(57)【要約】【課題】より簡易にガス絶縁開閉装置の内部異常を検出することができるガス絶縁開閉装置の異常検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】ガス絶縁開閉装置１の内部で発生した振動（音響）信号５を信号検出装置１０で検出し、信号処理装置１１にて装置動作による振動波形とボルト脱落やボルト緩みに起因する振動波形とを識別し、内部異常の有無を判別するものである。信号処理装置１１は、信号検出装置１０の出力信号の波形を認識する波形認識部と、ガス絶縁開閉装置１の正常時（装置の初期状態）の動作波形を記憶する記憶部と、波形認識部の出力波形と記憶部に記憶されている波形とを比較する比較部と、比較部の比較結果から異常の有無を判定する判定部と、を備えている。【選択図】        図１
2010028895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス絶縁開閉装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記ガス絶縁開閉装置の開閉動作に伴って発生する振動波形を検出する信号検出部と、
前記ガス絶縁開閉装置に異常がない状態で前記ガス絶縁開閉装置を開閉動作させたときに前記信号検出部が検出した振動波形を記憶する記憶部と、
前記信号検出部が検出した振動波形と前記記憶部に記憶された振動波形とを比較する比較部と、
この比較部の比較結果から前記ガス絶縁開閉装置の異常の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とするガス絶縁開閉装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記比較部にて比較された振動波形が不一致である場合において、比較された振動波形の差分の形状が減衰型であれば前記ガス絶縁開閉装置の底面に異物が存在する異常が発生しており、紡錘型であれば前記ガス絶縁開閉装置の締結部材の緩みの異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置の異常検出装置。
【請求項３】
前記信号検出部が検出した振動波形を検波する検波部をさらに備え、
前記記憶部には、前記ガス絶縁開閉装置に異常がない状態で前記ガス絶縁開閉装置を開閉動作させたときに前記信号検出部が検出した振動波形を前記検波部が検波した波形が記憶され、
前記比較部は、前記検波部が検波した波形と前記記憶部に記憶された波形とを比較することを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置の異常検出装置。
【請求項４】
前記検波部で検波された信号が所定の閾値以上である場合にはパルス波形を発生し、所定の閾値未満である場合にはゼロ値とするパルス化部をさらに備え、
前記記憶部には、前記ガス絶縁開閉装置に異常がない状態で前記ガス絶縁開閉装置を開閉動作させたときに前記信号検出部が検出した振動波形を前記検波部を介して前記パルス化部にてパルス化した波形が記憶され、
前記比較部は、前記パルス化部がパルス化した波形と前記記憶部に記憶された波形とを比較することを特徴とする請求項３に記載のガス絶縁開閉装置の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置の異常を検出する異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス絶縁開閉装置におけるボルト緩みなどの内部異常を検出する異常診断装置に関する代表的な方法として、例えば、特許文献１または特許文献２に開示されている方法がある。
【０００３】
特許文献１に記載の異常診断装置は、加振装置と受信装置とを有し、加振装置によりガス絶縁開閉装置に意図的に振動を与えた後に、受信装置により検出された信号の周波数スペクトルに基づいて内部構造の異常の有無を検出するものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている技術は、Ｘ線によりガス絶縁開閉装置の内部を撮影し、異常の有無を検出しようというものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１-３３２０３９号公報
【特許文献２】特開昭６１-１８９４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術には以下に示すような問題点があった。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載の従来の方法は、振動を与える加振装置を必要とするため、異常診断装置の構造がより大掛かりになるという問題があった。また、受信装置が検出した信号を、スペクトル分析等、複雑な信号処理をする必要があり、異常診断装置がより高価な装置になってしまうという問題があった。
【０００８】
