電圧監視装置
【課題】変圧器内の共振部を直接測定することなく、時間の経過に伴う共振部の電圧を算出ことが可能な電圧監視装置を提供する。
【解決手段】電圧監視装置は、変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、変換部の変換結果に対し、入力電圧と変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、部位の電圧を監視すべく、乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う部位の電圧を算出する算出部と、を含む。
【解決手段】電圧監視装置は、変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、変換部の変換結果に対し、入力電圧と変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、部位の電圧を監視すべく、乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う部位の電圧を算出する算出部と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雷等によるサージが変圧器に入力されると、例えば変圧器内のコイル等の共振現象により非常に高い共振電圧が変圧器内に発生することがある。このような共振電圧が発生すると、変圧器内で絶縁破壊が生じる場合がある。したがって、変圧器内の絶縁破壊の可能性等を判定するために、共振部の電圧を把握することが重要となる。しかしながら、共振部の電圧を直接測定することは、共振部が破壊され易くなるため難しい。このため、例えば、算出した変圧器のアドミタンスに基づいて、共振電圧の応答倍率（電圧レベル）が求められることがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に共振電圧により共振部の部位間に絶縁破壊が生じるか否かは、その共振部に生じる共振電圧のレベルと、共振電圧の発生期間とに基づいて定まる。しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、共振電圧が発生する期間を知ることはできない。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、変圧器内の共振部を直接測定することなく、時間の経過に伴う共振部の電圧を算出ことが可能な電圧監視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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る電圧監視装置は、変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、前記変換部の変換結果に対し、前記入力電圧と前記変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された前記変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、前記部位の電圧を監視すべく、前記乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う前記部位の電圧を算出する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
変圧器内の共振部を直接測定することなく、時間の経過に伴う共振部の電圧を算出ことが可能な電圧監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である変圧器１０及び電圧監視装置１５の構成を示した図である。
【図２】マイコン８２が実現する機能ブロックの構成を示す図である。
【図３】伝達関数Ｆ（ω）を求める際の測定システム１００の構成を示す図である。
【図４】タップｔ１とタップｔ２との間のＶ−ｔ曲線の波形を示す図である。
【図５】出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間変化の一例を示す図である。
【図６】出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間変化の一例を示す図である。
【図７】電圧監視装置１５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】電圧監視装置１５の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態である変圧器１０及び電圧監視装置１５の構成を示した図である。なお、図１における変圧器１０は、主要な構成のみを示している。
【００１１】
変圧器１０は、例えば変電所に配置された三相用の変圧器であり、１次コイル２０〜２２、及びハンドホール７０を含んで構成される。
【００１２】
１次コイル２０は、Ｕ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル３０、転位コイル３１、転位切換器３２、タップコイル３３、タップ切換器３４を含んで構成される。主コイル３０の一端にはＵ相の電圧が印加され、他端は転位コイル３１に接続される。転位切換器３２は、主コイル３０または転位コイル３１の何れかを選択し、転位コイル３１を使用するか否かを切り換える切換器である。転位切換器３２が主コイル３０を選択している場合、主コイル３０はタップコイル３３に接続される。一方、転位切換器３２が転位コイル３１を選択している場合、主コイル３０及び転位コイル３１は、タップコイル３３に接続される。このため、転位切換器３２が転位コイル３１を選択している場合の方が、１次コイル２０の巻数は多くなる。タップコイル３３は、例えば１０個のタップｔ１〜ｔ１０を含むコイルである。タップ切換器３４は、タップｔ１〜ｔ１０のうち何れかを選択することにより１次コイル２０の実質的な巻数を変更する。また、タップ切換器３４が選択したタップは１次側の中性点へと接続される。
【００１３】
１次コイル２１は、Ｖ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル４０、転位コイル４１、転位切換器４２、タップコイル４３、タップ切換器４４を含んで構成される。１次コイル２２は、Ｗ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル５０、転位コイル５１、転位切換器５２、タップコイル５３、タップ切換器５４を含んで構成される。１次コイル２１，２２は、１次コイル２０と同様の構成であるため、詳細は割愛する。
【００１４】
ハンドホール７０は、例えば、変圧器１０の絶縁油を交換する際に用いられるプレートである。
【００１５】
電圧監視装置１５は、電圧測定器８０、メモリ８１、及びマイコン８２を含んで構成され、変圧器１０に入力される電圧に基づいて、変圧器１０の内部で共振現象が生じる共振部の電圧の時間波形を算出する。なお、ここで変圧器１０の内部の共振現象は、例えば、１次コイル２０〜２２における誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとに基づいて生じる。
【００１６】
ところで、一般的な変圧器においては、特許文献１に記載されているように、タップコイル等のタップ間で共振現象が発生することが多い。このため、変圧器１０においても他の一般的な変圧器と同様に、例えば、Ｕ相、Ｖ相の入力端子間にサージ等が発生すると、タップコイル３３のタップｔ１とタップｔ２との間に共振現象が生じることとする。以下、本実施形態では、変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間にサージが発生すると、タップコイル３３のタップｔ１とタップｔ２との間に共振現象が生じることとして説明する。
【００１７】
