JP2007232495A

JP2007232495A - 部分放電遠隔監視装置

Info

Publication number: JP2007232495A
Application number: JP2006052906A
Authority: JP
Inventors: Kichiji Kaneda; 吉治兼田; Naoto Nagaoka; 直人長岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】間欠性放電でも効率よく計測でき、低コストで２４時間監視し得る部分放電遠隔監視装置を得る。
【解決手段】受配電機器２に設置され部分放電を検出して検出信号を発生する部分放電センサ４、部分放電センサ４の検出信号の強度を予め設定した基準強度と比較する比較回路１８と通信手段１２とを有する現場監視装置５、並びに、通信手段１２を介して現場監視装置５の計測データを得る監視端末９を備え、部分放電センサ４の検出信号の強度を現場監視装置５の比較回路１８の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、基準強度以上の検出信号が発生したことを監視端末９に通信手段１２を介して送信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、非停電で受変電設備等の部分放電を遠隔監視する部分放電遠隔監視装置に関するものである。

特許文献１には、ガス絶縁開閉装置内部に発生した部分放電を検出する部分放電検出器が紹介されている。その部分放電検出器では、電圧位相パルスを基準に計測タイミングパルスが出力され、この計測タイミングパルスが出力されている間だけ、部分放電パルスが積分回路で積分され、Ａ／Ｄ変換部でデジタル変換されて出力される。このＡ／Ｄ変換部からの出力の有無によって部分放電が発生したか否かが判定される。その部分放電検出器の計測タイミングは特許文献１の第３図に示される。

特許文献２には、高電圧機器における劣化状態に従った部分放電状態診断方法が紹介されている。その部分放電状態診断方法では、発生する放電を測定時間間隔１００μ秒以下の時間間隔で測定し、測定した部分放電パルスの発生時間間隔に基づくリターンプロットを用いて部分放電の発生状態を診断する。診断は、部分放電判定手段により、作成された実際のリターンプロットと、既知のリターンプロットとが比較されて、一致すると判定された既知リターンプロットが表す部分放電発生状態が実際の被測定物から発生していると診断する。その部分放電状態診断方法の出力結果は特許文献２の図１１に示めされる。

また、近年の高度情報化社会の拡大に伴い、電力の安定供給の重要性はますます高くなって来ている。電力安定供給のため、受配電設備等の信頼性への要求は増大し、瞬時の停電をも許容されぬ状況になってきている。このような状況下で、受配電設備等の保守を支配する新しい監視技術、診断技術の充実が強く要望されている。更に、２４時間遠隔保守サービスや低コスト監視装置の開発が強く望まれている。これらの内容は２００４年８月発行の電気学会技術報告第７９５号に詳細に報告されている。

特許第２７７４６４９号公報（第４頁左欄第８−２６行、第１図，第３図，第６図）特開平１１−２７１３８５号公報（第２頁[０００８][０００９]、図１、第３頁[００１３]、図２，図２１−図２６）

特許文献1にあっては、部分放電パルスを、６０Hzの周波数の場合には、１．６msから０．１６ms（1サイクルの１／１０から１／１００）で積分して計測するので、発生したパルスの位相情報が正確に検出されない。したがって、部分放電パルス発生の位相特性を表示することができないという問題点がある。また、特許文献1の検出部と受信部を光ファイバーで接続しているため、装置にＶ／Ｆ変換回路やＥ／Ｏ変換回路や光ファイバーやＯ／Ｅ変換部やＥ／Ｆ変換部などが必要となり、大規模で高価となる問題点があった。

また、特許文献２にあっては、１００μ秒以下で放電発生間隔を計測する必要があり、且つ高速パルスを多数計測することが必要なため、高価な装置となる問題点があった。また、連続して放電を計測するために、通常は放電が発生していない機器において劣化が生じた時に間欠的に放電が発生するような機器を２４時間常時監視する場合に、膨大なメモリ容量を必要とするなど、非常に非効率である問題点もあった。
更に、特許文献１，２ともに高価な装置となるため、２４時間監視・診断する対象機器が比較的安価な機器の場合には、普及されないと言う大きな問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、間欠性放電でも効率よく計測でき、部分放電発生の有無を監視でき、部分放電発生位相特性から絶縁劣化状態を診断でき、低コストで２４時間監視し得る部分放電遠隔監視装置を得ることを目的としている。

