JP2003043094A - 電磁波源検出方法および絶縁劣化診断方法と装置 - Google Patents
電磁波源検出方法および絶縁劣化診断方法と装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 狭いスペース内で、絶縁物の劣化による部分
放電箇所あるいは電磁波源の位置を的確に特定できるコ
ンパクトな手段を提供することにある。 【解決手段】 ＵＨＦ帯を含む超広帯域の電波干渉計シ
ステムにより、絶縁材料で被覆あるいは保護された電力
機器・設備等の絶縁劣化箇所を診断する。絶縁劣化箇所
で生じる部分放電から放射される電磁波信号を、ＵＨＦ
帯の複数のアンテナで受信し、電磁波源の方位を解析す
ることにより，絶縁劣化箇所を特定する。ＵＨＦ帯アン
テナを使用できるため、アンテナ自体が小さくなり、か
つ、アンテナ間の基線長も短くなることから、小型化が
可能となる。
放電箇所あるいは電磁波源の位置を的確に特定できるコ
ンパクトな手段を提供することにある。 【解決手段】 ＵＨＦ帯を含む超広帯域の電波干渉計シ
ステムにより、絶縁材料で被覆あるいは保護された電力
機器・設備等の絶縁劣化箇所を診断する。絶縁劣化箇所
で生じる部分放電から放射される電磁波信号を、ＵＨＦ
帯の複数のアンテナで受信し、電磁波源の方位を解析す
ることにより，絶縁劣化箇所を特定する。ＵＨＦ帯アン
テナを使用できるため、アンテナ自体が小さくなり、か
つ、アンテナ間の基線長も短くなることから、小型化が
可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境中の不要な電
磁波源や、電力設備における絶縁物の劣化で生じる放電
箇所などを、離れた場所からコンパクトな手段で検出で
きる電磁波源検出方法に関する。
磁波源や、電力設備における絶縁物の劣化で生じる放電
箇所などを、離れた場所からコンパクトな手段で検出で
きる電磁波源検出方法に関する。
【０００２】本発明は、さらに電力ケーブルや変電・配
電設備など、高電圧部分を絶縁物で被覆あるいは支持さ
れている機器、設備における絶縁劣化の診断に有用な絶
縁劣化診断方法および装置に関する。
電設備など、高電圧部分を絶縁物で被覆あるいは支持さ
れている機器、設備における絶縁劣化の診断に有用な絶
縁劣化診断方法および装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】電力機器・設備の絶縁材料が劣化して部
分放電（Partial Discharge:ＰＤ）を生じると広帯域電
磁波が放射されることが、参考文献１〜１３に示す論文
で報告されている。例えば、本発明者らは、参考文献１
〜３において、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Swit
chgear: ＧＩＳ）のSF6 ガス中において生じるＰＤは、
ＶＨＦ(Very High Frequency, 30-300MHz)帯と、ＵＨＦ
（Ultra High Frequency、 300-3000MHz）帯の広帯域電
磁波を放射することから、ＶＨＦ帯電磁波に着目して、
電磁波空間位相差法により放電源位置を特定し、またウ
ェーブレット変換(Wavelet Transform) を用いた時間周
波数解析により、放電進展状態を示す電荷量とダイナミ
ックスペクトラム（Dynamic Spectrum）との関係を明ら
かにし、劣化が進展するのに伴い低周波成分が出現する
ことを報告した。この他、参考文献４〜８では、ＵＨＦ
帯電磁波センシングによるＧＩＳ絶縁診断技術が報告さ
れ、また参考文献９，１０では、ＶＨＦ帯電磁波センシ
ングによる配電用碍子絶縁診断技術が、そして参考文献
１１〜１３では、ＳＨＦ帯(GHz帯)電磁波センシングに
よる発電機固定子コイルの絶縁診断技術が、国内外の様
々な研究機関や企業等により報告されている。
分放電（Partial Discharge:ＰＤ）を生じると広帯域電
磁波が放射されることが、参考文献１〜１３に示す論文
で報告されている。例えば、本発明者らは、参考文献１
〜３において、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Swit
chgear: ＧＩＳ）のSF6 ガス中において生じるＰＤは、
ＶＨＦ(Very High Frequency, 30-300MHz)帯と、ＵＨＦ
（Ultra High Frequency、 300-3000MHz）帯の広帯域電
磁波を放射することから、ＶＨＦ帯電磁波に着目して、
電磁波空間位相差法により放電源位置を特定し、またウ
ェーブレット変換(Wavelet Transform) を用いた時間周
波数解析により、放電進展状態を示す電荷量とダイナミ
ックスペクトラム（Dynamic Spectrum）との関係を明ら
かにし、劣化が進展するのに伴い低周波成分が出現する
ことを報告した。この他、参考文献４〜８では、ＵＨＦ
帯電磁波センシングによるＧＩＳ絶縁診断技術が報告さ
れ、また参考文献９，１０では、ＶＨＦ帯電磁波センシ
ングによる配電用碍子絶縁診断技術が、そして参考文献
１１〜１３では、ＳＨＦ帯(GHz帯)電磁波センシングに
よる発電機固定子コイルの絶縁診断技術が、国内外の様
々な研究機関や企業等により報告されている。
【０００４】近年、大都市では、用地の有効活用と地中
送電設備との整合性のため、あるいは都市の美観等の点
から、高層ビルの地下に超高圧変電所が実現している。
このような地下変電所では、スペースが極めて限られて
いるため，PD位置特定のために電磁波センシング技術を
導入する場合、センシングシステム自体をいかに小型化
するかが課題となる。また、配電線碍子のPD位置を特定
においても、測定時の道路交通への影響を考慮すると、
システムの小型化は重要な課題となる。
送電設備との整合性のため、あるいは都市の美観等の点
から、高層ビルの地下に超高圧変電所が実現している。
このような地下変電所では、スペースが極めて限られて
いるため，PD位置特定のために電磁波センシング技術を
導入する場合、センシングシステム自体をいかに小型化
するかが課題となる。また、配電線碍子のPD位置を特定
においても、測定時の道路交通への影響を考慮すると、
システムの小型化は重要な課題となる。
【０００５】ところで，電磁波センシング手法として用
いられる電波干渉計は、主に電波天文学等の分野で発展
した技術であり、超長基線電波干渉計（Very Long Base
lineInterferometory :ＶＬＢＩ）やスペースＶＬＢＩ
として進化し、現在では、電波天文学分野での応用のみ
ならず、測地応用も行われている。電波干渉計の他の応
用例としては、衛星追尾用電波干渉計や、ＵＨＦ帯狭帯
域(327MHz ，電波天文の保護バンド) 電波干渉計、及び
ＶＨＦ帯広帯域電波干渉計による雷放電可視化等が実現
されている。なお、ＶＨＦ帯広帯域電波干渉計による雷
放電可視化は，参考文献１４に示される。 ＜参考文献＞ １．川田昌武：電力機器の診断技術に関する研究，大阪
大学大学院学位論文 （工学研究科），1998年 ２．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，川崎誠：「電磁
波空間位相差法を用いた非接触部分放電検出法」，電学
論Ｂ，115 巻10号,pp.1168−1173,1995 年10月 ３．川田昌武，和田将一，河崎善一郎，松浦虔士，川崎
誠：「ＳＦ6 ガス中における部分放電現象のウェーブレ
ット変換を用いた時間周波数解析」，電学論Ｂ，117 巻
3 号，pp.338-345,1997 年3 月 ４．M.D.Judd, O.Farish, B.F.Hampton “The Excitati