電圧測定器８０は、変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間に生じる入力電圧Ｖｉｎを測定し、デジタルデータに変換する。
【００１８】
メモリ８１は、マイコン８２が実行するプログラムデータや、各種データを記憶する。
【００１９】
マイコン８２は、メモリ８１に記憶されたプログラムデータを実行することにより、図２に示すような変換部９０、乗算部９１、算出部９２、検出部９３，９４、及び判定部９５を実現する。なお、マイコン８２は、マイコン８２が処理等するデータを適宜記憶する図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
【００２０】
変換部９０は、電圧測定器８０から出力され、デジタル化された入力電圧Ｖｉｎをフーリエ変換する。つまり、変換部９０は、時間領域の入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）を周波数領域の入力電圧Ｖｉｎ（ω）へと変換する。
【００２１】
乗算部９１は、変換部９０でフーリエ変換された入力電圧Ｖｉｎ（ω）に対し、Ｕ相、Ｖ相の夫々の入力端子と、タップｔ１及びタップｔ２との間の周波数領域の伝達関数Ｆ（ω）を乗算する。具体的には乗算部９１は、
Ｖｏｕｔ（ω）＝Ｖｉｎ（ω）×Ｆ（ω）・・・（１）
を実行する。なお、ここで出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）は、変圧器１０の共振部、つまりタップｔ１及びタップｔ２の周波数領域における電圧である。また、伝達関数Ｆ（ω）は、例えば、図３に示すような測定システム１００により予め求められ、例えばメモリ８１に記憶されている。
【００２２】
図３は、変圧器１０の伝達関数Ｆ（ω）を求めるための測定システム１００であり、変圧器１１、入力電圧印加装置１１０、及び出力電圧測定装置１２０を含んで構成される。
【００２３】
変圧器１１は、変圧器１０のハンドホール７０を測定用ハンドホール７５に変更した以外は変圧器１０と同じである。測定用ハンドホール７５は、変圧器１１の内部の電圧を測定できるよう、測定ポートが２つ設けられたプレートである。なお、変圧器１１には変圧器１０と同様に絶縁油が入っている。
【００２４】
入力電圧印加装置１１０は、所定の電圧Ｖａ（ｔ）を生成し、変圧器１１のＵ相、Ｖ相の入力端子へと印加する。
【００２５】
出力電圧測定装置１２０は、測定用ハンドホール７５の測定ポートを介し、タップコイル３３のタップｔ１と，タップｔ２との間の電圧Ｖｂ（ｔ）を測定する。
【００２６】
このため、測定システム１００では、電圧Ｖａ（ｔ）がＵ相、Ｖ相の入力端子に印加された際のタップｔ１と，タップｔ２との間の電圧Ｖｂ（ｔ）が得られる。また、得られた電圧Ｖａ（ｔ），Ｖｂ（ｔ）は、例えば計算機（不図示）がフーリエ変換し、周波数領域の電圧Ｖａ（ω），Ｖｂ（ω）を求める。そして、計算機は、電圧Ｖａ（ω），Ｖｂ（ω）からＶｂ（ω）／Ｖａ（ω）を計算し、変圧器１１のＵ相、Ｖ相の夫々の入力端子間と、タップｔ１，ｔ２間との間の伝達関数Ｆ（ω）（＝Ｖｂ（ω）／Ｖａ（ω））を算出する。このように、本実施形態では、予め伝達関数Ｆ（ω）を算出しておき、メモリ８１に記憶させる。この結果、前述の乗算部９１は、入力電圧Ｖｉｎ（ω）に対して予めメモリ８１に記憶された伝達関数Ｆ（ω）を取得して乗算することができる。
【００２７】
算出部９２は、乗算部９１の乗算結果である出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）（算出電圧）を算出する。この結果、直接タップｔ１，ｔ２間の電圧を測定することなく、タップｔ１，ｔ２間の出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を得ることができる。なお、算出された出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）は、例えばＲＡＭ（不図示）に順次記憶される。また、以下に説明する検出部９３，９４、判定部９５は、ＲＡＭに記憶された出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を適宜使用する。
【００２８】
検出部９３（第１検出部）は、算出部９２が算出した出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加しているか否かを検出する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加しているか否かは、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間微分が所定の値より大きくなるか否かに基づいて定められる。
【００２９】
検出部９４（第２検出部）は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加していることを検出部９３が検出すると、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が所定レベルの電圧Ｖｘを超えたか否かを検出する。電圧Ｖｘは、絶縁されているタップｔ１，ｔ２間にレベルの異なる複数のインパルス電圧を印加した際に、インパルス電圧と放電が開始されるまでの期間との関係を示すいわゆるＶ−ｔ曲線に基づいて定められる値である。ここで、図４を参照しつつ、タップｔ１，ｔ２間のＶ−ｔ曲線及び電圧Ｖｘについて説明する。なお、図４のＶ−ｔ曲線は、例えば工場等で実際にタップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧が印加された際に取得された波形である。
【００３０】
例えば、タップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧Ｖｐ１を印加すると、印加開始から期間Ｔ１だけ経過するとタップｔ１，ｔ２間に放電が生じる。また、インパルス電圧Ｖｐ１より波高値のレベルの低いインパルス電圧Ｖｐ２をタップｔ１，ｔ２間に印加すると、期間Ｔ１より長い期間Ｔ２が経過した際にタップｔ１，ｔ２間の放電は開始される。さらに、インパルス電圧Ｖｐ２よりレベルの低いインパルス電圧Ｖｐ３をタップｔ１，ｔ２間に印加すると、期間Ｔ２より長い期間Ｔ３が経過した際にタップｔ１，ｔ２間の放電は開始される。このように、タップｔ１，ｔ２間に印加するインパルス電圧の波高値のレベルを低下させると、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始されるまでの期間は長くなる。そして、レベルの異なる複数のインパルス電圧をタップｔ１，ｔ２間に印加し、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始されるまでの期間と、放電開始期間内におけるインパルス電圧の最大値とで定まる点を結ぶことによりＶ−ｔ曲線が得られる。図４から明らかなように、インパルス電圧のレベルが低下して所定のレベルより低くなると、タップｔ１，ｔ２間に放電は発生しなくなる。本実施形態では、タップｔ１，ｔ２間の放電が発生しなくなる所定のレベルの電圧を、前述の電圧Ｖｘとする。なお、タップｔ１，ｔ２間のＶ−ｔ曲線と、電圧Ｖｘとは、メモリ８１に予め記憶されていることとする。
【００３１】
