KR102010625B1 - 절연 감시 장치 - Google Patents

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사토시 마치다
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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
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Abstract

예컨대 Igr 방식에 의해 전력 계통 또는 부하 설비의 절연 감시를 행하는 절연 감시 장치에 있어서, 부하 설비의 입력측의 노이즈 필터를 구성하는 콘덴서의 정전 용량과 전력 계통의 대지 절연 용량의 합에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류보다 큰 감시 설정치 Irref를, 부하 설비의 운전 스케줄에 따라서 미리 설정한 테이블(42g)과, 시계(42f)에 의한 현재 시각에 따라서 상기 테이블(42g)로부터 판독한 감시 설정치 Irref를 출력하는 감시 설정치 연산부(42h)와, Igr 추출부(42c)에 의해 추출된 저항 성분 전류가 감시 설정치 Irref를 초과했을 때에 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 판정부(42d)와, 그 출력에 의해 적절한 경보를 발생하는 경보 출력부(42e)를 구비한다.

Description

절연 감시 장치{INSULATION MONITORING DEVICE}
본 발명은, 전력 계통이나 이 전력 계통에 접속된 부하 설비(이하, 이들을 통합하여 전력 계통이라고도 함)의 절연 상태를 감시하는 절연 감시 장치에 관한 것이다.
전력 계통의 절연 상태를 감시하는 절연 감시 방식으로서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 소위 Igr 방식, I0r 방식이 알려져 있다.
그 중, Igr 방식은, 수전용 변압기(transformer)의 접지선에 계통 주파수와는 상이한 소정 주파수의 감시 신호를 주입하고, 계통의 배전선으로부터 대지 정전 용량 또는 대지 절연 저항을 통해 환류해 온 감시 신호를 추출함과 함께, 추출한 감시 신호에 포함되는 저항 성분 전류의 크기를 소정의 감시 설정치와 비교하여 전력 계통의 절연 상태를 감시하는 것이다.
또한, I0r 방식은, 전력 계통에 감시 신호를 주입하지 않고, 수전용 변압기의 접지선을 흐르는 영상(零相) 전류로부터 계통의 대지 전압과 동상의 저항 성분 전류를 추출하고, 이 저항 성분 전류의 크기를 소정의 감시 설정치와 비교하여 전력 계통의 절연 상태를 감시하는 것이다.
한편, 부하 설비가 대용량의 인버터 등인 경우, 부하 설비의 입력측에 적어도 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터를 접속하는 것이 알려져 있다.
도 13은, 이러한 부하 설비 및 노이즈 필터를 구비한 전력 계통에 적용되는 Igr 방식의 절연 감시 장치의 전체 구성을 나타내고 있다.
도 13에 있어서, 10은 수전용 변압기, 11은 그 2차측에 접속된 접지선, 20은 배전선, 21은 배전선(20)에 설치된 회로 차단기, 22는 대지 정전 용량, 23은 대지 절연 저항, 30은 대용량의 인버터 등의 부하 설비, 31은 콘덴서를 갖는 노이즈 필터(용량성 필터), 41은 접지선에 감시 신호를 중첩하기 위한 감시 신호 중첩부, 42는, 접지선(11)을 흐르는 누설 전류로부터 후술하는 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 추출하여 절연 감시를 행하고, 경보 출력 등을 행하는 감시 장치 본체, 43은 접지선(11)의 전압을 기준 전압으로서 측정하는 기준 전압 측정부이다.
다음으로, 도 14는, 감시 장치 본체(42)의 기본적인 구성을 나타내는 블록도이다.
이 감시 장치 본체(42)에서는, 주파수 추출부(42a, 42b)에 의해, 기준 전압 Vst 및 누설 전류 I0로부터 감시 신호와 동일한 주파수 성분이 추출되고, Igr 추출부(42c)에 의해 기준 전압 Vst과 동상의 저항 성분 전류 Igr가 추출된다. 그리고, 절연 판정부(42d)가 저항 성분 전류 Igr의 크기를 소정의 감시 설정치 Irref와 비교하여, Igr가 감시 설정치 Irref를 상회한 경우에 절연 불량이라고 판정해서 경보 출력부(42e)에 신호를 보내고, 시각적 표시나 외부로의 신호 전송에 의해 적절한 경보를 출력시키고 있다.
