JP2004328810A - Method and device for partial discharge diagnosis of gas insulated switch - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス絶縁機器の絶縁特性を部分放電により診断する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
変電所等で使用される高電圧用開閉機器は、接地容器内にSF6等の絶縁特性の優れたガスを圧縮充填し、固体絶縁物により高電圧課電導体部分を機械的に支持する構造のガス絶縁機器が主となっている。
【0003】
これらの機器の絶縁性能の健全性・信頼性を確認するために、機器の内部の絶縁物、金属導体等主回路構造物からの部分放電発生の有無をチェックすることは極めて重要である。そのため、部分放電の計測を通して機器の絶縁診断を行なう各種の方法が提案され実用化されている。
【0004】
部分放電の計測のためのセンサは大別すると、部分放電に伴う機械的信号を捕らえるものと電気的信号を捕らえるものがある。後者の例として、高電圧機器の容器の壁面等にセンサ(電磁波検出アンテナ)を取り付け、そのセンサの信号により内部の絶縁診断を行なう方法が、高感度に機器内部の異常を検出できる方法として利用されている。
【0005】
変電所における高電圧機器は、密閉された容器内に0.5MPa前後のSF6ガスが充填されており、この中に遮断器や断路器等を組み込んだガス絶縁開閉装置(以下GISと称す)が主流となっている。容器中のSF6ガスは極めて高い絶縁耐力を持ち、何らかの異常により部分放電が発生する場合は、容器外部で発生する気中コロナに比して急峻なパルスになり、高周波成分の多い電磁波を発生することが知られている。このため、センサにより検出した信号を解析することで、内部異常の有無を診断する方法が有効である。
【0006】
これを実現する方法として、例えば特許文献1に記載の発明がある。ここでは、センサ(アンテナ等)により検出した部分放電信号を周波数分析装置へ入力する前段に、印加電圧のサイクルに連動した位相制御装置を組み合わせて、信号入力スイッチを制御することによりサイクルパターンを作成している。
【0007】
この方法を図7により説明する。検出された部分放電信号1は、信号入力スイッチ2を介して周波数分析装置3に入力される。一方、系統電圧は、図示されない変成器等を用いて参照信号5として取り込まれ、信号切り替えスイッチ4で選択される。信号切り替えスイッチ4の出力は、位相制御装置6に接続され、この位相制御装置6により、信号入力スイッチ2と入力信号を短絡するための信号短絡スイッチ7の入り切りが行われる。位相制御装置6における入り切り制御は、信号切り替えスイッチ4の信号を基に、例えば系統電圧のゼロ点から予め設定された遅延時間とパルス幅を持つゲート信号を生成することによって行なわれる。このようにして、系統電圧に対して特定の位相範囲における部分放電信号が周波数分析装置3に入力され、位相制御装置6の設定を変化させることによって、任意の位相の情報と周波数分析の情報を同時に入手することができ、部分放電診断の高度化を図れる。
【0008】
【特許文献1】
特開平6−230067号公報(段落0013−0017、図1,2)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、位相制御装置6の回路構成が必要となる。それと共に、部分放電信号1が微弱な高周波信号であるため、ゲート信号でON−OFFされる信号入力スイッチ2や信号短絡スイッチ7によるノイズを抑制するための工夫が必要である。特に、系統電圧に同期して検出される外部ノイズがある場合、常にそのノイズを周波数分析装置3に入力することになり、検出機能に影響を及ぼしやすい。
【0010】
また、全位相にわたって周波数分析装置3の出力を得るためには、遅延時間を制御する必要があり、現在どこの位相を計測しているかを認識する手段が必要になる。
【0011】
更に、系統電圧の位相に対しランダムに発生するような部分放電に対しては、ゲートのタイミングと部分放電発生のタイミングがずれている場合、部分放電を検出できなくなる。特に、部分放電のレベルが小さい初期の段階では間歇的に生じやすいので、検出感度の向上に影響を及ぼす可能性が有る。これを避けるためには、遅延時間を変えながら比較的長時間の測定を行なって検出漏れを防止する必要がある。
【0012】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を克服し、間欠的に外部ノイズの影響を受ける状況下でも、部分放電によるパターンを作成することができ、タイミングずれ等の不具合も解消できるガス絶縁装置の部分放電診断方式を提供することにある。それと共に、回路構成を単純化して、診断装置の小型軽量化、低コスト化を図ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ガス絶縁開閉装置に取り付けられたセンサにより、部分放電に伴う電磁波信号を検出して内部の絶縁異常を診断する方法において、狭帯域フィルタの中心周波数を掃引しながら前記電磁波信号の周波数スペクトルを取り込むと共に系統印加電圧のサイクル情報を同時に取り込み、前記サイクル情報に基づいて前記電磁波信号のスペクトル帯域を周波数区分し、複数回の掃引により得られる同一周波数区分のスペクトルパターンを複数回生成し、前記スペクトルパターン間の第1の類似度が第1の所定値を超える場合に部分放電と判定することを特徴とする。
