JP2008304357A - Partial discharge measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高電圧機器の絶縁劣化に伴う部分放電を計測する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring partial discharge accompanying insulation deterioration of a high-voltage device.
従来の部分放電計測装置においては、高電圧機器は長期稼動によって絶縁物に劣化が生じ、絶縁劣化が生じると部分放電が発生するので、この部分放電を計測して絶縁劣化状態を診断している。この部分放電を計測する手法のひとつとして部分放電発生に伴って発生する電磁波を計測している。例えば、回転電機の固定子巻線に部分放電が発生した時に生じる放射電磁波を、固定子巻線端部に対向した位置の回転電機のフレームの内側に設けた高周波アンテナで構成される放射電磁波検出手段を用い、中心周波数が1〜3GHzの範囲にある電磁波を帯域幅1MHzの狭帯域で検出し、信号ケーブルを通って部分放電信号処理手段に伝送する。回転電機のフレーム内部においては部分放電以外にはGHz帯の放射電磁波発生源が無いので、1〜3GHz帯の放射電磁波を帯域幅1MHzで検出することによって、検出された電磁波は回転電機の内部で発生した部分放電であると同定することができる(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional partial discharge measuring device, high voltage equipment deteriorates in an insulator due to long-term operation, and partial insulation occurs when insulation deterioration occurs. Therefore, the partial deterioration is measured to diagnose the insulation deterioration state. . As one of the methods for measuring the partial discharge, an electromagnetic wave generated with the partial discharge is measured. For example, radiated electromagnetic wave detection that consists of a high-frequency antenna provided inside the frame of a rotating electrical machine at the position facing the end of the stator winding. By using the means, an electromagnetic wave having a center frequency in the range of 1 to 3 GHz is detected in a narrow band having a bandwidth of 1 MHz and transmitted to the partial discharge signal processing means through the signal cable. Since there is no radiated electromagnetic wave generation source in the GHz band other than partial discharge inside the frame of the rotating electrical machine, the detected electromagnetic wave is generated inside the rotating electrical machine by detecting the radiated electromagnetic wave in the 1 to 3 GHz band with a bandwidth of 1 MHz. It can be identified that the partial discharge has occurred (for example, see Patent Document 1).
電磁波を検出する検出器として、次のようなものがある。凹面鏡(外部回路)で集束した電磁波が、電磁波に対して透明な半絶縁性半導体基板上に製作した半絶縁性の導体からなる1/2波長アンテナ(利得約6dB)に導入され、半導体基板の中に選択的に成長させた半導体部分に作られた例えばショットキー接合による半導体接合部で検出され、端子を通じて取り出される。このように、アンテナ部と半導体接合部とが同一基板上に構成される構造となっているので、機械的および電気的安定性がよい(例えば、特許文献2参照)。 There are the following detectors for detecting electromagnetic waves. The electromagnetic wave focused by the concave mirror (external circuit) is introduced into a half-wavelength antenna (gain of about 6 dB) made of a semi-insulating conductor manufactured on a semi-insulating semiconductor substrate transparent to the electromagnetic wave. Detected at a semiconductor junction formed by, for example, a Schottky junction formed in a semiconductor portion selectively grown therein, and taken out through a terminal. Thus, since the antenna portion and the semiconductor junction portion are configured on the same substrate, the mechanical and electrical stability is good (see, for example, Patent Document 2).
また、電磁波を検出するために、複数の微小アンテナ素子が、プリント基板上の導体パターンによって一列に形成され、この微小アンテナ素子が形成された面とは反対側の面に複数の周波数選択信号検出部が列状配置されている。このような構成によって、各種電子機器から発生する不要輻射による妨害を最小限に抑えて、電子機器から放射される近傍電磁界強度を測定することができる。選択された周波数は30MHzから1GHzまでの広範囲に渡るため、電磁放射を検出するためのワイヤーループアンテナに1対1に対応した周波数選択信号レベル検出回路を1000個程度接続し、その検出出力を記憶装置およびCPUに接続し、複数のワイヤーループアンテナから検出された電磁放射レベルに対応した複数の信号レベル情報を同時に測定して記憶している(例えば、特許文献3参照)。 In addition, in order to detect electromagnetic waves, a plurality of minute antenna elements are formed in a line by a conductor pattern on a printed circuit board, and a plurality of frequency selection signal detections are performed on the surface opposite to the surface on which the minute antenna elements are formed. The parts are arranged in rows. With such a configuration, it is possible to measure the near electromagnetic field intensity radiated from the electronic device while minimizing interference caused by unnecessary radiation generated from various electronic devices. Since the selected frequency covers a wide range from 30 MHz to 1 GHz, about 1000 frequency selection signal level detection circuits corresponding to one-to-one are connected to a wire loop antenna for detecting electromagnetic radiation, and the detection output is stored. A plurality of signal level information corresponding to electromagnetic radiation levels detected from a plurality of wire loop antennas are simultaneously measured and stored, connected to the apparatus and the CPU (see, for example, Patent Document 3).
