JP2002090412A - 部分放電測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定員のスキルにかかわらず部分放電信号の
発生を自動的に、かつ高い信頼性をもって検出する。 【解決手段】 部分放電信号を検出する信号検出部と、
当該信号検出部によって検出された測定信号をディジタ
ル信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放
電測定装置において、データ処理部は、パルス発生頻度
（ｎ）、パルス発生位相（φ）、パルス信号強度
（ｑ）、パルス発生継続時間（ｔ）、パルス発生位置
（ｘ）、検出周波数（ｆ）の各特徴データについての論
理判定機能を有し、さらに第二の判定機能として、ｆ−
ｑ−ｔパターンの変化あるいはｘ−ｑ−ｔパターンの変
化に対するパターン判定機能、またはφ−ｑ−ｎデータ
を入力データろする２モードニューラルネットワークを
用いた判定機能を備えることにより信頼性の高い自動判
定を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力設備の試験、診
断などに使用する部分放電測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電力ケーブル線路をはじめとする電力設
備の電気的な健全性を評価する手法として，部分放電
（以下ＰＤ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）と
いう）の測定が広く用いられている。例えば従来の電力
ケーブル用部分放電測定装置は，電力ケーブルを接続す
るシース絶縁接続箱（ＩＪ）に箔電極等の信号検出部を
取り付けることにより数ｐＣ（ピコクーロン）から数百
ｐＣという極微弱な電荷の電流パルスを検出するものが
用いられる。

【０００３】このように部分放電信号は微弱な信号であ
るため、測定器に進入する外部ノイズとの弁別が重要で
ある。外部ノイズとしては、ラジオ放送や電話等の電波
や、他の電力設備から発生する電磁波等がある。従来の
ノイズ弁別手法としては、一般的にノイズゲート法が用
いられ、測定箇所の近傍に設置したアンテナ、すなわち
対象とする電力設備内部からの信号を検出せずに外部の
信号を検出する検出器でとらえた外部ノイズと、対象と
する設備から検出した信号を比較して、その同期性によ
りノイズでないと判断される信号のみがノイズゲートを
通過するような回路構成としている。

【０００４】ノイズゲートを通過した測定信号は、ディ
ジタル信号への変換等の電気的処理の後、コンピュータ
による信号処理部で処理される。信号処理部ではＰＤ信
号の可能性があると判断されたパルス信号の発生位相
（課電電圧である交流電圧波形に対する位相であり、φ
と表す）、大きさ（放電の電荷量に対応する量であり、
ｑと表す）、単位時間あたりの発生個数（ｎと表す）が
それぞれ抽出される。そしてφ−ｑ−ｎの関係を視覚的
に表現した三次元グラフ等をディスプレイ上に表示し、
最終的にはこれを測定員が目視で確認して部分放電か否
かの判定をするという比較的単純なプロセスで判定を行
っていた。そのほか、信号検出部で検出され、増幅等さ
れたアナログ信号の波形や周波数成分をオシロスコープ
やスペクトラムアナライザで目視確認する方法も併用さ
れている。

【０００５】一方、これらの判定を自動化する試みもあ
り、測定信号から抽出した位相φや発生頻度ｎ、パルス
信号の大きさｑなどを予め設定したしきい値と比較する
方法や、ニューラルネットワーク（ＮＮ）を用いた方法
などが用いられつつある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ノイズゲート法は、ノ
イズの発生頻度が非常に高い場合，本当のＰＤ信号をも
ノイズとしてしまう可能性があり、また測定信号の中に
含まれるノイズが外部のノイズより発生頻度が高い場合
にはノイズをＰＤ信号と誤ってしまうなど信頼性の点で
十分ではない。従って、前述のようにＰＤ信号か否かの
判定は最終的に目視確認に委ねられ、これには測定員の
高いスキルが必要とされて来た。部分放電測定は数日間
休み無く連続する場合もあり、測定員の交代要員確保の
問題と共に長時間の監視が測定員に与える疲労の問題も
大きかった。

【０００７】そのため、測定員によらない自動判定の試
みがされている。しかし、しきい値による比較判定のみ
では、ＰＤ信号の誤判定を無くそうとすると判定条件を
厳しくする必要があり真のＰＤ信号を見逃すことにもつ
ながり、その逆ではノイズ信号を検出しすぎることにな
るため、しきい値のみでの自動判定は困難であった。