on of UHF Signa1s byPartial Discharges in GIS ”，
IEEE Trans.on Die1ectrics and ElectricalInsulatio
n,Vol.3,No.2,pp.213−228,April 1996 ５．前川洋，土井雅史，川本俊治：「ガス絶縁開閉装置
における部分放電源の特定」，電学論Ｂ，１２０巻８／
９号，PP.1106-1111，2000年8 ／9 月 ６．加藤達郎，遠藤奎将：「ＵＨＦ法によるＧｌＳ絶縁
異常診断システムの開発」，電学論Ｂ，119 巻4 号，p
p.458−463,1999年4 月 ７．今川浩，江本邦夫，村瀬洋，小山博，若林誠二，榊
原高明，萩原英一：「部分放電信号のＧｌＳ内伝播特性
に関する周波数依存性の検討」，電学論Ｂ，119巻10号,
pp.1073−1079,1999 年10月 ８．蔦田広幸，長田典子，宮下信，亀井光仁，井上悟，
高嶋和夫，宇佐美照夫：「ＧＩＳ内部電磁波の第一波波
高値と累積波形指標を用いた部分放電識別」，電学論
Ｂ，120 巻3 号、pp. 333-339,2000年3 月 ９．鈴木雄一，川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，川崎
誠：「位置標定における重畳最適化法を用いた部分放電
源空間標定」，電学論Ｂ，118 巻2 号，pp.157-163,199
8年2 月 10．Ampol Tungkanawanich, Zen −Ichiro Kawaaki,Ken
ji Matsuura ：“Location of Multiple PD Sources on
Distribution Lines by Measuring Emitted Pulse −
Train Electromagnetic Waves ”，電学論Ｂ，120 巻11
号，pp.1431-1436,2000 年11月 11．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，武蔵谷敏男，音
羽克則，黒木悟，森山隆：「ＧＨｚ帯電磁波空間位相差
法を用いた発電機固定子コイルの非接触部分放電検出シ
ステムの開発」，電学論Ｂ，117 巻2 号，pp.224-232,1
996 年2 月 12．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，武蔵谷敏男，黒
木悟，大澤輝也，田中宏毅：「発電機固定子コイルの絶
縁破壊現象に伴うＧＨｚ帯放射電磁波測定による絶縁劣
化診断法」，電学論Ｂ，118 巻3 号,pp.274 -281,1998
年3 月 13．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，黒木悟，大澤輝
也，田中宏：「ＧＨｚ帯電磁空間位相差法を用いた火力
タービン発電機の運転中における部分放電検出」，電学
論Ｂ，118 巻11号，pp.1243- 1248 ，1998年11月 14．特開2001-4731 号公報（出願番号：特願平11-17066
6 ，発明の名称：広帯域干渉計）
いられる電波干渉計は、主に電波天文学等の分野で発展
した技術であり、超長基線電波干渉計（Very Long Base
lineInterferometory :ＶＬＢＩ）やスペースＶＬＢＩ
として進化し、現在では、電波天文学分野での応用のみ
ならず、測地応用も行われている。電波干渉計の他の応
用例としては、衛星追尾用電波干渉計や、ＵＨＦ帯狭帯
域(327MHz ，電波天文の保護バンド) 電波干渉計、及び
ＶＨＦ帯広帯域電波干渉計による雷放電可視化等が実現
されている。なお、ＶＨＦ帯広帯域電波干渉計による雷
放電可視化は，参考文献１４に示される。 ＜参考文献＞ １．川田昌武：電力機器の診断技術に関する研究，大阪
大学大学院学位論文 （工学研究科），1998年 ２．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，川崎誠：「電磁
波空間位相差法を用いた非接触部分放電検出法」，電学
論Ｂ，115 巻10号,pp.1168−1173,1995 年10月 ３．川田昌武，和田将一，河崎善一郎，松浦虔士，川崎
誠：「ＳＦ6 ガス中における部分放電現象のウェーブレ
ット変換を用いた時間周波数解析」，電学論Ｂ，117 巻
3 号，pp.338-345,1997 年3 月 ４．M.D.Judd, O.Farish, B.F.Hampton “The Excitati
on of UHF Signa1s byPartial Discharges in GIS ”，
IEEE Trans.on Die1ectrics and ElectricalInsulatio
n,Vol.3,No.2,pp.213−228,April 1996 ５．前川洋，土井雅史，川本俊治：「ガス絶縁開閉装置
における部分放電源の特定」，電学論Ｂ，１２０巻８／
９号，PP.1106-1111，2000年8 ／9 月 ６．加藤達郎，遠藤奎将：「ＵＨＦ法によるＧｌＳ絶縁
異常診断システムの開発」，電学論Ｂ，119 巻4 号，p
p.458−463,1999年4 月 ７．今川浩，江本邦夫，村瀬洋，小山博，若林誠二，榊
原高明，萩原英一：「部分放電信号のＧｌＳ内伝播特性
に関する周波数依存性の検討」，電学論Ｂ，119巻10号,
pp.1073−1079,1999 年10月 ８．蔦田広幸，長田典子，宮下信，亀井光仁，井上悟，
高嶋和夫，宇佐美照夫：「ＧＩＳ内部電磁波の第一波波
高値と累積波形指標を用いた部分放電識別」，電学論
Ｂ，120 巻3 号、pp. 333-339,2000年3 月 ９．鈴木雄一，川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，川崎
誠：「位置標定における重畳最適化法を用いた部分放電
源空間標定」，電学論Ｂ，118 巻2 号，pp.157-163,199
8年2 月 10．Ampol Tungkanawanich, Zen −Ichiro Kawaaki,Ken
ji Matsuura ：“Location of Multiple PD Sources on
Distribution Lines by Measuring Emitted Pulse −
Train Electromagnetic Waves ”，電学論Ｂ，120 巻11
号，pp.1431-1436,2000 年11月 11．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，武蔵谷敏男，音
羽克則，黒木悟，森山隆：「ＧＨｚ帯電磁波空間位相差
法を用いた発電機固定子コイルの非接触部分放電検出シ
ステムの開発」，電学論Ｂ，117 巻2 号，pp.224-232,1
996 年2 月 12．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，武蔵谷敏男，黒
木悟，大澤輝也，田中宏毅：「発電機固定子コイルの絶
縁破壊現象に伴うＧＨｚ帯放射電磁波測定による絶縁劣
化診断法」，電学論Ｂ，118 巻3 号,pp.274 -281,1998
年3 月 13．川田昌武，河崎善一郎，松浦虔士，黒木悟，大澤輝
也，田中宏：「ＧＨｚ帯電磁空間位相差法を用いた火力
タービン発電機の運転中における部分放電検出」，電学
論Ｂ，118 巻11号，pp.1243- 1248 ，1998年11月 14．特開2001-4731 号公報（出願番号：特願平11-17066
6 ，発明の名称：広帯域干渉計）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】地下変電所のような狭
いスペース内で、高電圧電力線や変電・配電装置などの
