CN107076795A - 局部放电位置标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种局部放电位置标定装置，其包括：安装于气体绝缘设备的箔电极(3a)；安装于电力电缆的箔电极(3b)；检测箔电极(3a)对局部放电信号的检测时刻与箔电极(3b)对局部放电信号的检测时刻之差即时间差的时间差检测部(32)；及基于由时间差检测部(32)检测出的时间差、局部放电信号在气体绝缘设备内的传输速度、局部放电信号在电力电缆内的传输速度，来标定局部放电的发生位置的处理部(13)。
Description
技术领域
本发明涉及进行在气体绝缘设备或电力电缆内发生的局部放电的位置标定的局部放电位置标定装置。
背景技术
现有的局部放电位置标定装置中，在气体绝缘设备内或电力电缆上设置2个局部放电传感器，测定由这些局部放电传感器检测出的局部放电信号的检测时间差，利用该检测时间差来标定局部放电的发生位置。
在进行气体绝缘设备内发生的局部放电的位置标定的情况下，局部放电发生在绝缘气体中，因此，局部放电信号能在低频带(数MHz～几十MHz)和高频带(几十MHz～超过1GHz)这双方检测出，通过在高频带(几十MHz～超过1GHz)检测局部放电信号，可以高S/N比进行位置标定。此时，局部放电传感器一般采用安装于气体绝缘设备的内部型传感器或安装于露出垫片上的天线。
另一方面，在进行电力电缆内发生的局部放电的位置标定的情况下，局部放电发生在电力电缆内的绝缘物中，因此，局部放电信号为低频带(数MHz～几十MHz)，在该频率下，噪声的影响较大，需要进行局部放电信号和噪声的识别。
通常，局部放电诊断及位置标定在设备的实际运用状态下实施。由于噪声因环境而不同，因此，优选局部放电诊断及位置标定所使用的频率可在场(field)中容易变更的结构。
此外，气体绝缘设备和电力电缆一般也具有不同的供应源，识别在气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电在恢复操作中成为重要信息。
在专利文献1中，关于电力电缆中的局部放电检测，公开了如下技术：通过利用超外差方式的频率扫描调谐放大器的频谱分析仪来求出噪声的频谱，将校准脉冲注入到电力电缆并利用上述频谱分析仪来测定检测输出，将噪声的频谱与注入到电力电缆的校准脉冲的检测输出进行比较，将S/N比最高的频率用于局部放电的检测。
在专利文献2中公开了如下技术：将2个检测器的输出输入到频率选择器，利用峰值位置检测电路来检测由频率选择器进行频率选择后的局部放电信号的各自的峰值点，利用时间差检测电路来检测两个峰值点的时间差，并利用该时间差来进行电力电缆或气体绝缘设备内发生的局部放电的位置标定。频率选择器为带通滤波器或外差检波器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平04-070573号公报
专利文献2：日本专利特开平09-229991号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
现有的局部放电位置标定装置在用于气体绝缘设备和用于电力电缆时为不同的装置，为了识别在气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电，需要利用气体绝缘设备用的局部放电位置标定装置来实施气体绝缘设备中的局部放电的位置标定，并利用电力电缆用的局部放电位置标定装置来实施电力电缆中的局部放电的位置标定。
另一方面，虽然也可利用同一局部放电位置标定装置，而不区别气体绝缘设备用和电力电缆用，但在此情况下，也需要利用同一局部放电位置标定装置来实施气体绝缘设备中的局部放电的位置标定，并实施电力电缆中的局部放电的位置标定。
即，以往，为了识别气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电，需要实施2次局部放电的测定。
此外，从需要将校准脉冲注入到电力电缆的工序也可明白，专利文献1所记载的现有技术为在电力电缆的工厂试验中使用的方法，并非以应用于运转中的气体绝缘设备为对象，也并非是实施局部放电的位置标定的技术。
另一方面，专利文献2所记载的现有技术虽涉及局部放电的位置标定，但为了识别气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电，如上述那样，实施气体绝缘设备中的局部放电的位置标定，并实施电力电缆中的局部放电的位置标定，需要实施2次局部放电的测定。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能以1次测定来识别气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电的局部放电位置标定装置。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，达成目的，本发明所涉及的局部放电位置标定装置能进行与电力电缆连接的气体绝缘设备内或所述电力电缆内发生的局部放电的位置标定，其特征在于，包括：第1传感器，该第1传感器安装于所述气体绝缘设备，能检测局部放电信号；第2传感器，该第2传感器安装于所述电力电缆，能检测所述局部放电信号；时间差检测部，该时间差检测部检测所述第1传感器对所述局部放电信号的检测时刻与所述第2传感器对所述局部放电信号的检测时刻之差即时间差；及处理部，该处理部基于由所述时间差检测部检测出的所述时间差、所述局部放电信号在所述气体绝缘设备内的传输速度、所述局部放电信号在所述电力电缆内的传输速度，来标定所述局部放电的发生位置。
发明效果
根据本发明，起到能以1次测定来识别气体绝缘设备和电力电缆中的哪一方发生了局部放电的效果。
附图说明
图1是表示适用实施方式所涉及的局部放电位置标定装置的设备结构的一个示例的图。
图2是表示箔电极的安装形态的图。
图3是表示实施方式所涉及的局部放电位置标定装置的结构例的框图。
图4是表示SAW滤波器6a、绝对值电路8a、AGC电路9a及比较器10a的各自的输出波形的一个示例的图。
图5是表示SAW滤波器6b、绝对值电路8b、AGC电路9b及比较器10b的各自的输出波形的一个示例的图。
图6是表示SAW滤波器6a的输出波形的其它示例的图。
图7是表示根据比较器10a、10b的输出来决定局部放电信号的检测时刻t1、t2的时间差Δt的情况的图。
图8是用于说明局部放电的发生位置的计算方法的图。
图9是表示图8中L1＝10m、L2＝15m的情况下的X与时间差的关系的一个示例的曲线图。
具体实施方式
下面，基于附图来详细说明本发明所涉及的局部放电位置标定装置的实施方式。此外，本发明并不由本实施方式所限定。
实施方式.