【０００８】さらにＮＮを利用した判定方法では、ＮＮ
には予めノイズ信号とＰＤ信号の学習をさせておく必要
があり、学習のための教師データとして模擬的に作成し
た理想的な信号を用いたり、適用する測定対象の存在す
る現地環境で予め記録したノイズの実測信号を用いたり
するのが一般的である。この場合、現地ノイズは時々刻
々と変化し、かつ通常の環境でのノイズとＰＤ測定に伴
う課電を実施している事により発生するノイズの違い等
もあるため、事前の十分な学習が困難であるという問題
があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる事情に鑑
み、部分放電測定におけるノイズ信号と部分放電信号の
判定を自動化した部分放電測定装置を提供するものであ
り、以下の手段を有する。

【００１０】部分放電信号を検出する信号検出部と、当
該信号検出部によって検出された測定信号をディジタル
信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放電
測定装置において、該データ処理部は、測定信号から複
数の周波数（ｆと表記）と各周波数におけるパルス信号
強度（ｑ）およびパルス発生継続時間（ｔ）で構成され
る三次元のｆ−ｑ−ｔパターンの変化を抽出し、抽出し
たｆ−ｑ−ｔパターンが予め設定した判定条件を満たす
か否かを判定することにより部分放電発生の有無を判定
するようにした。（請求項１）

【００１１】一般的に，ＰＤによる信号はノイズ信号に
比較して非常に広帯域であり，さらに持続性を持つこと
が多い。例えば無線電波のようなノイズ信号は一定の周
波数に限定した狭帯域信号であったり、また遠方で発生
した放電パルスのようなノイズ信号は低周波成分に集中
した信号である場合が多いのに対し、測定対象とする部
分放電信号は数十ＭＨｚ以上、大きくは数１００ＭＨｚ
以上にも広がる広帯域であることが多い。そこで、一定
値以上の広帯域信号が継続して発生していることを判定
基準として設定し、ｆ−ｑ−ｔパターンを設定した判定
基準によって判定することにより自動判定が可能とな
る。このようなパターン判定機能によって、測定員のス
キルに依らず、また測定員の負担を著しく軽減可能な装
置を構成することができるのである。

【００１２】また他の手段として、部分放電信号を検出
する複数の信号検出部が測定対象とする電気設備の少な
くとも二つの離れた地点にそれぞれ設けられており、当
該信号検出部によって検出された測定信号をディジタル
信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放電
測定装置において、該データ処理部は、複数地点で検出
されたパルス信号の検出時間差からパルス信号発生位置
（ｘ）を算出し、該パルス信号のパルス信号強度（ｑ）
およびパルス発生継続時間（ｔ）を検出して、三次元の
ｘ−ｑ−ｔパターンの変化が予め設定した判定条件を満
たすか否かを判定することにより部分放電発生の有無を
判定するようにした。（請求項２）

【００１３】ＰＤ信号が測定対象とする電気設備内のど
の部位で発生しているかを特定する技術として，時間差
によるＰＤ発生位置標定が知られている。これはＰＤ信
号発生源から二つ以上のの信号検出部までＰＤ信号が到
達する時間が距離による差を生じることを利用して、信
号の検出時間差によって，ＰＤ信号発生の場所（一方の
信号検出部までの距離ｘ）を特定することができる。

【００１４】パルスの発生源が二つの信号検出部の間に
ある場合は，信号検出部間の距離をＬ，信号パルスの伝
搬速度をＶ，信号検出部間の伝播時間をＴとした場合，
検出時間差Δｔより，信号の発生位置ｘは、ｘ＝（Ｌ−
Δ ｔ×Ｖ）／２と求められる。しかし，信号発生源が
外部ノイズであって２センサの区間外にあれば，検出時
間差Δｔは常に一定値Ｔとなる。

【００１５】また、対象物内部で発生したＰＤ信号であ
れば、ほぼ一定の大きさのＰＤ信号が同じ場所から継続
して発生するため、発生位置ｘと信号強度（ｑ）の変化
を時間（ｔ）で表して三次元のｘ−ｑ−ｔパターンとす
れば，このパターンの変化を識別することによってＰＤ
信号がノイズか否かの自動判定が可能となるのである。

【００１６】さらに他の手段として、部分放電信号を検
出する信号検出部と、当該信号検出部によって検出され
た測定信号をディジタル信号に変換して処理するデータ
処理部を有する部分放電測定装置において、該データ処
理部は、判定動作を行うと共に学習動作を行うことで自
己の判定回路を自動的に更新する２モードニューラルネ
ットワークにより部分放電信号の有無を判定するように
した。（請求項３）

