专利名称：电力装置，电力传输/分配单元及其跳闸方法
技术领域：
本发明涉及到一种电力装置，且尤其涉及到一个电力装置、一个电力传输/分配单元及其跳闸方法，该装置能诊断出由该装置内部杂质所造成的绝缘异常。
近来，对电力的需求日益增长，且社会生活环境用电已得到普及，所以高质量的供电已成为社会需要。这种高质量供电的含意是供电电压及频率变化要小，且供电不中断。因此，电力设备的故障要少。在一个电力装置中，例如，在一个断路器、一台变压器、一条母线中等等，用六氟化硫气体绝缘，其高压部分置于气密的外壳中，因此，在检查时靠视觉就难于发现在该装置内部的异常。
已有人提出各种检测装置异常的预防性检修的方法。例如JP-A-55-37868所揭示的一种方法，在已提出的一种方法中，应相检测器所检测的电平在几个阶段之一内发出警报。
这样一种预防性检修的方法过多考虑了如何精确地检测与部分放电有关的信号，而没有考虑在检测到电力装置异常以后对该电力装置的预防措施的处理方式，该异常是作为推断由于电场的影响在该装置中移动的杂质的形态和位置条件的结果。因此就有一个问题，电力设备的检修人员就对预防措施为难。
本发明的一个目的是提供一种电力装置，一个电力传输/分配单元及其一种跳闸方法;其中能够推断电力装置中移动的杂质的形状和位置条件;判断该电力设备的异常状态，并给出相应于该异常状态的预防措施的适当的指示。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，在该电力装置中存在一个隐患，就是在其内含有一个导电体的装置外壳中，由于电场的作用会使杂质移动，从而引起绝缘的异常;该电力装置包括用于根据杂质对外壳的碰撞的声音检测杂质存在位置的第一传感器;用于检测外壳内发生局部放电的第二传感器;用于分别接收该第一相第二传感器检测信号的装置，它判断由于外壳内的杂质所造成的绝缘异常，并输出判断的结果。
根据本发明的另一个方面，该电力装置可以设有一个诊断装置内部绝缘状态的诊断装置，以产生至少一个信号，使得显示单元显示判断的结果;以及一个信号使得警报装置报警。
根据本发明的再一个方面，由装置构成的电力传输/分配单元包括一条连接母线、一个隔离开关，一台变压器、一个避雷器等等，它们被连接到一个由绝缘垫支撑的导体所构成的系统，该电力传输/分配单元包括一个判断至少在一个装置的外壳内由于电场作用被移动的杂质的存在的装置;它根据判断结果输出一个跳闸指令信号;还包括一个响应于来自判断装置的跳闸指令信号而将该单元与系统分开的跳闸装置。
仍根据本发明的再一个方面，使电力传输/分配单元跳闸的方法该单元构成的装置包括一条连接母线，一个隔离开关、一台变压器、一个避雷器等等，它们被连接到一个由绝缘支撑的导体所构成的系统;该跳闸方法包括的步骤为，从装置中(至少有一个)由于移动的杂质引起绝缘异常的指示信号中分离出一个跳闸指令信号;根据发出的跳闸指令信号判断该单
是否能够遭受紧急停机;当单元可以经受紧急停机时，使单元紧急停机;同时使系统运行在可以紧急停机的条件下，以使得当该单元不能遭受紧急停机时，将单元与该系统分开。
在具有上述结构的电力装置中，用于根据第一和第二传感器各检测信号输出判断结果的装置，推断在装置外壳内杂质的形态和位置状态，判断由于杂质造成的绝缘异常并且输出一个判断的结果。
在具有上述结构的电力装置中，诊断装置诊断出在装置内在杂质作用下的绝缘状态，以产生至少一个信号，使得一个显示单元显示判断的结果，以及一个信号使得一个警报装置报警。
跳闸指令信号输出装置判断绝缘异常的存在，并根据判断结果向跳闸装置提供一个跳闸指令信号，因而将电力传输/分配单元与系统分开或停止该单元的运行。
本发明的其它特性和优点，从下面结合附图的叙述会十分明了，其中
图1是本发明电力系统实施例的构形图;
图2是本发明采用的第二个传感器特定实施例的示意图;
图3是一个表示当杂质粘附于导体上时，杂质长度与电晕产生的电压或闪络电压之间关系的特性图;
图4是一个表示当杂质装置外壳侧面时杂质长度与电晕产生的电压之间关系的特性图;
图5是一个解释本发明中操作的流程图。
