JPH11275721A - ガス絶縁電気機器の事故検出装置 - Google Patents

ガス絶縁電気機器の事故検出装置

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JPH11275721A
JPH11275721A JP10070481A JP7048198A JPH11275721A JP H11275721 A JPH11275721 A JP H11275721A JP 10070481 A JP10070481 A JP 10070481A JP 7048198 A JP7048198 A JP 7048198A JP H11275721 A JPH11275721 A JP H11275721A
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JP
Japan
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accident
gas pressure
voltage
signal
amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP10070481A
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English (en)
Inventor
Hideto Oki
秀人 大木
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地絡事故を感度良く検出でき、その検出感度
は定格ガス圧力に関係なく一定とできる事故検出装置を
提供する。 【解決手段】 ガス絶縁電気機器の事故検出装置2は、
圧力センサ1の信号が入力される入力部3と、この信号
を遅らせた信号を出力する遅れ回路10と、ガス圧力信
号と遅れ回路の出力信号の差分を増幅する増幅器7と、
増幅器の出力が入力されるAD変換器6と、その出力に
基づいて事故の有無を判定する判定部8とを具備する。
ガス圧力電圧の現在の値と所定時間前の値との変化分
は、事故発生前の通常時にはほぼ0となる。事故発生直
後には、変化分はガス圧力の上昇分とほぼ同一となる。
したがって、増幅器は、事故発生直後にはガス圧力の上
昇分となる電圧信号を増幅するだけであるので、その利
得を大きくとることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置
(GIS)、ガス遮断器などのガス絶縁電気機器のタン
ク内部で発生する事故を検出する装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ガス絶縁電気機器内部で短絡、地絡など
の事故が発生すると、そのアークエネルギによりガス温
度が上昇し、事故の発生したタンク内の圧力が上昇す
る。この圧力上昇を検出することにより、事故発生の有
無及び、どのタンク内で事故が発生したかが標定可能で
ある。
【0003】図1を用いて、従来の事故検出装置の回路
構成を説明する。圧力センサ1はGISのタンク11内
部のガス圧力を電気信号に変換して出力する。この電気
信号は、入力端子3を通して事故検出装置2に入力され
る。絶縁アンプ4、ローパスフィルタ(LPF)5を通
した電気信号がガス圧力電圧V1となる。
【0004】短絡事故検出用信号として、ガス圧力電圧
1 が、直接、AD変換器6に入力される。また、地絡
事故検出用信号として、ガス圧力電圧V1 が、アンプ7
を通してAD変換器6に入力される。アンプ7の入力側
の他方には、直流バイアス電源12からバイアス電圧V
DCが入力される。アンプ7は、ガス圧力電圧V1 とバイ
アス電圧VDCの差分を増幅し、地絡検出用電圧VG を出
力する。
【0005】AD変換器6は、アナログ量のガス圧力電
圧V1 と地絡検出電圧VG を別々にディジタル信号に変
換して、CPU8に出力する。CPU8は、ガス圧力電
圧V 1 に基づいて短絡事故の検出を行い、地絡検出電圧
G に基づいて地絡事故の検出を行う。CPU8におい
て実行される事故判定のアルゴリズムとしては種々のも
のが提案されているので、それらの内の任意のものを使
用できる。
【0006】図2を用いて、CPU8における事故判定
アルゴリズムの1例を説明する。図のグラフは、タンク
11内部のガス圧力電圧V1 の時間による変動を示して
いる。このガス圧力電圧V1 は、タンク11内で事故が
発生すると急激に上昇する。ガス圧力電圧V1 につい
て、サンプリング周期Δtごとに5Δt(圧力差比較時
間)前の圧力と比較し、その差分つまり変化量がしきい
値となる事故判定圧力を超えると、事故が発生したと判
定する。また、この比較をサンプリング周期Δtごとに
複数回繰り返し、所定回数連続して変化量が事故判定圧
力を超えたとき事故が発生したと判定することにより、
一過性のノイズの侵入などによる誤動作を防止する。
【0007】この判定アルゴリズムは、地絡発生の判定
にも使用される。ところが、地絡の場合、事故発生後の
ガス圧力の上昇分がタンクのガス圧力に比べて小さいた
め、増幅されていない変化量をそのままAD変換したの
