JPH0819133A

JPH0819133A - ガス絶縁開閉装置の監視装置

Info

Publication number: JPH0819133A
Application number: JP6146507A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Watanabe; 明彦渡邉; Hiroshi Yamada; 洋山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】万一の母線事故時に、ＣＢ部の事故かどうか
を判定する機能を有す監視装置の提供である。【構成】母線保護リレーの動作信号取込部４１，ＣＢ
のトリップ指令入力部４２，パレット接点情報取込部４
３，ガス圧力センサの信号取込部４４を介して判定に必
要な情報をとりこみ、これらの情報は、判定部４６で検
出時間差の判定，検出レベルの判定を行ない、所定のフ
ローでＣＢ部での事故有無を判定する。判定部４６の判
定は、通常のＣＢ開閉特性，ガス圧力監視の他、ＣＢ部
での事故の有無を判定するに当り、トリップ指令と保護
リレーの動作時間差を比較することで、万一正常遮断中
にＣＢ部が事故点となった場合でも判定可能となり、事
故復旧に有用な情報を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変電所の設備を構成す
るガス絶縁開閉装置（以下ＧＩＳと称す）に係わり、ガ
ス圧力の監視、遮断器（以下ＣＢと称す）の開閉特性の
監視等の保守支援の他、ＧＩＳ内で万一事故が発生した
際に、事故部位を標定する機能を有したＧＩＳ用監視装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧＩＳの故障点を標定する従来技術とし
ては、特開６２−１４４５０９号公報に記載の内部故障
点標定装置付ガス絶縁開閉装置等がある。この装置の標
定方法は、ガス絶縁開閉機器のガス区画を連通するガス
配管の途中に装置容器を取り付け、その容器内に板状部
材を取り付けて事故時にはガスの流れによって板状部材
が配管を塞ぐようになり、この動作時に装置内のスイッ
チが反応し、電気信号を送ることにより、事故点標定を
行うものである。この装置は、故障が発生した場合アー
クの発生に伴って生じるガス圧力の変化により、内部ガ
スに流れが生じる現象を利用したものである。

【０００３】上記の他、ガス圧から故障の判断又は故障
位置の標定を行なうものとして、特開昭５７−２０８８
２３号公報、特開昭６３−２１０６７６号公報、特開昭
６３−２６２０２５号公報、特開平１−３１１５２５号
公報、特開平５−１２６８９６号公報等がある。また事
故時のガス圧力の急激な上昇を検知する機械的な手段も
多数開発され、ＧＩＳの事故点検標定センサとして実用
に供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来装置は、ＣＢ部への適用が不可能であった。即
ち、ＣＢ部では、健全状態でも電流遮断に伴ないガス圧
力が上昇するため、機械的なガス圧力上昇を検知するだ
けでは、正常の電流遮断によるものか、実際にＣＢ部内
で生じた事故によるものかの判別ができないためであ
る。

【０００５】また、ＧＩＳの運転、保守面では、絶縁性
能維持のために内部の絶縁性ガス（以下ＳＦ６ガスと称
す）圧力の監視が必要であり、ガス漏れの異常兆候を早
期に検出する目的で、ガス圧力センサが必要となる。機
械的な圧力急変を検知する装置では、常時の圧力値を計
測できず、このためＧＩＳのガス監視区画に対し、ガス
圧力監視用と、ガス圧力急変検出用の２種類のセンサが
必要となり、経済性の面で高価なものとなっていた。

【０００６】一方、ＧＩＳの設備構成の面では、１５４
ｋＶ系統以下の下位系統では、経済性の観点からＣＢ部
も母線の範囲に含まれる構造が主となっており、万一母
線保護装置が動作した場合に、本来の母線部事故か、Ｃ
Ｂ部内の事故かを判別する機能の実用化が望まれてい
る。