일본 특허 제4738274호 공보(단락 [0005]∼[0011], 도 13, 도 14 등)
그러나, 도 13에 있어서, 부하 설비(30)를 운전할 때에 회로 차단기(21)를 투입하면, 배전선(20)과 접지점 사이에는 노이즈 필터(31)가 접속되게 되고, 이 노이즈 필터(31)는 대지 정전 용량(22)에 비해서 훨씬 큰 정전 용량치를 갖고 있다.
여기서, 노이즈 필터(31)의 용량 성분에 흐르는 전류의 위상은, 이상적으로는 기준 전압 Vst에 대하여 90도 전진 방향이 되는 것이다. 그러나, 실제로는 노이즈 필터(31)를 구성하는 각 콘덴서의 등가 직렬 저항이나 등가 직렬 인덕턴스의 영향에 의해, 도 15에 나타낸 바와 같이, 계통의 용량 성분(노이즈 필터(31) 및 대지 정전 용량(22))에 흐르는 전류의 위상은 기준 전압 Vst에 대하여 90도 미만이 되고, 기준 전압 Vst과 동상의 저항 성분 오차 전류 Igr'를 포함한 것이 된다. 또한, 콘덴서의 정전 용량은 온도 특성을 갖기 때문에, 도 15에서의 용량 성분 전류(현실)의 크기는 온도에 따라서 변화하고, 이것에 따라 저항 성분 오차 전류 Igr'의 크기도 변화한다.
이 때문에, 감시 장치 본체(42)에서는, 배전선(20)의 절연이 유지되고 있더라도, 도 15에 나타내는 저항 성분 오차 전류 Igr'를 검출하게 되어, 결과적으로 배전선(20)의 절연 불량으로 오인해 버릴 우려가 있다.
예컨대, 배전선(20)의 전압이 50[Hz], 200[V], 노이즈 필터(31)의 용량치가 20[μF]이며, 대지 정전 용량(22)을 가산한 용량 성분 전류(현실)의 위상이 기준 전압 Vst에 대하여 87도가 되는 등가 직렬 저항을 갖는 경우에는, 감시 장치 본체(42)에 의해, 위상 변이의 3도분에 해당하는 17.44[mA] 상당의 저항 성분 오차 전류 Igr'가 검출되게 된다. 특히, 노이즈 필터 등의 설비가 다수 존재하는 계통에서는, 상기 저항 성분 오차 전류 Igr'가 설비의 수만큼 가산되기 때문에, 큰 값이 된다.
자가용 전기 공작물 보안 관리 규정 JEAC8021-2006에서는, 50[mA]을 감시 상한치로 하고 있지만, 전술한 바와 같이, 노이즈 필터(31)의 투입/차단, 나아가 주위 온도에 따라 저항 성분 전류의 크기가 상이하기 때문에, 이 저항 성분 전류와 비교되는 감시 설정치를 일률적으로 또한 고정적으로 정하고 있는 경우에는, 전기 회로 및 설비의 절연 열화가 없더라도 감시 레벨을 초과하는 경우가 있어, 정밀한 절연 감시를 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 해결 과제는, 부하 설비의 운전 상황이나 주위 온도에 따른 적절한 감시 설정치를 자동적으로 선택 또는 연산함으로써, 정밀한 절연 감시를 가능하게 한 절연 감시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 전력 계통 또는 전력 계통에 접속된 부하 설비의 대지 절연 저항을 통해 환류하는 누설 전류를 검출함과 함께, 이 누설 전류로부터 전력 계통에 중첩한 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 구하여, 이 저항 성분 전류가 감시 설정치를 초과했을 때에 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 감시 장치로서, 부하 설비의 운전시에 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터가 접속되는 전력 계통을 대상으로 한 절연 감시 장치에 관한 것이다.
