도체부를 흐르는 통전전류에 의한 줄 발열과 통전이상부로부터의 극소발열의 영향으로 온도상승이 결정되나, 여기서 말하는 온도상승치는 건전부에 대한 이상부의 온도차이기 때문에, 실용정밀도이고, 이는 극소발열에 의한 것이라고 생각할 수가 있고, 통전 전류에 의한 온도상승분이 무시될 수 있기 때문이다.
제48도에 나타낸 통전전류에 관한 데이터(823)는 이상부를 흐르는 전류 그 자체이고, 변전기기에 통상 장비되어 있는 전류변성기 등에서 측정된 것을 사용하는 것이 가능하며, 문제되는 사항은 없다. 근간 전압강하의 계산(824)에서도 통전이상부는 저항성이고, 음의 법칙에 따라서 상기 구해진 발열량을 통전전류로 나눗셈하면 얻어진다. 이상 진전특성데이터(825)는 실측이 기억되어 있다. 제51도에 동도체의 접합부를 대상으로 측정된 극간전압의 경시 변화특성을 나타낸다. 상한(831)과 하한(832)의 사이의 불일치는 있으나, 사용기간의 예측함에 있어서의 이상진전특성 데이터(825)는 실측의 상한(831)에 다시 여유를 주어 결정된다. 통전한계가 되는 극간전압(V)의 결정은 도체재료의 열에 의한 용융이 시작되는 용융전압이 채용되어야 할 것이며, 여기서는 V으로 동의 용융전압과 같은 0.43V로 하고 있다. 용융전압에 관한 사고방식은 예를 들면, 쓰찌야 마사야 저술의 전자출판사 발행 전기접점기술(소화 55년 7월)의 문헌에 기재되어 있으므로 참조바란다. 통전이상이 검출되어 전극재료의 용융이 시작되는 시간 t은 통상 1개월 정도이다. 제1도에 있어서의 사용가능기간 계산블럭(826)에서는 상기한 이상진전특성 데이터에 의거하여, 현상의 극간 전압강하의 계산결과를 조회하여 잔여 사용가능기간을 결정한다.
제52도는 본 발명에 의한 진단시스템의 다른 실시예에 대하여 나타낸 것이다. 제40도-(B) 및 제52도에 있어서 검출기 III(50c)는 상기 가스절연기기(1)의 절연이상, 통전이상 및 이물검출용의 검출기(50)와는 달리 번개, 개폐서어지 등의 이상전압의 검출, 강우, 풍력 등의 기상조건의 검출, 지진등의 천지이변의 검출 및 계통, 변전소등의 각종 제어신호의 검출등이 외부신호검출용으로 되어
Figure kpo00014
로부터 신호가 들어왔을 경우, 상기 각종 검출기(50c)의 이상판정과 더불어 총합판단을 행하고, 판정기준치의 변경, 검출기의 변경, 검출주기의 변경, 시스템의 변경등을 행하도록 되어 있다.
이와같은 경우의 예로서는 다음과 같은 것이 있다.
(1) 기기로부터 음향적인 이상신호가 검출되더라도 차단기 등 개폐기의 동작제어 신호의 유무에 의하여 기준 레벨을 변경시키는 등의 총합판단을 행하고, 최종적인 판정을 행한다(기준치 변경).
(2) 이상전압을 검출했을 경우, 절연이상검출의 주기를 단축한다(검출주기 변경).
(3) 기기의 온도 변화가 커졌을 경우, 기온 등의 총합판단에 의하여 온도변화에 따라 검출간극을 변화시킨다. 온도차가 작은 경우에는 간격을 길게하고, 온도차가 큰 경우에는 간격을 짧게한다(검출주기의 변경).
(4) 절연, 통전등의 이상이 검출되었을 경우, 수명진단의 정밀도 향상을 위하여 분해가스 검출기등에 의하여 가스의 성질을 진단한다(검출기의 변경:검출기 I(50A)로부터 검출기 II(50B)).
(5) 이상이 검출되었을 경우, 이동식의 다른 시스템을 도입하여 위치표정등의 고정밀도화를 도모한다(시스템의 변경:시스템 A(90SA)로부터 시스템(90SB)).