この発明に係わる部分放電遠隔監視装置は、受配電機器の運転中に上記受配電機器の部分放電を計測して絶縁診断を行う部分放電遠隔監視装置において、上記受配電機器に設置され上記受配電機器の部分放電を検出して検出信号を発生する部分放電センサ、上記部分放電センサの検出信号の強度を予め設定した基準強度と比較する比較回路と通信手段とを有する現場監視装置、並びに、上記現場監視装置から離れて配置され上記通信手段を介して上記現場監視装置の計測データを得る監視端末を備え、上記部分放電センサの検出信号の強度を上記現場監視装置の比較回路の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、基準強度以上の検出信号が発生したことを上記監視端末に上記通信手段を介して送信するようにしたものである。

また、この発明に係わる部分放電遠隔監視装置は、受配電機器の運転中に上記受配電機器の部分放電を計測して絶縁診断を行う部分放電遠隔監視装置において、上記受配電機器に設置され上記受配電機器の部分放電を検出して検出信号を発生する部分放電センサ、上記部分放電センサの検出信号の強度を予め設定した基準強度と比較する比較回路と、上記受配電機器の電圧位相を検出する位相検出手段と、通信手段とを有する現場監視装置、並びに、上記現場監視装置から離れて配置され上記通信手段を介して上記現場監視装置の計測データを得る監視端末を備え、計測が開始された後、上記部分放電センサの検出信号の強度を上記現場監視装置の比較回路の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、その直後の上記位相検出手段が検出する電圧ゼロクロス点を起点とする所定時間を計測対象時間幅として、検出信号を計測するようにしたものである。

さらに、この発明に係わる部分放電遠隔監視装置は、上記現場監視装置には、上記部分放電センサの検出信号の最大強度を保持するピークホールド回路を有し、上記部分放電センサの検出信号の計測対象時間幅を単位計測時間に分割し、各単位計測時間ごとに最大強度を計測するようにしたものである。

この発明の部分放電遠隔監視装置によれば、受配電機器に設置された部分放電センサで検出した検出信号を、現場監視装置に内蔵した比較回路で予め設定した基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上であるときに、基準強度以上の検出信号が発生したことを監視端末に通信手段を介して送信するようにしたので、間欠性放電を効率よく検出できる。さらに、放電を効率よく検出できるので、全館停電事故やコンピュータシステムダウンなどへの波及事故に発展する恐れのある絶縁破壊が発生する前に、その予兆を発見することができる。

また、この発明の部分放電遠隔監視装置によれば、部分放電センサの検出信号の強度が基準強度以上である時に、その直後の電圧ゼロクロス点を起点とする所定時間を計測対象時間幅とするようにしたので、間欠性放電を効率よく検出できと共に、部分放電の発生位相特性を精度よく計測することができる。さらに部分放電発生位相特性を精度よく計測できるので、絶縁劣化・評価を精度よく診断できる。

さらに、この発明の部分放電遠隔監視装置によれば、計測対象時間幅を単位計測時間に分割し、各単位計測時間ごとに最大強度を計測するようにしたので、絶縁劣化に影響ある大きな放電を効率よく計測できる。更に、部分放電パルス発生個数に対して計測データ数を効率よく削減できるので遠隔監視のためのデータ通信が容易になる。さらに、データ数を効率よく削減できるので、部分放電遠隔監視装置の低コスト化ができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における部分放電遠隔監視装置を示す構成ブロック図である。遠隔監視の対象となる受配電設備（受配電機器）２は、ビルや工場などの建物３への電力供給のために、建物３の内部や屋上などに設置される。受配電設備２内には、遮断器，変圧器，変流器，断路器，高圧母線，各種支持絶縁物（以上図示せず）、電圧変成器２３などの多数の監視対象物である高電圧機器が設置されている。受配電設備２の金属フレーム内には放電検出センサ４が設けられている。放電検出センサ４は、現場監視装置５と同軸ケーブル６で接続される。現場監視装置５は、公衆回線７を介して離れた位置にある監視センター８内に設置された監視端末９と接続されている。監視端末９はデータベース２９と接続されている。