그리고, 청구항 1에 따른 발명은, 상기 콘덴서의 정전 용량 성분 전류에서 기인하는 저항 성분 오차 전류(설정치)를, 전력 계통 및 설비의 절연 감시를 위한 감시 기저 설정치(예컨대, 자가용 전기 공작물 보안 관리 규정에 정해진 감시 상한치인 50[mA])에 가산하여 구한 감시 설정치를 부하 설비의 운전 스케줄에 따라서 미리 설정한 테이블과, 현재 시각의 운전 스케줄에 따라서 상기 테이블로부터 판독한 감시 설정치를 출력하는 감시 설정치 연산부를 구비하고, 이 감시 설정치 연산부로부터 출력되는 감시 설정치를 저항 성분 전류와의 비교에 이용하여 절연 감시를 행하는 것이다.
청구항 2에 따른 발명은, 부하 설비의 운전 대수를 취득하는 운전 대수 취득부와, 부하 설비 1대당의 단위 설정치와 운전 대수에 따라서 증감하는 정전 용량 성분 전류에서 기인하는 저항 성분 오차 전류 설정치를, 전력 계통 및 설비의 절연 감시를 위한 감시 기저 설정치(예컨대, 자가용 전기 공작물 보안 관리 규정에 정해진 감시 상한치인 50[mA])에 가산하여 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부를 구비한 것이다.
청구항 3에 따른 발명은, 감시 신호와 동일 주파수 성분의 전류로부터, 상기 감시 신호와 위상이 동일해지는 저항 성분을 추출하는 저항 성분 전류 추출부와, 상기 감시 신호보다 위상이 예컨대 90도 전진한 용량 성분 전류를 추출하는 용량 성분 전류 추출부와, 이 용량 성분 전류 추출부에 의해 추출된 용량 성분 전류에 의해 단위 용량 성분 전류 또는 단위 정전 용량당의 단위 저항 성분 오차 전류를 연산하고, 이 연산치를, 전력 계통 및 설비의 감시를 위한 감시 기저 설정치(예컨대, 자가용 전기 공작물 보안 관리 규정에 정해진 감시 상한치인 50[mA])에 가산하여 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부를 구비하고, 감시 설정치 연산부에 의해 연산된 감시 설정치를, 상기 저항 성분 전류와의 비교에 이용하여 절연 감시를 행하는 것이다.
청구항 4에 따른 발명은, 감시 신호보다 위상이 예컨대 90도 전진한 용량 성분 전류를 추출하는 용량 성분 전류 추출부와, 이 용량 성분 전류 추출부에 의해 추출된 용량 성분 전류를 정전 용량으로 환산하는 정전 용량 환산부와, 이 정전 용량 환산부에 의해 환산된 정전 용량을, 노이즈 필터에 이용된 콘덴서의 종류에 따른 정전 용량 변화율과 주위 온도 계측치를 이용하여 보정하는 온도 보정 연산부와, 이 온도 보정 연산부에 의해 보정된 정전 용량에 따라서 흐르는 용량 성분 전류에서 기인하는 저항 성분 오차 전류를, 전력 계통 및 설비의 절연 감시를 위한 감시 기저 설정치(예컨대, 자가용 전기 공작물 보안 관리 규정에 정해진 감시 상한치인 50[mA])에 가산하여 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부를 구비한 것이다.
본 발명에 의하면, 노이즈 필터를 갖는 부하 설비의 운전 스케줄이나 운전 대수, 나아가 계통으로부터 추출한 용량 성분 전류나 정전 용량에 따라서 감시 설정치를 자동적으로 선택 또는 연산함으로써, 여러가지 상황에 기초해 적절한 감시 설정치를 이용한 절연 감시를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도(도 1의 (a)) 및 스케줄 설정 테이블의 설명도(도 1의 (b))이다.