また特許文献２に記載の従来の方法では、Ｘ線撮影による方法をとるため、装置が高価なものとなるだけでなく、専門の技術を有する人間が装置を操作する必要があり、汎用性に問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、より簡易にガス絶縁開閉装置の異常を検出することができるガス絶縁開閉装置の異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス絶縁開閉装置の異常検出装置は、ガス絶縁開閉装置の異常を検出する異常検出装置であって、前記ガス絶縁開閉装置の開閉動作に伴って発生する振動波形を検出する信号検出部と、前記ガス絶縁開閉装置に異常がない状態で前記ガス絶縁開閉装置を開閉動作させたときに前記信号検出部が検出した振動波形を記憶する記憶部と、前記信号検出部が検出した振動波形と前記記憶部に記憶された振動波形とを比較する比較部と、この比較部の比較結果から前記ガス絶縁開閉装置の異常の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガス絶縁開閉装置の開閉動作に伴って発生する振動波形を検出することにより、簡易にガス絶縁開閉装置の異常を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るガス絶縁開閉装置の異常検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の異常検出装置について、図１〜図６を用いて説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の異常検出装置の構成を示す図である。図１では、ガス絶縁開閉装置１が設置されており、このガス絶縁開閉装置１の内部はスペーサ２ａ、２ｂによりガス区分されるとともに、絶縁性ガスが密封充填されている。また、ガス絶縁開閉装置１の内部を貫通する中心導体６はスペーサ２ａ、２ｂにより絶縁支持され、この中心導体６には開閉部３が設けられている。これらの内部構造物はボルトなどの締結部材により締結されている。
【００１５】
ガス絶縁開閉装置１の内部底面には脱落ボルト４などの異物があり、これは内部異常要因とみなされるものである。脱落ボルト４は、例えば、ガス絶縁開閉装置１の運転により発生する振動等により内部構造物のボルト締結部の緩みが進展して脱落したものである。また、ガス絶縁開閉装置１の内部には振動または音響を示す振動信号５が伝搬している。この振動信号５は、開閉部３の開閉動作に伴い発生するなど、ガス絶縁開閉装置１の運転に伴い発生したものである。
【００１６】
ガス絶縁開閉装置１の外面には振動信号５を検出し、その振動波形を検出する信号検出装置１０が設置されている。この信号検出装置１０が検出した振動波形は、信号処理装置１１に出力され信号処理される。
【００１７】
図２〜図４は、それぞれ、ガス絶縁開閉装置１の内部に設けられた開閉部３が動作し振動信号５が発生した場合に、信号検出装置１０が検出する振動波形の例を示す図である。
【００１８】
図２は、ガス絶縁開閉装置１に異常のない状態での振動波形を示しており、脱落ボルト４などの内部異常要因が存在しない場合の振動波形である。図２においては、横軸は時間軸を、縦軸は信号レベルを表している（図３、図４、図７、図９も同様。）。図２では、振動波形２０は開閉部３が動作したことにより発生した振動信号５を信号検出装置１０により検出した場合の波形であり、振動波形２１はその反射波である。すなわち、振動波形２１は、開閉部３の動作により発生した振動信号５が装置内部を伝搬した後にスペーサ２ａ、２ｂにより反射されて生じた反射波であり、この反射波を信号検出装置１０により検出したものである。つまり、振動波形２０は、開閉部３の動作に直接起因して発生した振動信号５の波形であり、振動波形２１は、反射により生じた２次的な波形である。
【００１９】
図３は、ガス絶縁開閉装置１に内部異常が発生している場合の振動波形を示しており、図１のように脱落ボルト４などの異物が存在する場合の振動波形である。図３では、振動波形２０、２１はそれぞれ図２と同様であるが、振動波形２０と振動波形２１との間には脱落ボルト４などの影響による振動波形２２が検出されている。この振動波形２２の包絡線の形状は減衰型である。
【００２０】
同様に、図４は、ガス絶縁開閉装置１に内部異常が発生している場合の振動波形を示しており、内部構造物の締結部材であるボルトの緩みなどが存在する場合の振動波形である。図４では、振動波形２０、２１はそれぞれ図２と同様であるが、振動波形２０と振動波形２１との間にはボルト緩みなどの影響による振動波形２３が検出されている。すなわち、図４の場合は、脱落ボルト４は存在しないものの、内部のボルトが緩んでいる場合である。この振動波形２３の包絡線の形状は紡錘型であり、振動波形２２と対照的である。
【００２１】