現場監視装置５は、部分放電計測手段１０と信号処理手段１１と通信手段１２と位相検出手段１３と電源装置２６とで構成される。部分放電計測手段１０は、バンドパスフィルタ(BPF)１４と検波回路１５とピークホールド回路１６とアナログ/デジタル変換回路１７とで構成される。信号処理手段１１は比較回路１８とＲＡＭ（Random Access Memory）１９とＲＯＭ(Read Only Memory)２０とＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)２１とＣＰＵ(Central Processing Unit)２２とで構成される。

また、受配電設備２内の電圧変成器２３の２次巻線が位相検出手段１３と接続され、受配電設備２の電圧位相を検出する位相検出手段１３の出力は信号処理手段１１と複合ケーブル２４で接続されている。更に信号処理手段１１にはデジタル出力端子２５が設けられている。また、商用１００Ｖの電源装置から現場監視装置５へ電力を供給するとともに、商用電源の位相検出ができる構成となっており、電源装置２６からの出力が位相検出手段１３に接続されている。位相検出手段１３では、スイッチ２７により部分放電の検出に用いる位相信号を選択できる構成となっている。２８は位相検出回路である。更に、監視端末９には通信手段１２が内蔵されている。

次いで動作を説明する。受配電設備２は通常では部分放電が発生しない設計となっている。しかし、長期稼動によって絶縁体に劣化が生じると、運転電圧によっても部分放電が発生することがある。この部分放電は、設置してから１０〜２０年の間では、突発的な異常が生じた時に発生し、２５年〜３０年稼動した老朽器では、絶縁表面の汚損や吸湿、過熱などによって発生する。この絶縁体が有機絶縁物の場合はトラッキングの発生となり、やがては絶縁破壊へと結びつく。これらの受配電機器では、突発的な絶縁異常によってある日突然発生する部分放電や、徐々に絶縁劣化が進行した時の劣化初期に間欠的に発生する部分放電を効率よく検出することが必要となる。

受配電設備２内の例えば遮断器（図示せず）の絶縁部が劣化して部分放電が発生すると、部分放電の発生に伴う電磁波が放射される。この電磁波は図２に示す周波数特性を有している。図２は広帯域検出特性を持つホーンアンテナで計測した周波数特性である。図２に示すように放電に伴う電磁波は２．５GHｚまでの電磁波強度を有する。この電磁波を受配電盤２の内部に設置した部分放電センサ４で検出する。実施の形態１の部分放電センサ４は中心周波数１．８GHｚの狭帯域アンテナである。この狭帯域アンテナで前述した部分放電を検出した時の部分放電に起因した電磁波の検出特性を図３に示す。

さらに、図３に示す検出信号を現場監視装置５で計測し、監視端末９で表示する測定結果の中の部分放電発生位相特性を図８に示す。図３、図８に示すように、この狭帯域アンテナは図２に示す広帯域電磁波の中から１．８GHｚ成分のみを高感度に検出するように設計されている。図８の部分放電発生位相特性については後で詳述する。

中心周波数１．８GHｚの狭帯域アンテナを用いるのは、部分放電以外の電磁波ノイズを除去し、部分放電のみを計測するためである。図４には、受配電設備である受配電盤２の運転中に受配電盤２の内部に広帯域アンテナを設置して計測したノイズの周波数スペクトルを示す。この受配電盤では部分放電は発生していないことを確認している。図に示すように１．３GHｚ付近までは多くのノイズが観測される。また１．９GHｚにはＰＨＳ通信電波がノイズとして計測されている。図５は、部分放電センサ４として使用する１．８GHｚ狭帯域アンテナで前述と同様に受配電盤２内で計測した運転中のノイズである。図５から明確なように１．８GHｚ狭帯域アンテナではノイズが除去されている。

