JP3876966B2 - 変電設備の遠隔監視システムおよび遠隔監視方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電設備の遠隔監視システムおよび遠隔監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変電所は、運転方式によって常時監視制御変電所・遠隔常時監視制御変電所・断続監視制御変電所・遠隔断続監視制御変電所・簡易監視発電所に区分できる。
【０００３】
最近にあっては海外に建設された変電所をインターネットを介して諸測定値を受信し、評価を行って諸設備の監視が行われている。すなわち、インターネットを介しての外部診断による予測保全あるいは余寿命評価が行われる。
【０００４】
特開平8−154134号公報には設備監視情報自動連絡装置が記載される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
海外のように遠隔の地にある変電所について、測定したすべての情報をインターネットを介して受信し、監視業務を行おうとすることはデータが多くなるほど通信コストは高くなる。しかしながら、少ないデータによって監視を行うことは監視精度上問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑み変電所の監視に必要とされるデータを２種類に区分し、常時必要とされるデータと随時入力の必要とされるデータに分け、２４時間オンコールを行うようになして情報の一元化を図ることによってトレンド管理を安価に、かつ迅速化・高速化する監視システムおよび監視方法を提供することを目的をする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、部分放電監視と遮断器特性監視とを行うデータを少なくとも常時必要とされるデータと、その他のデータを随時必要とされるデータとして受信するようにした。
【０００８】
本発明は、具体的には次に掲げる装置および方法を提供する。
【０００９】
本発明は、遠隔地にある変電所の諸設備についての外部診断による予測保全あるいは余寿命評価を行うための遠隔監視システムにおいて、少なくとも遮断器に対する電流入力，開閉指令入力を検出して第１の検出値をインターネットなどの通信網（１）を介して直ちに監視センターの監視装置に送信し、第１の検出値と、変電所の諸設備の部分放電測定による第２の検出値と、およびその他の測定値を含む各種情報を変電所サーバに蓄積してデータベースを構築し、前記監視装置は、第１の検出値と、電話回線，専用回線どの通信網（２）を介して随時入力した第２の検出値とによって遮断器特性監視，部分放電監視および変電所の諸設備のトレンド診断および余寿命評価を行う変電設備の遠隔監視システムを提供する。
【００１０】
変電所の諸設備の部分放電測定には遮断器に接続されるケーブルの部分放電測定が含まれる。また、前者には変圧器の部分放電測定が含まれる。
【００１１】
本発明は、遠隔地にある変電所の諸設備についての外部診断による予測保全あるいは余寿命評価を行うための遠隔監視方法において、検出された、少なくとも遮断器に対する電流入力，開閉入力を示す第１の検出値を通信網（１）を介して直ちに受信し、変電所サーバに蓄積された部分放電測定による第２の検出値、その他の測定値を含む各種情報を通信網（２）を介して随時受信し、第１の検出値，第２の検出値、その他の測定値を含む各種情報を使用して遮断器特性監視，部分放電監視および変電所の諸設備のトレンド診断および余寿命評価を行う変電設備の遠隔監視方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例にかかわるブロック図であり、図において海外などの遠隔地にある変電所１と国内にある監視センター２とは通信網（１）３と通信網（２）４とで結ばれる。通信網（１）３と通信網（２）４とは同じであってもよい。また一方がインターネットなどの通信網であり，他方が電話回線，専用機による通信網であってもよい。
【００１４】
