CN100533903C

CN100533903C - 绝缘诊断装置

Info

Publication number: CN100533903C
Application number: CNB2004100006057A
Authority: CN
Inventors: 谷川匡; 谷口洋一郎; 藤田康信
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-01-13
Also published as: TW200414645A; CN1518182A; TWI231079B

Abstract

本发明涉及绝缘诊断装置，特别是涉及适用于判断电力系统中的电缆等电气设备的绝缘劣化倾向的绝缘诊断装置。本发明提供的绝缘诊断装置，能够在不使实际使用状态中的电力设备停止的情况下安全且经常地诊断绝缘劣化，可以在间歇弧光接地发生时，特定接地发生的有无和事故线路，还可以远距离地进行判断。该绝缘诊断装置具有：输入电力系统的零相序电压、线间电压和由馈电线检测到的零相序电流的峰值保持处理部；PEAK-HOLD复位处理部；相位区域检测处理部；具有定时器处理的计算间歇弧光接地的运算处理部；和与间歇过接地电压继电器(64K)联合的事故线路判定处理部。

Description

绝缘诊断装置

技术领域

本发明涉及绝缘诊断装置，特别是涉及适用于判断电力系统中的电缆等电气设备的绝缘劣化倾向的绝缘诊断装置。

背景技术

随着时间的进展，电气设备的绝缘劣化最终导致接地事故和短路事故的情况很多。绝缘劣化的发展机理是复杂的，但一般说来，大概有下面两种情况的模式。

首先，第一种情况是，从电缆皮和导体支撑绝缘体的破损和劣化部分开始泄漏电流，由于该泄漏电流产生的热量、压力、离子等而使破损和劣化进展，从而使泄漏电流增加。

另一种情况是在电缆等中发现的情况，水分树状地浸透至绝缘物中，一下子发生绝缘损坏，然后又恢复绝缘。

后者被称作间歇弧光接地，由于此现象在短时间内结束，且没有再现性，所以难以检测。

但是，最近对电气设备存在以下要求：在带电导线的状态下检测间歇弧光接地电流的技术的要求、和制定预定停止设备计划的预测诊断技术的要求。

在现有技术中，在接地电压互感器(以后简称GPT)的中性点与大地之间设置开关装置，在通常运转时闭路，在绝缘劣化诊断时开路并在开关装置的两极施加直流电压，计测从电气设备对大地的泄漏电流，在其结果超过预定的基准值的情况下，使电气设备停止，逐个检查电力线的绝缘劣化。但是，在使用该装置计测后判断为异常的电缆中，在实际使用时有的也可以没有问题地使用，或者，在判断为正常时，有的在实际使用上却呈现异常。这是由以下原因造成的：测定是用直流实施，与实际使用以交流电压使用的条件不同和施加电压的微妙的不同。

此外，在专利文献1—日本特开平4—42726号公报中，分别取出基准的线间电压信号及其他两相部分的线间电压信号和通过零相序电流检测得到的接地信号，由其相位判断接地相，此外，根据零相序电流判断事故线路，但并不能进行间歇弧光接地时的接地检测和事故线路的判断。

此外，专利文献2—日本特开平6—300807号公报中，由于输入零相序电压、零相序电流和线间电压，因此，即使是间歇弧光接地，虽能进行劣化相的判定和事故线路的特定，但也存在检测出由噪声等引起的微弱电流，错误地判断为间歇弧光接地和事故线路的情况。

这样，在上述现有技术中，必须停止在实际使用状态中的电气设备来检查绝缘劣化，而且检查结果可靠性不高，另外，难以进行间歇弧光接地时的接地检测和事故线路的判断。

发明内容

本发明的目的是，提供一种绝缘诊断装置，能够在不停止实际使用状态中的电气设备而诊断绝缘劣化，当然，在间歇弧光接地发生时也可以特定有无接地发生和事故线路。

本发明是一种绝缘诊断装置，用于检测电力系统的线间电压和零相序电压、零相序电流来诊断电气工作物的绝缘，其特征在于，具有计算间歇弧光接地的运算处理部，能够根据零相序电流和零相序电压的峰值的积和结果来特定事故线路，还能由离输出部远距离的地点进行事故线路的判断。

本发明提供一种绝缘诊断装置，其输入来自接地变压器(13)的零相序电压(V₀)和线间电压(V1—2、V2—3、V3—1)以及来自馈电线的零相序变流器(50、51、52、53)的零相序电流(I₀)并进行运算处理，其特征在于，