도 2는 제1 실시형태에 있어서, 시간대에 따른 저항 성분 오차 전류 Igr'와 감시 설정치 Irref의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 제2 실시형태에서의 감시 설정치 Irref의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 제4 실시형태에서의 단위 용량 성분 전류 Igc당의 단위 오차 전류의 설명도이다.
도 8은 제4 실시형태에서의 감시 설정치 Irref의 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 9에서의 온도 보정 연산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 콘덴서의 온도 특성을 나타내는 도면이다.
도 12는 콘덴서의 종류와 정전 용량 변화율의 관계를 나타내는 테이블이다.
도 13은 종래의 절연 감시 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13에서의 감시 장치 본체의 기본적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 저항 성분 오차 전류를 설명하기 위한 벡터도이다.
이하, 도면에 따라서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또, 이하의 실시형태는, 본 발명을 도 13에 나타낸 바와 같은 Igr 방식의 절연 감시 장치에 적용한 경우의 것이다.
우선, 도 1의 (a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1의 감시 장치 본체(42A)에 있어서, 도 13과 마찬가지로, 주파수 추출부(42a, 42b)에 의해, 기준 전압 Vst 및 누설 전류 I0로부터 감시 신호와 동일한 주파수 성분이 추출된다. Igr 추출부(42c)에서는, 주파수 추출부(42b)의 출력으로부터, 기준 전압 Vst과 동상의 저항 성분 전류 Igr가 추출된다.
한편, 스케줄 설정 테이블(42g)에는, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 감시 대상 계통의 부하 설비의 시간적인 운전 스케줄(적어도 운전 시간을 포함하며, 필요에 따라서 운전 대수도 포함함)에 따른 감시 설정치 Irref가 저장되어 있다. 즉, 하루의 시간대 0:00∼24:00에 있어서, 인버터 등을 운전하는 경우에는 그 입력측에 노이즈 필터가 접속되고, 도 15에 나타낸 바와 같이, 기준 전압에 대하여 90도 미만의 위상을 갖는 용량 성분 전류(현실)가 흐른다. 이 때문에, 용량 성분 전류(현실)에 따라서 저항 성분 오차 전류 Igr'가 발생하게 되고, 감시 설정치 Irref가 고정되어 있는 경우에는 저항 성분 오차 전류 Igr'가 감시 설정치 Irref를 초과하여, 절연 불량으로 오인해 버릴 우려가 있다.
따라서, 이 실시형태에서는, 부하 설비의 운전 스케줄에 따라서 어느 정도의 용량 성분 전류(현실) 나아가서는 저항 성분 오차 전류 Igr'가 발생하는지를 미리 검출해 두고, 이 저항 성분 오차 전류 Igr'보다 충분히 큰 감시 설정치 Irref를, 스케줄 설정 테이블(42g)로서 시간대마다 설정해 둔다.
또, 도 2는 시간대에 따른 저항 성분 오차 전류 Igr'와 감시 설정치 Irref의 관계를 나타내는 도면이며, 8:00∼20:00 사이의 감시 설정치 Irref를 다른 시간대보다 조금 크게 설정한 예이다. 또한, 8:00∼20:00 사이에서 저항 성분 전류(오차) Igr'가 변화하고 있는 것은, 인버터의 운전 상황이나 운전 대수에 따라 노이즈 필터를 흐르는 용량 성분 전류(현실)가 변화하기 때문이다.
그리고, 도 1의 감시 설정치 연산부(42h)에서는, 시계(42f) 및 스케줄 설정 테이블(42g)을 참조하여, 현재 시각에 대응하는 감시 설정치 Irref를 구하여 절연 판정부(42d)로 보낸다.
절연 판정부(42d)에서는, Igr 추출부(42c)로부터 출력되는 저항 성분 전류 Igr가 감시 설정치 연산부(42h)로부터 보내진 감시 설정치 Irref를 초과했는지 아닌지 판정함으로써, 통상의 절연 감시를 행한다. 저항 성분 전류 Igr가 감시 설정치 Irref를 초과한 경우에는, 종래와 같이 경보 출력부(42e)를 동작시켜 적절한 경보를 행한다.
