JPH04138037A - 故障点標定システム - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁ガスを封入した金属容器内に高電圧導体
を収納して成るガス絶縁機器を備えた変電所において、
各ガス絶縁機器の信頼度確認と故障箇所の標定を行うた
めに使用される故障点標定システムに関するものである
。

（従来の技術） 近年、用地の高騰や都市部における電力供給量の増大に
伴う変電設備の増強化の必要性から、絶縁性及び消弧性
に優れたＳＦ６ガスを用いて、断路器、遮断器等の変電
機器を密閉された設置金属容器内に収納配置し、耐環境
性とＫＶ−Ａ当たりの据付は体積をコンパクト化した、
いわゆるカス絶縁開閉装置が普及し稼働している。

上記の様なガス絶縁開閉装置はコンパクト化、接地タン
クの露出充電部の削減等、種々の利点がある反面、高性
能化に伴う保守診断の困難さ、保守修復作業時間の増大
等、容器内部に異常が生じた場合、その信頼性が著しく
低下する色いう欠点があった。そこで、従来から、ガス
絶縁開閉装置全体の信頼性の向上を実現するために、装
置の適切な設計・製作に努めているが、電力供給能力の
質の向上の一環として、装置全体の信頼度確認及び監視
が必要となり、その有効な手段が種々検討されてきた。

ここで、現時点における問題点を、第４図に示した様な
代表的なガス絶縁開閉装置の配置図を参照して説明する
。即ち、密封圧力容器１は、接地電位とされ、この密封
圧力容器１内には、課電部として、避雷器２、変成器３
、接地開閉器４、断路器５、変流器６、遮断器７及び母
線８が配設されており、接地電位とされた密封圧力容器
１と課電部とは、密封圧力容器１内に封入されたＳＦ６
ガスなどの絶縁ガス９によって電気的に絶縁されている
。また、密封圧力容器１内は、母線８を支持するために
絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄが適当な間隔をおいて配設
され、母線８の機械的強度と絶縁耐力を保持できるよう
に構成されている。この絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄは
、保守上の切離しや配置構成上の必要性から、密封圧力
容器１内の空間を気密に区分するように配設され、これ
によって、絶縁ガス９の封入区分が行なわれ、各区分領
域毎にガス封入されるように構成されている。

また、図中１１はガスボンベであり、このガスボンベ１
１からガスキユービクル１２及びバルブ１３を介して、
密封圧力容器１内の各区分領域にガスが充填されるよう
に構成されている。なお、ガスキユービクル１２は、各
区分領域の圧力を検出する機能も有している。

さらに、第３図において、主回路は、ブッシング１４を
介し、断路器５、遮断器７を経由して変圧器１９に接続
されている。なお、第３図においては、１回線受電主回
路を示しているが、この受電主回路の右側の受電主回路
（図示せず）より、断路器５を介して、変圧器１９に電
力を供給する場合もある。一方、図中１５は配電盤であ
り、操作キユービクル１６を介して開閉器類（断路器５
、遮断器７、接地開閉器４）の操作器１７に付勢信号を
与え、開閉器類の主回路切換えや遮断操作を制御する機
能を有している。また、図中１８は開閉器類の駆動源と
なるコンプレッサ設備１８であり、このコンプレッサ設
備１８によって得られた所定の圧力（たとえば、１５ｋ
ｇ／ｃｍ２が一般的）が、操作キユービクル１６を介し
て操作器１７に供給され、開閉器類の操作が行なわれる
ように構成されている。

上記の様な構成を有するガス絶縁開閉装置においては、
次に述べる様な利点がある。即ち、絶縁ガスの優れた特
性によって、収納機器の小型化か可能となり、装置全体
としてのコンパクト化が実現できる。つまり、ＫＶ−Ａ
当たりの占有体積が小さくなり、設置用地の有効な活用
が可能となる。

また、ガス母線を用いて２段乃至３段の積み重ね構成が
可能となり、ブロック積立てとなるので、小さな面積で
大きな体積の構成がとれるという利点がある。さらに、
密封圧力容器１が接地されているので、課電中に接近し
ても感電の心配はなく、また、課電部が直接塩害・風雨
等にさらされることがないため、外因による劣化の恐れ
がない。また、各種の開閉器類は、消弧能力の高いＳＦ
６ガス中でアーク処理されるため、１主接点当たりの遮
断容量の大幅な向上が可能となる。