さらに、携帯電話帯〜電子レンジ帯の電波を検出し、人体が被ばくした電磁波の積算量を計測するためのダイオード検波を用いた検出回路と小型アンテナ等とを、同一プリント基板の表裏に設けることによって小型化している。検出部は、平面アンテナで小型化を図ることに加えてテーパー状にすることによってギガヘルツ帯における広帯域化した小型アンテナであるマイクロスプリットアンテナやプリント基板ダイポールアンテナとして機能するものであり、0.9GHz〜2.5GHzまで検出する広帯域化を図るために、プリント基板上でアンテナ形状をテーパーに印刷している(例えば、特許文献4参照)。 In addition, a detection circuit using diode detection for detecting radio waves in the mobile phone band to microwave oven band and measuring the integrated amount of electromagnetic waves exposed to the human body and a small antenna, etc. shall be provided on the front and back of the same printed circuit board. It is downsized by. The detection unit functions as a micro-split antenna or a printed circuit board dipole antenna, which is a small antenna with a wide band in the gigahertz band by being tapered in addition to downsizing with a planar antenna, In order to increase the bandwidth to detect up to 2.5 GHz, the antenna shape is printed in a tapered shape on a printed circuit board (see, for example, Patent Document 4).
従来の部分放電計測装置では、回転電機の内部に放射電磁波検出手段を設置し、回転電機の外部に部分放電信号処理手段を設置し、回転電機の部分放電を計測している。このような構成では、放射電磁波検出手段と部分放電信号処理手段が別々の装置であり、両者を高周波同軸ケーブルで接続する必要があるが、検出する信号がGHz帯の高周波であるために同軸ケーブルによって信号減衰が生じる欠点があった。また、放射電磁波検出手段と部分放電信号処理手段とが離れているため、装置が大きくなり、小型化が困難である問題点があった。さらに、ケーブル接続部やケーブルによってノイズが侵入してS/Nが悪くなるという問題点があった。 In a conventional partial discharge measuring apparatus, a radiated electromagnetic wave detecting means is installed inside a rotating electrical machine, and a partial discharge signal processing means is installed outside the rotating electrical machine to measure the partial discharge of the rotating electrical machine. In such a configuration, the radiated electromagnetic wave detection means and the partial discharge signal processing means are separate devices, and both need to be connected by a high-frequency coaxial cable. However, since the signal to be detected is a high frequency in the GHz band, the coaxial cable Due to this, there is a drawback that signal attenuation occurs. Further, since the radiated electromagnetic wave detecting means and the partial discharge signal processing means are separated from each other, there is a problem that the apparatus becomes large and miniaturization is difficult. Furthermore, there is a problem that noise enters due to the cable connecting portion and the cable and the S / N deteriorates.
また、先行文献2〜4のように、電磁波を検出する方法として同一基板上にアンテナと電磁波検出器を設ける方法が記載されている。しかしながら、先行文献2に示されたものは、ビームガイド方式に応用するサブミリ波領域の電磁波検出器であり、受配電盤や高圧回転機などの電磁波ノイズが多い環境の中でノイズを抑制して部分放電を感度良く計測できない問題点があった。先行文献3に示されたものは、使用されるアンテナはループ長が3〜8mm程度の微小アンテナであり、受配電盤や高圧回転機などの電磁波ノイズが多い環境の中でノイズを抑制して部分放電を感度良く計測できず、さらに、30MHzから1GHzの範囲を高速で走査し検出するため、この方法で部分放電を計測すると部分放電以外のノイズを多数検出してしまい、S/Nが悪いという問題点があった。先行文献4に示されたものは、0.9〜2.5GHzの広範囲の磁界と電波とを計測するため、部分放電以外のノイズを多く検出するのでS/Nが悪く、受配電盤や高圧回転機などの電磁波ノイズが多い環境の中でノイズを抑制して部分放電を感度良く計測できない問題点があった。
Further, as in the
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部分放電に伴う電磁波の信号減衰が小さく耐ノイズ性に優れた小型で高感度な部分放電計測装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to obtain a small and highly sensitive partial discharge measuring apparatus having a small signal attenuation of electromagnetic waves accompanying partial discharge and excellent noise resistance.
