JP2000321318A - 避雷器の漏れ電流測定方法及び装置 - Google Patents
避雷器の漏れ電流測定方法及び装置Info
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- JP2000321318A JP2000321318A JP11129706A JP12970699A JP2000321318A JP 2000321318 A JP2000321318 A JP 2000321318A JP 11129706 A JP11129706 A JP 11129706A JP 12970699 A JP12970699 A JP 12970699A JP 2000321318 A JP2000321318 A JP 2000321318A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 避雷器の全漏れ電流から避雷器の劣化等を判
定するのでは、系統に重畳する高調波成分によって測定
精度に大きく影響する。この対策として、系統電圧波形
を得るには大掛かりな検出手段を別途に設ける必要があ
る。 【解決手段】 電流波形測定部14は変流器13に得る
避雷器12の全漏れ電流波形を電圧波形として求め、こ
の電圧波形から全漏れ電流演算部15が全漏れ電流の実
効値又は波高値を求め、フーリエ変換部16は電圧波形
をフーリエ変換して周波数次数別の電流高調波成分を抽
出し、電流−電圧変換部17は電流高調波成分を電流−
電圧変換して系統電圧の高調波成分を周波数次数別に求
め、出力部18は全漏れ電流演算部の演算結果及び電流
−電圧変換部の変換結果を出力する。
定するのでは、系統に重畳する高調波成分によって測定
精度に大きく影響する。この対策として、系統電圧波形
を得るには大掛かりな検出手段を別途に設ける必要があ
る。 【解決手段】 電流波形測定部14は変流器13に得る
避雷器12の全漏れ電流波形を電圧波形として求め、こ
の電圧波形から全漏れ電流演算部15が全漏れ電流の実
効値又は波高値を求め、フーリエ変換部16は電圧波形
をフーリエ変換して周波数次数別の電流高調波成分を抽
出し、電流−電圧変換部17は電流高調波成分を電流−
電圧変換して系統電圧の高調波成分を周波数次数別に求
め、出力部18は全漏れ電流演算部の演算結果及び電流
−電圧変換部の変換結果を出力する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非直線抵抗体を避
雷素子とした避雷器の漏れ電流測定方法及び装置に係
り、特に全漏れ電流測定で高調波成分を抽出する方法及
び装置に関する。
雷素子とした避雷器の漏れ電流測定方法及び装置に係
り、特に全漏れ電流測定で高調波成分を抽出する方法及
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の避雷器は、酸化亜鉛を主成分と
する非直線抵抗体等を系統の定格電圧に応じた枚数だけ
積層した構造とされ、電力系統に接続されて雷サージ等
から電力系統を保護する。
する非直線抵抗体等を系統の定格電圧に応じた枚数だけ
積層した構造とされ、電力系統に接続されて雷サージ等
から電力系統を保護する。
【0003】この種の避雷器の劣化や故障診断手段とし
て、系統が運転中でも評価できる漏れ電流測定装置が設
けられる。この漏れ電流測定装置は、避雷素子の劣化が
その非直線性の低下として現れ、その結果として避雷器
の漏れ電流が増加することを利用するもので、漏れ電流
測定によって避雷素子の劣化の有無や度合いを検出し、
さらに寿命を予測することができる。
て、系統が運転中でも評価できる漏れ電流測定装置が設
けられる。この漏れ電流測定装置は、避雷素子の劣化が
その非直線性の低下として現れ、その結果として避雷器
の漏れ電流が増加することを利用するもので、漏れ電流
測定によって避雷素子の劣化の有無や度合いを検出し、
さらに寿命を予測することができる。
【0004】非直線抵抗体を避雷素子とする避雷器の等
価回路は、図2に示すように、抵抗とコンデンサの並列
回路になり、その全漏れ電流Iは常規対地電圧において
容量分電流ICと抵抗分電流IRの合成で表すことができ
る。
価回路は、図2に示すように、抵抗とコンデンサの並列
回路になり、その全漏れ電流Iは常規対地電圧において
容量分電流ICと抵抗分電流IRの合成で表すことができ
る。
【0005】このことから、避雷器の漏れ電流測定に
は、全漏れ電流I(=IC+IR)を測定する方法と、抵
抗分電流IRのみを測定する方法がある。全漏れ電流の
測定方法は、避雷器のアース側に設けた電流計や変流器
を使用する。抵抗分電流の測定方法は、全漏れ電流測定
の他に、変成器PD(PT)から得る系統の電圧検出信
号を微分することで容量分電流ICを得、これをキャン
セル分として全漏れ電流測定値Iから差し引くことで抵
抗分電流IRを抽出する。
は、全漏れ電流I(=IC+IR)を測定する方法と、抵
抗分電流IRのみを測定する方法がある。全漏れ電流の
