(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内に密封された電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて所定の基準温度における圧力である温度補償圧力を算出し、該温度補償圧力に基づいて前記電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置において、
前記電気絶縁用気体の高圧側管理限界の近傍から低圧側管理限界の近傍に亘る複数の圧力に対応する複数のモル容積についての複数の定モル容積曲線を用い、前記検出温度に相当する温度データ、前記検出圧力に相当する圧力データ、前記複数の定モル容積曲線のうちの２本の定モル容積曲線から前記温度補償圧力を算出する工程を備え、
当該圧力状態監視装置の起動時の１回目の温度補償圧力の算出に用いる２本の定モル容積曲線として、予め設定された定モル容積曲線を用い、２回目以降の温度補償圧力の算出に用いる２本の定モル容積曲線として、前回の温度補償圧力の算出の結果得られた温度補償圧力の値を挟む隣接２本の定モル容積曲線を選択していくようにしたことを特徴とする電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項２】
前記１回目の温度補償圧力の算出に用いる２本の予め設定された定モル容積曲線が、前記高圧側管理限界の近傍の曲線と前記低圧側管理限界の近傍の曲線であることを特徴とする請求項１記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項３】
前記定モル容積曲線は、前記検出温度の検出下限温度と検出上限温度の範囲内で複数区間に分けて各区間の中の定モル容積曲線を直線とみなして折れ線近似されたものであり、該折れ線近似の直線に基づく比例配分演算を行って前記温度補償圧力を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項４】
前記温度補償圧力の算出をマイクロコンピュータで行い、該マイクロコンピュータの記憶手段に前記定モル容積曲線の係数が記憶されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項５】
前記温度補償圧力の算出をマイクロコンピュータで行い、該マイクロコンピュータの記憶手段に前記定モル容積曲線の折れ線近似の直線の係数が記憶されていることを特徴とする請求項３記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項６】
前記定モル容積曲線は予めビリアル型状態方程式を用いて解法して求めたものであることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項７】
前記定モル容積曲線は予めＢｅａｔｔｉｅ−Ｂｒｉｄｇｅｍａｎの式を用いて解法して求めたものであることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項８】
圧力容器内に密封された電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて所定の基準温度における圧力である温度補償圧力を算出し、該温度補償圧力に基づいて前記電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置において、
前記電気絶縁用気体の第１の圧力と第２の圧力に対応する異なるモル容積についての第１の定モル容積曲線と第２の定モル容積曲線の２本を用い、
前記検出温度に相当する温度データ、前記検出圧力に相当する圧力データ、前記第１の定モル容積曲線、および前記第２の定モル容積曲線から、比例配分により前記温度補償圧力を算出することを特徴とする電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【請求項９】
前記温度補償圧力を算出する前記検出圧力の範囲は、前記検出温度の直線と交差する前記第１の定モル容積曲線上の第１の圧力の近傍の圧力値から、前記検出温度の直線と交差する前記第２の定モル容積曲線上の第２の圧力の近傍の圧力値の範囲内にあることを特徴とする請求項８記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力容器内に密封された電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて所定の基準温度における圧力である温度補償圧力を算出し、該温度補償圧力に基づいて前記電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置に関し、例えば電力分野におけるガス絶縁開閉装置（以下、ＧＩＳ：Gas Insulated Switchgearという。）、ガス絶縁送電線（以下、ＧＩＬ：Gas Insulated transmission Lineという。）及びガス絶縁変圧器（Gas insulated transformer）に密封されている六フッ化イオウ気体（ＳＦ6 ガス）など電気的絶縁性、不燃性、非腐食性に優れたガスの圧力状態を監視するのに適した電気絶縁用気体の圧力状態監視装置に関する。
以下の説明において、前記ガスが封入された電気機器を総称してＧＩＳと言い、また、気体とガスとは同じ意味とする。
【０００２】
【従来の技術】
背景技術−１
一般に高電圧の電流を流すＧＩＳ内部には電気的絶縁性に優れたガスが封入されている。ＧＩＳ内部においては種々の電気的現象が発生するが、前記電気的現象を検出するのに電圧検出、電流検出、温度検出、圧力検出、音響検出、光検出などの検出手段によってＧＩＳ内部の電気的現象を検出し、前記検出された各種の信号に基づいてＧＩＳ内部の状態を監視し、ＧＩＳの稼働の継続／停止の判断をし、制御している。
ＧＩＳが実用化されて以来、前記検出手段としてＧＩＳ内部のガス圧力を検出する手段を用いて、ＧＩＳ内部の状態を監視する方法は、極めて有効であり多用されてきた。
電気的絶縁性に優れたガスとしては、ＳＦ6 ガスが多く用いられていることは、特公平６−４００４５号公報に開示されている例も含めて広く公知の事実である。
一方、特公昭６１−４５７６６号公報に開示されている要旨は、「電力用遮断器のガスは消孤性を持つガスであり、前記ガスの圧力−温度特性をメモリ中に非直線的曲線として記憶している」というものである。
背景技術−２
近年、地球環境を保護することは、種々の技術分野の社会的な責務として各種の対策が施され、あるいは技術の改良が研究されている。特に、１９９７年に開催された地球温暖化ガス排出削減を協議する第３回気候変動枠組条約締約団会合（ＣＯＰ３）、いわゆる「京都会議」において、「ＳＦ6 ガス」の大気への排出削減が求められている。
上記の暫定対策としては使用量の削減、いわゆる総量規制の考え方で「ＳＦ6 ガス」より絶縁性は劣るが、他の絶縁性ガスを混合することが検討されている。具体的には大気の体積の約７８％を占める「窒素ガス」、大気の体積の約１％を占める「アルゴンガス」などの電気的絶縁性を持つガスである。
一方では、恒久対策としての「ＳＦ6 代替ガス」の発明発見の研究開発がなされていて、その成果、実用化が待たれるところである。
【０００３】
従来、ＧＩＳ等におけるガス状態の監視技術として、例えば実開昭５９−９４５０号に開示されているように、機械式の温度補償圧力スイッチ（いわゆる、密度スイッチ）を用いるものがある。この温度補償圧力スイッチは、ＧＩＳから徐々にガスが漏れて、温度補償圧力が低下し、所定の低圧側しきい値圧力（低圧側設定値）に達した場合にガス漏れ警報信号を発するように構成されている。
【０００４】
しかし、このような機械式の温度補償圧力スイッチでは動作の信頼性や精度の点で問題があり、例えば特公平６−４００４５号公報に開示されているように、マイクロコンピュータを用いた電子式の温度補償圧力継電装置が提案されている。この温度補償圧力継電装置は、圧力容器内のガスの圧力と温度を検出し、予めメモリに記憶した複数の定密度直線の傾きと検出したガスの温度を用いて、順次複数のガス圧力を算出し得られたガス圧力のうち、検出したガスの圧力に最も近いガス圧力に対応する定密度直線を選定している。そして、選定した定密度直線の傾き、検出したガスの圧力及び温度を用いて、基準温度における温度補償圧力を算出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
具体的には、この従来の温度補償圧力継電装置では、複数の定密度直線の傾きの値をインデックスＩに対応させて記憶している。そして、ガス圧力と温度を検出し、Ｉ＝０からスタートして順次Ｉの値を増して行きながら、定密度直線と検出温度から圧力を求め、この圧力が検出したガス圧力と最も近くなるような定密度直線を最適な定密度直線として選定している。そして、この選定した定密度直線に基づいて温度補償演算（圧力値の２０℃換算）を行っている。