ところで、第４図に示した様なガス絶縁開閉装置におい
ては、上記の様な利点がある反面、以下に述べる様な欠
点があった。即ち、ガス絶縁開閉装置全体をコンパクト
化した結果、収納機器の保守・点検時において、回転作
業あるいは再組立て作業の寸法が小さく制限されてしま
い、収納機器の保守・点検作業に長時間を要し、作業効
率が著しく低下していた。また、密封圧力容器内部に封
入されるＳＦ６ガスなどの絶縁ガスが高価であるため、
外部へのガス漏れ防止上の製作技術が高級となると共に
、絶縁性の良さからｋ　ｖ　／　ｍ　ｒｎが大きく、ガ
ス圧低下が絶縁裕度に極めて敏感に関係するため、ガス
漏れに対する緊急修復体制の完備が要求されていた。さ
らに、密封圧力容器を用いているため、目視による収納
機器の監視ができないという欠点もあった。また、各種
開閉機器の主接点の消耗に伴う交換作業においては、絶
縁ガスの回収・再充填作業に多大な時間を要するため、
ガス絶縁開閉装置の停止時間が長（なり、電力の安定供
給に支障をきたすという欠点もあった。

以上説明したように、第４図に示した様なガス絶縁開閉
装置は、利点ばかりでなく、いくつかの欠点を有してい
るものの、その性能的な利点は欠点を補っても十分に余
りあるため、目覚ましく普及している。しかしながら、
最近は、ガス絶縁開閉装置の設置箇所も増え、量産体制
がとられるようになった結果、その保守や緊急修復体制
の準備と品質のばらつきも無視できない問題となってい
る。

この様なガス絶縁開閉装置における問題点に対する対策
として、稼働運転状態が正常であることの信頼度確認と
、異常発生時の早期検出監視が可能な故障点標定システ
ムの確立が切望されている。

即ち、この様な故障点標定システムの導入により、ガス
絶縁開閉装置の事故を未然に防止して、電力の安定供給
を図り、事故に起因する経済的損失を最低限にとどめる
ことが期待されている。

ところで、上記の様な故障点標定システムにおいては、
事故点を早急に検出することにより、事故対応を早め、
早期復旧に貢献すると共に、事故時に変電所の適用を効
率的に行ない、事故の波及範囲を最小限にとどめること
を目的として、定常ガス圧力センサと合わせて、地絡検
出器（衝撃ガス圧力センサ）が使用される場合が多い。

第６図に、従来から用いられている準定常または定常圧
力を検出する定常ガス圧力センサの一例を示す。即ち、
ケース２１内側からガス配管２２が外側に引き出されて
おり、その端部（図示せず）において、ガス絶縁開閉装
置のタンクに接続されている。また、ガス配管２２のケ
ース２１の内側の端部には、弾性を有する仕切り膜２３
を介して液室２４が配設され、仕切り膜２３によって、
ガス配管２２内のガスと、液室２４内の液体（油等）と
が区分されている。そして、液室２４の仕切り膜２３と
は逆側に、ステンレスなどより構成されたダイヤフラム
２５が配設され、このダイヤフラム２５の液室外面には
このダイヤフラム２５の歪みを抵抗変化量に変換するピ
エゾ抵抗素子２６が取付けられており、このピエゾ抵抗
素子２６と抵抗素子２７とによって、ブリッジ回路が構
成されている。このブリッジ回路には、その信号を増幅
する電子回路２８及び増幅された信号を光信号に変換す
る電気・光変換回路２９が順次接続され、さらに、電気
・光変換回路２９は、ケース２１を貫通する光コネクタ
３０及びケース外部に配設された光ケーブル３１を介し
て受信器側に接続されている。なお、第６図中３２は、
電子回路２８及び電気・光変換回路２９のバッテリであ
る。

この様に構成された定常ガス圧力センサにおいては、ガ
ス絶縁開閉装置のタンク内のガス圧力の変化によって、
ガス配管２２内のガス圧力が変化すると、この圧力変化
が、仕切り膜２３、液室２４内の液体及びダイヤフラム
２５を介（２てピエゾ抵抗素子２６によって抵抗変化量
に変換され、電子回路２８にて増幅され、電気・光変換
回路２９にて光信号に変換された後、光コネクタ３０及
び光ケーブル３１を介して受信器側に伝送される。

