JP7709027B2 - Dirt detection device - Google Patents
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Description
本発明は、汚損検出装置に関し、特に、電気設備等の内部に設置された絶縁物の汚損を検出するのに好適な技術に関する。 The present invention relates to a contamination detection device, and in particular to a technology suitable for detecting contamination of insulating materials installed inside electrical equipment, etc.
碍子等の絶縁物は、その表面に塩分が付着して汚損されると絶縁性が低下する。碍子が設置される発変電設備が塩害地区にある場合、塩分が付着し易いため絶縁性の低下が特に危惧される。そのため、碍子等の絶縁物の汚損程度を常に把握し、必要な時期にクリーニングを行う必要がある。 The insulating properties of insulators and other insulating materials decrease when salt accumulates on their surfaces and becomes contaminated. If the power generation and transformation facilities in which the insulators are installed are located in salt damage areas, there is a particular risk of the insulation properties decreasing because salt easily accumulates. For this reason, it is necessary to constantly monitor the degree of contamination of insulators and other insulating materials and clean them when necessary.
碍子の汚損程度を検出する方法は種々提案されている。こうした方法の1つとして、従来、電極が形成された絶縁板における電極間抵抗値に基づいて、絶縁板表面の塩分付着量を検出する技術が知られている。しかし、電極間の抵抗は、汚損量によってのみ決定されるのではなく、周囲の相対湿度の影響を受ける。その抵抗の挙動は、相対湿度の上昇・下降の変動に対してヒステリシスを持つため、抵抗の測定時点での相対湿度で汚損度を換算すると誤差が生じる。 Various methods have been proposed for detecting the degree of contamination of insulators. One such method is a technique that detects the amount of salt attached to the surface of an insulating plate based on the inter-electrode resistance value in an insulating plate on which electrodes are formed. However, the resistance between the electrodes is not determined only by the amount of contamination, but is also affected by the surrounding relative humidity. The behavior of this resistance has hysteresis in response to fluctuations in the relative humidity rising and falling, so an error will occur if the degree of contamination is converted using the relative humidity at the time the resistance is measured.
そこで、出願人は、後掲の特許文献1において、一対の電極が設けられた電極基板の表面抵抗率、及び周囲の相対湿度に基づいて碍子等の絶縁物の汚損量を推定する場合に、一定期間の相対湿度の最高値と表面抵抗率との関係から汚損量(等価塩分付着量)を推定する技術を提案した。これにより、相対湿度の変動に対して抵抗の挙動がヒステリシスを持つ場合でも汚損量を精度よく推定することが可能となる。 Therefore, in Patent Document 1, the applicant proposed a technology for estimating the amount of contamination of an insulating material such as an insulator based on the surface resistivity of an electrode substrate on which a pair of electrodes are provided and the surrounding relative humidity, in which the amount of contamination (equivalent amount of salt adhesion) is estimated from the relationship between the maximum value of relative humidity in a certain period and the surface resistivity. This makes it possible to accurately estimate the amount of contamination even when the behavior of the resistance has hysteresis in response to fluctuations in relative humidity.
特許文献1の技術は、屋外環境における急速汚損を検知する場合に適している。一方、絶縁物の汚損は、屋外環境のみならずスイッチギヤ等の電気設備内部においても生じ得る。そのため、電気設備内部の絶縁物についても汚損程度を検出する必要がある。 The technology of Patent Document 1 is suitable for detecting rapid contamination in outdoor environments. However, contamination of insulating materials can occur not only in outdoor environments but also inside electrical equipment such as switchgear. Therefore, it is necessary to detect the degree of contamination of insulating materials inside electrical equipment as well.
電気設備内部では、屋外環境に比べて絶縁物の汚損が徐々に進行する。加えて、電気設備内部は、雨により汚損が洗浄されるということがないため、強制的に絶縁物表面の汚損をクリーニングしない限りは汚損がキャンセルされない。こうした環境に設置された絶縁物の汚損程度を検出するために、特許文献1の技術を用いる場合、表面抵抗率の測定値にバラツキが生じることがあるため、汚損量の推定精度が低下することが懸念される。そのため、特許文献1の技術は、絶縁物の設置環境によっては改善の余地がある。 Inside electrical equipment, contamination of insulators progresses more gradually than in outdoor environments. In addition, inside electrical equipment, contamination is not washed away by rain, so contamination will not be eliminated unless the contamination on the surface of the insulator is forcibly cleaned. When the technology of Patent Document 1 is used to detect the degree of contamination of insulators installed in such an environment, there is a concern that the accuracy of estimating the amount of contamination will decrease because variations in the measured surface resistivity may occur. Therefore, the technology of Patent Document 1 has room for improvement depending on the installation environment of the insulator.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の1つの目的は、電気設備等の内部に設置された絶縁物の汚損程度を精度よく推定することが可能な汚損検出装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to provide a contamination detection device that can accurately estimate the degree of contamination of insulating materials installed inside electrical equipment, etc.
本発明の一の局面に係る汚損検出装置は、絶縁基板に一対の電極が形成された電極基板と、電極基板に設けられ、湿度を測定する湿度センサと、一対の電極間の電極抵抗値及び湿度センサで測定された湿度をそれぞれ所定時間間隔で記録するための記録手段と、記録手段が記録した電極抵抗値及び湿度のデータの中から、一定時間前から現時点までの時間範囲において、予め設定されたしきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度の最高値を湿度移動最高値として抽出するための抽出手段と、抽出手段が抽出した複数の湿度移動最高値のうち、低湿度の順にn個の湿度移動最高値を取り出してそれらの平均値を算出するための平均算出手段と、平均算出手段が算出した平均値と、予め記憶されている汚損量推定情報とに基づいて、汚損量を推定するための汚損量推定手段とを含む。 The contamination detection device according to one aspect of the present invention includes an electrode substrate having a pair of electrodes formed on an insulating substrate, a humidity sensor provided on the electrode substrate for measuring humidity, a recording means for recording the electrode resistance value between the pair of electrodes and the humidity measured by the humidity sensor at predetermined time intervals, respectively, an extraction means for extracting, from the electrode resistance value and humidity data recorded by the recording means, the maximum humidity value corresponding to an electrode resistance value equal to or less than a preset threshold value within a time range from a certain time ago to the present time as a maximum humidity movement value, an averaging means for taking n maximum humidity movement values in order of decreasing humidity from the multiple maximum humidity movement values extracted by the extraction means and calculating their average value, and a contamination amount estimation means for estimating the amount of contamination based on the average value calculated by the average calculation means and pre-stored contamination amount estimation information.
記録手段は、一対の電極間の電極抵抗値及び湿度センサで測定された湿度をそれぞれ所定時間間隔で記録する。抽出手段は、記録手段が記録した電極抵抗値及び湿度のデータの中から、一定時間前から現時点までの時間範囲において、予め設定されたしきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度の最高値を湿度移動最高値として抽出する。平均算出手段は、抽出手段が抽出した複数の湿度移動最高値のうち、低湿度の順にn個の湿度移動最高値を取り出してそれらの平均値を算出する。汚損量推定手段は、平均算出手段が算出した平均値と、予め記憶されている汚損量推定情報とに基づいて、汚損量を推定する。このように、低湿度側の湿度移動最高値の平均値を用いて汚損量を推定することにより、電極抵抗値にバラツキが生じた場合でも、絶縁物の汚損量を精度よく推定できる。さらに湿度センサを電極基板に設けることによって、電極基板と湿度センサとの設置場所による温度差を小さくできる。これにより、温度差に起因する湿度の測定誤差を小さくできるので、絶縁物の汚損量をより精度よく推定できる。したがって、電気設備等の内部に設置された絶縁物に対しても、その絶縁物の汚損程度を精度よく推定できる。 The recording means records the electrode resistance between the pair of electrodes and the humidity measured by the humidity sensor at a predetermined time interval. The extraction means extracts the maximum humidity value corresponding to the electrode resistance value equal to or less than a preset threshold value in a time range from a certain time ago to the present time from the electrode resistance value and humidity data recorded by the recording means as the maximum humidity movement value. The average calculation means extracts n maximum humidity movement values in order of low humidity from the multiple maximum humidity movement values extracted by the extraction means and calculates their average value. The contamination amount estimation means estimates the contamination amount based on the average value calculated by the average calculation means and the contamination amount estimation information stored in advance. In this way, by estimating the contamination amount using the average value of the maximum humidity movement value on the low humidity side, the contamination amount of the insulator can be accurately estimated even if the electrode resistance value varies. Furthermore, by providing the humidity sensor on the electrode substrate, the temperature difference due to the installation location of the electrode substrate and the humidity sensor can be reduced. This reduces the humidity measurement error caused by the temperature difference, so that the contamination amount of the insulator can be more accurately estimated. Therefore, the degree of contamination of insulating materials installed inside electrical equipment, etc. can be accurately estimated.