判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えていることを検出部９４が検出すると、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じているか否かを判定する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）及びＶ−ｔ曲線は、ともに時間の経過に伴い変化する。また、Ｖ−ｔ曲線では、タップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧の印加が開始されるタイミングを時間軸の原点としている。このため、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを適切に比較すべく、例えば図５、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始してから電圧Ｖｘを超えるまでの間のうち、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングを原点（基準）として出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを比較する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングは、例えば、検出部９３，９４の検出結果に基づいて求められる。
【００３２】
ところで、前述のようにＶ−ｔ曲線上の電圧のレベルは、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始される際の電圧レベルを示す。したがって、図５に示すように、タップｔ１，ｔ２間に生じる出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）がＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、タップｔ１，ｔ２間に放電は生じる。一方、タップｔ１，ｔ２間に生じる出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）がＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合、原則的にはタップｔ１，ｔ２間に放電は生じない。しかしながら、実際には、例えば図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の最初のピーク電圧と次のピーク電圧とを結ぶ包絡線の電圧レベルが、期間Ｔａ内に電圧Ｖｘより低下しない場合、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じる場合があることが経験的に知られている。なお、ここで、期間Ｔａは、最初のピーク電圧が発生するタイミングからＶ−ｔ曲線上の電圧のレベルが最初のピーク電圧のレベルに一致するタイミングまでの期間である。
【００３３】
このため判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、また、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合あっても、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低下しない場合には、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じると判定する。
【００３４】
＝＝電圧監視装置１５の動作＝＝
ここで、電圧監視装置１５の動作を、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図７に示すフローチャートの処理の主体は、マイコン８２の各機能ブロックである。
【００３５】
まず、電圧監視装置１５が起動されると、変換部９０は、電圧測定器８０から順次出力される入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）をフーリエ変換する（Ｓ１００）。そして、乗算部９１は、メモリ８１に格納された伝達関数Ｆ（ω）を取得し、フーリエ変換された入力電圧Ｖｉｎ（ω）に乗算する（Ｓ１０１）。この結果、タップｔ１，ｔ２間の電圧と周波数との関係を示す出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）が求められる。算出部９２は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）を逆フーリエ変化し、時間の経過に伴う出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を算出する（Ｓ１０２）。そして、検出部９３は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過とともに増加しているかを検出する（Ｓ１０３）。出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過とともに増加している場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、すなわち、サージ等が変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間に発生した可能性がある場合、検出部９４は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えたか否かを検出する（Ｓ１０４）。一方、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が増加しない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間微分が前述の所定の値より小さい場合、処理Ｓ１０３が繰り返される。そして、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えた場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じ可能性があるため、判定部９５は、メモリ８１に格納されたＶ−ｔ曲線を取得し、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とを比較する（Ｓ１０５）。一方、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えていないことが検出部９４で検出された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理Ｓ１０３が繰り替えされる。
【００３６】
ここで、ステップＳ１０５におけるＶ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）との比較処理の一例を、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３７】
判定部９５は、まず、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなるか否かを比較する（Ｓ２００）。そして、例えば図５に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていると判定する（Ｓ２０１）。一方、例えば、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合（Ｓ２００：ＮＯ）、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の最初のピーク電圧と次のピーク電圧とに基づいて包絡線を算出する（Ｓ２０２）。また、判定部９５は、前述の期間Ｔａを算出する（Ｓ２０３）。そして、判定部９５は、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルと電圧Ｖｘとを比較する（Ｓ２０４）。期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低くならない場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）には、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていると判定する（Ｓ２０１）。一方、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低くなる場合（Ｓ２０４：ＮＯ）には、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていないと判定する（Ｓ２０５）。