測定方法は、避雷器のアース側に設けた電流計や変流器
を使用する。抵抗分電流の測定方法は、全漏れ電流測定
の他に、変成器PD(PT)から得る系統の電圧検出信
号を微分することで容量分電流ICを得、これをキャン
セル分として全漏れ電流測定値Iから差し引くことで抵
抗分電流IRを抽出する。
【0006】この抵抗分電流の測定装置は、例えば、図
3に示すようになる。系統電圧が印加される系統線路1
と接地間に避雷器2の他に、電圧検出用の変成器(PD
又はPT)3を設ける。
3に示すようになる。系統電圧が印加される系統線路1
と接地間に避雷器2の他に、電圧検出用の変成器(PD
又はPT)3を設ける。
【0007】避雷器2の全漏れ電流は、変流器(CT)
4と、この変流器からの検出電流を電圧信号に変換及び
増幅するアンプ5によって検出する。変成器3の検出電
圧はアンプ6によって増幅し、この信号を微分回路7に
よって微分することにより位相を90度進めた容量性成
分の電圧信号を得る。レベル調整回路8は、アンプ5か
らの検出電圧波高値に対する微分回路7からの検出電圧
波高値(容量性成分)を調整する。
4と、この変流器からの検出電流を電圧信号に変換及び
増幅するアンプ5によって検出する。変成器3の検出電
圧はアンプ6によって増幅し、この信号を微分回路7に
よって微分することにより位相を90度進めた容量性成
分の電圧信号を得る。レベル調整回路8は、アンプ5か
らの検出電圧波高値に対する微分回路7からの検出電圧
波高値(容量性成分)を調整する。
【0008】差動アンプ9は、アンプ5に得る避雷器2
の全漏れ電流Iの電圧信号とレベル調整回路8に得る避
雷器2の容量分電流ICの電圧信号との差分演算により
抵抗分電流IRの電圧信号を得る。この抵抗分電流I
Rは、表示器10に表示、さらには監視装置等に伝送す
る。
の全漏れ電流Iの電圧信号とレベル調整回路8に得る避
雷器2の容量分電流ICの電圧信号との差分演算により
抵抗分電流IRの電圧信号を得る。この抵抗分電流I
Rは、表示器10に表示、さらには監視装置等に伝送す
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】避雷器の漏れ電流は、
常規対地電圧において、大部分が容量分電流であり、抵
抗分電流はそれに比べてかなり小さい。このため、系統
電圧に高調波成分が重畳している場合、全漏れ電流にも
高調波電流が多く含まれて電流波形が大きく歪んでしま
う。したがって、全漏れ電流(実効値)のみの測定で
は、高調波成分の重畳が測定精度に大きく影響した場
合、避雷器の劣化判定等に誤りを起こす恐れがある。
常規対地電圧において、大部分が容量分電流であり、抵
抗分電流はそれに比べてかなり小さい。このため、系統
電圧に高調波成分が重畳している場合、全漏れ電流にも
高調波電流が多く含まれて電流波形が大きく歪んでしま
う。したがって、全漏れ電流(実効値)のみの測定で
は、高調波成分の重畳が測定精度に大きく影響した場
合、避雷器の劣化判定等に誤りを起こす恐れがある。
【0010】一方、抵抗分電流の測定方法では、全漏れ
電流から容量分電流がキャンセルされるため、電圧高調
波の影響を小さくすることができるが、抵抗分電流値は
100mA以下と小さく測定精度が問題となる。
電流から容量分電流がキャンセルされるため、電圧高調
波の影響を小さくすることができるが、抵抗分電流値は
100mA以下と小さく測定精度が問題となる。
【0011】また、この測定方法では、容量分電流をキ
ャンセルする手段として、系統電圧を検出するための変
成器等の設備が必要となり、高価な漏れ電流測定装置に
なる。
ャンセルする手段として、系統電圧を検出するための変
成器等の設備が必要となり、高価な漏れ電流測定装置に
なる。
【0012】なお、避雷器が設置される位置に保護継電
器用の変成器が設けられる場合、この変成器を容量分電
流検出手段として利用することができるが、必ずしも避
雷器の近傍に設置されているとは限らない。また、変成
器が設置される位置からケーブルを延長して漏れ電流測
定装置に入力することも考えられるが、大掛かりなケー
ブル敷設を必要とするし、漏れ電流に対する電圧位相の
ずれが予想される。
器用の変成器が設けられる場合、この変成器を容量分電
流検出手段として利用することができるが、必ずしも避
雷器の近傍に設置されているとは限らない。また、変成
器が設置される位置からケーブルを延長して漏れ電流測
定装置に入力することも考えられるが、大掛かりなケー
ブル敷設を必要とするし、漏れ電流に対する電圧位相の
ずれが予想される。
【0013】本発明の目的は、系統電圧測定手段を不要
にした全漏れ電流測定方式にしながら系統の高調波成分
による影響を考慮した測定ができる漏れ電流測定方法及
び装置を提供することにある。
にした全漏れ電流測定方式にしながら系統の高調波成分
による影響を考慮した測定ができる漏れ電流測定方法及
び装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、避雷器の全漏れ電流は大部分が容量分電流