好ましくは、平均値をAVHM(1~n)とした場合に、汚損量推定手段は、電極基板の表面の汚損量を、汚損量推定情報として記憶されている以下の式(1)にAVHM(1~n)を代入して得られるS(mg/cm2)と推定する。
このように構成すれば、電気設備等の内部に設置された絶縁物の汚損量をより精度よく推定できる。 This configuration allows for more accurate estimation of the amount of contamination of insulating materials installed inside electrical equipment, etc.
より好ましくは、汚損検出装置は、記録手段が記録した湿度データを高湿度の順に上位から、n個のK倍(Kは自然数)の個数番目の湿度値Hmax(K×n)を特定するための特定手段と、特定手段が特定した湿度値Hmax(K×n)に基づいて汚損量の検出感度を推定する感度推定手段とをさらに含み、感度推定手段は、汚損量の検出感度を、予め記憶された以下の式(2)に湿度値Hmax(K×n)を代入して得られるS'(mg/cm2)と推定する。
これにより、汚損量の検出感度を推定できる。そのため、しきい値以下に電極抵抗値が低下していない場合、すなわち、汚損が検出されない場合に、推定した検出感度に基づいて、その原因が、実際に絶縁物が汚損されていないことによるものなのか、汚損されているものの低湿度であるために検出感度が低下していることによるものなのかを判断できる。 This allows the detection sensitivity of the amount of contamination to be estimated. Therefore, if the electrode resistance value does not fall below the threshold value, i.e., if contamination is not detected, it is possible to determine based on the estimated detection sensitivity whether this is due to the insulator not actually being contaminated, or whether it is contaminated but the detection sensitivity has been reduced due to low humidity.
さらに好ましくは、一対の電極は電極基板の表面上に配置され、湿度センサは電極基板における電極が形成された面とは反対側の面に配置される。湿度センサを電極基板における電極が形成された面とは反対側の面(裏面)に設置することによって、電極基板との温度差をより小さくして電極基板上の湿度を正確に測定できるとともに、湿度センサに対する塵埃の影響も最小限にできる。湿度センサによる湿度の測定精度を高めることができるので、絶縁物の汚損量の推定精度をさらに高めることができる。 More preferably, the pair of electrodes are disposed on the surface of the electrode substrate, and the humidity sensor is disposed on the surface of the electrode substrate opposite to the surface on which the electrodes are formed. By locating the humidity sensor on the surface of the electrode substrate opposite to the surface on which the electrodes are formed (back surface), the temperature difference with the electrode substrate can be further reduced, allowing the humidity on the electrode substrate to be measured accurately, and the effect of dust on the humidity sensor can be minimized. Since the accuracy of the humidity measurement by the humidity sensor can be improved, the accuracy of estimating the amount of contamination of the insulator can be further improved.
さらに好ましくは、電極基板における電極間隔は0.5mm以上2.0mm以下であり、電極基板における電極幅は電極間隔の10倍以上40倍以下である。これにより、電子回路で容易に出力できる電圧で電極抵抗低下の感度低下を抑制できる。すなわち、抵抗低下の感度を確保できる。 More preferably, the electrode spacing on the electrode substrate is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the electrode width on the electrode substrate is 10 times or more and 40 times or less the electrode spacing. This makes it possible to suppress the decrease in sensitivity due to electrode resistance reduction with a voltage that can be easily output by an electronic circuit. In other words, the sensitivity to resistance reduction can be ensured.
なお、本願に開示の技術は、このような特徴的な構成を含む汚損検出装置として実現できるだけではない。汚損検出装置が実行する特徴的なステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体として実現することもできる。また、汚損検出装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路としても実現できる。さらに、汚損検出装置を含むその他のシステムとして実現することもできる。 The technology disclosed in this application can be realized not only as a dirt detection device including such a characteristic configuration. It can also be realized as a program for causing a computer to execute the characteristic steps executed by the dirt detection device, or a recording medium on which the program is recorded. It can also be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the dirt detection device. Furthermore, it can also be realized as other systems that include the dirt detection device.
以上のように、本発明によれば、電気設備等の内部に設置された絶縁物の汚損程度を精度よく推定することが可能な汚損検出装置を提供できる。 As described above, the present invention provides a contamination detection device that can accurately estimate the degree of contamination of insulating materials installed inside electrical equipment, etc.
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明及び図面においては、同一の部品又は構成要素には同一の参照符号及び名称を付してある。それらの機能も同様である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same parts or components are given the same reference symbols and names. Their functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof will not be repeated.
(第1実施形態)
本実施の形態に係る汚損検出装置は、塩分(塩化ナトリウム)を主な計測対象とする。本汚損検出装置は、測定対象の絶縁物と同じ環境に設置されて、絶縁物の表面に付着した塩分付着量を汚損量として推定する。測定対象の絶縁物は、電気設備であるスイッチギヤ内に設置されているものとする。
First Embodiment
The contamination detection device according to this embodiment mainly measures salt (sodium chloride). This contamination detection device is installed in the same environment as the insulating material to be measured, and estimates the amount of salt adhering to the surface of the insulating material as the amount of contamination. The insulating material to be measured is assumed to be installed in a switchgear, which is an electrical equipment.
図1を参照して、スイッチギヤ10は、電気を安全に供給するために決められた電圧で受電し、使いやすい電圧に変圧して各負荷へ配電するための装置である。長期間安全に使用できるように金属で閉鎖された筐体に収納され、機器を操作するためのスイッチ、電圧・電流等を計測するためのメーター、及び、異常を検出するための保護継電器等が備えられている。スイッチギヤ10の内部には、電気を絶縁するための絶縁体(絶縁物:図示せず。)が設置されている。 Referring to FIG. 1, the switchgear 10 is a device that receives electricity at a set voltage to safely supply it, transforms it into an easy-to-use voltage, and distributes it to each load. It is housed in a metal enclosure to ensure safe long-term use, and is equipped with switches for operating the equipment, meters for measuring voltage, current, etc., and protective relays for detecting abnormalities. An insulator (not shown) for insulating electricity is installed inside the switchgear 10.
[全体構成]
図2を参照して、本実施の形態に係る汚損検出装置50は、センサ部100と、制御装置200とを含む。汚損検出装置50は、少なくともセンサ部100が測定対象の絶縁物と同じ環境、すなわちスイッチギヤ10の内部に設置される。制御装置200は、センサ部100とともにスイッチギヤ10の内部に設置されてもよいし、スイッチギヤ10の外部に設置されてもよい。
[Overall configuration]
2 , the contamination detection device 50 according to the present embodiment includes a sensor unit 100 and a control device 200. In the contamination detection device 50, at least the sensor unit 100 is installed in the same environment as the insulating material to be measured, that is, inside the switchgear 10. The control device 200 may be installed inside the switchgear 10 together with the sensor unit 100, or may be installed outside the switchgear 10.