【００３８】
以上、本実施形態の電圧監視装置１５について説明した。変換部９０は、入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）をフーリエ変化し、乗算部９１は、フーリエ変換されたＶｉｎ（ω）に伝達関数Ｆ（ω）を乗算する。また、算出部９２は、乗算部９１の乗算結果を逆フーリエ変化し、共振部であるタップｔ１，ｔ２間の出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を算出する。出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）は、時間の経過に伴い変化するタップｔ１，ｔ２間の電圧を示している。したがって、本実施形態ではタップｔ１，ｔ２間の電圧を直接測定することなく、時間の経過に伴うタップｔ１，ｔ２間の電圧を得ることができる。
【００３９】
また、Ｖ−ｔ曲線は、タップｔ１，ｔ２間の絶縁特性を評価する際に指標となる曲線であり、判定部９５は、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、放電の有無を判定する。このため、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に絶縁破壊が生じるか否かを精度良く判定することができる。
【００４０】
また、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が増加し、電圧Ｖｘより高くなると、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じているか否かを判定する。図４から明らかなように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルが電圧Ｖｘより低い場合、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じることは無い。したがって、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間の絶縁破壊が生じる可能性の高い場合にのみ判定処理（処理Ｓ１０５）を実行する。このため、本実施形態では、マイコン８２に不要な処理を実行させることを防ぐことができる。
【００４１】
また、判定部９５は、例えば図５、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始してから電圧Ｖｘを超えるまでの間のうち、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングを原点として、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを比較する。つまり、本実施形態では、Ｖ−ｔ曲線を得る際のインパルス電圧の印加開始のタイミングと、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングとを一致させて両者を比較している。このため、判定部９５は、絶縁破壊が生じるか否かを精度良く判定することができる。
【００４２】
また、一般に、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、タップｔ１，ｔ２間には放電が発生して絶縁破壊が生じる。判定部９５は、このような場合に確実に放電が生じていることを判定できる。
【００４３】
また、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合であっても、例えば、図６のように包絡線のレベルが電圧Ｖｘより高い場合、放電が発生して絶縁破壊が生じる。判定部９５は、このような場合に確実に放電が生じていることを判定できる。
【００４４】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４５】
本実施形態における変圧器１０の共振部は、例えばタップｔ１，ｔ２間であることとしたが、上記に限られる訳ではない。例えは、転位切換器３２の端子間、すなわち、主コイル３０及び転位コイル３１が接続されたノードが接続される端子と、タップコイル３３が接続される端子との間が共振部となる場合もある。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１１ 変圧器
１５ 電圧監視装置
２０〜２２ １次コイル
３０，４０，５０ 主コイル
３１，４１，５１ 転位コイル
３２，４２，５２ 転位切換器
３３，４３，５３ タップコイル
３４，４４，５４ タップ切換器
７０ ハンドホール
７５ 測定用ハンドホール
８０ 電圧測定器
８１ メモリ
８２ マイコン
９０ 変換部
９１ 乗算部
９２ 算出部
９３，９４ 検出部
９５ 判定部
１００ 測定システム
１１０ 入力電圧印加装置
１２０ 出力電圧測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雷等によるサージが変圧器に入力されると、例えば変圧器内のコイル等の共振現象により非常に高い共振電圧が変圧器内に発生することがある。このような共振電圧が発生すると、変圧器内で絶縁破壊が生じる場合がある。したがって、変圧器内の絶縁破壊の可能性等を判定するために、共振部の電圧を把握することが重要となる。しかしながら、共振部の電圧を直接測定することは、共振部が破壊され易くなるため難しい。このため、例えば、算出した変圧器のアドミタンスに基づいて、共振電圧の応答倍率（電圧レベル）が求められることがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に共振電圧により共振部の部位間に絶縁破壊が生じるか否かは、その共振部に生じる共振電圧のレベルと、共振電圧の発生期間とに基づいて定まる。しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、共振電圧が発生する期間を知ることはできない。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、変圧器内の共振部を直接測定することなく、時間の経過に伴う共振部の電圧を算出ことが可能な電圧監視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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る電圧監視装置は、変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、前記変換部の変換結果に対し、前記入力電圧と前記変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された前記変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、前記部位の電圧を監視すべく、前記乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う前記部位の電圧を算出する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
変圧器内の共振部を直接測定することなく、時間の経過に伴う共振部の電圧を算出ことが可能な電圧監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である変圧器１０及び電圧監視装置１５の構成を示した図である。
【図２】マイコン８２が実現する機能ブロックの構成を示す図である。
【図３】伝達関数Ｆ（ω）を求める際の測定システム１００の構成を示す図である。
【図４】タップｔ１とタップｔ２との間のＶ−ｔ曲線の波形を示す図である。
