JPH0721981B2 - 開閉器の動作監視装置 - Google Patents

開閉器の動作監視装置

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JPH0721981B2
JPH0721981B2 JP62088831A JP8883187A JPH0721981B2 JP H0721981 B2 JPH0721981 B2 JP H0721981B2 JP 62088831 A JP62088831 A JP 62088831A JP 8883187 A JP8883187 A JP 8883187A JP H0721981 B2 JPH0721981 B2 JP H0721981B2
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  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力用しや断器、断路器、接地開閉器等を含む
開閉器に係り、特に、操作機構部の異常を早期に発見す
る動作監視装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、送変電機器の予防保全技術開発気運が高まり、電
力輸送の信頼性向上、特に、無停電送電が望まれてい
る。その中で、しや断器等の開閉器に関する故障統計で
は操作機構部の異常による動作不良が最も多く、過半数
を占めるに至つている。しかし、操作機構部は部品点数
が最も多い。そこで、しや断動作時の可動電極の動き、
すなわち、ストローク特性を測定し、その歪み具合から
操作機構の異常を早期に発見する、いわゆる、予防保全
技術の開発が望まれている。
ストローク特性の測定法は従来より多くの方式が開発さ
れてきており、例えば、特開昭58−28615号公報のよう
に光フアイバを用いて絶縁することにより高電位部の測
定を可能にしたものもある。本発明の目的は得られたス
トローク特性の変歪から操作機構部の異常の有無を判定
するアルゴリズムを得ることにあり、ストローク特性の
測定法は既存のいかなる手段を用いてもよい。動作特性
の簡易測定法は、例えば、特開昭61−203820号公報に示
されるように、遮断器と連動する補助接点の動作所要時
間を測定することで達成される。
異常判定に関する従来技術は、例えば、特開昭61−2038
20号公報に示されるように、基準となる動作特性を記憶
しておき、しや断動作時に測定して得られた特性を比較
して、その差から異常を検出するものであつた。ところ
が従来の基準動作特性は全て無負荷時、すなわち、電流
をしや断しないときのものであり、有負荷時、すなわ
ち、電流しや断時の考慮がなされていなかつた。
実際の電流しや断時には、正常な動作でも以下に示すス
トローク特性の変動要因がある。
その第一は、電流しや断時の圧力上昇による操作反力の
変動に基づくものである。構造上、圧力上昇に最も敏感
なパツフア形ガスしや断器では、操作反力の変動幅が最
大数トンに及ぶ場合もある。操作反力は、しや断電流の
大きさそのものの他に、しや断動作に対するしや断電流
の時間的位相関係によつて大きく影響を受ける。しや断
器の動作条件による動作特性の変動要因はこの項が最も
大きい。
第二は操作力の変動である。例えば、操作力源として圧
縮空気を用いたものでは、空気圧は許容範囲約±10%で
制御されている。この範囲で空気圧が変動したときの操
作力及び動作特性の変化は無視できない。
第三は雰囲気ガス圧の変動である。消弧媒体としてSF6
ガスを充填したガスしや断器のガス圧力管理範囲は約±
20%に設定されている。この変動要因により操作機構に
異常の生じていない正常動作でもしや断条件によるスト
ローク特性の変動幅は大きい。従つて、従来技術のよう
に、正常状態のストローク特性と比較して異常の判定を
する方式では、系統切換え、事故電流しや断等の日常動
作ではこの動作条件に基づく変動分を見越して許容範囲
を広く設定しておかざるを得ず、異常の検出感度向上の
阻害要因となつていた。
また、上記への対応として定期点検等で系統からしや断
器を切離し、無負荷操作して動作特性を測定する方法も
あるが、しや断器の点検が系統運用の障害となり、ま
た、点検頻度が減少し信頼性を損なう問題が生じる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、操作力,雰囲気ガス圧,しや断電流の
変動の点について考慮されておらず、異常検出の感度向
上に限界が生じる問題があつた。本発明の目的は操作
力,雰囲気ガス圧,しや断電流の変動の影響を極力排除
し、しや断器の日常動作で得られたストローク特性か
ら、高い検出感度で操作機構部に生じた異常の検出手段
を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、開閉器動作時の操作力、雰囲気ガス圧、し