センサ部100は、絶縁基板112の表面に一対の電極パターンが形成された電極基板110と、周囲の相対湿度を測定する湿度センサ120とを含む。湿度センサ120は電極基板110に設置されている。センサ部100は、有線又は無線により、制御装置200と通信可能に接続されている。本実施の形態では、センサ部100は、制御装置200と有線接続されている。センサ部100の詳細については後述する。 The sensor unit 100 includes an electrode substrate 110 in which a pair of electrode patterns are formed on the surface of an insulating substrate 112, and a humidity sensor 120 that measures the surrounding relative humidity. The humidity sensor 120 is installed on the electrode substrate 110. The sensor unit 100 is connected to the control device 200 in a wired or wireless manner so as to be able to communicate with the control device 200. In this embodiment, the sensor unit 100 is connected to the control device 200 by wire. Details of the sensor unit 100 will be described later.
制御装置200は、アナログ入力回路210、CPU(Central Processing Unit)220、メモリ230、通信機器240及び補助リレー250を含む。アナログ入力回路210は、電極基板110に形成された電極に接続されている。アナログ入力回路210は、一対の電極間に所定の電圧(例えば5V程度)を印加して電極基板110の絶縁率(電極間の抵抗値)を計測する。アナログ入力回路210はさらに、その計測値をアナログ/デジタル変換してデジタル信号の電極抵抗値としてCPU220に供給する。 The control device 200 includes an analog input circuit 210, a CPU (Central Processing Unit) 220, a memory 230, a communication device 240, and an auxiliary relay 250. The analog input circuit 210 is connected to electrodes formed on the electrode substrate 110. The analog input circuit 210 applies a predetermined voltage (e.g., about 5 V) between a pair of electrodes to measure the insulation rate (resistance value between the electrodes) of the electrode substrate 110. The analog input circuit 210 further performs analog/digital conversion of the measurement value and supplies it to the CPU 220 as an electrode resistance value in a digital signal.
CPU220は、湿度センサ120、アナログ入力回路210、メモリ230、通信機器240及び補助リレー250が接続されており、これらを制御することによって汚損検出装置50全体を制御する。CPU220は、湿度センサ120及びアナログ入力回路210から供給されたデータ信号をもとに塩分付着量(汚損量)を推定する処理を実行する。 The CPU 220 is connected to the humidity sensor 120, analog input circuit 210, memory 230, communication device 240, and auxiliary relay 250, and controls the entire contamination detection device 50 by controlling these. The CPU 220 executes a process to estimate the amount of salt adhesion (amount of contamination) based on the data signals supplied from the humidity sensor 120 and analog input circuit 210.
メモリ230は、CPU220が汚損検出装置50を制御するためのプログラム及びデータを記憶する記憶装置を含む。メモリ230には、塩分付着量(汚損量)の推定処理時に用いられる汚損量推定情報が予め記憶されている。メモリ230はさらに、湿度センサ120を介して取得した相対湿度、アナログ入力回路210を介して取得した電極基板110の電極抵抗値、及びこれらのデータからCPU220が推定した塩分付着観測結果(塩分付着量)等のデータを記録するデータ記録装置を含む。 The memory 230 includes a storage device that stores programs and data for the CPU 220 to control the contamination detection device 50. The memory 230 prestores contamination amount estimation information used during the process of estimating the amount of salt adhesion (amount of contamination). The memory 230 further includes a data recording device that records data such as the relative humidity acquired via the humidity sensor 120, the electrode resistance value of the electrode substrate 110 acquired via the analog input circuit 210, and the salt adhesion observation results (amount of salt adhesion) estimated by the CPU 220 from these data.
通信機器240は、有線又は無線により上位装置との通信を行う。上位装置は、例えば、中央監視室等に設置された監視装置を含む。この場合、制御装置200は、データ記録装置に記録されたデータを、通信機器240を介して、上位装置(監視装置)にデータ伝送されるよう構成されていると好ましい。これにより、スイッチギヤ10内部に設置された絶縁物の汚損程度を監視できる。 The communication device 240 communicates with a higher-level device via wired or wireless communication. The higher-level device includes, for example, a monitoring device installed in a central monitoring room. In this case, it is preferable that the control device 200 is configured to transmit data recorded in the data recording device to the higher-level device (monitoring device) via the communication device 240. This makes it possible to monitor the degree of contamination of the insulator installed inside the switchgear 10.
補助リレー250は、機械式リレー又は半導体リレーであって、接点出力の接点として機能する。補助リレー250はCPU220の制御のもとでON/OFFされ、例えば、塩分付着観測結果が所定の値以上である場合、又は異常を検出した場合等に、その先に接続されたブザーを鳴動させたり、ランプを点灯させたりすることによって警報出力を行う。 The auxiliary relay 250 is a mechanical relay or a semiconductor relay, and functions as a contact for contact output. The auxiliary relay 250 is turned on/off under the control of the CPU 220, and outputs an alarm by sounding a buzzer connected to it or lighting a lamp, for example, when the salt adhesion observation result is equal to or exceeds a predetermined value, or when an abnormality is detected.
[センサ部100の構成]
図3を参照して、センサ部100は、上記のように、上記電極基板110と、湿度センサ120とを含む。図3(A)を参照して、電極基板110は、ガラスエポキシ、又はセラミック等からなる絶縁基板112と、絶縁基板112の表面上に形成された一対の電極114とを含む。一対の電極114は、金属等の導体から構成されており、絶縁基板112の表面上に、所定の電極パターンに形成されている。本実施形態では、コンパクトな構成とする目的で、電極パターン(電極形状)は櫛型の電極形状としている。ただし、一対の電極の電極形状は、櫛型形状に限定されず、例えば同心円状等の他の形状であってもよい。電極基板110は、電極114の腐食防止を目的に、金メッキ等の処置が施されていると好ましい。
[Configuration of sensor unit 100]
3, the sensor unit 100 includes the electrode substrate 110 and the humidity sensor 120 as described above. Referring to FIG. 3(A), the electrode substrate 110 includes an insulating substrate 112 made of glass epoxy or ceramic, and a pair of electrodes 114 formed on the surface of the insulating substrate 112. The pair of electrodes 114 are made of a conductor such as metal, and are formed in a predetermined electrode pattern on the surface of the insulating substrate 112. In this embodiment, the electrode pattern (electrode shape) is a comb-shaped electrode shape for the purpose of achieving a compact configuration. However, the electrode shape of the pair of electrodes is not limited to the comb shape, and may be other shapes such as a concentric circle shape. It is preferable that the electrode substrate 110 is treated with gold plating or the like for the purpose of preventing corrosion of the electrodes 114.
一対の電極114間の距離(電極間隔)Dは、電子回路で容易に出力できる電圧(5V程度)で抵抗低下の感度を確保することを目的とすると、0.5mm以上2mm以下であるのが好ましい。本実施形態では、電極間隔Dは例えば0.9mmとしている。電極幅Lは、電極間隔Dに対して10倍以上とることが好ましい。上限値は任意である。上限値を設ける場合、電極幅Lは、電極間隔Dに対して40倍以下であるのが好ましい。図3(A)に示す電極パターンの場合、電極幅Lは、電極間隔Dの35倍(31.5mm)とすることができる。 The distance (electrode spacing) D between a pair of electrodes 114 is preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less in order to ensure sensitivity to resistance drop at a voltage (about 5 V) that can be easily output by an electronic circuit. In this embodiment, the electrode spacing D is, for example, 0.9 mm. The electrode width L is preferably 10 times or more the electrode spacing D. The upper limit is arbitrary. If an upper limit is set, the electrode width L is preferably 40 times or less the electrode spacing D. In the case of the electrode pattern shown in FIG. 3(A), the electrode width L can be 35 times the electrode spacing D (31.5 mm).
電極基板110は、一対の電極114が形成された面(電極形成面)側に塵埃堆積の影響を受けるように、電極形成面が上側(上面)となるように設置されるのが好ましい。 The electrode substrate 110 is preferably installed so that the surface on which the pair of electrodes 114 are formed (electrode formation surface) is on the upper side (top surface) so that the surface is subject to the effects of dust accumulation.
