TWI231079B - Insulation diagnostic device - Google Patents

Description

1231079 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種絕緣診斷裝置，特別是關於一種適 用於判斷電力系統的電纜等電力設備的絕緣劣化趨勢的絕 緣診斷裝置。 【先前技術】 電力設備的絕緣劣化是隨著時間地進展，最後大都有 接地故障事故或短路事故的情形。絕緣劣化的進展技巧是 複雜，惟一般大槪有如下兩種方式。 首先，第一種方式是由電纜被覆或導體支持絕緣體的 傷痕或劣化部分開始洩漏電流，而藉由依該洩漏電流所發 生的熱、壓力、離子等使得傷痕或劣化進展而增加洩漏電 流的情形。 其他方式是在電纜等所看到的方式，水分以樹枝狀地 滲透至絕緣物而發生絕緣擊穿，然後恢復絕緣的情形。 後者是稱爲間歇弧光接地故障，現象爲短時間內終了 ，且沒有再現性之故，因而很難檢測。 但是，最近的電力設備是有在帶電狀態下檢測間歇弧 光接地故障電流的技術要求，及設定預定停止設備計畫的 預測診斷技術的要求。 習知在接地電壓變成器（以下簡稱爲GPT )的中性點 與大地之間設置，一般運轉時是閉路，而在絕緣劣化診斷 時成爲開路，在開關裝置的兩極施加直流電壓，計測從電 -5- (2) 1231079 力設備至大地的洩漏電流，若其結果超過事先設定的基準 値時’則停止電力設備，個別地檢查電力線的絕緣劣化。 但是，以該裝置計測被判斷爲異常的電纜，也有在實使用 上不會有問題地可使用者，或是被判斷爲正常，也有在實 使用上成爲異常者。此乃在於測定是以直流實施，而實使 甩是在交流電壓下所使用的條件不相同與施加電壓的微妙 不同所引起。

又，在專利文獻1，利用基準的線間電壓信號，及其 他二相分的各該線間電壓信號與零相電流檢測取出接地故 障信號，由其相位來判斷接地故障相，又利用零相電流來 判斷事故線路，惟無法判斷在間歇弧光接地故障時的接地 故障檢測及事故線路。

又，在專利文獻2，輸入零相電壓，零相電流及線間 電壓之故，因而即使在間歇弧光接地故障，也可進行劣化 相的判定與事故線路的特定，惟會檢測依雜訊等的微弱電 流，有誤判爲間歇弧光接地故障或事故線路的情形。 專利文獻1:日本特開平4 — 42726號公報 專利文獻2:日本特開平6 — 300807號公報 如此在上述先前技術，必須在實使用狀態下停止電力 設備來檢查絕緣劣化，而且檢查結果欠缺信賴性，又，間 歇弧光接地故障時的接地故障檢測及判斷事故線路有較困 難的情形。 【發明內容】 -6- (3) 1231079 本發明的目的是在於提供一種不停止實使用狀態的電 力設備，當然可診斷絕緣劣化，而在發生間歇弧光接地故 障時，可特定有無發生接地故障及事故線路的絕緣診斷裝 置。