この発明に係る部分放電計測装置は、電機機器の絶縁劣化によって発生する部分放電に伴い放射される電磁波を検出するアンテナと、アンテナからの検出信号に基づいて部分放電を計測する電磁波検出回路と、アンテナおよび電磁波検出回路が設置され、電磁波検出回路から絶縁された平面電極が形成された基板とを備え、電磁波検出回路は、平面電極が形成された領域に対応する領域に設置され、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽体で覆われたことを特徴とするものである。 The partial discharge measuring apparatus according to the present invention includes an antenna that detects an electromagnetic wave radiated along with a partial discharge that occurs due to insulation deterioration of an electrical device, an electromagnetic wave detection circuit that measures a partial discharge based on a detection signal from the antenna, An antenna and an electromagnetic wave detection circuit, and a substrate on which a planar electrode insulated from the electromagnetic wave detection circuit is formed. The electromagnetic wave detection circuit is installed in an area corresponding to the area where the planar electrode is formed to shield the electromagnetic wave. It is characterized by being covered with an electromagnetic wave shielding body.
この発明によれば、電磁波検出回路およびアンテナを近接に配置し、電磁波検出回路を電磁波遮蔽筐体および平面電極で覆うので、部分放電に伴う電磁波の信号減衰および電磁波ノイズの影響が小さくなり、部分放電の検出感度を高くできる。 According to the present invention, the electromagnetic wave detection circuit and the antenna are arranged close to each other, and the electromagnetic wave detection circuit is covered with the electromagnetic wave shielding casing and the planar electrode, so that the influence of the electromagnetic wave signal attenuation and electromagnetic wave noise caused by the partial discharge is reduced. The discharge detection sensitivity can be increased.
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1を示す部分放電計測装置の構成を示す断面図である。また、図2は、図1に示す部分放電計測装置から誘電体筐体を外した状態をパッチアンテナ側から見た斜視図である。図3は、図1に示す部分放電計測装置を電磁波遮蔽筐体側から見た斜視図である。図1において、部分放電計測装置1は、複合多層基板11に設けられたパッチアンテナ2と、複合多層基板11に設けられた電磁波検出回路3と、電磁波を遮蔽し、電磁波検出回路3を覆う電磁波遮蔽体である電磁波遮蔽筐体18と、パッチアンテナ2を覆う誘電体筐体19と、複合ケーブル5と、電源6と、検出信号出力手段7とで構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a partial discharge measuring
パッチアンテナ2は、電機機器である高電圧機器の絶縁劣化によって発生する部分放電に伴い放射される電磁波を検出するアンテナである。電磁波検出回路3は、パッチアンテナ2からの検出信号に基づいて部分放電を計測する。パッチアンテナ2および電磁波検出回路3は同一の基板である複合多層基板11に設置されている。本実施の形態では、電磁波検出回路3は、複合多層基板11の一方の面に設置され、パッチアンテナ2は、複合多層基板11の他方の面に向かい合うように設置されている。
The