このように、従来の温度補償圧力継電装置では、演算に用いる定密度直線の傾きを選定するための演算処理を、ガス圧力を検出して温度補償演算を行う毎に毎回繰り返し行っているので、処理が複雑になり、処理に時間がかかるという問題点があった。
【０００６】
ＧＩＳ等におけるガス状態の監視技術においては、上記のような温度補償圧力の演算処理の他に、温度補償圧力を伝送する処理、高圧警報の出力を制御する処理、圧力上昇率を検出する処理等を行う必要がある。また、自己診断等を行うことも信頼性を高める上で有用である。すなわち、このような各種の処理を１つのマイコン（８ビット）で行うために、各種処理を可能な限り高速で処理することが要求される。
【０００７】
本発明は、電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて温度補償圧力を算出して電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置において、温度補償圧力を算出する際の処理時間を短縮することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、圧力容器内に密封された電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて所定の基準温度における圧力である温度補償圧力を算出し、該温度補償圧力に基づいて前記電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置において、前記電気絶縁用気体の高圧側管理限界の近傍から低圧側管理限界の近傍に亘る複数の圧力に対応する複数のモル容積についての複数の定モル容積曲線を用い、前記検出温度に相当する温度データ、前記検出圧力に相当する圧力データ、前記複数の定モル容積曲線のうちの２本の定モル容積曲線から前記温度補償圧力を算出する工程を備え、当該圧力状態監視装置の起動時の１回目の温度補償圧力の算出に用いる２本の定モル容積曲線として、予め設定された定モル容積曲線を用い、２回目以降の温度補償圧力の算出に用いる２本の定モル容積曲線として、前回の温度補償圧力の算出の結果得られた温度補償圧力の値を挟む隣接２本の定モル容積曲線を選択していくようにしたことを特徴とする。
【０００９】
上記のように構成した請求項１記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、検出温度に相当する温度データと検出圧力に相当する圧力データから温度補償圧力を算出するときの２本の定モル容積曲線は、２回目以降の温度補償圧力の算出時には前回の温度補償圧力の算出の結果得られた温度補償圧力の値を挟む隣接２本の定モル容積曲線が選択されるので、温度補償圧力に変化が少ないときは殆どの場合、前回と同じ２本の定モル容積曲線を用いることになるので、定モル容積曲線の選択に時間がかからず、処理時間が短縮する。また、定モル容積曲線を選択し直す場合でも、前回の２本の近傍の定モル容積曲線を選択すればよい場合が殆どであり、処理時間が短縮する。なお、各定モル容積曲線における温度補償圧力（圧力値の例えば２０℃換算）の値は予めわかっているので、前回の算出の結果得られた温度補償圧力と上記予めわかっている温度補償圧力との大小関係を判定するだけで、定モル容積曲線を選択することができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項１の構成を備え、前記１回目の温度補償圧力の算出に用いる２本の予め設定された定モル容積曲線が、前記高圧側管理限界の近傍の曲線と前記低圧側管理限界の近傍の曲線であることを特徴とする。
【００１１】
上記のように構成した請求項２記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１の作用効果に加えて、次のような作用効果が得られる。最初の温度補償圧力の算出は、２本の定モル容積曲線の間の内挿により算出するので、温度補償圧力を挟んで隣接する２本の定モル容積曲線を用いた場合ほどは精度は良くないが、初回の演算結果としてほぼ平均的な精度が得られる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項１または請求項２の構成を備え、前記定モル容積曲線は、前記検出温度の検出下限温度と検出上限温度の範囲内で複数区間に分けて各区間の中の定モル容積曲線を直線とみなして折れ線近似されたものであり、該折れ線近似の直線に基づく比例配分演算を行って前記温度補償圧力を算出することを特徴とする。
【００１３】
上記のように構成した請求項３記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２の作用効果に加えて、定モル容積曲線を折れ線近似しているので温度補償圧力の演算に直線の式を用いればよいので処理時間がさらに短縮する。
【００１４】
本発明の請求項４記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項１または請求項２の構成を備え、前記温度補償圧力の算出をマイクロコンピュータで行い、該マイクロコンピュータの記憶手段に前記定モル容積曲線の係数が記憶されていることを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成した請求項４記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２の作用効果に加えて、定モル容積曲線を選択するときその係数を記憶手段から読み出すだけでよい。
【００１６】
本発明の請求項５記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項３の構成を備え、前記温度補償圧力の算出をマイクロコンピュータで行い、該マイクロコンピュータの記憶手段に前記定モル容積曲線の折れ線近似の直線の係数が記憶されていることを特徴とする。
【００１７】
上記のように構成した請求項５記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項３の作用効果に加えて、定モル容積曲線の折れ線近似の直線を選択するときその係数を記憶手段から読み出すだけでよい。
【００１８】
本発明の請求項６記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の構成を備え、前記定モル容積曲線は予めビリアル型状態方程式を用いて解法して求めたものであることを特徴とする。
【００１９】
上記のように構成した請求項６記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の作用効果に加えて、電気絶縁用ガスに、あるいは複数の電気絶縁用ガスを混合した場合に適用できる。
【００２０】
本発明の請求項７記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の構成を備え、前記定モル容積曲線は予めＢｅａｔｔｉｅ−Ｂｒｉｄｇｅｍａｎの式を用いて解法して求めたものであることを特徴とする。
【００２１】
上記のように構成した請求項７記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の作用効果に加えて、ＳＦ6 ガスを用いる場合、定モル容積曲線は定モル容積直線となるので温度補償圧力の演算に直線の式を用いればよいので処理時間がさらに短縮する。
【００２２】
本発明の請求項８記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、圧力容器内に密封された電気絶縁用気体の検出圧力と検出温度に基づいて所定の基準温度における圧力である温度補償圧力を算出し、該温度補償圧力に基づいて前記電気絶縁用気体の圧力を監視する電気絶縁用気体の圧力状態監視装置において、前記電気絶縁用気体の第１の圧力と第２の圧力に対応する異なるモル容積についての第１の定モル容積曲線と第２の定モル容積曲線の２本を用い、前記検出温度に相当する温度データ、前記検出圧力に相当する圧力データ、前記第１の定モル容積曲線、および前記第２の定モル容積曲線から、比例配分により前記温度補償圧力を算出することを特徴とする。
【００２３】
上記のように構成した請求項８記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、第１の定モル容積曲線と第２の定モル容積曲線の前記検出温度におけるそれぞれの圧力と検出圧力とにより温度補償圧力を算出するとき、比例配分で算出するので、演算が簡単になり処理時間も短縮する。
【００２４】