電力設備の絶縁部材について劣化を診断するときに、運
転状態で種々の試験操作を電力設備に直接行なうのは危
険である。また大型の機器では、絶縁劣化の程度が軽い
と肉眼では識別できず、劣化位置を特定するのは難し
い。そこで、電波干渉計を用いたリモートセンシングに
より、絶縁劣化に伴う放電箇所を検出することが考えら
れるが、従来の電波干渉計を用いたシステムは規模が大
きくて、狭いスペース内での適用は不可能であった。た
とえば参考文献１４に示される比較的小型のシステムで
も、アンテナの間隔は数ｍあり、標定する位置は、数ｋ
ｍ以上離れている遠方の放電現象を対象としていた。
いスペース内で、高電圧電力線や変電・配電装置などの
電力設備の絶縁部材について劣化を診断するときに、運
転状態で種々の試験操作を電力設備に直接行なうのは危
険である。また大型の機器では、絶縁劣化の程度が軽い
と肉眼では識別できず、劣化位置を特定するのは難し
い。そこで、電波干渉計を用いたリモートセンシングに
より、絶縁劣化に伴う放電箇所を検出することが考えら
れるが、従来の電波干渉計を用いたシステムは規模が大
きくて、狭いスペース内での適用は不可能であった。た
とえば参考文献１４に示される比較的小型のシステムで
も、アンテナの間隔は数ｍあり、標定する位置は、数ｋ
ｍ以上離れている遠方の放電現象を対象としていた。
【０００７】本発明は、狭いスペース内で、放電箇所あ
るいは電磁波源の位置を的確に特定できるコンパクトな
手段を提供することを目的としている。
るいは電磁波源の位置を的確に特定できるコンパクトな
手段を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は、ＵＨＦ帯を含む超広帯域の電波干渉計
システムを開発した。この超広帯域電波干渉計システム
は、ＵＨＦ帯アンテナを使用できるため、アンテナ自体
が小さくなり、かつ、アンテナ間の基線長も短くなるこ
とから、小型化が可能となる。従来の狭帯域電波干渉計
の場合は、電波到来方向の角度分解能を向上させるため
に，観測周波数に対応する波長の数倍の基線が多数必要
となるが，本発明では、超広帯域としたために、そのよ
うな多数の基線は必要としない。また、アンテナ間距離
が短いために、アンテナを多地点に配置するという手間
や、アンテナ位置、及びアンテナ間の距離測定を行なう
必要がないことから、現場での作業時間を短縮すること
ができる。
に、本発明者は、ＵＨＦ帯を含む超広帯域の電波干渉計
システムを開発した。この超広帯域電波干渉計システム
は、ＵＨＦ帯アンテナを使用できるため、アンテナ自体
が小さくなり、かつ、アンテナ間の基線長も短くなるこ
とから、小型化が可能となる。従来の狭帯域電波干渉計
の場合は、電波到来方向の角度分解能を向上させるため
に，観測周波数に対応する波長の数倍の基線が多数必要
となるが，本発明では、超広帯域としたために、そのよ
うな多数の基線は必要としない。また、アンテナ間距離
が短いために、アンテナを多地点に配置するという手間
や、アンテナ位置、及びアンテナ間の距離測定を行なう
必要がないことから、現場での作業時間を短縮すること
ができる。
【０００９】本発明は、以下の構成において実現され
る。 １. ＵＨＦ帯を含む帯域の超広帯域電波干渉計システ
ムにより電磁波の到来角を検出して、その電磁波源位置
を特定することを特徴とする電磁波源検出方法の構成。 ２. 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、ＵＨＦ帯
およびＶＨＦ帯からなることを特徴とする前項１に記載
の電磁波源検出方法の構成。 ３. 絶縁材料で被覆あるいは保護された電力機器・設
備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断方法であっ
て，その絶縁劣化箇所で生じる部分放電から放射される
電磁波信号を、ＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広帯域電波
干渉計システムにより複数のアンテナで受信し、電磁波
源の方位を解析することにより，絶縁劣化箇所を特定す
ることを特徴とする絶縁劣化診断方法の構成。 ４. 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、ＵＨＦ帯
とＶＨＦ帯からなることを特徴とする前項３に記載の絶
縁劣化診断方法の構成。 ５. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナには、Ｕ
ＨＦ帯アンテナを使用することを特徴とする前項４に記
載の絶縁劣化診断方法の構成。 ６. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナには、半
波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長モノポー
ルアンテナを使用することを特徴とする前項３ないし５
に記載の絶縁劣化診断方法の構成。 ７. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成分
により到来角の概算を求め，高周波成分により到来角を
高精度に求めることを特徴とする前項３に記載の絶縁劣
化診断方法の構成。 ８. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成分
はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ帯成分であ
ることを特徴とする前項７に記載の絶縁劣化診断方法の
構成。 ９. 複数のアンテナにより受信された放射電磁波信号
の相互パワースペクトラムを求めて、周波数成分をより
正確に特定することを特徴とする前項７に記載の絶縁劣
化診断方法の構成。 １０. 受信された放射電磁波信号のアナログ／デジタ
ル変換を，最高周波数の４倍以上のサンプリングレート
にて行ない、高精度のデジタル信号を取得して、電磁波
到来角、相互パワースペクトラムを算出することを特徴
とする前項７ないし９に記載の絶縁劣化診断方法の構
成。 １１. 入力デジタル信号に対して、時間窓関数をかけ
ることにより、時間窓の始端と終端での波形の不連続を
防ぐことを特徴とする前項１０に記載の絶縁劣化診断方
法の構成。 １２. 無放電時での電磁波到来角分布、相互パワース
ペクトラムを背景雑音として予め取得して、絶縁劣化診
断時に算出した電磁波到来角、相互パワースペクトラム
と比較し、有効データのみを取り出すことを特徴とする
前項７ないし１１に記載の絶縁劣化診断方法の構成。 １３. 絶縁劣化診断の結果データを保存するととも
に、電力機器・設備の運転履歴等の各種データと照らし
合わせて統計的処理を行ない、絶縁劣化診断することを
特徴とする前項７ないし１２に記載の絶縁劣化診断方法
の構成。 １４. 模擬放電パルスの回路注入により求め得る放電
電荷量と，超広帯域電波干渉計システムにより得られた
結果との比較により電力機器・設備絶縁劣化，余寿命評
価を行なうことを特徴とする前項７ないし１３に記載の
絶縁劣化診断方法の構成。 １５. 絶縁材料で被覆あるいは保護された電力機器・
設備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断装置であ
って，電力機器・設備等の絶縁劣化箇所で生じる部分放
電から放射される電磁波信号を受信する複数のアンテナ
とＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広帯域電波干渉計システ
ムを備え、電磁波源の方位を解析することにより，絶縁
劣化箇所を特定することを特徴とする絶縁劣化診断装置
の構成。 １６. 超広帯域電波干渉計の帯域は、ＵＨＦ帯とＶＨ