상기와 같이, 제1 실시형태에 의하면, 부하 설비의 운전 스케줄에 따라서 적절한 감시 설정치 Irref를 이용할 수 있기 때문에, 1일에 걸쳐 정확한 절연 감시를 행할 수 있다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3의 감시 장치 본체(42B)에 있어서, 운전 대수 취득부(42i)는, 운전시에 노이즈 필터가 접속되는 n(n은 1 이상의 자연수)대의 부하 설비의 운전 신호 1∼n을, 예컨대 각 설비의 운전시에 발생하는 Di(디지털 입력) 신호나 소정 레벨의 아날로그 신호로서 취입하고, 부하 설비의 운전 대수를 취득한다. 또한, 감시 장치 본체(42B)에는, 부하 설비 1대당의 감시 설정치(단위 설정치) Irref1이 설정되어 있다. 여기서, 단위 설정치 Irref1은, 운전시에 노이즈 필터가 접속되는 1대의 부하 설비에 의한 저항 성분 오차 전류에 해당하는 값이다.
운전 대수 취득부(42i)로부터 출력되는 부하 설비의 운전 대수와 단위 설정치 Irref1은 감시 설정치 연산부(42h)에 입력된다. 또한, 감시 설정치 연산부(42h)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스가 되는 기저 설정치 Irref0이 유지되어 있다. 이 기저 설정치 Irref0은, 전력 계통 및 설비의 절연 감시를 위한 기준이 되는 저항 성분 감시 전류 설정치에 해당한다(예컨대, 자가용 전기 공작물 보안 관리 규정에 정해진 감시 상한치인 50[mA]).
감시 설정치 연산부(42h)에서는, 수식 1에 나타낸 바와 같이, 부하 설비의 운전 대수 n과 단위 설정치 Irref1를 곱한 값에 기저 설정치 Irref0을 가산해 감시 설정치 Irref를 연산하여, 절연 판정부(42d)에 출력한다.
[수식 1]
Irref=Irref1×n+Irref0
절연 판정부(42d)에서는, 부하 설비의 운전 대수에 따라서 도 4와 같이 변경되는 감시 설정치 Irref를 이용하여 저항 성분 전류 Igr와의 비교를 행하여, 절연 감시를 행한다.
제2 실시형태에 의하면, 부하 설비의 운전 대수에 따라서 적절한 감시 설정치 Irref를 이용할 수 있기 때문에, 부하 설비의 운전 대수가 빈번하게 변화하는 계통에 있어서도 정확한 절연 감시를 행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5의 감시 장치 본체(42C)에서는, 운전 대수 취득부(42i)가, n대의 부하 설비의 운전 상황을 서버나 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) 등의 관리부(42j)에 의해 항상 관리하고, 통신부(42k)를 통해 부하 설비의 운전 대수를 취득한다. 이 운전 대수와 부하 설비 1대당의 단위 설정치 Irref1을 감시 설정치 연산부(42h)에 입력함으로써, 제2 실시형태와 같이 수식 1을 연산하여, 부하 설비의 운전 대수에 따라서 변경되는 감시 설정치 Irref와 저항 성분 전류 Igr의 비교에 의해 절연 감시를 행한다.
또, 관리부(42j)와 통신부(42k) 사이의 통신 수단, 부하 설비 1∼n과 관리부(42j) 사이의 통신 수단은 유선, 무선 어느 것이어도 좋다.
제3 실시형태에 의하면, 제2 실시형태와 같이, 부하 설비의 운전 대수가 빈번하게 변화하는 계통에 있어서도 정확한 절연 감시가 가능함과 함께, 부하 설비의 운전 상황을 무선 통신에 의해 취득함으로써, 부하 설비와 감시 장치 본체(42C) 사이의 배선을 생략할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6의 감시 장치 본체(42D)에서는, Igr 추출부(42c) 외에 Igc 추출부(42l)를 구비하고 있다. 이 Igc 추출부(42l)는, 누설 전류 I0에 포함되는 감시 신호와 동일한 주파수 성분이며, 기준 전압 Vst에 대하여 위상이 90도 전진한 용량 성분 전류 Igc를 추출한다.