や断電流波形をもとに、しや断器の構造を考慮して計算
により正常動作のストローク特性を求め、これを判断基
準として実測ストローク特性を比較し、異常の有無を判
定することにより達成される。
〔作用〕
電流しや断時の圧力上昇は、アイ・イー・イーイー・ト
ランザクシヨンズオンパワーアパレータスアンドシステ
ムズPAS−98巻3号(1979年5月/6月第731頁から第737
頁(IEEE Trausactions on Power Apparatus and Syste
ns,Vol.Pas−98,No.3 May/June(1979)PP731〜737)に
論じられており、その推定精度は既に実用的レベルに達
している。すなわち、電流しや断時の操作力,雰囲気ガ
ス圧,及び、しや断電流波形等の動作条件と、形状,可
動部重量,リンク機構部のリンク比等開閉器固有の定数
を入力し、正常時のストローク特性を出力とする計算は
実用レベルの精度で可能になつた。そこで、まず、開閉
器動作時のストローク特性を実測すると同時に、操作
力、すなわち、空気操作器、あるいは、油圧操作器等の
操作流体圧,雰囲気ガス圧、すなわち、SF6ガスしや断
器ではSF6ガス圧、及び、しや断電流の電流値としや断
動作に対する位相角、すなわち、しや断器動作開始から
電流消滅までに要する時間を測定し、これらの諸量をも
とに、そのしや断条件における正常動作時にあるべきス
トローク特性を計算する。この特性を実測ストローク特
性の比較基準とすることにより、前述のしや断条件に依
存するストローク特性の変動の影響を排除することがで
き、操作機構の異常判定基準の設定に際し、許容範囲を
不必要に広げなくてもよくすることができ、異常検出精
度が向上する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。図に
おいて、電流は電力系統に接続された導体4、内部導体
5、固定電極6、可動電極7を経て他方の導体5′,4′
に流れる。ガスしや断器1中には四ないし六気圧に管理
されたSF6ガスが封入されている可動電極7は接地電位
に設置された操作器2により絶縁駆動手段8を介して投
入及びしや断動作する。異常検出装置3には、しや断器
1、及び操作器2より、しや断指令信号9、投入指令信
号10、操作流体圧力11、ストローク特性12、電流波形1
3、及び、ガス圧力14がそれぞれ専用信号線を経て取り
込まれる。しや断指令信号9及び投入指令信号10は電力
系統制御系からしや断器に対して送られてきたものを分
岐して用いている。これは異常検出装置3が動作開始す
るトリガーとなるものであり、投入指令信号10も取り込
んだことにより投入動作に際しても動作の診断ができ
る。操作流体圧力11は操作力を求めるためのもので、異
常検出装置3の内部に記憶された操作器の構造をもとに
操作力が算出される。ストローク特性12は操作器から可
動電極7までの間で任意の点の動作を測定したもので良
いが、絶縁信頼性の問題もあり、接地電位部位の方が好
ましい。電流波形13は、ブツシング15の下部に設置され
た電流変成器16より得ている。電流測定法に特に制限は
ないが、通常、ガスしや断器が装備されているものであ
り、簡単に電流波形を得ることが可能なことを考慮し
た。ガス圧力14は圧力計18をガス給排用に設けられた孔
17に設置して測定している。これは、既設しや断器へ適
用したとき改善規模が最少限ですむためである。異常検
出装置3には、しや断器1及び操作器2の可動部に関す
る構造諸元が記憶されており、しや断及び投入動作で、
その動作条件から正常時のストローク特性を計算し、実
測ストローク特性と比較した上で動作異常が認められた
場合に、異常信号19を発するプログラムが組込まれてい
る。異常検出装置3の構成は、アナログ回路で構成する
もの、デイジタル回路で構成されるもの、両者のハイブ
リツド構成等多様であるが、基本的機能を示すブロツク
図は第2図及び第3図に示すものとなる。
第2図は、しや断動作時の動作特性をリアルタイムで演
算するものを示す。異常検出装置3は信号線20より送ら
れてくるしや断指令信号9をトリガーとして動作を開始
する。このとき、ストローク特性演算回路21は信号線2
3,24より送られてくる操作空気圧11,雰囲気ガス圧14を
サンプリング保持する。また、信号線22より送られる電
流波形については刻々サンプリングし記憶してゆく。こ
れらの値と記憶装置25に保存されている可動部重量等の
構造データをもとに異常判定の基準値となるべき計算ス
トローク特性26を演算により求め比較判定回路27に出力
する。比較判定回路27は信号線28より送られてくる実測
ストローク特性12と計算ストローク特性26とを比較し、
その差があらかじめ設定されている基準値より大きいと
きに異常信号19を出力する。異常判定手法及び判定レベ