Ｆ帯からなることを特徴とする前項１５に記載の絶縁劣
化診断装置の構成。 １７. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナは、Ｕ
ＨＦ帯アンテナであることを特徴とする前項１６に記載
の絶縁劣化診断装置の構成。 １８. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナは、半
波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長モノポー
ルアンテナを使用することを特徴とする前項１７に記載
の絶縁劣化診断装置の構成。 １９. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成
分により到来角の概算を求め，高周波成分により到来角
を高精度に求めることを特徴とする前項１５に記載の絶
縁劣化診断装置の構成。 ２０. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成
分はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ帯成分で
あることを特徴とする前項１６に記載の絶縁劣化診断装
置の構成。 ２１. 複数のアンテナにより受信された放射電磁波信
号の相互パワースペクトラムを求めて、周波数成分をよ
り正確に特定する手段を有することを特徴とする前項１
９に記載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２２. 受信された放射電磁波信号を，最高周波数の４
倍以上のサンプリングレートにてデジタル信号に変換す
るアナログ／デジタル変換器を有し、変換された高精度
のデジタル信号に基づき、電磁波到来角、相互パワース
ペクトラムを算出することを特徴とする前項１９ないし
２１に記載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２３. 入力デジタル信号に対して、時間窓関数をかけ
ることにより、時間窓の始端と終端での波形の不連続を
防ぐ時間窓手段を有することを特徴とする前項２２に記
載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２４. 無放電時での電磁波到来角分布、相互パワース
ペクトラムを背景雑音として予め取得する背景雑音検出
手段と、絶縁劣化診断時に算出した電磁波到来角、相互
パワースペクトラムと背景雑音とを比較し、有効データ
のみを取り出す診断精度向上手段とを有することを特徴
とする前項１７ないし２１に記載の絶縁劣化診断装置の
構成。 ２５. 絶縁劣化診断の結果データを保存する診断デー
タ保存手段と、電力機器・設備の運転履歴等の各種デー
タを保存する運用状況データ保存手段と、診断データと
運用状況データとを照らし合わせて統計的処理により関
連性を求める統計処理手段と、を有することを特徴とす
る前項１９ないし２４に記載の絶縁劣化診断装置の構
成。 ２６. 模擬放電パルスの回路注入により放電電荷量を
模擬的に算出する模擬放電電荷量算出手段と，診断結果
と模擬放電電荷量との比較により電力機器・設備絶縁劣
化，余寿命評価を行なうことを特徴とする前項１９ない
し２５に記載の絶縁劣化診断装置の構成。
る。 １. ＵＨＦ帯を含む帯域の超広帯域電波干渉計システ
ムにより電磁波の到来角を検出して、その電磁波源位置
を特定することを特徴とする電磁波源検出方法の構成。 ２. 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、ＵＨＦ帯
およびＶＨＦ帯からなることを特徴とする前項１に記載
の電磁波源検出方法の構成。 ３. 絶縁材料で被覆あるいは保護された電力機器・設
備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断方法であっ
て，その絶縁劣化箇所で生じる部分放電から放射される
電磁波信号を、ＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広帯域電波
干渉計システムにより複数のアンテナで受信し、電磁波
源の方位を解析することにより，絶縁劣化箇所を特定す
ることを特徴とする絶縁劣化診断方法の構成。 ４. 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、ＵＨＦ帯
とＶＨＦ帯からなることを特徴とする前項３に記載の絶
縁劣化診断方法の構成。 ５. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナには、Ｕ
ＨＦ帯アンテナを使用することを特徴とする前項４に記
載の絶縁劣化診断方法の構成。 ６. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナには、半
波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長モノポー
ルアンテナを使用することを特徴とする前項３ないし５
に記載の絶縁劣化診断方法の構成。 ７. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成分
により到来角の概算を求め，高周波成分により到来角を
高精度に求めることを特徴とする前項３に記載の絶縁劣
化診断方法の構成。 ８. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成分
はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ帯成分であ
ることを特徴とする前項７に記載の絶縁劣化診断方法の
構成。 ９. 複数のアンテナにより受信された放射電磁波信号
の相互パワースペクトラムを求めて、周波数成分をより
正確に特定することを特徴とする前項７に記載の絶縁劣
化診断方法の構成。 １０. 受信された放射電磁波信号のアナログ／デジタ
ル変換を，最高周波数の４倍以上のサンプリングレート
にて行ない、高精度のデジタル信号を取得して、電磁波
到来角、相互パワースペクトラムを算出することを特徴
とする前項７ないし９に記載の絶縁劣化診断方法の構
成。 １１. 入力デジタル信号に対して、時間窓関数をかけ
ることにより、時間窓の始端と終端での波形の不連続を
防ぐことを特徴とする前項１０に記載の絶縁劣化診断方
法の構成。 １２. 無放電時での電磁波到来角分布、相互パワース
ペクトラムを背景雑音として予め取得して、絶縁劣化診
断時に算出した電磁波到来角、相互パワースペクトラム
と比較し、有効データのみを取り出すことを特徴とする
前項７ないし１１に記載の絶縁劣化診断方法の構成。 １３. 絶縁劣化診断の結果データを保存するととも
に、電力機器・設備の運転履歴等の各種データと照らし
合わせて統計的処理を行ない、絶縁劣化診断することを
特徴とする前項７ないし１２に記載の絶縁劣化診断方法
の構成。 １４. 模擬放電パルスの回路注入により求め得る放電
電荷量と，超広帯域電波干渉計システムにより得られた
結果との比較により電力機器・設備絶縁劣化，余寿命評
価を行なうことを特徴とする前項７ないし１３に記載の
絶縁劣化診断方法の構成。 １５. 絶縁材料で被覆あるいは保護された電力機器・
設備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断装置であ
って，電力機器・設備等の絶縁劣化箇所で生じる部分放
電から放射される電磁波信号を受信する複数のアンテナ
とＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広帯域電波干渉計システ