또한, 감시 장치 본체(42D)에는, 단위 용량 성분 전류당의 감시 설정치(단위 설정치) α, 또는 용량 성분 전류로부터 환산한 단위 정전 용량당의 감시 설정치(단위 설정치) β가 기억되어 있다. 도 7은 단위 용량 성분 전류당의 단위 설정치 α의 설명도이며, 이 단위 설정치 α는, 예컨대 단위 용량 성분 전류 100[mA]당의 저항 성분 오차 전류에 해당한다.
감시 설정치 연산부(42h)는, 수식 2의 연산을 행하여, Igc 추출부(42l)로부터 출력되는 Igc와 단위 설정치 α에 기초하여 감시 설정치 Irref를 구한다. 또, Irref0은 상기와 마찬가지로 기저 설정치이다. 도 8은 수식 2에 따라 연산되는 감시 설정치 Irref의 설명도이다.
[수식 2]
Irref=(Igc/100[mA])×α+Irref0
또, 단위 정전 용량을 예컨대 1[μF]로 했을 때, 감시 설정치 Irref는 수식 3에 따라 연산된다. 수식 3에 있어서, C는 용량 성분 전류 Igc로부터 환산한 정전 용량치이다.
[수식 3]
Irref=(C/1[μF])×α+Irref0
이렇게 하여 연산된 감시 설정치 Irref는 절연 판정부(42d)에 입력되고, Igr 추출부(42c)로부터 출력되는 저항 성분 전류 Igr와 비교함으로써 절연 감시를 행한다.
제4 실시형태에 의하면, 누설 전류 I0로부터 추출한 용량 성분 전류 Igc 또는 정전 용량치 C에 따른 크기의 감시 설정치 Irref를 이용하여 절연 감시를 행하는 것이다.
이 때문에, 제1∼제3 실시형태와 같이 부하 설비의 운전 스케줄이나 운전 대수로부터 저항 성분 오차 전류 Igr'를 추정하여 감시 설정치 Irref를 결정하는 경우에 비해서, 계통에 실제로 흐르는 용량 성분 전류 Igc를 반영시킨 감시 설정치 Irref를 얻을 수 있고, 이 감시 설정치 Irref를 사용하여 보다 정확한 절연 감시를 행할 수 있다.
다음으로, 도 9는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 감시 장치 본체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9의 감시 장치 본체(42E)에서는, 추출한 용량 성분 전류 Igc를 정전 용량 C으로 환산하고, 이 정전 용량 C을 온도 보정하여 감시 설정치 Irref의 연산에 이용하고 있다.
즉, 도 9의 감시 장치 본체(42E)에 있어서, Igc 추출부(42l)에 의해 추출된 용량 성분 전류 Igc는 정전 용량 환산부(42q)에 입력되어, 정전 용량으로 환산된다. 이 정전 용량 C은 온도 보정 연산부(42p)에 의해 온도 보정되어 감시 설정치 연산부(42h)에 입력된다.
온도 보정 연산부(42p)에는, 감시 장치 본체(42E)의 내부의 온도 계측부(42n)에 의한 온도 계측치, 또는, 감시 장치 본체(42E)의 외부의 온도 계측부(42m)에 의해 계측되고, 관리부(42j) 및 통신부(42k)를 통해 수신한 온도 계측치가 입력되어 있다.
도 10은 도 9의 온도 보정 연산부(42p)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10에 있어서, 정전 용량 보정부(42r)는, 정전 용량 환산부(42q)로부터 입력되는 온도 보정전의 정전 용량 C을, 온도 계측치 및 후술하는 정전 용량 변화율을 이용해서 C'로 보정하여, 감시 설정치 연산부(42h)에 출력한다.