【００１７】ここで、２モードＮＮとは、測定中におけ
る測定信号の判別動作と学習動作の同時実行が可能なＮ
Ｎである。このＮＮは判定動作を行う判別モードと学習
動作を行う学習モードの２つのモードを持ち，測定中は
２つのモードが見かけ上同時に実行されることに特徴が
ある。ＮＮは与えられた入力信号に対して常に判別モー
ドが実行され，入力パターンデータからＰＤ信号かノイ
ズ信号か弁別する。判別モードの結果によりノイズ信号
と弁別されたデータについては，この試験線路固有の最
新のノイズデータとして新しい教師データを作成し、改
めて学習モードを実行するのである。そして学習で更新
されたＮＮを現在判別中の自己のＮＮと入れ替え、それ
以降は更新された新しいＮＮによって判定動作が行われ
る。

【００１８】なお、このようにＮＮ自身の判別モードの
結果に従ってノイズデータとの判断をして教師データを
作成するようにすれば、当該２モードＮＮのみを判定機
能とするデータ処理部を構成することができる。また、
他の判定機能をも併せ持つデータ処理部の場合や、複数
の判定機能の結果から総合的にＰＤ信号かノイズ信号か
の判断を行う機能を有するデータ処理部の場合には、他
の判定機能の結果や総合的な判定結果によりノイズ信号
と弁別された場合に教師データを作成して学習モードを
実行するようにすると、さらに判定の精度を向上させ得
る学習が可能であり、これらは装置全体の構成に応じて
選択可能である。

【００１９】このように，判別と学習の両方の機能を持
つＮＮは，自動的にその測定現場でのノイズ信号を学習
するため，課電電圧の上昇または測定現場周囲の状況な
どによって変化するバックグランドノイズを常にＮＮに
反映できるため、事前に作成した教師データによっての
み学習したＮＮに比べてＰＤ発生に対するＮＮ判別の高
い信頼性を維持することができるのである。

【００２０】さらに、部分放電信号を検出する信号検出
部と、当該信号検出部によって検出された測定信号をデ
ィジタル信号に変換して処理するデータ処理部を有する
部分放電測定装置において、該データ処理部は、第一の
判定機能と第二の判定機能を有するようにした。（請求
項４）

【００２１】ここで、第一の判定機能は、前記測定信号
からパルス発生頻度（ｎ）、パルス発生位相（φ）、パ
ルス信号強度（ｑ）、パルス発生継続時間（ｔ）、パル
ス発生位置（ｘ）、検出周波数（ｆ）の各特徴データか
ら選択される複数の特徴データを抽出し、抽出した各特
徴データに対して予め設定したしきい値条件を満たすか
否かを判定し、各特徴データに対する当該しきい値条件
の判定結果の内から選択した複数の判定結果に対する論
理条件により部分放電の有無を判定するものである。

【００２２】また、第二の判定機能は、該第一の判定機
能により選択された測定信号に対して判定を行うパター
ン判定機能であり、次のからで示される３つのパタ
ーン判定機能の内から選択される１つまたは複数の機能
である。 ｆ−ｑ−ｔパターンの変化を抽出し、抽出したｆ−ｑ
−ｔパターンが予め設定した判定条件を満たすか否かを
判定することにより部分放電の有無を判定する。 ｘ−ｑ−ｔパターンの変化が予め設定した判定条件を
満たすか否かを判定することにより部分放電の有無を判
定する。 ２モードニューラルネットワーク（ＮＮ）により部分
放電信号の有無を判定する。

【００２３】このように判定を２段階に構成することに
より、判定の信頼性を大幅に向上することが可能とな
る。すなわち、比較的単純な論理判定はノイズか部分放
電かが明らかな信号に対しては明快に精度良く判定が出
来る一方で、予期せぬ複雑なノイズ信号に対してはＰＤ
信号と間違えやすいという特性があり、比較的複雑な判
断を行うパターン判定は一目では判断の難しい複雑なノ
イズパターン等にも対応可能という特性があるため、こ
れらを組み合わせることで精度向上が図れるのである。
具体的にはしきい値による比較判定を基本とした論理判
定を一次判定として用い、その条件を比較的緩く設定し
て確実にノイズと判断される信号のみを除去し、ＰＤ信
号の可能性の疑わしい信号に対しては二次判定としてパ
ターン判定を行うことで誤判定の極めて少ない装置を構
成することができるのである。