このように、１．８GHzの狭帯域アンテナでは、ノイズを除去して部分放電のみを検出できる。実施の形態１では１．８GHｚ狭帯域アンテナを使用したが、図２と図４から明らかなように、１．２GHｚ〜２．５GHｚ付近のノイズの無い帯域であり、総務省管轄の電波割当てによる使用周波数対象外の狭帯域検出であれば、１．８GHｚに限定されるものではない。総務省管轄の電波割当てによる使用周波数を対象から外すのは、その使用電波がノイズとして計測されないようにするためである。

続いて図１と図６をもとに動作を説明する。前述のようにして、部分放電センサ４で検出した検出信号である電磁波パルス３３は、同軸ケーブル６を介して部分放電計測手段１０に伝送される。部分放電計測手段１０では、検出信号を中心周波数１．８GHｚで帯域幅２０MHｚのバンドパスフィルタ１４で濾波して、検波回路１５で検波し、ピークホールド回路１６で波高値がピークホールドされ、アナログ/デジタル変換回路１７でピークホールド値がデジタル変換され、Ａ／Ｄ出力３４が信号処理手段１１に伝送される。

信号処理手段１１では、比較回路１８で（検出信号に基づく）デジタル信号強度が比較され、設定された基準強度以上の信号が入力されると、設定された一定時間範囲で、一定時間範囲内に発生したパルス強度と発生時間が計測されるとともにＲＡＭ１９に格納される。ＲＡＭ１９に格納されたデジタルデータは（検出信号に基づく）最大放電強度を演算し、最大放電強度が設定された判定値（基準強度）と比較され、判定値以上であれば、通信手段１２と公衆回線７を介して監視センター８の監視端末９に警報が発信される。即ち判定値以上の放電強度が発生したことを通信手段１２と公衆回線７を介して監視センター８の監視端末９に送信する。監視端末９では、前記警報を受信した時、および設定された時間ごとに定期に、通信手段１２と公衆回線７を介して、信号処理手段１１にアクセスしてデータを収集する。

ここで、この発明のさらなる主構成である効率的なデータ収集が実施可能な計測タイミング、および計測フローについて、図６と図７を基に説明する。図６は計測タイミングを示す図であり、図６の左から右への時間経過と共に、各信号の時間タイミングを示している。図７は実施の形態１の計測フローチャートである。図６には、位相検出手段１３の入力信号（受配電機器の電圧位相）３１が(―)から(＋)へ電圧ゼロを通過する時（以下ゼロクロスと記す）に、位相検出手段１３から毎サイクルごとに出力されるゼロクロス信号３２を示しており、ゼロクロス時にゼロクロス信号３２(a),３２(b),３２(c),３２(d)・・・が出力される。

また、部分放電計測手段１０の入力信号３３として部分放電センサ４で検出された検出信号である電磁波パルス３３(a),３３(b),３３(c),３３(d),３３(e),・・・を表示している。更に、Ａ／Ｄ回路１７からのＡ／Ｄ出力信号３４を表示している。Ａ／Ｄ出力３４には、電磁波パルス３３(a)がピークホールド回路１６でピークホールドされた値が、Ａ／Ｄ信号３４(a)として同一時間タイミングで出力される状況を示している。同様に電磁波パルス３３(b)がＡ／Ｄ信号３４(b)として、電磁波パルス３３(c)がＡ／Ｄ信号３４(c)として、以下同様に出力される状況を示す。Ａ／Ｄ回路１７でのＡ／Ｄ時間分解能は３０μ秒である。Ａ／Ｄタイミングの詳細は後述する。