【0014】
前記掃引による周波数帯域のうち、定常的に信号が検出される特定の周波数区分である場合、当該周波数区分に該当するスペクトルパターンを診断領域から除外することを特徴とする。
【0015】
さらに、前記同一の周波数区分のスペクトルパターンを所定時間蓄積して合成パターンを作成し、前記合成パターンと予め登録されている異常要因別パターンとの間の第2の類似度が第2の所定値を超える場合に部分放電と判定することを特徴とする。
【0016】
前記第2の類似度の第2のしきい値を超える部分放電が所定時間持続するかを判定し、持続しない場合は部分放電の兆候として報知する。
【0017】
本発明によるガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置は、前記電磁波信号の周波数スペクトルを取り込む狭帯域フィルタと、前記狭帯域フィルタの中心周波数を下限から上限まで繰り替えし掃引する周波数シフターと、前記ガス絶縁開閉装置に印加される電圧のサイクル情報を取り込む参照電圧作成部と、前記周波数スペクトル、前記中心周波数及び前記サイクル情報を同時に取り込んでそれぞれをディジタル変換するA/D変換器と、前記A/D変換器の出力による前記サイクル情報に基づいて前記電磁波信号のスペクトル帯域を周波数区分し、複数回の掃引により得られる同一周波数区分のスペクトルパターンを複数回生成し、前記スペクトルパターン間の類似度を求めて部分放電の有無を判定するデータ処理部と、を備えることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1〜図6に基づいて説明する。図1はガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置の構成図である。高電圧導体3は固体絶縁物で構成される絶縁スペーサ4で支持され、金属製の接地容器1に収納される。絶縁スペーサ4は接地容器1の端部に設けられたフランジ部2により相互に固定されている。また、軸方向への接続を組み合わせることにより開閉装置としての所要形状に構成され、全体として図示されない架台上に設置されている。
【0019】
接地容器1の各所には、内蔵電極センサ6が設けられている。このセンサは、部分放電に伴ない管路内を伝播する電磁波を高感度に検出できるように設計されたアンテナであり、容器内の電界分布を乱さないような構造で設置される。
【0020】
なお、接地容器1は外部ノイズに対しては遮蔽効果が有るが、絶縁スペーサ4は遮蔽効果が無く、この部分から気中コロナ、放送・通信波等の電磁波が接地容器1の内部に侵入する。逆に、接地容器1の内部で生じた部分放電に伴う電磁波は、絶縁スペーサ4から外部に漏れてくる。従って、部分放電診断のためのセンサは、内蔵電極センサ6のタイプの他、絶縁スペーサ4の外周表面に設けた外付けアンテナ7とも組み合わせることができる。しかしながら、検出感度面では内蔵電極センサ6が優れている。
【0021】
内蔵電極センサ6で検出された部分放電信号は、密封端子31を介して接地容器1の外部に引き出され、同軸ケーブル8を用いて部分放電診断装置5に入力される。
【0022】
部分放電診断装置5は、所定の周波数帯域を通過させる広帯域フィルタ9、高周波信号を増幅するアンプ10、周波数シフター21により中心周波数(共振周波数)が掃引される狭帯域フィルタ11を介して部分放電に伴う周波数成分の信号を検出する。中心周波数は狭帯域フィルタ11の共振周波数である。
【0023】
検出信号は信号線15によりA/D変換器16に入力される。同時に、周波数シフター21の信号も信号線13によりA/D変換器16に取り込まれ、これを基に検出周波数情報を得る。
【0024】
また、詳細図示を省略している参照電圧作成部12は、ガス絶縁開閉装置の主回路印加電圧と同位相の参照信号を作成し、参照電圧Vは信号線14によりA/D変換器16に取り込まれる。A/D変換部16の入力信号13、14、15は同時にディジタル変換され、瞬時値データとしてデータ処理装置17に取り込まれる。
【0025】
データ処理装置17のCPU18はディジタル化された部分放電信号強度、周波数情報並びに参照電圧を取り込み、所定のプログラムにより編集・加工・判定並びに保存する。検出された部分放電信号強度が予め設定された条件を満たすと、類似度判定部19が起動してサイクルパターンの比較判定を行なう。サイクルパターンに類似性が有れば、所定時間の蓄積を行い、診断パターン部20を参照して部分放電の要因判定が行なわれる。
【0026】
判定結果が部分放電異常となった場合、CPU18からDI/O部22に指令が出され、入出力I/F部23を介して外部への警報接点24が出力される。また、これらの診断情報・検出波形データは、要約した形で表示部26に表示されるが、必要に応じて通信制御部25を介して図示されない上位のパソコン(PC)等に伝送され、診断結果の詳細な表示・保存に供される。