통상 기기에서 발생하는 이상은 확률적으로 지극히 낮기 때문에, 대규모의 고가인 시스템을 조합하는 것은 경제적으로 불리하다. 즉, 센서의 종류 및 센서설치수를 극력 적게한 시스템이 사용된다. 제52도에 나타낸 시스템 A(90SA)는 이와 같은 간소화된 시스템을 나타낸다. 이와같은 상황하에서 시스템 A(90SA)에 의하여 이상이라고 판정되었을 경우의 2차적인 정밀진단, 혹은 정기적인 기기의 정밀진단에 있어서 다른 시스템 B(90SB)를 사용하는 방법이 있다. 시스템 B(90SB)로서는, 시스템 A(90SA)와 동일하게, 항상 설치되어 있는 경우와 상기와 같이 이상판정후 혹은 정기 정밀진단시에만 이동시켜 사용하는 경우가 있다. 예를 들면 시스템 A(90SA)로서 상기 절연이상진단 시스템만으로 하고 이 시스템에 의하여 이상이라고 진단되었을 경우에 시스템 B(90SB)로서 절연, 통전, 이물등의 총합진단 시스템을 도입하게 되는 형태가 된다. 시스템 B(90SB)는 차에 탑재되어 있는 일괄이동형이 편리하고, 복수의 변전소에서 사용함으로써 경제적으로도 우수한 것이 된다. 또한 변전소구내에서 시스템 B(90SB)를 로보트과 같은 형태로 설치하는 것도 가능하고, 시스템 A(90SA)에서의 이상검출에 의하여 출동하고, 이상발생부에서의 상세한 진단을 행하는 방법도 있다.
제53도 내지 제57도는 이상 검출시에 CRT, 프린터 등의 외부출력장치에 출력되어 운전자에게 제공되는 정보를 나타내며, 이중 제53도는 이상 검출항목과 각 항목마다의 표시내용을 나타낸다.
제54도는 절연 감시표시화면의 일예이고, 제45도는 기억데이터의 트랜드 표시화면의 일예, 제56도는 온도특성 트랜드 표시화면의 일예, 제57도는 기억데이터의 프린터 출력의 일예를 나타낸 것이다.
본 발명에 의하면 실시예에서 설명한 바와 같이하여 가스절연기기에 고감도의 검출기를 설치하고, 이에 의한 신호로부터 최적인 주파수의 추출등을 행하고, 적절한 신호의 전송과 취입을 행하고, 익스퍼트 시스템 등에 의한 알고리즘에 의하여 데이터를 처리하고 표시를 행할 수가 있으므로 가스절연기기의 절연성능, 통전성능의 고정밀도의 진단을 행하여 이상의 처치안내, 수명예측 등의 예방, 예측보전을 적절하게 행할 수 있는 시스템을 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 고압전력기기의 이상진단 시스템에 있어서, 고압전력기기의 이상을 진단하는 복수의 검출기; 고압전력기기에 근접 배치되고 상기 다수의 검출기의 출력을 증폭하는 수단을 구비하는 현지 패널 수단; 및 고압전력기기로부터 떨어져 위치에 배치되고 신호 전달 수단을 통하여 상기 현지 패널 수단의 상기 증폭 수단에 의하여 공급된 출력수단에 응답하는 수단을 구비하여 상기 검출기의 검출신호에 기초하여 고압전력기기의 이상을 검출하고 이상신호를 출력하는 중앙 감시 패널 수단을 포함하여, 상기 복수의 검출기는 고압전력기기의 내부에 존재하는 이상중에 적어도 절연이상, 전력공급이상 및 이물을 나타내는 소정의 현상을 검출하고, 적어도 하나의 상기 현지 패널 수단과 상기 중앙 감시 패널수단은 상기 검출기로부터 적어도 하나의 이상신호에 대하여 주파수 분석을 수행하고, 상기 현지 패널 수단과 중앙 감시 패널 수단은 주파수 분석결과 적어도 하나의 소정의 주파수 성분과 소정의 주파수 대역 성분을 기초로 이상을 진단하고, 상기 중앙 감시 패널수단은 적어도 하나의 출력 및 표시단에 검출된 이상을 나타내도록 제공하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 감시 패널수단은 이상의 형태, 이상신호의 등급, 동작정지를 포함한 사용가능한 연속작동기간과 수리방법 및 검출된 이상에 따라 수리에 필요한 비용을 포함하는 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 고압전력기기 내부의 이상의 발생을 검출하는 제1검출기와 상기 제1검출기에 의하여 이상판정을 돕는 제2검출기를 포함하고, 상기 현지 패널수단은 상기 제2검출기의 출력에 응답하여 상기 제1검출기의 검출간격과 상기 제1검출기의 이상의 판정기준을 변경시키는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 부분방전을 검출하는 제1검출기와 대기중에 전자기파와 부분방전을 검출하는 제2검출기를 포함하고, 상기 현지 패널수단은 고압전력기기 내부에 부분방전이 상기 제1검출기와 상기 제2검출기 사이의 차이에 따라 결정된 스펙트럼으로부터 확인되도록 상기 제1 및 제2검출기 각각의 출력의 스펙트럼 분석을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 고압전력기기의 각 상과 각 공급선 근방의 부분방전을 검출하는 검출기를 포함하고, 