JP4738274B2 - 電気設備の絶縁監視装置およびその方法 - Google Patents
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Description
「Io方式」とは、図12で示すように、自家用受変電設備を構成する受電用変圧器1の接地線3に設けた零相変流器(ZCT)4Zにより接地線3に流れる零相電流Ioを抽出して絶縁監視装置10Aに入力し、この絶縁監視装置10Aにおいて零相電流Ioの大きさに基づいて絶縁不良発生の有無を判定する方式である(例えば、非特許文献1参照)。
これに対して「Igr方式」とは、上述した「Io方式」の問題点である充電電流分を含まないように、抵抗性電流分のみを抽出して絶縁不良発生の有無を判定するようにした方式である(例えば、特許文献1、特許文献2および非特許文献1参照)。
Ir=Io・Ivc・sinθ ……(1)
但し、θはIoとIvcとのなす角度である。
前記電気設備の電圧を取込む電圧計測手段と、
前記電圧計測手段によって取込まれた電気設備の電圧を元に基準ベクトルを生成し、この基準ベクトルを記憶する基準ベクトル生成手段と、
前記電流計測手段によって取込まれた零相電流の位相角を求める充電電流ベクトル位相角推定手段と、
前記基準ベクトル生成手段によって生成された基準ベクトルの位相角と前記充電電流ベクトル位相角推定手段によって計測された零相電流の位相角との差を求め、この位相差の絶対値が予め定めた所定値以下か否かで補正方法を切り替え、前記基準ベクトルの位相角を補正する基準ベクトル位相補正手段と、
前記電流計測手段で計測された零相電流の前記基準ベクトル位相補正手段で位相補正された基準ベクトルに対する直交成分を求める直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段により算出された直交成分の大きさに基づいて電気設備の絶縁不良の有無を検出する絶縁監視判定手段と、
前記絶縁監視判定手段により絶縁不良ありと判定された場合にその旨出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
図1において、1は監視対象となる電気設備の受電用変圧器であり、2次側が△結線され、受電した高圧電圧を低圧に変成してケーブル2を経由して負荷設備へ供給するようになっている。この受電用変圧器1の2次側の任意相、例えば、b相を接地線3を介して接地されており、さらに、この接地線3には変流器4が結合され、流れる零相電流を変流器4によって抽出するようにしている。なお、受電用変圧器1は3相△結線に代えて3相V結線でもよいが、以下の説明では、3相△結線を例にして説明する。
=Iom−3・Ivcm−Iom・Ivcm−3 ……(2)
但し、添字mを現時点のサンプリングデータとした場合、
m−3は3サンプリング(90°)前のデータを意味する。
|Ir|≧Ik ……(3)
前述したように、充電電流が平衡している状態では、充電電流Icと抵抗性電流Irに直交関係が成立するために、充電電流Icと同位相の基準ベクトルIvcを生成し、この基準ベクトルに対する直交成分を導き出すことで抵抗性電流成分を正確に抽出することができる。しかしながら、充電電流が不平衡な状態になると前述した直交関係が崩れるため、抵抗性電流算出時の検出誤差となってしまう。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態は第1の実施形態の変形例であって、図1に示すブロック図において、基準ベクトル位相補正手段15の演算内容が変わる以外は第1の実施形態の場合と同様である。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態は第1の実施形態の変形例であって、図1に示すブロック図において、基準ベクトル位相補正手段15の演算内容が変わる以外は第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態は第1の実施形態の変形例であって、図1に示すブロック図において、基準ベクトル位相補正手段15の実施内容が変わる以外は第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
第5の実施形態は第1の実施形態の変形例であって、図1に示すブロック図において、基準ベクトル位相補正手段15の演算内容が変わる以外は第1の実施形態と同様である。
次に、図8を参照して本発明の第6の実施形態について説明する。
図8に示す絶縁監視装置10−2は、図1に示した絶縁監視装置10−1に対して有効/無効設定手段19を追加したものである。これは基準ベクトル位相補正手段15での基準ベクトルの補正動作を実施するか、しないかの切り替えを行うためのものである。この点以外は既に述べた第1の実施形態乃至第5の実施形態と同様であるので説明は割愛し、前記動作の切り替えの部分について説明する。
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
第7の実施形態の構成は図1あるいは図8に示すブロック図と同等であり、ここでは、図1のブロック図を用いて説明する。
次に、本発明の第8の実施形態を説明する。
第8の実施形態の構成は図1あるいは図8に示すブロック図と同等であり、ここでは、図1および図9を用いて説明する。
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。
第9の実施形態の構成は図1あるいは図8に示すブロック図と同等であり、ここでは、図1のブロック図および図10のベクトル図を用いて説明する。
|△Io|=|Io’−Io|≧△Ik1 ……(4)
但し、△Ik1はIoの変化を検出する判定定数である。