【００２４】

【発明の実施の形態】（装置の構成）図１は本発明によ
る判定機能を具えた部分放電測定装置の構成例をブロッ
ク図で示したものである。この例では電力ケーブル１０
の内部で発生する部分放電を測定するシステムに適用し
た場合を示しており、８箇所のＩＪ１１に箔電極センサ
２１とその測定信号を光信号に変換する光送信機２２か
らなる信号検出部２０を取り付け、各信号検出部から光
信号に変換された測定信号をデータ処理部の置かれた地
点まで光ファイバ３０を介して伝送している。

【００２５】このように，光ファイバによって送受信器
間が電気的に絶縁されているので，試験対象物において
絶縁破壊などの事故が発生した場合でもデータ処理部の
各機器に触れている測定員に高電圧サージの及ぶことは
なく安全が確保されている。

【００２６】データ処理部１００の光受信器１０１で
は，光信号からアナログ電気信号を復元し，信号中央処
理部１１０とチャンネル切替器１０２にそれぞれ入力す
る。

【００２７】光信号への変換および復元は広帯域アンプ
等で構成されるため、データ処理部に設置したオシロス
コープ１３１やスペクトラムアナライザ１３２を使用す
ればアナログ電気信号をそのまま伝送した場合と同等の
信号を測定員が目視観測可能である。

【００２８】測定中継続して存在するノイズ信号である
バックグラウンドノイズとＰＤ信号とのレベル差を予め
比較調査してＳ／Ｎ比の良い周波数を測定周波数として
選定することは，良好な検出感度を得るために重要であ
る。本装置で信号中央処理部において，Ｓ／Ｎ比の良好
な４つの周波数を８つの信号検出部のそれぞれに対応し
て選択設定しておき，その中から任意の測定周波数を選
択するようにしている。測定中にノイズの周波数特性が
変化した場合などは，あらかじめ選択された４つの周波
数の中から，測定員が測定周波数を任意に変更すること
が可能である。

【００２９】信号中央処理部は、広帯域信号である測定
信号から上記選定した周波数の狭帯域バンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）１１１によって濾過し，Ａ／Ｄ変換器１１
２によりディジタル信号に変換される。このデータはメ
モリ１１３に一時的に保存された後，コンピュータ１１
４で処理され，論理ゲートによる一次判定機能が自動的
に実行される。この際、コンピュータの表示画面上では
測定データや一次判定の状況が表示され、また判定結果
に応じて警報出力がされるなど測定員による状況把握が
可能である。一次判定の内容については後述する。

【００３０】一次判定によって，ＰＤの可能性があると
判定された場合，音声信号等による警報を発すると同時
にチャンネル切替器１０２が連動し，当該判定のされた
信号検出部からの信号をパターン判定部に入力するよう
に固定される。パターン判定部は、この固定された信号
について，ｆ−ｑ−ｔパターンをコンピュータ１２１
で，ｘ−ｑ−ｔパターンをコンピュータ１２２で、ＮＮ
に必要なデータをコンピュータ１２３でそれぞれ抽出
し，パターン判定による二次判定がそれぞれ実行され
る。それぞれの二次判定の詳細については後述する。

【００３１】（一次判定機能）測定信号から抽出する特
徴データの項目は測定周波数（ｆ），発生頻度（ｎ），
大きさ（ｑ），発生位相（φ），発生位置（ｘ），持続
時間（ｔ）の６要素である。一次判定論理ゲートは，信
号中央処理部において選択した任意のｆにおけるφ，
ｑ，ｎ，ｔ の４要素に基づき構築され，各要素につい
て任意のしきい値を設定することができる。

【００３２】一次判定論理ゲートの構成を処理の流れで
図２に示す。入力信号である４要素の測定データはＳ１
１からＳ１４で示される４つの論理ゲートＧ₁〜Ｇ₄に入
力される。各論理ゲートは、それぞれφ，ｑ，ｎ，ｔ
の４要素がしきい値を越えたかどうかの判定結果に対す
る論理式で構成されている。各論理ゲートにおいてノイ
ズ信号で無いとの判定結果が得られた場合は、Ｓ２１か
らＳ２４にそれぞれ進み、警報（Ｌ₁〜Ｌ₄）を発する。