【0027】
図2に掃引特性と参照電圧の位相、検出信号の関係を示す。周波数シフター21は周波数下限(fL)から上限(fU)の間を所定の時間(t)で繰り返し掃引する。データ処理部17は狭帯域フィルタ11を介して対応する周波数における電磁波の信号強度(Q)を測定する。これと同時に、系統の参照電圧(v)も取り込まれる。この参照電圧は狭帯域フィルタの中心周波数の掃引周期tにおける位置、つまり位相を示すことになる。信号スペクトルに着目すると、図2の信号強度(Q)の波形が時間(t)毎に観測される。
【0028】
信号強度(Q)を系統電圧のサイクルに対応させた場合、信号周波数成分fmからfn間のデータが周波数区分Fnのデータとなる。図2では1掃引周期分を示しているが、実際には複数周期分を検出する。
【0029】
図3は検出信号のサイクルパターンを示す。系統電圧の1サイクル分、例えばFn区分に相当する検出信号を装置の時間分解能を基準にして表示している。信号強度が図3のようなサイクルパターンで表され、このパターンが部分放電の要因に応じた特徴のあるパターンになる。
【0030】
従来、絶縁診断装置における異常の有無は、測定された信号強度を予め設定されたしきい値と比較し、しきい値を越えた時間の長さにより異常判定を行なっていた。しかし、外部ノイズを検出した場合でも、信号強度が所定のレベル以上であれば部分放電異常と誤判定してしまう。
【0031】
これを避けるために、本実施例では予め定常ノイズの発生している周波数帯域に対しては異常の判定を行なわない機能を組み込んでいる。しかし、定常ノイズではない一時的、間歇的なノイズが検出された場合に、誤動作に到る可能性が高い。
【0032】
本実施例では、繰り返し掃引における信号強度のデータを、各周波数区分(Fn)毎のサイクルパターンとして複数回作成し、当該区分における複数回のサイクルパターン間の類似度を判定する。即ち、センサで検出される信号強度は、GISの構造や、部分放電発生場所とセンサまでの距離に影響を受け、検出周波数によって変化する。部分放電が持続して発生している状況下では、部分放電パルスは系統電圧によって対応付けられる掃引周期の位相に依存するので、サイクルパターンは同じ様相を示すことになる。
【0033】
従って、同一位相における複数回のサイクルパターン間の類似度を求め、類似度が所定レベル以上であれば部分放電異常と判定できる。さらに、そのパターンが予め蓄積されている部分放電要因別サイクルパターンのデータベースに近似している場合は、その放電要因を特定することができる。
【0034】
図4に部分放電診断処理の流れを示す。ST(ステップ)1では、バンドパスフイルタ11の中心周波数を掃引することにより信号のスペクトルパターンが得られる。ST2では、スペクトルパターンが同時に取り込まれる参照電圧を基に複数の周波数区分に分割され、周波数区分毎に信号強度のピーク点を含むサイクルパターンが作られる。
【0035】
近年、携帯電話、トランシーバ、航空無線などからの電波は部分放電異常判定レベルを超えるスペクトル強度を有し、特に携帯電話の搬送周波数信号は、通話の有無にかかわらず定常的に検出される。この信号は既知の周波数帯域で発生し、時間幅の面からも特徴のあるパターンとなるため、予め判定除外領域にセットできる。しかし、航空無線などのように、航空機の飛来に応じて検出されるため、予め判定除外にセットできないものもある。
【0036】
そこでST3では、検出レベルを超え、かつ所定時間継続する信号の周波数領域では、サイクルパターンの信号時間幅が予め登録されている既知のノイズパターンに近似する場合に、この周波数領域を定常ノイズ領域として判定から除外している。
【0037】
次に、ST4において、定常ノイズ領域以外の信号の強度を予め設定された異常判定レベルと比較する。ST5で信号強度しきい値と比較し、信号強度しきい値超過の場合、ST6においてサイクルパターンの第1の類似度判定を行う。
【0038】
図5にサイクルパターンの類似度判定の説明図を示す。部分放電は幅広いスペクトルを有する電磁波となるため、一般に複数の周波数で大小のピークを有するスペクトルパターンになる。ここに現れるパターンは既知のノイズ領域以外であるから、部分放電に伴う信号である可能性がある。
【0039】
周波数区分F1、F2、・・・、Fn、・・・毎に、その間のピーク信号強度におけるサイクルパターンが逐次(a)、(b)、(c)・・・のように作成される。ここで、ピーク信号強度が信号強度しきい値を超過した区分(Fn)では、当該区分におけるサイクルパターンの類似度を判定する。異常の程度によっては、しきい値を超過する周波数区分(Fn)が多数存在する可能性もある。このため、例えば信号強度が最大の区分から上位5区分を選ぶなどの制約を設けることも可能である。
【0040】
掃引繰り返しで得られる複数回の同じ周波数区分(Fn)におけるサイクルパターンの類似度(これを第一の類似度と称す)、即ち(a)F1区分、(b)F2区分、(c)F3区分、・・・・の各グループにおけるサイクルパターンの中には、互いに高い類似度を示すものが存在することになる。
