JP2000329833A - 回転電機の異常検出装置 - Google Patents

回転電機の異常検出装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数台の回転電機各々のノイズ除去条件に応
じてノイズを除去して、回転電機の部分放電を精度良く
検出して異常を検出する。 【解決手段】 異常検出装置は、回転電機の部分放電を
検出する複数の部分放電検出手段と、部分放電検出手段
から任意の少なくとも１つの信号を選択する切換器と、
選択された信号を計測する部分放電計測手段と、各部分
放電検出手段を任意に選定し、あるいは複数の回転電機
の各部分放電検出手段を逐次選定し、予め各部分放電検
出手段ごとに決定された計測条件、判定条件、管理条件
に従って、各部分放電検出手段ごとに計測、ノイズ除
去、絶縁診断判定、データ管理を行い、計測結果を表示
するコンピュータと、コンピュータから切換器と部分放
電計測手段を制御する制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部分放電を計測す
る装置に関するものであり、特に高圧回転機の停止中や
運転中に部分放電を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、一般産業のプラントの規模は大形
化の一途をたどっており、これに伴って回転電機も大形
化するとともにその設置数も増大している。従って、こ
のような電気機器においては高い信頼性が要求されるの
で、保守点検を確実に行い、絶縁破壊などの突発事故を
未然に防止する必要がある。
【０００３】また、高度経済成長期に製造された多くの
電気機器は、既に２５年以上経過したものが過半数を占
めており、これらの長期稼働した電気機器では、突発事
故の未然防止を目的として、運転中に連続監視する要求
が非常に強くなって来ている。
【０００４】更に、平成８年度に電気事業法が改正さ
れ、規制緩和により自主保安への取り組みの強化ととも
に経営効率化を目指して、従来行っていた定期検査の間
隔を１．５倍程度延ばす取り組みが行われている。この
ことから、従来以上に運転中の絶縁状態監視が重要にな
って来ており、その監視項目として絶縁性状を現す部分
放電の連続監視技術が重要視されて来ている。回転電機
では、固定子巻線の絶縁層に運転ストレスによって亀裂
や剥離などの劣化が生じると、運転中の電圧により劣化
部で部分放電が発生する。この部分放電を計測すること
により絶縁の劣化状態を把握している。回転電機等の部
分放電は一般にノイズの中に埋もれているため、部分放
電信号とノイズを識別して部分放電のみを計測する必要
がある。運転中のノイズが部分放電計測を困難にする最
大の要因となっている。
【０００５】部分放電とノイズを弁別して絶縁劣化した
ときの劣化部分の放電のみを計測する方法は、従来から
多くの方法が行われている。例えば、特開平３−１２５
７４号公報には、回転電機の始動時の部分放電と定常運
転時の部分放電をそれぞれ測定するとともに、両者の差
を比較することが記載されている。また、回転電機の始
動期間の部分放電の取り込みを指示し、この期間の部分
放電量を測定し、この測定結果を保存し、その後、定常
運転時の部分放電を測定し、上記保存された始動時の部
分放電量と定常運転時の部分放電量の差を比較するよう
にした異常検出方法が開示されている。
【０００６】更に、例えば、特開平１−１１６４６３号
公報に示される回転電機の部分放電測定装置では、部分
放電測定装置を運転中の回転電機の駆動用または出力用
の引き出し線の所定位置に設け、且つ引出線を伝播する
部分放電およびノイズの伝播波の電圧波、電流波を検出
して極性を判別し、この判別した電圧波、電流波の極性
の組み合わせから引き出し線上の伝播波の進行方向を判
別して、部分放電とノイズを識別して部分放電のみを検
出する構成の装置が明示されている。
【０００７】また、絶縁の異常を検出する絶縁診断方法
として、コンピュータを使った方法が従来から行われて
いる。特開平３−２３８３７０号公報には、ガス絶縁機
器の部分放電測定において、予め多数の部分放電波形パ
ターンとその発生要因をニューラルネットワークに学習
させておき、ガス絶縁機器から検出された部分放電波形
のパターン化を行い、抽出した部分放電波形の特徴を前
記ニューラルネットワークに入力して部分放電の発生要
因を診断する部分放電診断方法が開示されている。
【０００８】更に、特開平１−１９１０７１号公報に
は、回転電機の電源線路より抽出される放電に基く高周
波電気量を、予め一定の放電量に対応する高周波電気量
を減衰操作したときの操作量と減衰された出力との関係
が確認された減衰手段を介して、検出手段での検出に最
適なレベルまで減衰したのち測定するようにした回転電
気の監視方法が開示されている。
【０００９】また、電気学会技術報告二部第４０２号に
はその他の種々の電力設備の運転中の絶縁診断方法や部
分放電計測方法および装置が報告されている。
【００１０】このような従来技術の代表例として、図７
に回転電機を対象とした絶縁異常検出の例を示し、図７
に基づいて、この従来技術の構成と動作を説明する。図
７は上記特開平３−１２５７４号公報に示された回転電
機の異常検出方法の構成図である。図７において、１は
３相電動機であり、この電動機１の固定子２の各相巻線
Ｕ，Ｖ，Ｗに３相線路３が接続されている。この線路３
には、高周波ロスの少ない固体コンデンサ４を結合コン
デンサとして接続している。そして、固体コンデンサ４
に、検出器５、切り替えスイッチ６、ノイズフィルタ７
および部分放電測定部８を接続している。また、部分放
電測定部８は、電動機１の始動時の部分放電および定常
運転中の部分放電を測定するための部分放電測定部９、
部分放電取り込み時間を制御する放電取り込み時間制御
部１０および放電データを保存するための放電データ保
存部１１より構成されている。
【００１１】以上のように構成された従来の異常検出方
法による劣化状態の判断方法について説明する。上記の
構成において、電動機１の始動から定常運転に至るまで
の時間と負荷電流との間に、図８に示す関係があるとし
ている。この関係からまず、符号１１で示す始動時に、
固体コンデンサ４を介して部分放電測定部８により部分
放電を測定する。この場合、始動時１１は図８から１２
秒と短い時間であり（大形機の場合も３０秒）、放電取
り込み時間制御部１０により始動期間の部分放電取り込
みを指示して、この期間の部分放電を測定し、測定結果