【００３３】各論理ゲートの論理構成を図３に示す。各
論理ゲートは一つまたは複数の論理のＯＲ関係で構成さ
れる。最も緩い警報レベルに対応するＧ₁は、４要素の
内のいずれか一つがしきい値を超えた場合にＬ₁の警報
を発する。Ｇ₂は４要素の内のＧ₂₁、Ｇ₂₂、Ｇ₂₃として
丸印で示されるいずれの２要素の組み合わせがしきい値
を越えた場合にＬ₂の警報を発し、この場合は二次判定
機能を起動する。Ｇ₃は４要素の内のＧ₃₁、Ｇ₃₂、Ｇ₃₃
として丸印で示されるいずれかの３要素の組み合わせが
しきい値を越えた場合にＬ₃の警報を発し、この場合も
二次判定機能を起動する。Ｇ₄は４要素の全てがしきい
値を越えている場合にＬ₄の警報を発し、測定信号がＰ
Ｄ信号であると断定する。以上のように、ＰＤ信号の可
能性が高いが確定できないというＧ₂とＧ₃の場合に、さ
らなる二次判定を行うことで判定の信頼性を上げようと
するのが本装置の特徴の一つである。

【００３４】上記の一次判定では、各論理ゲートの論理
の組み合わせを上述した構成以外にもコンピュータ上の
設定の変更で容易に変更できるようにすることが好まし
い。これにより測定対象に適したゲートを構成すること
が可能である。さらに、しきい値の設定や変更を測定中
に，例えば画面表示グラフに描かれたスライドバーを動
かすことでリアルタイムに変更することができると便利
である。すなわち試験電圧の昇圧中や課電直後はＰＤが
発生する確率が最も高いため，試験開始時にはしきい値
を低く設定してＰＤが発生していないことを確認し、そ
の後突発ノイズや既知のノイズで誤判定しないようにし
きい値を変更して，自動測定に移行することなどが可能
である。

【００３５】（二次判定機能）パターン判定による二次
判定機能の構成を処理の流れとして図４に示す。本装置
では３種類のパターン判定を並列に実行することとし
た。一次判定結果を受けて二次判定機能が起動されると
Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３の３つのパターン判定が並列に
実行される。Ｓ３１はｆ−ｑ−ｔパターンの変化を判定
する処理であり、ＰＤ信号と判定されるとＳ４１により
Ｆ警報が発せられる。Ｓ３２は２モードＮＮを用いてφ
−ｑ−ｎパターンを判定する処理であり、ＰＤ信号と判
定されるとＳ４２によりＮ警報が発せられる。Ｓ３３は
ｘ−ｑ−ｔパターンの変化を判定する処理であり、ＰＤ
信号と判定されるとＳ４３によりＸ警報が発せられる。
そして、それぞれの判定結果を受けてＳ５１において警
報の数を判別し、いずれか２以上の警報が発せられてい
た場合にＰＤ信号であると決定するのである。

【００３６】このように複数のパターン判定を並列実行
することで、例えば本例のようにそれぞれの判定結果の
うち２つ以上でＰＤ信号との判定が得られた場合にＰＤ
発生と決定するようにするなど、判定の信頼性をいっそ
う向上することが可能である。上記３つのパターン判定
は必ずしも並列に実行される必要はなく、直列に複数の
処理を行っても良いし、いずれか一つまたは選択した任
意の２つを用いることによっても相応の効果が得られる
ことは言うまでもない。以下、個々のパターン判定手段
について順に説明する。

【００３７】（ｆ−ｑ−ｔパターン判定）図５はｆ−ｑ
−ｔパターン判定手段の判定論理構成を示す。測定信号
の周波数スペクトルを広範囲に抽出するのはデータ処理
上の負荷が大きいため、現実には予め選定した２つ以上
の複数の周波数について狭帯域バンドパスフィルターを
通して信号の大きさを検出し、その時間的変化を記憶す
ることでｆ−ｑ−ｔパターンを抽出するようにする。図
５は５つの周波数を選定した場合の例を示している。こ
こで、各周波数の信号について、大きさに対するしきい
値と、その大きさのしきい値を越えている継続時間に対
するしきい値の２つのしきい値を設け，これをｆパター
ンｆ₁（ｑ，ｔ）〜ｆ₅（ｑ，ｔ）と呼ぶことにした。判
定の論理ゲートはこれら５つの周波数におけるｆパター
ンのしきい値判定に対する論理条件で構成された５つの
ゲートＧｆ₁〜Ｇｆ₅から構成される。