湿度センサ120は、電極基板110における電極114が形成された面とは反対側の面(裏面)に設置される。湿度センサ120は、湿度測定精度が高い表面実装型のセンサを用いるのが好ましい。例えば、湿度センサ120には、センシリオン社 SHT-31のような湿度測定精度が高く、かつ基板表面に実装できる(電極基板110と湿度センサ120との温度差を最小限にできる)センサを用いるのが好ましい。これにより、電極基板110の裏面に湿度センサ120を実装するのが容易になる。このように、湿度センサ120を電極基板110の裏面に設置することによって、湿度センサ120と電極基板110との温度差を最小限にできるとともに、湿度センサ120に対する塵埃の影響の最小限に抑えることができる。 The humidity sensor 120 is installed on the surface (back side) of the electrode substrate 110 opposite to the surface on which the electrodes 114 are formed. It is preferable to use a surface-mounted sensor with high humidity measurement accuracy for the humidity sensor 120. For example, it is preferable to use a sensor such as Sensirion's SHT-31, which has high humidity measurement accuracy and can be mounted on the substrate surface (minimizing the temperature difference between the electrode substrate 110 and the humidity sensor 120). This makes it easy to mount the humidity sensor 120 on the back side of the electrode substrate 110. In this way, by installing the humidity sensor 120 on the back side of the electrode substrate 110, it is possible to minimize the temperature difference between the humidity sensor 120 and the electrode substrate 110 and to minimize the effect of dust on the humidity sensor 120.
湿度センサ120は、湿度の計測データをデジタル信号に変換する湿度計測回路を内蔵する。そのため、湿度センサ120は、湿度の計測データをデジタル信号としてCPU220に出力する。ただし、湿度センサ120は、湿度計測回路を内蔵しないタイプのセンサであってもよい。 The humidity sensor 120 has a built-in humidity measurement circuit that converts the humidity measurement data into a digital signal. Therefore, the humidity sensor 120 outputs the humidity measurement data to the CPU 220 as a digital signal. However, the humidity sensor 120 may be a type of sensor that does not have a built-in humidity measurement circuit.
[塩分付着量の推定手法]
続いて、本実施の形態に係る汚損検出装置50において実行される塩分付着量の推定処理について説明する。
[Method for estimating salt deposition amount]
Next, the process of estimating the amount of salt adhesion executed in the contamination detection device 50 according to this embodiment will be described.
再び図2を参照して、汚損検出装置50は、一対の電極114間の電極抵抗値及び湿度センサ120で測定された相対湿度をそれぞれ所定時間間隔(例えば1時間間隔)で記録する。具体的には、汚損検出装置50は、例えば1時間に1回の頻度で、電極基板110の電極抵抗値及び湿度センサ120で測定された相対湿度をメモリ230に記録する。汚損検出装置50は、所定の測定期間、相対湿度と電極抵抗値のトレンドデータを記録する。 Referring again to FIG. 2, the soiling detection device 50 records the electrode resistance value between the pair of electrodes 114 and the relative humidity measured by the humidity sensor 120 at predetermined time intervals (e.g., one-hour intervals). Specifically, the soiling detection device 50 records the electrode resistance value of the electrode substrate 110 and the relative humidity measured by the humidity sensor 120 in the memory 230, for example, once an hour. The soiling detection device 50 records trend data of the relative humidity and the electrode resistance value for a predetermined measurement period.
汚損検出装置50は、メモリ230に記録されている電極抵抗値及び湿度のデータの中から、一定時間前から現時点までの時間範囲において、予め設定されたしきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度の最高値を湿度移動最高値HMmとして抽出し、メモリ230の別領域に記録する。具体的には、現時点から例えば48時間前~現時点までの間に記録された電極抵抗値及び湿度のデータの中から、しきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度データを抽出し、そのうちの最も高い湿度データを湿度移動最高値HMmとして記録する。こうした処理を例えば1時間毎に繰返す。上記しきい値は、電極抵抗の測定上限値が1000kΩの場合、例えば900kΩとすることができる。 The soil detection device 50 extracts the maximum humidity value corresponding to an electrode resistance value below a preset threshold value in a time range from a certain time ago to the present time from the electrode resistance value and humidity data recorded in the memory 230 as the maximum humidity movement value HMm, and records it in a separate area of the memory 230. Specifically, from the electrode resistance value and humidity data recorded between, for example, 48 hours ago and the present time, humidity data corresponding to an electrode resistance value below a threshold value is extracted, and the highest humidity data among them is recorded as the maximum humidity movement value HMm. This process is repeated, for example, every hour. The threshold value can be, for example, 900 kΩ when the upper measurement limit of the electrode resistance is 1000 kΩ.
次に、汚損検出装置50は、メモリ230に記録された複数の湿度移動最高値HMmを低湿度の順にn個ソートし、n個の湿度移動最高値HMmの平均値AVHM(1~n)を算出する。本実施形態ではnは例えば10とされる。 Next, the soiling detection device 50 sorts the n humidity movement maximum values HMm recorded in the memory 230 in order of decreasing humidity, and calculates the average value AVHM (1 to n) of the n humidity movement maximum values HMm. In this embodiment, n is set to 10, for example.
メモリ230には、汚損量推定情報として、以下の式(3)に示す数式が記憶されている。
定数A及びBは、電極抵抗のしきい値、又は電極形状等によって異なる値であり、実験等によって予め算出されて、その値が設定されている。本実施形態では、例えば、定数Aは1.02、定数Bは0.032である。そのため、本実施形態では、汚損量推定情報として、実際には、以下の式(4)に示す数式が記憶されている。
汚損検出装置50は、平均値AVHM(1~n)を汚損量推定情報に代入することによって得られたS(mg/cm2)を、測定対象の絶縁物に付着した塩分付着量と推定する。 The contamination detection device 50 estimates S (mg/cm 2 ) obtained by substituting the average value AVHM (1 to n) into contamination amount estimation information as the amount of salt adhering to the insulating material being measured.
以上をまとめると、汚損検出装置50は以下の処理により塩分付着量を推定する。
(A)電極抵抗値と湿度を一定期間間隔(例えば1時間に1回)記録する。
(B)電極抵抗値が予め定めたしきい値以下となったときの湿度移動最高値HMm(現在値より一定期間(例えば48時間)前から現在値までの湿度最高値)を記録する。
(C)湿度移動最高値HMmを低湿度の順にn個ソートし、その平均値AVHM(1~n)を算出する。
(D)塩分付着量S(mg/cm2)を上記式(3)(式(4))により推定する。具体的には、平均値AVHM(1~n)を式(4)に代入することにより塩分付着量S(mg/cm2)を求める。
In summary, the contamination detection device 50 estimates the amount of salt adhesion through the following process.
(A) The electrode resistance value and humidity are recorded at regular intervals (for example, once an hour).
(B) The maximum humidity movement value HMm (the maximum humidity value from a certain period (for example, 48 hours) before the current value) when the electrode resistance value becomes equal to or lower than a predetermined threshold value is recorded.
(C) The n humidity movement maximum values HMm are sorted in order of decreasing humidity, and their average values AVHM (1 to n) are calculated.
(D) The amount of salt adhesion S (mg/cm 2 ) is estimated by the above formula (3) (formula (4)). Specifically, the amount of salt adhesion S (mg/cm 2 ) is obtained by substituting the average value AVHM (1 to n) into formula (4).
なお、相対湿度について瞬時値ではなく湿度移動最高値HMmを用いたのは、電極抵抗値が低下した後、湿度の低下に対して電極抵抗値の上昇が時間的に遅れるためである。そのため、湿度移動最高値HMmを用いることによって、電極抵抗値のバラツキの影響が低減される。湿度移動最高値HMmを求めるための時間間隔(一定期間)は24時間以上72時間以下であるのが好ましい。本実施形態では、上記のように48時間としている。 The reason why the maximum humidity transfer value HMm is used for the relative humidity instead of the instantaneous value is that after the electrode resistance value decreases, the increase in the electrode resistance value is delayed in relation to the decrease in humidity. Therefore, by using the maximum humidity transfer value HMm, the influence of variations in the electrode resistance value is reduced. The time interval (fixed period) for determining the maximum humidity transfer value HMm is preferably 24 hours or more and 72 hours or less. In this embodiment, it is set to 48 hours as described above.