【０００７】この変電所における母線事故に対する保護
装置の構成は、事故電流を検出するＣＴの配置の面から
図２（ａ），（ｂ）のように大別される。（ａ）はＣＢ
９の両側に検出用ＣＴ１３ａ，１３ｂが配置され、
（ｂ）ではＣＴ１３ａ，１３ｂはＣＢ９に対し母線７
ａ，７ｂと反対側に配置される。設置されるＣＴのうち
ＣＢ９に近いもの１３ａは線路保護用であり、より線路
側となるもの１３ｂは逆に母線保護用として使用され
る。このような適用において、万一ＣＢ９の内部で事故
が生じると、図２（ａ）では、ＣＴ１３ａ，１３ｂの検
出情報をもとに母線保護リレーと線路保護リレーとが動
作するが、図２（ｂ）の方ではＣＴ１３ｂの検出情報を
もとにした母線保護リレーのみが動作する機能となって
いる。従って同じＣＢ９内の事故に対し、図２（ａ）で
は動作リレーの情報から直ちに事故点の第１候補はＣＢ
９であると判別できるが、図２（ｂ）では、ＣＢ９の内
部を含めて当該母線保護リレーがカバーする全領域のど
こかに事故点が存在するということになり、運転員が現
場巡視を行なって事故部位を特定するのに時間がかか
り、復旧の迅速化を図れない。通常、母線部を構成する
ガス区画には事故により生ずる急激な圧力変化を検知し
て事故区画を標定する機能が設けられるが、ＣＢ部は、
正常時の遮断に際しても、電流遮断時のアークにより内
部圧力が変化するため、圧力変化を検出して標定する手
法での事故点標定機能の適用はできない。

【０００８】本発明の目的は、これらの点に鑑み、通常
のガス圧監視、ＣＢ開閉特性監視の他に、万一の母線事
故に対してもＣＢ内部事故か他の母線事故か、事故部位
の標定が容易な監視装置の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、ガス圧力
情報入力部と、ＣＢのトリップ指令入力部と、母線保護
リレーの動作情報入力部と、該各入力部から取り込んだ
情報からガス圧監視及びＣＢ開閉特性監視を行ない、且
つ上記母線保護リレーの動作情報の入力があったとき上
記ＣＢのトリップ指令と上記母線保護リレーの動作との
時間差及び複数の設定しきい値で検出した上記ガス圧力
変化量とを組合せてＣＢ内部事故の有無を判定する判定
ユニットを備えたガス絶縁開閉装置内での事故部位を標
定する機能を有する監視装置によって達成される。

【００１０】

【作用】上記本発明の監視装置によれば、母線保護リレ
ーの動作情報が入力しないときは、通常のＣＢの開閉特
性の診断、ガス圧力の監視を行ない、上記母線保護リレ
ーの動作情報が入力したとき、上記ＣＢのトリップ指令
と上記母線保護リレーの動作時間が略同時の場合に、正
常時のガス圧上昇量より小さい値に設定したしきい値Δ
Ｐ₁で検出した上記ガス圧力上昇変化点が上記母線保護
リレーの動作より前か上記ガス圧上昇量が正常時のガス
圧上昇量より大きい値に設定したしきい値ΔＰ₂を超え
たとき、並びに、上記ＣＢのトリップ指令より上記母線
保護リレーの動作が遅れた場合に、上記ガス圧上昇量が
正常時のガス圧上昇量より大きい値に設定したしきい値
ΔＰ₃を超えたときＣＢ内部事故と判定し、ガス絶縁開
閉装置内での事故部位の標定ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。図
１は本発明一実施例の全体構成図，図３はその検出原理
を説明する模式図である。図１において、検出対象とな
るＣＢ部は、金属容器１内に収納され、絶縁スペーサ１
２，主回路導体１５，遮断部１１で構成され、内部は通
常５kgｆ／cm²程度の絶縁性ガス（ＳＦ６ガス）１４が
封入されＣＢ区画を形成する。ＣＢ区画と隣接する区画
には保護用，計測用等の目的で多種のＣＴ１３が装着さ
れ、本例ではＣＴの出力が母線保護装置２へ接続されて
いる。母線保護装置２の動作情報は、接点取込部４１を
介して監視装置４に取込む。

【００１２】遮断部１１は、詳細図示されない操作器３
内の電磁弁コイル３１を励磁することにより、油圧機構
等のエネルギで電路の開閉操作が行なわれる。電磁弁コ
イル３１へのトリップ指令は、制御回路に設けたトリッ
プ指令検出センサ３２によりピックアップされる。ま
た、主回路の遮断部１１と機械的に連動したパレットス
イッチ部のａ接点３３，ｂ接点３４の動作情報も同時に
監視装置４に取込む、容器１内の各区画のガス圧力は、
容器壁に取付けられた圧力センサ５の出力を、監視装置
４に取り込んで計測される。