ムを備え、電磁波源の方位を解析することにより，絶縁
劣化箇所を特定することを特徴とする絶縁劣化診断装置
の構成。 １６. 超広帯域電波干渉計の帯域は、ＵＨＦ帯とＶＨ
Ｆ帯からなることを特徴とする前項１５に記載の絶縁劣
化診断装置の構成。 １７. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナは、Ｕ
ＨＦ帯アンテナであることを特徴とする前項１６に記載
の絶縁劣化診断装置の構成。 １８. 超広帯域電波干渉計システムのアンテナは、半
波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長モノポー
ルアンテナを使用することを特徴とする前項１７に記載
の絶縁劣化診断装置の構成。 １９. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成
分により到来角の概算を求め，高周波成分により到来角
を高精度に求めることを特徴とする前項１５に記載の絶
縁劣化診断装置の構成。 ２０. 部分放電から放射される電磁波信号の低周波成
分はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ帯成分で
あることを特徴とする前項１６に記載の絶縁劣化診断装
置の構成。 ２１. 複数のアンテナにより受信された放射電磁波信
号の相互パワースペクトラムを求めて、周波数成分をよ
り正確に特定する手段を有することを特徴とする前項１
９に記載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２２. 受信された放射電磁波信号を，最高周波数の４
倍以上のサンプリングレートにてデジタル信号に変換す
るアナログ／デジタル変換器を有し、変換された高精度
のデジタル信号に基づき、電磁波到来角、相互パワース
ペクトラムを算出することを特徴とする前項１９ないし
２１に記載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２３. 入力デジタル信号に対して、時間窓関数をかけ
ることにより、時間窓の始端と終端での波形の不連続を
防ぐ時間窓手段を有することを特徴とする前項２２に記
載の絶縁劣化診断装置の構成。 ２４. 無放電時での電磁波到来角分布、相互パワース
ペクトラムを背景雑音として予め取得する背景雑音検出
手段と、絶縁劣化診断時に算出した電磁波到来角、相互
パワースペクトラムと背景雑音とを比較し、有効データ
のみを取り出す診断精度向上手段とを有することを特徴
とする前項１７ないし２１に記載の絶縁劣化診断装置の
構成。 ２５. 絶縁劣化診断の結果データを保存する診断デー
タ保存手段と、電力機器・設備の運転履歴等の各種デー
タを保存する運用状況データ保存手段と、診断データと
運用状況データとを照らし合わせて統計的処理により関
連性を求める統計処理手段と、を有することを特徴とす
る前項１９ないし２４に記載の絶縁劣化診断装置の構
成。 ２６. 模擬放電パルスの回路注入により放電電荷量を
模擬的に算出する模擬放電電荷量算出手段と，診断結果
と模擬放電電荷量との比較により電力機器・設備絶縁劣
化，余寿命評価を行なうことを特徴とする前項１９ない
し２５に記載の絶縁劣化診断装置の構成。
【００１０】図１は、本発明の超広帯域電波干渉計シス
テムにより電磁波の到来角を求める原理の説明図であ
る。同図は、絶縁材料が劣化して部分放電した箇所（図
示省略）から放射された広帯域電磁波１が、到来角θra
d(deg)３で、２本のアンテナ２−１，２−２に受信され
た場合を示している。２本のアンテナ２−１，２−２間
の距離である基線長４は、d m とされる。なお、説明の
簡単化のためにアンテナは最少の２本だけ示されている
が、２本のアンテナで求められるのは到来角θのみであ
る。絶縁材料の部分放電箇所あるいは電磁波源が水平面
内にあるときは、到来角θのみでよい場合もあるが、さ
らに方位角や仰角が必要な場合や、位置座標を求める必
要がある場合には、複数組（最低でも２組）のアンテナ
対が必要となる。アンテナ２−１，２−２により、到来
角θで受信された電磁波信号５（S1(t),S2(t)で示す）
の任意周波数成分の位相と位相差との関係は、次の〔数
１〕に示す式（１）により表わされる。
テムにより電磁波の到来角を求める原理の説明図であ
る。同図は、絶縁材料が劣化して部分放電した箇所（図
示省略）から放射された広帯域電磁波１が、到来角θra
d(deg)３で、２本のアンテナ２−１，２−２に受信され
た場合を示している。２本のアンテナ２−１，２−２間
の距離である基線長４は、d m とされる。なお、説明の
簡単化のためにアンテナは最少の２本だけ示されている
が、２本のアンテナで求められるのは到来角θのみであ
る。絶縁材料の部分放電箇所あるいは電磁波源が水平面
内にあるときは、到来角θのみでよい場合もあるが、さ
らに方位角や仰角が必要な場合や、位置座標を求める必
要がある場合には、複数組（最低でも２組）のアンテナ
対が必要となる。アンテナ２−１，２−２により、到来
角θで受信された電磁波信号５（S1(t),S2(t)で示す）
の任意周波数成分の位相と位相差との関係は、次の〔数
１〕に示す式（１）により表わされる。
【００１１】
【数１】
【００１２】したがって、電磁波の到来角θは、次の
〔数２〕に示す式（２）により求めることができる。
〔数２〕に示す式（２）により求めることができる。
【００１３】
【数２】
【００１４】アンテナ２−１，２−２により受信された
電磁波信号の任意周波数成分での位相を求めるには、次
のようにする。
電磁波信号の任意周波数成分での位相を求めるには、次
のようにする。
【００１５】両アンテナ２−１，２−２によりそれぞれ
受信された電磁波信号をデジタル変換した信号を、s1
(n),s2(n) とする。ここで、n ＝0,1,2,…,N-1である。
このデジタル変換した信号s1(n),s2(n) に対して、次の
〔数３〕に示す式（3a）, （3b）, （3c）によるデジタ
ル高速フーリエ変換(Digital Fast Fourier Transform)
を適用する。
受信された電磁波信号をデジタル変換した信号を、s1
(n),s2(n) とする。ここで、n ＝0,1,2,…,N-1である。
このデジタル変換した信号s1(n),s2(n) に対して、次の
〔数３〕に示す式（3a）, （3b）, （3c）によるデジタ
ル高速フーリエ変換(Digital Fast Fourier Transform)
を適用する。
【００１６】
【数３】
【００１７】なお、m ＝0,1,2,…,N/2であり、Δt は、
サンプリング時間である。またh(n)は、次の〔数４〕に
示す式（４）で与えられるハニング窓（hanning windo
w）であり、時間窓の始端と終端での波形の不連続を防
ぎ、所望のスペクトラムを正確に捉えることができるよ
うにする。時間窓関数としては、このハニング窓以外に
も、ハミング窓（Hamming window）やブラックマン- ハ
リス窓（Blackman-Harris window）等があり、任意に選
択が可能である。
サンプリング時間である。またh(n)は、次の〔数４〕に
示す式（４）で与えられるハニング窓（hanning windo
w）であり、時間窓の始端と終端での波形の不連続を防
ぎ、所望のスペクトラムを正確に捉えることができるよ
うにする。時間窓関数としては、このハニング窓以外に
も、ハミング窓（Hamming window）やブラックマン- ハ
リス窓（Blackman-Harris window）等があり、任意に選
択が可能である。
【００１８】
【数４】
【００１９】このデジタル高速フーリエ変換を行った結
果から、両アンテナにて受信した電磁波信号の任意周波