変電所１には、周知のように変圧器ユニット，母線ユニット，線路ユニットがあり、変圧器ユニットは変圧器，油・ガスブッシング，変流器，遮断器などの諸設備が配置されて構成され、母線ユニットは三相一括形主母線，断路器などの諸設備が配置されて構成され、線路ユニットは変流器，遮断器，断路器，変流器，計器用変圧器，ガスブッシング，避雷器などの諸設備が配置されて構成される。
【００１５】
遮断器特性監視にとって電流入力５，開閉指令入力（第１の検出値）６およびそれに伴う情報（各種入出力情報７に含める。）として後述する。ａ接点，ｂ接点コンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ，接触）情報，遮断音情報が重要なファクターとなる。これらの情報は、部分放電測定８のデータおよびその他測定９のデータと共にデータ収集１０に集められる。これらのデータは、直ちに通信網（１）３を介して監視センター２の監視装置１１に送信される。監視側から見れば、受信することになる。
【００１６】
前述のように、変電所の諸設備について部分放電測定８が行われ、その測定値（第２の検出値）はその他の測定９による測定値と共にデータ収集装置１０に時々刻々集められ、これらのデータは変電所サーバ１２に蓄積されてデータベース１３とされる。
【００１７】
また、前述した電流入力５，開閉指令入力、これに伴う情報としてのコンタクト情報，遮断音情報，各種入出力情報がデータベース１３化される。
【００１８】
監視装置１１は、監視サーバ１５につながれており、監視サーバ１５はデータベース１６を有する。
【００１９】
監視装置１１は、データ収集装置１０から通信網（１）３を介して送信されるデータを使用して各種の監視すなわち特性監視１７を行う。この監視の中に部分放電監視および遮断器特性監視がある。特性監視１７から各種の評価１８を行い、各種のトレンド１９を算出して画面表示２０を行う。
【００２０】
図２は、典型的な５５０ｋＶＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）内部構造（主母線三相一括形の例）を示す。この図にあっては、両側に三相一括形主母線２１，２２が配置され、これらに断路器２３，２４を介して縦形の遮断器２５，２６，２７が配置され、遮断器２５と２６の間、遮断器２６と２７の間に断路器２８，２９、計器用変圧器３０，３１およびケーブルヘッドを含む電力ケーブル３２，３３，３４が配置される構造となっている。
【００２１】
このような構造において、例えば遮断器２６への電流入力検知のためＣＴセンサ４１，開放指令入力検知のためのＴＣセンサ４２および接点コンタクト検知のためのＣＣセンサ４３が遮断器２６に設けられる。また、電力ケーブルからの部分放電を検知するための部分放電センサＣＨ１〜３およびＣＨ４〜６が設けられる。
【００２２】
ＣＴセンサ４１，ＴＣセンサ４２，ＣＣセンサ４３，部分放電センサＣＨ１〜３，ＣＨ４〜６で検知された信号はデータ収集装置１０ａ，１０ｂ（図１におけるデータ収集装置１０）に集められる。
【００２３】
主回路と並列に抵抗回路を接続した遮断器の回路図を図３に示す。主回路部に接続され、主に主回路に流れる電流を遮断する目的の主遮断部ａ５１（ａ接点）と、前記主遮断部ａ５１と並列に抵抗体５３，抵抗遮断部ｂ５２（ｂ接点）の直列体を接続した回路構成である。この回路の遮断動作は、まず主遮断部５１が遮断電流を抵抗体５３の回路に転流し、その後抵抗体５３により限流された遮断電流を抵抗遮断部５２が遮断し、遮断完了する。遮断中に抵抗が回路に挿入されるので遮断時に発生する過電圧が抑制される。これに対して投入動作では、主遮断部５１と抵抗遮断部５２とがほぼ同時に投入される。投入時の過電圧を抑制する必要があるときは、抵抗遮断部５２を主遮断部１に先行して投入すればよい。
【００２４】
遮断完了、すなわちコンタクト状況がＣＣセンサ４３によって検知される。部分放電測定は、交流課電時の部分放電を測定し、一定時間内に発生する一定放電電荷量を超える部分放電パルス数などを電圧・時間などで整理，検知するものである。
【００２５】