【００１３】次に監視装置４の構成、機能を説明する。
トリップ指令検出センサ３２の出力は、入力部の比較器
４２で検知され、判定ユニット４６に入力される。同様
にパレットスイッチ３３，３４の情報も接点入力部４３
で検知され判定ユニット４６に入力される。判定ユニッ
トでは通常これらの情報を用いてＣＢの開閉時間を計測
し、所定の管理値と比較することで、ＣＢ操作時の異常
の有無を診断する。一方、ガス圧力センサ５の出力は、
例えばＣＢ室の信号５１，隣接区画の信号５２のように
各所から監視装置４のアナログ信号入力部４４へ取りこ
まれ所定のフィルタ処理を受けた後、アナログ−デジタ
ル信号処理部４５で圧力値に応じたデシタル量に変換さ
れる。圧力のデジタル量は、判定ユニット４６内で通常
の圧力値に換算されるとともに、常時所定間隔での圧力
上昇変化分が演算され、圧力値が所定レベルよりも低下
した場合には、圧力低下の警報出力処理，圧力上昇変化
量が設定値よりも変化した場合には、事故点標定処理が
行なわれる。判定処理部４６での判定結果は、表示部４
７のパネル，ＣＲＴ上に表示したり、場合によっては、
通信処理部４８を介して遠方の電力所等必要ヶ所に伝送
される。

【００１４】次に図３により、判定に用いる圧力上昇変
化発生と指令検出との時間差について説明する。図３
は、Ａ点で事故が発生した時の各要素の時間軸によるパ
ターン変化を示し、事故発生前（図示ではＡ点より左
側）は省略されている。（１）は事故電流波形１１１，
（２）は母線保護リレー装置の動作出力信号１１２，
（３）はＣＢのトリップ指令信号波形１１３，（４）は
ＣＢの可動接触子のしゃ断動作行程１１５，（５）、
（６）はＣＢ室内の圧力変化１１７，１１８，１１９を
示すものであり、夫々模式的な表示となっている。この
うち、（５）の１１７はＣＢ室内が健全で電流遮断を行
なっている様子，（６）の１１９はＣＢ室内で事故が発
生した時の圧力波形の様相を示している。

【００１５】いま、Ａ点でＣＢ部以外に母線事故が生じ
たとして、この電流により母線保護リレー装置２が起動
し、所定の動作時間で当該母線で運転中の全てのＣＢに
対し動作出力信号１１２が出力される。この信号により
当該ＣＢの電磁弁コイルにトリップ指令電流１１３が流
れ、投入閉路状態にある遮断部１１が開路状態に向って
駆動される。駆動の過程は１１５のように示され、主回
路接触子が開極するポイント１１４近傍では、機械的に
連動しているパレットスイッチａ接点がＯＮ状態からＯ
ＦＦ状態に反転するとともに、この接点によりトリップ
指令１１３が切られる。開極後は遮断部１１にアークが
発生し、ＣＢ室内のガスがアークエネルギーにより加熱
膨張して内部圧力の急激な上昇となる。この正常ＣＢ部
内の圧力変化は１１７となる。遮断行程の最終位置に近
ずくと、故障電流の零点でアークが消減し、電流の遮断
が完了する。また開路状態の遮断部１１近傍では、開極
点近傍とは逆に、パレットスイッチのｂ接点がＯＦＦか
らＯＮに状態変化する。

【００１６】このように、正常なＣＢ室内の内部圧力の
急変ポイントに着目すると、予じめ設定した圧力上昇急
変判定レベルΔＰ₁に達する圧力急変ポイント１１７ａ
は、必ず母線保護リレー装置２の出力１１２又はトリッ
プ指令１１３の検出ポイントよりΔｔだけ遅れて検出さ
れることが判る。また、このとき圧力上昇は正常遮断時
のガス圧上昇変化量（定格遮断電流を遮断した時の圧力
変化量を示す）より大きい値に設定したしきい値ΔＰ₂
を超えない。