図５は信号処理装置１１の機能構成を示すブロック図である。図５に示すように、信号処理装置１１は、信号検出装置１０から出力された振動波形の形状を認識する波形認識装置１２と、ガス絶縁開閉装置１に異常がない状態、すなわち正常時（装置の初期状態）の動作波形を記憶する記憶装置１３と、波形認識装置１２の出力波形と記憶装置１３に記憶されている波形とを比較する比較装置１４と、比較装置１４の比較結果から異常の有無を判定する判定装置１５と、を備えている。記憶装置１３に記憶されている波形は、正常時（装置の初期状態）の動作波形として波形認識装置１２により認識された波形である。
【００２２】
次に、本実施の形態の動作について、ガス絶縁開閉装置１の開閉部３が開く動作をした場合について説明する。なお、閉動作についても同様であるため、以下では開動作について説明する。
【００２３】
図１に示すように、開閉部３が開いた場合に、その影響により振動または音響が発生し、この振動または音響は装置内部を伝搬し、またスペーサ２ａ，２ｂで反射されるなどの現象が確認される。振動信号５はこのような振動または音響を示している。しかしながら、ガス絶縁開閉装置１内部に脱落ボルト４などが存在した場合、当該装置動作による振動がこの脱落ボルト４にも伝わり、この脱落ボルト４が装置の底面で揺れ動く。このときの揺れが更に振動信号５を生成する。
【００２４】
これらの振動信号５をガス絶縁開閉装置１の外面に取り付けた信号検出装置１０により検出する。図２〜４は信号検出装置１０が検出した振動波形例を示すものである。ガス絶縁開閉装置１内部に異常が存在しない場合、図２に示すように、振動波形は最初に開閉部３の開動作に直接起因して発生した振動信号５による振動波形２０として検出され、それに続いて開閉部３とスペーサ２ａ，２ｂとの距離によって決定される時間遅れΔｔ１をもって反射波（すなわち、振動波形２１）として検出される。このときに確認される振動波形２０，２１は、いずれも、立ち上がりが急峻で徐々に信号レベルが低下していく減衰型波形を示す。なお、図示していないが、この振動信号５は装置内部を何度も往復するため、この後も信号の大きさは減衰しながらも何度も同様の形をした反射波が確認される。
【００２５】
一方、内部にボルト脱落などの異常が存在した場合には、図３に示すような振動波形が確認される。つまり振動波形２０と振動波形２１以外にも、減衰型の振動波形２２が確認される。
【００２６】
また内部にボルト緩みなどの異常が存在した場合には、振動波形２０、２１間に確認されるのは減衰型の波形ではなく、振動によりボルト緩みが発生している部位においてボルトと装置本体との間で共振が起こり、図４に示すような紡錘型の振動波形２３が確認される。これらの振動波形２２、２３は、いずれもその波形検出の時間遅れΔｔ２が反射波の場合の時間遅れΔｔ１とは異なり（図示例では、Δｔ２＜Δｔ１）、ガス絶縁開閉装置１内部に発生した異常による信号であると判別ができる。
【００２７】
次に、図５を用いて異常検出装置の異常有無の判定方法について説明する。まず、ガス絶縁開閉装置１内部で発生した振動波形５は、装置外面に設けた信号検出装置１０で振動波形として検出され、この信号検出装置１０により検出された振動波形は波形認識装置１２に取り込まれる。波形認識装置１２は、取り込まれた振動波形の形状を認識し、その波形を比較装置１４へ出力する。続いて、比較装置１４は波形認識装置１２からの信号パターン（出力波形）と、記憶装置１３に記憶されガス絶縁開閉装置１が正常に動作した場合に波形認識装置１２から出力された波形とを比較し、その波形の差分を判定装置１５に送る。ガス絶縁開閉装置１が正常であれば記憶装置１３に記憶されている波形と出力波形との間に大きな差異は無いが、例えば図３に示すように、信号検出装置１０が検出した振動波形にボルト脱落による異常要因を示す振動波形２２が含まれていた場合は、差分としてはこの振動波形２２の分だけが判定装置１５に送られることになる。このとき、判定装置１５では、ガス絶縁開閉装置１に異常があるとの判断を行う。また、図４に示すように、信号検出装置１０が検出した振動波形にボルト緩みによる異常要因を示す振動波形２３が含まれていた場合も同様である。なお上記において波形認識装置１２を設けない構成とすることもできる。この場合、比較装置１４にて信号検出装置１０が検出した振動波形と記憶装置１３に記憶された振動波形とを比較し、この比較結果からガス絶縁開閉装置１の異常を検出することとなる。
【００２８】
なお、判定装置１５ではガス絶縁開閉装置１内部の異常に起因した信号のみが確認されることになるが、このときの信号の波形が振動波形２２のような減衰型波形であればボルト脱落に起因するもの、振動波形２３のような紡錘型波形であればボルト緩みに起因するものであると判別が可能である。
【００２９】
本実施の形態によれば、開閉部３の開閉に伴って発生する振動信号５を検出し、その振動波形を検出することにより、簡易にガス絶縁開閉装置１の異常を検出することができる。また、ガス絶縁開閉装置１の正常時に検出された波形を基準として波形の比較をすることで、ガス絶縁開閉装置１内部の異常に起因した波形のみを認識することができるとともに、その波形により異常要因がボルト脱落の類によるものかボルト緩みの類によるものかの判別も可能であり、より詳細な診断が可能となる。