であり、全漏れ電流波形を微分したものは系統電圧波形
にほぼ等しくなることに着目し、全漏れ電流波形をフー
リエ変換することで周波数次数別の電流高調波成分を抽
出し、さらに電流−電圧変換することで系統電圧の高調
波成分を周波数次数別に求め、この高調波成分の抽出結
果を避雷器の劣化判定等に利用できるようにしたもので
あり、以下に原理的に説明する。
決するため、避雷器の全漏れ電流は大部分が容量分電流
であり、全漏れ電流波形を微分したものは系統電圧波形
にほぼ等しくなることに着目し、全漏れ電流波形をフー
リエ変換することで周波数次数別の電流高調波成分を抽
出し、さらに電流−電圧変換することで系統電圧の高調
波成分を周波数次数別に求め、この高調波成分の抽出結
果を避雷器の劣化判定等に利用できるようにしたもので
あり、以下に原理的に説明する。
【0015】避雷器の全漏れ電流Iのうち、容量分電流
IC(t)は、印加される系統電圧Vを微分し、波高値
の調整も含めると次式で表せる。
IC(t)は、印加される系統電圧Vを微分し、波高値
の調整も含めると次式で表せる。
【0016】
【数1】
【0017】ω:2πf f:基本周波数 Vn:電圧Vのn次高調波成分の波高値 θvn:電圧Vのn次高調波成分の位相 I1:漏れ電流の波高値(基本波成分) V1:電圧波高値(基本波成分) n:周波数次数 上記の式から、容量分電流に含まれるn次周波数成分の
電流(電圧微分)波高値Incpは、n次周波数成分の電
圧波高値Vnpとは次式の関係になる。
電流(電圧微分)波高値Incpは、n次周波数成分の電
圧波高値Vnpとは次式の関係になる。
【0018】
【数2】Incp=Vnp×n …(2) この式の電流波高値Incp及び電圧波高値Vnpを避雷器
の全漏れ電流に対する高調波含有率(%)にそれぞれ置
き換えれば、次式の関係になる。
の全漏れ電流に対する高調波含有率(%)にそれぞれ置
き換えれば、次式の関係になる。
【0019】
【数3】In(%)=Vn(%)×n …(3) この関係を検証するため、実系統で測定した電圧波形及
び全漏れ電流波形を基にして検討した結果を下記表1に
示す。
び全漏れ電流波形を基にして検討した結果を下記表1に
示す。
【0020】
【表1】
【0021】この表からも明らかなように、Vn(%)
×nとIn(%)は、良く一致している。なお、第3次
高調波については誤差が大きくなるが、これは第3次高
調波に対して避雷器のコンデンサ容量と抵抗値のインピ
ーダンス比率が近くなり、抵抗分電流が増すためと考え
られる。
×nとIn(%)は、良く一致している。なお、第3次
高調波については誤差が大きくなるが、これは第3次高
調波に対して避雷器のコンデンサ容量と抵抗値のインピ
ーダンス比率が近くなり、抵抗分電流が増すためと考え
られる。
【0022】以上のことから、本発明は、避雷器の全漏
れ電流検出波形からフーリエ変換によって周波数次数別
の電流波高値を求め、これを電流−電圧変換することで
系統電圧に含まれる高調波成分を周波数次数別に求め、
この高調波成分の抽出結果を避雷器の劣化判定等に利用
できるようにしたものであり、以下の方法及び装置を特
徴とする。
れ電流検出波形からフーリエ変換によって周波数次数別
の電流波高値を求め、これを電流−電圧変換することで
系統電圧に含まれる高調波成分を周波数次数別に求め、
この高調波成分の抽出結果を避雷器の劣化判定等に利用
できるようにしたものであり、以下の方法及び装置を特
徴とする。
【0023】(第1の発明)非直線抵抗体を避雷素子と
する避雷器の漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する
高調波成分を抽出する避雷器の漏れ電流測定方法であっ
て、避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出し、前記電流
波形をフーリエ変換して周波数次数別の電流高調波成分
を抽出し、前記電流高調波成分を電流−電圧変換して系
統電圧の高調波成分を周波数次数別に求めることを特徴
とする避雷器の漏れ電流測定方法。
する避雷器の漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する
高調波成分を抽出する避雷器の漏れ電流測定方法であっ
て、避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出し、前記電流
波形をフーリエ変換して周波数次数別の電流高調波成分
を抽出し、前記電流高調波成分を電流−電圧変換して系
統電圧の高調波成分を周波数次数別に求めることを特徴
とする避雷器の漏れ電流測定方法。
【0024】(第2の発明)非直線抵抗体を避雷素子と
する避雷器の漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する
高調波成分を抽出する避雷器の漏れ電流測定装置であっ
て、避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出する電流検出