【００３８】それぞれのゲート条件の考え方は、一次判
定の論理ゲートの場合と同様であり、例えばＧｆ₃ゲー
トは図５に示される３つのｆパターン判定結果（例えば
ｆ₁とｆ₂とｆ₃の３つ）のいずれもがしきい値以上の場
合にレベルＣの警報を発するということである。各ゲー
トが１つまたは複数の論理ゲート（例えばＧ₃₁とＧ₃₂と
Ｇ₃₃）のＯＲの関係で構成される点についても一次判定
と同じである。前述のようにＰＤ信号は広帯域であると
いう特徴があるので、警報レベルＡからＥに従ってＰＤ
信号と決定できる確率が高いという意味をもつ。どの警
報レベルの場合にｆ−ｑ−ｔパターン判定としてのＦ警
報を出力するかについては、設定可能であるが、本装置
ではＣ，Ｄ，Ｅの警報レベルの場合とした。

【００３９】上記は５つの周波数の場合で論理構成を説
明したが、実際の設定値として例えば３つの周波数を選
定した場合を示す。ｆ₁（ｑ、ｔ）＝６ＭＨｚ（１０ｐ
Ｃ，３０秒）、ｆ₂（ｑ、ｔ）＝１２ＭＨｚ（５ｐＣ，
２０秒）、ｆ₃（ｑ、ｔ）＝２２ＭＨｚ（３ｐＣ，１０
秒）、というように、個々の周波数におけるＰＤ信号と
ノイズ信号の差の特徴を経験的に判断して適切な条件を
定めればよい。この例ではＰＤ信号の方がノイズ信号に
比べて高周波の成分を含むことに着目して、高周波に対
するしきい値を低周波に対するしきい値より低く設定し
ている。

【００４０】以上の論理判定により、従来は測定員がス
ペクトラムアナライザを用いて測定信号の周波数スペク
トルを目視観測し、経験に基づいてＰＤ信号か否か判定
していたものを自動化することが可能とできるのであ
る。

【００４１】（ｘ−ｑ−ｔパターン判定）隣り合うＩＪ
に取り付けた信号検出部からの測定信号に含まれるパル
ス信号の検出時間差から、信号検出部からパルス信号の
発生位置までの距離（ｘ）すなわち発生位置が求められ
る。図６は検出したパルスの大きさｑと求めたｘを時間
変化ｔで表したグラフの例である。ここでｘが当該隣り
合うＩＪ間の区間に位置する場合であって、当該パルス
信号が測定対象である電力ケーブルの内部で生じたＰＤ
信号であれば，図６に示すように発生位置は同一であ
り、かつ大きさがほぼ一定で、継続的に発生するはずで
ある。ＰＤ信号でないノイズ信号であればｘが区間外で
あるか、または一定にはならない。

【００４２】この現象を利用して本装置では自動的にＰ
Ｄ信号か否かの識別を行うようにした。すなわち、装置
内部では一次判定でＰＤ信号の可能性が抽出された信号
についての発生位置ｘを算出し、それが含まれる区間の
ｘ−ｑ−ｔのパターンを記憶して、設定したしきい値以
上のパルスが一定のｘにおいて設定したしきい値以上の
時間継続して発生しているときに、ＰＤ信号と判定し
て、警報を出力するようにした。判定に用いる条件であ
るしきい値は任意に設定できるようになっており、例え
ばｘが１０ｍ以内の範囲でｑが５ｐＣ以上の信号が３０
秒以上継続して発生した場合、のように設定すればよ
い。

【００４３】（２モードＮＮによるパターン判定）本装
置で使用したＮＮは，図７に示すように入力層（３８
４），中間層（５０），出力層（２）の３層構造になっ
ており，判別にはファジー処理を利用して、学習にはバ
ックプロパゲーション法を採用した。

【００４４】図８を参照しながら以下の説明によりＮＮ
への入力データの前処理としてのファジー処理方法を示
す。入力データの位相値φを２４段階にディジタル化
し、大きさｑを１６段階にディジタル化してφ−ｑマト
リクスを構成する。φ−ｑマトリクスの各升目には、パ
ルス発生頻度ｎをφ−ｑマトリクスに当てはめたＮ
（φ，ｑ）が入り、全体としてφ−ｑ−ｎマトリクスを
構成する。

