CN1871523A

CN1871523A - 绝缘劣化诊断装置

Info

Publication number: CN1871523A
Application number: CNA2004800312633A
Authority: CN
Inventors: 新元孝; 浦边裕二; 室伏辰也; 小川达也
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JPWO2005038475A1; US7285961B2; GB2422967A; WO2005038475A1; KR20060085947A; CN100480713C; KR100812291B1; HK1094467A1; US20070085548A1; JP4592592B2; GB2422967B; GB0609189D0

Abstract

一种绝缘劣化诊断装置(1a)，具备变流器(7a)、第1放大器(15)、第1高通滤波器(17)、低通滤波器(19)、第2放大器(20)、第2高通滤波器(21)及放电判断部(30)。变流器(7a)具有在商用频率下有－60dB以下的衰减量及－5dB/oct以下的倾斜特性的滤波器功能，检出流过接地线(5)的电流。第1放大器(15)放大来自变流器(7a)的电流信号。第1高通滤波器(17)从放大了的电流信号中除去低频成分。低通滤波器(19)从除去了低频成分的电流信号中除去高频成分。第2放大器(20)把来自低通滤波器(19)的电流信号放大到规定的电平。第2高通滤波器(21)从由第2放大器(20)放大了的电流信号中抽取与部分放电所涉及的放电电流对应的信号。放电判断部(30)基于由第2高通滤波器(21)抽取了的信号，判断电缆(2)中是否产生了部分放电。

Description

绝缘劣化诊断装置

技术领域

本发明涉及诊断与高压系统连接的高压供电设备(电力电缆等)的绝缘劣化的装置，具体涉及基于流过高压供电设备的接地线的放电电流来测量在高压供电设备内部产生了的部分放电的诊断装置。

背景技术

特公平6-7146号公报中披露了诊断电力电缆的绝缘劣化的方法。此方法利用由于部分放电而产生了的放电电流来诊断电力电缆的绝缘劣化。如图1A所示，诊断装置101具备电缆102、中间连接部103、终端连接部104a、104b、高频扼流线圈105、高压电源106、耦合电容器107、检出阻抗108和部分放电测量仪109。另外，图1A、1B分别是诊断装置101的接线图、等效电路图。

电缆102是用中间连接部103连接2个电缆而构成的。还有，电缆102具有与终端连接部104a的第1端部连接的第1端部和与终端连接部104b的第1端部连接的第2端部。终端连接部104a具有通过高频扼流线圈105而与高压电源106连接的第2端部。终端连接部104b具有通过耦合电容器107而与检出阻抗108连接的第2端部。部分放电测量仪109具有与检出阻抗108的两端分别连接的两端，并检出在检出阻抗108的两端发生的电位差。图1B中的电容器102a具有与电缆102的静电电容相等的静电电容。

其次，说明诊断装置101的绝缘劣化诊断方法。停止电缆102的运行之后，从高压电源106向电缆102施加测试电压。通过此操作，部分放电在电缆102的绝缘体上发生，在电缆102的导体中感应放电电流。另外，放电电流具有高频的脉冲波形。放电电流通过耦合电容器107向检出阻抗108输出。部分放电测量仪109检出在检出阻抗108的两端发生的脉冲性电压，生成数据。对生成了的数据实施规定的处理之后，电缆102的绝缘劣化就得以诊断。

部分放电测量仪109例如是调谐式部分放电测量仪。部分放电测量仪109具备调谐检出器、宽带衰减器、调谐放大器和检波器等(全部省略图示)。调谐检出器把脉冲性电压作为一定的频率的衰减振动波形来检出。宽带衰减器把调谐检出器的输出波形衰减到恰当的电平。调谐放大器为了避开无线电广播带域，采用以400kHz为中心频率的调谐频率来调谐、放大宽带衰减器的输出波形。检波器对调谐放大器的输出波形进行检波。

还有，特开2000-2743号公报中披露了诊断配电用高压架空电缆的分歧连接体的绝缘劣化的方法。此方法利用流过引入电缆的高频电流来诊断分歧连接体的绝缘劣化。

如图2所示，引入电缆202通过连接体203而从架空电缆208分歧。诊断装置201具备变流器204、放大器205、谱线分析仪206和计算机207。变流器204安装在引入电缆202上。放大器205放大由变流器204检出了的高频电流的波形。谱线分析仪206测量被放大了的高频电流的频谱。计算机207在存储器中存储高频电流的波形图形和频谱。

其次，说明诊断装置201的绝缘劣化诊断方法。正常的连接体203中的高频电流的基准波形图形和基准频谱预先存储在计算机207的存储器中。其次，把诊断对象的连接体203中的高频电流的波形图形和频谱存储在计算机207的存储器中，分别与基准波形图形及基准频谱进行比较。通过此比较来诊断部分放电的程度，即连接体203的绝缘劣化的程度。

在连接体203中发生了部分放电时，在2～6MHz及6～10MHz的带域，高频电流的频谱取大的值。一般的环境噪声的频谱在2～6MHz及6～10MHz的带域取小的值，因而根据上述方法，能相对于环境噪声的发生而简单识别部分放电的发生。

然而，在前一诊断方法中需要在电缆102上安装耦合电容器107并停止电缆102的运行。因此，此诊断方法只用于产品出货时的检查或者产品开发时的特性评价。还有，从由检出阻抗108检出了的脉冲性电压中抽取单一频率(400kHz)用于部分放电测量，实际状态下不方便。并且，部分放电测量仪109是调谐式部分放电测量仪等，因而导致电路构成的复杂化。

在后一诊断方法中，为了求得高频电流的频谱而使用谱线分析仪，因而导致装置的高价化。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现装置构成的简化及低成本化的绝缘劣化诊断装置。

还有，本发明的目的是提供一种用于精密测量由运行中的高压供电设备产生的部分放电的绝缘劣化诊断装置。

为了达成上述目的，本发明提供一种绝缘劣化诊断装置，其特征在于具备：具有在商用频率下有-60dB以下的衰减量及-5dB/oct以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在被测量线中流动的电流的电流检出器；基于由上述电流检出器检出了的电流，从电流信号中除去低频成分的第1高通滤波器；从来自上述第1高通滤波器的电流信号中除去高频成分的低通滤波器；把来自上述低通滤波器的电流信号放大到规定的电平的放大器；从由上述放大器放大了的电流信号中抽取与在上述被测量线中发生了的部分放电所涉及的放电电流对应的信号的第2高通滤波器；以及基于由上述第2高通滤波器抽取了的信号，判断是否在上述被测量线中产生了部分放电的放电判断部。