상기 현지 패널수단은 고압전력기기 내부에 부분방전이 상기 제1검출기와 상기 제2검출기 사이의 차이에 따라 결정된 스펙트럼으로부터 확인되도록 상기 제1 및 제2검출기 각 출력의 스펙트럼 분석을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수의 검출기는 고압전력기기에 근접 배치된 AE센서와 AE센서의 검출 주파수보다 낮은 주파수 대역 신호를 검출하는 가속도 센서를 포함하고, 상기 현지 패널수단은 AE센서와 가속도 센서의 출력에 응답하여 AE센서의 출력과 가속도센서의 출력의 비에 따라 고압전력기기 내부에 이물을 검출하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 가속도 센서를 포함하고, 상기 현지 패널수다는 200Hz 내지 5000Hz의 출력 주파수 범우에 상용 주파수의 짝수 배인 스펙트럼 성분을 검출하고 그에 의하여 전력 공급이상을 판정하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 현지 패널수단은 상기 다수의 검출기내에 한 검출기의 출력에 대해 주파수 분석을 수행하고, 고압전력기기 내부에 이상이 소정의 주파수 성분과 소정의 주파수 대역 성분중 하나를 기초로 하여 검출될 때 이상 검출의 확인을 위하여 검출기의 다른 세트의 출력을 선택하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 검출기는 고압전력기기의 절연 이상을 검출하는 제1검출기와 전력공급 이상을 검출하는 제2검출기 및 이물을 검출하는 제3검출기를 포함하고, 상기 현지 패널수단과 상기 중앙 감시 패널 수단중 하나는 상기 제1, 제2 또는 제3검출기중 하나의 출력 또는 제1 및 제3검출기의 출력에 대하여 주파수 분석을 수행하고 소정의 주파수 성분과 소정의 주파수 대역 성분중 하나에 기초하여 고압전력기기의 연속작동이 가능한지 여부를 결정하며, 상기 중앙 감시 패널 수단은 그 결과의 출력과 표시중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 중앙 감시 패널수단은 시뮬레이션된 이상에 대해 상기 복수의 검출기 중 적어도 하나의 출력신호를 저장하고 시뮬레이션된 이상의 저장 출력신호와 이상의 실제 발생시간에 상기 복수의 검출기로부터 실제 검출된 신호사이의 유사도를 계산하고 이상 발생위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 전력공급이상에 기인한 고압전력기기의 온도증가를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 중앙 감시 패널수단은 절연이상, 전력공급이상 및 이물이 검출될 때 비상 정지 명령을 제공하고 전력공급이상과 함께 절연이상 및 이물과 함께 전력공급이상중 하나가 검출될 때 지위 확정후 비상 정지 명령을 제공하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  13. 고압전력기기의 이상을 진단하는 복수의 검출기, 고압전력기기에 근접 배치되고 상기 다수의 검출기의 출력을 증폭하는 수단을 구비하는 현지 패널 수단 및 고압전력기기로부터 떨어진 위치에 배치되고 신호 전달 수단을 통하여 상기 현지 패널 수단의 상기 증폭 수단에 의하여 공급된 출력수단에 응답하는 수단을 구비하여 상기 검출기의 검출신호에 기초하여 고압전력기기의 이상을 검출하고 이상신호를 출력하는 중앙 감시 패널수단을 구비하는 고압전력시스템의 이상진단에 있어서, 상기 복수의 검출기에 의하여 고압전력기기의 내부에 존재하는 이상들 중에 적어도 절연이상, 전력공급이상 및 이물을 나타내는 소정의 현상을 검출하는 단계; 적어도 하나의 상기 현지 패널 수단과 상기 중앙 감시 패널수단에 의하여 상기 검출기로부터 적어도 하나의 이상신호에 대하여 주파수 분석을 수행하는 단계; 상기 현지 패널 수단과 중앙 감시 패널 수단에 의하여 주파수 분석결과 적어도 하나의 소정의 주파수 성분과 소정의 주파수 대역 성분을 기초로 이상을 진단하는 단계; 및 상기 중앙 감시 패널수단에 의하여 적어도 하나의 출력 및 표시단에 검출된 이상을 나타내도록 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기시스템의 이상진단방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 가속도 센서를 포함하여, 검출, 수행 및 진단 단계의 적어도 하나는 상기 현지 패널수단이 200Hz 내지 5000Hz의 출력 주파수 범위에 상용 주파수의 짝수 배인 스펙트럼 성분을 검출하고 그에 의하여 전력공급이상을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력시스템의 이상진단방법.