【図５】出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間変化の一例を示す図である。
【図６】出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間変化の一例を示す図である。
【図７】電圧監視装置１５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】電圧監視装置１５の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態である変圧器１０及び電圧監視装置１５の構成を示した図である。なお、図１における変圧器１０は、主要な構成のみを示している。
【００１１】
変圧器１０は、例えば変電所に配置された三相用の変圧器であり、１次コイル２０〜２２、及びハンドホール７０を含んで構成される。
【００１２】
１次コイル２０は、Ｕ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル３０、転位コイル３１、転位切換器３２、タップコイル３３、タップ切換器３４を含んで構成される。主コイル３０の一端にはＵ相の電圧が印加され、他端は転位コイル３１に接続される。転位切換器３２は、主コイル３０または転位コイル３１の何れかを選択し、転位コイル３１を使用するか否かを切り換える切換器である。転位切換器３２が主コイル３０を選択している場合、主コイル３０はタップコイル３３に接続される。一方、転位切換器３２が転位コイル３１を選択している場合、主コイル３０及び転位コイル３１は、タップコイル３３に接続される。このため、転位切換器３２が転位コイル３１を選択している場合の方が、１次コイル２０の巻数は多くなる。タップコイル３３は、例えば１０個のタップｔ１〜ｔ１０を含むコイルである。タップ切換器３４は、タップｔ１〜ｔ１０のうち何れかを選択することにより１次コイル２０の実質的な巻数を変更する。また、タップ切換器３４が選択したタップは１次側の中性点へと接続される。
【００１３】
１次コイル２１は、Ｖ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル４０、転位コイル４１、転位切換器４２、タップコイル４３、タップ切換器４４を含んで構成される。１次コイル２２は、Ｗ相の電圧が印加される１次側のコイルであり、主コイル５０、転位コイル５１、転位切換器５２、タップコイル５３、タップ切換器５４を含んで構成される。１次コイル２１，２２は、１次コイル２０と同様の構成であるため、詳細は割愛する。
【００１４】
ハンドホール７０は、例えば、変圧器１０の絶縁油を交換する際に用いられるプレートである。
【００１５】
電圧監視装置１５は、電圧測定器８０、メモリ８１、及びマイコン８２を含んで構成され、変圧器１０に入力される電圧に基づいて、変圧器１０の内部で共振現象が生じる共振部の電圧の時間波形を算出する。なお、ここで変圧器１０の内部の共振現象は、例えば、１次コイル２０〜２２における誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとに基づいて生じる。
【００１６】
ところで、一般的な変圧器においては、特許文献１に記載されているように、タップコイル等のタップ間で共振現象が発生することが多い。このため、変圧器１０においても他の一般的な変圧器と同様に、例えば、Ｕ相、Ｖ相の入力端子間にサージ等が発生すると、タップコイル３３のタップｔ１とタップｔ２との間に共振現象が生じることとする。以下、本実施形態では、変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間にサージが発生すると、タップコイル３３のタップｔ１とタップｔ２との間に共振現象が生じることとして説明する。
【００１７】
電圧測定器８０は、変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間に生じる入力電圧Ｖｉｎを測定し、デジタルデータに変換する。
【００１８】
メモリ８１は、マイコン８２が実行するプログラムデータや、各種データを記憶する。
【００１９】
マイコン８２は、メモリ８１に記憶されたプログラムデータを実行することにより、図２に示すような変換部９０、乗算部９１、算出部９２、検出部９３，９４、及び判定部９５を実現する。なお、マイコン８２は、マイコン８２が処理等するデータを適宜記憶する図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
【００２０】
変換部９０は、電圧測定器８０から出力され、デジタル化された入力電圧Ｖｉｎをフーリエ変換する。つまり、変換部９０は、時間領域の入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）を周波数領域の入力電圧Ｖｉｎ（ω）へと変換する。
【００２１】
乗算部９１は、変換部９０でフーリエ変換された入力電圧Ｖｉｎ（ω）に対し、Ｕ相、Ｖ相の夫々の入力端子と、タップｔ１及びタップｔ２との間の周波数領域の伝達関数Ｆ（ω）を乗算する。具体的には乗算部９１は、
Ｖｏｕｔ（ω）＝Ｖｉｎ（ω）×Ｆ（ω）・・・（１）
を実行する。なお、ここで出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）は、変圧器１０の共振部、つまりタップｔ１及びタップｔ２の周波数領域における電圧である。また、伝達関数Ｆ（ω）は、例えば、図３に示すような測定システム１００により予め求められ、例えばメモリ８１に記憶されている。
【００２２】
図３は、変圧器１０の伝達関数Ｆ（ω）を求めるための測定システム１００であり、変圧器１１、入力電圧印加装置１１０、及び出力電圧測定装置１２０を含んで構成される。
【００２３】
変圧器１１は、変圧器１０のハンドホール７０を測定用ハンドホール７５に変更した以外は変圧器１０と同じである。測定用ハンドホール７５は、変圧器１１の内部の電圧を測定できるよう、測定ポートが２つ設けられたプレートである。なお、変圧器１１には変圧器１０と同様に絶縁油が入っている。
【００２４】
入力電圧印加装置１１０は、所定の電圧Ｖａ（ｔ）を生成し、変圧器１１のＵ相、Ｖ相の入力端子へと印加する。
【００２５】
出力電圧測定装置１２０は、測定用ハンドホール７５の測定ポートを介し、タップコイル３３のタップｔ１と，タップｔ２との間の電圧Ｖｂ（ｔ）を測定する。
【００２６】
このため、測定システム１００では、電圧Ｖａ（ｔ）がＵ相、Ｖ相の入力端子に印加された際のタップｔ１と，タップｔ２との間の電圧Ｖｂ（ｔ）が得られる。また、得られた電圧Ｖａ（ｔ），Ｖｂ（ｔ）は、例えば計算機（不図示）がフーリエ変換し、周波数領域の電圧Ｖａ（ω），Ｖｂ（ω）を求める。そして、計算機は、電圧Ｖａ（ω），Ｖｂ（ω）からＶｂ（ω）／Ｖａ（ω）を計算し、変圧器１１のＵ相、Ｖ相の夫々の入力端子間と、タップｔ１，ｔ２間との間の伝達関数Ｆ（ω）（＝Ｖｂ（ω）／Ｖａ（ω））を算出する。このように、本実施形態では、予め伝達関数Ｆ（ω）を算出しておき、メモリ８１に記憶させる。この結果、前述の乗算部９１は、入力電圧Ｖｉｎ（ω）に対して予めメモリ８１に記憶された伝達関数Ｆ（ω）を取得して乗算することができる。
【００２７】
算出部９２は、乗算部９１の乗算結果である出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）（算出電圧）を算出する。この結果、直接タップｔ１，ｔ２間の電圧を測定することなく、タップｔ１，ｔ２間の出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を得ることができる。なお、算出された出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）は、例えばＲＡＭ（不図示）に順次記憶される。また、以下に説明する検出部９３，９４、判定部９５は、ＲＡＭに記憶された出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を適宜使用する。