根据本发明，使电流检出器具有在商用频率下有-60dB以下的衰减量及-5dB/oct以下的倾斜特性的滤波器功能，因而不需要用于除去被测量线中流动的商用频率的充电电流的滤波器。因此，能以简单的构成且低价、精度很好地测量工作状态下的被测量线的部分放电。

还有，为了达成上述目的，本发明提供一种绝缘劣化诊断装置，其特征在于具备：具有在商用频率下有-60dB以下的衰减量及-5dB/oct以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在被测量线中流动的电流的第1电流检出器；把基于由上述第1电流检出器检出了的电流的信号放大到规定的电平的第1放大器；在由上述第1放大器放大了的信号中使属于第1频率带域内的频率成分通过的低域带通滤波器；在由上述第1放大器放大了的信号中使属于第2频率带域内的频率成分通过的第1高域带通滤波器；基于来自上述低域带通滤波器的第1信号，判断是否在上述被测量线中产生了部分放电的低域放电判断部；具有在商用频率下有-60dB以下的衰减量及-5dB/oct以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在与上述被测量线连接的其他线中流动的电流的第2电流检出器；把基于由上述第2电流检出器检出了的电流的信号放大到规定的电平的第2放大器；在由上述第2放大器放大了的信号中使属于第2频率带域内的频率成分通过的第2高域带通滤波器；比较来自上述第1高域带通滤波器的第2信号和来自上述第2高域带通滤波器的第3信号的极性，判断是否有反极性的极性判断部；对上述第2信号和上述第3信号加以运算，从上述第2信号中除去噪声的消除电路；基于来自上述消除电路的第4信号，判断是否在上述被测量线中产生了部分放电的高域放电判断部；基于上述第1信号和上述第4信号的比率，判断是否在上述被测量线中产生了部分放电的比率比较部；基于上述低域放电判断部的判断结果、上述高域放电判断部的判断结果和上述比率比较部的判断结果，最终判断是否在上述被测量线中产生了部分放电的最终放电判断部。

根据本发明，设定了第1频率带域和第2频率带域之后，用低域放电判断部、高域放电判断部和比率比较部的3个判断结果来判断是否在被测量线中产生了部分放电。因此，能提高被测量线中的部分放电的判断准确度。

附图说明

[图1A]图1A是诊断现有高压供电设备的绝缘劣化的装置的接线图。

[图1B]图1B是诊断现有高压供电设备的绝缘劣化的装置的等效电路图。

[图2]图2是诊断现有高压供电设备的绝缘劣化的另外的装置的构成图。

[图3]图3是本发明的第1实施方式所涉及的诊断装置的构成图。

[图4]图4是表示本发明的第1及2实施方式所涉及的变流器的频率特性的图。

[图5]图5是表示本发明的第1实施方式所涉及的第1级滤波器的频率特性的图。

[图6]图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的第2级滤波器的频率特性的图。

[图7]图7是输入到本发明的第1实施方式所涉及的低通滤波器的第1放大信号的频率特性。

[图8]图8A是表示本发明的第1实施方式所涉及的诊断装置的TP处的第2放大信号的频谱的图。图8B是表示本发明的第1实施方式所涉及的诊断装置的TP2处的第2放大信号的频谱的图。图8C是放大了图8A的一部分的时间标度的图。图8D是放大了图8B的一部分的时间标度的图。

[图9]图9是本发明的第2实施方式所涉及的诊断装置的构成图。

[图10]图10是表示本发明的第1及2实施方式所涉及的第1及2级滤波器的频率特性的图。

[图11]图11是本发明的第3实施方式所涉及的诊断装置的部分构成图。

[图12]图12是用于说明本发明的第4实施方式所涉及的诊断装置中的噪声电流的发生状态的图。

[图13]图13是表示本发明的第4实施方式所涉及的诊断装置中的噪声电流的实测波形的图。

[图14]图14是本发明的第4实施方式所涉及的诊断装置的构成图。

[图15]图15A是表示输入到本发明的第4实施方式所涉及的第1检波部的信号波形的图。图15B是表示由本发明的第4实施方式所涉及的第1检波部对输入信号进行全波整流所得的波形的图。图15C是表示由本发明的第4实施方式所涉及的第1检波部对全波整流信号进行滤波所得的波形的图。

[图16]图16A是表示本发明的第4实施方式所涉及的在电缆中未发生部分放电的状态下的电缆中流动的噪声电流信号的图。图16B是表示本发明的第4实施方式所涉及的在电缆中未发生部分放电的状态下的合成信号的实测波形的图。

[图17]图17A是表示本发明的第4实施方式所涉及的在电缆中发生了部分放电的状态下的电缆中流动的噪声—放电电流信号的图。图17B是表示本发明的第4实施方式所涉及的在电缆中发生了部分放电的状态下的合成信号的实测波形的图。

[图18]图18是本发明的第4实施方式的变形例所涉及的诊断装置的构成图。

[图19]图19是本发明的第4实施方式的变形例所涉及的其他诊断装置的构成图。

[图20]图20是本发明的第5实施方式所涉及的诊断装置的构成图。

[图21]图21A是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中发生了部分放电的状态下的低域输出信号的波形的图。图21B是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中发生了部分放电的状态下的高域输出信号的波形的图。图21C是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中发生了部分放电的状态下的检波合成所得的高域输出信号的波形的图。

[图22]图22A是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中发生了部分放电的状态下的低域输出信号的波形的图。图22B是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中发生了部分放电的状态下的高域输出信号的波形的图。图22C是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中发生了部分放电的状态下的检波合成所得的高域输出信号的波形的图。