上記の推定手法では、測定期間中に電極抵抗値がしきい値以下に低下していない場合、塩分付着量が検出されない。この場合、以下の2つのケースが考えられる。ただし、いずれのケースでも、電気設備内の絶縁物において表面の絶縁が保たれた状態であることが確認できる。
1)電極に塩分が(ほとんど)付着していない。
2)電極に塩分は付着しているが、相対湿度が上昇していないので検出できていない。
In the above estimation method, if the electrode resistance value does not fall below the threshold value during the measurement period, the amount of salt adhesion will not be detected. In this case, the following two cases are possible. However, in either case, it can be confirmed that the surface insulation of the insulators in the electrical equipment is maintained.
1) There is (almost) no salt attached to the electrodes.
2) Salt is attached to the electrode, but it cannot be detected because the relative humidity is not increasing.
ここで、上記式(3)を用いて塩分付着量を推定するためには、湿度移動最高値HMmとなる湿度がある程度の頻度で発生していることが必要である。さらに平均処理によって上記平均値AVHM(1~n)を算出するためには、湿度移動最高値HMmとなる湿度は、n数(本実施形態では10)の3~5倍程度の頻度で発生している必要がある。 Here, in order to estimate the amount of salt adhesion using the above formula (3), it is necessary that the humidity that becomes the humidity movement maximum value HMm occurs with a certain frequency. Furthermore, in order to calculate the above average value AVHM (1 to n) by averaging, the humidity that becomes the humidity movement maximum value HMm needs to occur with a frequency of about 3 to 5 times the number n (10 in this embodiment).
こうした点を勘案すれば、測定期間における湿度トレンドから塩分付着量の検出感度を推定することが可能である。そして、塩分付着量の検出感度から、塩分付着量が検出されない場合に、その原因が上記1)によるものか、上記2)によるものかを判断できる。例えば、塩分付着量の検出感度が高い(実際の検出感度とほぼ同じである)場合は、上記1)の「電極に塩分が(ほとんど)付着していない」と判断できる。一方、塩分付着量の検出感度が(実際の検出感度より)低い場合は、上記2)の「電極に塩分は付着しているが、相対湿度が上昇していないので検出できていない」と判断できる。 Taking these points into consideration, it is possible to estimate the detection sensitivity of the amount of salt adhesion from the humidity trend during the measurement period. Then, from the detection sensitivity of the amount of salt adhesion, when no amount of salt adhesion is detected, it can be determined whether the cause is 1) or 2) above. For example, when the detection sensitivity of the amount of salt adhesion is high (almost the same as the actual detection sensitivity), it can be determined as 1) above, that "there is (almost) no salt adhesion to the electrode." On the other hand, when the detection sensitivity of the amount of salt adhesion is low (compared to the actual detection sensitivity), it can be determined as 2) above, that "salt is attached to the electrode, but cannot be detected because the relative humidity has not increased."
塩分付着量の検出感度は、以下の処理により算出される。 The detection sensitivity of salt adhesion is calculated using the following process.
汚損検出装置50は、測定期間の湿度データを高湿度の順にソートし、上位から、n個のK倍(Kは自然数)の個数番目の湿度値Hmax(K×n)を特定する。汚損検出装置50は、特定した湿度値Hmax(K×n)に基づいて汚損量の検出感度を推定する。 The soiling detection device 50 sorts the humidity data from the measurement period in descending order of humidity and identifies the humidity value Hmax (K×n) that is the nth (K is a natural number) multiple of the top humidity value. The soiling detection device 50 estimates the detection sensitivity of the amount of soiling based on the identified humidity value Hmax (K×n).
メモリ230には、検出感度推定情報として、以下の式(5)に示す数式が記憶されている。
本実施形態では、上記したように、定数Aは1.02、定数Bは0.032である。そのため、本実施形態では、検出感度推定情報として、実際には、以下の式(6)に示す数式が記憶されている。
汚損検出装置50は、特定した湿度値Hmax(K×n)を検出感度推定情報に代入することによって得られるS'(mg/cm2)を塩分付着量の検出感度と推定する。 The contamination detection device 50 estimates S′ (mg/cm 2 ) as the detection sensitivity of the amount of attached salt by substituting the identified humidity value Hmax (K×n) into detection sensitivity estimation information.
以上をまとめると、汚損検出装置50は以下の処理により塩分付着量の検出感度と推定する。
(a)測定期間の湿度測定値を高湿度順にソートする。
(b)ソートした上位からK×n番目の湿度値Hmax(K×n)を確認する。
このことは、この湿度値以上の湿度値が(確認した湿度値を含めて)K×n回発生していることを示している。
(c)湿度トレンドにおける塩分付着量の検出感度S’(mg/cm2)を上記式(5)(式(6))により推定する。具体的には、湿度値Hmax(K×n)を式(6)に代入することにより塩分付着量の検出感度S’(mg/cm2)を求める。
In summary, the contamination detection device 50 estimates the detection sensitivity of the amount of salt adhesion through the following process.
(a) Humidity measurements during the measurement period are sorted in descending order of humidity.
(b) The humidity value Hmax(K×n) that is the (K×n)th value from the top of the sorting is confirmed.
This indicates that humidity values equal to or greater than this humidity value have occurred K×n times (including the humidity value just confirmed).
(c) The detection sensitivity S' (mg/ cm2 ) of the amount of salt adhesion in the humidity trend is estimated using the above formula (5) (formula (6)). Specifically, the detection sensitivity S' (mg/ cm2 ) of the amount of salt adhesion is obtained by substituting the humidity value Hmax (K×n) into formula (6).
本実施形態において、例えばn=10、K=4とすれば、おおよその検出感度が推定できる。そのため、推定した検出感度に基づいて、実際に塩分が付着していないのか、塩分は付着しているが低湿度であるために検出感度が低下しているのかを判断できる。 In this embodiment, for example, if n = 10 and K = 4, the detection sensitivity can be roughly estimated. Therefore, based on the estimated detection sensitivity, it can be determined whether there is actually no salt attached, or whether there is salt attached but the detection sensitivity has decreased due to low humidity.
[検証]
塩分付着量と湿度との相関性を確認することを目的に、電極表面に模擬的に塩分を付着させた状態の電極基板を屋外スイッチギヤに設置し、約1年間に亘って試験を実施した。試験に用いた電極基板は、上記した電極基板110と同様の構成である。電極表面への塩分付着量は、0.017mg/cm2、0.035mg/cm2、0.063mg/cm2、0.072mg/cm2、0.110mg/cm2の5種類とした。すなわち、電極表面への塩分付着量を変えた5種類の電極基板を作成して屋外スイッチギヤに設置した。スイッチギヤ内部は塩害環境ではなく、機器(電極基板)設置以降の塩分付着の進行は実質的にない。試験では、各々の電極基板において、電極基板の電極抵抗値と湿度とを一定時間間隔(例えば1時間に1回)で記録した。
[verification]
In order to confirm the correlation between the amount of salt adhesion and humidity, an electrode substrate with simulated salt adhesion on the electrode surface was installed in an outdoor switchgear, and a test was performed for about one year. The electrode substrate used in the test had the same configuration as the electrode substrate 110 described above. The amount of salt adhesion on the electrode surface was set to five types, namely, 0.017 mg/cm 2 , 0.035 mg/cm 2 , 0.063 mg/cm 2 , 0.072 mg/cm 2 , and 0.110 mg/cm 2 . That is, five types of electrode substrates with different amounts of salt adhesion on the electrode surface were created and installed in the outdoor switchgear. The inside of the switchgear was not a salt damage environment, and salt adhesion did not progress substantially after the equipment (electrode substrate) was installed. In the test, the electrode resistance value and humidity of the electrode substrate were recorded at regular time intervals (for example, once per hour) for each electrode substrate.