输入所述零相序电压(V₀)的第一峰值保持处理部(20)与有效值·调整值处理部(21)相连，

输入所述零相序电流(I₀)的第二峰值保持处理部(45)与积和运算部(46)相连，

具有根据以下结果来确定事故电路的事故电路判定处理部(48)，所述结果是：

将所述线间电压(V1—2、V2—3、V3—1)的电压输入到相位移位电路(36、37、38)，通过第一OR电路(25)对电路(22、23、24)的信号进行OR运算、该电路(22、23、24)对变换成相电压的VR、VS、VT的波形进行下降沿检测，通过来自第一OR电路(25)的信号将第一峰值保持处理部(20)复位，通过有效值·调整值处理部(21)对来自该第一峰值保持处理部(20)的信号进行运算而得结果；

通过第二OR电路(42)对相位区域检测处理部(R相)(S相)(T相)(39、40、41)的信号进行OR运算、该相位区域检测处理部(39、40、41)将由相位移位电路(36、37、38)取得的各相电压与相位区域进行比较运算，通过定时器(43)对来自第二OR电路(42)的信号进行用于防止误动作的定时器处理，将来自定时器(43)的信号通过64K动作处理部(44)和所述馈电线的多个零相序变流器中某一个零相序电流的第二峰值保持处理部(45)进行变换而得的结果；以及

与由所述零相序电压的第一峰值保持处理部(20)运算处理而得的零相序电压的积和运算(46)的结果为正的状态时，通过AND处理部(47)将积和运算(46)和64K动作处理部(44)的信号进行AND处理而得的结果。

附图说明

图1是表示本发明的绝缘诊断装置的一个实施例的框图。

图2是表示具有本发明的一个实施例的绝缘诊断装置的电气设备的构成例的图。

图3是表示本发明的绝缘诊断装置的一个实施例的运算处理的框图。

图4是表示本发明的一个实施例的构成图。

图5是表示本发明的一个实施例的间歇弧光接地检测处理和事故线路检测处理的内容图。

图6是本发明的动作相位区域说明图。

图7是本发明的间歇弧光接地检测运算说明图。

图8是本发明的事故线路特定运算说明图。

图9是本发明的定时器运算说明图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

图1示出绝缘诊断装置的硬件构成。由输入部1从外部输入信号，由CPU3进行运算处理，将输入信号和运算结果存储在存储器4中。此外，其构成可以由显示部5进行运算结果和警报的显示，由输出部6向外部输出运算结果和警报信号。

图2示出具有绝缘诊断装置和远程监视用现场监视装置的电气设备的构成例。

首先，在图2中，作为对象的电气设备是非接地系的高压配电系统设备，由与变压器7连接的断路器8，与断路器8连接的母线15，和从母线15引出的多个馈电线用断路器9～12、接地变压器13、配置在每个相上的零相序变流器50～53构成。为了进行这些高压配电系统设备中的绝缘劣化检测，从零相序变流器50～53取出零相序电流I₀，从接地变压器13取出线间电压和零相序电压V₀，输入到绝缘诊断装置14。另外，向上位的现场监视装置16输出检测结果，现场监视装置16自身中的监视当然可以利用互联网和局域网17，向远程监视中心19和Web终端18等远程地发送信息。

本发明的一个实施例的绝缘诊断装置14，从接地变压器13取入零相序电压V₀和线间电压V1—2、V2—3、V3—1，从零相序变流器51～54的某一个取入零相序电流I₀，分别作为信号。其处理内容如图3所示，由PEAK—HOLD20变换接地变压器13的零相序电压V₀的高频电压，由有效值—调整值处理部21进行有效值运算和与调整值的比较运算，在调整值以上时，由相位移位处理部36～38对线间电压V1—2、V2—3、V3—1进行相位移位变换，在此，由积·总和处理部26～28运算与相位移位变换后的相电压(R相、S相、T相电压)的积总和，接着，由最大值处理部29运算最大值，由AND处理部30～32对结果进行AND运算，作为64K(间歇接地过电压继电器)动作运算结果，由显示部33～35分相显示结果。PEAK—HOLD运算部，由相位移位处理部36～38使相位移位30度，将线间电压V1—2、V2—3、V3—1变换成相电压后，由下降沿检测处理部22～24检测相电压的下降沿，根据OR处理部25对结果进行OR处理后的信号，进行PEAK—HOLD的复位。之所以要在变换成相电压后，按下降沿复位PEAK—HOLD，是因为运算结果(相电压和PEAK—HOLD值的积和运算)构成最大的灵敏度，在按相电压的下降沿复位时，无论在相电压的下降沿之前或之后，运算结果都降低。