を放電データ保存部１１に保存することにより、始動時
の部分放電量を確保する。
【００１２】次いで、符号１２で示す定常運転に移行さ
れる。この場合、定常運転は使用目的に応じて出力を変
えて使用され、出力３０％運転は符号１２１、出力６０
％運転は符号１２２、出力１００％運転は符号１２３で
示すようになる。出力１００％運転１２３の状態で、固
体コンデンサ４を介して部分放電測定部８により部分放
電を測定する。そして、放電データ保存部１１に保存さ
れた始動時の部分放電量と定常運転時の部分放電量との
差を比較し、この結果から電動機１の固定子２の巻線劣
化を判断する。巻線劣化の判断は図８、図９に示す測定
結果に基づく。図８は時間と負荷電流の関係を示し、図
９は始動時と定常時の最大放電電荷量を示す。電動機１
の巻線に絶縁劣化や固定力劣化が生じると、図９の特性
１３１に示すように、始動時と定常運転時の最大放電電
荷量の差が顕著に現われる結果となる。巻線に絶縁劣化
や固定力劣化がない場合には、図９の特性１３２、１３
３のように、始動時と定常運転時の最大放電電荷量の差
がほとんど無い。このようにして巻線異常を判断する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】運転中の部分放電計測
方法や計測装置では、部分放電とノイズを識別して除去
することが最大の課題である。また、経済効率化から回
転電機保守の低コスト化が大きく求められている。本発
明の計測対象となる発電所等の高圧電動機は多数台が同
時に運転されている。したがって、計測対象機以外の運
転によるノイズが非常に多く、且つ計測対象機以外で発
生する部分放電もノイズである。以上のように、多数台
の回転電機を低コストに、且つ各回転電機に応じたノイ
ズ除去条件でノイズを除去して部分放電を効率よく計測
し、回転電機の異常監視を行うことが解決すべき課題で
ある。
【００１４】上述した従来技術の回転電機の異常検出方
法は、特開平３−１２５７４号公報で示されたように、
回転電機の始動時の部分放電と定常運転時の部分放電を
それぞれ測定し、両者の差を比較するようにしている。
また回転電機の始動期間の部分放電の取り込みを指示
し、この期間の部分放電量を測定し、この測定結果を保
存し、その後定常運転時の部分放電を測定し、上記保存
された始動時の部分放電量と定常運転時の部分放電量の
差を比較するようにしている。しかしこの従来例では、
ノイズ除去の具体的な方法は明示されていない。
【００１５】ノイズ除去に関しては、特開平１−１１６
４６３号公報に示される方法があるが、計測装置構成に
おいて信号を判別して計測し、得られた信号が部分放電
としている。したがって、多数台の回転電機の多数の部
分放電センサ信号のノイズ除去をするためには、計測装
置構成が多大となり、低コストと相反する。また、低コ
ストの観点から特開平３−１２５７４号公報に記載され
た技術を見ると、この公報の図５に切り換えスイッチ７
が示されているが、これに対する記述が全く無い。すな
わち、ノイズ除去および低コストが考慮されていない。
【００１６】また、多台数のノイズ除去や絶縁診断、絶
縁監視には、計算機の使用が不可欠である。前述した特
開平３−２３８３７０号公報には、ガス絶縁機器の部分
放電測定において、それまで部分放電の知識が豊富なエ
キスパートによって行われて来た診断を、ニューラルネ
ットワークを使用して、既知の部分放電波形だけでなく
未知の部分放電波形に対しても診断が可能で、且つ自動
化が可能な部分放電診断方法が述べられているが、多数
台の回転電機をそれぞれのノイズ除去条件でノイズ除去
し、データ管理する技術思想が無い。
【００１７】本発明は上述した問題点を解消するために
なされたもので、１個の部分放電計測手段を用いて、複
数台の回転電機の各々に設けられた複数の部分放電検出
手段の信号を任意に選択し、その信号から、各々のノイ
ズ除去条件に応じたノイズ除去をソフトウエアを用いて
行うことにより、複数台の回転電機の部分放電を精度良
く検出することができる回転電機の異常検出装置を提供
するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面による回
転電機の異常検出装置は、回転電機の異常に伴って発生
する部分放電を計測する装置において、回転電機の部分
放電を検出する複数の部分放電検出手段と、前記複数の
部分放電検出手段から任意の１つの信号を選択する切換
器と、選択した前記部分放電検出手段の信号を計測する
部分放電計測手段と、前記複数の部分放電検出手段の一
つを任意に選定し、あるいは前記複数の部分放電検出手
段を逐次選定し、予め前記各部分放電検出手段ごとに決
定された計測条件、判定条件、管理条件に従って、各部
分放電検出手段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判
定、データ管理を行い、計測結果を表示するコンピュー
タと、前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電
計測手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
るものである。本発明の他の側面による回転電機の異常
検出装置は、回転電機の異常に伴って発生する部分放電
を計測する装置において、回転電機の部分放電を検出す
る複数の部分放電検出手段と、前記複数の部分放電検出
手段から任意の３つの信号を選択する切換器と、選択し
た前記部分放電検出手段の３つの信号を計測する部分放
電計測手段と、前記複数の部分放電検出手段の３つを任
意に選定し、あるいは前記複数の部分放電検出手段の３
つを逐次選定し、予め前記各部分放電検出手段ごとに決
定された計測条件、判定条件、管理条件に従って、各部
分放電検出手段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判
定、データ管理を行い、計測結果を表示するコンピュー
タと、前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電
計測手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
るものである。また、前記複数の部分放電検出手段は、
前記回転電機のフレーム内部に設置した複数の第１部分
放電検出手段より構成されることを特徴とするものであ
る。さらに、前記部分放電検出手段は、前記回転電機の