複合多層基板11は、第1回路基板14と、第2回路基板15とで構成されている。複合多層基板11の第2回路基板15側には、平面電極である接地電極12を介してアンテナ誘電体13が設けられている。電磁波検出回路3と接地電極12は絶縁されている。図1に示すように、電磁波検出回路3は、接地電極12が形成された領域に対応する領域に向かい合うように設置されている。アンテナ誘電体13には、表面に受信電極16を設け、反対面である複合多層基板11側に接地電極12が設けられている。受信電極16からの受信は、給電線17を介して行う。受信電極16に接続された給電線17は、図2に示すようにスプリットライン状にアンテナ誘電体13の表面にパターン形成されている。パッチアンテナ2は、接地電極12、アンテナ誘電体13、受信電極16および給電線17によって構成されている。
The composite multilayer substrate 11 includes a
ここで、複合多層基板11の部分断面図を図4に示す。複合多層基板11には、スルーホール23が形成されている。スルーホール23は、電磁波検出回路3とパッチアンテナ2とを接続する給電線17の一部を構成するものである。スルーホール23を形成することによって、受信電極16と電磁波検出回路3の給電回路パターン45との間の配線距離が給電線17を介して最短となるように構成されている。スルーホール23は、接地電極12および第2回路パターン47から絶縁して形成されており、第1回路基板14上に形成された電磁波検出回路3の給電回路パターン45に接続されている。なお、第1回路基板14上には検出回路パターン46も形成されている。
Here, a partial cross-sectional view of the composite multilayer substrate 11 is shown in FIG. A through
複合多層基板11の一方の面は、その外形寸法に合った嵌めあい形状を有する電磁遮蔽筐体18によって覆われている。電磁遮蔽筐体18を設けることによって外部から電磁波検出回路3への電磁波ノイズが遮蔽され、機械的に電磁波検出回路3が保護され、さらに湿度からも電磁波検出回路3が保護されている。複合多層基板11上で電磁波検出回路3が設置された面の反対側の面は、接地電極12で覆われている。つまり、電磁波検出回路3を電磁波遮蔽筐体18および接地電極12によって両面から覆う構成になっている。この構成によって電磁波検出回路3への電磁波ノイズの侵入を防ぐことができる。なお、電磁波遮蔽筐体18が複合多層基板11に対向する面積は、パッチアンテナ2を構成する接地電極12の面積より広い。このような構成によって、電磁波検出回路3への電磁波ノイズの侵入をより確実に防止できる。電磁波遮蔽筐体18には、気密端子22を設けて、複合ケーブル5を電磁波遮蔽筐体18の外部に導出する。電磁波遮蔽筐体18は金属で構成される。
One surface of the composite multilayer substrate 11 is covered with an
また、複合多層基板11の他方の面側に設けられたパッチアンテナ2は、誘電体筐体19で覆われている。誘電体筐体19および電磁波遮蔽筐体18は、電磁波遮蔽筐体18のパッキン溝26に設けられたパッキン20によって気密構造を構成している。このため、パッチアンテナ2、電磁波検出回路3、および複合多層基板11は、外気・湿度から保護される構造となっている。なお、誘電体筐体19と電磁波遮蔽筐体18は、電磁波遮蔽筐体18のネジ穴25にネジ21を差し込むことによって固定される。
The
パッチアンテナ2は、1〜2GHzの範囲に検出中心周波数を有する。パッチアンテナ2は、その構造から狭帯域特性を持つが、受信電極16の縦横寸法、接地電極12の縦横寸法、およびアンテナ誘電体13の厚さと誘電率との諸元から、受信する電磁波の中心周波数、帯域幅、および利得を設計することができる。このように、部分放電検出用のアンテナとして複合多層基板11の片面にパッチアンテナ2を形成するので、部分放電検出に効果的な周波数帯域および帯域幅を構成することができる。なお、本実施の形態では、中心周波数を1.8GHz、帯域幅を100MHzに設定されている。
The
電磁波検出回路3は、複合多層基板11の第1回路基板14および第2回路基板15に形成された回路パターンと第1回路基板14に実装された電子部品とで構成されている。電磁波検出回路3は、パッチアンテナ2が検出した狭帯域信号を計測する。図5に電磁波検出回路3のブロック図を示す。電磁波検出回路3は、バンドパスフィルタ(BPF)60、低ノイズアンプ(LNA)61、検波回路62、ピークホールド回路(P/H回路)63、アナログ・デジタル変換回路(A/D変換回路)64、データ処理回路65、データ入出力回路66、およびコネクタ4で構成される。ここで、バンドパスフィルタ60は、パッチアンテナ2で検出された検出信号ノイズを低減するノイズ除去手段であり、低ノイズアンプ61および検波回路62は、ノイズが低減された検出信号を増幅する信号増幅手段であり、ピークホールド回路63は、増幅された検出信号のピーク値を所定の測定時間(計測時間ウインドウ)内で検出するピーク検出手段であり、アナログ・デジタル変換回路64およびデータ処理回路65は、ピーク値をデジタル化するデジタル信号処理手段である。