【００２８】
検出部９３（第１検出部）は、算出部９２が算出した出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加しているか否かを検出する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加しているか否かは、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間微分が所定の値より大きくなるか否かに基づいて定められる。
【００２９】
検出部９４（第２検出部）は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過に伴い増加していることを検出部９３が検出すると、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が所定レベルの電圧Ｖｘを超えたか否かを検出する。電圧Ｖｘは、絶縁されているタップｔ１，ｔ２間にレベルの異なる複数のインパルス電圧を印加した際に、インパルス電圧と放電が開始されるまでの期間との関係を示すいわゆるＶ−ｔ曲線に基づいて定められる値である。ここで、図４を参照しつつ、タップｔ１，ｔ２間のＶ−ｔ曲線及び電圧Ｖｘについて説明する。なお、図４のＶ−ｔ曲線は、例えば工場等で実際にタップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧が印加された際に取得された波形である。
【００３０】
例えば、タップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧Ｖｐ１を印加すると、印加開始から期間Ｔ１だけ経過するとタップｔ１，ｔ２間に放電が生じる。また、インパルス電圧Ｖｐ１より波高値のレベルの低いインパルス電圧Ｖｐ２をタップｔ１，ｔ２間に印加すると、期間Ｔ１より長い期間Ｔ２が経過した際にタップｔ１，ｔ２間の放電は開始される。さらに、インパルス電圧Ｖｐ２よりレベルの低いインパルス電圧Ｖｐ３をタップｔ１，ｔ２間に印加すると、期間Ｔ２より長い期間Ｔ３が経過した際にタップｔ１，ｔ２間の放電は開始される。このように、タップｔ１，ｔ２間に印加するインパルス電圧の波高値のレベルを低下させると、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始されるまでの期間は長くなる。そして、レベルの異なる複数のインパルス電圧をタップｔ１，ｔ２間に印加し、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始されるまでの期間と、放電開始期間内におけるインパルス電圧の最大値とで定まる点を結ぶことによりＶ−ｔ曲線が得られる。図４から明らかなように、インパルス電圧のレベルが低下して所定のレベルより低くなると、タップｔ１，ｔ２間に放電は発生しなくなる。本実施形態では、タップｔ１，ｔ２間の放電が発生しなくなる所定のレベルの電圧を、前述の電圧Ｖｘとする。なお、タップｔ１，ｔ２間のＶ−ｔ曲線と、電圧Ｖｘとは、メモリ８１に予め記憶されていることとする。
【００３１】
判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えていることを検出部９４が検出すると、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じているか否かを判定する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）及びＶ−ｔ曲線は、ともに時間の経過に伴い変化する。また、Ｖ−ｔ曲線では、タップｔ１，ｔ２間にインパルス電圧の印加が開始されるタイミングを時間軸の原点としている。このため、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを適切に比較すべく、例えば図５、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始してから電圧Ｖｘを超えるまでの間のうち、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングを原点（基準）として出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを比較する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングは、例えば、検出部９３，９４の検出結果に基づいて求められる。
【００３２】
ところで、前述のようにＶ−ｔ曲線上の電圧のレベルは、タップｔ１，ｔ２間に放電が開始される際の電圧レベルを示す。したがって、図５に示すように、タップｔ１，ｔ２間に生じる出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）がＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、タップｔ１，ｔ２間に放電は生じる。一方、タップｔ１，ｔ２間に生じる出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）がＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合、原則的にはタップｔ１，ｔ２間に放電は生じない。しかしながら、実際には、例えば図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の最初のピーク電圧と次のピーク電圧とを結ぶ包絡線の電圧レベルが、期間Ｔａ内に電圧Ｖｘより低下しない場合、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じる場合があることが経験的に知られている。なお、ここで、期間Ｔａは、最初のピーク電圧が発生するタイミングからＶ−ｔ曲線上の電圧のレベルが最初のピーク電圧のレベルに一致するタイミングまでの期間である。
【００３３】
このため判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、また、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合あっても、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低下しない場合には、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じると判定する。
【００３４】
＝＝電圧監視装置１５の動作＝＝
ここで、電圧監視装置１５の動作を、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図７に示すフローチャートの処理の主体は、マイコン８２の各機能ブロックである。
【００３５】