【００３０】
したがって、従来のように加振装置を利用して振動を加えるなど大掛かりな設備を必要とせず、かつガス絶縁開閉装置１を分解することなく、異常の検出が可能となる。
【００３１】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１で説明した波形の比較方法として、簡易に信号の検波波形を用いて比較する方法について説明する。図６は、実施の形態２における信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態の信号処理装置１１ａは、信号検出装置１０の出力信号（すなわち、振動波形）を検波する検波装置１６と、ガス絶縁開閉装置１に異常がない状態、すなわち正常時（装置の初期状態）の動作波形を記憶する記憶装置１３と、検波装置１６の出力波形と記憶装置１３に記憶されている波形とを比較する比較装置１４と、比較装置１４の比較結果から異常の有無を判定する判定装置１５と、を備えている。本実施の形態は、実施の形態１に示した波形認識装置１２として、検波装置１６を設けた場合に相当する。なお、本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３２】
また、図７は信号処理装置１１の信号処理方法を示す図であり、（ａ）は、信号検出装置１０の出力する振動波形が図２の場合に相当する処理を示し、（ｂ）は、信号検出装置１０の出力する振動波形が図４の場合に相当する処理を示す。図７において、波形２５は、振動波形２０，２１を検波装置１６で検波した波形である。また、波形２６はボルト緩みなどに起因して発生した振動波形２３を検波装置１６で検波した波形である。
【００３３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。信号検出装置１０により検出された振動波形は、検波装置１６に取り込まれる。図７に示すように、検波装置１６では、開閉部３の開動作に起因する振動波形２０は、そのエンベロープをとったような形状の波形２５として処理され出力される。同様に、反射波である振動波形２１は、そのエンベロープをとったような形状の波形２５として処理され出力される。
【００３４】
検波装置１６の出力波形と記憶装置１３に記憶されている波形とを比較した場合、図７（ａ）に示すように、相違がなければ差分はないので比較装置１４からは何も出力されない（波形なし）。一方、例えばボルト緩みなどの異常が存在した場合には、図７（ｂ）に示すように、比較装置１４からは波形２７に示すような異常による検波波形のみが出力される。この場合、紡錘形の波形２７のみが出力されることとなる。
【００３５】
この比較装置１４から出力された波形の有無により判定装置１５は異常有無を判断し、また、この出力された波形が減衰していればボルト脱落などガス絶縁開閉装置１の底面に異物が存在することが異常要因であり、紡錘形状の山形になっていればボルトなど締結部材の緩みが異常要因であると判別することができる。
【００３６】
このように検波装置１６にて波形を単純化することで、後段の比較装置１４や判定装置１５での処理も簡易に実施することができる。例えば、振動波形２０，２１の形状は詳細には測定毎に異なるため、振動波形２０，２１と記憶装置１３の波形とを比較したときにその差分はゼロに近いものの一般に値は残るが、検波することで波形が平滑化されるので、検波後の波形２５と記憶装置１３の検波波形とを比較したときにその差分はよりゼロに近いものとなり、異常要因による波形２７等との比較がより明確となるため、判定処理がより簡明になる。本実施の形態のその他の効果は、実施の形態１と同様である。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態２では、信号を検波することで処理を単純化する方法を示したが、さらに内部の異常の種類は分からずとも、異常の有無だけが判別できればいいというときには、形状を無視して、信号の有り／無しで２値化してしまうことで、より判定を単純化し、誤動作のリスクを少なく処理することが可能となる。
【００３８】
図８、９はこの方法を示したものであり、図８は本実施の形態における信号処理装置１１ｂの機能構成を示すブロック図であり、波形認識装置１２としての検波装置１６とパルス化装置１７は、信号検出装置１０の検知したタイミングをパルス化して出力するものであり、具体的には以下に説明する。
【００３９】
