JPH0694775A

JPH0694775A - 故障点標定システム

Info

Publication number: JPH0694775A
Application number: JP24235892A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Konishi; 克巳小西; Takaaki Sakakibara; 高明榊原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】現場中継盤においても高精度で故障点の標定
を行い、これにより信頼性の向上を図る故障点標定シス
テムを提供する。【構成】伝送処理装置３３は、計測部２１，２６から
計測情報を、制御手段３５から保護リレー情報を伝送す
ると共に、更に計測情報の伝送周期よりも保護リレー情
報の伝送周期の方を短く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁装置内部に発
生する地絡事故による故障点を標定する故障点標定シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部における電力供給量は増大
する傾向にある。また、土地の高騰により変電設備の用
地確保は益々困難となっている。このような状況下、変
電設備の増強化を図る上で、耐環境性及びコンパクト化
に優れたガス絶縁開閉装置は欠かすことのできない装置
となっている。

【０００３】ガス絶縁開閉装置とは絶縁性及び消弧性に
優れたＳＦ₆ガス等を用いて、断路器、遮断器等の変電
機器を密閉された接地金属容器内に収納配置した装置で
ある。ここで、代表的なガス絶縁開閉装置を図５に示し
た配置図を参照して具体的に説明する。

【０００４】図において、１は金属製の密封圧力容器で
あり、接地電位とされる。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が収納配置されて
いる。また、密封圧力容器１内にはＳＦ₆等の絶縁ガス
９が封入されており、密封圧力容器１と課電部とは、こ
の絶縁ガス９によって電気的に絶縁されている。

【０００５】密封圧力容器１内には母線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
設けられている。各絶縁スペーサ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ている。すな
わち絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄ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が封入され
る。また、各絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄにより母線８
の機械的強度と絶縁耐力とが保持されている。図中１１
はガスボンベであり、このガスボンベ１１からガスキュ
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。なお、ガスキュー
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。

【０００６】更に図５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、図５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。

【０００７】また図中１５は配電盤であり、操作キュー
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。更に図中１８は開閉器類の駆動源となるコンプレッ
サ設備である。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、１５ｋｇ／ｃｍ²が一般
的）が、操作キュービクル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。

【０００８】上記の構成を有するガス絶縁開閉装置は、
以下のような利点を有している。すなわち、絶縁ガス９
の優れた特性によって、収納機器の小型化が可能とな
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。と同時に、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。

【０００９】また、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い。更に、課電
部が密封圧力容器１に収納されているので、直接塩害・
風雨等にさらされることがない。そのため、外因による
劣化の恐れがなく、耐環境性が高い。しかも、各種の開
閉器類は、消弧能力の高いＳＦ₆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。

【００１０】ところが、上記のような利点を持つガス絶
縁開閉装置は、その反面、以下に述べるような欠点も有
している。すなわち、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た。
従って、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た。

【００１１】また、密封圧力容器１内部に封入される絶
縁ガス９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ｋｖ／
ｍｍ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
求された。更に、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
くなり、電力の安定供給に支障をきたした。

【００１２】以上説明したように、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。しか
し、その性能的な利点は欠点を補って十分に余りあるた
め、ガス絶縁開閉装置の普及は目覚ましく、最近ではガ
ス絶縁開閉装置の設置箇所も増え、量産体制がとられる
ようになっている。その結果、ガス絶縁開閉装置には一
層の信頼性が要求されており、装置の保守や緊急修復体
制の準備と品質のばらつきは無視できない問題となって
きた。

【００１３】以上のよう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
予防保全システムの確立が切望されている。この予防保
全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ると同時に、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。

【００１４】このような予防保全システムの一例とし
て、従来より故障点標定システムが提案されている。故
障点標定システムとはガス圧力センサ等から成る検出手
段を用いて故障点の標定を行うシステムである。すなわ
ち、ガス絶縁開閉装置に事故が発生した場合、内部アー
クエネルギーによりガス圧力変動が起きる。そこで、ガ
ス絶縁開閉装置にガス圧力センサを配設し、このセンサ
によりガス圧力変動を検出し、故障点の標定を行う。