本発明の請求項９記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置は、請求項８の構成を備え、前記温度補償圧力を算出する前記検出圧力の範囲は、前記検出温度の直線と交差する前記第１の定モル容積曲線上の第１の圧力の近傍の圧力値から、前記検出温度の直線と交差する前記第２の定モル容積曲線上の第２の圧力の近傍の圧力値の範囲内にあることを特徴とする。
【００２５】
上記のように構成した請求項９記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項８の作用効果に加えて、外挿により温度補償圧力を算出する場合でも、第１の定モル容積曲線または第２の定モル容積曲線の近傍になるので、精度の高い演算結果が得られるとともに、２本の定モル容積曲線を内挿となるように選択し直さなくても良いので処理時間が短縮する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、説明文中において電気絶縁用気体は多用されているＳＦ6 ガスとした。また後述において、定モル容積曲線を用いる電気絶縁用気体の説明と定モル容積直線を用いるＳＦ6 ガスの説明とは、必要に応じ分けて説明するが、曲線は一般的には多項式であり、直線は１次式で曲線の一部であることは言うまでもなく、よって定モル容積曲線による温度補償の説明を主として行う。
【００２７】
図１は実施形態に係るＳＦ6 ガスの圧力状態監視システムの概要構成図であり、この実施形態におけるＳＦ6 ガスの圧力状態監視システム１はＧＩＬ（ガス絶縁送電線）の管内ガス圧を監視するものである。ＧＩＬ２内にはおよそ３万〜５０万［Ｖ］の電圧で電流を流す送電線２Ｂが配設されており、この送電線２Ｂはシーリングを兼ねた絶縁スペーサ２Ａによって支持されている。絶縁スペーサ２ＡおよびＧＩＬ２により仕切られた空間はそれぞれ独立の圧力容器２Ｃを形成しており、各圧力容器２Ｃ内には電気絶縁用気体としてＳＦ6 ガスが密封されている。
【００２８】
ＳＦ6 ガスの圧力状態監視システム１は本発明の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置の一実施形態としての圧力状態監視装置６を複数備えており、各圧力状態監視装置６は各圧力容器２Ｃに圧力導入管３でそれぞれ連通されている。また、ＳＦ6 ガスの圧力状態監視システム１は、複数のアナログ系ローカル監視装置７、複数のディジタル系ローカル監視装置８、第１中央監視装置１０、第２中央監視装置１２および電気機器回路操作部１３を備えており、各アナログ系ローカル監視装置７は対応する複数一組の圧力状態監視装置６に第１アナログ信号伝送ライン４を介してそれぞれ接続され、各ディジタル系ローカル監視装置８はアナログ系ローカル監視装置７と同じく対応する複数一組の圧力状態監視装置６に第１ディジタル信号伝送ライン５を介してそれぞれ接続されている。また、第１中央監視装置１０は第２アナログ信号伝送ライン９を介してアナログ系ローカル監視装置７に接続され、第２中央監視装置１２は第２ディジタル信号伝送ライン１１を介してディジタル系ローカル監視装置８に接続されている。なお、電気機器回路操作部１３は各種操作信号を出力する。
【００２９】
圧力状態監視装置６は、対応する圧力容器２Ｃ内のＳＦ6 ガスについての検出圧力、検出温度、温度補償圧力をアナログ信号として第１アナログ信号伝送ライン４を介してアナログ系ローカル監視装置７に出力するとともに、検出圧力に基づく異常高圧警報、圧力上昇警報あるいは異常低圧警報などの信号をディジタルデータとして第１ディジタル信号伝送ライン５を介してディジタル系ローカル監視装置８に出力する。
【００３０】
図２は圧力状態監視装置６の概要構成ブロック図である。
圧力状態監視装置６は、圧力容器２Ｃ内のＳＦ6 ガスの気体圧力を検出して圧力電圧信号を出力する圧力検出部２１と、圧力容器２Ｃ内のＳＦ6 ガスの気体温度を検出して温度電圧信号を出力する温度検出部２２と、各種データの設定や表示切替を行うための切替設定部２３と、この圧力状態監視装置６全体を制御するコントロール部２４とを備えている。また、警報、各種データ及び表示しているデータに対応する単位を表示する表示部２５と、圧力上昇検出データ、異常高圧検出データあるいは異常低圧検出データを対応するディジタル系ローカル監視装置８に伝送するための警報出力部２６と、対応するアナログ系ローカル監視装置７にアナログ信号を伝送するためのアナログ信号伝送部２７とを備えている。さらに、図示しない外部の直流電源あるいは対応するローカル監視装置７，８と結線するための端子台２８と、外部の直流電源の電圧を所定の内部電源電圧に降圧する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ２９と、図示しない電源スイッチあるいはリセットスイッチの手動操作によりコントロール部２４の動作を初期化するためのリセット信号ＳRST を出力するリセット信号出力部３０とを備えている。
【００３１】
また、圧力容器２Ｃに接続された圧力導入管３の途中には、点検時等には閉状態とされ通常使用時においては常に開状態とされる常時開放型止め弁３Ａが設けられ、圧力導入管３の端部には、一端が常時開放型止め弁３Ａの他端に直列に接続され、他端がＳＦ6 ガスの充排気口として解放状態とされている常時閉塞型止め弁３Ｂが設けられている。
【００３２】
圧力検出部２１は、常時開放型止め弁３Ａと常時閉塞型止め弁３Ｂとの間でＳＦ6 ガスの気体圧力を検出し原圧力検出信号ＳPOを出力する気体圧力検出センサ３１と、原圧力検出信号ＳPOを電圧信号である原圧力電圧信号ＳVPO に変換して出力する圧力／電圧変換器（Ｐ／Ｖ変換器）３２とを備えている。
【００３３】
温度検出部２２は、常時開放型止め弁３Ａと常時閉塞型止め弁３Ｂとの間でＳＦ6 ガスの気体温度を検出し原温度検出信号ＳTOを出力する気体温度検出センサ３３と、原温度検出信号ＳTOを電圧信号である原温度電圧信号ＳVTO に変換して出力する温度／電圧変換器（Ｔ／Ｖ変換器）３４とを備えている。
【００３４】
切換設定部２３は、表示切替を行うための表示切替スイッチ３５と、設定切替を指定する設定切替スイッチ３６と、各種設定を行うための設定部３７と、異常圧力上昇率を検出するための各種設定値を入力設定する圧力上昇検出設定部３８と、異常圧力上昇率検出時に手動（マニュアル）で復帰させるためのマニュアル復帰スイッチ３９とを備えている。
【００３５】
コントロール部２４はマイクロコンピュータ等で構成されており、コントロール部２４全体を制御するためのコントロールユニット４０と、各種演算を行うための演算ユニット４１と、各種比較を行うための比較ユニット４２と、比較ユニット４２における比較結果に基づいて各種判断を行う判断ユニット４３と、入力されたアナログ信号のアナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器４４と、各種データを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成された記憶ユニット４５と、複数のタイマを有し、タイマ割込みの割込み信号などを出力する計時ユニット４６とを備えている。なお、コントロールユニット４０、演算ユニット４１、比較ユニット４２および判断ユニット４３の機能は、マイクロコンピュータを構成するＣＰＵとこのＣＰＵが実行する後述説明する制御プログラムにより実現されている。
【００３６】
表示部２５は、気体温度、気体圧力、標準温度２０℃における気体圧力である温度補償圧力あるいは異常圧力上昇率等を数値表示する数値表示部５０と、数値表示部５０に表示された数値の単位を表示する単位表示部５１と、警報出力時に当該出力している警報内容を表示する出力表示部５２とを備えている。
【００３７】
警報出力部２６は、異常圧力上昇検出制御信号ＳSPに基づいて異常圧力上昇検出リレースイッチ５３を駆動するための圧力上昇検出出力信号ＳCSP を出力する圧力上昇警報出力部５４と、高圧側警報制御信号ＳHEに基づいて高圧側警報リレースイッチ５５を駆動するための高圧側警報出力信号ＳCHE を出力する高圧側警報出力部５６と、低圧側警報制御信号ＳLEに基づいて低圧側警報リレースイッチ５７を駆動するための低圧側警報出力信号ＳCLE を出力する低圧側警報出力部５８とを備えている。
【００３８】