数成分の位相φ1(m), φ2(m)を、次の〔数５〕に示す式
（5ａ）、（5 ｂ）の様に求めることができる。
果から、両アンテナにて受信した電磁波信号の任意周波
数成分の位相φ1(m), φ2(m)を、次の〔数５〕に示す式
（5ａ）、（5 ｂ）の様に求めることができる。
【００２０】
【数５】
【００２１】また、両アンテナで受信した信号の相互パ
ワースペクトラム（Cross Power Spectrum Density）
を、次の〔数６〕に示す式（６）の様に算出して、両信
号の相関性を求めることができる。
ワースペクトラム（Cross Power Spectrum Density）
を、次の〔数６〕に示す式（６）の様に算出して、両信
号の相関性を求めることができる。
【００２２】
【数６】
【００２３】従来の狭帯域電波干渉計では、バンドパス
フィルタ、局部発振器（Local Oscillator）を用いて任
意の中心周波数による信号の位相差を求めているが、本
発明では、受信したＵＨＦ帯を含む超広帯域の電磁波信
号をデジタル変換し、このデジタルデータに高速フーリ
エ変換を適用することにより各周波数成分の位相差を求
めている。
フィルタ、局部発振器（Local Oscillator）を用いて任
意の中心周波数による信号の位相差を求めているが、本
発明では、受信したＵＨＦ帯を含む超広帯域の電磁波信
号をデジタル変換し、このデジタルデータに高速フーリ
エ変換を適用することにより各周波数成分の位相差を求
めている。
【００２４】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の１実施の形態に
よる超広帯域VHF/UHF 電波干渉計システムの構成図であ
る。図示されていない部分放電ＰＤより放射された広帯
域の放射電磁波１１を、２本のＵＨＦ帯半波長ダイポー
ルアンテナ１２−１，１２−２を使用して受信する。ア
ンテナ間距離である基線長ｄは、d ＝１ｍとする。な
お、アンテナ素子の全長は，周波数５００ＭＨｚ（波長
０. ６ｍ）の半波長とする（実際には、アンテナのリア
クタンス成分=0とするために、半波長の０. ３ｍより数
％短い、０. ２９ｍとなっている）。なお、半波長ダイ
ポールアンテナの代わりに、４分の１波長のモノポール
アンテナを用いることも可能である。その場合、利得は
若干減少するが、アンテナをさらに小型化することがで
きる。
よる超広帯域VHF/UHF 電波干渉計システムの構成図であ
る。図示されていない部分放電ＰＤより放射された広帯
域の放射電磁波１１を、２本のＵＨＦ帯半波長ダイポー
ルアンテナ１２−１，１２−２を使用して受信する。ア
ンテナ間距離である基線長ｄは、d ＝１ｍとする。な
お、アンテナ素子の全長は，周波数５００ＭＨｚ（波長
０. ６ｍ）の半波長とする（実際には、アンテナのリア
クタンス成分=0とするために、半波長の０. ３ｍより数
％短い、０. ２９ｍとなっている）。なお、半波長ダイ
ポールアンテナの代わりに、４分の１波長のモノポール
アンテナを用いることも可能である。その場合、利得は
若干減少するが、アンテナをさらに小型化することがで
きる。
【００２５】アンテナ１２−１，１２−２により受信し
たアナログの電磁波信号を、同軸ケーブル１３を通し
て、アナログ／デジタル変換部１４に入力し、デジタル
データに変換する。本システムの周波数帯域は、このア
ナログ／デジタル変換部１４の帯域５００ＭＨｚ（−３
ｄＢ）によって制限される。
たアナログの電磁波信号を、同軸ケーブル１３を通し
て、アナログ／デジタル変換部１４に入力し、デジタル
データに変換する。本システムの周波数帯域は、このア
ナログ／デジタル変換部１４の帯域５００ＭＨｚ（−３
ｄＢ）によって制限される。
【００２６】アナログ／デジタル変換を行なうにあた
り、アナログ信号を忠実に再現するためには，サンプリ
ング定理により、その入力信号における最大周波数の２
倍以上の周波数でサンプリングする必要がある。最高周
波数の2 倍の周波数はナイキスト周波数(Nyquist Frequ
ency) と呼ばれるが、この周波数以下でサンプリングを
行った場合には，エリアシング(Aliasing)の問題が生じ
る。一方、ナイキスト周波数にてサンプリングした場合
には，エリアシングの問題なしに信号を観測できるはず
であるが、例えば、正弦波波形の１周期中で振幅値ゼロ
に近い部分の２点をサンプリングした場合には、振幅情
報がほとんど含まれないので、元の信号を再生出来ない
ことになる。そこで，最高周波数の４倍以上にてサンプ
リングを行なうと、−３ｄＢの振幅が確保出来ることか
ら、本システムでは、観測する周波数帯域（５００ＭＨ
ｚ）の５倍のサンプリングレートである２．５ＧＨｚ(
サンプリング時間０．４ｎｓ) にて波形をデジタルデー
タとして取得し、そのデータを用いて電磁波の到来角を
算出する。
り、アナログ信号を忠実に再現するためには，サンプリ
ング定理により、その入力信号における最大周波数の２
倍以上の周波数でサンプリングする必要がある。最高周
波数の2 倍の周波数はナイキスト周波数(Nyquist Frequ
ency) と呼ばれるが、この周波数以下でサンプリングを
行った場合には，エリアシング(Aliasing)の問題が生じ
る。一方、ナイキスト周波数にてサンプリングした場合
には，エリアシングの問題なしに信号を観測できるはず
であるが、例えば、正弦波波形の１周期中で振幅値ゼロ
に近い部分の２点をサンプリングした場合には、振幅情
報がほとんど含まれないので、元の信号を再生出来ない
ことになる。そこで，最高周波数の４倍以上にてサンプ
リングを行なうと、−３ｄＢの振幅が確保出来ることか
ら、本システムでは、観測する周波数帯域（５００ＭＨ
ｚ）の５倍のサンプリングレートである２．５ＧＨｚ(
サンプリング時間０．４ｎｓ) にて波形をデジタルデー
タとして取得し、そのデータを用いて電磁波の到来角を
算出する。
【００２７】このようにして得られたデジタルデータを
用い、フーリエ変換部１５により、前記の式（3a）,
（3b）, （3c）及び（４）のフーリエ変換演算を実行す
る。この演算結果を用いて、位相算出部１６において式
（５）の演算を、また、相互パワースペクトラム算出部
１７において式（６）の演算を実行する。さらに位相算
出部１６により得られた演算結果をもとに、位相差算出
部１８において、式（１）の演算を実行する。そして、
得られた位相差により、到来角算出部１９において式
（２）の演算を実行し、ＰＤからの放射電磁波の到来角
を求める。
用い、フーリエ変換部１５により、前記の式（3a）,
（3b）, （3c）及び（４）のフーリエ変換演算を実行す
る。この演算結果を用いて、位相算出部１６において式
（５）の演算を、また、相互パワースペクトラム算出部
１７において式（６）の演算を実行する。さらに位相算
出部１６により得られた演算結果をもとに、位相差算出
部１８において、式（１）の演算を実行する。そして、
得られた位相差により、到来角算出部１９において式
（２）の演算を実行し、ＰＤからの放射電磁波の到来角
を求める。
【００２８】ところで、デジタル高速フーリエ変換で得
られる位相差は、±２π以内の値となる。また、位相差
は高周波ほど大きくなり、角度分解能が高くなるが、±
２π，±４π，±８πなどのフリンジを越えてしまう可
能性があり、位相差に対して正しいフリンジを選択加算
する必要が生じる。これに対して、低周波では、角度分
解能は低いが、その分フリンジを越える可能性は少な
い。そこで、本システムでは、到来角算出の際に、ＰＤ
からの放射電磁波の周波数特性が超広帯域であることに
着目して、帯域内の低周波成分、たとえばＶＨＦ帯によ
り到来角を粗く概算し、高周波成分、たとえばＵＨＦ帯
