JP2002156401A - 電気的絶縁物の評価方法 - Google Patents

電気的絶縁物の評価方法

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JP2002156401A
JP2002156401A JP2000348293A JP2000348293A JP2002156401A JP 2002156401 A JP2002156401 A JP 2002156401A JP 2000348293 A JP2000348293 A JP 2000348293A JP 2000348293 A JP2000348293 A JP 2000348293A JP 2002156401 A JP2002156401 A JP 2002156401A
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evaluation
parameter
characteristic
electrical insulator
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Yoshitaka Nishida
吉隆 西田
Toshio Toyoda
利夫 豊田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特徴パラメータ間の相関を考慮して評価パラ
メータに集約することにより適確な電気的絶縁物の特性
評価方法を提供すること。 【解決手段】 複数の標準サンプルのそれぞれについ
て、評価に関係する情報を含むn個(n≧2)の特徴パ
ラメータを測定し、得られた各特徴パラメータの測定デ
ータを正規分布化して標準偏差si、最良値または平均
値x0i、および各特徴パラメータ間の相関係数r
ij(i,jは各特徴パラメータ)を算出し、さらに特定
の評価対象物について前記n個の特徴パラメータxi
測定し、以下の式(1)にしたがって評価パラメータD
2を算出して該絶縁物を評価することを特徴とする電気
的絶縁物の特性評価方法。 【数1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、統計解析手法を用
いた電気的絶縁物の特性評価方法に関する。特に、特徴
パラメータ相互の関係を考慮して評価パラメータに集約
することによって、各特徴パラメータを有効に利用し、
かつ、一つの指標で各特徴パラメータの有する劣化情報
を重複なく表現する特性評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現代社会では、多種多様な電気的絶縁物
が用いられており、それらは常に特定の特性を有し、目
的とする機能を果たすことが求められている。このた
め、電気的絶縁物の特性を正確に評価し、その維持、交
換、補修などを的確なタイミングで行うことが必要とさ
れている。
【0003】このような必要性に鑑みて、これまでにも
様々な特性評価方法が提供されてきた。例えば、産業用
電動機などの高電圧電力機器の絶縁性評価(絶縁劣化診
断)では、交流高圧法により、tanδ、第1電流急増
点(Pil)、最大部分放電電荷量(Qmax)を、ま
た、直流電圧法により成極指数(PI)、漏洩指数(L
I)、絶縁抵抗値(Mg)などの絶縁性状を示す多種の
特徴パラメータを採取し、絶縁診断を実施している。し
かしながら、多種多様な特徴パラメータを取得すること
ができるために、却って総合的な判断をどのように行う
べきかが大きな問題になっていた。特に、特徴パラメー
タは相互に相関があることがわかっているため、分析を
行う際に採取した特徴パラメータを同等に扱って評価す
ることには問題がある。採取した特徴パラメータの分析
手法としては、これまで主成分分析(平成6年電気学会
産業応用部門全国大会論文集1038〜1043頁)等
の手法が提案されているが、より信頼性が高い評価方法
を提供することが求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術の状
況に鑑みて、本発明は、特徴パラメータ間の相関を考慮
して評価パラメータに集約することによって各特徴パラ
メータを有効に利用し、かつ、一つの指標で各特徴パラ
メータの有する劣化情報を重複なく表現する特性評価方
法を提供することを課題とした。特に、本発明は、電気
的絶縁物の絶縁劣化情報を含むパラメータを測定して統
計解析を行うことにより、電気的絶縁物の劣化傾向を評