計測に際しては、最初に計測条件を設定する。計測条件は、計測対象機器の設置事業所、プラント名、機器名、部分放電センサ４の設置箇所、計測日などである。計測条件設定の1条件として、計測インターバル設定、データ格納時間設定を行う。計測条件設定後、任意時間に計測者から計測開始指令３５が出されると、計測開始指令３５の直後のゼロクロス信号３２(a)の時間から計測３７が開始される。計測３７が開始された後、（検出信号に基づく）最初のＡ／Ｄ信号３４(a)が比較回路１８で比較されて、基準強度以上である場合に、その直後の位相検出手段１３の電圧ゼロクロス点を起点としてデータ格納開始３８が出されてデータ格納３９が開始される。

比較回路１８の基準強度は監視端末９から設定できる構成となっている。現場監視装置５の設置時は部分放電計測手段１０の回路ノイズを除去できる範囲の最高感度で設定される。監視対象受配電設備（受配電機器）２に設置後、対象受配電機器２での運転中のノイズが検出される時には、監視端末９で計測結果を解析してノイズが除去できるレベルに基準強度を再設定する。このように、データ格納開始を基準強度以上とすることで回路のホワイトノイズや既知のノイズを除去して部分放電のみを計測することができる。

遠隔監視の場合、計測開始指令３５はＲＯＭ２０に記録したソフトウエアに基づきＣＰＵから出される。現場で任意時間に計測する場合は、手動計測モードにて計測者から任意に指令される。また、監視端末９から任意に計測開始指令を出すことができる。各計測開始指令の割り込み順位は、(1)現場での計測開始指令、(2)監視端末からの計測開始指令、(3)自動遠隔監視計測開始指令としているが、ソフトウエア変更により変更できる構成となっている。

計測開始３６から最初のＡ／Ｄ信号３４(a)までの時間の制限は無く、タイムアウト設定時間まではＡ／Ｄ信号を待つ。タイムアウト設定時間までにＡ／Ｄ信号が無いか、基準強度以下の信号しか入力されない場合は、タイムアウトして再計測を開始する。タイムアウト時間は現場監視装置５の信頼性確保に応じて時刻設定する場合と、計測インターバルをタイムアウトとする場合、およびその両方を選択することができる。実施の形態１ではインターバルタイムアウトを30分としている。タイムアウト時にはデータ数ゼロ、信号強度ゼロとして記録される。

データ格納時間は任意に設定できるが、概ね１〜１０秒の間で設定する。実施の形態１では、データ格納時間１０秒で説明する。データ格納３９の１０秒間に発生するＡ／Ｄ出力３４と、その検出時刻がゼロクロス信号３２とともにＲＡＭ１９に格納される。１０秒が経過するとデータ格納は終了し信号処理手段１１は初期状態となり、計測インターバル時間を判定して、次回計測時間となった時に計測開始指令が出され再計測が開始する。

計測インターバルは計測対象機器に応じて任意に設定できる。例えば、劣化が進んでおり、高頻度で監視が必要な機器では数分間隔を設定し、部分放電が発生してから絶縁破壊までの経過時間が長い機器では数時間から数日間隔で設定する。計測実施後の計測インターバル判定時に、既に計測インターバルを経過している場合は即刻計測指令が出される。

ここで実施の形態１に基づく２つの監視設定例について説明する。第1は連続監視対象機器の監視例の場合である。この場合、計測インターバルは０分を設定する。計測開始指令３５が出されると、計測開始指令３５の直後のゼロクロス信号３２(a)の時間から計測３７が開始される。計測３７が開始された後、基準値（基準強度）以上のＡ／Ｄ信号３４が入力されると、その最初のＡ／Ｄ信号が入力された直後のゼロクロス点から１０秒間に入力されるＡ／Ｄ信号３４の強度と発生時刻とこの間のゼロクロス信号３２が時系列にＲＡＭ１９に格納される。格納終了後に計測インターバルが判定されるが、０分なので即次回計測指令が出されて計測に移る。これが繰り返される。このような計測は、放電が発生した場合は、即異常判定を行う必要がある機器に対して行われる。