下面参考附图解释本发明的实施例。
图1表示按照本发明的电力装置的一个实施例的气体绝缘开关装置。图1中一个气体绝缘开关装置1由几个切换装置构成，例如一台断路器9等等，他们装在一个与地电位连接的外壳3内。在外壳3中充有一种绝缘气体，如六氟化硫气体或其它绝缘和灭弧性能优良的气体。电力从一根架空线4通过套管5进入该装置，并通过母线7，隔离开关8，断路器9等送到变压器10。母线由靠数个绝缘垫6支撑的导体7构成。一个限制过电压的避雷器11装设在架空线4的入口附近。该气体绝缘开关装置1连到一个系统以构成一个电力传输/分配单元。
下边叙述装设在上述气体绝缘开关装置1上的诊断装置的实施例。
在气体绝缘开关装置1的外壳3中，装设了多个第一传感器12a和12b，用以检测外壳3内杂质磁碰撞外壳3的声音;而第二传感器13，用于检测外壳3内产生的局部放电。例如，超声波话筒用作上述第一传感器12A和12B。对于第一传感器12A和12B，为了防止当雨滴或同类物碰撞外壳3时产生的振动所造成的故障可以采用两种不同检测频带的传感器作为一对。例如在图2中所示，在第二传感器13中，电极133通过绝缘子132连到外壳3的手孔130的盖子131上，并且导线135通过绝缘件134连到电极133上。在该结构中局部放电所造成的电脉冲通过由在导体7和电极133之间的静态电容以及在电极133和盖子131之间的静态电容所构成的静态电容分压被检测到。象这样一种使用静态电容的检测装置，绝缘垫6的静态电容可以用于检测，或者局部放电电流可以从外壳3连接的地线检测到。该第二传感器B检测在用6氟化硫气体绝缘的外壳3内产生的从500到1500MHz范围内的高频分量的局部放电。
返回到图一，第一传感器DA和DB分别连接到放大器14A和14B。放大器14A和14B分别连接到信号处理部分。信号处理部分15A和15B连接到诊断部分16。第二传感器13连接到放大器17。放大器17连接到一个频率分析部分18。该频率分析部分18分析由第二传感器13检测到的信号频率。频率分析部分18连接到一个信号比较部分19。一个基准频率发生部分20连接到信号比较部分19，以向其提供一个基准频率信号，该信号例如是在上述频率分量的局部放电(在500到1500MHz范围内)的中间值为1000MHz。信号比较部分19连接到诊断部分16，以将来自第二传感器13的一个检测信号与来自基准频率发生部分20的基准频率信号进行赴较，并且向诊断部分16提供一个判断信号，该信号表示这个检测信号是否大于基准频率。诊断部分16根据来自第一传感器12A和12B中的一个信号检测在外壳3内杂质的存在，并根据来自第一传感器12A和12B的信号检测在外壳3内与外壳3相关的杂质的轴向位置。诊断部分16也根据从与第二传感器相关的信号比较部分19来的频率比较结果供给的信号，检测由杂质造成的针状电极的生成。根据这个检测结果，诊断部分16决定诊断结果。表1示出由上述检测结果和诊断结果得到的诊断结果。
表 1
进而诊断部分16根据由图5所示处理过程得到的表1中的诊断结果，对于一个显示部分21提供预防措施处理内容。
下面叙述为什么能够根据上述表一所示的检测结果而获得诊断结果的原因。
如表1中相应的编号1所示，在杂质在外壳3内部而不发生内部局部放电的情况下，杂质存在于电场较低的地侧。因此在加强观察的同时，能够继续使用该电力装置。
在表1的相应编号2的外壳中，就是说，在该外壳中杂质粘附到导体7上且内部发生低值局部放电，从图3所示的杂质长度和电晕产生的电压或闪络电压之间的关系看是很明显的，它能够判断出少量杂质粘附在高电场下的导体7上，所以其状态十分危险。图3中的特性曲线A和B分别表示出电晕产生的电压和闪络电压。
在表中相应编号3的外壳中，就是说，在外壳中杂质位于外壳3侧面且内部发生低值局部放电，当杂质是在图4所示的外壳侧面时，从杂质长度与电晕产生的电压之间的关系看，很明显，能够判断出具有一定长度的杂质以针状电极的形式存在于外壳3的内表面上。因此就始终能了解到由于闪电或甚至运行中的切换冲击干扰造成装置闪络危险的程度。