で角度分解能の高さを利用して，到来角を高精度に求め
ている。
られる位相差は、±２π以内の値となる。また、位相差
は高周波ほど大きくなり、角度分解能が高くなるが、±
２π，±４π，±８πなどのフリンジを越えてしまう可
能性があり、位相差に対して正しいフリンジを選択加算
する必要が生じる。これに対して、低周波では、角度分
解能は低いが、その分フリンジを越える可能性は少な
い。そこで、本システムでは、到来角算出の際に、ＰＤ
からの放射電磁波の周波数特性が超広帯域であることに
着目して、帯域内の低周波成分、たとえばＶＨＦ帯によ
り到来角を粗く概算し、高周波成分、たとえばＵＨＦ帯
で角度分解能の高さを利用して，到来角を高精度に求め
ている。
【００２９】求めた到来角と、相互スペクトルは、デー
タ保存部２０に保存するとともに、表示部２１に表示し
て、放電箇所、つまり電磁波源の位置の特定と受信電磁
波の周波数成分が容易に分かるようにしている。なお、
ネットワーク通信部２２により、インターネット等のネ
ットワークを介して本システムへのアクセスすることが
でき、遠隔地からの電力機器・設備の診断が可能にされ
る。
タ保存部２０に保存するとともに、表示部２１に表示し
て、放電箇所、つまり電磁波源の位置の特定と受信電磁
波の周波数成分が容易に分かるようにしている。なお、
ネットワーク通信部２２により、インターネット等のネ
ットワークを介して本システムへのアクセスすることが
でき、遠隔地からの電力機器・設備の診断が可能にされ
る。
【００３０】図３（ａ）〜（ｃ）と図４は、本システム
による測定例のグラフであり、放電源として針−平板電
極を、システムから３ｍの場所に配置し、様々な到来角
に対して特定を行った結果のデータをグラフで示す。な
お，各図において、上段のグラフは周波数と到来角の関
係を示しており、下段のグラフは周波数と相互パワース
ペクトラムの関係を示している。
による測定例のグラフであり、放電源として針−平板電
極を、システムから３ｍの場所に配置し、様々な到来角
に対して特定を行った結果のデータをグラフで示す。な
お，各図において、上段のグラフは周波数と到来角の関
係を示しており、下段のグラフは周波数と相互パワース
ペクトラムの関係を示している。
【００３１】本システムでは、両チャンネルの位相、位
相差、到来角は、高周波になるに伴い、より直線的に値
が求まり、低周波では分散が大きくなる。すなわち、直
線的に値が求まる高周波成分を到来角特定に用いること
により、角度分解能が向上する。低周波成分（１５０Ｍ
Ｈｚ以下）の到来角よりも、線で囲んだ部分（１２０Ｍ
Ｈｚから１５０ＭＨｚ前後）に多くの点が存在してお
り、その到来角の値を基準として、４００ＭＨｚ前後か
ら５００ＭＨｚ前後の値と比較すると、到来角が特定で
きる。
相差、到来角は、高周波になるに伴い、より直線的に値
が求まり、低周波では分散が大きくなる。すなわち、直
線的に値が求まる高周波成分を到来角特定に用いること
により、角度分解能が向上する。低周波成分（１５０Ｍ
Ｈｚ以下）の到来角よりも、線で囲んだ部分（１２０Ｍ
Ｈｚから１５０ＭＨｚ前後）に多くの点が存在してお
り、その到来角の値を基準として、４００ＭＨｚ前後か
ら５００ＭＨｚ前後の値と比較すると、到来角が特定で
きる。
【００３２】図３(a) では、４００ＭＨｚ〜５００ＭＨ
ｚ前後で、０deg 〜１０deg 付近の値として特定してい
る。
ｚ前後で、０deg 〜１０deg 付近の値として特定してい
る。
【００３３】図３(b) では、４７０ＭＨｚ前後の数１０
ＭＨｚの帯域幅において、到来角が３０deg 付近の値と
して特定している。
ＭＨｚの帯域幅において、到来角が３０deg 付近の値と
して特定している。
【００３４】図３(c) では、４７０ＭＨｚ〜５３０ＭＨ
ｚ前後で、到来角が６０deg 付近の値として特定してい
る。
ｚ前後で、到来角が６０deg 付近の値として特定してい
る。
【００３５】図４は、無放電時（背景雑音）のデータで
あり、特定到来角の分布は分散が大きく、かつ、相互パ
ワースペクトラムも低レベルであることを示す。なお，
４５０ＭＨｚ，５４０ＭＨｚ付近にピークが存在する
が、放電による広帯域のスペクトラムとは明らかに異な
ることから、このような結果を示した場合には、その環
境にＰＤ源がないこと、すなわち、電力機器・設備等の
絶縁部に異常はないことを診断できる。
あり、特定到来角の分布は分散が大きく、かつ、相互パ
ワースペクトラムも低レベルであることを示す。なお，
４５０ＭＨｚ，５４０ＭＨｚ付近にピークが存在する
が、放電による広帯域のスペクトラムとは明らかに異な
ることから、このような結果を示した場合には、その環
境にＰＤ源がないこと、すなわち、電力機器・設備等の
絶縁部に異常はないことを診断できる。
【００３６】
【発明の効果】本発明による電磁波源検出方法および絶
縁劣化診断方法と装置によれば、超広帯域電波干渉計シ
ステムにＵＨＦ帯アンテナを使用できるため、小型化が
可能となる。また従来の狭帯域電波干渉計の場合は、電
波到来方向の角度分解能を向上させるために，観測周波
数に対応する波長の数倍の基線が多数必要であったが、
本発明では、超広帯域としたために、そのような多数の
基線は必要とせず、アンテナを多地点に配置するという
手間や、アンテナ位置、及びアンテナ間の距離測定を行
なう手間が不要となり、現場での作業時間を著しく短縮
することができる。また、本発明では、インターネット
等を介して、遠隔地より電力機器・設備を監視、診断す
ることも可能である。
縁劣化診断方法と装置によれば、超広帯域電波干渉計シ
ステムにＵＨＦ帯アンテナを使用できるため、小型化が
可能となる。また従来の狭帯域電波干渉計の場合は、電
波到来方向の角度分解能を向上させるために，観測周波
数に対応する波長の数倍の基線が多数必要であったが、
本発明では、超広帯域としたために、そのような多数の
基線は必要とせず、アンテナを多地点に配置するという
手間や、アンテナ位置、及びアンテナ間の距離測定を行
なう手間が不要となり、現場での作業時間を著しく短縮
することができる。また、本発明では、インターネット
等を介して、遠隔地より電力機器・設備を監視、診断す
ることも可能である。
【図１】電波干渉計の原理説明図である。
【図２】本発明の１実施の形態による超広帯域電波干渉
計システムの構成図である。
計システムの構成図である。
【図３】本発明システムによる到来角測定例のグラフで
ある。
ある。
【図４】本発明システムによる無放電時の到来角測定例
のグラフである。
のグラフである。
１：部分放電からの放射電磁波
２−１，２−２：アンテナ
３：電磁波到来角
４：アンテナ基線長
５：両アンテナにより受信した電磁波信号
１１：部分放電からの放射電磁波
１２−１，１２−２：ＵＨＦ帯半波長ダイポールアンテ
ナ １３：同軸ケーブル １４：アナログ／デジタル変換部 １５：フーリエ変換部 １６：位相算出部 １７：相互パワースペクトラム算出部 １８：位相差算出部 １９：到来角算出部 ２０：データ保存部 ２１：表示部 ２２：ネットワーク通信部
ナ １３：同軸ケーブル １４：アナログ／デジタル変換部 １５：フーリエ変換部 １６：位相算出部 １７：相互パワースペクトラム算出部 １８：位相差算出部 １９：到来角算出部 ２０：データ保存部 ２１：表示部 ２２：ネットワーク通信部
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｇ０１Ｓ 3/48 Ｇ０１Ｓ 3/48
Claims (26)
- 【請求項１】 ＵＨＦ帯を含む帯域の超広帯域電波干渉
計システムにより電磁波の到来角を検出して、その電磁
波源位置を特定することを特徴とする電磁波源検出方
法。 - 【請求項２】 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、