图1是表示适用本实施方式所涉及的局部放电位置标定装置的设备结构的一个示例的图。如图1所示，气体绝缘设备1与电力电缆2连接。气体绝缘设备1构成为在金属容器20内收纳通电部(未图示)并密封绝缘气体。在该通电部中有商用频率的电流流过。此外，气体绝缘设备1包括电缆接头部21。在电缆接头部21连接有电力电缆2中连接到气体绝缘设备1的连接端22。
电力电缆2为同轴电缆，包括导电性的芯线(未图示)、覆盖芯线的外周的绝缘体(未图示)、覆盖绝缘体的外周的导电性编组线及覆盖编组线的周围的绝缘性护套。此处，绝缘体一般设为交联聚乙烯。如后述那样，编组线在图2中由标号“2b”示出，护套在图2中由标号“2c”示出。气体绝缘设备1的通电部与电力电缆2的芯线电连接，金属容器20与电力电缆2的编组线接地。
在气体绝缘设备1安装有作为可检测局部放电信号的第1传感器的箔电极3a。在电力电缆2安装有作为可检测局部放电信号的第2传感器的箔电极3b。
图2是表示箔电极3a、3b的安装形态的图。详细而言，图2(a)中示出箔电极3a的安装形态，图2(b)中示出箔电极3b的安装形态。另外，图2(a)中仅示出金属容器20的纵向截面的一部分，图2(b)中仅示出电力电缆2的纵向截面的一部分。
如图2(a)所示，箔电极3a经由绝缘物25安装在金属容器20上。箔电极3a为箔状或者片材状或薄板状的金属电极，例如由铜形成。绝缘物25夹持在箔电极3a与金属容器20之间。箔电极3a例如可利用胶布粘贴于金属容器20。通过使用箔电极3a作为第1传感器，容易实现第1传感器的安装及拆卸。利用箔电极3a、金属容器20、绝缘物25构成电容器。
如图2(b)所示，箔电极3b安装在电力电缆2的护套2c上。箔电极3b可设为与箔电极3a相同的大小、形状及材质。护套2c由绝缘物形成，因此，即使在如图示例那样，将箔电极3b直接配置在护套2c上的情况下，也利用箔电极3b、电力电缆2的编组线2b、护套2c构成电容器。箔电极3b与箔电极3a同样，可利用胶布粘贴于电力电缆2。通过使用箔电极3b作为第2传感器，容易实现第2传感器的安装及拆卸。
图3是表示本实施方式所涉及的局部放电位置标定装置的结构例的框图。本实施方式所涉及的局部放电位置标定装置包括箔电极3a、3b、混频器4a、4b、PLL(Phase LockedLoop：锁相环)合成器5、频率设定电路7、SAW(Surface Acoustic Wave：表面弹性波)滤波器6a、6b、绝对值电路8a、8b、AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)电路9a、9b、比较器10a、10b、基准电压生成电路11、计数器12、处理部13及显示器14
箔电极3a连接到混频器4a，箔电极3a的输出输入到混频器4a。同样，箔电极3b连接到混频器4b，箔电极3b的输出输入到混频器4b。箔电极3a在气体绝缘设备1内或电力电缆2内发生了局部放电的情况下，检测局部放电信号，将该局部放电信号输出到混频器4a。同样，箔电极3b在气体绝缘设备1内或电力电缆2内发生了局部放电的情况下，检测局部放电信号，将该局部放电信号输出到混频器4b。
PLL合成器5与混频器4a、4b连接。PLL合成器5为采用PLL方式的频率合成器。PLL合成器5生成由频率设定电路7设定的局部振荡频率的信号即局部振荡信号，并将该局部振荡信号输出到混频器4a、4b。局部振荡信号例如为正弦波或余弦波。PLL合成器5及频率设定电路7构成局部振荡器30。
混频器4a与SAW滤波器6a连接。作为第1混频器的混频器4a将箔电极3a的输出和PLL合成器5的输出进行混频。具体而言，混频器4a将箔电极3a的输出和PLL合成器5的输出相乘，将两个输出之积输出到SAW滤波器6a。作为第1滤波器的SAW滤波器6a仅使混频器4a的输出中的通过频率的分量通过。另外，后面对于通过频率进行阐述。SAW滤波器6a为窄频带滤波器，通过频率为SAW滤波器6a的频带的中心频率。同样，混频器4b与SAW滤波器6b连接。作为第2混频器的混频器4b将箔电极3b的输出和PLL合成器5的输出进行混频。具体而言，混频器4b将箔电极3b的输出和PLL合成器5的输出相乘，将两个输出之积输出到SAW滤波器6b。作为第2滤波器的SAW滤波器6b仅使混频器4b的输出中的通过频率的分量通过。此处，SAW滤波器6b具有与SAW滤波器6a相同的通过频率。