【0041】
図5の例では、(a)グループ:類似度低、(b)グループ:類似高、(c)グループ:類似度低・・・となる。逆に、サイクルパターンの類似度があまり高くない場合は、別の要因による無関係な信号を検出していることになり、これは間歇性の外部ノイズ等によるものと見なされる。なお、サイクルパターンの類似度の判定は、波形の面積差分法とパルス数カウントなどを組み合わせることで、実用的な精度による判定結果が得られる。
【0042】
ST7で第1類似度が第1設定値以上である場合、部分放電異常として警報を発生するようにしてもよい。本実施例では、さらにST8に移行し、合成サイクルパターンの生成と第2類似度の判定を行なう。
【0043】
部分放電は、絶縁異常に伴い確率的に発生する現象であるため、所定時間に亘るデータを蓄積して各サイクルパターンを合成することにより、より特徴を捉えることができる。合成サイクルパターンは、通常所定回数の掃引繰り返しにおける各サイクルパターンの最大値を用いたパターンで代表される。部分放電が持続している場合は、その要因に応じた特徴的なサイクルパターンが認められる。本実施例では、予め要因が既知の部分放電毎に定型の診断パターンとして診断パターン部20に登録してある。
【0044】
図6に診断パターンを示す。高電圧導体上の突起やスペーサ沿面異物による診断パターンが、部分放電の要因別合成サイクルパターンとして構成され、診断パターン部20に格納されている。
【0045】
ST9では、ST8で生成した合成サイクルパターンと診断用の合成サイクルパターンとの類似性(これを第2類似度と称す)が第2設定値以上か判定し、第2類似度が設定値以上であれば、ST10でしきい値超過の持続性判定を行なう。一方、第2の類似度が設定値未満の場合には、部分放電異常ではなくノイズと見なし、ST11でノイズパターンとして登録を行なうにしてもよい。
【0046】
第2の類似度判定には、第1の類似度判定と同じ方法や、階層化ニューロ判定などの手法が適用できる。これにより、第2類似度が設定値以上と判定された場合、その登録サイクルパターンの要因によって、検出した部分放電の要因をガイダンスすることができる。
【0047】
また、第1、第2の類似度が高くても、その発生に持続性がない場合には、直ちに異常とは断定できない場合がある。このため、ST10、12において当該サイクルパターンの持続性の有無を判定し、信号の持続性が小さい場合には、ST14において運転員に継続監視を促す意味での部分放電徴候発生の報知を行う。持続性が認められる場合は、ST13において部分放電異常と判断され、外部への警報とともに、データの蓄積・保存処理を行なう。
【0048】
本実施例によれば第1、第2の類似度判定を組み合わせることにより、外部ノイズによる誤動作を確実に防止し、かつ部分放電の要因を判定することができるので、信頼性の高い部分放電の診断が可能になる。
【0049】
【発明の効果】
本発明の信号処理により、周波数掃引周期の位相に対応付けられたセンサ信号の周波数成分毎のサイクルパターンを取得し、同一位相のサイクルパターン間の類似性によって部分放電を判定するので、間歇的、単発的な部分放電に対しても、確実にサイクルパターンを取得でき、異常の初期兆候を検出できる効果がある。また、第1、第2の類似度を判定することにより、外部ノイズの多い環境でも部分放電の判定精度が高まると共に要因判定も確実になる効果がる。さらに、周波数分析装置を不要とするハードの簡素化に伴い、低コストの診断装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるガス絶縁開閉器の部分放電診断装置を示す構成図。
【図2】周波数掃引と検出信号及び系統参照電圧の関係を示す説明図。
【図3】検出信号のサイクルパターンを示す説明図。
【図4】部分放電診断装置の異常判定の処理を示すフローチャート。
【図5】サイクルパターンの組み合わせを示す説明図。
【図6】診断パターンの一例を示す説明図。
【図7】従来の部分放電診断装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
1…接地容器、2…フランジ部、3…高電圧導体、4…絶縁スペーサ、5…部分放電診断装置、6…内蔵型電極(センサ)、7…外付けアンテナ(センサ)、8…同軸ケーブル、9…広帯域フィルタ、10…高周波増幅器、11…狭帯域フィルタ、12…参照電圧作成部、13…周波数成分信号、14…参照電圧信号、15…部分放電スペクトル強度信号、16…A/D変換器、17…データ処理部、18…CPU、19…類似度判定部、20…診断パターン部、21…周波数シフター、22…DI/O部、23…入出力I/F部、24…外部出力接点、25…通信制御部、26…表示部、31…密封端子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for diagnosing the insulation characteristics of gas-insulated equipment by means of partial discharge.