この様な定常ガス圧力センサは、静的な準定常または定
常圧力を測定するためのものであり、その時間応答性は
、センサ出力の精度、安定度を向上させるために、一般
に数百ｍ５ｅｃ程度と遅く設定されている。これに対し
、地絡時において発生する衝撃ガス圧力の立上りは数ｍ
５ｅＣ以下と極めて短時間であるため、この様な衝撃ガ
ス圧力の検出に前記ガス圧力センサをそのまま適用する
ことは困難である。

しかしながら、地絡アークがタンク内に発生した場合は
、タンクのガス量や故障電流値にもよるが、タンク内の
ガス圧力が上昇するため、これを数秒程度の時間分解能
で計測すれば、ガス圧力センサによっても故障点を標定
することができる。

即ち、第５図はガス絶縁開閉装置の接地金属容器内にて
地絡アークが発生した場合のガス圧力変動の測定例を示
したものである。この図に示す様に、故障発生時には、
ガス圧力は振動波形となるので、この波形から高周波成
分を除去し、正味の圧力上昇を算出する処理を行なえば
、ガス圧力センサによっても故障点の標定か可能である
。

一方、地絡時に発生する衝撃ガス圧力を検出する地絡検
出器としては、第７図に示した様な衝撃ガス圧力センサ
が用いられている。即ち、図中４１は、密封圧力容器内
に高電圧充電部を内蔵してなるガス絶縁開閉装置であり
、このガス絶縁開閉装置４１と、衝撃ガス圧力センサの
スイッチケース４２とは、連通管４３を介して接続され
ている。

このスイッチケース４２の底部にはガス導入孔４４が形
成され、前記連通管４３に接続されており、また、スイ
ッチケース４２の内部は、シリンダ４５及びマイクロス
イッチなどの検出スイッチ４６を設けたガス室４７とな
っている。シリンダ４５はスイッチケース４２の底面上
に垂直に設置されており、その下部開口部は前記ガス導
入孔４４に連通され、その上部開口部は、端板４８の透
孔４９を介してガス室４７に連通されている。この端板
４８の延長部には、前記検出スイッチ４６が固定されて
いる。また、シリンダ４５の中空部には、フロート５０
が上下動自在に取付けられており、このフロート５０の
上部には、前記検出スイッチ４６を押圧する突子５１が
設けられている。

この様に構成された衝撃ガス圧力センサの動作は以下の
通りである。即ち、ガス絶縁開閉装置４１の定常運転時
においては、ガス絶縁開閉装置４１からの絶縁ガスが、
連通管４３、ガス導入孔４４、シリンダ４５を介してス
イッチケース４２のガス室４７に導入され、ガス室４７
は定常圧力に保たれている。ところが、ガス絶縁開閉装
置４１に地絡事故が発生すると、その容器内の内部圧力
が上昇するため、シリンダ４５に伝達される圧力と、ス
イッチケース４２のガス室４７内の圧力差によって、シ
リンダ４５内のフロート５０が浮上し、突子５１を介し
て検出スイッチ４６を作動させ、この検出スイッチ４６
が図示しない検出回路を開閉し、故障表示を行うように
構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した様な従来の故障点標定センサは
、個々のガス絶縁開閉装置部分に設けられた表示回路や
表示盤などにおいて表示されるだけであり、複数のガス
絶縁開閉装置や変圧器を組合わせて構成されている変電
所システム全体の運転をこれらのセンサからの出力情報
によって制御することまでは行われていなかった。

ところが、最近では、これらのセンサ情報を開閉装置に
設けられた保護リレーからの情報や、変流器・変成器か
らの主回路情報などと組合わせ、検出精度の向上や情報
処理の高度化を図ると共に、将来的には、これらの情報
を元に故障区分の自動切り離しや健全部分の自動復旧を
目的とした変電所システムを構築することが計画されて
いる。