混频器4a、4b、局部振荡器30及SAW滤波器6a、6b构成频率选择部31。频率选择部31在从箔电极3a输出的局部放电信号中，选择并输出检测频率的分量，并在从箔电极3b输出的局部放电信号中，选择并输出同一检测频率的分量。此处，检测频率为用于检测局部放电信号的预先决定的频率，是箔电极3a、3b共用的频率。
绝对值电路8a与SAW滤波器6a的后级连接。作为第1绝对值电路的绝对值电路8a输出SAW滤波器6a的输出的绝对值。同样，绝对值电路8b与SAW滤波器6b的后级连接。作为第2绝对值电路的绝对值电路8b输出SAW滤波器6b的输出的绝对值。
AGC电路9a与绝对值电路8a的后级连接。作为第1振幅调整电路的AGC电路9a对于绝对值电路8a的输出自动调整增益，将绝对值电路8a的输出的振幅调整为预先决定的一定的大小。同样，AGC电路9b与绝对值电路8b的后级连接。作为第2振幅调整电路的AGC电路9b对于绝对值电路8b的输出自动调整增益，将绝对值电路8b的输出的振幅调整为与绝对值电路8a的输出的振幅相同的大小。即，AGC电路9a、9b将绝对值电路8a、8b的输出的振幅进行标准化。通过如上述那样进行振幅的标准化，可抑制局部放电的大小及传输导致的局部放电信号的衰减的影响，可提高位置标定的精度。
比较器10a与AGC电路9a的后级连接。作为第1比较器的比较器10a将AGC电路9a的输出与由基准电压生成电路11生成的基准电压进行比较，根据AGC电路9a的输出和基准电压的大小，来输出不同值。例如，比较器10a在AGC电路9a的输出大于基准电压的情况下，输出VH，在AGC电路9a的输出小于基准电压的情况下，输出VL(＜VH)。此处，基准电压设定为大于检测频率下的噪声大小的值。噪声的大小在实际运用气体绝缘设备1的环境下评价。因此，在比较器10a的输出从VL变成VH时，检测出局部放电信号，该时刻成为箔电极3a对局部放电信号的检测时刻。
同样，比较器10b与AGC电路9b的后级连接。作为第2比较器的比较器10b将AGC电路9b的输出与由基准电压生成电路11生成的基准电压进行比较，根据AGC电路9b的输出和基准电压的大小，来输出不同值。从基准电压生成电路11输出到比较器10b的基准电压的大小与从基准电压生成电路11输出到比较器10a的基准电压的大小相同。例如，比较器10b在AGC电路9b的输出大于基准电压的情况下，输出VH，在AGC电路9b的输出小于基准电压的情况下，输出VL(＜VH)。因此，在比较器10b的输出从VL变成VH时，检测出局部放电信号，该时刻成为箔电极3b对局部放电信号的检测时刻。
在比较器10a、10b的后级连接有计数器12。计数器12对利用箔电极3a、3b基于比较器10a的输出和比较器10b的输出检测局部放电信号得到的时间差进行计数。即，计数器12为对从在比较器10a、10b中的一方检测到局部放电信号的检测时刻到在比较器10a、10b中的另一方检测到局部放电信号的检测时刻为止的时间差进行计数的电路。计数器12输出计数得到的时间差。
比较器10a、10b、基准电压生成电路11及计数器12构成时间差检测部32，该时间差检测部32检测箔电极3a对局部放电信号的检测时刻与箔电极3b对局部放电信号的检测时刻之差即时间差。该时间差为局部放电信号到箔电极3a、3b的信号到达时间差。
在计数器12的后级连接有处理器13。处理部13是例如作为微机的计算机。对处理部13输入作为计数器12的输出的时间差。如后述那样，处理部13基于该时间差、局部放电信号在气体绝缘设备1内的传输速度、局部放电信号在电力电缆2内的传输速度，对局部放电的发生位置进行标定。处理部13连接有显示器14，在显示器14显示由处理部13标定的局部放电的发生位置。
接下来，对本实施方式的动作进行说明。气体绝缘设备1的通电部和电力电缆2的芯线连接，气体绝缘设备1的金属容器20和电力电缆2的编组线接地，因此，无论气体绝缘设备1及电力电缆2中的任一方发生局部放电，局部放电都会传输到另一方。另外，设局部放电发生在箔电极3a、3b之间。通过调整箔电极3a、3b的安装位置，能始终实现这种设定。
若气体绝缘设备1内或电力电缆2内发生局部放电，则局部放电在气体绝缘设备1内及电力电缆2内传输，到达箔电极3a、3b的设置位置，箔电极3a、3b分别检测局部放电信号。