另一方面，将由有效值·调整值处理部21进行有效值运算和调整值比较运算后的结果，由相位区域检测处理部39～41，与R相、S相、T相相电压比较运算相位区域，由OR处理部42使OR运算后的信号与图6中示出的区域的运算结果一致，在定时器处理部43中，在零相序电压的峰值保持值5个周期部分的移动平均最大值超过调整值的情况下，由64K动作处理部44使64K动作。

图7中示出定时器的运算例。在如图发生零相波形时，零相峰值为最大30V，但零相波形的5个周期部分的移动平均最大值为24V，每1秒钟的零相移动平均最大值为24V。通过将5个周期部分的移动平均最大值作为判断材料，可以防止噪声造成的误判断。此外，根据已有的实验结果注意到，间歇弧光接地现象的发生频率多在0.1秒到0.5秒以内，没有发生5秒以上的情况，故以1秒为定时器的调整值。因此，每经过1秒，对零相峰值、零相移动平均最大值、每1秒钟的零相移动平均最大值进行一次复位。

若实施以上的各种运算，就可以准确地检测间歇弧光接地时发生的高频的零相序电压，从而可以使64K动作。

另外，用PEAK—HOLD45变换图2中示出的零相序变流器50～53的某一个的零相序电流的高频成分，用积和处理部46，对由PEAK—HOLD20运算后的零相序电压与其结果进行积和运算，在结果是“+”的情况下，就由AND处理部47进行AND运算，若64K动作处理部44的64K进行动作，就用事故线路显示部48显示为事故线路。如果积和处理部46的结果是“+”就可以特定事故线路的理由是，由于接地时，电流向着有事故点的电路流去，因此，有事故点的电路零相序电流和零相序电压成为同相位，但是没有事故点的电路零相序电流和零相序电压为反相位，因此，利用取零相序电压和零相序电流的积和，可以判断是否包含事故点。因此，若实施以上这样的运算，就可以在间歇弧光接地时准确地判断是否是事故线路。

此外，由图1中示出的输出部6，将存储在存储器4中的计测值、事故线路、判定结果、警报信息输出到远程监视用的现场监视装置16等外部装置，即使在远距离地点，也可以参照计测值、事故线路、判定结果、警报信息。

图4示出具有绝缘诊断装置和远程监视用现场监视装置的电气设备的构成例。与图2的不同点在于，电气设备与绝缘监视装置的连接构成不同，在图2中，在每个馈电线上都具有一个绝缘诊断装置，而在图4全体中只有一个绝缘诊断装置。

本发明的一个实施例的绝缘诊断装置14’，在图4示出的非接地系的高压配电系统设备中，从接地变压器13取入零相序电压和线间电压、而且从多个零相序变流器50～53取入各自检测的零相序电流I_o1～I_o4，作为信号。

图5示出绝缘诊断装置14’的功能框图。与图3的不同点在于，零相序电流的输入为多个，因此，在零相序电流的输入部分中随之备有PEAK—HOLD85～88、积和处理部89～92、AND处理部93～96、事故线路显示部97～100，其构成可以同时进行多个事故线路的判断。

本发明的一个实施例的绝缘诊断装置14’的处理内容如图5所示，由PEAK—HOLD60变换接地变压器13的零相序电压V₀的高频电压，由有效值·调整值处理部61进行有效值运算和与调整值的比较运算，在调整值以上时，由相位移位处理部76～78相位移位变换线间电压V1—2、V2—3、V3—1，在此，由积·总处理部66～68运算与相位移位变换的相电压(R相、S相、T相电压)的积总和，接着，由最大值处理部69运算最大值，由AND处理部70～72对结果进行AND运算，作为64K动作运算结果，由显示部33～35分相显示结果。PEAK—HOLD运算部，由相位移位处理部76～78使相位移位30度，将线间电压V1—2、V2—3、V3—1变换成相电压后，由下降沿检测处理部62～64检测相电压的下降沿，根据由OR处理部65将结果进行OR运算后的信号，进行PEAK—HOLD的复位。按下降沿复位PEAK—HOLD的理由与在绝缘诊断装置14中说明的理由相同。