高圧給電線に設置した複数の第２部分放電検出手段より
構成されることを特徴とするものである。本発明の更に
他の側面による回転電機の異常検出装置は、回転電機の
異常に伴って発生する部分放電を計測する装置におい
て、複数台の回転電機のフレーム内部に設置した複数の
第１部分放電検出手段と、複数台の回転電機の高圧給電
線に設置した複数の第２部分放電検出手段と、前記複数
の第１部分放電検出手段から任意の１つの信号を選択す
るとともに、前記複数の第２部分放電検出手段から任意
の１つの信号を選択する切換器と、選択した前記第１お
よび第２部分放電検出手段の信号を計測する部分放電計
測手段と、前記第１および第２各部分放電検出手段から
それぞれ１つを任意に選定し、あるいは前記第１および
第２各部分放電検出手段を逐次選定し、予め前記各第１
および第２部分放電検出手段ごとに決定された計測条
件、判定条件、管理条件に従って、各第１および第２部
分放電検出手段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判
定、データ管理を行い、計測結果を表示するコンピュー
タと、前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電
計測手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
るものである。また、前記部分放電計測手段は、信号の
伝播特性を考慮した第１の狭帯域検出回路と第２の狭帯
域検出回路とから構成され、前記第１の狭帯域信号と前
記第２の狭帯域信号との比較から部分放電を識別して計
測することを特徴とするものである。さらに、前記第１
の狭帯域検出回路と前記第２の狭帯域検出回路の検出帯
域は５〜５０ＭＨｚであり、前記第１の狭帯域信号と前
記第２の狭帯域信号との比較は信号強度比較であること
を特徴とするものである。さらにまた、前記回転電機の
フレーム内部に設置した前記複数の第１部分放電検出手
段は、温度検出素子およびリード線であることを特徴と
するものである。また、前記回転電機のフレーム内部に
設置した前記複数の第１部分放電検出手段はアンテナで
あり、前記部分放電計測手段を構成する第１の狭帯域検
出回路と第２の狭帯域検出回路で検出する電磁波の中心
周波数が３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲にあり、第１の
狭帯域信号と第２の狭帯域信号との比較は信号強度比較
であることを特徴とするものである。さらに、前記回転
電機の高圧給電線に設置した複数の第２部分放電検出手
段は結合コンデンサと検出素子であることを特徴とする
ものである。さらにまた、予めプロブラミングされた内
容に従って、前記各部分放電検出手段を任意に選定し、
前記各部分放電検出手段ごとに設定された計測周波数帯
域で部分放電を計測し、各部分放電検出手段ごとに第１
の狭帯域信号と第２の狭帯域信号との比較から部分放電
を識別してノイズを除去し、絶縁診断判定し、各部分放
電計測部位ごとにデータ管理することを特徴とするもの
である。また、前記第１部分放電検出手段と前記第２部
分放電検出手段への到達時間差から部分放電とノイズを
識別して除去し、絶縁診断判定し、各部分放電計測部位
ごとにデータ管理することを特徴とするものである。さ
らに、前記第１部分放電検出手段の出力信号強度と前記
第２部分放電検出手段の出力信号強度とを比較して部分
放電とノイズを識別して除去し、絶縁診断判定し、各部
分放電計測部位ごとにデータ管理することを特徴とする
ものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して説明する。
【００２０】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１による回転電機の異常検出装置の概略構成を示す
構成図である。この実施の形態１では、本発明を回転電
機として高電圧の電動機５１に適用した場合を例に挙げ
て説明する。図１において、電動機５１では、一般にフ
レーム５２内の固定子鉄心（図示せず）のスロット溝に
固定子巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃが挿入されており、
口出し線５４を介してフレーム５２の外部に設置された
端子箱５５の中に導かれ、高圧給電線５６に接続されて
いる。発電所などでは、この高圧給電線５６に、他の電
動機（図示せず）など複数の電動機５１が並列に接続さ
れて運転されている。
【００２１】異常検出装置５０は、第１部分放電検出手
段６０又は第２部分放電検出手段７０と、切換器７５
と、部分放電計測手段８０と、コンピュータ９０と、制
御手段９５とから構成されている。以下、これらの構成
要素のそれぞれについて詳細に説明する。第１部分放電
検出手段６０は、固定子巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃに
隣接して設けられた部分放電センサ６１ａ、６１ｂ、６
１ｃと、それらの部分放電センサ６１ａ、６１ｂ、６１
ｃからフレーム５２の内部に配線されたセンサリード線
６２と、そのセンサリード線６２に接続されてフレーム
５２の外部に設けた信号ケーブルａ６３と、検出部６４
ａと、その検出部６４ａからの信号を切換器７５に伝送
する信号ケーブルｂ６７とで構成されている。検出部６
４ａはコンデンサ６５ａと検出素子６６ａとで構成さ
れ、信号ケーブルａ６３は、コンデンサ６５ａに接続さ
れ、さらにコンデンサ６５ａから検出素子６６ａに接続
されて接地されている。信号ケーブル６７は、結合コン
デンサ６５ａの検出素子６６ａ側から切換器７５の接点
回路７６に接続されている。
【００２２】第２部分放電検出手段７０は、端子箱５５
の内部で口出し線５４に接続された検出部６４ｂと、そ
の検出部６４ｂからの信号を切換器７５に導く信号ケー
ブル７２とから構成されている。検出部６４ｂはコンデ
ンサ６５ｂと検出素子６６ｂで構成され、口出し線５４
に接続されたコンデンサ６５ａは、さらにコンデンサ６
５ｂから検出素子６６ｂに接続されて接地されている。
信号ケーブル７２は、結合コンデンサ６５ｂの検出素子
６６ｂ側から切換器７５の接点回路７６に接続されてい
る。第１部分放電検出手段６０と第２部分放電検出手段
７０とは、いずれか一方を備えていれば、本願の目的を
達成できる。勿論、両方を備えていてもよい。切換器７