アナログ信号伝送部２７は、後述の電圧／電流変換器（Ｖ／Ｉ変換器）６２とコントロール部２４とを電気的に絶縁した状態で温度補償圧力電圧信号ＳVCP0の伝送を行う光結合器６１と、温度補償圧力電圧信号ＳVCP1を電流信号である温度補償圧力電流信号ＳACP に変換して出力する電圧／電流変換器６２と、温度補償圧力電流信号ＳACP を４〜２０［ｍＡ］の電流範囲を有する温度補償圧力伝送信号ＳTACPとして出力する第１伝送信号出力部６３とを備えている。また、原圧力電圧信号ＳVPO を増幅して増幅圧力電圧信号ＡSVP として出力する絶縁増幅器６５と、増幅圧力電圧信号ＡSVP を電流信号である圧力電流信号ＳAPに変換して出力する電圧／電流変換器６６と、圧力電流信号ＳAPを４〜２０［ｍＡ］の電流範囲を有する圧力伝送信号ＳTAP として出力する第２伝送信号出力部６７とを備えている。さらに、原温度電圧信号ＳVTO を増幅して増幅温度電圧信号ＡSVT として出力する絶縁増幅器７０と、増幅温度電圧信号ＡSVT を電流信号である温度電流信号ＳATに変換して出力する電圧／電流変換器７１と、温度電流信号ＳATを４〜２０［ｍＡ］の電流範囲を有する温度伝送信号ＳTAT として出力する第３伝送信号出力部７２とを備えている。
【００３９】
この圧力状態監視装置６は主に次のような処理を行う。気体圧力を５ｍsec でサンプリングしながら複数の圧力検出データを求め、２０ｍsec 毎に前記複数の圧力検出データから瞬時の異常上昇を検出し、２００ｍsec 毎に急な異常上昇を検出し、２sec 毎にゆっくりした異常上昇を検出し、２０sec 毎に非常にゆっくりした異常上昇を検出する。そして、検出結果を圧力上昇警報出力部５４を介してディジタル系ローカル監視装置８に出力するとともに、異常上昇の種類と警報を表示部２５に表示する。なお、このような異常上昇と判定するための基準圧力上昇率は、短絡事故発生時や地絡事故発生時など各種想定される事故発生時の圧力上昇率に対応して決められており、上記４種類の異常上昇についてそれぞれ切替設定部２３の圧力上昇検出設定部３８で設定される。
【００４０】
また、気体圧力と気体温度を検出して温度補償圧力を求め、この温度補償圧力から高圧異常や低圧異常を検出し、それぞれ高圧警報を高圧側警報出力部５６を介してディジタル系ローカル監視装置８に出力し、低圧警報を低圧側警報出力部５８を介してディジタル系ローカル監視装置８に出力する。なお、高圧異常や低圧異常と判定するための基準圧力は、切替設定部２３の設定部３７で設定される。また、検出した気体圧力、気体温度および温度補償圧力はそれぞれアナログ信号伝送部２７を介してアナログ系ローカル監視装置７に出力するとともに表示部２５に表示する。
【００４１】
次に、圧力状態監視装置６で検出温度および検出圧力から温度補償圧力を求めるための定モル容積曲線について説明する。圧力状態監視装置６のコントロール部２４における記憶ユニット４５のＲＯＭには、ＳＦ6 ガスの高圧側管理限界の近傍から低圧側管理限界の近傍に亘る複数の圧力に対応する複数のモル容積についての複数の定モル容積曲線の係数が記憶されている。定モル容積曲線は一定モル容積Ｖにおけるガス圧力Ｐをガス温度ｔの関数で表したものであり、次式（１）で表される。なお、ガス圧力Ｐは後述の都合上、次式（１）においてはＦi(t)としている。
【００４２】
【数１】
0003730006.tif 000002
式（１）において、ガス温度ｔに関して２次よりも大きい項の係数ａi2，ａi3，…が０のときは、１次式すなわち直線となる。
【００４３】
一般に電気絶縁用気体を用いた場合、実在気体の状態方程式として、例えばビリアル型状態方程式のLeiden型を適用し、第２ビリアル係数Ｂ、第３ビリアル係数Ｃを選択し代入すれば、前記ビリアル型状態方程式はモル容積Ｖについての３次方程式となる。
ここで、所定の複数の温度補償圧力Ｐ20i と基準温度２０℃とを順次代入していけば、前記ビリアル型状態方程式は「カルダノの公式」を用いて解法することができ、モル容積Ｖを求めることができる。すなわち、一定モル容積Ｖi の値が求まり、順次複数の一定モル容積Ｖi を求めて行くことになる。そして、順次複数の一定モル容積Ｖi をビリアル型状態方程式に逆代入すれば、式（１）を得ることができる。
この場合、第２ビリアル係数Ｂ、第３ビリアル係数Ｃはガス温度ｔに依存するので、式（１）はガス温度ｔに関する多項式になり、定モル容積曲線が得られることになる。
【００４４】
特に電気絶縁用気体としてＳＦ6 ガスを用いた場合、例えば Beattie-Bridgemanの式を適用すれば、前記 Beattie-Bridgemanの式はモル容積Ｖについての３次方程式となる。
ここで、所定の複数の温度補償圧力Ｐ20i 、基準温度２０℃を代入すれば、前記 Beattie-Bridgemanの式は「カルダノの公式」を用いて解法することができ、モル容積Ｖを求めることができる。すなわち、一定モル容積Ｖi の値が求まり、順次複数の一定モル容積Ｖi を求めていくことになる。そして、順次複数の一定モル容積Ｖi を Beattie-Bridgemanの式に逆代入すれば、式（１）を得ることができる。
この場合、式（１）はガス温度ｔに関する１次式になり、定モル容積直線が得られることとなる。
【００４５】
さらに地球温暖化ガス排出削減対策として、「複数の電気絶縁用気体を混合したガス」が用いられた場合、実在気体の状態方程式として、例えばビリアル型状態方程式のLeiden型を適用する。
二成分混合ガスの第２ビリアル係数Ｂ、第３ビリアル係数Ｃは、
Ｂ＝Ｂ11χ12＋２Ｂ12χ1χ2＋Ｂ22χ22
Ｃ＝Ｃ111χ13＋３Ｃ112χ12χ2＋３Ｃ122χ1χ22＋Ｃ222χ23
で表される。式中のχ1 、χ2 は各成分のモル分率であり、Ｂ11、Ｂ22、Ｃ111 、Ｃ222 は純成分の係数であり、Ｂ12、Ｃ112 、Ｃ122 は混合系の相互作用（クロス）ビリアル係数である。
前記第２ビリアル係数Ｂ、前記第３ビリアル係数Ｃを選択し代入すれば、前記ビリアル型状態方程式はモル容積Ｖについての３次方程式となる。
ここで、所定の複数の温度補償圧力Ｐ20i と基準温度２０℃とを順次代入していけば、前記ビリアル型状態方程式は「カルダノの公式」を用いて解法することができ、モル容積Ｖを求めることができる。すなわち、一定モル容積Ｖi の値が求まり、順次複数の一定モル容積Ｖi を求めていくことになる。そして、順次複数の一定モル容積Ｖi をビリアル型状態方程式に逆代入すれば、式（１）を得ることができる。
この場合、第２ビリアル係数Ｂ、第３ビリアル係数Ｃはガス温度ｔに依存するので、式（１）はガス温度ｔに関する多項式になり、定モル容積曲線が得られることとなる。
【００４６】
上述した３次方程式の解法、逆代入演算を本実施形態のコントロール部２４で処理することは非常に時間がかかるので、パーソナルコンピュータなどで予め演算した結果を記憶ユニット４５に記憶させることになる。
【００４７】
この実施例では、２０℃のときのＧＩＳの圧力容器内の圧力がそれぞれ基準圧力０．２０ＭＰａ（メガパスカル）、０．３０ＭＰａ、０．４０ＭＰａ、０．５０ＭＰａ、０．６０ＭＰａ、０．７０ＭＰａ、および、０．８０ＭＰａとなるような７種類の定モル容積曲線の係数が記憶されている。なお、０．２０ＭＰａの定モル容積曲線が低圧側管理限界の近傍であり、０．８０ＭＰａの定モル容積曲線が高圧側管理限界の近傍である。図３は定モル容積曲線の係数を記憶した第１実施形態の係数テーブルを概念的に示す図であり、この第１実施形態では、インデックスｉ＝１〜７にそれぞれ対応して基準圧力０．２０ＭＰａ〜０．８０ＭＰａの各係数ａi0，ａi1，ａi2，…が記憶されている。なお、以下の説明で、各基準圧力の係数のセットをｉ＝１〜７に対応させてＡ(1) 〜Ａ(7) で表す。
【００４８】
なお、キュービクル型のＧＩＳ、すなわちＣ−ＧＩＳにおいては、基準圧力０．００ＭＰａ、０．０５ＭＰａ、０．１０ＭＰａ、０．１５ＭＰａ、０．２０ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．３０ＭＰａとなるような７種類の定モル容積曲線の係数を記憶すれば良い。
また、ＧＩＳ、あるいはＣ−ＧＩＳにおいて、定モル容積曲線は７種類（７本）に限らず、４種類でも、１６種類でも、演算精度、処理速度、記憶容量との兼ね合いで任意の種類が選定できることは言うまでもない。
さらに、定モル容積曲線でなく、定モル容積直線であるならば、各係数はａi0、ａi1が記憶されることになる。
【００４９】
記憶ユニット４５のＲＡＭには、前式（１）に基づいて演算を行う際に係数ａi0，ａi1，…を参照するための２組のレジスタ群［Ａd ］，［Ａu ］が２本の定モル容積曲線に対応してそれぞれ設定されており、後述説明するように選択した２つの定モル容積曲線の係数をこの２組のレジスタ群［Ａd ］，［Ａu ］にそれぞれセット（格納）する。これにより２本の定モル容積曲線が選択されたことになる。また、演算ユニット４１は前式（１）に対応する演算プログラムにより上記レジスタ群［Ａd ］，［Ａu ］を参照して検出温度に対応する圧力を演算する。そして、これらの演算結果および各曲線に対応する基準圧力および検出圧力から温度補償圧力Ｐ20が演算される。すなわち、検出圧力Ｐｔが温度補償圧力Ｐ20に換算される。
【００５０】