【００１５】また、故障点標定システムには、検出手段
からの情報が伝送される現場中継盤や制御手段も含まれ
ている。現場中継盤はガス絶縁開閉装置の近傍に配設さ
れている。また、制御手段は現場中継盤の上位系であ
り、保護リレー情報が入力されている。保護リレー情報
とは保護リレーの動作時間等の情報である。

【００１６】このような故障点標定システムによれば、
目視に頼ることがなく、密封された接地金属容器内の故
障点を正確且つ迅速に標定することができる。従って、
事故対応を早め、早期復旧に貢献することができる。し
かも、事故時における変電所の適用を効率的に行うこと
が可能となる。そのため、事故の波及範囲を最小限にと
どめることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の故障点標定システムにおいては、次のよ
うな問題点が指摘されている。すなわち検出手段からの
情報が現場中継盤から上位系である制御手段へ伝送され
るだけで、制御手段から保護リレー情報が現場中継盤へ
出力されることがなかった。このため、現場中継盤にお
いて精度の高い故障点の標定を行うことは困難となって
いた。

【００１８】本発明は、以上の問題点を解消するために
提案されたものであり、その目的は、現場中継盤におい
ても高精度で故障点の標定を行い、これにより信頼性の
向上を図る故障点標定システムを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の故障点標定システムは、ガス絶縁開閉装置
に取り付けられ、該装置の状態を検出して計測情報を出
力する検出手段と、ガス絶縁開閉装置近傍に配置された
現場中継盤に設けられ、前記検出手段に接続された伝送
手段と、この伝送手段に接続され、保護リレー情報を出
力する制御手段とを備え、伝送手段は、検出手段から制
御手段へ計測情報を、制御手段から検出手段へ保護リレ
ー情報を伝送するようになっており、更に計測情報の伝
送周期よりも保護リレー情報の伝送周期の方を短く設定
することを特徴とすることを特徴とする。

【００２０】

【作用】以上のような構成を有する本発明においては、
伝送手段と制御手段との間で、計測情報及び保護リレー
情報の双方向伝送を行っている。この時、伝送手段に対
して制御手段の方が上位系となるため、伝送手段及び制
御手段間に伝送される２つの情報のうち、上位系へ伝送
される計測情報が上り情報、上位系から伝送される保護
リレー情報が下り情報となる。このうち本発明では、上
り情報である計測情報の伝送周期よりも、下り情報であ
る保護リレー情報の伝送周期の方を短く設定しているの
で、制御手段から早いタイミングで伝送手段に保護リレ
ー情報を送ることができる。従って現場中継盤におい
て、単に計測情報から故障点を検出する場合に比べ、格
段に高い精度で故障点を標定することが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による故障点標定システムの一
実施例を、図１乃至図３を参照して具体的に説明する。
図１は故障点標定システムの一実施例を示すブロック
図、図２は図１の故障点標定システムのガス圧力計測部
における動作の概略を示すフローチャート、図３は図１
の故障点標定システムの遮断電流計測部で計測される信
号の一例を示す信号波形図である。

【００２２】本実施例の故障点標定システムは、検出手
段、伝送処理装置３３及び制御手段３５を備えている。
このうち検出手段は、システムの監視対象であるガス絶
縁開閉装置の状態を検出するセンサと、このセンサから
得た信号に基づいて計測情報を求める計測部から構成さ
れる。

【００２３】ガス絶縁開閉装置の状態を検出するセンサ
として本実施例には、ガス圧力センサ２０、遮断電流セ
ンサ２５及び補助接点３０が、いずれも複数設けられて
いる。ガス圧力センサ２０及び遮断電流センサ２５は、
ガス絶縁開閉装置の遮断器に取り付けられている。ま
た、補助接点３０は遮断器に一般的に設けられている補
助接点である。