第２の連続監視例は計測インターバルを３０分とした場合である。例えば、時刻１２時００分に計測開始指令が出されたとして、２０分後に基準値（基準強度）以上のＡ／Ｄ信号３４が入力されると、その最初のＡ／Ｄ信号が入力された直後のゼロクロス点から１０秒間に入力されるＡ／Ｄ信号３４の強度と発生時刻とこの間のゼロクロス信号３２が時系列にＲＡＭ１９に格納される。格納終了後に計測インターバルが計測され、１２時３０分になると、次回計測が開始される。仮に、１２時００分に計測開始指令が出されて、１２時３０分までに基準値以上のＡ／Ｄ信号３４が入力されなかった場合には、１２時３０分にＡ／Ｄ信号３４の数“０”、信号強度“０”が記録されて計測開始指令が出される。このような計測は部分放電が発生してから絶縁破壊までの経過時間が長い機器において有効である。

格納されたＡ／Ｄ信号３４は、部分放電強度が異常判定基準値（基準強度）と比較され、異常判定基準値以上であれば、通信手段１２と公衆回線７介して監視センター８の監視端末９に警報が発信される。即ち、基準強度以上の検出信号が発生したことを通信手段１２と公衆回線７介して監視センター８の監視端末９に送信する。監視端末９は警報を受信すると、信号処理手段１１にアクセスしてデータを転送させ、監視端末９のデータベースに蓄積するとともに、警報を受信した旨を監視者に発信する。

検出された部分放電強度が異常判定基準値以下で警報が発信されない場合は、設定された時間分の計測データはＲＡＭ１９に蓄積される。ＲＡＭ１９に蓄積されたデータは、監視端末９に設定された時間ごとに定期に、通信手段１２と公衆回線７介して、監視端末９から信号処理手段１１にアクセスしてデータを転送させ、監視端末９のデータベースに蓄積する。

監視者は警報を受信したとき、および随時、監視端末９から現場監視装置５へアクセスして、監視端末９へデータを取り込む。このデータを監視端末９のデータベースへ蓄積し、監視端末９でデータ解析を行って、劣化判定を行う。これらにおけるトレンド特性と、発生位相・強度・個数特性と、発生数・強度特性とから劣化を判定し、(1)異常なしで運転継続，(2)要注意で監視継続，(3)異常判定で機器更新の別を判断し、要注意で監視継続又は異常判定で機器更新のときは、機器所有者へ警報や警戒信号を発信する。この解析と判定は人が行う。上記のようにして部分放電を検出することで、全館停電事故や、コンピュータシステムダウンなどへの波及事故に発展する恐れのある絶縁破壊が発生する前に、その予兆を発見し、事故を未然に防止することができる。

ここで、Ａ／Ｄ信号３４のＡ／Ｄ方法とＡ／Ｄタイミングの動作について図９を用いて説明する。受配電機器に劣化が生じて部分放電が発生したとき、部分放電パルスの発生頻度は１秒間に数１００個から数万個に及ぶ。このため、部分放電遠隔監視装置において、全ての放電パルスを計測するには膨大なメモリ容量を必要とし、データ通信時間も長時間を要するため実用的ではない。ここで、絶縁異常の程度は、部分放電の大きさと比例の関係にあるため、強度が大きい放電を選択的に計測することが有効となる。図９は実施の形態１で実施している部分放電パルスのＡ／Ｄタイミングを示す図である。

部分放電パルスが発生する時の発生間隔はランダムであり、発生頻度が高い時は数１００n(ナノ)秒から数μ(マイクロ)秒間隔で発生する場合がある。図９にはＡ／Ｄクロック４１を示しており、例えば３０μ秒の周期で４１ａ,４１ｂ・・・のクロック信号が出される。このＡ／Ｄクロック信号４１がＡ／Ｄ時間分解能４２となり、２８μ秒のピークホールド時間４３と２μ秒のリセット時間４４で構成される。今、時間的にランダムに発生する部分放電パルス３３ｇ〜３３ｎが入力信号３３として入力された時、ピークホールド出力４０は最初に電磁波パルス３３ｇの値をピークホールド出力４０ｇと出力する。４０ｇがホールドされている間に、次の電磁波パルス３３ｈが入力されるが、３３ｈは３３ｇより小さいためピークホールド値は４０ｇが維持される。