[图23]图23A是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中未发生部分放电的状态下的在低域频率带的噪声波形的图。图23B是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中未发生部分放电的状态下的在高域频率带的噪声波形的图。图23C是表示本发明的第5实施方式所涉及的在短电缆中未发生部分放电的状态下的在高域频率带的检波合成所得的噪声波形的图。

[图24]图24A是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中未发生部分放电的状态下的在低域频率带的噪声波形的图。图24B是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中未发生部分放电的状态下的在高域频率带的噪声波形的图。图24C是表示本发明的第5实施方式所涉及的在长电缆中未发生部分放电的状态下的在高域频率带的检波合成所得的噪声波形的图。

[图25]图25是表示本发明的第5实施方式所涉及在电缆2a中注入了构成脉冲(电荷量100pC)的场合的电缆长与低域输出信号值，以及电缆长与高域输出信号值的关系的图。

具体实施方式

参照图3至25，详细说明本发明的第1至5实施方式。

在本发明中，作为高压供电设备的一个例子，以电力电缆(以后称为电缆)为对象。

我们发现了以下事实。第1，在电缆中检出的部分放电的电荷量是约500pC以下，特别是约10～200pC是支配性的。第2，在电缆中检出的放电电流(脉冲波形)的低频率带域在100～500KHz的范围内，特别是100～400KHz的范围内的低频率是支配性的。还有，此低频率有几个峰，且以短时间收敛。第3，在电缆中检出的放电电流的高频率带域在1.5～5MHz的范围内。还有，此高频率有几个峰，且以短时间收敛。另外，在电缆的绝缘体中发生部分放电的话，就作为脉冲波形在电缆的导体中感应放电电流。

在本发明的第1至4实施方式中，把以100～400kHz的低频率带域内的频率为主要成分的放电电流作为检出对象。根据此设定，诊断装置就能除去噪声而不受高次谐波等的影响，取出与放电电流的原波形大体上对应的波形，所以能识别放电电流的波形和噪声的波形，并且能诊断电缆的绝缘劣化的程度。

还有，在本发明的第5实施方式中，把以100～500KHz的低频率带域和1.5～5MHz的高频率带域内的频率为主要成分的放电电流作为检出对象。根据此设定，诊断装置在仅低频率带域的设定的优点之外，还能识别检出了的部分放电是从电缆发生的，还是从与电缆连接的电力设备(马达、变压器等)发生的。

(第1实施方式)

如图3所示，电缆2具有安装了终端连接部3的端部。接地线5具有与电缆2的端部外周上的屏蔽层连接的一端和接地的另一端。接地线5例如由IV线组成。IV线由包围捻铜线的外周的0.8mm厚的PVC组成。接地线5的屏蔽层由铜带等组成。另外，接地线5与本发明的被测量线对应。

诊断装置1a安装在接地线5上。诊断装置1a具备变流器(CT)7a、负载电阻13、电阻14、第1放大器15、第1高通滤波器(第1HPF)17、低通滤波器(LPF)19、第2放大器20、第2高通滤波器(第2HPF)21、延迟电路22及放电判断部30。

变流器7a形成为扣片(クランプ)状，由磁心8和输出绕组(2次绕组)9a组成。磁心8形成为环状，具有接地线5贯通的中空部。磁心8例如是铁氧体磁心。输出绕组9a在磁心8上卷绕数匝(例如10匝)，且具有接地的第1端部。在接地线5中流动的电流变化的话，输出绕组9a中感应电流就会流动。因此，放电电流在接地线5中流动的话，感应电流就会与放电电流的脉冲波形对应而在输出绕组9a中产生。另外，变流器7a与本发明的电流检出器对应。

如图4所示，变流器7a具有特性线T1的频率特性。特性线T1在商用频率(50Hz或60Hz)中具有-60dB以下的衰减量及-5dB/oct以下的倾斜特性，因而变流器7a作为高通滤波器起作用。负载电阻13与输出绕组9a的两端连接，例如具有100Ω的电阻值。

电阻14具有与输出绕组9a的第2端部连接的第1端部和接地的第2端部。第1放大器15具有与电阻14的第1端部连接的第1端部。

第1放大器15把由于感应电流在电阻14中流动而在电阻14的两端发生了的电压放大10倍的程度，输出第1放大信号。第1放大信号从第1放大器15输出到第1高通滤波器17。

第1高通滤波器17具有与第1放大器15的第2端部连接的第1端部。第1高通滤波器17从第1放大信号中除去第1截止频率以下的低频成分。第1截止频率是10kHz的程度。除去了低频成分的第1放大信号从第1高通滤波器17输出到低通滤波器19。

低通滤波器19具有与第1高通滤波器17的第2端部连接的第1端部。低通滤波器19从除去了低频成分的第1放大信号中除去第2截止频率以上的高频成分。第2截止频率是300～500kHz的程度。本实施方式中适用500kHz作为第2截止频率。除去了高频成分的第1放大信号从低通滤波器19输出到第2放大器20。

第2放大器20具有与低通滤波器19的第2端部连接的第1端部。第2放大器20把除去了高频成分的第1放大信号放大100倍的程度，输出第2放大信号。第2放大信号从第2放大器20输出到第2高通滤波器21。

第1级滤波器由变流器7a、第1高通滤波器17和低通滤波器19组成，具有图5所示的频率特性。第1级滤波器中的第1高通滤波器17及低通滤波器19的屏蔽频率分别是10kHz和300～500kHz。因此，第1级滤波器中的衰减量在10～500KHz之间的频率下取-10～0dB之间的值。

第2高通滤波器21具有与第2放大器19的第2端部连接的第1端部。第2高通滤波器21从第2放大信号中除去第3截止频率以下的低频成分。第3截止频率是100～200kHz的程度。本实施方式中适用100kHz作为第3截止频率。除去了低频成分的第2放大信号从第2高通滤波器21输出到放电判断部30。

延迟电路22具有与第2高通滤波器21的第2端部连接的第1端部和与放电判断部30的第1端部连接的第2端部。延迟电路22由反相放大器23和延迟元件(DLY)24组成。延迟电路22具有从来自第2高通滤波器21的第2放大信号中消去高次谐波的有源滤波器的功能。另外，可以省略延迟电路22。