ＵＨＦ帯およびＶＨＦ帯からなることを特徴とする請求
項１に記載の電磁波源検出方法。 - 【請求項３】 絶縁材料で被覆あるいは保護された電力
機器・設備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断方
法であって，その絶縁劣化箇所で生じる部分放電から放
射される電磁波信号を、ＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広
帯域電波干渉計システムにより複数のアンテナで受信
し、電磁波源の方位を解析することにより，絶縁劣化箇
所を特定することを特徴とする絶縁劣化診断方法。 - 【請求項４】 超広帯域電波干渉計システムの帯域は、
ＵＨＦ帯とＶＨＦ帯からなることを特徴とする請求項３
に記載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項５】 超広帯域電波干渉計システムのアンテナ
には、ＵＨＦ帯アンテナを使用することを特徴とする請
求項４に記載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項６】 超広帯域電波干渉計システムのアンテナ
には、半波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長
モノポールアンテナを使用することを特徴とする請求項
３ないし請求項５に記載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項７】 部分放電から放射される電磁波信号の低
周波成分により到来角の概算を求め，高周波成分により
到来角を高精度に求めることを特徴とする請求項３に記
載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項８】 部分放電から放射される電磁波信号の低
周波成分はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ帯
成分であることを特徴とする請求項７に記載の絶縁劣化
診断方法。 - 【請求項９】 複数のアンテナにより受信された放射電
磁波信号の相互パワースペクトラムを求めて、周波数成
分をより正確に特定することを特徴とする請求項７に記
載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項１０】 受信された放射電磁波信号のアナログ
／デジタル変換を，最高周波数の４倍以上のサンプリン
グレートにて行ない、高精度のデジタル信号を取得し
て、電磁波到来角、相互パワースペクトラムを算出する
ことを特徴とする請求項７ないし請求項９に記載の絶縁
劣化診断方法。 - 【請求項１１】 入力デジタル信号に対して、時間窓関
数をかけることにより、時間窓の始端と終端での波形の
不連続を防ぐことを特徴とする請求項１０に記載の絶縁
劣化診断方法。 - 【請求項１２】 無放電時での電磁波到来角分布、相互
パワースペクトラムを背景雑音として予め取得して、絶
縁劣化診断時に算出した電磁波到来角、相互パワースペ
クトラムと比較し、有効データのみを取り出すことを特
徴とする請求項７ないし請求項１１に記載の絶縁劣化診
断方法。 - 【請求項１３】 絶縁劣化診断の結果データを保存する
とともに、電力機器・設備の運転履歴等の各種データと
照らし合わせて統計的処理を行ない、絶縁劣化診断する
ことを特徴とする請求項７ないし請求項１２に記載の絶
縁劣化診断方法。 - 【請求項１４】 模擬放電パルスの回路注入により求め
得る放電電荷量と，超広帯域電波干渉計システムにより
得られた結果との比較により電力機器・設備絶縁劣化，
余寿命評価を行なうことを特徴とする請求項７ないし請
求項１３に記載の絶縁劣化診断方法。 - 【請求項１５】 絶縁材料で被覆あるいは保護された電
力機器・設備等の絶縁劣化箇所を診断する絶縁劣化診断
装置であって，電力機器・設備等の絶縁劣化箇所で生じ
る部分放電から放射される電磁波信号を受信する複数の
アンテナとＵＨＦ帯までの帯域をもつ超広帯域電波干渉
計システムを備え、電磁波源の方位を解析することによ
り，絶縁劣化箇所を特定することを特徴とする絶縁劣化
診断装置。 - 【請求項１６】 超広帯域電波干渉計の帯域は、ＵＨＦ
帯とＶＨＦ帯からなることを特徴とする請求項１５に記
載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項１７】 超広帯域電波干渉計システムのアンテ
ナは、ＵＨＦ帯アンテナであることを特徴とする請求項
１６に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項１８】 超広帯域電波干渉計システムのアンテ
ナは、半波長ダイポールアンテナあるいは４分の１波長
モノポールアンテナを使用することを特徴とする請求項
１７に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項１９】 部分放電から放射される電磁波信号の
低周波成分により到来角の概算を求め，高周波成分によ
り到来角を高精度に求めることを特徴とする請求項１５
に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項２０】 部分放電から放射される電磁波信号の
低周波成分はＶＨＦ帯成分であり、高周波成分はＵＨＦ
帯成分であることを特徴とする請求項１６に記載の絶縁
劣化診断装置。 - 【請求項２１】 複数のアンテナにより受信された放射
電磁波信号の相互パワースペクトラムを求めて、周波数
成分をより正確に特定する手段を有することを特徴とす
る請求項１９に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項２２】 受信された放射電磁波信号を，最高周
波数の４倍以上のサンプリングレートにてデジタル信号
に変換するアナログ／デジタル変換器を有し、変換され
た高精度のデジタル信号に基づき、電磁波到来角、相互
パワースペクトラムを算出することを特徴とする請求項
１９ないし請求項２１に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項２３】 入力デジタル信号に対して、時間窓関
数をかけることにより、時間窓の始端と終端での波形の
不連続を防ぐ時間窓手段を有することを特徴とする請求
項２２に記載の絶縁劣化診断装置。 - 【請求項２４】 無放電時での電磁波到来角分布、相互
パワースペクトラムを背景雑音として予め取得する背景
雑音検出手段と、絶縁劣化診断時に算出した電磁波到来
角、相互パワースペクトラムと背景雑音とを比較し、有
効データのみを取り出す診断精度向上手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１７ないし請求項２１に記載の絶
縁劣化診断装置。 - 【請求項２５】 絶縁劣化診断の結果データを保存する
診断データ保存手段と、電力機器・設備の運転履歴等の
各種データを保存する運用状況データ保存手段と、診断
データと運用状況データとを照らし合わせて統計的処理
により関連性を求める統計処理手段と、を有することを
特徴とする請求項１９ないし請求項２４に記載の絶縁劣
化診断装置。 - 【請求項２６】 模擬放電パルスの回路注入により放電
電荷量を模擬的に算出する模擬放電電荷量算出手段と，
診断結果と模擬放電電荷量との比較により電力機器・設
備絶縁劣化，余寿命評価を行なうことを特徴とする請求
項１９ないし請求項２５に記載の絶縁劣化診断装置。
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