図４は複数本（この実施形態では７本）の定モル容積曲線から選択した２本の定モル容積曲線に基づいて、検出温度ｔおよび検出圧力Ｐｔから温度補償圧力Ｐ20を求める方法を説明する図である。定モル容積曲線は前式（１）のように温度の関数であり、図示のように基準圧力が高い方の定モル容積曲線の関数をＦu(t)、基準圧力が低い方の定モル容積曲線の関数をＦd(t)とする。
【００５１】
各定モル容積曲線上の検出温度ｔに対応する圧力はそれぞれＦu(t)，Ｆd(t)として求められ、また、基準温度（２０℃）に対応する圧力はそれぞれＦu(20) ，Ｆd(20) として求められる。なお、Ｆu(20) ，Ｆd(20) の値は各定モル容積曲線毎に既知であり、計算で求めなくてもよい。検出圧力Ｐｔと検出温度ｔの交点を通る仮想的な定モル容積曲線Ｆ′(t) として、Ｆu(t)とＦd(t)との間を補間したものを想定すると、この仮想的な定モル容積曲線Ｆ′(t)上の基準温度（２０℃）に対応する圧力を検出圧力Ｐｔに対する温度補償圧力Ｐ20とみなすことができる。
【００５２】
すなわち、温度補償圧力Ｐ20は次式（２）のように比例配分により求めることができる。
【数２】
0003730006.tif 000003
【００５３】
なお、図４の例では２本の定モル容積曲線の検出温度ｔにおける両圧力の範囲内に検出圧力Ｐｔがある場合（内挿の場合）を示しているが、上記両圧力の範囲外に検出圧力Ｐｔがある場合（外挿の場合）にも上式（２）で同様に求めることができる。
【００５４】
この実施形態では、２本の定モル容積曲線Ｆu(t)とＦd(t)は、初期状態では基準圧力０．８０ＭＰａと０．２０ＭＰａに対応するものであり、１回目はこの定モル容積曲線により温度補償圧力Ｐ20を求める。その後、２回目以降に温度補償圧力Ｐ20を求めるときは、前回の温度補償圧力Ｐ20を挟む隣接する２本の定モル容積曲線とする。
【００５５】
図５〜図９はコントロール部２４のマイクロコンピュータを構成するＣＰＵの制御プログラムのフローチャートであり、図５はメインルーチンのフローチャート、図７は割込み処理のフローチャート、図６，図８，図９は各種サブルーチンのフローチャートである。以下、同フローチャートに基づいて動作を説明する。なお、以下の説明および各フローチャートにおいて、制御に用いられる各レジスタおよびフラグを下記のラベルで表記し、各レジスタおよびフラグとそれらの記憶内容は特に断らない限り同一のラベルで表す。
【００５６】
Ａ(i) ：ｉ番目の基準圧力に対応する定モル容積曲線の係数の組が格納された係数テーブルのレジスタ
［Ａd ］：選択された２本の定モル容積曲線のうちの基準圧力が低い方の係数組を格納するレジスタ群
［Ａu ］：選択された２本の定モル容積曲線のうちの基準圧力が高い方の係数組を格納するレジスタ群
Ｐｔ  ：検出圧力のレジスタ
ＲＢ１：検出圧力を格納するリングバッファの最も古いデータが格納されたレジスタ
ＲＢ２：検出圧力を格納するリングバッファの２番目に古いデータが格納されたレジスタ
ＲＢ３：検出圧力を格納するリングバッファの３番目に古いデータが格納されたレジスタ
ＲＢ４：検出圧力を格納するリングバッファの４番目に古いデータが格納されたレジスタ
ＲＢ５：検出圧力を格納するリングバッファの最新のデータが格納されたレジスタ
【００５７】
ｐ1o：２００ｍsec 毎に圧力上昇率を検出するための旧の圧力データを待避するレジスタ
ｐ2o：２sec 毎に圧力上昇率を検出するための旧の圧力データを待避するレジスタ
ｐ3o：２０sec 毎に圧力上昇率を検出するための旧の圧力データを待避するレジスタ
ｐ1n：２００ｍsec 毎に圧力上昇率を検出するための新の圧力データを待避するレジスタ
ｐ2n：２sec 毎に圧力上昇率を検出するための新の圧力データを待避するレジスタ
ｐ3n：２０sec 毎に圧力上昇率を検出するための新の圧力データを待避するレジスタ
ｔ：検出温度のレジスタ
Ｐ20：温度補償圧力のレジスタ
ｉ：定モル容積曲線の順番を示すレジスタ
P20,i ：ｉ番目の定モル容積曲線における基準温度に対応する基準圧力のレジスタ
ct20m ：５ｍsec の割込み処理で２０ｍsec を計時するためのカウンタレジスタ
ct1 ：５ｍsec の割込み処理で２００ｍsec を計時するためのカウンタレジスタ
ct2 ：５ｍsec の割込み処理で２sec を計時するためのカウンタレジスタ
ct3 ：５ｍsec の割込み処理で２０sec を計時するためのカウンタレジスタ
Ｓ1 ：２００ｍsec 経過したことを示すフラグ
Ｓ２：２sec 経過したことを示すフラグ
Ｓ３：２０sec 経過したことを示すフラグ
ａ：２００ｍsec ，２sec ，２０sec の圧力上昇率を演算する際の処理時刻を順次５ｍsec づつ遅延させるためのフラグ
【００５８】
電源の投入等によってＣＰＵが図５のメインルーチンの処理を開始すると、先ず、ステップＳ１で各フラグおよび各レジスタのリセット、セット等の初期設定、あるいは圧力状態監視装置６の各部を起動するなどの初期化処理を行う。なお、この初期化処理が終了すると、圧力検出部２１から出力される原圧力電圧信号に基づいて、アナログ信号伝送部２７の絶縁増幅器６５、電圧／電流変換器６６および第２伝送信号出力部６７により、４〜２０［ｍＡ］の電流範囲を有する圧力伝送信号が形成され、端子板２８および第１アナログ信号伝送ライン４を介してアナログ系ローカル監視装置７に出力される。また、原温度電圧信号に基づいて、アナログ信号伝送部２７の絶縁増幅器７０、電圧／電流変換器７１および第３伝送信号出力部７２により、４〜２０［ｍＡ］の電流範囲を有する温度伝送信号が形成され、端子板２８及び第１アナログ信号伝送ライン４を介してアナログ系ローカル監視装置７に出力される。
【００５９】
これらの結果、アナログ系ローカル監視装置７には、圧力伝送信号及び温度伝送信号が伝達されることとなり、アナログ系ローカル監視装置７は、これらの信号を仲介して第１中央監視装置１０に伝送することとなる。これにより第１中央監視装置１０は、圧力伝送信号、温度伝送信号に基づいて信号処理を行い、必要に応じて送電を中止したり、監視者への通報を行うこととなる。すなわち、監視者は予防保全の対処が可能となる。
以下、同様にして、アナログ系ローカル監視装置７及び第１中央監視装置１０は、後述するディジタル系ローカル監視装置８及び第２中央監視装置１２の動作と並行して監視動作を継続することとなる。
【００６０】
ステップＳ１の初期化処理が終了すると、ステップＳ２で計時ユニット４６の１０分計時用の１０分タイマを起動し、ステップＳ３で計時ユニット４６の５ｍsec 計時用の５ｍsec タイマをスタートさせてタイマ割込みを起動する。これにより、５ｍsec タイマから５ｍsec 毎に出力される割込み信号によりＣＰＵは後述説明する図７の割込み処理を行う。
【００６１】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ４で、ＲＯＭの係数テーブルに記憶されている基準圧力０．２０ＭＰａの定モル容積曲線の係数組Ａ(1) をレジスタ群［Ａd ］にセットするとともに、基準圧力０．８０ＭＰａの定モル容積曲線の係数組Ａ(7) をレジスタ群［Ａu ］にセットし、温度補償圧力の演算に用いる２本の定モル容積曲線として低圧側管理限界の近傍と高圧側管理限界の近傍の曲線を選択する。さらに、これにより選択した２本の定モル容積曲線が初期状態として設定されたものであることを示す初期曲線フラグをセットする。
【００６２】
次に、ステップＳ５でＡ／Ｄ変換器４４から気体温度ｔ（検出温度）のデータを読み込み、ステップＳ６で気体温度ｔが−２０℃〜６０℃の範囲内であるか否かを判定する。−２０℃〜６０℃の範囲内でなければ、ステップＳ７で温度センサ異常のデータを出力して表示し、高圧側警報出力処理を行い、ステップＳ７′で５ｍsec タイマの割込みを禁止して、待機（Ｗａｉｔ）する。これにより、気体温度が異常な場合に警報が発せられるとともに、割込み処理が中断され、復旧後のキー入力等があるまで待機する。なお、復旧後のキー入力に対応する処理はメインルーチンに復帰する強制的な割込み処理であり、詳細な説明は省略する。また、−２０℃〜６０℃の範囲内であれば、ステップＳ８で図６の温度補償圧力演算処理を行い、ステップＳ９で温度補償圧力演算処理の結果に基づく圧力異常判定処理と温度補償圧力Ｐ20の表示を行い、温度補償圧力伝送信号を伝送する。そして、ステップＳ１０で設定部の操作に対応する処理や表示の制御などその他の処理を行ってステップＳ５に戻る。このように、ステップＳ５〜ステップＳ１０を繰り返す中で、５ｍsec タイマからの割込み信号により５ｍsec 毎に図７の割込み処理を行う。
【００６３】