【００４５】ＮＮの入力にはこのＮ（φ，ｑ）をそのま
ま用いるのではなく、隣接する升目のＮ（φ，ｑ）にフ
ァジー係数Ｆ_P（位相係数）およびＦ_q（レベル係数）を
掛け，加えたものを入力値とした。つまり，図７に示さ
れるＮＮの入力層のｋ番目の入力は， INPUT(k)=N(φ,q)+F_P×[N(φ-1,q)+N(φ+1,q)]+F_q×[N
(φ,q-1)+N(φ,q+1)] となる。ここでｋはφとｑの組み合わせで決められる番
号であり、φ＝０〜２３、ｑ＝０〜１５よりｋ＝０〜３
８３となる。

【００４６】このファジー係数による処理の意味を説明
する。過去の測定経験より、実際に発生するＰＤ信号
は，位相φと大きさｑがある範囲に集中しているという
傾向が知られている。つまり、図８のマトリクスの場合
に、厳密に一箇所の升目に継続して発生するのではな
く、ある升目を中心にややぼんやりとした一定範囲に発
生するということである。ファジー係数を上式のように
用いることで，隣り合った入力層の値を補正して測定信
号がおよそどのφ―ｑの付近に存在するかというパター
ンの傾向を顕著にすることができる。

【００４７】ＰＤ信号のφ−ｑ−ｎパターンでは，特に
発生位相φが一箇所に集中する傾向が強く現れるが，こ
れに比べると大きさｑは経時変化などによる変動がやや
大きい。よって，このＮＮではＦ_P＝０．１，Ｆ_q＝０．
２とした。すなわちこの係数は，ＮＮは位相の情報を大
きさの情報よりも重要なものとして判定を行うことにな
る。係数の決め方は一例であって、各測定対象に応じて
定めればよい。また、ファジー係数を隣接する升目のみ
に乗じるのではなく、さらに斜め隣の升目にも乗じて加
えたりするなど隣接する升目の取り方を工夫すること
も、個々の測定対象として想定される部分放電の傾向に
適合させて判定精度を向上するために効果的である。

【００４８】次に２モードＮＮについて説明する。この
ＮＮは判定動作を行う判別モードと学習動作を行う学習
モードの２つのモードを持ち，測定中は２つのモードが
見かけ上同時に実行されることに特徴がある。ＮＮは与
えられた入力信号に対して常に判別モードが実行され，
入力パターンデータをＰＤ信号かノイズ信号か弁別す
る。一方でノイズ信号と判断された場合には，この試験
線路固有の最新のノイズデータとして新しい教師データ
を作成し、改めて学習モードを実行するのである。

【００４９】ここで筆者らは教師データを作成するため
のノイズ信号であるとの判断を三通りの方法で試みた。
すなわち、(1)一次判定の結果で警報出力無しまたはＬ₁
警報の場合、(2)ＮＮ自身の判別モードによりノイズ信
号と弁別された場合、(3)二次判定機能の３つのパター
ン判定の結果いずれの警報も無し若しくはいずれか１つ
のみの警報が発せられた場合、である。ただし上記(1)
の場合は、一次判定の結果の如何にかかわらずＮＮによ
るパターン判定機能は常にいずれかのチャンネルの測定
信号に対して動作させている。これらの結果、いずれの
方法においても２モードＮＮは自動的な学習モードを有
さない通常のＮＮの場合に比べて誤判定が少なくなるこ
とを確認できた。ノイズ信号であるとの判断は上記(1)
から(3)、若しくはこれらに類した方法で行うことが可
能であり、適用する測定対象に応じて任意に選択可能で
ある。

【００５０】そして一定の時間間隔，例えば１０秒毎
に、学習で更新されたＮＮを現在判別中の自己のＮＮと
入れ替え、それ以降は更新された新しいＮＮによって判
定動作が行われる。このように，判別と学習の両方の機
能を持つＮＮは，自動的にその測定現場でのノイズ信号
を学習するため，課電電圧の上昇または測定現場周囲の
状況などによって変化するバックグランドノイズを常に
ＮＮに反映できるため、事前に作成した教師データによ
ってのみ学習したＮＮに比べてＰＤ発生に対するＮＮ判
別の高い信頼性を維持することができるのである。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
〜３記載の部分放電測定装置によれば、測定員のスキル
にかかわらず部分放電信号の発生を自動的に、かつ高い
信頼性をもって検出できる。既設線路を含む現地での部
分放電測定、さらには長時間の部分放電発生の監視に使
用すれば便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による判定機能を具えた部分放電測定
装置の構成例をブロック図で示した図である。