５は、第１部分放電検出手段６０と第２部分放電検出手
段７０からの信号をコンピュータ９０からの指令に基い
て任意に選択するもので、多数の接点回路７６から構成
されている。
【００２３】部分放電計測手段８０は、増幅・減衰器８
１、第１のフィルタ回路８２、第２のフィルタ回路８
３、ピークホールド回路８４、アナログ／デジタル変換
器８５とから構成されいる。第１のフィルタ回路８２と
第２のフィルタ回路８３は、中心周波数と帯域幅を変え
ることができる構成となっている。コンピュータ９０は
各部分放電検出手段毎の、計測条件、ノイズ除去条件、
異常判定基準、計測結果表示の方法、切換器７５や部分
放電計測手段８０の制御、などを行うソフトウエア（図
示せず）と、制御や計測を行う制御手段９５とで構成さ
れる。
【００２４】次に、本実施の形態１による回転電機の異
常検出装置の動作について、図１を参照して説明する。
【００２５】高圧回転機などの電気機器では、固定子巻
線５３ａ，５３ｂ，５３ｃの絶縁劣化や絶縁異常が生じ
ると運転中の高電圧荷電により固定子巻線５３ａ，５３
ｂ，５３ｃで部分放電が発生する。この部分放電の発生
に伴って、固定子巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃにはパル
ス性の高周波電流が誘起され、固定子巻線５３ａ，５３
ｂ，５３ｃを伝播して口出し線５４ａ，５４ｂ，５４ｃ
を通って高圧給電線に流れる。この過程で、第１部分放
電検出手段６０や第２部分放電検出手段７０に部分放電
が検出される。部分放電は数ナノ秒の高速現象であり、
放電発生に伴うパルス性の高周波電流は、放電発生近傍
では、数ＧＨｚまでの周波数帯域を持っている。しか
し、固定子巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃを伝播し第１部
分放電検出手段６０や第２部分放電検出手段７０に達す
る過程で減衰が生じる。減衰は電動機１の構造や固定子
巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃの構造によって異なるが、
高周波信号は減衰が大きく、周波数が低いものほど減衰
が小さい。部分放電センサ６１や検出のための結合コン
デンサ６５ｂによって異なるが、図１の実施の形態で
は、数ＭＨｚから数十ＭＨｚの範囲の信号を検出するよ
うに設計されている。
【００２６】一方、電動機１の運転中には、前述したよ
うに、パルス性のノイズが多数発生しており、このノイ
ズは主に高圧給電線５６を通って電動機１に侵入して固
定子巻線５３ａ，５３ｂ，５３ｃに伝播する。この過程
で、第１部分放電検出手段６０や第２部分放電検出手段
７０にノイズが検出される。
【００２７】部分放電やノイズを含めて検出された信号
は、部分放電検出回路８０に伝送される。部分放電検出
回路８０では、増幅・減衰器８１で検出に最適な信号レ
ベルに調整して、第１のフィルタ回路８２と第２のフィ
ルタ回路８３に分岐して入力される。第１のフィルタ回
路８２と第２のフィルタ回路８３はそれぞれ異なる周波
数の狭帯域バンドパスフィルタである。
【００２８】部分放電とノイズでは、その周波数特性が
異なる特徴を持っていることが研究の結果明らかになっ
ている。この周波数特性は、第１部分放電検出手段６０
と第２部分放電検出手段７０でもそれぞれ異なる。ま
た、第１部分放電検出手段６０の各部分放電センサによ
っても最適検出周波数は異なる。したがって、各電動機
１の各第１部分放電検出手段６０と第２部分放電検出手
段７０ごとに、第１のフィルタ回路８２と第２のフィル
タ回路８３の計測周波数が異なる。これらの、それぞれ
の検出手段ごとの最適計測周波数が予めコンピュータ９
０に登録されている。
【００２９】ここで、コンピュータから切換器７５を制
御して選択した部分放電センサに最適な計測周波数を、
予め登録した中から選択して計測するようにコンピュー
タ９０にプログラミングされている。実施例の検出Ｎｏ
と検出手段と検出周波数との組み合わせは、表１に示す
通りである。今、Ａ電動機の第２部分放電検出手段を用
いてＶ相の部分放電を検出する場合には、検出Ｎｏ，５
を選択すると切換器７５でこのセンサが選択され、コン
ピュータ９０からの制御によって第１のフィルタの検出
周波数が１４ＭＨｚ、第２のフィルタの検出周波数が２
０ＭＨｚに設定されて計測される。この最適な第１のフ
ィルタ回路８２と第２のフィルタ回路８３の計測周波数
は対象とする電動機１によって異なるので、最初に本願
装置を設置する時に調整して登録される。
【００３０】第１のフィルタ回路８２と第２のフィルタ
回路８３を通過した狭帯域信号は、それぞれピークホー
ルド回路８４で信号のピークが検出され、アナログ／デ
ジタル変換器８５でデジタル変換されてコンピュータ９
０に格納される。コンピュータ９０では、ノイズ除去ソ
フトウエアにより部分放電とノイズの識別を行い、ノイ
ズを除去して部分放電が測定結果として格納される。測
定結果は予め登録された異常判定基準と比較され、その
判定結果を表示する。更に、本願装置による計測は数年
におよぶ経年変化を把握するためにも使用するので、各
電動機の各センサごとに長期にデータを収集管理して、
対象電動機の経年変化特性を表示する。このためのデー
タ管理を行う。このように、コンピュータ９０では本願
装置の切換器制御、信号レベル制御、周波数設定制御、
デジタルデータ取り込みなどの計測・制御、ノイズ除
去、判定、異常診断、計測データの管理、結果表示など
を行う。
【００３１】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２による回転電機の異常検出装置の概略構成を示す
構成図である。発電所などの高圧電動機を運転している
所では、複数台の電動機を同時に運転している場合が多
い。そのような所では、１台の異常検出装置で複数台の
電動機１の異常監視をする要求が強い。実施の形態２は
そのような要求に応えるもので、複数の電動機１の異常
を、１台の切換器ｂ７５ｂと部分放電計測手段８０とコ
ンピュータ９０とで検出しようとするものである。以
下、図２を用いて実施の形態２の構成を説明する。電動
機１の構成、第１部分放電検出手段６０、第２部分放電
検出手段７０、部分放電検出手段８０、コンピュータ９
０の構成は、実施の形態１と同じである。切換器ｂ７５
ｂは複数の電動機１の各センサ信号が選択できるよう
に、入力端子の数を多くしている。また、コンピュータ
９０に組み込まれているソフトウエアは、複数台の部分