【００２４】検出手段における計測部として本実施例に
は、ガス圧力計測部２１と遮断電流計測部２６とが設け
られている。これらの計測部２１，２６は現場中継盤４
４に設けられている。なお、現場中継盤４４はガス絶縁
開閉装置の近傍に配置されている。

【００２５】ガス圧力計測部２１には、ガス圧力センサ
２０に対応する複数のアナログ入力部２２、Ａ／Ｄ変換
器２３、及びＣＰＵ２４が順次接続されて設けられてい
る。このガス圧力計測部２１からガス圧力データが出力
される。一方、遮断電流計測部２６には、遮断電流セン
サ２５に対応する複数のアナログ入力部２７、Ａ／Ｄ変
換器２８、及びＣＰＵ２９が順次接続されて設けられて
いる。また、遮断電流計測部２６には、前記の要素に加
えて、補助接点３０に対応する複数の接点入力部３１及
びインターフェース３２が順次接続されて設けられてい
る。インターフェース３２は前記ＣＰＵ２９に接続され
る。この遮断電流計測部２６から遮断電流データが出力
される。前記ガス圧力データ及び遮断電流データが計測
情報となる。

【００２６】伝送処理装置３３は前記現場中継盤４４に
設けられ、前記計測部２１，２６に接続されている。ま
た、伝送処理装置３３及び制御手段３５は、光ケーブル
３４ａ，３４ｂを介して接続されている。光ケーブル３
４ａにより前記計測情報（つまり、ガス圧力データ及び
遮断電流データ）が伝送処理装置３３から制御手段３５
へ、光ケーブル３４ｂにより後述する保護リレー情報が
制御手段３５から伝送処理装置３３へ、伝送される。こ
の時、計測情報の伝送周期よりも保護リレー情報の伝送
周期の方が短く設定されている。

【００２７】制御手段３５は制御室等に設置されてお
り、保護リレー情報が入力されている。この制御手段３
５では、この保護リレー情報と、伝送処理装置３３から
伝送される計測情報という２つの情報に基づいて、警報
表示・出力やガス圧力表示・出力などの処理が行われ
る。また、制御手段３５は上位システム又は中継盤等に
相当するものである。

【００２８】次に、本実施例における信号及び情報の伝
達経路について説明する。まず、複数のガス圧力センサ
２０からの信号は、ガス圧力計測部２１内の対応するア
ナログ入力部２２に個別に入力される。そして、複数の
アナログ入力部２２からの信号は全て、共に、Ａ／Ｄ変
換器２３に入力され、デジタル信号に変換された後、Ｃ
ＰＵ２４に入力され、処理されて、ガス圧力データが得
られる。

【００２９】また、複数の遮断電流センサ２５からの信
号は、遮断電流計測部２６内のアナログ入力部２７に個
別に入力される。そして、複数のアナログ入力部２７か
らの信号は全て、Ａ／Ｄ変換器２８に入力され、デジタ
ル信号に変換された後、ＣＰＵ２９に入力され、処理さ
れる。また、複数の補助接点３０からの信号は、遮断電
流計測部２６内の接点入力部３１に個別に入力される。
そして、複数の接点入力部３１からの信号は全て、イン
ターフェース３２を介してＣＰＵ２９に入力され、前記
の遮断電流センサ２５からの信号と共に処理され、遮断
電流データが得られる。