では、最小検出感度が低くなる。これに対処するため、
図1に示す事故検出装置では、地絡検出用には、直流バ
イアス電圧VDCを加えて、タンクガス圧力を見掛け上小
さくし、相対的にガス圧力上昇分を高くした上で、アン
プ7により信号の増幅をしている。
【0008】図3を用いて、以上説明した現象を数値的
に説明する。図3は、短絡事故発生の場合のガス圧力電
圧V1 の変化を示している。圧力センサ1の出力種別が
4〜20mAで、GISの定格ガス圧力を5kgf/c
2 とした場合の圧力センサ1の出力が12mAである
とする。また、AD変換器6は入力最大電圧が10V、
12ビットで、その入力抵抗が250Ωであるとする。
すると、ガス圧力電圧V1 は3Vとなる。
【0009】このガス圧力電圧V1 は、事故発生前の通
常時には気温の変化などによるガス圧力の変動に伴って
変化をするが、その変化は緩やかであり、定格ガス圧力
時にはほぼ3Vの値を保つ。短絡事故発生後の電圧上昇
分の電圧は2V程度となる。CPU8では、これらの各
値を、増幅せずにそのままの値で、図2に示した事故判
定アルゴリズムに使用できる。
【0010】図4(A)は、地絡事故発生の場合のガス
圧力電圧V1 の変化を示す。上記と同様に、事故発生前
の電圧V1 はほぼ3Vである。これに対し、地絡事故発
生後の電圧変化分の電圧ΔV1 は、0.1V程度と微小
で、ガス圧力電圧V 1 の1/10程度である。したがっ
て、このままのガス圧力電圧V1 をAD変換器6に入力
したのでは、最小検出感度が悪くなる。そこで、バイア
ス電圧VDCを加えて、更に、アンプ7により増幅をす
る。
【0011】図4(B)は電圧V1 とバイアス電圧VDC
との関係を示す。ガス圧力は、通常時であっても必ずし
も定格値とはならないため、ガス圧力電圧V1 は3Vを
下回る値となることも考えられる。したがって、バイア
ス電圧VDCは、定格ガス圧力電圧の3Vより1V低い電
圧の2Vに設定する必要がある。すると、アンプ7に入
力される電圧(V1 −VDC)は1Vとなる。AD変換器
6の入力最大電圧が10であるので、アンプ7の利得A
は基本的には9倍程度が限度となる。図4(C)は、差
電圧(V1 −VDC)をアンプ7により増幅した後の電圧
G の波形を示す。
【0012】いま、利得A=9とした場合、AD変換器
6(入力最大電圧=10V)への入力電圧V1 の最大値
は、次の〔数1〕により決まる。 10V≧VG =9×(V1 −2) (数1) よって、電圧V1 の最大値は約3.1Vまでとなる。こ
れにより、通常時のガス圧力電圧V1 が3V、バイアス
電圧VDCが2V、事故後の上昇分が0.1Vであると、
増幅後の地絡検出電圧VG は、通常時が9V、上昇分が
約1Vとなる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の事故検出装置では、地絡現象を検出するための手
段が講じられているが、電圧上昇分は1V程度にしか増
幅できず、より感度良く検出することは困難である。ま
た、大きなガス容量のタンクでの地絡現象を検出する場
合には、地絡事故時のタンク内のガス圧力の上昇は相対
的に小さくなるので、上記従来の回路では精度的に検出
が困難となる。これに対して、AD変換器6に16ビッ
トADを使用するという対応をしても、信号のS/Nの
比は殆ど変わりがないため、良好な結果は得られない。
【0014】また、上記従来の事故検出装置では、定格
ガス圧力電圧が3.00Vであった場合、A−D変換器
6で検出できる上昇分の最大値は0.1Vであるが、定
格ガス圧力電圧が3.05Vである場合には、上昇分の
最大値は0.05Vまでしかとることができなくなる。
本発明は、地絡事故を感度良く検出でき、その検出感度
は定格ガス圧力に関係なく一定とできる事故検出装置を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明のガス絶縁電
気機器の事故検出装置は、ガス絶縁電気機器のタンク内
部のガス圧力を表す電気信号が入力される入力部と、前
記信号が入力され、入力信号を遅らせた信号を出力する
遅れ回路と、前記ガス圧力信号と前記遅れ回路の出力信
号の差分を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力が入力
され、アナログ信号の前記出力をディジタル信号に変換
するAD変換器と、このAD変換器の出力に基づいて事
故の有無を判定する判定部とを具備する。
【0016】上記事故検出装置によれば、ガス圧力電圧
の現在の値と所定時間前の値との差分(変化分)が増幅
器により増幅されてAD変換器に入力される。ガス圧力
電圧の変化分は、事故発生前の通常時には、ガス圧力変
化があってもそれは微小であるのでほぼ0となる。事故
発生直後には、ガス圧力電圧の現在の値と所定時間前の
値との変化分は、ガス圧力の上昇分とほぼ同一となる。
【0017】したがって、増幅器は、通常時は0で、事
故発生直後にはガス圧力の上昇分の電圧信号を増幅する
だけであるので、その利得を大きくとることができる。
さらに、AD変換器の入力変化分を大きくすることがで
きる。したがって、事故発生の検出を正確に行うことが
できる。また、タンク容量が大きく、地絡事故発生時の
