JP5142783B2 - ガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置のガス絶縁容器内のガス圧力を検出して、ガス絶縁容器内のガス圧力の異常の有無を検出するガス圧力検出装置に関するものである。

絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内に遮断器や断路器等の機器を収納したガス絶縁開閉装置においては、絶縁性能および消弧性能を保つために、絶縁ガスのガス圧力を規定値に保つ必要がある。そのため、ガス絶縁容器から絶縁ガスが漏洩した場合など、ガス圧力に異常が発生した場合にはこれを検出する必要がある。

例えば特許文献１に開示されたガス絶縁開閉装置のガス圧力監視装置においては、ガス絶縁開閉装置のガス絶縁容器内に充填された絶縁ガスの圧力を検出するガス圧力検出器と、ガス絶縁開閉装置の周囲温度を検出する温度検出器と、ガス圧力検出器にて検出されたガス圧力信号と温度検出器にて検出された温度信号から、検出されたガス圧力をある温度におけるガス圧力に換算する演算を行い、その演算結果である換算圧力値に基づいてガス絶縁容器内の絶縁ガスの圧力の異常を検出する演算装置と、が設けられている。

特開平０７-３３６８２１号公報

従来の技術は上記のように構成されているので、温度検出器は周囲温度を測定し、絶縁ガスの正確な温度を測定していないため、換算圧力値に誤差が生じるという問題点があった。そのため、換算圧力値に基づいてなされるガス圧力の異常の検出精度も低下するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い精度でガス圧力の異常の検出を行うことが可能なガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置は、絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内のガス圧力を検出し、前記ガス圧力の異常の有無を判定するガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置であって、前記ガス絶縁容器内のガス圧力を検出する圧力検出部と、前記ガス絶縁容器内のガス温度を検出する温度検出部と、検出された前記ガス圧力および前記ガス温度から、前記ガス圧力を所定の温度におけるガス圧力に換算する演算を行い、その演算結果として換算圧力を算出する演算部と、前記ガス温度の測定誤差に起因する前記換算圧力の誤差を補正する補正演算部と、を備え、前記演算部は、前記補正演算部による補正後の換算圧力に基づき、前記ガス圧力の異常の有無を判定することを特徴とする。

本発明によれば、ガス温度の測定誤差に起因する誤差の補正がされた補正後の換算圧力に基づいてガス圧力の異常の有無を判定するようにしたので、より精度の高い換算圧力を得るとともに、高い精度でガス圧力の異常の検出を行うことが可能になるという効果がある。

以下に、本発明にかかるガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置の構成を示す図である。図１においては、ガス絶縁容器１、絶縁ガス２、中心導体１７、および絶縁スペーサ１８が示されており、これらはガス絶縁開閉装置を構成するものである。

ガス絶縁容器１の内部には絶縁ガス２が充填されるとともに、その内部には長手方向に沿って延在する中心導体１７が設けられている。ガス絶縁容器１内の絶縁ガス２は規定の圧力で封入されたものであり、ガス漏れ等がない限りは、ある温度で一定のガス圧力を示す。また、中心導体１７は、ガス絶縁容器１を複数のガス区画に区分する絶縁スペーサ１８によって支持されている。

図１では、ガス圧力検出装置の構成要素として、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、温度検出器４、演算装置５、および補正演算器６が示されている。

ガス絶縁容器１には、例えば３つのガス区画が示されており、これらのガス区画にそれぞれ設置されたガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃは、各ガス区画の絶縁ガスの圧力を検出する。また、ガス絶縁容器１の外部に設けられた温度検出器４は、ガス絶縁容器１の周囲温度を検出する。したがって、温度検出器４は、ガス絶縁容器１内の絶縁ガス２の温度を直接測定しているわけではなく、ガス絶縁開閉装置の周囲温度を測定することで、ガス温度を検出している。

ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃと温度検出器４は、それぞれ演算装置５に接続されている。演算装置５は、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃにより検出されたガス圧力信号と温度検出器４により検出された温度信号から、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃにより検出された各々のガス圧力を所定の温度（任意の温度に設定可能であり、以下に示す例では、例えば摂氏２０度とした。）におけるガス圧力に換算する演算を行い、その演算結果をそれぞれ換算圧力値として算出する。また、演算装置５は、ガス絶縁容器１内のガス圧力異常を検出するための換算圧力の傾向を示す近似直線を算出する。演算装置５は、換算圧力値（正確には、後述の補正された換算圧力値）に基づき、ガス絶縁容器１内のガス圧力の異常の有無を判定する。

演算装置５には補正演算器６が接続されており、この補正演算器６は演算装置５にて算出されたガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃの各々に対応する換算圧力値（それぞれ、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃとする。）から誤差の補正関数を得て、得られた誤差の補正関数に基づいてこれらの換算圧力値を補正する。ここで、換算圧力値の誤差とは、主に、温度検出器４が絶縁ガス２のガス温度を直接測定しておらず、周囲温度を測定することでガス温度としていることに起因する誤差である。