価する方法を提供することを課題とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討を重
ねた結果、マハラノビスの距離の総和から、各特徴パラ
メータの相関係数を含む補正項を引くことにより求めた
評価パラメータを用いれば、より確からしい特性評価が
簡便に得られることを見出し、本発明に到達した。
【0006】すなわち本発明は、複数の標準サンプルの
それぞれについて、評価に関係する情報を含むn個(n
≧2)の特徴パラメータを測定し、得られた各特徴パラ
メータの測定データを正規分布化して標準偏差si、最
良値または平均値x0i、および各特徴パラメータ間の相
関係数rij(i,jは各特徴パラメータ)を算出し、さ
らに特定の評価対象物について前記n個の特徴パラメー
タxiを測定し、以下の式(1)にしたがって評価パラ
メータD2を算出して該評価対象物を評価することを特
徴とする電気的絶縁物の特性評価方法を提供する。
【数2】
【0007】本発明の特性評価方法では、各特徴パラメ
ータ間の相関係数rijが所定の有意性を有しない場合は
0として式(1)の算出を行ってもよい。また、標準サ
ンプルの測定データの分布に基づいて評価基準値を設定
し、前記評価パラメータD2を該評価基準値と比較する
ことにより評価することが好ましい。本発明の特性評価
方法は、特に電気的絶縁物の劣化傾向を評価する際に有
効に用いることができる。このとき、前記評価対象物は
電気的絶縁物(例えば高圧電動機)であり、前記特徴パ
ラメータが絶縁劣化情報を含むパラメータになる。ま
た、特定の電気的絶縁物の評価パラメータD2と、該電
気的絶縁物に電圧を印加して得られた破壊電圧値との関
係から評価基準値を設定し、評価対象物の評価パラメー
タD2を該評価基準値と比較することにより評価するこ
とが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の特性評価
方法について詳細に説明する。本発明の特性評価方法
は、n個(n≧2)の特徴パラメータのそれぞれについ
て求めたマハラノビスの距離di 2の総和から、特定パラ
メータ間の相関関係を考慮した補正値を引くことにより
求めた評価パラメータD2を用いて評価する点に特徴が
ある。このような本発明の特徴を、電気的絶縁物の劣化
傾向を評価する場合を例にとって具体的に説明する。
【0009】本発明の方法では、複数の標準サンプルの
それぞれに対して、n個(n≧2)の特徴パラメータを
測定してデータを取得する。ここでいう標準サンプル
は、評価するときの基準となる特性を有する対象物であ
る。通常は正常で好ましい特性を有する対象物を標準サ
ンプルとして選択する。このため、電気的絶縁物であれ
ば望ましい絶縁性を有しているものを複数個用意するこ
とが好ましい。用意する標準サンプルの数は多い方が好
ましいが、評価の精度がさほど高くなくてもよい場合に
は数を少なくして簡略化してもよい。
【0010】測定すべき特徴パラメータは、評価しよう
としている特性に関する情報を含むものの中から選択す
る。例えば、高圧電動機の劣化傾向を評価する場合であ
れば、直流高圧法によるものであれば、絶縁抵抗1分値
(R1)、正極指数(PI)、弱電比、漏れ指数、放電
性電流、相間不平衡(率)等の中から選択することがで
き、交流高圧法によるものであれば、電流増加率(△
I)、第1次電流急増点(Pi1)、第2次電流急増点
(Pi2)、誘電正接(tanδ0)、tanδ増加率
(△tanδ)、tanδヒステリシス(tan
δh)、放電開始電圧、放電消滅電圧、最大放電電荷量
(Qmax)、放電パルス数(NCRN)、放電パワー
(PCRN)、直流分電流(Idc)、直流分変動分(△I
dc)等の中から選択することができる。このとき、互い
に相関関係が高い特徴パラメータが含まれるように選択
してもかまわない。本発明の方法によれば、そのような
場合であっても相関関係に基づく補正がなされるため、
劣化情報が重複することはない。なお、測定する特徴パ
ラメータの数(n)は2以上にする。
【0011】複数の標準サンプルのそれぞれに対して、
n個の特徴パラメータを測定してデータを取得したら、
次に必要に応じて正規分布化を行う。測定したデータは
必ずしも正規分布を示すとは限らないため、そのような
場合には何らかの変換手段により正規分布化させる。上
記の特徴パラメータの多くは対数変換することにより正
規分布化することができる。正規分布化の後に、標準偏
差siを求める。また、取得データの最良値または平均
値をx0iとする。x0iとして最良値を選択するか平均値
を選択するかは、評価対象や評価目的に応じて適宜決定