手段と、前記電流波形から全漏れ電流の実効値又は波高
値を求める全漏れ電流演算手段と、前記電流波形をフー
リエ変換して周波数次数別の電流高調波成分を抽出する
フーリエ変換手段と、前記電流高調波成分を電流−電圧
変換して系統電圧の高調波成分を周波数次数別に求める
電流−電圧変換手段と、前記全漏れ電流演算手段の演算
結果及び電流−電圧変換手段の変換結果を出力する出力
手段とを備えたことを特徴とする避雷器の漏れ電流測定
装置。
する避雷器の漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する
高調波成分を抽出する避雷器の漏れ電流測定装置であっ
て、避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出する電流検出
手段と、前記電流波形から全漏れ電流の実効値又は波高
値を求める全漏れ電流演算手段と、前記電流波形をフー
リエ変換して周波数次数別の電流高調波成分を抽出する
フーリエ変換手段と、前記電流高調波成分を電流−電圧
変換して系統電圧の高調波成分を周波数次数別に求める
電流−電圧変換手段と、前記全漏れ電流演算手段の演算
結果及び電流−電圧変換手段の変換結果を出力する出力
手段とを備えたことを特徴とする避雷器の漏れ電流測定
装置。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
装置構成図である。系統線路11と接地間に設けられる
避雷器12には、変流器(またはシャント抵抗などの電
流検出器)13が設けられ、避雷器12の全漏れ電流波
形が検出される。
装置構成図である。系統線路11と接地間に設けられる
避雷器12には、変流器(またはシャント抵抗などの電
流検出器)13が設けられ、避雷器12の全漏れ電流波
形が検出される。
【0026】電流波形測定部14は、変流器13からの
検出電流波形ILを必要に応じて増幅し、電圧波形VLに
変換する。
検出電流波形ILを必要に応じて増幅し、電圧波形VLに
変換する。
【0027】全漏れ電流演算部15は、測定部14から
の電圧波形VLから全漏れ電流の実効値Irms及び波高値
IPを演算で求める。これら値は、系統の基本周波数に
ついて求めるか、高調波成分も含めて求めるかを切り替
えできるものが好ましい。
の電圧波形VLから全漏れ電流の実効値Irms及び波高値
IPを演算で求める。これら値は、系統の基本周波数に
ついて求めるか、高調波成分も含めて求めるかを切り替
えできるものが好ましい。
【0028】フーリエ級数変換部16は、測定部14か
らの電圧波形VLを高速フーリエ変換し、全漏れ電流に
含まれる周波数次数別の電流高調波含有率In(%)を
計算する。
らの電圧波形VLを高速フーリエ変換し、全漏れ電流に
含まれる周波数次数別の電流高調波含有率In(%)を
計算する。
【0029】電流−電圧変換部17は、フーリエ級数変
換部16からの電流高調波含有率I n(%)を前記
(3)式の関係から電圧高調波含有率Vn(%)×nと
して求め、さらには電圧高調波含有率Vn(%)を求め
る。
換部16からの電流高調波含有率I n(%)を前記
(3)式の関係から電圧高調波含有率Vn(%)×nと
して求め、さらには電圧高調波含有率Vn(%)を求め
る。
【0030】出力部18は、演算部15からの全漏れ電
流の実効値Irmsと波高値IPを取り込み、また変換部1
7からの電圧高調波含有率Vn(%)やVn(%)×nを
取り込み、データの比較等を容易にするためには必要に
応じて正規化演算等を行って出力する。
流の実効値Irmsと波高値IPを取り込み、また変換部1
7からの電圧高調波含有率Vn(%)やVn(%)×nを
取り込み、データの比較等を容易にするためには必要に
応じて正規化演算等を行って出力する。
【0031】この出力は、出力部18に搭載するディス
プレイ等に画面表示したり、有線又は無線通信手段で中
央の監視装置等に伝送する。また、出力部18の出力に
は、全漏れ電流の実効値Irms等を劣化判定基準値と比
較を行う劣化度合い判定結果等を得る。
プレイ等に画面表示したり、有線又は無線通信手段で中
央の監視装置等に伝送する。また、出力部18の出力に
は、全漏れ電流の実効値Irms等を劣化判定基準値と比
較を行う劣化度合い判定結果等を得る。
【0032】以上のように、本実施形態によれば、従来
の系統電圧の測定手段を不要にし、避雷器の全漏れ電流
測定のみにより、系統電圧に高調波が重畳する場合にも
その成分を抽出することができる。また、このデータを
避雷器の劣化判定等の診断条件に含ませるなど、避雷器
の漏れ電流測定結果が系統電圧の高調波成分により影響
を受けているのか判断することが可能になる。
の系統電圧の測定手段を不要にし、避雷器の全漏れ電流
測定のみにより、系統電圧に高調波が重畳する場合にも
その成分を抽出することができる。また、このデータを
避雷器の劣化判定等の診断条件に含ませるなど、避雷器
の漏れ電流測定結果が系統電圧の高調波成分により影響
を受けているのか判断することが可能になる。