利用混频器4a，将箔电极3a的输出与从PLL合成器5输出的局部振荡信号相乘，从混频器4a输出箔电极3a的输出与局部振荡信号之积。混频器4a的输出输入到SAW滤波器6a，SAW滤波器6a仅使混频器4a的输出中的通过频率的分量通过。若设局部放电信号的检测频率为f，局部振荡频率为f0，则混频器4a的输出具有频率(f0+f)的分量和频率(f0-f)的分量。因而，本实施方式中，将SAW滤波器6a的通过频率设定为(f0+f)。
同样，利用混频器4b，将箔电极3b的输出与从PLL合成器5输出的局部振荡信号相乘，从混频器4b输出箔电极3b的输出与局部振荡信号之积。混频器4b的输出输入到SAW滤波器6b，SAW滤波器6b仅使混频器4b的输出中与SAW滤波器6a相同的通过频率的分量通过。若设局部放电信号的检测频率为f，局部振荡频率为f0，则混频器4b的输出具有频率(f0+f)的分量和频率(f0-f)的分量。SAW滤波器6b的通过频率设定为与SAW滤波器6a的通过频率相同。
这样，SAW滤波器6a、6b选择混频器4a、4b的输出中的上侧波段，仅使上侧波段中的特定频率的分量通过。
例如在仅想从局部放电信号中取出5MHz的信号分量的情况下，将SAW滤波器6a、6b的通过频率固定于30MHz，将PLL合成器5的局部振荡频率设定为25MHz。在5MHz的信号和25MHz的信号进行乘法运算的情况下，所生成的频率为30MHz和20MHz，但如上述那样，本实施方式中，构成为选择频率较高的30MHz。此外，在仅想从局部放电信号中取出10MHz的信号分量的情况下，将PLL合成器5的局部振荡频率设定为20MHz即可。
这样，利用SAW滤波器6a、6b选择混频器4a、4b的输出中频率较高的(f0+f)的分量是为了在实施局部放电的位置标定时提高信号波形的时间分辨率。即，通过利用频率较高的(f0+f)的分量，与利用频率较低的(f0-f)的分量的情况相比，可高精度地检测出局部放电信号的上升沿或下降沿，且能以更高精度检测局部放电信号的检测时刻。
此外，从局部放电信号中提取检测频率的分量是由于，在电力电缆2发生了局部放电的情况下，局部放电信号的频带为低频带(数MHz～几十MHz)，在该频带下，一般环境导致的噪声较大，因此，利用该频带中噪声更小的频率来实施位置标定。另外，在气体绝缘设备1内产生了局部放电信号的情况下，局部放电信号的频带不仅涉及低频带(数MHz～几十MHz)，还涉及到高频带(几十MHz～超过1GHz)，但在本实施方式中，无论在气体绝缘设备1及电力电缆2中的哪一方发生了局部放电的情况下均能进行位置标定，因此，从低频带(数MHz～几十MHz)中考虑噪声来选择局部放电信号的检测频率。
接着，SAW滤波器6a的输出输入到绝对值电路8a。绝对值电路8a获取SAW滤波器6a的输出的绝对值后将其输出。即，通过SAW滤波器6a后的电压信号由绝对值电路8a将负的电压值转换成正的电压值。同样，SAW滤波器6b的输出输入到绝对值电路8b。绝对值电路8b获取SAW滤波器6b的输出的绝对值后将其输出。即，通过SAW滤波器6b后的电压信号由绝对值电路8b将负的电压值转换成正的电压值。
接着，绝对值电路8a的输出输入到AGC电路9a。AGC电路9a将绝对值电路8a的输出的振幅调整为预先决定的一定的大小。同样，AGC电路9b将绝对值电路8b的输出的振幅调整为上述一定的大小。这样，利用AGC电路9a、9b，使绝对值电路8a、8b的输出完成振幅的标准化。
接着，AGC电路9a的输出输入到比较器10a。比较器10a将AGC电路9a的输出与由基准电压生成电路11生成的基准电压进行比较，根据AGC电路9a的输出和基准电压的大小，来输出不同值。同样，AGC电路9b的输出输入到比较器10b。比较器10b将AGC电路9b的输出与由基准电压生成电路11生成的基准电压进行比较，根据AGC电路9b的输出和基准电压的大小，来输出不同值。
图4是表示SAW滤波器6a、绝对值电路8a、AGC电路9a及比较器10a的各自的输出波形的一个示例的图，图5是表示SAW滤波器6b、绝对值电路8b、AGC电路9b及比较器10b的各自的输出波形的一个示例的图，图6是表示SAW滤波器6a的输出波形的其它示例的图。另外，图4至图6的各图中，横轴表示时间，纵轴表示作为输出的电压。此外，图4中，以设AGC电路9a的增益为1的情况为例进行说明。