図７の割込み処理では、先ず、ステップＳ１１で次の割込み処理のために５ｍsec タイマをリスタートし、ステップＳ１２でＡ／Ｄ変換器４４の出力から気体圧力Ｐｔ（検出圧力）のデータを読み込み、ステップＳ１３で１０分タイマに基づいて電源が投入されてから１０分が経過したか否かを判定する。これは電源が投入されてから１０分間は、ＧＩＳの圧力容器内の状態が非定常状態にある可能性が高いため、誤って圧力上昇を検出しないようにするための処理である。そして、１０分が経過していないときは、ステップＳ１４で、気体圧力Ｐｔをレジスタｐ1o，ｐ2o，ｐ3oにそれぞれセットして元のルーチンに復帰する。なお、このレジスタｐ1o，ｐ2o，ｐ3oにセットされたデータは、１０分が経過した段階では１０分経過直前の各々２００ｍsec 前、２sec 前、２０sec 前の気体圧力を待避したものとなり、後述説明する圧力上昇率の検出時の旧データとして初回だけ用いるものである。
【００６４】
ステップＳ１３で１０分が経過していると、ステップＳ１５で気体圧力Ｐｔが−０．１０１ＭＰａ〜１．０００ＭＰａの範囲内であるか否かを判定し、範囲外であればステップＳ１６で圧力センサ異常のデータを出力して表示し、高圧側警報出力処理を行い、ステップＳ１６′で５ｍsec タイマの割込みを禁止して、待機（Ｗａｉｔ）する。これにより、気体圧力が異常な場合に警報が発せられるとともに、割込み処理が中断され、復旧後のキー入力等があるまで待機する。なお、復旧後のキー入力に対応する処理はメインルーチンに復帰する強制的な割込み処理であり、詳細な説明は省略する。
【００６５】
ステップＳ１５で気体圧力Ｐｔが範囲内であれば、ステップＳ１７で気体圧力Ｐｔをリングバッファに書き込み、ステップＳ１８に進む。なお、リングバッファは気体圧力Ｐｔを書き込むレジスタを少なくとも５つ備えたものであり、１回の書込み動作毎に書込みポインタを更新し、時系列なデータを書き込む。なお、この説明では、ＲＢ１で最も古いデータ、ＲＢ２で２番目に古いデータ、ＲＢ３で３番目に古いデータ、ＲＢ４で４番目に古いデータ、および、ＲＢ５で最新のデータを示す。
【００６６】
次に、ステップＳ１８では、「ct20m ＝３」であるか否かすなわちカウンタレジスタct20m の値が“３”であるか否かを判定し、「ct20m ＝３」でなければステップＳ１９でct20m を“１”インクリメントしてステップＳ１０３に進み、「ct20m ＝３」であればステップＳ１０１で図８の圧力上昇率検出処理(I) を行い、ステップＳ１０２でct20m をリセットしてステップＳ１０３に進む。すなわちカウンタレジスタct20m は初期設定で“０”にリセットされており、ステップＳ１８の判定、ステップＳ１９のインクリメントの処理およびステップＳ１０２のリセット処理により、ステップＳ１０１，ステップＳ１０２の処理は２０ｍsec （５ｍsec ×４）毎に実行されることになる。そして、ステップＳ１０３では後述説明する図９の圧力上昇率検出処理(II)を行って元のルーチンに復帰する。すなわち、ステップＳ１０３は５ｍsec 毎に処理され、ステップＳ１０１の圧力上昇率検出処理(I) の結果を受けて２００ｍsec 毎、２sec 毎および２０sec 毎の圧力上昇率の演算と判定を、５ｍsec づつ遅延させて実行する。なお、以上の割込み処理が５ｍsec 毎に繰り返されることにより気体圧力が５ｍsec のサンプリング周期でサンプリングされる。
【００６７】
図８の圧力上昇率検出処理(I) では、ステップＳ２１でリングバッファの検出圧力ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５から圧力上昇率を計算し、その計算結果に基づいて瞬時の異常上昇を検出する判定処理を行い、判定結果に基づく警報出力処理を行う。そして、２００ｍsec 計時用のカウンタレジスタct1 を“１”インクリメントしてステップＳ２２に進む。なお、上記圧力上昇率の計算は、例えば、５つの検出圧力ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５のうちの最小値と最大値を求め、その両検出圧力のサンプリング時間差（５ｍsec または１０ｍsec または１５ｍsec または２０ｍsec ）で最大値と最小値の差分を割り算することにより求めるとよい。また、判定処理は所定の基準圧力上昇率との比較により判定する。なお、ステップＳ２１の計算において、レジスタＲＢ１が最も古いデータであり、レジスタＲＢ５が最新のデータである。言うまでもないが、後述する図１０のタイミングの例において、レジスタＲＢ５のデータは５ｍsec 毎に、時系列的に順次リングバッファに書き込まれ、次回のステップＳ２１の計算では、レジスタＲＢ１に格納され、レジスタＲＢ５には２０ｍsec 経過した時点での最新のデータが格納される。
【００６８】
このように、ステップＳ２１により２０ｍsec 毎の瞬時の異常上昇の検出動作が行われるが、次のステップＳ２２以降で、２００ｍsec 毎の急な異常上昇、２sec 毎のゆっくりした異常上昇、２０sec 毎の非常にゆっくりした異常上昇をそれぞれ検出するために、カウンタレジスタct1 ，ct2 ，ct3 を用いて各時間間隔に対応するようにタイミングを制御して各検出圧力を取り込む。
【００６９】
すなわち、ステップＳ２２では、「ct1 ＝１０」であるか否か（カウンタレジスタct1 の値が“１０”であるか否か）を判定し、「ct1 ＝１０」でなければ元のルーチン（割込み処理）に復帰する。一方、「ct1 ＝１０」であれば、ステップＳ２３でct1 をリセットするとともに２００ｍsec が経過したことを示すフラグＳ1 をセットし、検出圧力ＲＢ５をレジスタｐ1nにセットし、さらに、２sec 計時用のカウンタレジスタct2 を“１”インクリメントしてステップＳ２４に進む。すなわち、カウンタレジスタct1 は初期設定で“０”にリセットされており、２０ｍsec 経過する毎にステップＳ２１でインクリメントされるので、ステップＳ２２の判定によりステップＳ２３の処理が２００ｍsec （２０ｍsec ×１０）毎に実行されることになる。
【００７０】
ステップＳ２４では、「ct2 ＝１０」であるか否かを判定し、「ct2 ＝１０」でなければ元のルーチンに復帰し、「ct2 ＝１０」であれば、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、ct2 をリセットするとともに２sec が経過したことを示すフラグＳ2 をセットし、検出圧力ＲＢ５をレジスタｐ2nにセットし、さらに、２０sec 計時用のカウンタレジスタct3 を“１”インクリメントしてステップＳ２６に進む。すなわち、カウンタレジスタct2 は初期設定で“０”にリセットされており、２００ｍsec 経過する毎にステップＳ２３でインクリメントされるので、ステップＳ２４の判定によりステップＳ２５の処理が２sec （２００ｍsec ×１０）毎に実行される。
【００７１】
ステップＳ２６では、「ct3 ＝１０」であるか否かを判定し、「ct3 ＝１０」でなければ元のルーチンに復帰し、「ct3 ＝１０」であれば、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、ct3 をリセットするとともに２０sec が経過したことを示すフラグＳ3 をセットするとともに検出圧力ＲＢ５をレジスタｐ3nにセットし元のルーチンに復帰する。すなわち、カウンタレジスタct3 は初期設定で“０”にリセットされており、２sec 経過する毎にステップＳ２５でインクリメントされるので、ステップＳ２６の判定によりステップＳ２７の処理は２０sec （２sec ×１０）毎に実行される。
【００７２】
図９の圧力上昇率検出処理(II)は、圧力上昇率検出処理(I) においてレジスタｐ1n，ｐ2n，ｐ3nにセットされた検出圧力ＲＢ５から、２００ｍsec 毎の急な異常上昇を検出するための圧力上昇率（以後、「２００ｍsec 幅圧力上昇率」という。）、２sec 毎のゆっくりした異常上昇を検出するための圧力上昇率（以後、「２sec 幅圧力上昇率」という。）、２０sec 毎の非常にゆっくりした異常上昇を検出するための圧力上昇率（「以後、「２０sec 幅圧力上昇率」という。）を演算する処理を行う。
【００７３】
ここで、２００ｍsec 、２sec 、２０sec を計時するためのカウントは同じ５ｍsec の割込み処理を基にしているので、圧力上昇率検出処理(I) （図８）においてステップＳ２３，ステップＳ２５，ステップＳ２７の処理が互いに同一割込みタイミング（５ｍsec 、２００ｍsec 、２sec 、２０sec の公倍数のタイミング）で処理されることがある。このとき、レジスタｐ1n，ｐ2n，ｐ3nに検出圧力ＲＢ５をセットした時点で各圧力上昇率を演算すると、ステップＳ２１の２０ｍsec 毎の圧力上昇率の他に２００ｍsec 幅圧力上昇率、２sec 幅圧力上昇率、２０sec 幅圧力上昇率の最大で４種類の演算を同一の割込みタイミングにおいて行うことになり、一回の割込み処理に手間を要する。