図4に、一例として、塩分付着量を0.035mg/cm2としたときの相対湿度と電極抵抗のトレンドデータを示す。図4(A)は、相対湿度の測定事例であり、図4(B)は、電極抵抗の測定事例である。測定期間は2020年2月~2021年3月の約13カ月である。図4より、相対湿度の上昇時(図4(A)の一点鎖線で囲った部分)に電極抵抗の低下(図4(B)の一点鎖線で囲った部分)が確認できる。 As an example, Figure 4 shows trend data of relative humidity and electrode resistance when the amount of salt adhesion is 0.035 mg/ cm2 . Figure 4(A) is a measurement example of relative humidity, and Figure 4(B) is a measurement example of electrode resistance. The measurement period is approximately 13 months from February 2020 to March 2021. From Figure 4, it can be confirmed that the electrode resistance decreases (the area surrounded by the dashed line in Figure 4(B)) when the relative humidity increases (the area surrounded by the dashed line in Figure 4(A)).
さらに、電極抵抗値と湿度とを記録しながら、記録したデータから、相対湿度移動最高値(48時間前~現在までの湿度最高値)とそれに対応する電極抵抗値とを抽出し、それらを別途記録した。なお、これらのデータの抽出は、検証試験では、電極抵抗値及び湿度のデータを全て記録した後でも行うことができる。 In addition, while recording the electrode resistance value and humidity, the maximum relative humidity movement value (maximum humidity value from 48 hours ago to the present) and the corresponding electrode resistance value were extracted from the recorded data and recorded separately. Note that in the verification test, this data extraction can be performed even after all electrode resistance value and humidity data have been recorded.
図5に、相対湿度移動最高値(48時間前~現在までの湿度最高値)と電極抵抗測定値の関係のデータをプロットしたグラフを示す。図5の各グラフにおいて、横軸は相対湿度移動最高値(相対湿度48時間最高値(%RH))であり、縦軸は電極抵抗測定値(電極抵抗(kΩ)、測定上限値:1000kΩ)である。図5より、塩分付着量の増加とともに電極抵抗が測定上限値から低下し始める相対湿度移動最高値が低下することが実験的に確認された。 Figure 5 shows a graph plotting data on the relationship between the maximum relative humidity movement (maximum humidity from 48 hours ago to the present) and the measured electrode resistance. In each graph in Figure 5, the horizontal axis is the maximum relative humidity movement (maximum relative humidity over 48 hours (% RH)), and the vertical axis is the measured electrode resistance (electrode resistance (kΩ), upper measurement limit: 1000 kΩ). Figure 5 experimentally confirmed that the maximum relative humidity movement, at which the electrode resistance begins to decrease from the upper measurement limit, decreases with an increase in the amount of salt adhesion.
続いて、各塩分付着量の測定値について、抵抗測定値がしきい値(900kΩ)以下になった時の相対湿度移動最高値を低い順に10個を抽出し、1番から10番の順に並べた。そして、塩分付着量の測定値毎に、10個の相対湿度移動最高値の平均値AVHM(1~10)を算出した。その結果を図6に示す。 Next, for each salt adhesion measurement, the 10 lowest maximum relative humidity shift values when the resistance measurement value fell below the threshold value (900 kΩ) were extracted and sorted from 1 to 10. Then, for each salt adhesion measurement, the average value AVHM (1 to 10) of the 10 maximum relative humidity shift values was calculated. The results are shown in Figure 6.
なお、抵抗測定値のしきい値は、図5の各グラフにおいて、二点鎖線で示されている。二点鎖線近傍の下向きの矢印は、抵抗測定値がしきい値以下の領域を示している。10個の相対湿度移動最高値は、図5の各グラフにおける低湿度側の破線で囲んだ部分に含まれる。 The threshold resistance measurement value is indicated by a two-dot chain line in each graph in Figure 5. The downward arrow near the two-dot chain line indicates the area where the resistance measurement value is below the threshold value. The 10 maximum relative humidity movement values are included in the area surrounded by the dashed line on the low humidity side in each graph in Figure 5.
図6より、塩分付着量の増加に伴い、平均値AVHM(1~10)が低下している。図7に、これらの関係をグラフ化した図を示す。図7のグラフは、平均値AVHM(1~10)を横軸に、各塩分付着量を縦軸(対数表示)にプロットしている。 Figure 6 shows that as the amount of salt adhesion increases, the average value AVHM (1-10) decreases. Figure 7 shows a graph of this relationship. The graph in Figure 7 plots the average value AVHM (1-10) on the horizontal axis and each amount of salt adhesion on the vertical axis (logarithmic).
図7より、各塩分付着量と平均値AVHM(1~10)は対数的にほぼ直線近似できることが実験的に確認された。図7には、各プロットを直線近似した近似直線Pが示されている。塩分付着量をSとした場合、この実施の近似直線Pは、以下の式(7)となる。
上記した式(4)の定数A及び定数Bは、式(7)の値を用いている。 The constants A and B in the above formula (4) use the values in formula (7).
以上より、定数A及び定数Bを予め求めておけば、平均値AVHM(1~10)を求めることによって、上記した式(3)により、塩分付着量を精度よく推定できることが確認された。 From the above, it was confirmed that if constants A and B are calculated in advance, the amount of salt adhesion can be accurately estimated using the above formula (3) by calculating the average value AVHM (1 to 10).
[本実施の形態の効果]
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る汚損検出装置50を利用することにより、以下に述べる効果を奏する。
[Effects of this embodiment]
As is clear from the above description, by using the soiling detection device 50 according to this embodiment, the following effects are achieved.
汚損検出装置50は、一対の電極間の電極抵抗値及び湿度センサ120で測定された湿度をそれぞれ所定時間間隔で記録する。汚損検出装置50の制御装置200は、記録した電極抵抗値及び湿度のデータの中から、一定時間前から現時点までの時間範囲において、予め設定されたしきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度の最高値を湿度移動最高値HMmとして抽出し、抽出した複数の湿度移動最高値HMmのうち、低湿度の順にn個(nは自然数)の湿度移動最高値HMmを取り出してそれらの平均値AVHM(1~10)を算出する。制御装置200はさらに、算出した平均値AVHM(1~10)と、予め記憶されている汚損量推定情報とに基づいて、汚損量を推定する。 The soil detection device 50 records the electrode resistance between a pair of electrodes and the humidity measured by the humidity sensor 120 at predetermined time intervals. The control device 200 of the soil detection device 50 extracts, from the recorded electrode resistance and humidity data, the maximum humidity value corresponding to an electrode resistance value equal to or less than a preset threshold value within a time range from a certain time ago to the present time as the maximum humidity movement value HMm, and from the multiple extracted maximum humidity movement values HMm, extracts n (n is a natural number) maximum humidity movement values HMm in order of decreasing humidity and calculates their average value AVHM (1 to 10). The control device 200 further estimates the amount of soiling based on the calculated average value AVHM (1 to 10) and pre-stored soiling amount estimation information.
このように、汚損検出装置50は、低湿度側の湿度移動最高値HMmの平均値AVHM(1~10)を用いて汚損量(塩分付着量)を推定することにより、電極抵抗値にバラツキが生じた場合でも、絶縁物の汚損量を精度よく推定できる。さらに汚損検出装置50では、湿度センサ120が電極基板110に設けられる。これによって、電極基板110と湿度センサ120との設置場所による温度差を小さくできるので、温度差に起因する湿度の測定誤差を小さくできる。したがって、絶縁物の汚損量をより精度よく推定できるので、スイッチギヤ(電気設備)等の内部に設置された絶縁物に対しても、その絶縁物の汚損程度を精度よく推定できる。 In this way, the contamination detection device 50 estimates the amount of contamination (amount of salt adhesion) using the average value AVHM (1 to 10) of the maximum humidity movement value HMm on the low humidity side, so that even if there is variation in the electrode resistance value, the contamination amount of the insulator can be accurately estimated. Furthermore, in the contamination detection device 50, the humidity sensor 120 is provided on the electrode substrate 110. This makes it possible to reduce the temperature difference due to the installation location of the electrode substrate 110 and the humidity sensor 120, and therefore reduces the humidity measurement error caused by the temperature difference. Therefore, since the amount of contamination of the insulator can be estimated more accurately, the degree of contamination of the insulator can be accurately estimated even for insulators installed inside switchgear (electrical equipment) etc.
