(57)【要約】【課題】ガス漏れ異常を早期に把握することができるガス漏れ検出装置を得ること。【解決手段】ガス漏れ検出装置に具備される演算部は、ガス圧力・ガス温度検出部が検出したガス圧力およびガス温度から、ガス圧力を基準温度における圧力値に換算する演算を行い、その演算結果を換算ガス密度として算出する。また、演算部は、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を算出するとともに、当該同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形の傾き値を算出し、当該傾き値の極大値を繋ぐ極大値包絡線波形または当該傾き値の極小値を繋ぐ極小値包絡線波形に基づいて、ガス漏れ異常の有無を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内のガス圧力を検出し、前記ガス絶縁容器内のガス漏れ異常の有無を判定するガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置であって、
前記ガス絶縁容器内のガス圧力およびガス温度を検出するガス圧力・ガス温度検出部と、
前記ガス圧力および前記ガス温度から、前記ガス圧力を基準温度における圧力値に換算する演算を行い、その演算結果を換算ガス密度として算出する演算部と、
を備え、
前記演算部は、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を算出するとともに、当該同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形の傾き値を算出し、当該傾き値に基づいてガス漏れ異常の有無を判定することを特徴とするガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記傾き値の極大値を繋ぐ包絡線波形を用いてガス漏れ異常の有無を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ガス漏れ検出装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記傾き値の極小値を繋ぐ包絡線波形を用いてガス漏れ異常の有無を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ガス漏れ検出装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記傾き値の極大値を繋ぐ包絡線波形の値と、前記傾き値の極小値を繋ぐ包絡線波形の値との平均値を用いてガス漏れ異常の有無を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ガス漏れ検出装置。
【請求項５】
前記同等と見なされるガス温度は複数であり、当該複数のガス温度での換算ガス密度の平均値を用いて前記近似直線波形の傾き値を算出することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置。
【請求項６】
少なくともガス漏れ異常の判定結果を表示する表示装置をさらに有し、
前記表示装置は、ガス温度とガス漏れが発生した前後におけるガス密度との関係を表す散布図を表示することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置。
【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ガス漏れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置の密封容器は、複数のガス区画に分かれ、ガス区画毎に絶縁ガスが封入されている。この密封容器において、容器の結合部は、Ｏリング（Ｏ−ｒｉｎｇ：オーリング）、ねじ、ボルト締め等で気密性を確保しているが、これらの結合部の欠陥や劣化によってガス漏れが生じると、序々にガス圧力は低下して行く。ガス圧力が低下するとガス絶縁開閉装置の絶縁性能は低下し、最終的には絶縁破壊に至り、電力の安定供給に支障をもたらす。このような理由から、ガス絶縁開閉装置には、ガス漏れを検出するためのガス漏れ監視装置が設置されている。ガス漏れ監視装置に使用されるガス圧力計は、温度センサを持ち、基準温度（例えば２０℃）におけるガス圧力に換算する。この機能によって、温度変化による圧力変化でガス漏れを誤検出しないものとしている。
【０００３】