【００３０】ガス圧力計測部２１内のＣＰＵ２４及び遮
断電流計測部２６内のＣＰＵ２９にて得られたガス圧力
データ及び遮断電流データ、すなわち計測情報は伝送処
理装置３３に出力され、伝送処理装置３３から光ケーブ
ル３４ａにより制御手段３５へ高速で伝送される。な
お、伝送処理装置３３に対して制御手段３５が上位系で
あるため、計測情報は上り情報となる。一方、保護リレ
ー情報は制御手段３５から光ケーブル３４ｂにより伝送
処理装置３３へ高速で伝送される。この時、上位系であ
る制御手段３５から伝送される保護リレー情報は下り情
報となる。この様に本実施例においては伝送処理装置３
３と制御手段３５との間で、光ケーブル３４ａ，３４ｂ
を介して計測情報及び保護リレー情報の双方向伝送が行
われる。

【００３１】以上の構成を有する本実施例の故障点標定
システムにおいては、以下に述べるようにして、ガス遮
断器の故障点を標定することができる。すなわち、ガス
圧力センサ２０からガス圧力計測部２１内のアナログ入
力部２２に入力された信号は、Ａ／Ｄ変換器２３にてデ
ジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２４によって数１０
０ｍｓサイクルでサンプリングされ、その上昇値が計算
される。圧力上昇値ΔＰは、図２のフローチャートに示
すように、今回取り込んだガス圧力値Ｐｋと前回取り込
んだガス圧力値Ｐｋ−１との差より求められる。なお、
一般的に、ガス圧力センサの分解能は、通常０．０１Ｋ
ｇ／ｃｍ²程度であるため、これらから圧力上昇値の下
限値ΔＰｍｉｎが決定される。そして、計測した圧力上
昇値ΔＰは、伝送処理装置３３へ伝送される。

【００３２】一方、遮断電流センサ２５から遮断電流計
測部２６内のアナログ入力部２７に入力された信号は、
Ａ／Ｄ変換器２８にてデジタル信号に変換された後、Ｃ
ＰＵ２９に入力される。ＣＰＵ２９は、常時一定時間
（例えば１ｍｓ）毎に波形をサンプリングし、３サイク
ル分の波形データを記憶する。すなわち、ある時点から
３サイクルの時間以前までのデータを常時メモリ内に記
憶し、データを取り込む毎に一つずつ過去のデータを更
新していくようになっている。

【００３３】ＣＰＵ２９は、遮断器が遮断操作を行った
場合、例えば、図３に示すように、補助接点３０のｂ接
点信号（ｂコン）により、遮断電流データ（主回路電流
波形データ）のサンプリングを中止し、その時の遮断電
流データを伝送処理装置３３に伝送する。

【００３４】一般に、事故時にタンク内に発生するアー
クによる準定常的なガス圧力上昇値は、ＣＩＧＲＥＷ
Ｇなどでも検討されているように、概略次式で評価でき
る。

【００３５】

【数１】ΔＰ＝（Ｃ・Ｉ・ｔ）／Ｖ ΔＰ：圧力上昇値（Ｋｇ／ｃｍ²）Ｃ：係数（０．２〜０．３５）Ｉ：アーク電流（ＫＡ）ｔ：アーク継続時間（ｍｓ）Ｖ：容器容積（ｌ）また、アーク持続時間ｔは、保護リレーの動作時間と遮
断器の遮断電流時間により、概略決定される。

【００３６】伝送処理装置３３は、制御手段３５より伝
送されてきた保護リレーの動作時間及び遮断電流データ
より、ガス圧力上昇値ΔＰを計算し、これをガス圧力計
測部２１にて計測された上昇値ΔＰと比較し、事故がガ
ス遮断器の外部にて発生したのか、あるいは内部にて発
生したのかという判断を行う。

【００３７】上記のような本実施例のシステムによれ
ば、以下の効果を得ることができる。すなわち、ガス圧
力の上昇値を計測すると共に、その時の遮断電流データ
も計測し、更に制御手段３５より伝送処理装置３３に保
護リレー情報を高速で伝送しているため、現場中継盤４
４にてガス遮断器内外の故障判定を正確に行うことが可
能となる。また、ガス圧力計測部２１と遮断電流計測部
２６とを個別に独立して設けているため、ソフトウェア
を構成し易く、且つ試験を容易に行うことができる。加
えて、システムの増設時などにおいても、比較的容易に
対応可能である。