[0002]
[Prior art]
High-voltage switching device to be used in substations etc., a superior gas compressed filling insulating properties such as SF 6 to the ground in the container, mechanically supports the high voltage division conductors moiety by solid insulator structure Gas insulation equipment is mainly used.
[0003]
In order to confirm the soundness and reliability of the insulation performance of these devices, it is extremely important to check for the occurrence of partial discharges from the main circuit structure such as insulators and metal conductors inside the devices. Therefore, various methods for performing insulation diagnosis of equipment through measurement of partial discharge have been proposed and put into practical use.
[0004]
The sensors for measuring partial discharge are roughly classified into those that capture a mechanical signal associated with the partial discharge and those that capture an electrical signal. As an example of the latter, a method of attaching a sensor (electromagnetic wave detection antenna) to the wall of a container of a high-voltage device and performing internal insulation diagnosis based on the signal of the sensor is used as a method that can detect abnormalities inside the device with high sensitivity Have been.
[0005]
High-voltage equipment in substations, in sealed container is filled with SF 6 gas of about 0.5 MPa, (hereinafter referred to as GIS) Gas insulated switchgear incorporating circuit breakers and disconnecting switch or the like, in this Is the mainstream. SF 6 gas in the container has extremely high dielectric strength, and when partial discharge occurs due to some abnormality, it becomes a steep pulse compared to air corona generated outside the container and generates electromagnetic waves with many high frequency components It is known to Therefore, a method of diagnosing the presence or absence of an internal abnormality by analyzing the signal detected by the sensor is effective.
[0006]
As a method for realizing this, for example, there is an invention described in
[0007]
This method will be described with reference to FIG. The detected
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-2300067 (paragraphs 0013-0017, FIGS. 1 and 2)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described related art, a circuit configuration of the
[0010]
Further, in order to obtain the output of the
[0011]
Further, for a partial discharge that occurs randomly with respect to the phase of the system voltage, if the timing of the gate and the timing of the occurrence of the partial discharge are different, the partial discharge cannot be detected. In particular, in the initial stage where the level of the partial discharge is small, it is likely to occur intermittently, which may affect the improvement of the detection sensitivity. In order to avoid this, it is necessary to perform measurement for a relatively long time while changing the delay time to prevent detection omission.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the above-described problems of the prior art, and to create a pattern by partial discharge even under a condition intermittently affected by external noise, and to solve a problem such as a timing shift. It is an object of the present invention to provide a method of diagnosing partial discharge of an insulation device. It is another object of the present invention to simplify the circuit configuration to reduce the size and weight of the diagnostic device and reduce the cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for diagnosing internal insulation abnormality by detecting an electromagnetic wave signal accompanying partial discharge by a sensor attached to a gas insulated switchgear, and sweeping a center frequency of a narrow band filter. While taking in the frequency spectrum of the electromagnetic wave signal and simultaneously taking in the cycle information of the system applied voltage, the spectrum band of the electromagnetic wave signal is frequency-divided based on the cycle information, and the spectrum of the same frequency division obtained by multiple sweeps A pattern is generated a plurality of times, and a partial discharge is determined when the first similarity between the spectral patterns exceeds a first predetermined value.
[0014]
When the frequency band is a specific frequency section in which a signal is constantly detected in the frequency band by the sweep, a spectrum pattern corresponding to the frequency section is excluded from a diagnosis area.
[0015]
Further, a spectrum pattern of the same frequency division is accumulated for a predetermined time to form a synthesized pattern, and a second similarity between the synthesized pattern and a previously registered abnormal factor pattern is a second predetermined value. Is determined to be a partial discharge when the value exceeds the threshold value.
[0016]
It is determined whether or not the partial discharge exceeding the second threshold value of the second similarity lasts for a predetermined time, and if it does not continue, it is notified as a sign of the partial discharge.