放電検出手段８０を選択、計測、判定、表示、データ管
理する仕様に対応したものとなっている。
【００３２】次に、本実施の形態２による回転電機の異
常検出装置の動作について、図２を参照して説明する。
試験員は最初に、測定対象電動機１、測定対象部分放電
検出手段８０、測定対象部分放電センサを決定する。そ
の決定に従ってコンピュータ９０にキーインすると、コ
ンピュータ９０から制御手段９５を介して切換器ｂ７５
ｂに指令が行き、該当する接点のみが閉じられ、測定対
象のセンサ信号が部分放電計測手段８０に伝送される。
部分放電計測手段８０の動作は実施の形態１と同じであ
る。コンピュータ９０には、例えば表２に示すように、
対象電動機、検出手段、部分放電センサ、第１、第２の
フィルタ検出周波数の組み合わせに応じて、切換器７５
ｂの接点選択、増幅・減衰器８１、第１、第２フィルタ
回路の検出周波数の制御、ノイズ除去定数による信号識
別とノイズ除去を行う計測制御・ノイズ除去ソフトウエ
アが組み込まれている。複数台の電動機１を計測対象と
するため、各部分放電センサごとの計測条件、ノイズ識
別条件、データ管理条件は当然多くなる。これらに対応
したソフトウエアとなっている。コンピュータ９０で
は、ノイズ除去ソフトウエアにより部分放電とノイズの
識別を行い、ノイズを除去して部分放電が測定結果とし
て格納される。測定結果は予め登録された異常判定基準
と比較され、その判定結果を表示する。更に、本装置に
よる計測は数年に及ぶ経年変化を把握するためにも使用
するので、各電動機の各センサごとに長期にデータを収
集管理して、対象電動機の経年変化特性を表示する。こ
のためのデータ管理を行う。
【００３３】図２には、２台の電動機１の部分放電を計
測する構成を示したが、電動機１が３台、４台と増えて
も、切換器７５ｂの端子数を増やすこと、およびソフト
ウエアの変更で対応することができることは自明であ
る。
【００３４】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３による回転電機の異常検出装置の概略構成を示す
構成図である。電動機１の固定子巻線５３の常時監視に
おいて、３相を同時に見ることができれば診断の精度が
向上する。また、第１部分放電検出手段６０と第２部分
放電検出手段７０で検出した信号を比較することで、ノ
イズと部分放電の識別がより高度化される。本実施の形
態３はこれらの要求に応えるものである。図３を用い
て、本実施の形態３の構成について説明する。図３にお
いて、電動機１、第１部分放電検出手段６０、第２部分
放電検出手段７０は、前記実施の形態１の構成と同じで
ある。本実施の形態３においても、第１部分放電検出手
段６０と第２部分放電検出手段７０の何れかを備えてい
ればよい。切換器７５ｃは、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相に設けら
れた部分放電センサの信号を同時に計測できるような接
点配置構成としている。部分放電計測手段８０はＵ相の
部分放電を計測する部分放電計測手段８０ａ、Ｖ相の部
分放電を計測する部分放電計測手段８０ｂ、Ｗ相の部分
放電を計測する部分放電計測手段８０ｃの３つから構成
される。それぞれの部分放電計測手段８０ａ，８０ｂ，
８０ｃの構成は前記実施の形態１のものと同じ構成であ
る。コンピュータ９０も実施の形態１と同じである。制
御手段９５は、切換器７５ｃと部分放電計測手段８０
ａ，８０ｂ，８０ｃとをコンピュータ９０から制御す
る。
【００３５】次に、本実施の形態３による回転電機の異
常検出装置の動作について、図３を参照して説明する。
第１部分放電検出手段６０、および第２部分放電検出手
段７０で部分放電パルスやノイズパルスを検出し、その
検出信号が信号ケーブル６７で切換器７５ｃに伝送され
る。ここまでは実施の形態１と同じである。ここで、固
定子巻線５３のある箇所で部分放電が発生すると、その
部分放電の発生に伴う高周波信号は部分放電センサ６１
ａ，６１ｂ，６１ｃの何れにも検出される。このとき、
信号の発生箇所によって、部分放電センサ６１ａ，６１
ｂ，６１ｃそれぞれの検出強度が異なる。前記実施の形
態１および２では、１つの部分放電センサからの信号を
計測していたが、本実施の形態３では、第１部分放電検
出手段６０の３つの部分放電センサ６１ａ，６１ｂ，６
１ｃの信号を同時に検出する。部分放電計測手段８０で
は、Ｕ相の部分放電を部分放電検出手段８０ａを用い
て、Ｖ相の部分放電を部分放電検出手段８０ｂを用い
て、Ｗ相の部分放電を部分放電検出手段８０ｃを用いて
計測し、コンピュータ９０に伝送する。すなわち、同一
パルスを３つのセンサで検出してコンピュータ９０に記
録する。コンピュータ９０では、実施の形態１で述べた
部分放電とノイズの識別を行い、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の部分放
電を同時に表示するとともに、各相ごとのトレンド管理
や計測結果比較から、どの相が最も絶縁劣化が進んでい
るか等を判定する。
【００３６】同様にして、第２部分放電検出手段７０か
らの信号を計測するように切換器７５Ｃの接点回路を接
続して、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の部分放電を計測することができ
る。第２部分放電検出手段７０を用いて部分放電を計測
した後の処理は、第１部分放電検出手段６０を用いた場
合と同じである。また、本実施の形態３では、１台の電
動機の部分放電を計測する構成について説明したが、切
換器７５Ｃの接点回路を増やすことによって、複数台の
電動機の部分放電を測定することが出来ることは言うま
でもない。
【００３７】実施の形態４．図４は、この発明の実施の
形態４による回転電機の異常検出装置の概略構成を示す
構成図である。電動機１の運転中には、多数のノイズパ
ルスが高圧給電線５６を通って電動機１に侵入すること
は実施の形態１で述べた。本実施の形態４はこのノイズ
を識別するために提供するものである。図４を用いて、
本実施の形態４の構成について説明する。図４におい
て、電動機１、第１部分放電検出手段６０、第２部分放
電検出手段７０は実施の形態１の構成と同じである。本
実施の形態４では、第１部分放電検出手段６０と第２部
分放電検出手段７０の両方を備えている。切換器７５ｄ
の接点回路は、Ｕ相に設けられた第１部分放電検出手段
６０の検出部６４ａと第２部分放電検出手段７０の検出