本發明是檢測電力系統的線間電壓，零相電壓，零相 電流來診斷電力工作物的絕緣的絕緣診斷裝置，具備算出 間歇弧光接地故障的運算處理部，利用零相電流與零相電 壓的峰値的積和結果來特定事故線路，由遠距離使用輸出 部也可判斷事故線路，爲其特徵者。 【實施方式】 以下，說明本發明的實施形態。 第1圖是表示絕緣診斷裝置的硬體構成。在輸入部1由 外部輸入信號，而在CPU 3進行運算結果，輸入信號及運 算結果是被儲存在記億體4。又，在顯示部5進行運算結果 或警報顯示，成爲在輸出部可外部輸出運算結果或警報信 f 號的構成。 第2圖是表示具備絕緣診斷裝置及遙控用現場監視裝 置的電力設備的構成例。 首先，在第2圖中，成爲對象的電力設備是非接地系 統的高壓配電系統設備；由連接於變壓器7的斷路器8，連 接於該斷路器的母線1 5，及由母線1 5所引出的複數饋線用 斷路器9〜1 2，接地變壓器1 3，配置在每相的零相變流器 50〜53所構成。爲了進行此些高壓配電系統設備的絕緣劣 (4) 1231079 化檢測，由零相變流器50〜53取出零相電流I。，而由接地 變壓器13取出線間電壓與零相電壓V〇並輸入在絕緣診斷裝 置1 4。又，將檢測結果輸出至現場監視裝置1 6，當然可進 行現場監視裝置1 6本體的監視，作爲利用網際網路，在內 網路17，可將資訊發送至遙控中心19或Web終端18等遠處 的構成。 本發明的一實施例的絕緣診斷裝置1 4是由接地變壓器 13取出零相電壓VG及線間電壓VI — 2、V2 — 3、V3 — 1作爲 信號，又由零相變流器51〜54的任一取出零相電流I。作爲 信號。該處理內容如第3圖所示地，在峰値保持（PEAK-HOLD )處理部20變換接地變壓器13的零相電壓Vo的高頻 電壓，在實效値，整定値處理部2 1進行實效値運算及整定 値的比較運算，整定値以上時，在位移處理部36〜3 8位移 變換線間電壓VI - 2、V2 — 3、V3 — 1，在積線和處理部26 〜28運算與在此相位變換的相電壓（R相、S相、T相電壓 )的積線和，之後在最大値處理部29運算最大値，將結果 與64K (間歇接地故障礙電壓電驛）動作運算結果，及在 「及」（AND )處理部30〜32演算「及」（AND )，在顯 示部33〜35相別地顯示結果。峰値-保持演算部是在位移 處理部36〜3 8施以相位30度位移線間電壓VI — 2、V2 - 3、 V3 - 1變換成相電壓後，在下降檢測處理部22〜24檢測相 電壓的下降，藉由在「或」（OR )處理部25「或」結果 的信號進行峰値-保持的復置。變換相電壓之後，在下降 復置峰値-保持的理由，是運算結果（相電壓與峰値-保 -8- (5) 1231079 持値的積和運算）成爲最大感度，在相電壓下降而復置時 ’相電壓的下降前或後，也能降低運算結果。

另一方面，將在實效値，整定値處理部2 1經實效値運 算及與整定値比較運算的結果而在R相、S相、T相相電壓 與相位領域檢測處理部39〜4 1比較運算相位領域，在「或 」（OR )處理部42經「或」（OR )的信號與表示於第6圖 的領域所運算結果一致，在計時處理部43當零相電壓的峰 値保持値5週期分的移動平均最大値超過整定値時，作成 在64K動作處理部44使64K動作的構成。

在第7圖表示定時器的運算例。零相波形如圖示地發 生時，零相峰値是最大成爲30V，惟零相波形的5週期分的 移動平均最大値是成爲24 V，每一秒鐘的零相移動平均最 大値是成爲24V。將5週期分的移動平均最大値作爲判斷材 料，可防止依雜訊等的誤判斷。又，定時器的整定値是由 過去的實驗結果，注重在間歇弧光接地故障現象的發生頻 度大都在0.1秒鐘至0.5秒鐘以內，不會發生5秒鐘以上的情 形，而作爲1秒鐘。因此每經過1秒鐘復置零相峰値，零相 移動平均最大値，每1秒鐘的零相移動平均最大値。 實施如上的運算，可確實地檢測間歇弧光接地故障時 所發生的高頻零相電壓，而可成爲動作64K。 又，在峰値保持處理部45變換表示於零相變流器50〜 53的任一變流器的零相電流的高頻成分，而在積和處理部 46積和運算該結果與在峰値保持處理部20所運算的零相電 壓，結果爲+時，則在「及」（AND )處理部47運算「及 -9- (6) 1231079 」（AND )，若64K動作處理部44的64K有動作，則在事故 線路顯示部4 8顯示事故線路。若積和處理部46的結果爲 +，則可特定爲事故線路的理由，是接地故i時電流朝有