ルの設定は種々あり、しや断器の構成により最適手法は
異なるが、ここではあらゆる瞬時に計算と実測の可動電
極位置の差が全ストローク長の10%以内としている。本
実施例ではしや断電流の位相と大きさ、ガス圧、操作圧
の実測値に基づきストローク特性基準値を計算するので
あらゆるしや断条件に対応することができる。
第3図に示す実施例では、前述のもののストローク演算
回路が大規模になるのを避けるため、また、レスポンス
時間を短縮するため、しや断条件をパラメータとしてあ
らかじめ演算で求めておいた複数のストローク特性を記
憶しておく。前例との相違点のみを説明する。ストロー
ク演算回路の代りに本例ではストローク参照回路29を設
け、ストローク参照回路29はしや断電流波形13の大きさ
と位相,操作流体圧力11,ガス圧力14の各々実測値に基
づき、記憶回路30の中から実しや断条件に最も近い条件
で計算して求めたストローク特性26を探し、これを比較
判定回路27に出力する。この様な構成では、簡単な機構
により、高速で異常判定結果を出力することができ、し
や断器に要求される高速再投入仕様のように、しや断後
0.3秒後に再投入指令が出る場合でも、しや断動作に異
常があれば投入動作をロツクすることができる。
本実施例によれば、可動部分の構造データ、または、ス
トローク特性データを変えることにより、異なる定格機
種の開閉器に簡単に適用できる利点がある。また、本構
成によれば電流しや断時のストローク特性から異常診断
できるので、診断のため通電を停止して無負荷で動作さ
せて点検する作業は不要となる。既設しや断器へ本発明
を適用する際、ストローク特性測定装置の増設が困難な
場合、特開昭61−203820号公報のように、補助接点の動
作所要時間を測定し、同様に計算で求めたものと比較す
ることもできる。当然のことながら、計算には操作力、
ガス圧力、電流による操作反力の変動が考慮されていな
ければならない。
また、投入動作でも、0.5サイクル程度の先行放電電流
が流れ、電流値及び位相、さらに、雰囲気ガス圧、操作
流体圧力が投入動作の動作特性に影響することは、しや
断動作と同じである。第2図,第3図の実施例でもしや
断指令を投入指令、しや断時のストローク特性を投入時
のストローク特性と置き換えることにより本発明を適用
できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、操作力、雰囲気ガス圧、電流による操
作反力の変動によるストローク特性の影響を排除でき、
異常の検出感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の系統図、第2図は第1図の
要部の回路構成を示すブロツク図、第3図は本発明の他
の実施例の要部を示すブロツク図である。 2…操作器、6…固定電極、7…可動電極、30…記憶装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 奥村 清 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭59−216071(JP,A) 特開 昭53−4882(JP,A) 実開 昭61−101925(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定電極と、可動電極と、前記可動電極に
    接続され、投入及びしゃ断動作をさせる操作器と、前記
    可動電極のストローク特性を測定する手段とからなる開
    閉器の動作監視装置において、 しゃ断電流波形、雰囲気ガス圧、操作流体圧のうちいず
    れかを検出する手段と、 少なくとも検出した前記しゃ断電流波形から計算により
    求めたストローク動作特性を判定基準として、前記測定
    したストローク特性と比較し、前記操作器の異常の有無
    を検出する手段とを有することを特徴とする開閉器の動
    作監視装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、 判定基準とする前記ストローク特性は、検出された前記
    しゃ断電流波形、前記雰囲気ガス圧、前記操作流体圧に
    基づきリアルタイムで計算された特性であることを特徴
    とする開閉器の動作監視装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、 判定基準とする前記ストローク特性は、検出された前記
    しゃ断電流波形、前記雰囲気ガス圧、前記操作流体圧を
    パラメータとしてあらかじめ計算により求めておいた特
    性を記憶装置に記憶することを特徴とする開閉器の動作
    監視装置。
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