또한, 종류 입력부(42s)는 오퍼레이터의 수동 조작에 의해, 노이즈 필터(31)를 구성하는 콘덴서의 종류(유전체의 종류나 메이커, 형식 등)를 정전 용량 보정부(42r)에 입력하기 위한 것이다. 또, 이 종류 입력부(42s) 대신에, 도 9의 통신부(42k)를 통해 외부로부터 통신에 의해 콘덴서의 종류를 정전 용량 보정부(42r)에 입력해도 좋다.
일반적으로, 콘덴서의 정전 용량은 주위 온도에 따라 변화하며, 그 변화율은 콘덴서의 종류에 따라 상이한 것이다. 도 11은 콘덴서의 주위 온도와 정전 용량 변화율의 관계(온도 특성)를 나타내고 있고, C1, C2, C3은 각각 상이한 종류의 콘덴서의 특성이다. 또, 정전 용량 변화율은 기준 온도 t0에서 0[%]이다.
이 때문에, 정전 용량 보정부(42r)는, 콘덴서의 종류에 따른 온도 특성을 예컨대 도 11의 C1, C2, C3 중에서 선택함과 함께, 선택한 특성의 온도 계측치에 대응하는 정전 용량 변화율을 정전 용량 C에 곱셈함으로써, 온도 보정후의 정전 용량 C'을 얻을 수 있다.
도 12는 도 11에 나타낸 바와 같은 콘덴서의 온도 특성을 테이블로서 나타낸 것이다. 이 테이블을 정전 용량 보정부(42r)에 내장해 두고, 온도 계측치에 따른 정전 용량 변화율을 이용하면, 온도 보정후의 정전 용량 C'을 신속하게 연산할 수 있다.
이와 같이 하여 현재의 온도 계측치에서의 콘덴서의 정전 용량 C'이 구해지면, 감시 설정치 연산부(42h)는, 정전 용량 C'에 대응한 저항 성분 오차 전류와 기저 설정치를 가산함으로써 감시 설정치 Irref를 구할 수 있다. 절연 판정부(42d)는 이렇게 하여 구한 감시 설정치 Irref를 이용하여 절연 감시를 행하면 된다.
본 발명은 Igr 방식뿐만 아니라, 계통의 대지 전압을 이용하는 I0r 방식의 절연 감시 장치에도 이용할 수 있다.
42A, 42B, 42C, 42D, 42E : 감시 장치 본체
42a, 42b : 주파수 추출부
42c : Igr 추출부
42d : 절연 판정부
42e : 경보 출력부
42f : 시계
42g : 스케줄 설정 테이블
42h : 감시 설정치 연산부
42i : 운전 대수 취득부
42j : 관리부
42k : 통신부
42l : Igc 추출부
42m, 42n : 온도 계측부
42p : 온도 보정 연산부
42q : 정전 용량 환산부
42r : 정전 용량 보정부
42s : 종류 입력부

Claims (4)

  1. 전력 계통 또는 상기 전력 계통에 접속된 부하 설비의 대지 절연 저항을 통해 환류하는 누설 전류를 검출함과 함께, 상기 누설 전류로부터 상기 전력 계통에 중첩한 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 구하여, 상기 저항 성분 전류가 감시 설정치를 초과했을 때에 상기 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 감시 장치로서, 상기 부하 설비의 운전시에 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터가 접속되는 전력 계통을 대상으로 한 절연 감시 장치에 있어서,
    상기 콘덴서의 정전 용량과 상기 전력 계통의 대지 절연 용량의 합에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류보다 큰 상기 감시 설정치를, 상기 부하 설비의 운전 스케줄에 따라서 미리 설정한 테이블과,
    현재 시각의 상기 운전 스케줄에 따라서 상기 테이블로부터 판독한 상기 감시 설정치를 출력하는 감시 설정치 연산부
    를 구비하고,
    상기 감시 설정치 연산부로부터 출력되는 상기 감시 설정치를 상기 저항 성분 전류와의 비교에 이용하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.