また、従来のガス漏れ監視装置は、ガス絶縁開閉装置の結合部が劣化し、ガス漏れが発生し、ガス圧が徐々に低下すると、ガス圧の変化を検出し、ガス圧が警報動作レベルまで低下した時点で、外部に警報を通知する。この時点で、保守員は、現場に急行し、当該ガス区画のガス漏れの発生箇所や原因などを調査し、必要に応じて緊急対応をすることになる。そのため、ガス漏れの発見や状態把握が遅れ、ガス絶縁開閉装置の絶縁破壊に至る可能性が高くなる。
【０００４】
ここで、例えば特許文献１に開示されるガス漏れ検出装置では、ガス絶縁開閉装置の密封容器のあるガス区画でのガス漏れを検出するため、このガス区画に設けられているガス圧力センサと温度センサから計測したガス圧力とガス温度から算出したガス密度を、一定の時間周期でサンプリングし、時刻と共に記憶する。そして、現在から過去に遡り、例えば現在からＸ時間前までのＮ個のガス密度を使い、最小二乗法などの手法に基づいてガス密度の時間的変化を直線近似し、その傾きを求める。この傾き、すなわち、ガス密度の減少傾向が、予め設定されたある傾きよりも急になった場合に、ガス漏れが発生しているものと判断し、ガス漏れの発生の警報、ガス区画の位置、ガス密度変化の傾きの値、および現在のガス密度を表示する。また、現在のガス密度と傾きから、ガス密度が、警報動作レベルまで低下する時間を予測し、求めた予測時間と対応するガス区画とを表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２９８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス密度は、ガス圧力計によるガス圧力と、温度センサによるガス温度から、基準温度（例えば２０℃）におけるガス圧力に換算して求める。一般に、ガス圧とガス温度の関係は、実在気体の状態方程式（例えば、ビーッティー・ブリッジマンの状態方程式）で表される。これを元に、下記補正近似式を用いて、例えば２０℃のガス圧力に換算したガス密度（以下「換算ガス密度」と称する）を求める。
【０００７】
Ｐ20＝ＰT＋Ｌ（２０−Ｔ）
Ｐ20：換算ガス密度
ＰT：ガス圧力検出値
Ｌ：ガス密度係数
Ｔ：ガス温度検出値
【０００８】
しかしながら、上式で表される補正近似式は、昼間や夏季の高温時や夜間や冬季の低温時に誤差が生じる。その結果、データ点数が少ない場合には、ガス密度変化の傾き値の精度が悪く、誤警報を発する可能性が高くなる。そのため、ガス漏れの検知精度を高め、誤警報を低くするには、データ点数を増やさねばならず、ガス漏れ異常を早期に把握することができないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス漏れ異常を早期に把握することができるガス絶縁開閉装置のガス漏れ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、本発明は、絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内のガス圧力を検出し、前記ガス絶縁容器内のガス漏れ異常の有無を判定するガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置であって、前記ガス絶縁容器内のガス圧力およびガス温度を検出するガス圧力・ガス温度検出部と、前記ガス圧力および前記ガス温度から、前記ガス圧力を基準温度における圧力値に換算する演算を行い、その演算結果を換算ガス密度として算出する演算部と、を備え、前記演算部は、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を算出するとともに、当該同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形の傾き値を算出し、当該傾き値に基づいてガス漏れ異常の有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ガス漏れ異常を早期に把握することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係るガス漏れ検出装置を含むガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、ガス絶縁開閉装置におけるガス温度と換算ガス密度との関係を示す図である。
【図３】図３は、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形を示す図である。
