JPH0239074B2

JPH0239074B2 - Hiraikinoteikobundenryujidokenshutsuhoho

Info

Publication number: JPH0239074B2
Application number: JP7388783A
Authority: JP
Inventors: Tomio Yokokura; Shinichi Takanashi
Original assignee: Denryoku Chuo Kenkyusho
Current assignee: Denryoku Chuo Kenkyusho
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1990-09-04
Anticipated expiration: 2003-04-28
Also published as: JPS59201381A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は酸化亜鉛形避雷器のように漏れ電流に
容量分を含む避雷器の劣化検出、特に漏れ電流中
における抵抗分電流の検出に関するものである。

酸化亜鉛形避雷器その他非直線抵抗素子を利用
する避雷器の劣化は、抵抗素子の非直線特性の変
化として現われ、その具体的な形として定格電圧
印加時における避雷器の漏れ電流波形の変化と、
電流の波高値の増大という形で生ずる。そこで従
来からこれらの測定要素を用いて劣化の判定が行
われる。

しかし、この種の避雷器の非直線抵抗素子は容
量分をもち、等価的にほゞ第１図に示すように非
直線抵抗分R_aと容量分C_aの並列回路として表わ
される。従つて漏れ電流中には容量分電流を含
み、その結果漏れ電流波形と波高値も、容量分電
流により影響されて当然異なるものとなる。即ち
抵抗分電流i_aは、第２図に示す非直線特性にもと
づいて流れるため、例えば第３図のように印加電
圧を正弦波電圧ｅとしたとき、図中i_aの如き波形
となる。一方容量分電流は非直線性をもたないた
め、第３図中にi_cで示すように電圧ｅより90°進ん
だ正弦波電流となり、漏れ電流i_Lはこの容量分電
流i_cと、上記抵抗分電流i_aの和となる。従つて抵
抗分電流i_aの波形や波高値は本来のものと異なつ
たものとなるため、信頼度の高い劣化の判定を可
能とするには、容量分電流i_cの消去が重要とな
る。

そこで従来においては、例えば避雷器の漏れ電
流に比例する電圧と、避雷器の印加電圧の位相を
90°進めた電圧とを作つて差動回路によりこれら
の差をとるようにすると同時に、その出力波形が
前記非直線特性にもとづく特有の波形となるよう
に、波形観測装置により90°進み電圧値を手動調
節にして、容量分電流を消去することが行われて
いる。しかしこの方法は面倒、かつ時間がかゝる
ばかりか、正確さに欠けるおそれがあり、また最
近の要求即ち発変電所などの制御配電盤室に、避
雷器の劣化状態を数字によつて自動表示し、これ
により常時監視できるようにして保守の簡単化と
系統保護の万全を図らんとする要求には応え得な
い。本発明は漏れ電流からの容量分電流の正確な
消去と、その自動化を実現し上記のような制御配
電盤室における劣化の常時表示の要求に応えうる
ようにしたものである。次に図面を用いてその詳
細を説明する。

本発明の特徴とするところは次の点にある。即
ち第４図に示す回路図のように、従来と同様な手
段により作られた避雷器の印加電圧の位相を90°
進めた電圧E_Sを、利得制御回路GCAを介して差
動回路DFの（−）端子に加える。そして（＋）
端子に加えられた避雷器の漏れ電流i_Lに比例する
電圧E_Xとの差（E_X−G_O・ＥＳ）（こゝでG_Oは利
得制御回路１の初期利得）を求める。一方この出
力を電圧E_Sを基準信号とする同相成分検出回路
SDに加えて、その出力に電圧E_Sと同相の成分即
ち（E_X−G_O・E_S）のうちの容量成分に比例する
直流電圧E_Yを検出する。そしてこれにより利得
制御回路GCAの初期利得G_Oを平衡利得G₁に制御
して容量分を打消すに必要とする入力G₁E_Sを差
動回路DFに加えるネガテイーブフイードバツク
回路を形成して、差動回路DFの出力側に抵抗分
電流に比例する出力が得られるようにしたことを
特徴とするものである。