部６４ｂとの信号をそれぞれ選択して部分放電計測手段
８０に伝送する構成となっている。部分放電計測手段８
０は、第１部分放電検出手段６０からの信号を検出する
第１部分放電計測手段８０ａと、第２部分放電検出手段
７０からの信号を検出する第２部分放電計測手段８０ｂ
とから構成される。第１部分放電計測手段８０ａと第２
部分放電計測手段８０ｂの回路構成は、実施の形態１の
部分放電計測手段８０と同じである。コンピュータ９０
の基本的な構成も実施の形態１と同じである。制御手段
９５を用いて、切換器７５ｄと第１、第２部分放電計測
手段８０ａ，８０ｂとをコンピュータ９０から制御す
る。
【００３８】次いで本実施の形態４の動作を説明する。
コンピュータからＵ，Ｖ，Ｗのいずれかの相の検出指令
が出されると、例えば今、Ｕ相の計測指令が出される
と、制御手段９５を通じて切換器ｄ７５ｄでは、接点回
路を、Ｕ相に設けられた第１部分放電検出手段６０の検
出部６４ａと、Ｕ相に設けられた第２部分放電検出手段
７０の検出部６４ｂの信号を検出するように設定され
る。また、部分放電計測手段８０では、第１部分放電検
出手段６０と第２部分放電検出手段７０ごとに、第１の
フィルタ回路８２と第２のフィルタ回路８３の計測周波
数が設定される。前述したように、電動機１の各第１部
分放電検出手段６０と第２部分放電検出手段７０ごと
に、第１のフィルタ回路８２と第２のフィルタ回路８３
の計測周波数が異なる。これらの、それぞれの検出手段
ごとの最適計測周波数が予めコンピュータ９０に登録さ
れている。ここで、コンピュータから切換器７５ｄを制
御して選択した部分放電センサに最適な計測周波数を、
予め登録した中から選択して計測するようにコンピュー
タ９０にプログラミングされている。
【００３９】Ｕ相固定子巻線５３ａのある箇所で部分放
電が発生すると、その部分放電の発生に伴う高周波信号
が、まずＵ相に設置した部分放電センサ６１ａに検出さ
れる。その後一定時間後に口出し線５４ａを伝播して結
合コンデンサ６５ｂを介して信号が検出される。一方、
ノイズの場合は、前述したように高圧給電線６５を経由
して電動機１内に伝播して来る。したがって、まずＵ相
口出し線に設けた結合コンデンサ６５ｂを介して信号が
検出される。その後一定時間後にＵ相に設置した部分放
電センサ６１ａに検出される。この２つのセンサで検出
される時間差を用いて、部分放電とノイズを識別して部
分放電のみを検出する。同様にして、切換器７５ｄで信
号接点を切り換えて、Ｖ相、Ｗ相の部分放電を計測す
る。また、本実施の形態４では、１台の電動機の部分放
電を計測する構成について説明したが、切換器７５ｄの
接点回路を増やすことによって、複数台の電動機の部分
放電を測定することが出来ることは言うまでもない。ま
た、実施の形態４では、第１部分放電検出手段６０と第
２部分放電検出７０への到達時間差でノイズを識別する
内容について述べたが、部分放電とノイズの伝播特性の
差を利用して、第１部分放電検出手段６０と第２部分放
電検出７０で１００ナノ秒以内で検出される同一パルス
の信号強度を比較してノイズを識別することもできる。
この場合には、第１部分放電検出手段６０と第２部分放
電検出７０の信号強度を比較して、第１部分放電検出手
段６０の信号の方が大きければ回転電機１の固定子巻線
５３で発生した部分放電であり、第２部分放電検出手段
７０の信号の方が大きければ外部から侵入するノイズで
あると識別することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、異常
検出装置は、回転電機の部分放電を検出する複数の部分
放電検出手段と、前記複数の部分放電検出手段から任意
の１つの信号を選択する切換器と、選択した前記部分放
電検出手段の信号を計測する部分放電計測手段と、前記
複数の部分放電検出手段の一つを任意に選定し、あるい
は前記複数の部分放電検出手段を逐次選定し、予め前記
各部分放電検出手段ごとに決定された計測条件、判定条
件、管理条件に従って、各部分放電検出手段ごとに計
測、ノイズ除去、絶縁診断判定、データ管理を行い、計
測結果を表示するコンピュータと、前記コンピュータか
ら前記切換器と前記部分放電計測手段を制御する制御手
段とを備えるので、小型、軽量で、可搬型の装置を安価
に提供することができる効果がある。また、この発明に
よれば、異常検出装置は、回転電機の部分放電を検出す
る複数の部分放電検出手段と、前記複数の部分放電検出
手段から任意の３つの信号を選択する切換器と、選択し
た前記部分放電検出手段の３つの信号を計測する部分放
電計測手段と、前記複数の部分放電検出手段の３つを任
意に選定し、あるいは前記複数の部分放電検出手段の３
つを逐次選定し、予め前記各部分放電検出手段ごとに決
定された計測条件、判定条件、管理条件に従って、各部
分放電検出手段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判
定、データ管理を行い、計測結果を表示するコンピュー
タと、前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電
計測手段を制御する制御手段とを備えるので、小型、軽
量で、可搬型の装置を安価に提供することができる上、
３相の部分放電を計測できる効果がある。さらに、この
発明によれば、異常検出装置は、複数台の回転電機のフ
レーム内部に設置した複数の第１部分放電検出手段と、
複数台の回転電機の高圧給電線に設置した複数の第２部
分放電検出手段と、前記複数の第１部分放電検出手段か
ら任意の１つの信号を選択するとともに、前記複数の第
２部分放電検出手段から任意の１つの信号を選択する切
換器と、選択した前記第１および第２部分放電検出手段
の信号を計測する部分放電計測手段と、前記第１および
第２各部分放電検出手段からそれぞれ１つを任意に選定
し、あるいは前記第１および第２各部分放電検出手段を
逐次選定し、予め前記各第１および第２部分放電検出手
段ごとに決定された計測条件、判定条件、管理条件に従
って、各第１および第２部分放電検出手段ごとに計測、
ノイズ除去、絶縁診断判定、データ管理を行い、計測結
果を表示するコンピュータと、前記コンピュータから前
記切換器と前記部分放電計測手段を制御する制御手段と
を備えるので、小型、軽量で、可搬型の装置を安価に提
供することができる効果がある。さらにまた、この発明
によれば、信号の伝播特性を考慮した第１の狭帯域検出
回路と第２の狭帯域検出回路とから構成されるので、第