汚損量推定情報として、上記式(3)(式(4))に示される情報を用いることによって、電極基板110の表面の汚損量を、算出した平均値AVHM(1~10)に基づいてより精度よく推定できる。これにより、電気設備等の内部に設置された絶縁物の汚損量をより精度よく推定できる。 By using the information shown in the above formula (3) (formula (4)) as the contamination amount estimation information, the contamination amount on the surface of the electrode substrate 110 can be more accurately estimated based on the calculated average value AVHM (1 to 10). This makes it possible to more accurately estimate the contamination amount of insulating materials installed inside electrical equipment, etc.
さらに、湿度センサ120を電極基板110における電極114が形成された面とは反対側の面(裏面)に設置することによって、電極基板110との温度差をより小さくして電極基板110上の湿度を正確に測定でき、かつ、湿度センサ120に対する塵埃の影響も最小限にできる。これにより、湿度センサ120による湿度の測定精度を高めることができるので、絶縁物の汚損量の推定精度をさらに高めることができる。 Furthermore, by placing the humidity sensor 120 on the surface (back surface) of the electrode substrate 110 opposite to the surface on which the electrodes 114 are formed, the temperature difference with the electrode substrate 110 can be further reduced, allowing the humidity on the electrode substrate 110 to be accurately measured, and the effect of dust on the humidity sensor 120 can also be minimized. This increases the accuracy of the humidity measurement by the humidity sensor 120, and further increases the accuracy of estimating the amount of contamination of the insulator.
さらに電極基板110における電極間隔Dを0.5mm以上2.0mm以下とし、電極基板110における電極幅Lを電極間隔Dの10倍以上40倍以下とすることによって、電子回路で容易に出力できる電圧で電極抵抗低下の感度低下を抑制できる。すなわち、抵抗低下の感度を確保できる。 Furthermore, by setting the electrode spacing D in the electrode substrate 110 to 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and setting the electrode width L in the electrode substrate 110 to 10 times or more and 40 times or less the electrode spacing D, it is possible to suppress the decrease in sensitivity due to the electrode resistance decrease at a voltage that can be easily output by an electronic circuit. In other words, it is possible to ensure the sensitivity to the resistance decrease.
汚損検出装置50はさらに、制御装置200が記録した湿度データを高湿度の順にソートし、上位から、n個のK倍(Kは自然数)の個数番目の湿度値Hmax(K×n)を特定し、特定した湿度値Hmax(K×n)に基づいて汚損量の検出感度を推定する。その際、制御装置200は、汚損量の検出感度を、予め記憶された上記した式(5)(式(6))に湿度値Hmax(K×n)を代入して得られるS'(mg/cm2)と推定する。 The soil detection device 50 further sorts the humidity data recorded by the control device 200 in descending order of humidity, identifies the humidity value Hmax (K×n) that is the nth (K is a natural number) multiple of the top humidity data, and estimates the detection sensitivity of the amount of soiling based on the identified humidity value Hmax (K×n). At this time, the control device 200 estimates the detection sensitivity of the amount of soiling as S' (mg/ cm2 ) obtained by substituting the humidity value Hmax (K×n) into the above-mentioned formula (5) (formula (6)) that is stored in advance.
しきい値以下に電極抵抗値が低下していない場合、すなわち、汚損が検出されない場合に、推定した検出感度に基づいて、その原因が、実際に絶縁物が汚損されていないことによるものなのか、汚損されているものの、低湿度であるために検出感度が低下していることによるものなのかを判断できる。 If the electrode resistance value does not fall below the threshold value, i.e., if no contamination is detected, it is possible to determine based on the estimated detection sensitivity whether this is due to the insulator not actually being contaminated, or whether it is contaminated but the detection sensitivity has decreased due to low humidity.
(第2実施形態)
上記した第1実施形態では、演算・塩分付着量推定は制御装置200のCPU220(図2参照)にて実行する例について示したが、本開示はこうした構成に限定されない。例えば、演算・塩分付着量推定は、制御装置のCPUとは別の処理装置で行うようにしてもよい。本実施形態では、こうした構成の汚損検出装置について説明する。すなわち、本実施形態に係る汚損検出装置は、制御装置に加えて、演算・塩分付着量推定を行う処理装置を含む。この点において、本実施形態に係る汚損検出装置は、第1実施形態とは異なる。
Second Embodiment
In the above-described first embodiment, an example has been described in which the calculation and salt adhesion amount estimation are performed by the CPU 220 of the control device 200 (see FIG. 2), but the present disclosure is not limited to this configuration. For example, the calculation and salt adhesion amount estimation may be performed by a processing device separate from the CPU of the control device. In this embodiment, a soiling detection device having such a configuration will be described. That is, the soiling detection device according to this embodiment includes a processing device that performs the calculation and salt adhesion amount estimation in addition to the control device. In this respect, the soiling detection device according to this embodiment differs from the first embodiment.
図8を参照して、本実施形態に係る汚損検出装置50Aは、センサ部100と、制御装置200Aと、処理装置300とを含む。センサ部100Aは、第1実施形態のセンサ部100(図2参照)と同様の構成を有する。すなわち、センサ部100Aは、絶縁基板112の表面に一対の電極パターンが形成された電極基板110からなり、その裏面に湿度センサ120が設置されている。 Referring to FIG. 8, the soil detection device 50A according to this embodiment includes a sensor unit 100, a control device 200A, and a processing device 300. The sensor unit 100A has a configuration similar to that of the sensor unit 100 of the first embodiment (see FIG. 2). That is, the sensor unit 100A is composed of an electrode substrate 110 having a pair of electrode patterns formed on the surface of an insulating substrate 112, and a humidity sensor 120 is installed on the back surface thereof.
制御装置200Aは、第1実施形態の制御装置200(図2参照)と同様の構成を有する。ただし、本実施形態では、制御装置200Aは、第1実施形態とは異なり、演算・塩分付着量推定の処理は行わない。制御装置200Aは、一対の電極114間の電極抵抗値及び湿度センサ120で測定された相対湿度をそれぞれ所定時間間隔(例えば1時間間隔)で記録し、そのデータ(ロギングデータ)を処理装置300に送信する。 The control device 200A has a configuration similar to that of the control device 200 of the first embodiment (see FIG. 2). However, unlike the first embodiment, in this embodiment, the control device 200A does not perform calculations or salt adhesion estimation processes. The control device 200A records the electrode resistance value between the pair of electrodes 114 and the relative humidity measured by the humidity sensor 120 at predetermined time intervals (e.g., one-hour intervals), and transmits the data (logging data) to the processing device 300.
処理装置300は、CPU310、メモリ320、及び通信機器330を含む。通信機器330は、制御装置200Aと有線又は無線による通信を行う。通信機器330は、制御装置200Aから送信されたロギングデータを受信してメモリ320に記録する。CPU310は処理装置300全体を制御する。CPU310は、制御装置200Aから送信されたロギングデータに対して演算処理を含む塩分付着量の推定処理を実行する。メモリ320は、CPU310が処理装置300を制御するためのプログラム及びデータを記憶する記憶装置を含む。メモリ320には、塩分付着量(汚損量)の推定処理時に用いられる汚損量推定情報が予め記憶されている。CPU310は、メモリ320に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、塩分付着量(汚損量)を推定するための演算処理及び塩分付着量推定処理を実行する。 The processing device 300 includes a CPU 310, a memory 320, and a communication device 330. The communication device 330 communicates with the control device 200A by wire or wirelessly. The communication device 330 receives logging data transmitted from the control device 200A and records it in the memory 320. The CPU 310 controls the entire processing device 300. The CPU 310 executes a salt adhesion amount estimation process, including a calculation process, on the logging data transmitted from the control device 200A. The memory 320 includes a storage device that stores a program and data for the CPU 310 to control the processing device 300. The memory 320 stores in advance the contamination amount estimation information used during the estimation process of the salt adhesion amount (contamination amount). The CPU 310 executes the calculation process and the salt adhesion amount estimation process for estimating the salt adhesion amount (contamination amount) by reading and executing the program stored in the memory 320.