する。例えば、平均値が最良となるような性質のデータ
については平均値をx0iとして採用する。
【0012】本発明の評価方法では、評価対象物につい
てもn個の特徴パラメータを測定する。測定した各特徴
パラメータはxi(i=1〜n)とする。次いで、xi
上記の標準偏差si、最良値または平均値x0iを用い
て、各特徴パラメータごとにマハラノビスの距離di 2
計算する。マハラノビスの距離di 2は、以下の式(2)
により計算される。計算したn個のマハラノビスの距離
は、すべて足して総和を求める。
【数3】
【0013】マハラノビスの距離の総和は、そのまま粗
い評価に用いることも可能ではあるが、採用した特徴パ
ラメータ間に相関関係がある場合は、これらの特徴パラ
メータの情報が大きく反映されてしまう。したがって、
特定の情報を偏重して過大に評価してしまうことにな
り、評価対象物の評価に支障を来たす。特徴パラメータ
の数(n)を増やすと、このような特徴パラメータ間の
相関関係が問題になってくるため評価の精度は上がりに
くくなる。
【0014】本発明では、このような問題を考慮して、
相関を示す特徴パラメータについては、その相関に応じ
た量を引くことにしている。これによって、特定の情報
が偏重され過大に評価されることがなくなる。具体的に
は、2つの特徴パラメータの相関係数rij(i,jは各
特徴パラメータ)を計算し、式(1)の第2項を算出
し、これをマハラノビスの距離の総和から差し引くこと
によって、評価パラメータD2を得ることができる。な
お、各特徴パラメータ間の相関係数rijが所定の有意性
を有しない場合はrijを0として評価パラメータD2
算出し評価することもできる。
【0015】このようにして得られた評価パラメータD
2を用いれば、評価対象物の特性を評価することができ
る。評価パラメータD2はその値が大きいほど、標準サ
ンプルの特性からの乖離が大きいことを示している。好
ましい対象物を標準サンプルとしたときには、評価パラ
メータD2が大きいほど特性が悪いことを意味してい
る。このため、許容限度を示す閾値を予め設定してお
き、その閾値以下であれば許容範囲内であり、閾値を超
える場合は許容範囲外であると判断することも可能であ
る。また、複数の標準サンプルを測定した測定データの
分布に基づいて評価基準値を設定し、評価パラメータD
2をその評価基準値と比較することにより評価すること
もできる。また、例えば、特定の電気的絶縁物の評価パ
ラメータD2と、該電気的絶縁物に電圧を印加して得ら
れた破壊電圧値との関係から評価基準値を設定してお
き、評価対象物の評価パラメータD2を評価基準値と比
較することにより評価することもできる。さらに、経時
的に評価パラメータD2の変化を調べ、その変化傾向か
ら将来の特性変化を予測することも可能である。具体的
には、許容範囲外になる日時を予測して、その日が来る
前に製品を交換するなどの手当てを行うこと等が可能で
ある。
【0016】本発明の特性評価方法によれば、電気的絶
縁物の特性そのものや電気的絶縁物の物性変化に起因し
て生ずる事項等を広く評価することができる。本明細書
では、高圧電動機の電気的絶縁物の劣化傾向を評価する
場合を例にとって説明しているが、本発明の評価対象は
これに限定されるものではない。
【0017】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに
具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、
割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱し
ない限り適宜変更することができる。したがって、本発
明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈される
べきものではない。
【0018】39台の正常な高圧電動機のそれぞれにつ
いて、第1次電流急増点(Pi1)、電流増加率(△
I)、電流(I)、誘電正接(tanδ0)、最大部分
放電電荷量(Qmax)、絶縁物の抵抗値と静電容量値
の積(Rc)を測定し、また、直流電圧法により4.0
kVにおける成極指数(PI)、漏洩指数(LI)、絶
縁抵抗値(Mg)を測定した。実測値に対してその基本
的統計量を算出した結果と、実測値を対数変換したデー
タについてその基本的統計量を算出した結果を表1に示
す。表1の結果は、Pi1以外の8つの特徴パラメータ
は対数変換することにより歪度が著しく低下し、正規分
布化しうることを示している。測定した9つの特徴パラ