絶縁診断は定期的に行うほか、地盤沈下地帯など特殊布設条件の線路，需要家供給用一回線線路，事故ヒステリシスの多い線路などは個別に随時行う。部分放電測定以外の主な絶縁監視方法は次のとおりである。
【００２６】
（１）直流漏れ電流測定 ケーブルの導体・シース間に一定の直流電圧を加え、漏れ電流の大きさ，変化，三相不平衡などを時間で整理し、その形状，値から絶縁状態を調べる。
【００２７】
（２）絶縁油調査 ケーブルの絶縁油を採取して、誘電特性，ガス含有量測定などを行い、劣化の程度を調べる。
【００２８】
（３）ラジオグラフィによる測定 Ｘ線またはγ線を用いて、ケーブルや接続部の内部構造の異常状況を調べる。
【００２９】
（４）絶縁ガス調査 ガス絶縁ケーブルの絶縁ガスを採取して、水分，絶縁抵抗などの測定を行い、絶縁劣化の程度を調べる。
【００３０】
外部診断技術の例として、変圧器の油中ガス分布，ＧＩＳのコロナ・超音波，Ｘ線診断などがある。これらは、機器据付け時の管理，点検時、あるいは同形機器対策として活用する。効率的で効果的な保守を行うため、機器の状態を連続的に、定量的に把握し診断する監視を行う。
【００３１】
チューニングを支援するＯＳ機能としては、次のようなものがある。
【００３２】
（ａ）性能データ収集ツール 実際に稼働しているシステム上で各種の性能データを収集するツールであり、この測定レポートを参照することにより、必要な性能が出ているかどうか、システム資源が不足していないかどうかをチェックする。
【００３３】
性能データの収集方法としては、ハードウェアモニタによるものとソフトウェアモニタによるものとがある。
【００３４】
（ｂ）性能予測ツール シミュレーションによりシステムの性能を予測するツールであり、システムを構成する前あるいは変更する前に、新システムの性能を評価する。
【００３５】
（ｃ）自動チューニング システム稼働中にＯＳにより動的に行われるチューニングが採用される。
【００３６】
監視装置１１での監視出力機能を示せば次の通りである。ただし、これらの内容自体はよく知られた事項である。
【００３７】
（１）運転・表示・記録出力機能：運転状態監視・状態変化監視，異常故障監視，自動走査監視，ディマンド監視，選択ディジタル計測・表示，ＣＲＴ表示，ＣＲＴハードコピー，日報・月報・年報の作表，異常・故障・操作記録，運転記録，自動検針・使用料金請求書作成，オペレーションガイド表示。
【００３８】
（２）自動制御出力機能：自動スケジュール発停，停電時・復電時処理，台数制御（変圧器・コンデンサ，冷凍機・冷却塔，ボイラ，ポンプ，送風機など），負荷制限制御（電力・地域熱源ディマンド超過時，自家発電時など），防災機器制御，最適・予測制御（冷温水蓄熱量，外気取入量，各種設定値の最適値自動設定，最適始動停止時刻自動設定など）。
【００３９】
監視センタ２では、検出された、少なくとも遮断器に対する電流入力，開閉入力を示す第１の検出値を通信網（１）を介して直ちに受信し、変電所サーバ１２のデータベース１３に蓄積された部分放電測定による第２の検出値、その他の測定値を含む各種情報を通信網（２）を介して随時受信し、第１の検出値，第２の検出値、その他の測定値を含む各種情報を使用して遮断器特性監視，部分放電監視および変電所の諸設備のトレンド診断および余寿命評価を行う。受信した情報は自己の監視サーバ１５のデータベース１６に蓄積する。
【００４０】
図４は、部分放電監視状況と監視データに基づいて評価した状況を示す。ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３センサにより放電パルスが測定され、そして画面表示され、評価図に示すように３００ＭＨｚ，９００〜１５００ＭＨｚにおける部分放電状況を把握する。
【００４１】
図５は、遮断器特定監視状況と監視データに基づいて評価した状況を示す。ＣＴセンサ，ＴＣセンサ，ＣＣセンサにより電流値，開閉指令入力，接点状況および遮断音が検知され、画面表示され、評価図に示す評価結果が画面表示される。遮断時の電流から接点劣化状況の推測がなされ、接点開放ポイントの推移から機構部の異常が検出され、接点ａ，ｂのコンタクト状況Time１，Time２を検知し、遮断音の波形チェックによる遮断器操作機のバネの弛みや摩耗を検出する。