具体而言，图4(a)中示出SAW滤波器6a的输出波形。输出波形表示局部放电信号。图4(b)中示出绝对值电路8a的输出波形，图4(a)的输出波形中电压为负的部分反转为正。此外，如上述那样，设AGC电路9a的增益为1，因此，绝对值电路8a的输出波形与AGC电路9a的输出波形相等。因而，比较器10a将图4(b)的输出波形与基准电压V0(＞0)进行比较。其结果是，在时刻t1，比较器10a的输出从VL变化为VH。即，时刻t1为箔电极3a对局部放电信号的检测时刻。图4(c)中示出局部放电信号上升而被检测出时的比较器10a的输出波形。此外，在图4(c)中，设VL＝0。
图5(a)中示出SAW滤波器6b的输出波形。若与图4(a)相比，则局部放电信号延迟到达，振幅也不同。图5(b)中，利用单点划线表示绝对值电路8b的输出波形，同时利用实线表示AGC电路9b的输出波形。AGC电路9b的输出波形的振幅调整成与图4(b)所示的AGC电路9a的输出波形的振幅相等。因而，比较器10b将AGC电路9b的输出波形(实线)与基准电压V0进行比较。其结果是，在时刻t2，比较器10b的输出从VL变化为VH。即，时刻t2为箔电极3b对局部放电信号的检测时刻。图5(c)中示出局部放电信号上升而被检测出时的比较器10b的输出波形。
另外，图5(b)中，利用t3表示将绝对值电路8b的输出输入到比较器10b时的局部放电信号的检测时刻。从该示例可知，t3与t2不同。即，由于局部放电信号的上升沿的斜率在绝对值电路8b的输出波形和AGC电路9b的输出波形中不同，因此，这种斜率的差异成为检测时刻的差异。因而，本实施方式中，利用AGC电路9a、9b，使得绝对值电路8a、8b的输出波形的振幅达到预先决定的一定的振幅，从而抑制箔电极3a、3b对局部放电信号的检测时刻的误差。
此外，在比较器10a、10b的前级设置绝对值电路8a、8b的理由如下所述。混频器4a、4b的输出为利用局部放电信号对局部振荡信号进行调制后得到的信号。此时，混频器4a、4b的输出波形是向正侧上升还是向负侧下降由PLL合成器5的相位状态来决定。图6示出从混频器4a输出且通过SAW滤波器6a后的输出波形，但与图4不同，为局部放电信号在下降沿被检测出的示例。如上所述，在后级的比较器10a、10b，通过与基准电压V0进行比较，求出局部放电信号的检测时刻，因此，在比较器10a、10b的前级未设置绝对值电路8a、8b的情况下，对于下降沿的局部放电信号，信号的检测时刻延迟，因此，成为检测时刻的误差的主要原因。换言之，通过在比较器10a、10b的前级设置绝对值电路8a、8b，可抑制局部放电信号的检测时刻的延迟。
接着，比较器10a、10b的输出输入到计数器12。计数器12对从在比较器10a、10b中的一方检测到局部放电信号的检测时刻到在比较器10a、10b中的另一方检测到局部放电信号的检测时刻为止的时间差进行计数。
图7是表示根据比较器10a、10b的输出来决定局部放电信号的检测时刻t1、t2的时间差Δt的情况的图。即，计数器12对从根据比较器10a的输出检测到局部放电信号的时刻t1到根据比较器10b的输出检测到局部放电信号的时刻t2为止的时间差Δt进行计数。另外，比较器10a、10b中的哪一方先检测出局部放电信号取决于局部放电的发生位置，因此，计数器12以比较器10a、10b中的一方为基准，以包含正负符号的方式输出从在一方检测出局部放电信号的时刻到在另一方检测出局部放电信号的时刻为止的时间差。例如，在以比较器10b为基准的情况下，Δt设为(t1-t2)，在图示例中，Δt为负的值。
接着，计数器12的输出输入到处理部13。处理部13基于该时间差Δt、局部放电信号在气体绝缘设备1内的传输速度V1、局部放电信号在电力电缆2内的传输速度V2，对局部放电的发生位置进行标定。