また、図９は信号処理装置１１ｂの信号処理方法を示す図であり、（ａ）は、図２の振動波形が信号検出装置１０に入力された場合の処理で、信号検出装置１０の出力信号が、検波装置１６で検波され、パルス化装置１７でパルス化された時点での信号波形を示す。また、（ｂ）は、図４の振動波形が信号検出装置１０に入力された場合の処理で、信号検出装置１０の出力信号が、検波装置１６で検波され、パルス化装置１７でパルス化された時点での信号波形を示す。また、図９において、閾値３０はパルス化装置１７が信号をパルス化するときの閾値であり、この閾値３０より値の大きな信号をパルス化し、この閾値３０より値の小さな信号を０とする。また、パルス波形３１、３２は、それぞれパルス化装置１７により波形２５がパルス化されたものであり、パルス波形３３は、パルス化装置１７により波形２６がパルス化されたものである。なお、図９（ｂ）では、例えば、波形２５の閾値３０より値の大きな信号成分のうち時間的に最初に現れる成分のみをパルス化している。これは、波形２６についても同様である。また、本実施の形態のその他の構成は実施の形態１と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。上述のようにパルス化装置１７は閾値３０を備えており、この閾値３０を越えた波形が入力された場合にパルス信号を出力するものである。図９（ａ）に示すように、ガス絶縁開閉装置１の動作による振動波形２０および反射波である振動波形２１が検波装置１６を介してパルス化装置１７に入力された場合には、それぞれパルス波形３１、３２が出力され、これらの２つのパルス波には実施の形態１の図２で示したようにΔｔ１の時間遅れが確認される。
【００４１】
一方、これ以外にボルト緩みなどによる異常振動に起因する振動波形２３が検波装置１６を介してパルス化装置１７に入力された場合には（図９（ｂ）の場合）、上記Δｔ１とは異なる時間遅れΔｔ２をもってパルス波形３３が出力される。そこで、記憶装置１３には正常時（装置の初期状態）の動作波形をパルス化した波形（図９（ａ）の下段）を記憶させておき、比較装置１４では、パルス化装置１７の出力波形と記憶装置１３に記憶されている波形とを比較し、その波形の差分を判定装置１５に送る。判定装置１５は比較結果に差異がある場合には異常ありと判定し、差異がない場合には異常なしと判定する。または、記憶装置１３に時間遅れΔｔ１を記憶しておき、比較装置１４はパルス化装置１７にて検出されたパルス波形をもとに時間遅れを算出し、このとき算出された時間遅れと記憶装置１３のΔｔ１とを比較し、その時間遅れの差分を判定装置１５に送る。判定装置１５は比較結果に差異がある場合には異常ありと判定し、差異がない場合には異常なしと判定する。
【００４２】
本実施の形態によれば、異常の要因はボルトの脱落であるか、または緩みであるかのような判断は困難であるものの、少なくとも異常の有無については波形そのものを比較するよりも容易に判別することができ、装置の簡易化、低コスト化に効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、ガス絶縁開閉装置１などのガス封入型の電気機器の内部異常診断に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の異常検出装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における信号検出装置が検出する振動波形の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１における信号検出装置が検出する振動波形の別の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１における信号検出装置が検出する振動波形のさらに別の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１における信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２における信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２における信号処理装置の信号処理方法を示す図である。
【図８】実施の形態３における信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３における信号処理装置の信号処理方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ガス絶縁開閉装置
２ａ，２ｂ  スペーサ
３  開閉部
４  脱落ボルト
５  振動（音響）信号
１０  信号検出装置
１１，１１ａ，１１ｂ  信号処理装置
１２  波形認識装置
１３  記憶装置
１４  比較装置
１５  判定装置
１６  検波装置
１７  パルス化装置
２０，２１，２２，２３  振動波形
２５，２６  波形
３０  閾値
３１，３２，３３  パルス波形
【図１】
2010028895.tif 000003
【図２】
2010028895.tif 000004
【図３】
2010028895.tif 000005
【図４】
2010028895.tif 000006
【図５】
2010028895.tif 000007
【図６】
2010028895.tif 000008
【図７】
2010028895.tif 000009
【図８】
2010028895.tif 000010
【図９】
2010028895.tif 000011