まず、電圧監視装置１５が起動されると、変換部９０は、電圧測定器８０から順次出力される入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）をフーリエ変換する（Ｓ１００）。そして、乗算部９１は、メモリ８１に格納された伝達関数Ｆ（ω）を取得し、フーリエ変換された入力電圧Ｖｉｎ（ω）に乗算する（Ｓ１０１）。この結果、タップｔ１，ｔ２間の電圧と周波数との関係を示す出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）が求められる。算出部９２は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ω）を逆フーリエ変化し、時間の経過に伴う出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を算出する（Ｓ１０２）。そして、検出部９３は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過とともに増加しているかを検出する（Ｓ１０３）。出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が時間の経過とともに増加している場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、すなわち、サージ等が変圧器１０のＵ相、Ｖ相の入力端子間に発生した可能性がある場合、検出部９４は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えたか否かを検出する（Ｓ１０４）。一方、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が増加しない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の時間微分が前述の所定の値より小さい場合、処理Ｓ１０３が繰り返される。そして、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えた場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じ可能性があるため、判定部９５は、メモリ８１に格納されたＶ−ｔ曲線を取得し、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とを比較する（Ｓ１０５）。一方、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が電圧Ｖｘを超えていないことが検出部９４で検出された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理Ｓ１０３が繰り替えされる。
【００３６】
ここで、ステップＳ１０５におけるＶ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）との比較処理の一例を、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３７】
判定部９５は、まず、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなるか否かを比較する（Ｓ２００）。そして、例えば図５に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていると判定する（Ｓ２０１）。一方、例えば、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合（Ｓ２００：ＮＯ）、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の最初のピーク電圧と次のピーク電圧とに基づいて包絡線を算出する（Ｓ２０２）。また、判定部９５は、前述の期間Ｔａを算出する（Ｓ２０３）。そして、判定部９５は、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルと電圧Ｖｘとを比較する（Ｓ２０４）。期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低くならない場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）には、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていると判定する（Ｓ２０１）。一方、期間Ｔａ内に包絡線の電圧レベルが電圧Ｖｘより低くなる場合（Ｓ２０４：ＮＯ）には、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じていないと判定する（Ｓ２０５）。
【００３８】
以上、本実施形態の電圧監視装置１５について説明した。変換部９０は、入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）をフーリエ変化し、乗算部９１は、フーリエ変換されたＶｉｎ（ω）に伝達関数Ｆ（ω）を乗算する。また、算出部９２は、乗算部９１の乗算結果を逆フーリエ変化し、共振部であるタップｔ１，ｔ２間の出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を算出する。出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）は、時間の経過に伴い変化するタップｔ１，ｔ２間の電圧を示している。したがって、本実施形態ではタップｔ１，ｔ２間の電圧を直接測定することなく、時間の経過に伴うタップｔ１，ｔ２間の電圧を得ることができる。
【００３９】
また、Ｖ−ｔ曲線は、タップｔ１，ｔ２間の絶縁特性を評価する際に指標となる曲線であり、判定部９５は、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、放電の有無を判定する。このため、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間に絶縁破壊が生じるか否かを精度良く判定することができる。
【００４０】
また、判定部９５は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が増加し、電圧Ｖｘより高くなると、Ｖ−ｔ曲線と出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とに基づいて、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じているか否かを判定する。図４から明らかなように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルが電圧Ｖｘより低い場合、タップｔ１，ｔ２間に放電が生じることは無い。したがって、判定部９５は、タップｔ１，ｔ２間の絶縁破壊が生じる可能性の高い場合にのみ判定処理（処理Ｓ１０５）を実行する。このため、本実施形態では、マイコン８２に不要な処理を実行させることを防ぐことができる。
【００４１】
また、判定部９５は、例えば図５、図６に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始してから電圧Ｖｘを超えるまでの間のうち、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングを原点として、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とＶ−ｔ曲線とを比較する。つまり、本実施形態では、Ｖ−ｔ曲線を得る際のインパルス電圧の印加開始のタイミングと、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の増加が開始したタイミングとを一致させて両者を比較している。このため、判定部９５は、絶縁破壊が生じるか否かを精度良く判定することができる。
【００４２】
また、一般に、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より高くなる場合、タップｔ１，ｔ２間には放電が発生して絶縁破壊が生じる。判定部９５は、このような場合に確実に放電が生じていることを判定できる。
【００４３】
また、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）のレベルがＶ−ｔ曲線上の電圧より低い場合であっても、例えば、図６のように包絡線のレベルが電圧Ｖｘより高い場合、放電が発生して絶縁破壊が生じる。判定部９５は、このような場合に確実に放電が生じていることを判定できる。
【００４４】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４５】