即ち避雷器への印加電圧ｅをｅ＝e₀sinω₀tと
し、第１図のように避雷器の抵抗分をR_a、容量
分をC_a、避雷器に流れる電流をi_t、抵抗分電流を
i_R、容量分電流i_cとすると、避雷器に流れる電流
i_Lは抵抗分電流i_Rと容量分電流i_cの和 i_L＝i_a＋i_c ＝e₀／R_asinω₀t＋e₀・C_a・ω₀・cosω₀t ……(1) となる。一方避雷器に流れる電流i_Lに比例する電
圧E_Xとし、これを避雷器の接地側に直列に接続
した検出抵抗によるものとし、この抵抗値をR_d
とすると、第４図のE_Xは E_X＝R_d（e₀／R_asinω₀t＋e₀・C_a・ω₀・cosω₀t） ……(2) となる。また容量分電流i_cを消去するために作ら
れる印加電圧の位相を90°進めた第４図の電圧E_S
は比例定数をK₁とすると、 E_S＝K₁・e₀・cosω₀t ……(3) となる。また利得制御回路GCAの初期利得をG₀
とすると、その出力は、 G₀・E_S ……(4) となる。従つて前(2)式のE_XとG₀・E_Sが入力され
る第４図の差動回路DFの出力をE₀とすると、 E₀＝E_X−G₀・E_S＝R_d（e₀／R_asinω₀t＋e
₀・C_a・ω₀・cosω₀t） −G₀・K₁・C₀・cosω₀t＝R_de₀／R_asinω₀t＋（R_d・
C_a・ω₀−G₀・K₁）・e₀・cosω₀t……(5) となり、このE₀の容量分電流を消去するには、
R_d・C_a・ω₀−G₀・K₁＝０となるゲインG₀を求め
ればよい。

そこで今差動回路DFの出力E₀を前記(3)式のE_S
を基準信号とする第４図の同相成分検出回路SD
に入力する。ここで同相成分検出回路SDは入力
信号のうちの基準信号と同相の成分のみに比例す
る直流電圧を出力する回路であり、基準信号±
90°位相の入力成分には応答せず、180°位相の成
分に対してマイナスの直流電圧を出力する。この
ため比例定数をK₂とするとE₀中に含まれる容量
分に比例する出力E_Yとして E_Y＝K₂・（R_d・C_a・ω₀−G₀・K₁） ……(6) が得られる。そしてこれは前記利得制御回路
GCAに利得制御入力としてフイードバツクされ、
前(6)式のE_Yが零となるように利得制御回路GCA
のゲインG₀を自動調整する。

例えば利得制御回路GCAの利得特性がゲイン
コントロール入力に接続されたE_Yに比例すると
すると、Ｇ＝K₃・E_Y （ここでK₃は比例定数、ＧはE_Yが入力されたと
きのGCAの利得）となり、前(6)式のG₀をＧとすると E_Y＝K₂・（R_d・C_a・ω₀−G₀・K₁）＝K₂・（R_d・C_a・ω₀−K₃・E_Y・K₁） ……(7) となる。この(7)式よりE_Yを求めると、 E_Y＝R_d・K₂・C_a・ω₀／１＋K₁・K₂・K₃ となる。

従つてネガジブフイードバツクの平衡時の利得
制御回路GCAの利得をG₁とすると、 G₁＝K₃・E_Y ＝K₃・R_d・K₂・C_a・ω₀／１＋K₁・K₂・K₃ となり、１≪K₁・K₂・K₃となるようにK₂・K₃を
設定するとG₁は G₁＝R_d・C_a・ω₀／K₁ ……(8) となる。従つて(5)式のG₀に(8)式のG₁を代入する
ことで(5)式のR_d・C_a・ω₀−G₀・K₁＝０となり、
容量分電流を消去できる。

第５図は以上の着想にもとづく本発明の一実施
例回路図であつて、図においてＬは電力線、A_r
は避雷器、IDは漏れ電流i_Lの検出器、例えば避雷
器A_rの接続線を開くことなく電流を検出できる
クランプ形電流変成器、或いは、接続線に直列に
挿入される検出抵抗が用いられ、これらは絶縁上
の不利を伴わないように避雷器の接地側に設けら
れる。A₁は増幅器であつて入力インピーダンス
の高いものが用いられ、その出力側に漏れ電流i_L
を比例した電圧E_Xを得る。EDは避雷器の印加電
圧の検出器、例えば巻線形電圧変成器、或いは容
量形電圧変成器が用いられる。A₂は入力インピ
ーダンスの高い増幅器、φは移相器であつて、増
幅器A₂の出力電圧の位相を90°進めた容量分消去
用の電圧E_Sを出力する。GCAは利得制御回路例
えば増幅器であつて電圧E_Sが加えられ、その初期
利得をG_OとしたときG_OE_Sの出力を得る。DFは差
動回路例えば差動増幅器であつて、その入力とし
て漏れ電流i_Lに比例する電圧E_Xと、利得制御増幅
器GCAからの電圧G_OE_Sとが加えられ、出力側に
これらの差出力（E_X−G_O・E_S）を送出する。SD
は同相分検出回路であつて、第５図において次の
各部からなる。SRは周知の同期整流器、SSはそ
の同期信号発生器例えば零点検出回路であつて、
移相器φの出力E_Sの１周期毎の極性反転点におい
て極性が反転する方形波を作り、同期信号として
同期整流器SRに加えて同期整流作用を行わせる。
MSは平均値化回路例えば積分回路であつて、同
期整流器SRの出力を平滑して前記差動増幅器DF
の出力、即ち（E_X−C_O・E_S）のうちのE_Sと同相
分に比例する直流電圧E_Yを作る。そして前記利
得制御増幅器GCAは電圧E_Yによつて利得が制御
されて平衡利得G₁となり、E_Xの中の容量分を打
消すに必要とする容量成分G₁E_Sを作る。