反相放大器23使来自第2高通滤波器21的第2放大信号反相，向延迟元件24输出反相信号。延迟元件24按微小时间(例如0.5μs)使反相信号延迟，输出延迟信号。延迟信号与来自第2高通滤波器21的第2放大信号合成。合成了的信号输出到放电判断部30。这样，即使在第2放大信号包含高次谐波的场合，也能由延迟电路22大体上消去高次谐波，从而得到波形失真小的信号。

第2级滤波器由第2高通滤波器21和延迟电路22组成，具有图6所示的频率特性。第2级滤波器具有-18dB/oct的倾斜特性。在第2级滤波器中，第2高通滤波器21的屏蔽频率是100～200kHz。因此，第2级滤波器中的衰减量在100～500KHz之间的频率下取-10～10dB之间的值。

放电判断部30基于合成信号来判断是否在电缆2中产生了部分放电。在放电判断处理中，检出输入了的信号的p-p值、p-p时间和峰数，从而判断合成信号是不是起因于电缆2的部分放电的信号。在这里，p-p值定义为某波形的峰和与该波形邻接的波形的峰之间的振幅值。p-p时间定义为波形的最初的峰和最后的峰之间的时间。另外，放电判断部30与本发明的放电判断部对应。

其次，说明诊断装置1a的动作。

在运行中的电缆1中流过充电电流。充电电流是具有商用频率(50Hz或60Hz)的电流。在此状态下，在接地线5中也会流过充电电流。

在运行中的电缆1中发生部分放电的话，放电电流就与充电电流重叠而流过接地线5。放电电流流过接地线5的话，感应电流就与放电电流的脉冲波形对应而在输出绕组9a中产生。此时，具有商用频率的充电电流借助于变流器7a的滤波器功能而被除去。

第1放大器15把基于来自变流器7a的感应电流的电流信号放大10倍的程度，向第1高通滤波器17输出第1放大信号。第1高通滤波器17从第1放大信号中除去10kHz的程度以下的低频成分，向低通滤波器19输出。低通滤波器19从除去了低频成分的第1放大信号中除去500kHz的程度以上的高频成分，向第2放大器20输出。第2放大器20把除去了高频成分的第1放大信号放大100倍的程度，向第2高通滤波器21输出第2放大信号。第2高通滤波器21从第2放大信号中除去100kHz的程度以下的低频成分，向放电判断部30输出。

对于输入到低通滤波器19的除去了低频成分的第1放大信号，由谱线分析仪进行频率分析，就可获得图7所示的频率特性。参照此频率特性，输入了的第1放大信号的频率成分是100～400kHz的程度。因此，优选的是把低通滤波器19的截止频率设定为500kHz的程度。

第2放大器20输出的第2放大信号的在TP1处的信号波形例如具有图8A及图8C所示的波形。另外，图8C是放大了时间标度来表示图8A的一部分。TP1处的信号波形具有数十kHz的频率成分。用圆圈A表示的在波形上部附近存在的凹部是由于放电电流的脉冲波形而产生了的部分。因此，为了检出由于放电电流而产生了的信号波形，就需要从TP1处的信号波形中除去数十kHz的频率成分。

自第2高通滤波器21，第2放大信号的TP2处的信号波形例如具有图8B和图8D所示的波形。另外，图8D是放大时间标度来表示图8B的一部分。用圆圈B表示的部分与TP1处的信号波形的用圆圈A表示的部分对应。对于TP2处的信号波形，由第2高通滤波器21从TP1处的信号波形中除去数十kHz的频率成分，因而由于放电电流的脉冲波形而产生了的信号波形的前后大体上变得平坦了。因此，放电判断部30的放电判断处理变得容易了。

另外，第2高通滤波器21的第2端部可以再与第2低通滤波器、第3高通滤波器和第3低通滤波器依此顺序连接，除去噪声。第2低通滤波器具有300～500kHz的截止频率。第3高通滤波器具有100～200kHz的截止频率。第3低通滤波器具有300～500kHz的截止频率。

放电判断部30对输入了的信号(模拟信号)例如以0.1～0.2μs进行取样，将其转换为数字信号。放电判断部30对此数字信号进行放电判断处理。

其次，说明放电判断部30所涉及的放电判断处理。

放电判断部30首先判断输入了的信号波形的p-p值是不是预先设定了的上限值和下限值的差的绝对值(基准值)以下。基准值例如是20～200mv。

在p-p值不是基准值以下的场合，输入了的信号不是起因于电缆2的部分放电的信号，而是具有大的振幅的噪声信号，因而放电判断部30结束放电判断处理。

在p-p值是基准值以下的场合，输入了的信号是起因于电缆2的部分放电的信号，因而放电判断部30进行以下处理。在上述判断中除去了具有大的振幅的噪声信号。

其次，放电判断部30判断输入了的信号波形的p-p时间是不是规定时间(例如20μs)以下。在p-p时间不是规定时间以下的场合，输入了的信号不是起因于电缆2的部分放电的信号，因而放电判断部30结束放电判断处理。在p-p时间是规定时间以下的场合，输入了的信号是起因于电缆2的部分放电的信号，即具有以短时间收敛的波形的信号，因而放电判断部30实施以下处理。

在这里，放电电流的脉冲波形具有五个峰，且以短时间收敛，因而在p-p时间比规定时间大的场合，判断为输入了的信号是由于噪声而产生了的信号。

其次，放电判断部30用计数器对在单位时间内进行了放电判断处理的次数进行计数。在次数为规定值(例如5次)以上的场合，放电判断部30判断为输入了的信号是由于放电电流而产生了的信号，向外部输出该信息。在次数不到规定值场合，放电判断部30判断为输入了的信号是由于噪声而产生了的信号，结束放电判断处理。

诊断装置1a具有以下特征。

具有商用频率的衰减量及倾斜特性分别为-60dB以下及-5dB/oct以下的频率特性的变流器作为电流检出器及滤波器功能被使用，因而不需要设置用于除去流过电缆2的商用频率的充电电流的滤波器。