图8是用于说明局部放电的发生位置的计算方法的图。图8中，利用L1表示气体绝缘设备1与电力电缆2的连接部位(C)到箔电极3a的位置(A)的距离，利用L2表示从连接部位(C)到箔电极3b的位置(B)的距离，利用X表示从连接部位(C)到局部放电的放电点(D)的距离。另外，在计算局部放电的发生位置时，局部放电的传输方向的距离成为问题，因此，图8中，将气体绝缘设备1及电力电缆2线性描绘，示出作为传输方向的轴向的距离。此处，关于轴向，在气体绝缘设备1的情况下为金属容器20的轴向，在电力电缆2的情况下为芯线的方向。连接部位(C)为电力电缆2的连接到气体绝缘设备1的连接端22，为气体绝缘设备1与电力电缆2的边界。
首先，考虑X＞0的情况。此情况为局部放电发生在电力电缆2内的情况。局部放电信号从D至A为止的时间为L1/V1+X/V2，局部放电从D至B为止的时间为(L2-X)/V2，因此，在以箔电极3b中的局部放电信号的检测时刻为基准的情况下，时间差Δt由下式给出。
Δt＝(L1/V1+X/V2)-(L2-X)/V2
＝(L1/V1-L2/V2)+2X/V2
＝Δt0+2X/V2···(1)
此处，定义为Δt0＝(L1/V1-L2/V2)。在此情况下，从(1)可知，Δt-Δt0＞0，即Δt＞Δt0。
接下来，考虑X＜0的情况。此情况为局部放电发生在绝缘设备1内的情况。局部放电信号从D至A为止的时间为(L1+X)/V1，局部放电从D至B为止的时间为(-X/V1+L2/V2)，因此，在以箔电极3b中的局部放电信号的检测时刻为基准的情况下，时间差Δt由下式给出。
Δt＝(L1+X)/V1-(-X/V1+L2/V2)
＝(L1/V1-L2/V2)+2X/V1
＝Δt0+2X/V1···(2)
在此情况下，从(2)可知，Δt-Δt0＜0，即Δt＜Δt0。
另外可以明确，Δt0为X＝0时、即局部放电发生在连接部位(C)时的时间差。
此处，在安装箔电极3a、3b之后，能测量L1、L2，因此，L1、L2为已知的，将L1、L2的测量数据预先输入到处理部13。此外，气体绝缘设备1内的局部放电信号的传输速度V1由绝缘气体的介电常数决定，电力电缆2内的局部放电信号的传输速度V2由电力电缆2内的绝缘体的介电常数决定，因此，将介电常数数据预先输入到处理部13。另外，在设绝缘气体为SF6(六氟化硫)气体时，SF6(六氟化硫)气体的相对介电常数约为1，在设电力电缆2的绝缘体为交联聚乙烯时，交联聚乙烯的相对介电常数为2.3左右。因此，V1约为光速，V2为光速的1/√(2.3)倍左右。
处理部13所进行的位置标定如以下那样完成。处理部13根据输入的介电常数数据，利用介质中的电磁波的传输速度和介电常数的已知关系，计算V1、V2。另外，也可将V1、V2的数据预先输入到处理部13，以代替介电常数数据。处理部13利用L1、L2、V1、V2来计算Δt0。另外，也可将预先计算出的Δt0输入到处理部13。
接着，处理部13将从计数器12输出的时间差Δt与作为计算值的Δt0进行比较。
比较结果是Δt＞Δt0的情况下，相当于(1)的情况，因此，以
X＝(Δt-Δt0)×V2/2···(3)
来给出。即，在Δt＞Δt0的情况下，X＞0，可判定为局部放电发生在电力电缆2内，具体位置由(3)来给出。
比较结果是Δt＜Δt0的情况下，相当于(2)的情况，因此，以
X＝(Δt-Δt0)×V1/2···(4)
来给出。即，在Δt＜Δt0的情况下，X＜0，可判定为局部放电发生在气体绝缘设备1内，具体位置由(4)来给出。
若比较结果是Δt＝Δt0，则如上述那样，可判定为局部放电发生在连接部位(C)。
图9是表示图8中L1＝10m、L2＝15m的情况下的X与时间差的关系的一个示例的曲线图。横轴为X(m)，纵轴为时间差(ns)。该关系是设为V1＝3.0×108(m/s)、V2＝1/√(2.3)×V1来计算得到的结果。斜率以X＝0为边界而变化，但这是由V1和V2不同导致的。
如以上说明的那样，本实施方式所涉及的局部放电位置标定装置包括：安装于气体绝缘设备1的箔电极3a；安装于电力电缆2的箔电极3b；检测箔电极3a对局部放电信号的检测时刻与箔电极3b对所述局部放电信号的检测时刻之差即时间差的时间差检测部32；及基于由时间差检测部32检测出的所述时间差、所述局部放电信号在气体绝缘设备1内的传输速度V1、所述局部放电信号在电力电缆2内的传输速度V2，来标定所述局部放电的发生位置的处理部13，因此，能以1次测定来识别气体绝缘设备1和电力电缆2中的哪一方发生了局部放电。