在表1中相应编号4或5的情况下，根据检测结果，首先能判断由于杂质粘附在导体7侧面而产生的内部放电，然后该杂质重复地飘浮和沉降，或存在一些杂质。这种情况也可被认为是危险状态。
在相应编号6的情况下，产生内部高值的局部放电，且杂质位于外壳3侧面，则从图4可见，能判断具有一个长度的杂质成为针状电极，且把这种情况考虑为危险状态。
在表1相应编号7的情况下，与上述相应编号6情况相反，具有一个长度的杂质作为一个针状电极存在于导体7侧面，那儿的电场高，则这种状态由于电压干扰也可考虑为危险状态。
尽管在表1中没有表示出，根据杂质的位置，甚至相应编号1的情况也可以认为是危险状态。就是说，在一个气体绝缘变电站装置中，一个带电部分(如一个导体)被支撑于一个气密外壳(由于制造的缘故一般是金属外壳且因而接地，以防止由于感应造成的电冲击)内部，其内充有一种绝缘气体，且绝缘垫6被用作支撑物。如果导电杂质或具有与绝缘垫6不同介电常数的物质粘附在绝缘垫6的漏电部分上，在该漏电部分的电场就被干扰而造成静电场集中，大大降低了其绝缘性能。为了防止这种情况下的危险，根据来自第一和第二传感器12a和12b的信号检测杂质是否存在于绝缘垫6的附近，以能判断由杂质造成的装置闪络危险的程度。
下边参考图5所示的流程图叙述本发明上述实施例的操作。
如果诊断部分16接收表1中相应编号1的上述指测结果，如表1的诊断结果中所示，该诊断部分16就判断有低量杂质存在于外壳3侧面，而后，如图5流程图所示，根据采自第一和第二传感器12a和12b的信号，诊断部分16判断出杂质是否在高电势部分附近，即是否在绝缘垫6(步骤5)的附近。判断杂质不在高电场附近，诊断部分16就对显示部分21提供图5中参考号52所表示的预防措施内容，就是说该内容为“在加强观察的同时能够继续使用，但要尽快准备检查”。因此，检修人员就能按照该内容进行预防措施的工作。
下一步，如果判断证明杂质(图5中第50步)是在高电场部分附近，则诊断部分16判断该电力装置是否能紧急停机(51步骤)，结果如果是能将电力装置紧急停机，则诊断部分16就对显示部分21提供图5中参考号53所描述的内容。就是说该内容是“将装置紧急停机，将相应部分与系统开且检查内部。”如果在步骤51中，判断证明不能将该电力装置紧急停机，该诊断部分16就对显示部分21提供由图5参考号54描述的内容，该内容是“操作该系统，将其动作到可能紧急停机的状态，把相应部分与该系统分开且检查内部。”下边，在表1所示相应编号2到7的检测及诊断结果情况下，由于存在杂质造成的电力装置闪络的很大危险，如图5步骤51所示诊断部分16判断能否能使电力装置紧急停机，且根据判断结果，对显示部分21提供由图5参考号53或54描述的内容。
诊断部分16可连到跳闸装置，以根据跳闸指令信号将该单元与系统分开。
如上述，根据本发明的实施例，能够判定移动到电力装置中的杂质的形态及存在位置，根据由杂质造成的绝缘异常程度预测装置的剩余寿命，且知道其预防措施。
根据本发明，能够根据检测信号判定在一个电力装置中移动的杂质的形态和存在位置，预测该装置的剩余寿命，且判断其危险程度，则检修人员能够预先对电力装置进行适当的处理。结果，即能够提高其可靠性及安全性。
再有，根据本发明，能给检修人员预先提供适当预防措施的指示，使检修人员能迅速进行预防措施工作。
权利要求
1.一种其内存在隐患的电力装置，在该装置的容纳一个导电体的外壳内的一种杂质会在一个电场的作用下在该外壳内被移动，则造成绝缘的异常，其特征在于上述装置包括一个第一传感器，用于根据上述杂质对上述外壳碰撞的声音来检测杂质的存在位置，一个第二传感器，用于检测在上述外壳内产生的局部放电，以及用于接收上述第一和第二传感器各检测信号的装置，它判断在上述外壳内存在由上述杂质造成的绝缘异常，且输出上述判断结果。
2.一种根据权利要求1的电力装置，其特征在于根据接收上述第一传感器的检测信号，上述输出判断结果的装置判断杂质存在于外壳侧面，且输出允许继续使用的指示。
3.一种根据权利要求1的电力装置，其特征在于根据接收上述第二传感器的其值比一个参考值小的检测信号，输出上述判断结果的装置判断出少量杂质粘附在上述外壳内的导体上，且输出一个紧急停机的指示。