因为不需要设置耦合电容器及谱线分析仪等，所以能实现装置构成的简化及低成本化。

不停止接地线5的运行就能测量电缆的部分放电，因而能测量在运行中的电缆中产生的部分放电。

电缆的部分放电是以100～400kHz的程度为主频率成分的脉冲波形的放电。因此，把低通滤波器19及第2高通滤波器21的截止频率分别设定为500kHz及100kHz的程度，就能除去噪声成分。因此，由于放电电流的脉冲波形而产生了的信号波形不受高次谐波等的影响，可作为与放电电流的原波形大体上对应的波形来取出。

放电判断部30只有在输入信号的p-p值是预先设定了的上限值和下限值的差的绝对值以下，p-p时间是规定时间以下，放电判断处理的次数是规定值以上的场合，才判断为是基于由于部分放电而产生了的放电电流的信号。因此，能相对于由于噪声而产生了的信号而确实识别由于放电电流而产生了的信号。

部分放电一旦发生就会以某种程度的时间继续，因而对规定时间(单位时间)内发生了的部分放电的次数，即执行了放电判断处理的次数进行计数，就能相对于开关冲击等的突发性噪声而识别部分放电。

基于由于部分放电而产生了的放电电流的信号波形由第1放大器15及第2放大器20放大到1000倍以上。因此，部分放电即使是微小放电电荷量(1pC)以下，上述信号波形也能以高灵敏度检出。

放电电流是通过在供电设备的接地线上安装变流器来进行计测的，因而在绝缘劣化诊断中不必改造供电设备。

另外，诊断装置1a能适用于高压或特高压的各种供电设备的绝缘性能评价·绝缘诊断·绝缘监视。还有，诊断装置1a能用于开发时的特性评价试验、出货时的产品检查、对运行中的设备的绝缘诊断·监视。

在放电判断处理中，通过比较向放电判断部30输入了的信号波形和预先存储了的部分放电的信号波形：放电劣化开始之前的部分放电的信号波形；在各种劣化部发生的部分放电的信号波形；在放电劣化正在进行的施工不良缺陷部发生的部分放电的信号波形；铜带破断时的部分放电的信号波形等，就能给定部分放电的发生原因。

(第2实施方式)

诊断装置1b如图9所示，使用变流器7b作为电流检出器，并且除加了消去放大器25这一点以外，取与诊断装置1a相同的构成。另外，对与第1实施方式相同的部件付以相同的标号，省略其详细说明。

变流器7a，作为电流检出器及滤波器功能，具有商用频率的衰减量及倾斜特性分别为-60dB以下及-5dB/oct以下的频率特性。在本实施方式中，采用现在一般使用的变流器来实现此功能。

作为诊断装置1a的电流检出器，在适用现在一般使用的变流器的场合，重叠了放电电流的大的电流流过接地线5的话，变流器磁心、放大器就会饱和。在这种情况下，即使使用第1高通滤波器17、低通滤波器20及第2高通滤波器21从输入信号中除去低频及高频成分，也不能很好地检出放电电流。

对此，使变流器具有从商用频率中除去低频成分(10kHz的程度)的滤波器功能，就能不使变流器磁心、放大器饱和，正确地检出接地线中流动的放电电流。

诊断装置1b使用变流器7b代替变流器7a。变流器7b由磁心8、输出绕组(2次绕组)9a和3次绕组9b组成。磁心8形成为环状，具有接地线5贯通的中空部。磁心8例如是坡莫合金磁心。输出绕组9a在磁心8上卷绕200匝，并且具有接地的第1端部。放电电流流过接地线5的话，感应电流就与放电电流的脉冲波形对应而在输出绕组9a中产生。输出绕组9a的两端与负载电阻13(例如200Ω)连接。3次绕组9b在磁心8上卷绕数匝，并且具有接地的第1端部。

消去放大器25具有与第1放大器15的第2端部连接的第1端部和与3次绕组9b的第2端部连接的第2端部。

第1放大器15把基于感应电流的电流信号放大10倍的程度。消去放大器25放大来自第1放大器15的电流信号，为了除去从输出绕组9a输出的感应电流的低频成分，向3次绕组9b输出放大了的电流信号。

变流器7b通过向变流器7a导入3次绕组9b和消去放大器25而具有除去低频成分的高通滤波器功能。变流器7b的截止频率是商用频率～10kHz。

如图4所示，变流器7b具有特性线T2的频率特性。特性线T2在商用频率(或60Hz50Hz)中具有-60dB以下的衰减量及-6dB/oct以下的倾斜特性。因此，变流器7b能确实作为高通滤波器起作用。

其次，说明诊断装置1b的动作。

放电电流流过接地线5的话，感应电流就与放电电流的脉冲波形对应而在输出绕组9a和3次绕组9b中产生。第1放大器15放大来自输出绕组9a的感应电流，输出第1放大信号。第1放大信号由消去放大器25进一步放大，向3次绕组9b输入。这样，来自消去放大器25的第1放大信号就从由输出绕组9a输出的感应电流中除去低频成分(商用频率～10kHz)。

图10表示诊断装置1a中的第1级滤波器的频率特性T11、诊断装置1b中的第1级滤波器的频率特性T12和诊断装置1a、1b中的第2级滤波器的频率特性T13。频率特性T11具有与频率特性T12大体上相同的特性。

诊断装置1b具有以下特征。

在现在一般使用的变流器上卷绕3次绕组9b，并且加上向3次绕组9b输入电流信号的消去放大器25，就能从来自3次绕组9b的感应电流中除去低频成分(商用频率～10kHz以下)。因此，诊断装置1b能实现与诊断装置1a同等的功能。

(第3实施方式)

诊断装置1c采用多个变流器，给定发生了部分放电的电缆。诊断装置1c由多个诊断装置1a或诊断装置1b构成，不过，与诊断装置1a或诊断装置1b的放电判断部30所执行的处理不同。

如图11所示，诊断装置1c至少使用3个电缆2a、2b、2c。电缆2a、2b、2c的接地线5、5、5共同接地，并且变流器7、7、7安装在接地线5、5、5上。另外，变流器7是变流器7a或变流器7b。诊断装置1c与电缆2a、2b、2c对应而具有放电判断部30、30、30(省略图示)。放电判断部30、30、30分别具有与微电脑、个人电脑、示波器(电流方向判断部)等连接的第2端部。