次に電磁波パルス３３ｉが入力されると、３３ｉは３３ｇより大きいので３３ｉの値をピークホールド出力４０ｉとして出力する。次の電磁波パルス３３ｊは３３ｉより小さいのでピークホールド値は４０ｉが維持される。このようにしてピークホールド時間４３の２８μ秒間の最大強度の電磁波パルス３３がピークホールドされ、２８μ秒に達すると、２８μ秒後のＡ点のピークホールド値である４０ｉがＡ／Ｄ変換されて、Ａ／Ｄ出力信号３４に３４ｉが出力される。Ａ点の時間は正確には２８μ秒に達する１００ｎ秒前である。Ａ／Ｄ変換後、２μ秒間でピークホールド出力４０ｉはリセットされ０となり、次の電磁波パルス３３の入力に備える。

同様にして次の３０μ秒間では、Ｂ点での最大の電磁波パルス３３ｍが４０ｍとしてピークホールドされ、Ａ／Ｄ出力３４ｍが出力される。このようにしてデータ格納設定時間内の全計測データが発生時刻とゼロクロス信号とともにＲＡＭ１９に格納される。当然ながら、３０μ秒間に出力されるＡ／Ｄ出力信号３４が無いか、あっても比較回路１８の基準値以下の場合は、電磁波パルスデータはＲＡＭ１９に格納されない。

このように制御することで、絶縁異常を反映する大きな放電を有効に検出し、絶縁異常の判定に影響の小さい放電を除去してデータ数の間引き（不必要情報の除去）を行うことができる。これにより遠隔監視に必要なデータ量を小さくすることができ、データ処理を効率的に行うことができる。併せてデータ転送を容易にすることができる。また、データ量を小さくすることができるのでＲＡＭ１９のメモリ容量を小さくすることができる。

監視端末９では、検出された部分放電強度が異常判定基準値以下で警報が発信されない場合は、監視端末９に設定された時間ごとに定期に、通信手段１２と公衆回線７を介して、監視端末９から信号処理手段１１にアクセスしてデータを収集し監視端末９のデータベースに蓄積する。

図８に、受配電盤で発生した部分放電を、実施の形態１の部分放電遠隔監視装置1で計測し、監視端末９で表示する測定結果の中の部分放電発生位相特性と部分放電発生累積頻度分布、および累積頻度分布から求めた６０pps(Pulse per second)値を示す。データ格納時間は１秒である。６０pps値は商用周波数が６０Hzの場合の毎サイクルに１個発生する放電強度レベルを意味しており、部分放電強度の管理値として用いており、最大部分放電強度と呼ばれている。

図８の位相特性の横軸は運転中のＵ相電圧位相であり、前述したゼロクロス信号３２を起点に1秒間６０サイクル分を重ねてプロットしている。つまり６０サイクル分の格納した全放電パルスをプロットしている。縦軸は電磁波強度である。部分放電には負極性放電と正極性放電があるが、実施の形態１では負極性放電を反転して両方とも正側にプロットしている。図８の累積頻度は、位相特性にプロットしている全パルスを強度順に個数表示したものである。横軸は電磁波強度であり、縦軸は発生頻度で1秒間の発生個数として示している。また、累積頻度を基に６０pps値を求めて、その強度を表示している。図８から明らかなように、計測時間分解能を３０μ秒とし３０μ秒間の最大パルスを1秒間計測した場合でも約９０００個のパルスを計測している。

図８を基に、部分放電計測結果を利用して劣化診断を行う方法について説明する。ＧＩＳや配電機器などの静止機器では、部分放電の発生が、即絶縁異常となる。したがって、一次的には部分放電が計測されたら「絶縁異常が発生」と判定して警戒信号を発信する。絶縁劣化が生じると部分放電は継続して発生する場合が多い。この時、絶縁劣化の程度と部分放電強度は比例の関係にあるので、６０pps値の変化を管理しておき、基準値以上となった場合に「絶縁異常」と判定して警報を発信する。