[0017]
A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear according to the present invention includes a narrow band filter that captures a frequency spectrum of the electromagnetic wave signal, a frequency shifter that repeats and sweeps a center frequency of the narrow band filter from a lower limit to an upper limit, A reference voltage generation unit that captures cycle information of a voltage applied to the switchgear; an A / D converter that captures the frequency spectrum, the center frequency, and the cycle information at the same time and digitally converts each; and the A / D conversion Frequency band of the spectrum band of the electromagnetic wave signal based on the cycle information by the output of the device, to generate a plurality of times the spectrum pattern of the same frequency division obtained by a plurality of sweeps, to determine the similarity between the spectrum pattern And a data processing unit for determining the presence or absence of partial discharge. That.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a partial discharge diagnosis device of a gas insulated switchgear. The high-
[0019]
Built-in
[0020]
Note that the grounding
[0021]
The partial discharge signal detected by the built-in
[0022]
The partial discharge
[0023]
The detection signal is input to the A /
[0024]
The reference voltage generator 12 (not shown in detail) generates a reference signal having the same phase as the main circuit applied voltage of the gas insulated switchgear, and the reference voltage V is transmitted to the A /
[0025]
The
[0026]
If the result of the determination is a partial discharge abnormality, a command is issued from the
[0027]
FIG. 2 shows the relationship between the sweep characteristic, the phase of the reference voltage, and the detection signal. The
[0028]
If the signal strength (Q) in correspondence with the cycle of the system voltage, the data between f n from the signal frequency component f m is the frequency division Fn data. Although FIG. 2 shows one sweep cycle, a plurality of cycles are actually detected.
[0029]
FIG. 3 shows a cycle pattern of the detection signal. One cycle of the system voltage, for example, a detection signal corresponding to the Fn section is displayed with reference to the time resolution of the apparatus. The signal intensity is represented by a cycle pattern as shown in FIG. 3, and this pattern becomes a characteristic pattern according to the factor of the partial discharge.
[0030]
Conventionally, the presence / absence of an abnormality in the insulation diagnosis apparatus is determined by comparing the measured signal strength with a preset threshold value and determining the abnormality based on the length of time during which the threshold value is exceeded. However, even when external noise is detected, if the signal intensity is equal to or higher than a predetermined level, it is erroneously determined that the partial discharge is abnormal.
[0031]
In order to avoid this, the present embodiment incorporates in advance a function of not performing abnormality determination in a frequency band in which stationary noise is occurring. However, when a temporary or intermittent noise other than the stationary noise is detected, a malfunction is likely to occur.
[0032]
In the present embodiment, the data of the signal strength in the repetitive sweep is generated a plurality of times as a cycle pattern for each frequency section (Fn), and the similarity between the cycle patterns in the section is determined. That is, the signal intensity detected by the sensor is affected by the structure of the GIS and the distance between the location where the partial discharge occurs and the sensor, and changes according to the detection frequency. Under the situation where the partial discharge is continuously generated, the cycle pattern shows the same aspect because the partial discharge pulse depends on the phase of the sweep cycle associated with the system voltage.
[0033]
Therefore, the similarity between a plurality of cycle patterns in the same phase is obtained, and if the similarity is equal to or higher than a predetermined level, it can be determined that the partial discharge is abnormal. Further, when the pattern is similar to the database of cycle patterns for each partial discharge factor stored in advance, the discharge factor can be specified.
[0034]
FIG. 4 shows the flow of the partial discharge diagnosis process. In ST (step) 1, a spectrum pattern of a signal is obtained by sweeping the center frequency of the
[0035]
In recent years, radio waves from mobile phones, transceivers, aeronautical radios, and the like have a spectrum intensity exceeding the partial discharge abnormality determination level, and particularly, the carrier frequency signal of the mobile phone is constantly detected regardless of the presence or absence of a call. Since this signal is generated in a known frequency band and has a characteristic pattern in terms of time width, it can be set in the determination exclusion area in advance. However, there are some types, such as aeronautical radios, which cannot be set to the judgment exclusion in advance because they are detected according to the arrival of an aircraft.
[0036]
Therefore, in ST3, when the signal time width of the cycle pattern approximates to a known noise pattern registered in advance in the frequency domain of the signal exceeding the detection level and continuing for a predetermined time, this frequency domain is set as a stationary noise domain. Excluded from judgment.
[0037]
Next, in ST4, the intensity of the signal outside the steady noise region is compared with a preset abnormality determination level. The signal strength is compared with the signal strength threshold in ST5, and if the signal strength threshold is exceeded, the first similarity determination of the cycle pattern is performed in ST6.