4.一种装据权利要求1的电力装置，其特征在于根据接收上述第一传感器的检测信号和上述第二传感器的其值小于一个参考值的检测信号，上述输出判断结果的装置判断具有一定长度的杂质存在于外壳侧面，且输出一个紧急停机指示。
5.一种根据权利要要1的电力装置，其特征在于根据接收上述第一传感器的连续检测信号和上述第二传感器的其值小于一个参考值的检测信号，上述输出判断结果的装置判断在外壳内的杂质在上述外壳和导体之间反复上、下，或在上述外壳内存在一些杂质，并且输出紧急停机的指示。
6.一种根据权利要求1的电力装置，其特征在于根据接收上述第一传感器的检测信号和上述第二传感器的其值大于一个参考值的检测信号，上述输出判断结果的装置判断一个较长的物质存在于外壳侧面，且输出紧急停机的指示。
7.一种根据权利要求1的电力装置，其特征在于根据接收上述第二传感器的其值大于一个参考值的检测信号，上述输出判断结果的装置判断具有一定长度的杂质存在于外壳侧面，且输出紧急停机的指示。
8.一种根据权利要求1的电力装置，其特征在于，根据接收来自多个上述第一传感器的检测信号，上述输出判断结果的装置判断杂质存在于一个强电场部分附近，如在上述外壳的一个绝缘子附近，导体端部附近，或类似情况，并输出紧急停机的指示。
9.一种电力装置，其内存在的隐患是在该装置的容纳一个导电体的外壳内的杂质会在电场的作用下在该外壳内被移动，则造成绝缘异常，其特征在于该装置包括一个第一传感器，用于根据上述杂质对上述外壳的碰撞声音检测杂质的存在位置;一个第二传感器，用于检测在上述外壳内产生的局部放电;以及用于接收上述第一和第二检测器各相应检测信号的装置，它判断在上述外壳内存在的绝缘异常，且产生至少一个用于使显示单元显示上述判断结果的信号，以及一个使警报单元报警的信号
10.一种电力传输/分配单元，其特征在于构成它的装置包括一条连接母线、一个隔离开关、一台变压器、一个避雷器等，它们连到一个由绝缘垫支撑的导体构成的系统，上述电力传输/分散单元包括一个判断装置，用于判断在至少一个上述装置的外壳中存在由于电场的作用而移动的杂质，且根据上述判断结果输出一个跳闸指令信号;以及一个跳闸装置，用于响应来自判断装置的跳闸指令信号将上述单元与系统分开。
11.一种使一个电力传输/分配单元跳闸的方法，构成该单元的装置包括一条连接母线、一个隔离开关、一台变压器、一个避雷器等，它们都连接到由绝缘垫支撑的导体所构成的系统，其特征在于该方法包括的步骤为在至少有一个上述装置内，从存在着可移动杂质引起的绝缘异常指示信号中分离出一个跳闸指令信号;根据产生上述跳闸指令信号判断上述单元能否经受紧急停机;当上述单元能经受紧急停机时使该单元紧急停机;使上述系统运行在可以紧急停机的条件下，使得当上述单元不能受紧急停机时，该单元与上述系统分开。
12.一种包括一个气体绝缘的和分段的断路器、一个隔离开关、一条连接母线等设备的电力装置，构成一个气体绝缘开关装置，其特征在于上述装置包括一个第一传感器，用于根据上述杂质对上述外壳碰撞的声音检测在至少一个上述装置的外壳内被移动杂质的存在位置;一个第二传感器，用于检测在上述外壳内产生的局部放电;以及连接上述第一和第二传感器的装置，以接收来自上述第一和第二传感器的检测信号，从而判断由上述外壳内杂质造成的绝缘异常，并输出上述判断的结果。
全文摘要
一种电力装置存在的隐患是在容纳一个导电体的该装置的外壳内的杂质会在电场的作用下移动，而造成绝缘异常，该装置包括一个用于根据杂质对外壳碰撞的声音检测杂质存在位置的第一传感器；一个用于检测在外壳内产生局部放电的第二传感器；以及接收第一和第二传感器各检测信号的装置，它判断外壳内部存在由杂质造成的绝缘异常，并输出判断结果。
文档编号G01R31/12GK1049913SQ90107339
公开日1991年3月13日 申请日期1990年8月30日 优先权日1989年8月30日
发明者奥村清, 山极时生, 田川承位, 川田阳亮, 福冈胜 申请人:株式会社日立制作所