此外，本实施方式所涉及的局部放电位置标定装置包括频率选择部31，该频率选择部31在从箔电极3a输出的所述局部放电信号中，选择预先决定的检测频率的分量，并在从箔电极3b输出的所述局部放电信号中，选择所述检测频率的分量，因此，时间差检测部32可基于同一检测频率的分量来求出箔电极3a对所述局部放电信号的检测时刻和箔电极3b对所述局部放电信号的检测时刻，提高时间差的检测精度，提高位置标定的精度。
另外，也可基于分别不同的检测频率的分量来求出箔电极3a对所述局部放电信号的检测时刻和箔电极3b对所述局部放电信号的检测时刻，但在此情况下，与本实施方式相比，时间差的检测精度变低。
此外，本实施方式中，SAW滤波器6a、6b选择混频器4a、4b的输出中的上侧波段，仅使上侧波段中的特定频率的分量通过。通过这样，可提高信号波形的时间分辨率，提高时间差的检测精度，提高位置标定的精度。
另外，SAW滤波器6a、6b也可选择混频器4a、4b的输出中的下侧波段，仅使下侧波段中的特定频率的分量通过，但在此情况下，与本实施方式相比，时间差的检测精度变低。
此外，在本实施方式中，设置有将SAW滤波器6a的输出的振幅调整为一定大小的AGC电路9a、及将SAW滤波器6b的输出的振幅调整为一定大小的AGC电路9b。通过这样，对于SAW滤波器6a、6b的输出，可抑制局部放电的大小及传输导致的局部放电信号的衰减的影响，提高时间差的检测精度，提高位置标定的精度。
另外，也可采用不设置AGC电路9a、9b的结构，但在此情况下，与本实施方式相比，时间差的检测精度变低。
此外，在本实施方式中，在SAW滤波器6a的后级且在AGC电路9a的前级配置绝对值电路8a，并在SAW滤波器6b的后级且在AGC电路9b的前级配置绝对值电路8b。通过这样，在利用混频器4a、4b进行调制后，与局部放电信号是在上升沿检测出或者是在下降沿检测出无关，而通过利用后级的比较器10a、10b将局部放电信号与正的基准电压V0进行比较，从而能高精度地检测局部放电信号的检测时刻。
另外，也可不设置绝对值电路8a、8b，通过在时间差检测部32中判定是否局部放电信号大于V0、或者小于-V0，从而与本实施方式同样，求出局部放电信号的检测时刻。
此外，本实施方式中，利用比较器10a、10b、基准电压生成电路11及计数器12来构成时间差检测部32。由此，能够利用简单结构高精度地检测时间差。
根据本实施方式，处理部13比较检测出的时间差Δt与预先计算出的Δt0的大小，从而可容易判定局部放电是否发生在气体绝缘设备1侧或者发生在电力电缆2侧，并且，通过利用上述(3)、(4)，可具体求出发生位置。特别是，利用本实施方式的结构，提高了局部放电的位置标定的精度，因此，在对包含气体绝缘设备1与电力电缆2的边界的数m的范围内发生的局部放电进行位置标定的情况下，可将其误差抑制到数cm。
此外，本实施方式中，设箔电极3a、3b为第1及第2传感器。箔电极3a、3b容易安装及拆卸，设置场所也有自由度。此外，通过使箔电极3a、3b的大小及形状一致，可利用相同灵敏度的传感器检测局部放电。此外，通过利用箔电极3a、3b，可使本实施方式的局部放电位置标定装置为可移动型。
另外，也可使用箔电极3a、3b以外的传感器作为第1及第2传感器。
此外，本实施方式中，频率选择部31采用利用超外差方式的结构，但也可利用其它结构来选择预先决定的检测频率的分量。
以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个示例，也可以与已知技术组合，在不脱离本发明要点的范围内，也可以省略、变更结构的一部分。
标号说明
1气体绝缘设备、2电力电缆、2b编组线、2c护套、3a，3b箔电极、4a，4b混频器、5 PLL合成器、6a，6b SAW滤波器、7频率设定电路、8a，8b绝对值电路、9a，9b AGC电路、10a，10b比较器、11基准电压生成电路、12计数器、13处理部、14显示器、20金属容器、21电缆接头部、22连接端、25绝缘物、30局部振荡器、31频率选择部、32时间差检测部。
Claims (8)
1.一种局部放电位置标定装置，该局部放电位置标定装置能进行与电力电缆连接的气体绝缘设备内或所述电力电缆内发生的局部放电的位置标定，其特征在于，包括：
第1传感器，该第1传感器安装于所述气体绝缘设备，能检测局部放电信号；
第2传感器，该第2传感器安装于所述电力电缆，能检测所述局部放电信号；