また、絶縁異常の種類によって、位相特性が異なることが知られている。図８では９０度と２７０度にピークを持つ対称性の分布パターンであるが、このパターンが非対称性を示すなど、絶縁異常の種類を特定する手段として使用できる。絶縁異常の種類と放電パターンとの関係は、電気学会技術報告593号や、IEEE Std 1434-2000などで公知である。

なお、比較回路１８は信号処理手段１１に構成することを説明したが、部分放電計測手段１０に構成しても同様の効果を奏する。さらに、比較回路１８はＡ／Ｄ変換後のデジタル信号で比較することを説明したが、アナログ回路部に比較回路を設けてアナログ信号で比較してもよく、この場合も同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１における部分放電遠隔監視装置を示す構成ブロック図である。計測対象となる部分放電の周波数スペクトルを示す特性図である。実施の形態1による部分放電センサで計測した部分放電の周波数スペクトルを示す特性図である。受配電盤の運転中のノイズを広帯域アンテナで計測した周波数スペクトルを示す特性図である。受配電盤の運転中のノイズを実施の形態１の部分放電センサで計測した周波数スペクトルを示す特性図である。実施の形態１の計測タイミングを示す図である。実施の形態１の計測フローを示すフローチャートである。実施の形態１の監視端末で表示する部分放電計測結果を示す図である。実施の形態１のＡ／Ｄ方法とＡ／Ｄ変換タイミングを示す図である。

符号の説明

１部分放電遠隔監視装置２受配電設備（受配電機器）
３建物４放電検出センサ
５現場監視装置６同軸ケーブル
７公衆回線８監視センター
９監視端末１０部分放電計測手段
１１信号処理手段１２通信手段
１３位相検出手段１４バンドパスフィルタ
１５検波回路１６ピークホールド回路
１７アナログ/デジタル変換回路１８比較回路
１９ＲＡＭ２０ＲＯＭ
２１ＦＰＧＡ２２ＣＰＵ
２３電圧変成器２４複合ケーブル
２５デジタル出力端子２６電源装置
２７スイッチ２８位相検出手段
２９データベース

Claims

受配電機器の運転中に上記受配電機器の部分放電を計測して絶縁診断を行う部分放電遠隔監視装置において、
上記受配電機器に設置され上記受配電機器の部分放電を検出して検出信号を発生する部分放電センサ、
上記部分放電センサの検出信号の強度を予め設定した基準強度と比較する比較回路と通信手段とを有する現場監視装置、
並びに、上記現場監視装置から離れて配置され上記通信手段を介して上記現場監視装置の計測データを得る監視端末を備え、
上記部分放電センサの検出信号の強度を上記現場監視装置の比較回路の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、基準強度以上の検出信号が発生したことを上記監視端末に上記通信手段を介して送信するようにしたことを特徴とする部分放電遠隔監視装置。
受配電機器の運転中に上記受配電機器の部分放電を計測して絶縁診断を行う部分放電遠隔監視装置において、
上記受配電機器に設置され上記受配電機器の部分放電を検出して検出信号を発生する部分放電センサ、
上記部分放電センサの検出信号の強度を予め設定した基準強度と比較する比較回路と、上記受配電機器の電圧位相を検出する位相検出手段と、通信手段とを有する現場監視装置、
並びに、上記現場監視装置から離れて配置され上記通信手段を介して上記現場監視装置の計測データを得る監視端末を備え、
計測が開始された後、上記部分放電センサの検出信号の強度を上記現場監視装置の比較回路の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、その直後の上記位相検出手段が検出する電圧ゼロクロス点を起点とする所定時間を計測対象時間幅として、検出信号を計測するようにしたことを特徴とする部分放電遠隔監視装置。
上記現場監視装置には、上記部分放電センサの検出信号の最大強度を保持するピークホールド回路を有し、上記部分放電センサの検出信号の計測対象時間幅を単位計測時間に分割し、各単位計測時間ごとに最大強度を計測するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の部分放電遠隔監視装置。