【００１７】一方、当該ＣＢ部が事故点の場合、事故発
生と同時に内部にアークが生じ、通常はトリップ指令１
１３が検出される前にΔＰ₁レベルの圧力変化点１１９
ａが検知される。万一、事故部位と圧力検出センサ５と
が離れている場合、圧力伝播時間だけ遅れて検出される
が、通常ガス中の圧力伝播速度は約１３０ｍ／ｓに対
し、本装置の適用対象となる定格クラスのＣＢ室のサイ
ズは高々２ｍ程度であり、この遅延量は約２０ｍｓ以内
となり、これは保護リレーの動作時間と略同等かそれよ
り短いから、トリップ指令１１３が検出される以前に圧
力変化点１１９ａが検知される。

【００１８】次に、ＣＢが正常に電流遮断中に当該ＣＢ
内で事故となるパターンを考える。当該遮断部１１が事
故電流遮断中に、遮断失敗して事故となる場合の圧力上
昇は、図３の（５）の基本パターン１１７に対し、破線
１１８で示すように圧力上昇が検知される。このような
ケースでは、通常の電流遮断に伴う圧力上昇急変に加
え、引続き内部事故に伴なう圧力上昇が重畳するため、
健全時のベース圧力に比し上昇分がより大となる。従っ
て、トリップ指令１１３と母線保護リレーの動作１１２
が略同時に検出されると共に圧力変化点１１７ａがトリ
ップ指令１１３より後に検出され、かつ当該ＣＢ部の圧
力上昇が設定したしきい値ΔＰ₂を超えた点１１８ａ
で、当該ＣＢ部での内部事故と判定できる。

【００１９】一方、通常の負荷電流又は線路側事故電流
を遮断中に当該ＣＢ内で事故となった場合の様相を図３
と同様の模式で図４に示す。異なる点は、母線保護リレ
ーの動作信号１１２が、ＣＢのトリップ指令１１３より
遅れて検出される点である。ＣＢ室内の圧力上昇は、正
常動作中の電流値に応じて上昇する。ＣＢ部が正常であ
れば１２０のようになるが、ＣＢ内部が事故点の場合は
１２１のパターンとなる。この場合、圧力上昇判定しき
い値が小さいと、ＣＢ部が正常の場合の１２０のパター
ンでも検出され、かつ母線保護リレーの動作より前であ
ることにより、ＣＢ内部事故と誤って判定される可能性
がある。従ってこのようなケースでは、変化分判定のし
きい値を正常遮断時のガス圧上昇変化量より高目のΔＰ
₃に設定してΔＰ₃の１２１ａ点でＣＢ内部事故を判定
し、それ以下での誤判定を防止する。通常ＣＢ部内が事
故となると、主保護装置による事故除去が不能となり後
備保護装置（バックアップ系）による事故除去となるた
め、事故の継続時間が長目になり、その分ガス圧力の上
昇も高くなる。従って圧力上昇の判定レベルをより高く
しても検出面での機能は低下しない。なお、圧力上昇変
化分は、正常状態におけるベース圧力との差分を言い、
例えば事故発生の数秒前の平均的なガス圧力をベース圧
力とするのが実用的である。

【００２０】本発明における前述の判定は図５のフロー
で示される。スタート５１１後、ステップ５１２で母線
母保リレー動作出力が有る場合、ステップ５１３でトリ
ップ指令信号１１３検出、保護リレーの動作出力信号１
１２検出、及びＣＢ室内の圧力変化１１７，１１８，１
１９検出を行ない、検出前後の所定期間データホールド
する。ステップ５１４で検出されたトリップ指令信号１
１３と保護リレー動作出力１１２が略同時か否か判定
し、同時Ｙであればステップ５１５に至って、レベルΔ
Ｐ₁で判定される圧力急変ポイント（１１９ａ）は保護
リレー動作１１２より前か否か判断し、前Ｙである場合
はステップ５１９でＣＢ部事故と判断される。またステ
ップ５１５で後Ｎであると、ステップ５１６で圧力変化
量がレベルΔＰ₂を超るか否か判定し、超Ｙであればス
テップ５１９のＣＢ部事故と判断され、Ｎであればステ
ップ５２０でＣＢ部正常を判断される。一方ステップ５
１４で同時でないＮと判定された場合は、ステップ５１
７の保護リレー動作１１２がトリップ指令１１３より遅
れて動作した場合で、このときはステップ５１８で圧力
変化量がレベルΔＰ₃を超るか否かを判定して超Ｙのと
きはステッブ５１９のＣＢ部事故と判断され、超えない
Ｎの場合はステップ５２０のＣＢ部正常と判断される。