如果电缆2a中发生了部分放电的话，电缆2a的放电电流就在接地线5上向箭头A的方向流动。此时，因为电缆2a、2b、2c的接地线5、5、5共同接地，所以电缆2b、2c的放电电流大体上以相同的定时，向箭头A的反方向的箭头B及C的方向分别流动。

电流方向判断部，从放电判断部30、30、30分别输入信号的话，就判断这些信号是否以相同的定时发生。在以相同的定时发生了的场合，就分析3个信号的相位。在未以相同的定时发生的场合，就结束处理。在相位的分析中，在1个信号的相位与其他2个信号的相位相反的场合，就判断为与发生了该1个信号的变流器连接的电缆(图11中为电缆2a)中发生了部分放电。还有，在3个信号的相位全部相同的场合，就判断为在电缆2a、2b、2c以外的其他电缆中发生了部分放电。

诊断装置1c具有以下特征。

在多个电缆存在的场合，能容易地给定发生了部分放电的电缆。

另外，在上述第1至3实施方式中，绝缘劣化诊断装置构成为用变流器来检出流过电缆2的接地线5的放电电流。然而，也可以构成为用变流器来检出流过电缆2的电流。在该场合，也能得到与上述第1至3实施方式相同的作用及效果。

(第4实施方式)

诊断装置1d在除去(降低)电缆上发生了的噪声之后，测量部分放电。

如图12所示，在接地线5a、5b、5c与共同的接地母线连接的场合，如果噪声从某处进入接地母线的话，大体上具有相同的波形的噪声电流就在接地线5a向、5b、5c中在图示箭头所示的方向流动。在这里，接地线5a、5b、5c与在多个电缆2a、2b、2c的终端部的外周上形成了的屏蔽层(铜带等)的一端连接。

例如，在工厂内布设好电缆2a、2b、2c的场合，如图13所示，波形及相位大体上相同的噪声电流就会在电缆2a、2b、2c中流动。

诊断装置1d如图14所示，由第1诊断部A、第2诊断部B、噪声除去部40、第2放电判断部50及最终放电判断部60构成。电缆2a是测量对象，电缆2b用于噪声信号取入。

第1诊断部A与作为测量对象的电缆2a的接地线5a连接。第1诊断部A的构成及动作与诊断装置1a的构成及动作相同。

第2诊断部B与噪声信号取入用电缆2b的接地线5b连接。第2诊断部B的构成及动作与除去了放电判断部30的诊断装置1a的构成及动作相同。

噪声除去部40由第1检波部41、第2检波部42、正负反相部43、放大器44及合成部45构成。

第1检波部41具有与第1诊断部A的TP2连接的第1端部。第1检波部41对第1诊断部A的TP2处的电流信号进行包络线检波。具体而言，先把第1诊断部A的TP2处的电流信号向第1检波部41输入(参照图15A)。其次，第1检波部41对输入了的电流信号进行全波整流，形成全波整流信号(参照图15B)。然后，对全波整流信号进行滤波，输出第1检波信号(参照图15C)。第1检波部41向合成部45输出通过包络线检波而获得的第1检波信号。

第2检波部42具有与第2诊断部B的TP2连接的第1端部。第2检波部42对第2诊断部B的TP2处的电流信号进行包络线检。第2检波部42的包络线检波的动作与第1检波部41的包络线检波的动作相同。第2检波部42向正负反相部43输出通过包络线检波而获得的第2检波信号。

正负反相部43对从第2检波部42输出了的第2检波信号的正负进行反相，生成反相信号。然后，正负反相部43向放大器44输出反相信号。

放大器44放大反相信号，使得反相信号的电平变得与第1检波信号的电平大体上相同。把放大了的反相信号作为反相检波信号向合成部45输出。另外，也可以省略放大器44，由第2放大器20放大来自低通滤波器19的第1放大信号，使得反相信号的电平变得与第1检波信号的电平大体上相同。

合成部45把来自第1检波部41的第1检波信号和来自放大器44的反相检波信号相加，合成2个信号，生成合成信号。另外，合成方法不限于相加，也可以是其他运算。然后，把合成信号向第2放电判断部50输出。

在电缆2a中未发生部分放电的状态下，噪声电流信号及合成信号分别如图16A及16B所示。另外，噪声电流信号是流过电缆2a的噪声波形。参照图16A及16B，合成部45从电缆2a的噪声电流信号中除去噪声，输出大体上平整的合成信号。

在电缆2a中发生了部分放电的状态下，噪声—放电电流信号和合成信号分别如图17A及17B所示。噪声—放电电流信号是在流过电缆2a的噪声电流信号上重叠了由于部分放电而产生了的放电电流信号所得的波形。另外，在图17A中，由于放电电流而产生了的部分与峰P对应。参照图17A及17B，合成部45输出在由于放电电流而产生了的部分具有大的峰P，在此外的部分，从电缆2a的噪声电流信号中除去噪声而大体上平整的合成信号。

第2放电判断部50具有与噪声除去部40的第2端部连接的第1端部。第2放电判断部50基于合成信号来判断是否在电缆2a中发生了部分放电。在放电判断处理中，首先，第2放电判断部50例如以0.1～0.2μs对合成信号进行取样，将其转换为数字信号。第2放电判断部50对此数字信号进行放电判断处理。在放电判断处理中，第2放电判断部50判断合成信号的峰值是不是规定值以上。在规定值以上的场合，就判断为在电缆2a中发生了部分放电，向最终放电判断部60输出该信息。

最终放电判断部60具有与第2放电判断部50的第2端部连接的第1端部。最终放电判断部60在来自第1诊断部A的放电判断部30的判断结果及来自第2放电判断部50的判断结果双方判断为电缆2a中发生了部分放电的场合，向外部输出该信息。

诊断装置1d具有以下特征。

除了第1诊断部A所涉及的判断结果之外，再加上由噪声除去部40除去噪声，只抽取起因于部分放电的波形，由第2放电判断部50判断是否发生了部分放电。并且，由最终放电判断部60用双方的判断结果，最终判断测量对象的电缆2a中是否发生了部分放电。因此，能提高电缆2a中的部分放电的判断准确度。