【図４】図４は、傾き値の平均値をプロットした波形図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係るガス漏れ異常の判定手法で用いる散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るガス絶縁開閉装置のガス漏れ検出装置（以下単に「ガス漏れ検出装置」と称する）について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るガス漏れ検出装置を含むガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。図１においては、ガス絶縁容器１、絶縁ガス２、中心導体６、絶縁スペーサ７が示されており、これらはガス絶縁開閉装置を構成するものである。
【００１５】
ガス絶縁容器１の内部には絶縁ガス２が充填されるとともに、その内部には長手方向に沿って延在する中心導体６が設けられている。ガス絶縁容器１内の絶縁ガス２は規定の圧力で封入されたものであり、ガス漏れ等がない限りは、ある温度で一定のガス圧力を示す。また、中心導体６は、ガス絶縁容器１を複数のガス区画に区分する絶縁スペーサ７によって支持されている。
【００１６】
図１では、ガス漏れ検出装置の構成要素として、ガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂ、演算部４および、表示装置５が示されている。
【００１７】
ガス絶縁容器１には、例えば２つのガス区画８ａ，８ｂが示されており、また、これらのガス区画８ａ，８には、それぞれガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂが設置されている。ガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂは、それぞれガス区画８ａ，８ｂの絶縁ガスの圧力（ガス圧力）および絶縁ガスの温度（ガス温度）を検出する。ガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂは、それぞれ演算部４に接続されている。
【００１８】
演算部４は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂにより検出されたガス圧力とガス温度の情報を受け、基準温度（例えば２０℃）における圧力値に換算する演算を行い、検出値（ガス圧力、ガス温度）とともに、その演算結果（「換算ガス密度」とも称され、以下この用語を使用する）を保存する。また、演算部４は、ガス絶縁容器１内のガス漏れを検出するため、換算ガス密度の変動の傾向を示す近似直線を算出する。さらに、演算部４は、ガス区画ごとに算出された換算ガス密度に基づいて、ガス絶縁容器１内のガス漏れ異常の有無を判定し、また、ガス漏れ異常が生じたガス区画（すなわちガス漏れ位置）を判定する。
【００１９】
表示装置５は、ガス温度とガス密度（換算ガス密度）との関係、後述する近似直線の傾き値、ガス漏れ異常の判定結果、ガス漏れ位置などを表示する。
【００２０】
つぎに、実施の形態１に係るガス漏れ異常の判定手法について、従来手法と対比して説明する。なお、ガス圧力・ガス温度検出器の設置場所による動作の差異はないため、以下の説明では、ガス圧力・ガス温度検出器３ａを用いたときの動作説明とする。
【００２１】
まず、ガス絶縁容器の１の内部に充填される絶縁ガス２の圧力とガス温度は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａによって検出され、演算部４に入力される。
【００２２】
演算部４は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａが検出したガス圧力とガス温度とから基準温度（例えば２０℃）におけるガス圧力に換算したガス密度、すなわち換算ガス密度を算出する。
【００２３】
ここで、従来技術によるガス漏れ判定では、例えば、現在から過去に計測・算出した換算ガス密度を用い、最小二乗法などの手法に基づいて換算ガス密度の時間的変化を直線近似し、その傾きを求め、予め設定された傾きのしきい値よりも急になった場合に、ガス漏れが発生しているものと判定している。
【００２４】
ところが、このような手法では、「発明が解決しようとする課題」の項でも述べたように、昼間や夏季の高温時や夜間や冬季の低温時に誤差が生じることになり、ガス漏れの検知精度が低下し、誤警報の確率が上昇していた。
【００２５】
図２は、この課題を説明するための図であり、ガス絶縁開閉装置におけるガス温度と換算ガス密度との関係を示している。ここで、図２において、太線で示す直線Ｄ１はガス漏れが発生していないときの換算ガス密度を表し、細線で示す直線Ｄ２はガス漏れが発生しているときの換算ガス密度を表している。なお、直線Ｄ２を引く際の元となるデータプロットは、実在気体の状態方程式であるビーッティー・ブリッジマンの状態方程式を元に、補正近似式を用いて求めたものである。
【００２６】