【００７４】
そこで、圧力上昇率検出処理(II)では、５ｍsec の一回の割込み処理ではせいぜい１種類の圧力上昇率の演算を行うように、４種類の圧力上昇率を演算するタイミングを５ｍsec づつシフトする。先ず、ステップＳ３１で２００ｍsec のタイミングを示すフラグＳ1 がセットされているか否か判定する。セットされていなければステップＳ３４に進み、セットされていればステップＳ３２で「ａ＝１」であるか否かを判定する。ここで、フラグａは初期設定で“０”にリセットされており、５ｍsec を一回パスする毎にこのフローのステップＳ３０１で“１”にセットされ、“１”にセットされていることで、ステップＳ３３、ステップＳ３６、ステップＳ３９の各処理を行う。
【００７５】
「ａ＝１」でなければ、ステップＳ３０１でフラグａを“１”にセットして元のルーチンに復帰する。「ａ＝１」であれば、ステップＳ３３で新旧の検出圧力ｐ1n，ｐ1oから２００ｍsec 幅圧力上昇率を計算し、その計算結果に基づいて急な異常上昇を検出する判定処理を行い、判定結果に基づく警報出力処理を行う。また、次回の演算のために最新の検出圧力ｐ1nを旧の検出圧力としてｐ1oに格納し、フラグＳ１をリセットする。そして、２sec の処理をパスするためにフラグａを“０”にリセットしてステップＳ３４に進む。
【００７６】
以下各ステップについての詳細な説明は省略するが、フローチャートからわかるように、ステップＳ３４〜ステップＳ３６は２sec 幅圧力上昇率についての計算等の処理を、また、ステップＳ３７〜ステップＳ３９は２０sec 幅圧力上昇率についての計算等の処理を、それぞれ２００ｍsec 幅圧力上昇率の計算等と同様な制御で行うものである。
【００７７】
以上の処理により、例えば２０sec のタイミングとなったときは、２０ｍsec 、２００ｍsec および２sec のタイミングでもあり、先ず図８のステップＳ２１で２０ｍsec の処理が行われ、このときの割込み処理では図９のステップＳ３２からステップＳ３０１を経て元のルーチンに復帰し、２００ｍsec 、２sec および２０sec の処理はパスされる。次の割込み処理（図７）では、ステップＳ１８→ステップＳ１９→ステップＳ１０３となり、図９のステップＳ３１→ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ３４→ステップＳ３５→ステップＳ３０１となって元のルーチンに復帰し、２００ｍsec の処理だけが行われる。同様に、その次の割込み処理では２sec の処理だけが行われ、さらに次の割込み処理では２０sec の処理だけが行われる。
【００７８】
図１０は上記各圧力上昇率の処理のタイミングの一例を示す図であり、５ｍsec 毎にサンプリングした検出圧力ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５から、時刻ｔ０において２０ｍsec の演算処理Ａが行われ、次の５ｍsec 後にｐ1o，ｐ1nから２００ｍsec の演算処理Ｂが行われる。また、その次の５ｍsec 後にｐ2o，ｐ2nから２sec の演算処理Ｃが行われ、その次の５ｍsec 後にｐ3o，ｐ3nから２０sec の演算処理Ｄが行われる。このように、５ｍsec ずつ処理がシフトしているので、１回の割込み処理を短時間で終了することができる。すなわち、その他の機能を余裕を持って実行でき、各機能の信頼性が高まる。
【００７９】
次に、図６の温度補償圧力演算処理について説明する。先ず、ステップＳ４１でＡ／Ｄ変換器４４の出力から気体圧力Ｐｔのデータを読み込み、ステップＳ４２で、選択されている２本の定モル容積曲線とステップＳ５（図５）で読み込んだ検出温度ｔからＦd(t)，Ｆu(t)を計算するとともに、選択されている２本の定モル容積曲線における２０℃に対応する基準圧力Ｆd(20)，Ｆu(20)を計算する。次に、ステップＳ４３で、気体圧力Ｐｔ、Ｆd(t)、Ｆu(t)、Ｆd(20)，Ｆu(20)から、前掲の式（２）に基づいて気体圧力Ｐｔに対応する温度補償圧力Ｐ20を計算する。
【００８０】
次に、ステップＳ４４で初期曲線フラグがリセットされているか否かを判定し、リセットされていなければ１回目の処理であるので、ステップＳ４５で、P20,i ≦Ｐ20≦P20,i+1 となるｉ、すなわち計算結果の温度補償圧力Ｐ20を挟む基準圧力を有する２本の定モル容積曲線の小さい方の番号ｉを求め、ステップＳ４６で初期曲線フラグをリセットしてステップＳ４０１に進む。これにより、次回の演算で用いる定モル容積曲線の番号が求められる。
【００８１】
ステップＳ４４で初期曲線フラグがリセットされていれば、２回目以降の処理であるので、ステップＳ４７で、「Ｆd(20) ≦Ｐ20≦Ｆu(20) 」であるか否か、すなわち計算結果の温度補償圧力Ｐ20が現在選択されている２本の定モル容積曲線の基準圧力の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内であれば定モル容積曲線を更新する必要がないのでそのまま元のルーチンに復帰する。一方、範囲外であれば、ステップＳ４８で、「０．２０ＭＰａ≦Ｐ20≦０．８０ＭＰａ」であるか否か、すなわち計算結果の温度補償圧力Ｐ20が低圧側管理限界の近傍と高圧側管理限界の近傍の範囲内であるか否かを判定する。範囲外であれば温度補償圧力Ｐ20を挟むような２本の定モル容積曲線が存在しないので、起動時の１回目の温度補償圧力Ｐ20の計算を再び行う。すなわちステップＳ４９でメインルーチンのステップＳ４と同じように、ＲＯＭの係数テーブルに記憶されている基準圧力０．２０ＭＰａの定モル容積曲線の係数組Ａ(1) をレジスタ群［Ａd ］にセットするとともに、基準圧力０．８０ＭＰａの定モル容積曲線の係数組Ａ(7) をレジスタ群［Ａu ］にセットし、温度補償圧力の演算に用いる２本の定モル容積曲線として低圧側管理限界の近傍と高圧側管理限界の近傍の曲線を選択する。さらに、これにより選択した２本の定モル容積曲線が初期状態として設定されたものであることを示す初期曲線フラグをセットし、元のルーチンに復帰する。
【００８２】
一方、温度補償圧力Ｐ20が低圧側管理限界の近傍と高圧側管理限界の近傍の範囲内であれば、ステップＳ４５に進み、次にステップＳ４６に進み、さらにステップＳ４０１に進む。ステップＳ４５とステップＳ４６との処理は上述したように行われる。そして、ステップＳ４０１では、係数テーブルの係数組Ａ(i) をレジスタ群［Ａd ］にセットするとともに、係数組Ａ(i+1) をレジスタ群［Ａu ］にセットし、元のルーチンに復帰する。これにより、検出結果の温度補償圧力Ｐ20を挟む隣接する２本の定モル容積曲線が選択される。
【００８３】
なお、ステップＳ４５で、P20,i ≦Ｐ20≦P20,i+1 となるｉを求めるとき、Ｐ20と各定モル容積曲線の各基準圧力とを比較することにより求めることができるが、例えば、図１１のような処理にすると、初回以外は各基準圧力との比較を行わなくてもよい。なお、図１１で図６と同じステップには同符号を付記してある。この図１１の処理では、２回目以降の処理でステップＳ４７′以降に進み、ステップＳ４７′で、温度補償圧力Ｐ20が現在選択されている２本の定モル容積曲線の基準圧力の範囲よりも低圧側に外れているかを判定し、外れていればステップＳ４７″でｉをデクリメントする。また、低圧側に外れていなければ、ステップＳ４８′で、温度補償圧力Ｐ20が現在選択されている２本の定モル容積曲線の基準圧力の範囲よりも高圧側に外れているかを判定し、外れていればステップＳ４８″でｉをインクリメントする。これにより、ステップＳ４０１で２本の定モル容積曲線を選択することができる。ここで、ステップＳ４７′の判定で低圧側に外れているか、または、ステップＳ４８′の判定で高圧側に外れている場合、ステップＳ４８に進む。ステップＳ４８で、「０．２０ＭＰａ≦Ｐ20≦０．８０ＭＰａ」であるか否か、すなわち計算結果の温度補償圧力Ｐ20が低圧側管理限界の近傍と高圧側管理限界の近傍の範囲内であるか否かを判定する。範囲内であれば、元のルーチンに復帰する。範囲外であれば温度補償圧力Ｐ20を挟むような２本の定モル容積曲線が存在しないので、起動時の１回目の温度補償圧力Ｐ20の計算を再び行う。すなわち、ステップＳ４９でメインルーチンのステップＳ４と同じ処理をし、元のルーチンに復帰する。なお、通常の場合、温度補償圧力Ｐ20が範囲を外れるときはせいぜい１本の定モル容積曲線を越える程度であるので、このような処理で選択した２本の定モル容積曲線も、温度補償圧力Ｐ20を挟むものとなる。
図６、図１１のステップＳ４１の処理は、図７のステップＳ１２によりレジスタＲＢ５に最新の検出圧力データが格納されているので、省略してもよい。その方がＡ／Ｄ変換処理に要する時間が不要となり、処理時間が短縮する。