另一方面，将由有效值·调整值处理部61进行有效值运算和调整值比较运算后的结果，由相位区域检测处理部79～81，与R相、S相、T相相电压比较运算相位区域，使由OR处理器82进行OR运算后的信号与图6中示出的区域的运算结果一致，在定时器处理部83中，在零相序电压的峰值保持值5个周期部分的移动平均最大值超过调整值的情况下，由64K动作处理部84使64K动作。关于将零相序电压的峰值保持值5个周期部分的移动平均最大值作为判断材料的理由和调整值，与绝缘诊断装置14相同。

另外，用PEAK—HOLD85～88变换零相序变流器51～54的各自的零相序电流的高频成分，用积和处理部89～92，将由PEAK—HOLD60运算后的零相序电压与其结果进行积和运算，在结果是“+”的情况下，由AND处理部93～96进行AND运算，若64K动作处理部84的64K正在进行动作，就用事故线路显示部97～100显示事故线路。若积和处理部89～92的结果是“+”就可以特定为事故线路的理由是，接地时电流向着有事故点的电路流去，因此，有事故点的电路零相序电流和零相序电压变为同相位，但没有事故点的电路零相序电流和零相序电压为反相位，因此，利用取零相序电压和零相序电流的积和，可以判断包含事故点的电路。

此外，与绝缘诊断装置14同样，将已存储在存储器4中的计测值、事故线路、判定结果、警报信息，输出到远程监视用的现场监视装置16等外部装置，即使在远距离地点，也可以参照计测值、事故线路、判定结果、警报信息。

如上所述，根据本发明，不使实际使用状态下的电气设备停止就可以进行绝缘劣化的诊断，并且可以在间歇弧光接地发生时，特定接地发生的有无和事故线路，防止重大事故于未然。

Claims

1.一种绝缘诊断装置，其输入来自接地变压器(13)的零相序电压(V₀)、每两相间的线间电压(V1—2、V2—3、V3—1)以及来自馈电线的零相序变流器(50、51、52、53)的零相序电流(I₀)并进行运算处理，其特征在于，所述绝缘诊断装置通过以下处理来确定事故线路：

将所述零相序电压(V₀)输入到第一峰值保持处理部(20)，将所述零相序电流(I₀)输入到第二峰值保持处理部(45)，

将所述线间电压(V1—2、V2—3、V3—1)的电压输入到三个相位移位电路(36、37、38)，变换成R相、S相、T相的相电压VR、VS、VT，

下降沿检测电路(22、23、24)对变换成相电压的VR、VS、VT的波形进行下降沿检测，

第一OR电路(25)对下降沿检测电路(22、23、24)的输出信号进行OR运算，根据由第一OR电路(25)运算而得的结果将第一峰值保持处理部(20)复位，

有效值·调整值处理部(21)对来自该第一峰值保持处理部(20)的输出信号进行运算得到线间电压的调整值结果，

三个相位区域检测处理部(39、40、41)比较线间电压的调整值结果与由所述相位移位电路(36、37、38)取得的各相电压的相位区域，

第二OR电路(42)对所述相位区域检测处理部(39、40、41)的输出信号进行OR运算，

定时器(43)对来自第二OR电路(42)的信号进行用于防止误动作的定时器处理，

64K动作处理部(44)对来自定时器(43)的信号进行运算处理，由此来检测间歇弧光接地时发生的零相序电压，

将所述第二峰值保持处理部(45)对所述零相序电流进行处理而得的信号、以及所述第一峰值保持处理部(20)对所述零相序电压进行处理而得的信号，通过积和处理部(46)进行积和运算，

当所述积和运算的结果为正的状态时，通过AND处理部(47)对来自积和处理部(46)和64K动作处理部(44)的信号进行AND处理，根据AND处理的结果来确定事故线路。

2.根据权利要求1所述的绝缘诊断装置，其特征在于，具有多条馈电线，在每条馈电线具有一个馈电线用断路器，在各馈电线上设有一台所述绝缘诊断装置，该绝缘诊断装置与零相序变流器相连。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘诊断装置，其特征在于，具有外部输出功能。

4.根据权利要求3所述的绝缘诊断装置，其特征在于，上述外部输出功能是将计测值、事故线路、判定结果、警报信息输出到远程监视装置。

5.根据权利要求1所述的绝缘诊断装置，其特征在于，通过计算零相序电压的每5个周期中的移动平均值中的最大值，来判断是否发生间歇弧光接地。

6.根据权利要求1或5所述的绝缘诊断装置，其特征在于，上述运算处理部将其动作定时器的时限设定为0.1～1.0秒。