在本实施方式中，在第1诊断部A的放电判断部30的判断结果和第2放电判断部50的判断结果的双方判断为电缆2a中发生了部分放电的场合，就向外部输出该信息。然而，并不限于此，也可以只用第2放电判断部50的判断结果来判断电缆2a中是否发生了部分放电。

噪声除去部40如图18所示，可以变形为，在第1检波部41和合成部45之间设置高通滤波器(HPF)46，并且在第2检波部42和正负反相部43之间设置高通滤波器(HPF)47。高通滤波器46及高通滤波器47的截止频率设定为对图15C所示的检波信号，能使作为峰部而出现的噪声通过的值。

根据此构成，能除去第1检波信号及第2检波信号中包含的低频成分。因此，第1检波信号及第2检波信号中出现的峰部以外的信号波形就会变得平整，所以如果由合成部45合成第1检波信号和第2检波信号的话，就能消去起因于低频成分而在合成信号中发生的凹凸的波形。结果就能更确实地检出由于部分放电而产生了的电流信号。

还有，噪声除去部40如图19所示，可以变形为，设置减法电路48来代替正负反相部43、放大器44及合成部45。减法电路48算出第1检波信号和第2检波信号的差，作为合成信号，向第2放电判断部50输出差的量的信号。其他动作与诊断装置1d的动作相同。

根据此构成，能减少构成噪声除去部40的部件数，因而能简单且低价地构成诊断装置1d。

在本实施方式中说明了用2个单心电缆(电缆2a、2b)，进行绝缘劣化诊断的例子。然而，并不限于此，也可以用于由绝缘体包覆多心而成的多心电缆、由3个单心电缆捻成的三联型电缆等种种电缆的绝缘劣化诊断。

(第5实施方式)

诊断装置1e在设定低频率带域和高频率带域，除去(降低)电缆上发生了的噪声之后，测量部分放电。

诊断装置1e如图20所示，由第1检出部C、第2检出部D、低域带通滤波器(低域BPF)71、第1高域带通滤波器(第1高域BPF)73、第2高域带通滤波器(第2高域BPF)75、极性判断部81、消除电路83、低域放电判断部91、高域放电判断部93、比率比较部95和最终放电判断部97构成。电缆2a是测量对象，电缆2b用于噪声信号取入。

第1检出部C与作为测量对象的电缆2a的接地线5a连接。第1检出部C的构成及动作与诊断装置1a的从变流器7a到放大器15的构成及动作相同。

第2检出部D与噪声信号取入用电缆2b的接地线5b连接。第2检出部D的构成及动作与第1检出部C相同。

低域带通滤波器71具有与第1检出部C的第1放大器15的第2端部连接的第1端部。低域带通滤波器71使属于100～500KHz的低频率带域内的频率通过。

第1高域带通滤波器73具有与第1检出部C的第1放大器15的第2端部连接的第1端部。第1高域带通滤波器73使属于1.5～5MHz的高频率带域内的频率通过。

第2高域带通滤波器75具有与第2检出部D的第1放大器15的第2端部连接的第1端部。第2高域带通滤波器75使属于1.5～5MHz的高频率带域内的频率通过。

极性判断部81具有与第1高域带通滤波器73的第2端部和第2高域带通滤波器75的第2端部连接的第1端部。极性判断部81比较来自电缆2a的第1信号和来自电缆2b的第2信号的极性，判断是否具有反极性。

在接地线5a、5b与共同的接地母线连接的场合，噪声从某处进入接地母线的话，大体上具有相同的波形的噪声电流就从接地母线向电缆，在接地线5a、5b上向相同的方向流动。因此，在电缆2a中未产生部分放电的场合，极性判断部81就判断为2个信号不具有反极性，结束绝缘劣化的诊断。在电缆2a中产生了部分放电的场合，放电电流在接地线5a上向与噪声电流相反的方向流动，因而极性判断部81就判断为2个信号具有反极性。

消除电路83具有与极性判断部81的第2端部连接的第1端部，接受第1信号和第2信号。消除电路83把第1信号和第2信号相加，从第1信号中除去噪声。

低域放电判断部91具有与低域带通滤波器71的第2端部连接的第1端部。低域放电判断部91对通过了低域带通滤波器71的低域输出信号，求得p-p值、p-p时间和周期，判断电缆2a中是否产生了部分放电。另外，周期是具有峰的1波的持续时间。

如图21A及22A所示，在电缆2a中产生部分放电的场合，低域输出信号在短电缆(150m)及长电缆(1630m)中都呈在15μs以内收敛的衰减振动波形。还有，低域输出信号具有2～5μs的周期。另外，电缆2a中未产生部分放电的场合的短电缆及长电缆的噪声波形分别呈图23A及24A所示的波形。

高域放电判断部93具有与消除电路83的第2端部连接的第1端部。高域放电判断部93对通过了消除电路83的高域输出信号，求得p-p值及p-p时间，判断电缆2a中是否产生了部分放电。

如图21B及21C所示，在电缆2a中产生部分放电的场合，高域输出信号在短电缆中呈数次反射波以与放电电流的脉冲波形的传播速度对应的间隔连成的衰减振动波形。1波的持续时间(波长)是2μs。还有，如图22B及22C所示，在长电缆中反射波急剧衰减，只出现1波。1波的持续时间(波长)是2μs。另外，电缆2a中未产生部分放电的场合的短电缆及长电缆的噪声波形分别呈图23B(或图23C)及24B(或图24C)所示的波形。

比率比较部95具有与消除电路83的第2端部连接的第1端部。比率比较部95求得通过了低域带通滤波器71的低域输出信号和通过了消除电路83的高域输出信号的比率，判断电缆2a中是否产生了部分放电。具体而言，如图25所示，高域输出信号值/低域输出信号值处在1.2～3.0的范围内时，判断为电缆2a中产生了部分放电。

最终放电判断部97具有与低域放电判断部91的第2端部、高域放电判断部93的第2端部和比率比较部95的第2端部连接的第1端部。最终放电判断部97在来自低域放电判断部91的判断结果、来自高域放电判断部93的判断结果和来自比率比较部95的判断结果全部判断为电缆2a中发生了部分放电的场合，向外部输出该信息。