次に、本実施の形態の動作について述べる。ガス絶縁容器１の内部に充填される絶縁ガス２の圧力は、各ガス区画の圧力を検出するガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃによってそれぞれ検出され、周囲温度は温度検出器４により検出される。

演算装置５では、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃによりそれぞれ検出されたガス圧力および温度検出器４により検出された周囲温度から、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃにより検出されたガス圧力を所定の温度（例えば、摂氏２０度）におけるガス圧力に換算する演算を行い、ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれに対応する換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃを算出する。また、演算装置５は、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃのそれぞれに対して、各換算圧力値の傾向を示す近似直線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを算出する。以下、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃ、および近似直線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの具体例について説明する。

図２は、本実施の形態のガス圧力値および周囲温度の例を示す図、図３は、本実施の形態の換算圧力値およびこの換算圧力値の近似直線の例を示す図、図４は、本実施の形態の換算圧力値の誤差および補正関数の例を示す図、図５は、本実施の形態における補正後換算圧力値および補正後近似直線の例を示す図である。

図２では、例えばガス絶縁容器１におけるガス圧力検出器３ａで検出した絶縁ガス２のガス圧力値７、および温度検出器４で検出した周囲温度８を示している。ここで、横軸は時間を表し、具体的には、１月から１２月までの１年間における日毎にデータを表示している。また、縦軸は、温度（℃）またはガス圧力（ＭＰａ）を表している。

図３では、演算装置５で算出した換算圧力値９ａ（例えば摂氏２０度の温度に補正した換算圧力値）およびこの換算圧力値９ａを直線近似した近似直線１０ａの例を示す。ここで、横軸は図２と同様の時間軸であり、また、縦軸は、ガス圧力（ＭＰａ）を表している。

図２に示すように、１年間の四季を通じて、周囲温度８が変化するためガス圧力値７もそれに合わせて変動する。しかし、ガス圧力絶縁容器１内に封入されている絶縁ガス２の容量は変化しないため、理想的には換算圧力値９ａは変動せず一定（図示例の場合、０．６４ＭＰａ）となるはずであるが、実際には図１に示すように周囲温度８が正確に絶縁ガス２の温度を検出していないため、図３に示すように、換算圧力値９ａは、ガス温度の測定誤差（この場合は、真のガス温度と周囲温度との差）に起因する誤差により１年を通じて三次関数的曲線を描くことがわかった。

図３では、この換算圧力値９ａを直線で近似する近似直線１０ａが示されており、図示例では、傾きを持った上昇傾向を示している。近似直線１０ａは、ガス絶縁容器１内のガス圧力異常を検出するための換算圧力値９ａの傾向を示すものであり、例えばガス漏れ等によりガス圧力が低下すると下降傾向を示す。なお、図２、図３では、ガス圧力検出器３ａで検出したガス圧力に対応する換算圧力値９ａ、および近似直線１０ａについて説明したが、図示していない換算圧力値９ｂ、９ｃ、および近似直線１０ｂ、１０ｃについても同様である。

次に、補正演算器６は、図４に示すように、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃからその誤差１１の特徴を抽出し、この誤差１１を近似する補正関数１２を算出し、さらに、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃを補正関数１２に基づいて補正し、図５に示す補正後換算圧力値１３および補正後近似直線１４を得る。図５では、換算圧力値９ａから補正関数１２分を減算することで換算圧力値９ａを補正し、補正後換算圧力値１３と、この補正後換算圧力値１３を近似する近似直線１４とを得た例を示している。

ここで、補正演算器６は、誤差１１を算出するために、まず、各日毎に換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃの平均値を算出する。さらに、換算圧力値９ａから各日毎に平均化された換算圧力値を差し引くことで、図４に示す誤差１１を得る。なお、図４では、横軸は図２と同様の時間軸であり、縦軸は、誤差１１を表しており、また、直線１５は誤差＝０を表す直線である。前述のように、この誤差１１は例えば三次関数曲線で近似することができる。

このように、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃの誤差の補正は、所定の期間（図示例では、１年間）における換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃのデータを利用して行なわれる。つまり、演算装置５はこの期間における換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃのデータまたは換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃの算出に必要なデータを保持しており、補正演算器６はこれらのデータに基づいて補正関数１２を算出する。

以上より、図３に示す換算圧力値９ａおよび近似直線１０ａと比較し、図５では明らかに一定の圧力値（０．６４ＭＰａ）に近い補正後換算圧力値１３および補正後近似直線１４を得ることが出来ており、実際の換算圧力値に近い精度の高い結果を得ることができる。なお、図１５では、ガス圧力検出器３ａの検出するガス区画にガス漏れ等が発生しておらず、したがって補正後近似直線１４がほぼ一定の圧力値（０．６４ＭＰａ）となる場合について示したが、ガス漏れ等が発生し、補正後の圧力値が０．６４ＭＰａから許容範囲を超えて変化した場合についても同様にして補正後換算圧力値および補正後近似直線を得ることができる。