このように、本実施形態では、第1実施形態では制御装置のCPUが実行する演算・塩分付着量推定の処理を、処理装置300で実行する。これにより、制御装置200AにおけるCPU310の演算負担を減らすことができるので、装置を安価に提供することが可能となる。 In this manner, in this embodiment, the calculation and salt adhesion amount estimation processes that are performed by the CPU of the control device in the first embodiment are performed by the processing device 300. This reduces the calculation burden on the CPU 310 in the control device 200A, making it possible to provide the device at a low cost.
なお、処理装置300は汎用コンピュータ等であってもよい。この場合、別途提供されるコンピュータプログラムを汎用コンピュータ等にインストールすることによって、当該汎用コンピュータ等が、演算・塩分付着量推定の処理を実行する処理装置300として機能する。 The processing device 300 may be a general-purpose computer or the like. In this case, by installing a separately provided computer program in the general-purpose computer or the like, the general-purpose computer or the like functions as the processing device 300 that performs the calculation and salt adhesion amount estimation process.
(変形例)
上記実施形態では、電気設備の一例であるスイッチギヤの内部に設置された絶縁物の汚損量を推定する例について示したが、本発明はそのような実施形態には限定されない。測定対象の絶縁物はスイッチギヤ以外の電気設備に設置されたものであってもよいし、電気設備以外の場所に設置されたものであってもよい。
(Modification)
In the above embodiment, an example of estimating the amount of contamination of an insulator installed inside a switchgear, which is an example of electrical equipment, has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment. The insulator to be measured may be installed in electrical equipment other than a switchgear, or may be installed in a location other than electrical equipment.
上記実施形態では、式(3)(式(4))を用いた演算により汚損量(塩分付着量)を推定する例について示したが、本発明はそのような実施形態には限定されない。例えば、平均値AVHM(1~n)に対する汚損量が示されたテーブルを汚損量推定情報として記憶しておき、このテーブルを参照して汚損量を推定するようにしてもよい。同様に、式(5)(式(6))を用いた汚損量(塩分付着量)の検出感度の推定に変えて、例えば、湿度値Hmax(K×n)に対する塩分付着量検出感度が示されたテーブルを検出感度推定情報として記憶しておき、このテーブルを参照して汚損量の検出感度を推定するようにしてもよい。また、上記式(1)から式(7)における変数の文字は適宜変更してもよい。 In the above embodiment, an example of estimating the amount of contamination (amount of salt adhesion) by calculation using formula (3) (formula (4)) has been shown, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, a table showing the amount of contamination for the average value AVHM (1 to n) may be stored as contamination amount estimation information, and the amount of contamination may be estimated by referring to this table. Similarly, instead of estimating the detection sensitivity of the amount of contamination (amount of salt adhesion) using formula (5) (formula (6)), for example, a table showing the detection sensitivity of the amount of salt adhesion for the humidity value Hmax (K x n) may be stored as detection sensitivity estimation information, and the detection sensitivity of the amount of contamination may be estimated by referring to this table. In addition, the letters of the variables in the above formulas (1) to (7) may be changed as appropriate.
上記実施形態では、n=10、K=4とする例について示したが、本発明はそのような実施形態には限定されない。n及びKの値は適宜変更できる。 In the above embodiment, an example in which n = 10 and K = 4 is shown, but the present invention is not limited to such an embodiment. The values of n and K can be changed as appropriate.
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。 The embodiments disclosed herein are merely examples, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. The scope of the present invention is indicated by each claim in the claims, taking into consideration the detailed description of the invention, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the wording described therein.
10 スイッチギヤ
50、50A 汚損検出装置
100、100A センサ部
110 電極基板
112 絶縁基板
114 電極
120 湿度センサ
200、200A 制御装置
210 アナログ入力回路
220、310 CPU
230、320 メモリ
240、330 通信機器
250 補助リレー
300 処理装置
REFERENCE SIGNS LIST 10 switch gear 50, 50A contamination detection device 100, 100A sensor unit 110 electrode substrate 112 insulating substrate 114 electrode 120 humidity sensor 200, 200A control device 210 analog input circuit 220, 310 CPU
230, 320 Memory 240, 330 Communication device 250 Auxiliary relay 300 Processing device
Claims (5)
前記電極基板に設けられ、湿度を測定する湿度センサと、
前記一対の電極間の電極抵抗値及び前記湿度センサで測定された湿度をそれぞれ所定時間間隔で記録するための記録手段と、
前記記録手段が記録した電極抵抗値及び湿度のデータの中から、一定時間前から現時点までの時間範囲において、予め設定されたしきい値以下の電極抵抗値に対応する湿度の最高値を湿度移動最高値として抽出するための抽出手段と、
前記抽出手段が抽出した複数の前記湿度移動最高値のうち、低湿度の順にn個の前記湿度移動最高値を取り出してそれらの平均値を算出するための平均算出手段と、
前記平均算出手段が算出した前記平均値と、予め記憶されている汚損量推定情報とに基づいて、汚損量を推定するための汚損量推定手段とを含む、汚損検出装置。 an electrode substrate having a pair of electrodes formed on an insulating substrate;
a humidity sensor provided on the electrode substrate for measuring humidity;
a recording means for recording the electrode resistance value between the pair of electrodes and the humidity measured by the humidity sensor at predetermined time intervals;
an extracting means for extracting, from the data of the electrode resistance and humidity recorded by the recording means, a maximum humidity value corresponding to an electrode resistance value equal to or less than a preset threshold value within a time range from a certain time ago to a current time, as a maximum humidity movement value;
an average calculation means for extracting n humidity movement maximum values from the plurality of humidity movement maximum values extracted by the extraction means in order of decreasing humidity and calculating an average value thereof;
a contamination amount estimating means for estimating the amount of contamination based on the average value calculated by the average calculating means and pre-stored contamination amount estimation information, said contamination detection device including:
前記汚損量推定手段は、前記電極基板の表面の汚損量を、前記汚損量推定情報として記憶されている以下の式(1)に前記AVHM(1~n)を代入して得られるS(mg/cm2)と推定する、
The contamination amount estimation means estimates the contamination amount on the surface of the electrode substrate as S (mg/cm 2 ) obtained by substituting the AVHM (1 to n) into the following formula (1) stored as the contamination amount estimation information:
前記特定手段が特定した湿度値Hmax(K×n)に基づいて汚損量の検出感度を推定する感度推定手段とをさらに含み、
前記感度推定手段は、汚損量の検出感度を、予め記憶された以下の式(2)に前記湿度値Hmax(K×n)を代入して得られるS’(mg/cm2)と推定する、
and a sensitivity estimation means for estimating a detection sensitivity of the amount of contamination based on the humidity value Hmax(K×n) specified by the specifying means,
The sensitivity estimation means estimates the detection sensitivity of the amount of contamination as S′ (mg/cm 2 ) obtained by substituting the humidity value Hmax (K×n) into the following formula (2) that is stored in advance:
前記湿度センサは前記電極基板における前記電極が形成された面とは反対側の面に配置される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の汚損検出装置。 the pair of electrodes is disposed on a surface of the electrode substrate;
The soil detection device according to claim 1 , wherein the humidity sensor is disposed on a surface of the electrode substrate opposite to a surface on which the electrodes are formed.
前記電極基板における電極幅は前記電極間隔の10倍以上40倍以下である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の汚損検出装置。
The electrode spacing in the electrode substrate is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less,
The soil detection device according to claim 1 , wherein an electrode width on the electrode substrate is 10 to 40 times the electrode spacing.
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