【００３８】また、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、図４に示すような他の実施例も包
含する。すなわち、ガス絶縁開閉装置の接地線４３内部
にはＣＴ３６が設置されており、このＣＴ３６からの信
号はアナログ入力部３７に入力される。アナログ信号
は、Ａ／Ｄ変換器３８にてディジタル信号に変換された
後、ＣＰＵ３９に入力される。このＣＰＵ３９には伝送
処理装置４０が接続されており、伝送処理装置４０には
光ケーブル４１ｂを介して制御手段４２が接続されてい
る。また、伝送処理装置４０には制御手段４２から保護
リレー情報が光ケーブル４１ａを介して受け取られるよ
うに構成されている。

【００３９】このように構成される故障点標定システム
は、次のように作用する。すなわち、ガス絶縁開閉装置
内にて地絡事故が発生した場合、前記接地線４３には事
故に伴う電流が流れる。この電流はＣＴ３６にて検出さ
れた後、ＣＰＵ３９を介して伝送処理装置４０へと送ら
れる。この伝送処理装置４０には制御手段４２から保護
リレー情報が高速で常時伝送されている。そのため、接
地線電流検出結果と、この保護リレー情報を組み合わせ
ることにより、信頼性の高い故障点標定が現場中継盤に
て可能となる。

【００４０】また、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、各部の具体的な構成は適宜変更可能であ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の故障点標定
システムによれば、現場中継盤に設けられた伝送手段
と、その上位系である制御手段との間で、計測情報及び
保護リレー情報の双方向伝送を行い、しかも計測情報よ
りも保護リレー情報の方を短い周期で伝送しているの
で、制御手段から早いタイミングで伝送手段に保護リレ
ー情報を送ることができ、単に計測情報から故障点を検
出する場合に比べて、故障点の検出精度が格段に高く、
且つ信頼性の向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による故障点標定システムの一実施例を
示すブロック図。

【図２】図１の故障点標定システムのガス圧力計測部に
おける動作の概略を示すフローチャート。

【図３】図１の故障点標定システムの遮断電流計測部で
計測される信号の一例を示す信号波形図。

【図４】本発明による故障点標定システムの他の実施例
を示すブロック図。

【図５】一般的なガス絶縁開閉装置の一例を示す配置
図。

【符号の説明】

２０ガス圧力センサ２１ガス圧力計測部２２アナログ入力部２３Ａ／Ｄ変換器２４ＣＰＵ２５遮断電流センサ２６遮断電流計測部２７アナログ入力部２８Ａ／Ｄ変換器２９ＣＰＵ３０補助接点３１接点入力部３２インターフェース３３伝送処理装置３４ａ，３４ｂ光ケーブル３５制御手段３６ＣＴ３７アナログ入力部３８Ａ／Ｄ変換器３９ＣＰＵ４０伝送処理装置４１ａ，４１ｂ光ケーブル４２制御手段４３ガス絶縁開閉装置４４現場中継盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁ガスを高電圧導体と共に接地金属容
器内に収納して成るガス絶縁開閉装置の故障点標定シス
テムにおいて、前記ガス絶縁開閉装置に取り付けられ、該装置の状態を
検出して計測情報を出力する検出手段と、ガス絶縁開閉装置近傍に配置された現場中継盤に設けら
れ、前記検出手段に接続された伝送手段と、前記伝送手段に接続され、保護リレー情報を出力する制
御手段とを備え、前記伝送手段は、前記検出手段から前記制御手段へ計測
情報を、前記制御手段から前記検出手段へ保護リレー情
報を伝送するようになっており、更に計測情報の伝送周
期よりも保護リレー情報の伝送周期の方を短く設定する
ことを特徴とする故障点標定システム。