ガス圧力上昇が小さい場合でも、地絡検出が可能とな
る。
【0018】また、AD変換器の入力変化分は、通常時
のガス圧力値と無関係となるので、通常時のガス圧力値
が異なるガス絶縁電気機器に対しても、AD変換器で検
出できる最大変化分を大きくすることができる。したが
って、検出感度を向上させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図を用いて説
明する。図5は、本発明を適用した事故検出装置の回路
構成を示す。圧力センサ1はGISのタンク11内部の
ガス圧力を電気信号に変換して出力する。この電気信号
は、入力端子3を通して事故検出装置2に入力される。
絶縁アンプ4、LPF5を通した電気信号が電気信号ガ
ス圧力電圧V1 となる。なお、事故検出の対象となるタ
ンクが複数あるときは、各タンクごとに圧力センサ1が
設け、マルチプレクサにより切り替えられて1つのガス
圧力電圧V1 が選択されるようにする。
【0020】LPF5の出力のガス圧力電圧V1 は、短
絡事故検出用信号として、直接、AD変換器6に入力さ
れる。また、地絡事故検出用信号として、バッファ9と
遅れ回路10に入力される。遅れ回路10は、CRによ
り構成され、時定数が大きく設定される。バッファ9の
出力電圧V1 と遅れ回路10の出力電圧VL との差電圧
(V1 −V1L)が、アンプ7により増幅される。アンプ
7は、差電圧(V1 −V1L)を利得Aで増幅し、地絡検
出用電圧VG (=A(V1 −V1L))を出力する。この
地絡検出用電圧VG はAD変換器6に入力される。
【0021】AD変換器6は、アナログ量の電気信号を
ディジタル信号に変換して、CPU8に出力する。CP
U8は、ガス圧力電圧V1 に基づいて短絡事故の検出を
行い、地絡検出電圧VG に基づいて地絡事故の検出を行
う。事故の検出アルゴリズムは任意のものが使用される
が、その1例を前述の図2に関して説明してある。ま
た、短絡事故発生の判定は、前述の従来の装置の図3で
説明したと同様に、ガス圧力電圧V1を直接用いる。
【0022】図6(A)は、地絡事故発生時のガス圧力
電圧V1 と遅れ回路10の出力電圧V1Lの関係を示す。
遅れ回路10の出力電圧V1Lは、十分に大きな時定数で
入力のガス圧力電圧V1 を遅らせたものである。したが
って、両電圧の差分(V1 −V1L)は、遅れ回路10の
時定数で決まる圧力差比較時間5Δt(図2参照)での
ガス圧力電圧V1 の変化分となる。
【0023】事故発生前の通常時は、ガス圧力の変動が
少ないため、電圧V1 とその遅れ波形のV1Lとはほぼ同
一の値を示す。したがって、電圧V1 の変化分(V1
1L)はほぼ0に近い値を示す。地絡事故が発生すると
ガス圧力電圧V1 は上昇するが、その遅れ波形V1Lは直
ぐには上昇しない。したがって、電圧V1 の変化分(V
1 −V1L)は、通常時の変化分に比べて大きな値を示
す。この変化分電圧を利得Aのアンプ7を通した電圧V
G (=(V1 −V1L)×A)の波形を図6(B)に示
す。
【0024】ここで、AD変換器6の入力最大電圧が1
0Vであるとすると、利得Aは次の〔数2〕より求ま
る。 10V≧VG =A×(V1 −V1L) (数2) したがって、電圧V1 の変化分(V1 −V1L)が0.1
Vであれば、利得Aは100まで、変化分が0.2Vで
あれば、利得Aは50まで上げることができる。また、
電圧V1 の変化分(V1 −V1L)は通常時のガス圧力値
と無関係であるから、通常時のガス圧力が異なるガス絶
縁電気機器であっても、利得Aは上記の値とすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の事故検出装置の回路構成を示す図。
【図2】事故検出のアルゴリズムを説明するための図。
【図3】図1における短絡事故検出方法を説明するため
の図。
【図4】図1における地絡事故検出方法を説明するため
の図。
【図5】本発明を適用した事故検出装置の回路構成を示
す図。
【図6】図5における地絡事故検出方法を説明するため
の図。
【符号の説明】
1…圧力センサ 2…検出装置 3…入力端子 4…絶縁アンプ 5…LPF 6…AD変換器 7…アンプ 8…CPU 9…バッファ 10…遅れ回路 11…タンク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス絶縁電気機器のタンク内部のガス圧
    力を表す電気信号が入力される入力部と、 前記信号が入力され、入力信号を遅らせた信号を出力す
    る遅れ回路と、 前記ガス圧力信号と前記遅れ回路の出力信号の差分を増
    幅する増幅器と、 前記増幅器の出力が入力され、アナログ信号の前記出力
    をディジタル信号に変換するAD変換器と、 このAD変換器の出力に基づいて事故の有無を判定する
    判定部とを具備することを特徴とするガス絶縁電気機器
    の事故検出装置。
JP10070481A 1998-03-19 1998-03-19 ガス絶縁電気機器の事故検出装置 Pending JPH11275721A (ja)

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