【００２１】以上のように、トリップ指令と母線保護リ
レーの動作時間差と、それに応じた複数の圧力変化量判
定しきい値を持ってＣＢ部内の事故の有無を判定するこ
とにより、ＣＢ部が母線側に含まれる設備構成において
も、ＣＢ部の事故判定を行なうことができ、万一の事故
時の復旧操作に有用である。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、通
常のガス圧力監視，ＣＢ開閉特性監視のほか、万一の母
線事故に対しても、ＣＢ内部が事故かどうかを容易に判
定できる。また、通常の開路操作中に進展事故となった
場合においても正確な事故部位判定が可能となり、変電
所の運転・保守を支援し、事故復旧の迅速化に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例装置の全体構成図である。

【図２】母線保護における範囲の違いを示す説明図であ
る。

【図３】本発明の一実施例による圧力変化点検出タイミ
ングを示す図である。

【図４】図３と圧力変化点検出タイミングの違いを示す
タイミング図である。

【図５】本発明の一実施例による事故点を判定するフロ
ー図である。

【符号の説明】

１…ＣＢ部を構成する金属容器、２…母線保護装置、４
…ＧＩＳ監視装置、５…圧力センサ、９…遮断器、１１
…しゃ断部、１３…ＣＴ、３２…トリップ指令検出セン
サ、４１…母線保護リレー動作情報入力部、４２…トリ
ップ指令入力部、４３…パレット接点情報入力部、４４
…ガス圧力情報入力部、４６…判定部、４７…表示部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス絶縁開閉装置の監視装置において、
ＣＢガス圧力情報入力部と、ＣＢのトリップ指令入力部
と、母線保護リレーの動作情報入力部と、該各入力部か
ら取り込んだ情報から通常のＣＢの開閉特性の診断、ガ
ス圧力の監視及びＣＢ内部事故の有無の判定をする判定
ユニットを備えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置の
監視装置。
【請求項２】上記判定ユニットは、上記ＣＢのトリッ
プ指令と上記母線保護リレーの動作との時間差、及び、
複数のしきい値で検出した上記ＣＢガス圧力の変化とで
ＣＢ内部事故の有無を判定することを特徴とする請求項
１記載のガス絶縁開閉装置の監視装置。
【請求項３】上記判定ユニットは、上記ＣＢのトリッ
プ指令と上記母線保護リレーの動作時間が略同時の場合
に、正常遮断時のガス圧上昇量より小さい値に設定した
しきい値ΔＰ₁で検出した上記ガス圧力上昇変化点が上
記母線保護リレーの動作より前か、上記ガス圧上昇量が
正常遮断時のガス圧上昇量より大きい値に設定したしき
い値ΔＰ₂を超えたとき、並びに、上記ＣＢのトリップ
指令より上記母線保護リレーの動作が遅れた場合に、上
記ガス圧上昇量が正常遮断時のガス圧上昇量より大きい
値に設定したしきい値ΔＰ₃を超えたとき、ＣＢ内部事
故と判定することを特徴とする請求項２記載のガス絶縁
開閉装置の監視装置。
【請求項４】上記判定ユニットは、上記母線保護リレ
ーの動作情報が入力しないときは通常のＣＢの開閉特性
の診断、ガス圧力の監視を行ない、上記母線保護リレー
の動作情報の入力によりＣＢ内部事故の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置の監
視装置。
【請求項５】上記判定ユニットは、上記ガス圧力情
報、上記ＣＢトリップ指令、及び上記母線保護リレーの
動作情報の取込みデータをその検出前後の所定時間ホー
ルドし、該ホールドデータを用いてＣＢ内部事故の有無
を判定することを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開
閉装置の監視装置。
【請求項６】請求項１記載のガス絶縁開閉装置用監視
装置を備えたことを特徴とするＣＢ部が母線側に含まれ
る設備構成。