本実施形態における変圧器１０の共振部は、例えばタップｔ１，ｔ２間であることとしたが、上記に限られる訳ではない。例えは、転位切換器３２の端子間、すなわち、主コイル３０及び転位コイル３１が接続されたノードが接続される端子と、タップコイル３３が接続される端子との間が共振部となる場合もある。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１１ 変圧器
１５ 電圧監視装置
２０〜２２ １次コイル
３０，４０，５０ 主コイル
３１，４１，５１ 転位コイル
３２，４２，５２ 転位切換器
３３，４３，５３ タップコイル
３４，４４，５４ タップ切換器
７０ ハンドホール
７５ 測定用ハンドホール
８０ 電圧測定器
８１ メモリ
８２ マイコン
９０ 変換部
９１ 乗算部
９２ 算出部
９３，９４ 検出部
９５ 判定部
１００ 測定システム
１１０ 入力電圧印加装置
１２０ 出力電圧測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、
前記変換部の変換結果に対し、前記入力電圧と前記変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された前記変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、
前記部位の電圧を監視すべく、前記乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う前記部位の電圧を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする電圧監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧監視装置であって、
前記部位にレベルの異なる複数のインパルス状の電圧の夫々が印加されてから前記部位に放電が開始されるまでの前記複数の期間と前記複数の期間の夫々において前記複数の期間の夫々に対する前記複数のインパルス状の電圧の最大値との関係を示す曲線上の電圧と、前記算出部が算出した前記部位の電圧とに基づいて、前記部位に放電が生じているか否かを判定する判定部を更に含むこと、
を特徴する電圧監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧監視装置であって、
前記部位には、
前記インパルス状の電圧のレベルが所定レベル以下の場合には放電が生じず、
前記算出部が算出した前記部位の電圧である算出電圧が時間の経過に伴い増加しているか否かを検出する第１検出部と、
前記算出電圧が時間の経過に伴い増加していることを前記第１検出部が検出すると、前記算出電圧が前記所定レベルを超えたか否かを検出する第２検出部と、
を更に備え、
前記判定部は、
前記算出電圧が前記所定レベルを超えていることを前記第２検出部が検出すると、前記曲線上の電圧と前記算出電圧とに基づいて、前記部位に放電が生じているか否かを判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記算出電圧が前記所定レベルを超えていることを前記第２検出部が検出すると、前記算出電圧の増加が開始してから前記算出電圧が前記所定レベルを超えるまでの間のうち、前記算出電圧の増加が開始したタイミングを基準として、前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記部位に放電が生じているか否かを判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記算出電圧のレベルが前記曲線上の電圧より高くなる場合、前記部位に放電が生じていると判定すること、
を特徴する電圧監視装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記算出電圧のレベルが前記曲線上の電圧より低い場合、前記算出電圧における複数のピーク電圧のうち最大となる第１ピーク電圧と前記第１ピーク電圧の次にレベルの高い第２ピーク電圧とで定まる直線上の電圧のレベルが、前記第１ピーク電圧が生じるタイミングから前記曲線上の電圧のレベルが前記第１ピーク電圧のレベルに一致するタイミングまでの期間内に前記所定レベルより低下しない場合、前記部位に放電が生じていると判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【請求項１】
変圧器の１次コイルに印加される入力電圧をフーリエ変換する変換部と、
前記変換部の変換結果に対し、前記入力電圧と前記変圧器において電圧共振が生じる部位の電圧とに基づいて予め算出された前記変圧器の周波数伝達関数を乗算する乗算部と、
前記部位の電圧を監視すべく、前記乗算部の乗算結果を逆フーリエ変換して時間の経過に伴う前記部位の電圧を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする電圧監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧監視装置であって、
前記部位にレベルの異なる複数のインパルス状の電圧の夫々が印加されてから前記部位に放電が開始されるまでの前記複数の期間と前記複数の期間の夫々において前記複数の期間の夫々に対する前記複数のインパルス状の電圧の最大値との関係を示す曲線上の電圧と、前記算出部が算出した前記部位の電圧とに基づいて、前記部位に放電が生じているか否かを判定する判定部を更に含むこと、
を特徴する電圧監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧監視装置であって、
前記部位には、
前記インパルス状の電圧のレベルが所定レベル以下の場合には放電が生じず、
前記算出部が算出した前記部位の電圧である算出電圧が時間の経過に伴い増加しているか否かを検出する第１検出部と、
前記算出電圧が時間の経過に伴い増加していることを前記第１検出部が検出すると、前記算出電圧が前記所定レベルを超えたか否かを検出する第２検出部と、
を更に備え、
前記判定部は、
前記算出電圧が前記所定レベルを超えていることを前記第２検出部が検出すると、前記曲線上の電圧と前記算出電圧とに基づいて、前記部位に放電が生じているか否かを判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記算出電圧が前記所定レベルを超えていることを前記第２検出部が検出すると、前記算出電圧の増加が開始してから前記算出電圧が前記所定レベルを超えるまでの間のうち、前記算出電圧の増加が開始したタイミングを基準として、前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記部位に放電が生じているか否かを判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記算出電圧のレベルが前記曲線上の電圧より高くなる場合、前記部位に放電が生じていると判定すること、
を特徴する電圧監視装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電圧監視装置であって、
前記判定部は、
前記曲線上の電圧と前記算出電圧とを比較し、前記算出電圧のレベルが前記曲線上の電圧より低い場合、前記算出電圧における複数のピーク電圧のうち最大となる第１ピーク電圧と前記第１ピーク電圧の次にレベルの高い第２ピーク電圧とで定まる直線上の電圧のレベルが、前記第１ピーク電圧が生じるタイミングから前記曲線上の電圧のレベルが前記第１ピーク電圧のレベルに一致するタイミングまでの期間内に前記所定レベルより低下しない場合、前記部位に放電が生じていると判定すること、
を特徴とする電圧監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６９６９４（Ｐ２０１１−１６９６９４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２７６３（Ｐ２０１０−３２７６３）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]