【図２】 一次判定の論理ゲート構成を処理の流れで示
した図である。

【図３】 一次判定の論理ゲートである各ゲートの論理
構成を示した図である。

【図４】 パターン判定による二次判定機能の構成を処
理の流れとして示した図である。

【図５】 ｆ−ｑ−ｔパターン判定手段の判定論理構成
を示した図である。

【図６】 ｘ−ｑ−ｔパターンを表すグラフ表示を説明
する図である。

【図７】 ニューラルネットワークの構成を説明する図
である。

【図８】 ニューラルネットワークの入力データの前処
理方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 電力ケーブル １１ ＩＪ（シース絶縁接続箱） ２０ 信号検出部 ２１ 箔電極センサ ２２ 光送信機 ３０ 光ファイバ １００ データ処理部 １０１ 光受信器 １０２ チャンネル切替器 １１０ 信号中央処理部 １１１ バンドパスフィルター １１２ Ａ／Ｄ変換器 １１３ メモリ １１４、１２１，１２２，１２３ コンピュータ １２０ パターン判定部 １３１ オシロスコープ １３２ スペクトラムアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 正温 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 2G015 AA27 BA02 BA04 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部分放電信号を検出する信号検出部と、
   当該信号検出部によって検出された測定信号をディジタ
   ル信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放
   電測定装置において、該データ処理部は、測定信号から
   複数の周波数（ｆと表記）と各周波数におけるパルス信
   号強度（ｑ）およびパルス発生継続時間（ｔ）で構成さ
   れる三次元のｆ−ｑ−ｔパターンの変化を抽出する手段
   と、抽出したｆ−ｑ−ｔパターンが予め設定した判定条
   件を満たすか否かを判定する手段により部分放電発生の
   有無を判定するパターン判定機能を有することを特徴と
   する部分放電測定装置。
2. 【請求項２】 部分放電信号を検出する複数の信号検出
   部が測定対象とする電気設備の少なくとも二つの離れた
   地点にそれぞれ設けられ、当該信号検出部によって検出
   された測定信号をディジタル信号に変換して処理するデ
   ータ処理部を有する部分放電測定装置において、該デー
   タ処理部は、複数地点で検出されたパルス信号の検出時
   間差からパルス信号発生位置（ｘ）を算出する手段と、
   該パルス信号のパルス信号強度（ｑ）およびパルス発生
   継続時間（ｔ）を検出する手段と、三次元のｘ−ｑ−ｔ
   パターンの変化が予め設定した判定条件を満たすか否か
   を判定する手段により部分放電発生の有無を判定するパ
   ターン判定機能を有することを特徴とする部分放電測定
   装置。
3. 【請求項３】 部分放電信号を検出する信号検出部と、
   当該信号検出部によって検出された測定信号をディジタ
   ル信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放
   電測定装置において、該データ処理部はニューラルネッ
   トワークを利用したパターン判定機能を有し、該ニュー
   ラルネットワークは判定動作を行うと共に学習動作を行
   うことで自己の判定回路を自動的に更新する２モードニ
   ューラルネットワークであることを特徴とする部分放電
   測定装置。
4. 【請求項４】 部分放電信号を検出する信号検出部と、
   当該信号検出部によって検出された測定信号をディジタ
   ル信号に変換して処理するデータ処理部を有する部分放
   電測定装置において、該データ処理部は、第一の判定機
   能と第二の判定機能を有し、該第一の判定機能は、前記
   測定信号からパルス発生頻度（ｎ）、パルス発生位相
   （φ）、パルス信号強度（ｑ）、パルス発生継続時間
   （ｔ）、パルス発生位置（ｘ）、検出周波数（ｆ）の各
   特徴データから選択される複数の特徴データを抽出し、
   抽出した各特徴データに対して予め設定したしきい値条
   件を満たすか否かを判定し、各特徴データに対する当該
   しきい値条件の判定結果の内から選択した複数の判定結
   果に対する論理条件により部分放電の有無を判定するも
   のであり、該第二の判定機能は、請求項１から請求項３
   に記載のパターン判定機能の内から選択される少なくと
   も１つのパターン判定機能であることを特徴とする部分
   放電測定装置。