このようにすれば差動増幅器DFの出力側には、
抵抗分電流に比例した出力が自動的に出力される
から、例えば出力波形や図示しない波高値検出器
によつて検出された波高値をデジタル処理したの
ち、数値化して表示することにより、常時劣化の
状態を監視できる。

以上本発明の一実施例について説明したが、こ
の方法では同期整流器SRの同期信号として、同
期信号発生器SSで作られたE_Sの極性反転点にお
いて極性が反転する方形波を用いており、この同
相成分検出回路はE_Sの１点のみをもととして行つ
ている。従つて第２図第３図によつて説明した、
非直線特性にもとづいて流れる抵抗分電流のよう
に、高調波分を含むものでは、実際上大きな問題
とはならないまでも消去の誤差を生じて、正確に
抵抗分電流のみを得ることができにくい。従つて
劣化判定の要求の度合に応じて、この誤差を除く
必要があるが、これは次の方法を用いることによ
つて除くことができる。

即ち第６図に示す部分回路図のように、同相成
分検出回路SDを、前記した電圧E_Sと、差動増幅
器DFの出力である（E_X−G_OE_S）の積をとる乗算
器MLTと、平均値化回路MSによつて形成する。
そして乗算器により電圧E_XのうちのE_Sの同相分
を電力として取出したのち、その出力のうちから
平均値化回路MSにより２倍の周波数成分を除去
して、（E_X−G_OE_S）×E_Sに比例する直流電圧E_Yと
することにより、同期整流による消去の誤差を除
去することができる。次に実験結果について説明
する。

第７図は同一酸化亜鉛形避雷器素子単体につい
て、流す電流を変えて従来方法により正確に測定
した抵抗分電流の波高値の測定結果を横軸とし、
本発明方法による測定結果を縦軸とした図であ
る。また第８図ａ，ｂは抵抗分電流60μAと１ｍ
Ａにおいて従来方法と本発明方法により測定した
印加電圧と抵抗分電流の波形図であつて、図中Ａ
波形が従来方法によるもの、Ｂ波形が本発明によ
るものを示す。

以上から本発明によれば抵抗分電流の波高値を
広い電流範囲に亘つて従来方法とほぼ変わらない
精度（±５％以下）で自動的かつ連続的に測定で
き、また波形も精度よく測定できることが判る。

また本発明による測定装置を用いて、Ｈ電力株
式会社の154KV系変電所のRSTの各相に設置さ
れたＡ社製酸化亜鉛避雷器の抵抗分電流を測定し
たところよい結果を得た。第９図はその一例を示
すもので、図中i_Lは漏れ電流、i_Rは抵抗分電流、
Ｐは抵抗分電流をもとに測定された避雷器の電力
損失である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば酸化亜鉛形避雷器やSiS避雷器など漏れ電流に
容量分電流を含む避雷器の劣化判定に必要とされ
る抵抗分電流を、面倒な操作を必要とすることな
く自動的に得ることができるもので避雷器の自動
劣化検出装置の実現、更には常時監視システムの
実現に大きな貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化亜鉛形避雷器など、漏れ電流に容
量分を含む避雷器の等価回路、第２図、第３図は
漏れ電流波形の説明図、第４図は本発明の原理説
明用ブロツク回路図、第５図は本発明の一実施例
ブロツク回路図、第６図は同相成分検出回路の他
の例を示す部分回路図、第７図、第８図および第
９図は実験結果の説明図である。Ｌ……電力線、A_r……避雷器、ID……漏れ電
流検出器、A₁……増幅器、ED……避雷器の印加
電圧検出器、A₂……増幅器、φ……移相器、
GCA……利得制御回路、（増幅器）、DF……差動
回路（増幅器）、SD……同相成分検出回路、SR
……同期整流器、SS……同期信号発生器、MLT
……乗算器、MS……平均値化回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１避雷器の漏れ電流に比例する電圧E_Xと、避
雷器の漏れ電流中の容量分電流と同相の電圧E_Sを
利得制御回路を介して差動回路に加えると共に、
その出力を上記電圧E_Sと同相の成分に比例する直
流電圧を検出する回路に加えて避雷器の容量分電
流に比例する出力を得、これにより上記利得制御
回路を制御して、電圧E_Xより容量分を消去して
漏れ電流から抵抗分電流出力のみを自動的に分離
検出することを特徴とする避雷器の抵抗分電流自
動検出方法。