メータについては、正規分布の標準偏差をsiとし、測
定したものの中で最良の値をx0iとした。また、各特徴
パラメータ(対数変換後)の相関係数rijを算出した結
果を表2に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】39台の高圧電動機のそれぞれについて、
式(1)にしたがって評価パラメータD2を算出した。
得られた評価パラメータのヒストグラムを図1に示す。
このヒストグラムは自由度9のx2分布へ適合するが、
その検証のために相関値rを求めたところ0.97であ
った。
【0022】これら39台の高圧電動機とは別に、19
96年、1997年、1999年に上記9つの特徴パラ
メータを取得した高圧電動機について評価パラメータD
2を算出した。なお、この高圧電動機は1997年に整
備しており、1997年のデータはその整備後に取得し
た。また、1998年は測定を実施していない。
【0023】各特徴パラメータのdi値と算出した評価
パラメータD2を表3にまとめて示す。なお、表3にお
ける判定基準は、暫定的にdiについては正規分布への
適合性から3σ値で管理し、D2については、x2(0.
9,9)=14.68とした。図2はこれを視覚的に管
理できるようにした例である。これにより、各特徴パラ
メータ、および、統合化パラメータを、判定基準を見据
えた上で視覚的に追跡できる。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】本発明の電気的絶縁物の特性評価方法
は、特徴パラメータ間の相関を考慮して補正された評価
パラメータを用いて評価するものであることから、より
適確な絶縁物の劣化傾向の評価を簡便に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 評価パラメータD2のヒストグラムである。
【図2】 評価パラメータD2による劣化傾向管理例を
示すものである。
フロントページの続き Fターム(参考) 2G015 AA14 CA01 CA04 CA05 CA06 CA07 2G016 BA03 BA04 BB03 BB09 BC02 2G028 BB05 BE06 CG01 CG03 CG10 DH03 DH05 2G036 AA24 BA00 BB21 2G060 AA09 AD04 AE40 AF15 EA06 HC13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的絶縁物の特性を評価するための特
    性評価方法であって、複数の標準サンプルのそれぞれに
    ついて、評価に関係する情報を含むn個(n≧2)の特
    徴パラメータを測定し、得られた各特徴パラメータの測
    定データを正規分布化して標準偏差si、最良値または
    平均値x0i、および各特徴パラメータ間の相関係数rij
    (i,jは各特徴パラメータ)を算出し、さらに特定の
    評価対象物について前記n個の特徴パラメータxiを測
    定し、以下の式(1)にしたがって評価パラメータD2
    を算出して該絶縁物を評価することを特徴とする電気的
    絶縁物の特性評価方法。 【数1】
  2. 【請求項2】 各特徴パラメータ間の相関係数rijが所
    定の有意性を有しない場合は0として式(1)の算出を
    行うことを特徴とする請求項1に記載の特性評価方法。
  3. 【請求項3】 標準サンプルの測定データの分布に基づ
    いて評価基準値を設定し、前記評価パラメータD2を該
    評価基準値と比較することにより評価することを特徴と
    する請求項1または2に記載の特性評価方法。
  4. 【請求項4】 前記特徴パラメータが絶縁劣化情報を含
    むパラメータであり、評価パラメータD2を算出して電
    気的絶縁物の劣化傾向を評価することを特徴とする請求
    項1〜3のいずれかに記載の特性評価方法。
  5. 【請求項5】 特定の電気的絶縁物の評価パラメータD
    2と、該電気的絶縁物に電圧を印加して得られた破壊電
    圧値との関係から評価基準値を設定し、評価対象物の評
    価パラメータD2を該評価基準値と比較することにより
    評価することを特徴とする請求項4に記載の特性評価方
    法。
  6. 【請求項6】 前記電気的絶縁物が高圧電動機である請
    求項4または5に記載の特性評価方法。
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