直線Ｄ２の波形によれば、ガス温度が低温時の換算ガス密度は高く算出され、ガス温度が高温時の換算ガス密度は低く算出されることが示されている。したがって、ガス温度によって算出した換算ガス密度に誤差が発生し、例えば、冬から夏にかけてのデータを用いてガス密度の傾き値を求めると高い値になり、逆に、夏から冬にかけてのデータを用いてガス密度の傾き値を求めると低い値になるという傾向があった。このため、従来手法では、正確な傾き値を求めることができず、ガス漏れの検知精度を高め、誤警報を低くするためには、データ点数を増やさねばならなかった。
【００２７】
そこで、実施の形態１に係る演算部４では、ガス温度の高低によるガス密度の変動誤差を無くすべく、１または複数の同等と見なされるガス温度での換算ガス密度の傾き値を使用して判定することとした。以下、この手法について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形を示す図である。図３において、近似直線Ｅ１は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａが検出したガス温度が、例えば１０℃のときの波形である。以下同様に、近似直線Ｅ２は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａが検出したガス温度が、例えば２０℃のときの波形であり、近似直線Ｅ３は、ガス圧力・ガス温度検出器３ａが検出したガス温度が、例えば３０℃のときの波形である。
【００２９】
演算部４は、求めた近似直線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３により、ガス温度が１０℃、２０℃、３０℃のときの傾き値（Ｅ１−１０，Ｅ２−２０，Ｅ３−３０）を求める。また、演算部４は、これらの傾き値（Ｅ１−１０，Ｅ２−２０，Ｅ３−３０）の平均値を求める。
【００３０】
図４は、上述の手法で求めた傾き値の平均値をプロットした波形である。図４において、実線で示す曲線Ｆ１はプロットした平均値を繋いでいった波形である。また、破線で示す曲線Ｆ２は曲線Ｆ１の極大値を繋いでいった包絡線（極大値包絡線）の波形であり、破線で示す曲線Ｆ３は曲線Ｆ１の極小値を繋いでいった包絡線（極小値包絡線）の波形である。表示装置５は、図４に示す、曲線Ｆ１〜Ｆ３の波形を表示する。
【００３１】
図４では、ガス漏れ発生時点の前後において、極大値包絡線および極小値包絡線の双方ともに、大きくなることが示されている。そこで、実施の形態１では、例えば極大値包絡線の値と予め設定したしきい値（便宜上「第１のしきい値」とする）と比較し、第１のしきい値を超えたならば、ガス漏れが発生した可能性がある旨の判定を行う。また、実施の形態１では、例えば極小値包絡線の値と予め設定したしきい値（便宜上「第２のしきい値」とする）と比較し、第２のしきい値を超えたならば、ガス漏れが発生した可能性がある旨の判定を行う。
【００３２】
近似直線の傾き値は、通電、外気等の影響を受けるため、図４の曲線Ｆ１のように上下に変動し、直線とはならない。そのため、近似直線の傾きが変化した時点、すなわちガス漏れが発生した時点を判断するのは難しい。一方、極大値包絡線または極小値包絡線を用いれば、図４の曲線Ｆ２，Ｆ３から明らかなように、ガス漏れ発生時点が予測し易くなる。
【００３３】
なお、極大値包絡線を使用するか、極小値包絡線を使用するか、双方を使用するかの選択は任意である。また、極大値包絡線および極小値包絡線を個別に使用するのではなく、極大値包絡線の値と極小値包絡線の値との平均値を算出し、この平均値を予め設定したしきい値（便宜上「第３のしきい値」とする）と比較することで、ガス漏れ発生の可能性を判定してもよい。
【００３４】
また、図４では、傾き値の平均値を繋いでいった波形の包絡線を使用したが、必ずしも平均値とする必要はない。つまり、ある一つのガス温度における傾き値のデータのみを使用してもよい。例えば、日本のように四季がある国ではなく、年間の気温変動が小さい国であれば、ある一つのガス温度のみを使用しても比較的多くのデータが集まり、ガス漏れの検知精度を落とすことなく、ガス漏れ異常の有無の判定が可能になる。
【００３５】
つぎに、上述した実施の形態１の手法を用いて、ガス漏れ発生の可能性を判定する際の考慮点について説明する。
【００３６】
ガス絶縁開閉装置の運転中は、系統の負荷電流により主回路部が発熱してガス温度が変化し、この変化によってガス圧力が変動する。また、屋外設置のガス絶縁開閉装置の場合、設置環境の太陽輻射熱等の気象条件を含む外気の影響によりガス区画の容器温度が変化し、この変化に追従したガス温度の変化によってもガス圧力が変動する。さらに、ガス容器内は、ガス温度が一様ではなく、ガス絶縁開閉装置の発熱部や太陽輻射熱の受熱部が高温となる熱分布をしている。よって、ガス圧力・ガス温度検出器３ａ，３ｂで検出するガス温度は、センサが設置されている部位のガス温度であって、誤差の少ないガス密度を算出するために、通電、外気の影響が少ない早朝定時のガス圧力とガス温度を使用することが好ましい。