また、図４、図５では、換算圧力値９ａについて補正後換算圧力値１３および補正後近似直線１４を求める例について説明したが、換算圧力値９ｂ、９ｃについてそれぞれ対応する補正後換算圧力値および補正後近似直線を求める処理についても同様である。以上のように、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃにそれぞれ対応する補正後換算圧力値に基づいて、各区画毎にガス圧力の異常の有無を判定することができる。

本実施の形態によれば、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃから誤差１１を近似する補正関数１２を算出し、この補正関数１２に基づいて換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃを補正するようにしたので、実際の換算圧力値に近い、より精度の高い結果換算圧力値を得ることができるとともに、高い精度でガス圧力の異常の有無を検出することが可能となる。

なお、本実施の形態では、温度検出器４は周囲温度を測定しているが、実際の絶縁ガス２のガス温度を測定している場合でも誤差がある場合は、同様にして上記の補正をすることにより精度の高い検出結果を得ることができる。

また、本実施の形態では、一例としてガス圧力検出器の個数が３個の場合（ガス圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃ）を示したが、これに限定されず、上記の補正をすることにより、任意個のガス検出器の場合により精度の高い検出結果を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態の構成は、実施の形態１と同様である。本実施の形態では、補正関数として、三次関数以外の関数を用いる点が実施の形態１と異なる。

次に、本実施の形態の動作について述べる。ガス絶縁容器１の内部に充填される絶縁ガス２の圧力を圧力検出器３ａ、３ｂ、３ｃにより検出し、絶縁ガス２の温度を温度検出器４により検出するところから、演算装置５で算出した換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃ（例えば、摂氏２０度の温度に補正した換算圧力値）および近似直線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを得るところまでは、実施の形態１と同様である。

次に、補正演算器６では、換算圧力値９ａ、９ｂ、９ｃから誤差１１の特徴を例えば三角関数の近似式として抽出し、誤差を示す補正関数１２を三角関数近似により算出し、さらに換算圧力値９を、補正関数１２分を減算することで補正し、補正後換算圧力値１３および補正後近似直線１４を得る。

以上より、図３に示す換算圧力値９ａおよび近似直線１０ａと比較し、明らかに一定の圧力値（０．６４ＭＰａ）に近い補正後換算圧力値１３および補正後近似直線１４を得ることができ、実際の換算圧力値に近い精度の高い結果を得ることができる。

なお、補正関数１２としては、三次関数や三角関数の他にも例えばフーリエ級数展開により得られる関数（誤差１１をフーリエ級数展開により近似した場合の関数。）など、他の近似方法による関数を使用しても、精度のよい計算結果を得ることができる。

本実施の形態のその他の構成、動作、および効果は実施の形態１と同様である。

実施の形態１にかかるガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置の構成を示す図である。 実施の形態１のガス圧力値および周囲温度の例を示す図である。 実施の形態１の換算圧力値およびこの換算圧力値の近似直線の例を示す図である。 実施の形態１の換算圧力値の誤差および補正関数の例を示す図である。 実施の形態１における補正後換算圧力値および補正後近似直線の例を示す図である。

符号の説明

１ ガス絶縁容器
２ 絶縁ガス
３ａ，３ｂ，３ｃ ガス圧力検出器
４ 温度検出器
５ 演算装置
６ 補正演算器
７ ガス圧力値
８ 周囲温度
９ａ，９ａ，９ｂ 換算圧力値
１０ａ，１０ａ，１０ｂ 近似直線
１１ 誤差
１２ 補正関数
１３ 補正後換算圧力値
１４ 補正後近似直線

Claims (5)

1. 絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内のガス圧力を検出し、前記ガス圧力の異常の有無を判定するガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置であって、
   前記ガス絶縁容器内のガス圧力を検出する圧力検出部と、
   前記ガス絶縁容器の周囲温度を前記ガス絶縁容器内のガス温度として検出する温度検出部と、
   検出された前記ガス圧力および前記ガス温度から、前記ガス圧力を所定の温度におけるガス圧力に換算する演算を行い、その演算結果として換算圧力を算出する演算部と、
   前記ガス温度の測定誤差に起因する前記換算圧力の誤差を補正する補正演算部と、
   を備え、
   前記補正演算部は、所定の期間における前記換算圧力から前記換算圧力の誤差を曲線で近似する補正関数を算出し、この補正関数を前記換算圧力から減算することで前記所定の期間における前記換算圧力の誤差の補正を行い、
   前記演算部は、前記補正演算部による補正後の換算圧力に基づき、前記ガス圧力の異常の有無を判定することを特徴とするガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置。
2. 前記補正演算部は、前記補正後の換算圧力の前記所定の期間における傾向を直線で近似する近似直線を算出し、
   前記演算部は、前記近似直線に基づき、前記ガス圧力の異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置。
3. 前記補正関数として、三次関数を用いたことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置。
4. 前記補正関数として、三角関数を用いたことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置。
5. 前記補正関数として、フーリエ級数展開により得られる関数を用いたことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置のガス圧力検出装置。

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