  15. 고압전력기기의 이상진단 시스템에 있어서, 가속도 센서, AE센서 및 라디오 주파수 안테나 센서로부터 선택된 적어도 두가지 형태의 센서를 포함하여 주파수 범위 200Hz 내지 1500Hz의 고압전력기기로부터 진동 신호를 검출하기 위한 수단; 상기 진동 신호 검출수단으로부터 검출된 진동신호의 주파수 성분을 분석하고 주파수의 스펙트럼 세기를 나타내는 주파수 스펙트럼을 발생하는 수단; 및 상기 주파수 분석수단의 주파수 분석에 기초하여 고압전력기기의 내부에 존재하는 이상들중 절연 이상, 전력공급이상 및 이물의 적어도 한 형태를 판정하고 이에 따라 적어도 한 형태의 이상신호를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  16. 고압전력기기의 이상진단 시스템에 있어서, 저주파수 음레벨의 주파수를 검출하는 가속도 센서와 가속도 센서보다 더 높은 고주파수 음레벨을 검출하는 AE센서를 포함하여 고압전력기기의 진동 신호를 검출하는 수단; 상기 진동 신호 검출수단으로부터 검출된 진동 신호의 주파수성분을 분석하고 스펙트럼 세기를 나타내는 주파수 스펙트럼을 발생하는 수단; 및 상기 주파수 분석수단의 주파수 분석에 기초하여 고압전력기기의 적어도 한 형태의 이상을 판정하고 그에 따라 적어도 한 형태의 이상신호를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  17. 고압전력기기의 이상진단 시스템에 있어서, 400MHz 이하의 주파수를 검출하는 제1센서와 500MHz와 1500MHz 사이의 주파수를 검출하는 제2센서를 포함하여 고압전력기기로부터 진동신호를 검출하는 수단; 상기 진동신호 검출수단으로부터 검출된 진동신호의 주파수 성분을 분석하고 주파수의 스펙트럼 세기를 나타내는 주파수 스펙트럼을 발생하는 수단; 및 상기 주파수 분석수단의 주파수 스펙트럼에 기초하여 고압전력기기의 적어도 한 형태의 이상을 판정하고 이에 따라 적어도 한 형태의 이상 신호를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1센서는 가속도 센서이며, 상기 제2센서는 AE센서인 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
  19. 고압전력기기의 이상진단 시스템에 있어서, 저주파수 음레벨의 주파수를 검출하는 가속도 센서와 가속도 센서보다 더 높은 고주파수 음레벨을 검출하는 AE센서를 포함하여, 고압전력기기로부터 진동 신호를 검출하는 수단; 상기 진동 신호 검출수단으로부터 검출된 진동신호의 주파수 성분을 분석하고 주파수의 스펙트럴 세기를 나타내는 주파수 스펙트럼을 발생시키는 수단; 및 상기 주파수 분석수단의 주파수 분석에 기초하여 고압전력기기의 적어도 한 형태의 이상을 판정하고 그에 따라 적어도 한 형태의 이상신호를 출력하며, 검출된 음의 저주파 성분과 고주파 성분의 비를 포함한 요소들에 기초하여 이상의 형태를 판정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압전력기기의 이상진단 시스템.
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