また、図６、図１１のステップＳ４８ならびにステップＳ４９の処理は、温度補償圧力Ｐ20の演算エラー、温度センサーの異常、圧力センサーの異常に対する処理であり、図５のステップＳ６、ステップＳ７、図７のステップＳ１５、ステップＳ１６の処理を補助的に補う処理である。
【００８４】
図１２は折れ線近似した定モル容積曲線を用いた実施形態を説明する図であり、検出温度の検出下限温度ｔｄと検出上限温度ｔｕの範囲内を複数の区間ｊ（ｊ＝１，２，…）に分ける。そして、前記実施形態と同様に番号ｉ（ｉ＝１，２，…，７）で区別される複数の定モル容積曲線の各々について各区間を直線で近似した折れ線近似の曲線を使う。なお、任意の定モル容積曲線ｉにおける任意の区間ｊの直線をＦLi,jで表す。そして、図１３に示したように、この温度−圧力座標系における各直線ＦLi,jの傾きαi,j と切片βi,j のデータを、各区間番号ｊに対応させてＲＯＭに記憶しておく。また、図１３に示したように、各区間の温度の下限値（ｔd ＝ｔ1 ）と上限値（ｔu ＝ｔj+1 ）のデータも区間番号ｊ（ｊ＝１、２、…、ｍ、…、ｊ＋１）に対応してＲＯＭに記憶しておく。
【００８５】
以上の構成により、次のように、温度補償圧力Ｐ20を求める。前記の実施形態と同様に選択した２本の定モル容積曲線のおのおのから、検出温度ｔが含まれる区間に相当する２本の定モル容積曲線を折れ線近似した各々２本の直線を検出する。検出温度ｔの直線と２本の定モル容積曲線を折れ線近似した各々２本の直線の各々の交点の圧力を求め、この圧力を２本の定モル容積曲線における検出温度ｔに対応する圧力Ｆu(t)，Ｆd(t)とみなす。また、同様に、２本の定モル容積曲線のおのおのから、２０℃が含まれる区間に相当する２本の定モル容積曲線を折れ線近似した各々２本の直線を検出し、その２本の定モル容積曲線を折れ線近似した各々２本の直線と２０℃の直線との交点の圧力を求め、この圧力を２本の定モル容積曲線における基準圧力Ｆu(20) ，Ｆd(20) とみなす。そして、検出圧力Ｐｔと上記のＦu(t)、Ｆd(t)、Ｆu(20) およびＦd(20) から、前掲の式（２）を用いて比例配分により温度補償圧力Ｐ20を求める。
【００８６】
この実施形態によれば、各圧力を求めるときに直線の交点を求めるだけでよいので計算が簡単になり、処理が速やかに行われる。
【００８７】
以上の実施形態では、ＧＩＬ（ガス絶縁送電線）の管内ガスの圧力状態を監視する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）、ガス絶縁変圧器のガスの圧力状態を監視する場合にも適用できることはいうまでもない。また、電気絶縁用気体として六フッ化イオウガス（ＳＦ6 ガス）の場合について説明したが、「複数の電気絶縁用気体を混合したガス」、「ＳＦ6 代替ガス」、その他の気体に適用できることはいうまでもない。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、２回目以降の温度補償圧力の算出時には前回の温度補償圧力の算出の結果得られた温度補償圧力の値を挟む隣接２本の定モル容積曲線が選択されるので、温度補償圧力に変化が少ないときは殆どの場合、前回と同じ２本の定モル容積曲線を用いることになるので、定モル容積曲線の選択に時間がかからず、処理時間が短縮する。また、定モル容積曲線を選択し直す場合でも、前回の２本の近傍の定モル容積曲線を選択すればよい場合が殆どであり、処理時間が短縮する。
【００８９】
また、本発明の請求項２記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１の作用効果に加えて、最初の温度補償圧力の算出は、２本の定モル容積曲線の間の内挿により算出するので、初回の演算結果としてほぼ平均的な精度が得られる。
【００９０】
また、本発明の請求項３記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２の作用効果に加えて、定モル容積曲線を折れ線近似しているので温度補償圧力の演算に直線の式を用いればよく処理時間がさらに短縮する。
【００９１】
また、本発明の請求項４記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２の作用効果に加えて、定モル容積曲線を選択するときその係数を記憶手段から読み出すだけでよい。
【００９２】
また、本発明の請求項５記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項３の作用効果に加えて、定モル容積曲線の折れ線近似の直線を選択するときその係数を記憶手段から読み出すだけでよい。
【００９３】
また、本発明の請求項６記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の作用効果に加えて、一般の電気絶縁用ガスに、あるいは複数の電気絶縁用ガスを混合した場合に適用できる。
【００９４】
また、本発明の請求項７記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５の作用効果に加えて、電気的絶縁性に優れたＳＦ6 ガスの場合に適用できる。
【００９５】
また、本発明の請求項８記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、第１の定モル容積曲線と第２の定モル容積曲線の前記検出温度におけるそれぞれの圧力と検出圧力から内挿または外挿により温度補償圧力を算出するとき、比例配分で算出するので、演算が簡単になる。
【００９６】
また、本発明の請求項９記載の電気絶縁用気体の圧力状態監視装置によれば、請求項８の作用効果に加えて、外挿により温度補償圧力を算出する場合でも、第１の定モル容積曲線または第２の定モル容積曲線の近傍になるので、精度の高い演算結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＦ6 ガスの圧力状態監視システムの概要構成図である。
【図２】本発明の実施形態における圧力状態監視装置の概要構成ブロック図である。
【図３】本発明の定モル容積曲線の係数を記憶した実施形態の係数テーブルを概念的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態における２本の定モル容積曲線に基づいて検出温度および検出圧力から温度補償圧力を求める方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態におけるメインルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態における温度補償圧力演算処理のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における割込み処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における圧力上昇率検出処理(I) のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における圧力上昇率検出処理(II)のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態における圧力上昇率の処理のタイミングの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における温度補償圧力演算処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の折れ線近似した定モル容積曲線を用いた実施形態を説明する図である。
【図１３】本発明の折れ線近似した定モル容積曲線を用いた実施形態における各直線の傾きと切片と区間分けした温度のデータを記憶したテーブルを概念的に示す図である。
【符号の説明】
１  ＳＦ6 ガスの圧力状態監視システム
２Ｃ  圧力容器
３    圧力導入管
６    圧力状態監視装置
２１  圧力検出部
２２  温度検出部
２４  コントロール部
４０  コントロールユニット
４１  演算ユニット
４２  比較ユニット
４３  判断ユニット
４４  Ａ／Ｄ変換器
４５  記憶ユニット
【図１】
0003730006.tif 000004
【図２】
0003730006.tif 000005
【図３】
0003730006.tif 000006
【図４】
0003730006.tif 000007
【図５】
0003730006.tif 000008
【図６】
0003730006.tif 000009
【図７】
0003730006.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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