I 事故處的電路流動之故，因而有事故處的電路是零相電流 與零相電壓成爲相同相位，惟沒有事故處的讀路是零相電 流與零相電壓成爲逆相位之故，因而利用採取零相電壓與 零相電流的積和，可判斷包括或不包括事故處。因此，實 施如上述的運算，在間歇弧光接地故障時，可確實地判斷 是否在有事故線路。 又，利用表示於第1圖的輸出部6，可將記憶在記憶體 4的計測値，事故線路，判斷結果，警報的資訊輸出至遙 控用現場監視裝置1 6等的外部裝置，即使在遠距離也可參 照計測値，事故線路，判定結果，警報的資訊。 第4圖是表示絕緣診斷裝置及遙控用現場監視裝置的 電力設備的構成例。與第2圖的不同處，是電力設備與絕 緣監視裝置的連接構成不相同，在第2圖中，在各饋線具 有一具絕緣診斷裝置，而在第4圖中，成爲整體具有一具 絕緣診斷裝置。 本發明的一實施例的絕緣診斷裝置14 —是在如第4圖 所示的非接地系的高壓配電系統設備中，從接地變壓器1 3 取入零相電壓與線間電壓作爲信號，又從複數零相變流器 5〇〜5 3取入分別檢測的零相電流1〇1〜1〇4作爲鲁號。 第5圖是表示絕緣診斷裝置1 4的功能方塊。與第3圖 的不同處，是零相電流的輸入成爲複數之故，因而隨著此 -10- (7) 1231079 使得峰値保持處理部85〜88，積和處理部89〜92，「及」 (AND )處理部93〜96，事故線路顯示部97〜100準備零 相電流的輸入電路分管，成爲可同時地判斷複數事故線路 的構成。 如第5圖所示地，本發明的一實施例的絕緣診斷裝置 14>的處理內容是在峰値保持（PEAK - HOLD )處理部60 變換接地變壓器13的零相電壓Vq的高頻電壓，在實效値， 整定値處理部6 1進行實效値運算及整定値的比較運算，整 定値以上時，在位移處理部76〜7 8位移變換線間電壓VI-2、V2 — 3、V3 — 1，在積線和處理部66〜68運算與在此相 位變換的相電壓（R相、S相、T相電壓）的積線和，之後 在最大値處理部69運算最大値，將結果與64K動作運算結 果，及在「及」（AND)處理部70〜72演算「及」（AND )，在顯示部73〜75相別地顯示結果。峰値-保持演算部 是在位移處理部7 6〜7 8施以相位3 0度位移線間電壓V 1 - 2 、V2 - 3、V3 - 1變換成相電壓後，在下降檢測處理部62〜 64檢測相電壓的下降，藉由在「或」（〇R )處理部25「 或」結果的信號進行峰値-保持的復置。變換相電壓之後 ，在下降復置峰値-保持的理由，是與在絕緣診斷裝置1 4 所說明同樣的理由。 另一方面，將在實效値，整定値處理部6 1經實效値運 算及與整定値比較運算的結果而在R相、S相、T相相電壓 與相位領域檢測處理部79〜8 1比較運算相位領域，在「或 」（OR )處理部82經「或」（OR )的信號與表示於第6圖 -11 - (8) 1231079 的領域所運算結果一致，在計時處理部8 3當零相電壓的峰 値保持値5週期分的移動平均最大値超過整定値時，作成 在64K動作處理部84使64K動作的構成。有關於將零相電 壓的峰値保持値5週期分的異動平均最大値作成判斷材料 的理由與整定値是與絕緣診斷裝置1 4同樣。 又，在峰値保持處理部85〜88變換零相變流器51〜54 的各該變流器的零相電流的高頻成分，而在積和處理部89 〜92積和運算該結果與在峰値保持處理部60所運算的零相 電壓，結果爲+時，則在「及」（AND )處理部93〜96運 算「及」（AND )，若64K動作處理部84的64K有動作，則 在事故線路顯示部97〜100顯示事故線路。若積和處理部 89〜92的結果爲+，則可特定爲事故線路的理由，是接地 故障時電流朝有事故處的電路流動之故，因而有事故處的 電路是零相電流與零相電壓成爲相同相位，惟沒有事故處 的電路是零相電流與零相電壓成爲逆相位之故，因而利用 採用零相電壓與零相電流的積和，可判斷包括事故處的電 路。 又，與絕緣診斷裝置1 4同樣，可將記憶在記憶體4的 計測値，事故線路，判斷結果，警報的資訊輸出至遙控用 現場監視裝置1 6等的外部裝置，即使在遠距離也可參照計 測値，事故線路，判定結果，警報的資訊。 (發明的效果） 如上述地，依照本發明，不必停止實使用狀態的電力 -12- (9) 1231079 設備成爲可診斷絕緣劣化，而且在發生間歇弧光接地故障 時’可特定有無發生接地故障及事故線路之故，因而具有 將重大事故防範於未然的效果。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的絕緣診斷裝置的一實施例的方 塊圖。 第2圖是表示具備本發明的一實施例的絕緣診斷裝置 的電力設備的構成例的圖式。 第3圖是表示本發明的絕緣診斷裝置的一實施例的運 算處理的方塊圖。 第4圖是表示本發明的一實施例的構成的圖式。 第5圖是表示本發明的一實施例的間歇弧光接地故障 檢測處理，事故線路檢測處理內容的圖式。 第6圖是表示本發明的動作相位領域說明圖。 第7圖是表示本發明的計時運算說明圖。 〔主要元件對照表〕 1 輸入部 2 電源部 4 記憶體 5 顯示部 6 輸出部 7 變壓器 -13- (10) 1231079 (10)