[0038]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the similarity determination of the cycle pattern. Since the partial discharge is an electromagnetic wave having a wide spectrum, the partial discharge generally has a spectrum pattern having large and small peaks at a plurality of frequencies. Since the pattern appearing here is in a region other than the known noise region, there is a possibility that it is a signal accompanying partial discharge.
[0039]
For each of the frequency divisions F 1 , F 2 ,..., F n ,..., Cycle patterns in the peak signal strength therebetween are sequentially created as shown in (a), (b), (c). You. Here, in the section (Fn) where the peak signal strength exceeds the signal strength threshold, the similarity of the cycle pattern in the section is determined. Depending on the degree of abnormality, there may be many frequency divisions (Fn) exceeding the threshold. For this reason, it is also possible to provide a restriction such as selecting the top five sections from the section having the highest signal strength.
[0040]
Same frequency division multiple times obtained in the sweep repetition similarity cycle patterns in (Fn) (referred to as a first degree of similarity it), i.e., (a) F 1 classification, (b) F 2 division, (c) F 3 segment, in the cycle pattern in each group of ..., there will be those that exhibit high similarity to each other.
[0041]
In the example of FIG. 5, (a) group: low similarity, (b) group: high similarity, (c) group: low similarity... Conversely, if the similarity of the cycle pattern is not very high, it means that an extraneous signal due to another factor has been detected, which is considered to be due to intermittent external noise or the like. The determination of the similarity of the cycle pattern can be obtained by a practical accuracy by combining the area difference method of the waveform and the pulse count.
[0042]
When the first similarity is equal to or more than the first set value in ST7, an alarm may be generated as a partial discharge abnormality. In the present embodiment, the process further proceeds to ST8 to generate a combined cycle pattern and determine the second similarity.
[0043]
Partial discharge is a phenomenon that occurs stochastically due to insulation abnormality. Therefore, by accumulating data over a predetermined period of time and synthesizing each cycle pattern, it is possible to capture characteristics more. The combined cycle pattern is typically represented by a pattern using the maximum value of each cycle pattern in a predetermined number of sweep repetitions. When the partial discharge continues, a characteristic cycle pattern corresponding to the factor is recognized. In the present embodiment, a fixed diagnostic pattern is registered in the
[0044]
FIG. 6 shows a diagnostic pattern. Diagnosis patterns due to protrusions on the high-voltage conductors and foreign substances on the surface of the spacer are configured as combined cycle patterns for each factor of the partial discharge, and are stored in the
[0045]
In ST9, it is determined whether or not the similarity (referred to as a second similarity) between the combined cycle pattern generated in ST8 and the combined cycle pattern for diagnosis is equal to or greater than a second set value. If there is, a persistence determination of exceeding the threshold is performed in ST10. On the other hand, when the second similarity is less than the set value, it may be regarded as a noise, not a partial discharge abnormality, and registered as a noise pattern in ST11.
[0046]
For the second similarity determination, the same method as the first similarity determination or a technique such as a hierarchical neuro determination can be applied. Thus, when the second similarity is determined to be equal to or greater than the set value, the factor of the detected partial discharge can be guided by the factor of the registered cycle pattern.
[0047]
In addition, even if the first and second similarities are high, if the occurrence is not persistent, it may not be possible to immediately determine that the abnormality is abnormal. For this reason, the presence or absence of the continuity of the cycle pattern is determined in ST10 and ST12, and when the continuity of the signal is small, a notification of the occurrence of the partial discharge sign in a sense of urging the operator to continue monitoring is performed in ST14. If the continuity is recognized, it is determined that the partial discharge is abnormal in ST13, and the data is stored and stored together with an external alarm.
[0048]
According to the present embodiment, by combining the first and second similarity determinations, malfunction due to external noise can be reliably prevented, and the cause of the partial discharge can be determined. Diagnosis becomes possible.
[0049]
【The invention's effect】
According to the signal processing of the present invention, a cycle pattern for each frequency component of the sensor signal associated with the phase of the frequency sweep cycle is obtained, and partial discharge is determined based on the similarity between the cycle patterns of the same phase. Even for a partial discharge, there is an effect that a cycle pattern can be reliably obtained and an initial sign of abnormality can be detected. In addition, by determining the first and second similarities, there is an effect that the determination accuracy of the partial discharge is increased and the factor determination is sure even in an environment where there is a lot of external noise. Furthermore, there is an effect that a low-cost diagnostic device can be provided with simplification of hardware that does not require a frequency analyzing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a partial discharge diagnosis device for a gas-insulated switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a frequency sweep, a detection signal, and a system reference voltage.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cycle pattern of a detection signal.
FIG. 4 is a flowchart showing a process of determining an abnormality of the partial discharge diagnostic device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a combination of cycle patterns.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a diagnostic pattern.
FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a conventional partial discharge diagnosis device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
狭帯域フィルタの中心周波数を掃引しながら前記電磁波信号の周波数スペクトルを取り込むと共に系統印加電圧のサイクル情報を同時に取り込み、前記サイクル情報に基づいて前記電磁波信号のスペクトル帯域を周波数区分し、複数回の掃引により得られる同一周波数区分のスペクトルパターンを複数回生成し、前記スペクトルパターン間の第1の類似度が第1の所定値を超える場合に部分放電と判定することを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。In a method of diagnosing an internal insulation abnormality by detecting an electromagnetic wave signal accompanying partial discharge by a sensor attached to a gas insulated switchgear,
While the frequency spectrum of the electromagnetic wave signal is captured while sweeping the center frequency of the narrow band filter, the cycle information of the system applied voltage is simultaneously captured, and the spectrum band of the electromagnetic wave signal is frequency-divided based on the cycle information, and a plurality of sweeps are performed. Generating a spectrum pattern of the same frequency division obtained a plurality of times, and determining a partial discharge when the first similarity between the spectrum patterns exceeds a first predetermined value. Partial discharge diagnosis method.
前記掃引による周波数帯域のうち、定常的に信号が検出される特定の周波数区分である場合、当該周波数区分に該当するスペクトルパターンを診断領域から除外することを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。In claim 1,
Partial discharge of the gas insulated switchgear, wherein, if the frequency band is a specific frequency segment in which a signal is steadily detected, the spectrum pattern corresponding to the frequency segment is excluded from a diagnostic area. Diagnostic method.
前記同一周波数区分のスペクトルパターンを所定時間蓄積して合成パターンを作成し、前記合成パターンと予め登録されている異常要因別パターンとの間の第2の類似度が第2の所定値を超える場合に部分放電と判定することを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。In claim 1,
A case where a spectrum pattern of the same frequency division is accumulated for a predetermined time to create a synthesis pattern, and a second similarity between the synthesis pattern and a pre-registered abnormal factor pattern exceeds a second predetermined value. And a partial discharge diagnosis method for the gas insulated switchgear, wherein the partial discharge is determined.
前記第2の類似度の第2の所定値を超える部分放電が所定時間持続するか判定し、持続しない場合は部分放電の兆候として報知することを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。In claim 3,
Determining whether the partial discharge exceeding the second predetermined value of the second similarity lasts for a predetermined time, and notifying the partial discharge as a sign of the partial discharge when the partial discharge does not continue for a predetermined time, characterized in that: .
前記電磁波信号の周波数スペクトルを取り込む狭帯域フィルタと、前記狭帯域フィルタの中心周波数を下限から上限まで繰り替えし掃引する周波数シフターと、前記ガス絶縁開閉装置に印加される電圧のサイクル情報を取り込む参照電圧作成部と、前記周波数スペクトル、前記中心周波数及び前記サイクル情報を同時に取り込んでそれぞれをディジタル変換するA/D変換器と、前記A/D変換器の出力による前記サイクル情報に基づいて前記電磁波信号のスペクトル帯域を周波数区分し、複数回の掃引により得られる同一周波数区分のスペクトルパターンを複数回生成し、前記スペクトルパターン間の類似度を求めて部分放電の有無を判定するデータ処理部と、を備えることを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。From a sensor attached to the gas insulated switchgear, in a partial discharge diagnostic device that detects an electromagnetic wave signal accompanying partial discharge and diagnoses internal insulation abnormality,
A narrow-band filter that captures the frequency spectrum of the electromagnetic wave signal; a frequency shifter that repeats and sweeps the center frequency of the narrow-band filter from a lower limit to an upper limit; and a reference voltage that captures cycle information of a voltage applied to the gas-insulated switchgear. A creating unit, an A / D converter that simultaneously takes in the frequency spectrum, the center frequency, and the cycle information and converts them into digital signals; and an A / D converter that converts the electromagnetic wave signal based on the cycle information output from the A / D converter. A data processing unit that frequency-divides the spectrum band, generates a plurality of spectrum patterns of the same frequency division obtained by performing a plurality of sweeps, and determines the presence / absence of partial discharge by calculating the similarity between the spectrum patterns. A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear, characterized in that:
既知の部分放電によるスペクトルパターンを要因別に格納する診断パターン部を備え、検出した電磁波信号によるスペクトルパターンを前記要因別の診断パターンと比較することを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。In claim 5,
A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear, comprising: a diagnostic pattern unit for storing a spectral pattern by a known partial discharge for each factor, and comparing a spectral pattern by a detected electromagnetic wave signal with the diagnostic pattern for each factor.
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