【００４２】
図６は、監視状況を時間軸にした遮断特性をトレンド（傾向）として画面表示する。前回のデータベースと比較した差分判断を行う。
【００４３】
部分放電監視および遮断器特性監視は常時監視が大切であり、電流入力５，開閉指令入力６，接点状況情報は直ちに監視センター２に受信され、監視状況およびその評価，トレンが画面表示される。
【００４４】
その他の情報についてはデータベース１３を随時見に行き、必要とされるデータがデータベース１６に移され、監視データとされ、評価およびトレンド分析がなされ、その結果は画面表示される。
【００４５】
図７は典型的な部分放電パターンを示す。図において、導体上突起のある場合、自由異物がある場合、スペーサは着異物がある場合、スペーサ内ボイドがある場合および携帯電話による通信があった場合の周波数スペクトルおよび位相スペクトルを示し、周波数スペクトルおよび位相スペクトルを監視することによって導体上の突起、自由異物の存在、スペーサは着異物の存在、スペーサ内ボイドの存在あるいは携帯電話による通信音を区別することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、変電所の監視に必要とされるデータを２種類に区分され、常時必要とされるデータと随時入力の必要とされるデータに分け、２４時間オンコールを行うようになされて情報の一元化を図られ、トレンド管理を安価に、かつ迅速化・高速化に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図。
【図２】ブロック図に示される変電所の一部設備の詳細図。
【図３】接点回路図。
【図４】監視状況の一例図。
【図５】監視状況の一例図。
【図６】監視データに基づくトレンド図。
【図７】典型的な部分放電パターン図。
【符号の説明】
１…変電所、２…監視センター、３…通話網（１）、４…通話網（２）、５…電流入力、６…開閉指令入力、７…各種入出力情報、８…部分放電測定、９…その他の測定、１０，１０ａ，１０ｂ…データ収集装置、１１…監視装置、１２…変電所サーバ、１３…データベース、１５…監視サーバ、１６…データベース、１７…特性監視、１８…評価、１９…トレンド。

Claims (3)

1. 遠隔地にある変電所の諸設備についての外部診断による予測保全あるいは余寿命評価を行うための遠隔監視システムにおいて、
   少なくとも遮断器に対する電流入力，開閉指令入力を検出して第１の検出値を通信網（１）を介して直ちに監視センターの監視装置に送信し、
   第１の検出値と、変電所の諸設備の部分放電測定による第２の検出値と、および前記遮断器の遮断部のコンタクト（接触）情報および遮断音情報を変電所サーバに蓄積してデータベースを構築し、
   前記監視装置は、第１の検出値と、通信網（２）を介して随時入力した第２の検出値と、前記コンタクト情報および遮断音情報を含む情報によって遮断器特性監視，部分放電監視、および変電所の諸設備のトレンド診断および余寿命評価を行うことを特徴とする変電設備の遠隔監視システム。
2. 遠隔地にある変電所の諸設備についての外部診断による予測保全あるいは余寿命評価を行うための遠隔監視方法において、
   検出された、少なくとも遮断器に対する電流入力，開閉入力を示す第１の検出値を通信網（１）を介して直ちに受信し、
   変電所サーバに蓄積された部分放電測定による第２の検出値、前記遮断器の遮断部のコンタクト情報および遮断音情報を含む情報を通信網（２）を介して随時受信し、
   第１の検出値，第２の検出値を含む測定値および前記コンタクト情報および遮断音を使用して遮断器特性監視，部分放電監視、および変電所の諸設備のトレンド診断および余寿命評価を行うことを特徴とする変電設備の遠隔監視方法。
3. 請求項１または２において、部分放電測定には周波数スペクトルおよび位相スペクトル測定を使用することを特徴とする変電設備の遠隔監視方法。

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