本発明は、以上のような変電所システムの構築に当たっ
て、故障点標定センサの情報を効率的に利用することの
できる情報伝送方式を備えた故障点標定システムを提供
することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の故障点標定システムは、 絶縁ガスを封入した接地金属容器内に高電圧導体を収納
して成る複数のガス絶縁機器を備えた変電所の故障点標
定システムにおいて、 前記ガス絶縁機器に故障点標定センサを設置し、この故
障点標定センサを変電所構内に構成された制御用光伝送
ネットワークを介して変電所監視制御系統に接続したこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本発明の故障点標定システムによれば、故障点標定セン
サの情報を制御用光伝送ネットワークに取り込むために
、変電所制御系統で処理されている他の制御情報との結
合やデータ処理が容易になり、故障点標定センサ情報を
利用した変電所システム全体の効率的で高精度の運用か
可能となる。

特に、従来の変電所システムでは不可能であった故障点
標定センサ情報に基づいた故障区分の自動切り離しや健
全部分の自動復旧も可能となる。

また、光伝送ネットワークの利用により、データ伝送の
耐サージ性、耐ノイズ性も改善される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。

第１図は本発明の故障点標定システムを利用して変電所
監視制御システムを構築した実施例を示すもので、特に
、変電所全体が母線セクション回線を境として５００ｋ
Ｖ級のＡ、Ｂブロックに２分割されているものである。

まず、本実施例におけるガス絶縁機器の監視制御系統及
びその制御用光伝送ネットワークの部分を説明する。図
中＃ＩＡ〜＃ｎＡ及び＃ＩＢ〜＃ｎＢは、ガス絶縁開閉
装置や変圧器など、変電所の本能外部に設けられたガス
絶縁機器で、＃ＩＡ〜＃　ｎ　ＡがＡブＤ　ツク用、＃
ＩＢ〜＃ｎＢがＢブロック用の機器である。これらのガ
ス絶縁機器には、それぞれその設置現場における機器制
御用の現場制御盤が設けられている。この機器現場制御
盤は、変電所の本能内部に設けられた回線単位制御盤に
接続されている。また、この回線単位制御盤には機器の
保護リレーが接続され、前記回線単位制御盤からその回
線の切離し、投入など回線単位の制御が行われる。この
回線単位制御盤は、制御用光伝送ネットワークを介して
、変電所全体の監視並びに制御を行う監視制御用ＣＰＵ
に接続されると共に、ＩＤＴ或いはＩＴＣなどの変電所
外部データ伝送装置に接続されている。また、前記各ガ
ス絶縁機器には、それに付設された変流器や変成器など
からの主回路監視データを、前記監視制御用ＣＰＵに伝
送する機器監視中継盤か設けられ、この機器監視中継盤
も制御用光伝送ネットワークを介して監視制御用ＣＰＵ
に接続されている。

なお、監視制御用ＣＰＵは、監視制御用の表示盤として
各種のＣＲＴと系統盤を備えている。

本実施例は、上記のような構成を有する監視制御系統を
有する変電所システムに本発明を適用したものである。

本実施例において、各ガス絶縁機器には、本発明の構成
要件である故障点標定センサが付設され、この故障点標
定センサからの情報を中継する故障点標定中継盤が機器
側に設けられている。この故障点標定中継盤は、前記回
線単位制御盤を介して光伝送ネットワークに接続され、
この光伝送ネットワークに接続された監視制御用ＣＰＵ
に接続されている。

この点を第２図によって更に詳しく述べると、各ガス絶
縁機器に設けられた故障点標定センサ６１は、ケーブル
６２を介して故障点標定中継盤６３に集められ、そこで
光デジタル信号に変換された後、これに接続された光ケ
ーブル６４を介して回線単位制御盤６５に伝達されてい
る。この回線単位制御盤６５は制御用光伝送ネットワー
ク６６に接続され、同じく制御用光伝送ネットワーク６
６に接続された他の監視或いは制御機器からのリレー情
報や主回路情報と共に、前記故障点標定センサ６１から
の情報が監視制御用ＣＰＵ６７に取込まれる。

この様な構成を有する本実施例の作用は次の通りである
。まず、故障点標定センサ情報を光伝送ネットワークを
介して変電所の監視制御系統に取込むことにより、第１
図に示すようなブロック分割や、１系、２系と言ったシ
ステムの冗長化に簡単に対応できる。即ち、仮に故障点
標定センサ情報を独立に変電所本能内部の監視制御用Ｃ
ＰＵに取込もうとすると、光伝送ネットワークを故障点
標定システムだけで構成することになり、システムの複
雑化、コストの上昇に繋がるが、本実施例によれば、こ
の様な不都合を除去することができ、簡素で低床なシス
テムを構成することができる。