  2. 전력 계통 또는 상기 전력 계통에 접속된 부하 설비의 대지 절연 저항을 통해 환류하는 누설 전류를 검출함과 함께, 상기 누설 전류로부터 상기 전력 계통에 중첩한 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 구하여, 상기 저항 성분 전류가 감시 설정치를 초과했을 때에 상기 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 감시 장치로서, 상기 부하 설비의 운전시에 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터가 접속되는 전력 계통을 대상으로 한 절연 감시 장치에 있어서,
    상기 부하 설비의 운전 대수를 취득하는 운전 대수 취득부와,
    상기 부하 설비 1대당의 단위 설정치, 상기 운전 대수, 및 상기 전력 계통의 대지 절연 용량에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류에 따른 기저 설정치를 이용하여, 상기 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부
    를 구비하고,
    상기 감시 설정치 연산부에 의해 연산된 상기 감시 설정치를 상기 저항 성분 전류와의 비교에 이용하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.
  3. 전력 계통 또는 상기 전력 계통에 접속된 부하 설비의 대지 절연 저항을 통해 환류하는 누설 전류를 검출함과 함께, 상기 누설 전류로부터 상기 전력 계통의 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 구하여, 상기 저항 성분 전류가 감시 설정치를 초과했을 때에 상기 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 감시 장치로서, 상기 부하 설비의 운전시에 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터가 접속되는 전력 계통을 대상으로 한 절연 감시 장치에 있어서,
    감시 신호와 동일 주파수 성분의 전류로부터, 상기 저항 성분 전류보다 위상이 전진한 용량 성분 전류를 추출하는 용량 성분 전류 추출부와,
    상기 용량 성분 전류 추출부에 의해 추출된 상기 용량 성분 전류, 단위 용량 성분 전류 또는 단위 정전 용량당의 단위 설정치, 및 상기 전력 계통의 대지 절연 용량에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류에 따른 기저 설정치를 이용하여, 상기 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부
    를 구비하고,
    상기 감시 설정치 연산부에 의해 연산된 상기 감시 설정치를 상기 저항 성분 전류와의 비교에 이용하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.
  4. 전력 계통 또는 상기 전력 계통에 접속된 부하 설비의 대지 절연 저항을 통해 환류하는 누설 전류를 검출함과 함께, 상기 누설 전류로부터 상기 전력 계통의 기준 전압과 동상의 저항 성분 전류를 구하여, 상기 저항 성분 전류가 감시 설정치를 초과했을 때에 상기 대지 절연 저항의 저하에 의한 절연 불량을 검출하는 절연 감시 장치로서, 상기 부하 설비의 운전시에 콘덴서를 포함하는 노이즈 필터가 접속되는 전력 계통을 대상으로 한 절연 감시 장치에 있어서,
    감시 신호와 동일 주파수 성분의 전류로부터, 상기 저항 성분 전류보다 위상이 전진한 용량 성분 전류를 추출하는 용량 성분 전류 추출부와,
    상기 용량 성분 전류 추출부에 의해 추출된 상기 용량 성분 전류를 정전 용량으로 환산하는 정전 용량 환산부와,
    상기 정전 용량 환산부에 의해 환산된 정전 용량을, 상기 콘덴서의 종류에 따른 정전 용량 변화율과 주위 온도 계측치를 이용하여 보정하는 온도 보정 연산부와,
    상기 온도 보정 연산부에 의해 보정된 정전 용량에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류와, 상기 전력 계통의 대지 절연 용량에 따라서 흐르는 저항 성분 오차 전류에 따른 기저 설정치를 이용하여, 상기 감시 설정치를 연산하는 감시 설정치 연산부
    를 구비하고,
    상기 감시 설정치 연산부에 의해 연산된 상기 감시 설정치를 상기 저항 성분 전류와의 비교에 이용하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.
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