１の狭帯域信号と第２の狭帯域信号との比較から部分放
電とノイズを識別して、部分放電のみを精度よく計測す
ることができる効果がある。また、この発明によれば、
第１の狭帯域検出回路と第２の狭帯域検出回路の検出帯
域を５〜５０ＭＨｚとし、第１の狭帯域信号と第２の狭
帯域信号との信号強度比較によって部分放電とノイズを
識別するので、部分放電のみを精度よく計測することが
できる効果がある。さらに、この発明によれば、回転電
機のフレーム内部に設置した複数の部分放電検出手段と
して温度検出素子およびリード線を用いたので、センサ
の新規設置が不要であり、回転電機の信頼性を低下させ
ることなく、安価に異常を検出できる効果がある。さら
にまた、この発明によれば、回転電機のフレーム内部に
設置した複数の部分放電検出手段としてアンテナを使用
し、第１の狭帯域検出回路と第２の狭帯域検出回路で検
出する電磁波の中心周波数を３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの
範囲とし、第１の狭帯域信号と第２の狭帯域信号との信
号強度比較を行って部分放電とノイズを識別するので、
部分放電のみを精度よく計測することができる効果があ
る。また、この発明によれば、回転電機の駆動用引き出
し線に設置した複数の部分放電検出手段を結合コンデン
サと検出素子としたので、安価に部分放電検出手段を提
供出来る効果がある。さらに、この発明によれば、予め
プロブラミングされた内容に従って、前記各部分放電検
出手段を任意に選定し、前記各部分放電検出手段ごとに
設定された計測周波数帯域で部分放電を計測し、各部分
放電検出手段ごとに、第１の狭帯域信号と第２の狭帯域
信号との比較から部分放電を識別してノイズ除去して、
絶縁診断判定し、各部分放電計測部位ごとにデータ管理
を行うので、省力化ができ低コストで異常監視ができる
効果がある。さらにまた、この発明によれば、第１部分
放電検出手段と第２部分放電検出手段への到達時間差か
ら部分放電とノイズを識別することができるので、精度
よく部分放電を計測できる効果がある。また、この発明
によれば、前記第１部分放電検出手段の出力信号強度と
前記第２部分放電検出手段の出力信号強度とを比較して
部分放電とノイズを識別することができるので、精度よ
く部分放電を計測できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による回転電機の異常
検出装置の構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態２による回転電機の異常
検出装置の構成を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態３による回転電機の異常
検出装置の構成を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態４による回転電機の異常
検出装置の構成を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１による検出手段と検出
周波数の組み合わせを示す表である。
【図６】 本発明の実施の形態２による検出手段と検出
周波数の組み合わせを示す表である。
【図７】 従来の回転電機の異常検出装置の構成を示す
図である。
【図８】 従来の回転電機の異常検出装置の動作を説明
する図である。
【図９】 従来の回転電機の異常検出装置の動作を説明
する図である。
【符号の説明】
１ 電動機、２ 固定子、３ 線路、４ 固体コンデン
サ、５ 検出器、６切り替えスイッチ、７ ノイズフィ
ルタ、８ 部分放電測定部、９ 部分放電測定部、１０
放電取り込み時間制御部、１１ 放電データ保存部、
５０ 異常検出装置、５１ｂ 電動機、５２ フレー
ム、５３ａ 固定子巻線、５３ｂ 固定子巻線、５３ｃ
固定子巻線、５４ 口出し線、５５ 端子箱、５６
高圧給電線、６１ａ 部分放電センサ、６１ｂ 部分放
電センサ、６１ｃ 部分放電センサ、６２ センサリー
ド線、６３ 信号ケーブル、６４ａ 検出部、６５ コ
ンデンサ、６６ 検出素子、６７ 信号ケーブル、７０
第２部分放電検出手段、６４ｂ 検出部、７２ 信号
ケーブル、６５ 結合コンデンサ、６６ｂ 検出素子、
７５ 切換器、７５ｃ 切換器、７５ｄ 切換器、７６
接点回路、８０部分放電計測手段、８１ 増幅・減衰
器、８２ 第１のフィルタ回路、８３ 第２のフィルタ
回路、８４ ピークホールド回路、８５ アナログ／デ
ジタル変換器、９０ コンピュータ、９５ 制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦川 伸夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G014 AA23 AB06 AC19 2G015 AA12 BA10 CA01 2G016 BA03 BB09 BC02 BD06 BD09 BD11 5H611 AA01 BB01 PP02 QQ07 RR00 UA01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転電機の異常に伴って発生する部分放
    電を計測する装置において、 回転電機の部分放電を検出する複数の部分放電検出手段
    と、 前記複数の部分放電検出手段から任意の１つの信号を選
    択する切換器と、 選択した前記部分放電検出手段の信号を計測する部分放
    電計測手段と、 前記複数の部分放電検出手段の一つを任意に選定し、あ
    るいは前記複数の部分放電検出手段を逐次選定し、予め
    前記各部分放電検出手段ごとに決定された計測条件、判
    定条件、管理条件に従って、各部分放電検出手段ごとに
    計測、ノイズ除去、絶縁診断判定、データ管理を行い、
    計測結果を表示するコンピュータと、 前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電計測手
    段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする回転電機の異常検出装置。
  2. 【請求項２】 回転電機の異常に伴って発生する部分放
    電を計測する装置において、 回転電機の部分放電を検出する複数の部分放電検出手段
    と、 前記複数の部分放電検出手段から任意の３つの信号を選