【0033】なお、実施形態における演算要素14〜1
8は、一部又は全部をアナログ回路構成又はコンピュー
タを利用したディジタル演算処理により実現される。
8は、一部又は全部をアナログ回路構成又はコンピュー
タを利用したディジタル演算処理により実現される。
【0034】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、避雷器
の全漏れ電流を検出し、この電流波形をフーリエ変換す
ることで周波数次数別の電流高調波成分を抽出し、さら
に電流−電圧変換することで系統電圧の高調波成分を周
波数次数別に求めるようにしたため、系統電圧測定手段
を不要にした全漏れ電流測定のみによって系統の高調波
成分による影響を考慮した測定ができ、避雷器の劣化判
定誤り等を無くすことができる。
の全漏れ電流を検出し、この電流波形をフーリエ変換す
ることで周波数次数別の電流高調波成分を抽出し、さら
に電流−電圧変換することで系統電圧の高調波成分を周
波数次数別に求めるようにしたため、系統電圧測定手段
を不要にした全漏れ電流測定のみによって系統の高調波
成分による影響を考慮した測定ができ、避雷器の劣化判
定誤り等を無くすことができる。
【図1】本発明の実施形態を示す避雷器の漏れ電流測定
装置構成図。
装置構成図。
【図2】避雷器の漏れ電流を説明するための等価回路
図。
図。
【図3】従来の避雷器の漏れ電流測定装置構成図。
1、11…系統線路 2、12…避雷器 13…変流器 14…電流波形測定部 15…全漏れ電流演算部 16…フーリエ変換部 17…電流−電圧変換部 18…出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 秀人 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 澤田 敦志 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式会 社明電舎内 Fターム(参考) 2G015 AA00 CA21
Claims (2)
- 【請求項1】 非直線抵抗体を避雷素子とする避雷器の
漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する高調波成分を
抽出する避雷器の漏れ電流測定方法であって、 避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出し、前記電流波形
をフーリエ変換して周波数次数別の電流高調波成分を抽
出し、前記電流高調波成分を電流−電圧変換して系統電
圧の高調波成分を周波数次数別に求めることを特徴とす
る避雷器の漏れ電流測定方法。 - 【請求項2】 非直線抵抗体を避雷素子とする避雷器の
漏れ電流測定と共に、系統電圧に重畳する高調波成分を
抽出する避雷器の漏れ電流測定装置であって、 避雷器の全漏れ電流を電流波形で検出する電流検出手段
と、 前記電流波形から全漏れ電流の実効値又は波高値を求め
る全漏れ電流演算手段と、 前記電流波形をフーリエ変換して周波数次数別の電流高
調波成分を抽出するフーリエ変換手段と、 前記電流高調波成分を電流−電圧変換して系統電圧の高
調波成分を周波数次数別に求める電流−電圧変換手段
と、 前記全漏れ電流演算手段の演算結果及び電流−電圧変換
手段の変換結果を出力する出力手段とを備えたことを特
徴とする避雷器の漏れ電流測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129706A JP2000321318A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 避雷器の漏れ電流測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129706A JP2000321318A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 避雷器の漏れ電流測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321318A true JP2000321318A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15016199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11129706A Pending JP2000321318A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 避雷器の漏れ電流測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321318A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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