诊断装置1e具有以下特征。

设定了低频率带域和高频率带域之后，用低域放电判断部91、高域放电判断部93和比率比较部95的3个判断结果来判断电缆2a中是否产生了部分放电。因此，能进一步提高电缆2a中的部分放电的判断准确度。

另外，也可以设定低域带通滤波器71而使属于1.5～4MHz的频率带域内的频率通过，并且设定第1及2高域带通滤波器73、75而使属于5～8MHz的频率带域内的频率通过。

工业实用性

本发明的诊断装置能适用于从高压到特高压的各种设备中使用的电缆的绝缘性能评价、绝缘诊断、绝缘监视。还有，此诊断装置可用于开发时的特性评价试验、出货时的产品检查、运行中的设备的绝缘诊断及监视。

Claims

1.一种绝缘劣化诊断装置，其特征在于具备：

具有在商用频率下有-60dB或以下的衰减量及-5dB/oct或以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在被测量线中流动的电流的电流检出器；

从基于由所述电流检出器检出了的电流的电流信号中除去低频成分的第1高通滤波器；

从来自所述第1高通滤波器的电流信号中除去高频成分的低通滤波器；

把来自所述低通滤波器的电流信号放大到规定的电平的放大器；

从由所述放大器放大了的电流信号中抽取与在所述被测量线中发生了的部分放电所涉及的放电电流对应的信号的第2高通滤波器；以及

基于由所述第2高通滤波器抽取了的信号，判断是否在所述被测量线中产生了部分放电的放电判断部。

2.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述电流检出器检出卷绕在插通所述被测量线的磁心上的输出绕组中流动的电流。

3.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，

还具备放大来自所述放大器的电流信号的消去放大器，

所述电流检出器，在插通所述被测量线的磁心上卷绕了输出绕组及3次绕组，检出所述输出绕组中流动的电流，

所述消去放大器放大来自所述放大器的电流信号，将其向所述3次绕组输出，以便从所述输出绕组的输出中消去规定的频率成分。

4.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述第2高通滤波器具有截止频率为100～200kHz，倾斜特性为-18dB/oct或以下的频率特性。

5.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，

还具备使来自所述第2高通滤波器的输出反相、延迟的延迟电路，

所述延迟电路的输出和所述第2高通滤波器的输出所合成的信号被送到所述放电判断部。

6.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述放电判断部，在从来自所述第2高通滤波器的信号的振幅的峰到与该振幅邻接的振幅的峰为止的绝对值处在规定的范围内时，检出所述被测量线中发生了部分放电这一事件。

7.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述放电判断部在从来自所述第2高通滤波器信号的最初的峰到最后的峰为止的时间为规定时间或以下时，检出所述被测量线中发生了部分放电这一事件。

8.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，至少在3个被测量线的各个上设置了所述电流检出器，并且与所述电流检出器对应而分别设置了所述放电判断部。

9.根据权利要求8所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，

还具备接受来自各放电判断部的电流信号的电流方向判断部，

所述电流方向判断部在至少3个电流信号中的1个电流信号的方向与其他电流信号的方向相反的场合，判断为与该1个电流信号对应的被测量线中发生了部分放电。

10.根据权利要求1所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于还具备：

具有在商用频率下有-60dB或以下的衰减量及-5dB/oct或以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在与所述被测量线连接的其他线中流动的电流的第2电流检出器；

从基于由所述第2电流检出器检出了的电流的电流信号中除去低频成分的第3高通滤波器；

从来自所述第3高通滤波器的电流信号中除去高频成分的第2低通滤波器；

把来自所述第2低通滤波器的电流信号放大到规定的电平的第2放大器；

从由所述第2放大器放大了的电流信号中抽取与在所述其他线中发生了的部分放电所涉及的放电电流对应的信号的第4高通滤波器；

取对来自所述第2高通滤波器的信号进行包络线检波所得的第1检波信号和对来自所述4高通滤波器的信号进行包络线检波所得的第2检波信号的差，除去噪声的噪声除去部；

基于由所述噪声除去部除去了噪声的信号，判断所述被测量线中是否产生了部分放电的第2放电判断部；以及

基于所述放电判断部的判断结果和所述第2放电判断部的判断结果，最终判断所述被测量线中是否产生了部分放电的最终放电判断部。

11.一种绝缘劣化诊断装置，其特征在于具备：

具有在商用频率下有-60dB或以下的衰减量及-5dB/oct或以下的倾斜特性的滤波器功能，检出在被测量线中流动的电流的第1电流检出器；

把基于由所述第1电流检出器检出了的电流的信号放大到规定的电平的第1放大器；

在由所述第1放大器放大了的信号中使属于第1频率带域内的频率成分通过的低域带通滤波器；

在由所述第1放大器放大了的信号中使属于第2频率带域内的频率成分通过的第1高域带通滤波器；

基于来自所述低域带通滤波器的第1信号，判断是否在所述被测量线中产生了部分放电的低域放电判断部；

把基于由所述第2电流检出器检出了的电流的信号放大到规定的电平的第2放大器；

在由所述第2放大器放大了的信号中使属于第2频率带域内的频率成分通过的第2高域带通滤波器；

比较来自所述第1高域带通滤波器的第2信号和来自所述第2高域带通滤波器的第3信号的极性，判断是否有反极性的极性判断部；

对所述第2信号和所述第3信号加以运算，从所述第2信号中除去噪声的消除电路；

基于来自所述消除电路的第4信号，判断是否在所述被测量线中产生了部分放电的高域放电判断部；

基于所述第1信号和所述第4信号的比率，判断是否在所述被测量线中产生了部分放电的比率比较部；以及

基于所述低域放电判断部的判断结果、所述高域放电判断部的判断结果和所述比率比较部的判断结果，最终判断是否在所述被测量线中产生了部分放电的最终放电判断部。

12.根据权利要求10所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述第1频率带域是100～500KHz，所述第2频率带域是1.5～5MHz。

13.根据权利要求10所述的绝缘劣化诊断装置，其特征在于，所述第1频率带域是1.5～4MHz，所述第2频率带域是5～8MHz。