【００３７】
上述の手法では、演算部４で算出する近似直線の傾きは、ガス温度が、例えば１０℃、２０℃、３０℃のときとしたが、早朝定時のガス温度は、必ずしも１０℃、２０℃、３０℃とは限らないので、近似直線の傾きを求めるためのガス密度の母数が少なくて精度が悪くなる可能性がある。したがって、１日１点の早朝定時ではなく、通電、外気の影響が少ない時間帯（例えば、ＡＭ０時からＡＭ５時）の範囲とすることが好ましい。この場合、例えば１０℃、２０℃、３０℃に固定するのではなく、対象のガス温度の範囲を広げる（例えば、１０±２℃、２０±２℃、３０±２℃、あるいは、１０±５℃、２０±５℃、３０±５℃など）ことで、近似直線を求めるための母数を増やすことが好ましい。なお、ガス温度の範囲は、判定期間、データ点数、判定精度との関係を考慮して決定すればよい。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態１のガス漏れ検出装置によれば、ガス圧力・ガス温度検出部が検出したガス圧力およびガス温度から、ガス圧力を基準温度における圧力値に換算した換算ガス密度を算出するとともに、同等と見なされるガス温度での換算ガス密度を用いて求めた近似直線波形の傾き値を算出し、当該傾き値に基づいて、ガス漏れ異常の有無を判定することとしたので、ガス漏れ異常を早期に把握することが可能となる。
【００３９】
なお、近似直線波形の傾き値を使用する場合には、当該傾き値の極大値を繋ぐ極大値包絡線波形または当該傾き値の極小値を繋ぐ極小値包絡線波形を用いることが好ましい。極大値包絡線波形または極小値包絡線波形を用いれば、ガスの漏れ出しによって生じたガス密度、すなわちガス圧の変化点を容易に見つけることができるので、判定精度の向上に効果的である。
【００４０】
また、極大値包絡線波形と極小値包絡線波形の双方を使用し、極大値包絡線波形上の値と、極小値包絡線波形上の値との平均値を用いるようにしてもよい。また、同等と見なされるガス温度を複数とし、複数のガス温度での換算ガス密度の平均値を用いて近似直線波形の傾き値を算出するようにしてもよい。これらの処理とすれば、判定精度の向上が期待できる。
【００４１】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るガス漏れ異常の判定手法を説明する図である。実施の形態２において、表示装置５は、さらに図５に示すようなガス温度とガス漏れが発生した前後におけるガス密度との関係を表す散布図を表示する。
【００４２】
ガス温度とガス密度の関係は、図５に示されるように右肩下がりの散布となる。一方、ガス漏れ前後において、ガス漏れ前の分布とガス漏れ後の分布は、図５に示されるように上下（ガス密度方向）に二極化する。したがって、このような散布図から２極化した日付を確認することで、ガス漏れが発生した可能性のある日を特定することが可能となる。監視員は、従来のガス漏れ検出装置の判定結果だけではなく、このような散布図を観測することにより、ガス漏れの発生傾向や発生日付の判定精度を高めることが可能となる。
【００４３】
なお、実施の形態２の手法を実施の形態１の手法と組み合わせてもよい。例えば、実施の形態２の手法により、ガス漏れの発生傾向や発生日付の判定を行い、ガス漏れが発生したと予想される日の数日前〜数日後のデータを用いて実施の形態１の手法を適用すれば、簡易且つ迅速な判定処理が可能となる。
【００４４】
なお、以上の実施の形態１，２に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明は、ガス漏れ異常を早期に把握することができるガス漏れ検出装置として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ガス絶縁容器、２  絶縁ガス、３ａ，３ｂ  ガス圧力・ガス温度検出器、４  演算部、５  表示装置、６  中心導体、７  絶縁スペーサ、８ａ，８ｂ  ガス区画。
【図１】
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【図２】
2015139323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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