また、従来の監視制御系統の各種データに、故障点標定
センサからのデータを取込むことにより、変電所システ
ムのより正確かつ多様な状況把握が可能となり、監視精
度の向上が可能となると同時に、これらの複合データに
基づいたより複雑できめ細かな制御が可能となり、自動
切り離しゃ復旧の様な高度で円滑なシステム運用が可能
となる。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、次のような他の実施例も包含する。

即、第３図は他の実施例の一つを示したもので、回線単
位制御盤が現場に設置されたものである。

ここで、現場に設置された故障点標定中継盤６３内には
、光伝送ネットワーク６６のインターフェイス７０が設
けられ、ここに各標定センサ６１からの情報が前処理用
インターフェイス７１を経由して伝送されている。そし
て、回線単位制御盤は（図示せず）前記光伝送ネットワ
ーク用インターフェイス７０に接続されている。この様
な構成を有する第３図の実施例によれば、回線単位制御
盤内で故障点標定センサ情報を集約できるので、システ
ム構成がより単純化される。

また、第３図の実施例のような回線単位制御盤に限らず
、第１図の故障点標定中継盤その他現場で設置された制
御盤内で故障点標定センサ情報を集約し、ガス圧力セン
サを適用する場合なとの様に各種のアルゴリズム処理を
施した後に制御用光伝送ネットワークにその情報を伝送
するようにすれば、監視制御系統のＣＰＵにおけるデー
タ処理にも余り影響を与えずに、システム及びソフトを
構成することができる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、故障点標定センサ情
報を光伝送ネットワークを介して変電所の監視制御系に
取込むという簡単な手段にもかかわらず、簡単な構成で
しかも従来では到底不可能であった高度な機能を持つ優
れた故障点標定システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の故障点標定システムの一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図の実施例における故障点標
定センサと光伝送ネットワークの接続の一例を示すブロ
ック図、第３図は第２図の変形例を示すブロック図、第
４図は一般的なガス絶縁開閉装置のガス系統図、第５図
は地絡故障時のガス圧力変動波形例を示す波形図、第６
図は定常ガス圧力センサを示す断面図、第７図は衝撃ガ
ス圧力センサを示す断面図である。 １・・・密封圧力容器、２・・・避雷器、３・・・変成
器、４・・・設置開閉器、５・・・断路器、６・・・変
流器、７・・・遮断器、８・・・母線、９・・・絶縁ガ
ス、１０ａ〜１０ｄ・・・絶縁スペーサ、１１・・・ガ
スボンベ、１２・・・ガスキユービクル、１Ｂ・・・バ
ルブ、１４・・・ブッシング、１５・・・配電盤、１６
・・・操作キユービクル、１７・・・操作器、１８・・
・コンプレッサ設備、１９・・・変圧器、２１・・・ケ
ース、２２・・・ガス配管、２３・・・仕切り膜、２４
・・・液室、２５・・・ダイヤフラム、２６・・・ピエ
ゾ抵抗素子、２７・・・抵抗素子、２８・・・電子回路
、２９・・・電気・光変換回路、３０・・・光コネクタ
、３１・・・光ケーブル、３２・・・バッテリ、４１・
・・ガス絶縁開閉装置、４２・・・スイッチケース、４
３・・・連通管、４４・・・ガス導入孔、４５・・・シ
リンダ、４６・・・検出スイッチ、４７・・・ガス室、
４８・・・端板、４９・・・透孔、５０・・・フロート
、５１・・・突子。 ６１・・・故障点標定センサ、６２・・・ケーブル、６
３・・・故障点標定中継盤、６４・・・光ケーブル、６
５・・・回線単位制御盤、６６・・・制御用光伝送ネッ
トワーク、６７・・・監視制御用ＣＰＵ、７０・・・光
伝送ネットワーク用インターフェイス、７１・・・前処
理用インターフェイス。 第 図 第 図 第 図 １０ηＳ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁ガスを封入した接地金属容器内に高電圧導体を収納
   して成る複数のガス絶縁機器を備えた変電所の故障点標
   定システムにおいて、前記ガス絶縁機器に故障点標定セ
   ンサを設置し、この故障点標定センサを変電所構内に構
   成された制御用光伝送ネットワークを介して変電所監視
   制御系統に接続したことを特徴とする故障点標定システ
   ム。