时间差检测部，该时间差检测部检测所述第1传感器对所述局部放电信号的检测时刻与所述第2传感器对所述局部放电信号的检测时刻之差即时间差；以及
处理部，该处理部基于由所述时间差检测部检测出的所述时间差、所述局部放电信号在所述气体绝缘设备内的传输速度、所述局部放电信号在所述电力电缆内的传输速度，来标定所述局部放电的发生位置。
2.如权利要求1所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，
包括频率选择部，该频率选择部在从所述第1传感器输出的所述局部放电信号中，选择预先决定的检测频率的分量，并在从所述第2传感器输出的所述局部放电信号中，选择所述检测频率的分量，
所述时间差检测部基于所述频率选择部的输出，检测所述时间差。
3.如权利要求2所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，
所述频率选择部包括：
局部振荡器，该局部振荡器生成局部振荡频率的局部振荡信号；
第1混频器，该第1混频器将所述第1传感器的输出和所述局部振荡信号进行混频；
第1滤波器，该第1滤波器将所述检测频率与所述局部振荡频率之和的频率作为通过频率，仅使所述第1混频器的输出中的所述通过频率的分量通过；
第2混频器，该第2混频器将所述第2传感器的输出和所述局部振荡信号进行混频；以及
第2滤波器，该第2滤波器具有与所述第1滤波器相同的通过频率，仅使所述第2混频器的输出中的所述通过频率的分量通过。
4.如权利要求3所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，包括：
第1振幅调整电路，该第1振幅调整电路将所述第1滤波器的输出的振幅调整为一定大小；以及
第2振幅调整电路，该第2振幅调整电路将所述第2滤波器的输出的振幅调整为所述一定大小；
所述时间差检测部基于所述第1振幅调整电路的输出和所述第2振幅调整电路的输出，检测所述时间差。
5.如权利要求4所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，包括：
第1绝对值电路，该第1绝对值电路配置在所述第1滤波器的后级且在所述第1振幅调整电路的前级，将所述第1滤波器的输出的绝对值输出到所述第1振幅调整电路；以及
第2绝对值电路，该第2绝对值电路配置在所述第2滤波器的后级且在所述第2振幅调整电路的前级，将所述第2滤波器的输出的绝对值输出到所述第2振幅调整电路。
6.如权利要求5所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，
所述时间差检测部包括：
第1比较器，该第1比较器根据所述第1振幅调整电路的输出和基准电压的大小，输出不同值；
第2比较器，该第2比较器根据所述第2振幅调整电路的输出和所述基准电压的大小，输出不同值；以及
计数器，该计数器基于所述第1比较器的输出和所述第2比较器的输出，对所述时间差进行计数。
7.如权利要求1至6中任一项所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，
在设所述气体绝缘设备与所述电力电缆的连接部位到所述第1传感器的位置的距离为L1、从所述连接部位到所述第2传感器的位置的距离为L2、所述局部放电信号在所述气体绝缘设备内的传输速度为V1、所述局部放电信号在所述电力电缆内的传输速度为V2的情况下，所述处理部将所述时间差与(L1/V1-L2/V2)的计算值进行比较，在所述时间差大于(L1/V1-L2/V2)的计算值时，判定为所述局部放电发生在所述电力电缆内，在所述时间差小于(L1/V1-L2/V2)的计算值时，判定为所述局部放电发生在所述气体绝缘设备内，在所述时间差等于(L1/V1-L2/V2)的计算值时，判定为所述局部放电发生在所述连接部位。
8.如权利要求1至6中任一项所述的局部放电位置标定装置，其特征在于，
所述第1传感器及第2传感器分别为箔电极，
所述第1传感器经由绝缘物安装于所述气体绝缘设备的金属容器上，
所述第2传感器安装于所述电力电缆上。
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