図10は3相△(V)結線の受電用変圧器が使われている電気設備に適用した場合の絶縁不良発生前後における各電気量、特に、零相電流の状態を表したベクトル図である。
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。
本実施形態の構成は図1あるいは図8に示すブロック図と同等であり、ここでは、図1のブロック図および図11のベクトル図を用いて説明する。
Io’=(Iox’,Ioy’) ……(5)
Io =(Iox ,Ioy ) ……(6)
△Io=(△Iox,△Ioy)
=(Iox’− Iox,Ioy’− Ioy) ……(7)
図11は3相△(V)結線の受電用変圧器が使われている電気設備に適用した場合の絶縁不良発生前後における各電気量、特に、零相電流の状態を表したベクトル図であり、図10と同じ状態を表しているが、図10の各ベクトルを30°位相を進めた状態で表現している。つまり、電気設備の非接地相間電圧VcaをX座標軸のマイナス方向と一致させる形で表現しており、本実施形態ではこのように表現した座標空間で考える。
また、(8)式の判定を(9)式に示すような簡易的な方法で実施することでも良い。
但し、△Ik3はIoの変化のうちX成分の増加を検出する判定定数である。
Claims (8)
- 電気設備を構成する変圧器の接地線に流れる零相電流を取り込む電流計測手段と、
前記電気設備の電圧を取込む電圧計測手段と、
前記電圧計測手段によって取込まれた電気設備の電圧を元に基準ベクトルを生成し、この基準ベクトルを記憶する基準ベクトル生成手段と、
前記電流計測手段によって取込まれた零相電流の位相角を求める充電電流ベクトル位相角推定手段と、
前記基準ベクトル生成手段によって生成された基準ベクトルの位相角と前記充電電流ベクトル位相角推定手段によって計測された零相電流の位相角との差を求め、この位相差の絶対値が予め定めた所定値以下か否かで補正方法を切り替え、前記基準ベクトルの位相角を補正する基準ベクトル位相補正手段と、
前記電流計測手段で計測された零相電流の前記基準ベクトル位相補正手段で位相補正された基準ベクトルに対する直交成分を求める直交成分演算手段と、
前記直交成分演算手段により算出された直交成分の大きさに基づいて電気設備の絶縁不良の有無を検出する絶縁監視判定手段と、
前記絶縁監視判定手段により絶縁不良ありと判定された場合にその旨出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする電気設備の絶縁監視装置。 - 基準ベクトル位相補正手段は、前記基準ベクトル生成手段によって生成された基準ベクトルの位相角と前記充電電流ベクトル位相角推定手段によって計測された零相電流の位相角との位相差が予め定めた所定値以内の場合、前記零相電流と同位相となるように基準ベクトルの位相を補正し、前記位相差が所定値を超えた場合、前回求めた基準ベクトルを採用することを特徴とする請求項1記載の電気設備の絶縁監視装置。
- 前記基準ベクトル位相補正手段による基準ベクトル位相補正の実施を有効とするか無効とするかを設定する有効/無効設定手段を設け、有効と設定された場合のみ前記基準ベクトル位相補正手段で基準ベクトルの位相補正を実施するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の電気設備の絶縁監視装置。
- 前記充電電流ベクトル位相角推定手段において、零相電流の位相角を求める際、零相電流が所定の大きさ以上ある場合のみ位相角を求め、零相電流が所定の大きさより小さい場合は前回求めた位相角をそのまま使用するようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気設備の絶縁監視装置。
- 前記基準ベクトル生成手段にて電圧計測手段で電気設備から取込んだ電圧を元に基準ベクトルを生成する際、監視装置の電源電圧を基準とした30°刻みの位相の中から前記電気設備から取込んだ電圧の位相と最も近いものを選択し、これを基準ベクトルとするように構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気設備の絶縁監視方法および装置。
- 前記基準ベクトル位相補正手段による基準ベクトルの位相角補正を所定時間間隔における前記電流計測手段で計測された零相電流の大きさの変化が予め定めた所定値以下か否かで補正方法を切り替え、前記基準ベクトルの位相角を補正するように構成したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気設備の絶縁監視装置。
- 前記基準ベクトル位相補正手段による基準ベクトルの位相角補正を前記電流計測手段で計測された零相電流ベクトルの変動方向によって補正方法を切り替え、前記基準ベクトルの位相角を補正するようにしたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気設備の絶縁監視装置。
- 電気設備を構成する変圧器の接地線に流れる零相電流を取り込み、当該零相電流の位相角を求め、前記電気設備の電圧を電圧計測手段によって取込み、当該電圧を元に基準ベクトルを生成して記憶し、基準ベクトルの位相角と零相電流の位相角とから基準ベクトルの位相角と零相電流の位相角との差を求め、この位相差の絶対値が予め定めた所定値以下の場合、零相電流と同位相になるように基準ベクトルの位相角を補正し、当該位相補正された基準ベクトルに対する直交成分を求め、当該直交成分の大きさに基づいて絶縁監視判定手段によって電気設備の絶縁不良の有無を検出し、絶縁不良ありと判定された場合にその旨出力することを特徴とする電気設備の絶縁監視方法。
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