8 斷 路 器 9 饋 線 用 斷 路 器 10 饋 線 用 斷 路 器 11 饋 線 用 斷 路 器 12 饋 線 用 斷 路 器 13 接 地 變 壓 器 14 絕 緣 診 斷 裝 置 15 母 線 -14 -

Claims (1)

1. (1) 1231079 拾、申請專利範圍 1 · 一種絕緣診斷裝置，其特徵爲具備： 輸入來自接地變壓器的零相電壓與線間電壓及來自饋 線的零相變流器的零相電流並施以運算處理的峰値保持（ PEAK — HOLD)處理部；依據該峰値保持處理部的運算結 果進行復置的峰値復置處理部；由實效値運算及整定値比 較運算的結果與相電壓來比較運算相位領域的相位領域檢 測處理部；具有定時器處理，算出絕緣物被絕緣擊穿之後 絕緣恢復的間歇弧光接地故障的運算處理部；以及藉由比 較峰値保持變換上述饋線的複數零相變流器的任一變流器 的零相電流高頻成分的結果，及與在上述峰値保持處理部 所運算的零相電壓的積和運算結果爲正負及間歇地故障過 電壓電驛的動作來特定事故線路的事故電路判定處理部。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的絕緣診斷裝置，其 中，上述饋線用斷路器是由複數所構成，從該複數饋線用 斷路器分別檢測的零相電流被輸入於上述峰値保持處理部 施以運算處理者。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的絕緣診斷 裝置，其中，該絕緣診斷裝置是具備外部輸出功能。 4.如申請專利範圍第3項所述的絕緣診斷裝置，其 中，上述外部輸出功能是將計測値，事故線路，判定結果 ，警報的資訊輸出至遙控裝置者。 5 ·如申請專利範圍第1項所述的絕緣診斷裝置，其 中，上述運算處理部是運算零相電壓的峰値保持値5週期 -15- (2) 1231079 分量的移動平均最大値作爲發生上述間歇弧光接地故障的 判斷材料。 6.如申請專利範圍第1項或第5項所述的絕緣診斷裝 置，其中，上述運算處理部是將其動作定時器的時限設在 0.1至1.0秒鐘。 -16-