    択する切換器と、 選択した前記部分放電検出手段の３つの信号を計測する
    部分放電計測手段と、 前記複数の部分放電検出手段の３つを任意に選定し、あ
    るいは前記複数の部分放電検出手段の３つを逐次選定
    し、予め前記各部分放電検出手段ごとに決定された計測
    条件、判定条件、管理条件に従って、各部分放電検出手
    段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判定、データ管理
    を行い、計測結果を表示するコンピュータと、 前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電計測手
    段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする回転電機の異常検出装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の部分放電検出手段は、前記回
    転電機のフレーム内部に設置した複数の第１部分放電検
    出手段より構成されることを特徴とする請求項１または
    ２記載の回転電機の異常検出装置。
  4. 【請求項４】 前記部分放電検出手段は、前記回転電機
    の高圧給電線に設置した複数の第２部分放電検出手段よ
    り構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか
    に記載の回転電機の異常検出装置。
  5. 【請求項５】 回転電機の異常に伴って発生する部分放
    電を計測する装置において、 複数台の回転電機のフレーム内部に設置した複数の第１
    部分放電検出手段と、 複数台の回転電機の高圧給電線に設置した複数の第２部
    分放電検出手段と、 前記複数の第１部分放電検出手段から任意の１つの信号
    を選択するとともに、前記複数の第２部分放電検出手段
    から任意の１つの信号を選択する切換器と、 選択した前記第１および第２部分放電検出手段の信号を
    計測する部分放電計測手段と、 前記第１および第２各部分放電検出手段からそれぞれ１
    つを任意に選定し、あるいは前記第１および第２各部分
    放電検出手段を逐次選定し、予め前記各第１および第２
    部分放電検出手段ごとに決定された計測条件、判定条
    件、管理条件に従って、各第１および第２部分放電検出
    手段ごとに計測、ノイズ除去、絶縁診断判定、データ管
    理を行い、計測結果を表示するコンピュータと、 前記コンピュータから前記切換器と前記部分放電計測手
    段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする回転電機の異常検出装置。
  6. 【請求項６】 前記部分放電計測手段は信号の伝播特性
    を考慮した第１の狭帯域検出回路と第２の狭帯域検出回
    路とから構成され、前記第１の狭帯域信号と前記第２の
    狭帯域信号との比較から部分放電を識別して計測するこ
    とを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の回転電
    機の異常検出装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の狭帯域検出回路と前記第２の
    狭帯域検出回路の検出帯域は５〜５０ＭＨｚであり、前
    記第１の狭帯域信号と前記第２の狭帯域信号との比較は
    信号強度比較であることを特徴とする請求項６記載の回
    転電機の異常検出装置。
  8. 【請求項８】 前記回転電機のフレーム内部に設置した
    前記複数の第１部分放電検出手段は温度検出素子および
    リード線であることを特徴とする請求項３乃至７の何れ
    かに記載の回転電機の異常検出装置。
  9. 【請求項９】 前記回転電機のフレーム内部に設置した
    前記複数の第１部分放電検出手段はアンテナであり、前
    記部分放電計測手段を構成する第１の狭帯域検出回路と
    第２の狭帯域検出回路で検出する電磁波の中心周波数が
    ３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲にあり、第１の狭帯域信
    号と第２の狭帯域信号との比較は信号強度比較であるこ
    とを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の回転電
    機の異常検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記回転電機の高圧給電線に設置した
    複数の第２部分放電検出手段は結合コンデンサと検出素
    子であることを特徴とする請求項４乃至９の何れかに記
    載の回転電機の異常検出装置。
  11. 【請求項１１】 予めプロブラミングされた内容に従っ
    て、前記各部分放電検出手段を任意に選定し、前記各部
    分放電検出手段ごとに設定された計測周波数帯域で部分
    放電を計測し、各部分放電検出手段ごとに第１の狭帯域
    信号と第２の狭帯域信号との比較から部分放電を識別し
    てノイズを除去し、絶縁診断判定し、各部分放電計測部
    位ごとにデータ管理することを特徴とする請求項１乃至
    １０の何れかに記載の回転電機の異常検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１部分放電検出手段と前記第２
    部分放電検出手段への到達時間差から部分放電とノイズ
    を識別して除去し、絶縁診断判定し、各部分放電計測部
    位ごとにデータ管理することを特徴とする請求項５乃至
    ８の何れかに記載の回転電機の異常検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１部分放電検出手段の出力信号
    強度と前記第２部分放電検出手段の出力信号強度とを比
    較して部分放電とノイズを識別して除去し、絶縁診断判
    定し、各部分放電計測部位ごとにデータ管理することを
    特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の回転電機の
    異常検出装置。
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