The electromagnetic
電磁波検出回路3へは、複合ケーブル5を介して電源6からDC電源が供給される。データ処理回路65はFPGA(Field Programmable Gate Array)67とメモリ68とCPU(Central Processing Unit)69とで構成されている。なお、メモリは、図示しないRAM(Random Access Memory)とROM(Read Only Memory)とで構成されている。
DC power is supplied from the
図6は、部分放電計測装置1を組み込んで部分放電の監視を行う高電圧機器の構成図である。上述のようにして構成された部分放電計測装置1は、図6に示すように配置して部分放電の計測あるいは監視を行う。図6において、受配電機器31は、受配電盤フレーム32の内部に設置された遮断器33、変圧器34、配電機器35、受電高圧母線36、および負荷側配電母線37などで構成される。部分放電計測装置1は、遮断器33、変圧器34、配電機器35などの高電圧機器の近傍の受配電盤フレーム32の内壁に、パッチアンテナ2の面を高電圧機器側に向けて設置されている。そして、複合ケーブル5を介して受配電盤フレーム32の外部から電源6によって部分放電計測装置1へDC電源を供給する。電源6は、商用電源100Vから図示しない変圧回路と図示しないA/Dコンバータを用いてDC電源を供給する構成である。部分放電計測装置1によって検出された信号は、データ入出力回路66、コネクタ4を経由して検出信号出力手段7へ出力される。なお、検出信号出力手段7は、測定対象となる高電圧機器に設置されている。
FIG. 6 is a configuration diagram of a high-voltage device that incorporates the partial
検出信号出力手段7は、デジタル表示器38とI/Fコネクタ39とで構成されている。検出信号出力手段7は、電磁波検出回路3から導出された複合ケーブル5によって電磁波検出回路3に接続され、電磁波検出回路3によって計測された部分放電の計測結果をデジタル表示する。I/Fコネクタ39は、通信回線40を経由して監視センタ41に設置された監視端末42と接続されている。
The detection signal output means 7 includes a
次に、部分放電計測装置1による、部分放電検出の動作について説明する。図6において、受配電機器31を構成する遮断器33、変圧器34、配電機器35などの高電圧機器には、図示しない絶縁物が設けられており、受電高圧母線36、負荷側配電母線37は、図示しない支持絶縁物によって支持されている。これら絶縁物、支持絶縁物などは、受配電機器31の長期稼動によって絶縁劣化が発生し、進展する。この絶縁劣化が進展すると、受配電機器31の運転電圧によって絶縁物から部分放電が発生し、その部分放電発生に伴って電磁波が放射される。この電磁波を計測・監視して受配電機器31の部分放電発生状態を監視する。
Next, the operation of partial discharge detection by the partial
受配電盤フレーム32内で発生した部分放電に伴う電磁波は、部分放電発生箇所から放射されるが、受配電盤フレーム32は金属製なので受配電盤フレーム32内で乱反射しながら伝播する。伝播する電磁波は、受配電盤フレーム32の内壁に設置した部分放電計測装置1の誘電体筐体19を透過してパッチアンテナ2の受信電極16に達して受信される。ここで、パッチアンテナ2は指向性を有するアンテナであるが、前述した乱反射の効果によってパッチアンテナ2の設置方向が必ずしも部分放電発生箇所に向いていなくても、高感度で部分放電に伴う電磁波が受信される。パッチアンテナ2では、中心周波数1.8GHz、帯域幅100MHzの電磁波が受信される。受信された電磁波は、給電線17を介して給電回路パターン45へ伝送される。給電回路パターン45は、電磁波検出回路3に接続されている。
The electromagnetic wave accompanying the partial discharge generated in the power
受信された電磁波は、電磁波検出回路3のバンドパスフィルタ60によって帯域幅を20MHzに制限され、低ノイズアンプ61、検波回路62、ピークホールド回路63、アナログ・デジタル変換回路64、データ処理回路65へと順次伝送され、信号処理される。そして、低ノイズアンプ61とログ検波回路である検波回路62を用いることで−90dBm〜−30dBmの広範囲の強度の部分放電を検出できる。受信された電磁波を信号処理することによって、発生した部分放電を部分放電パルスとして検出することができる。絶縁物、支持絶縁物などの絶縁劣化が進んだ段階では、部分放電パルスの発生数は、毎秒数千個から数万個におよび、放電強度は−90dBm〜−30dBmの範囲にランダムにばらつく。これら多数の部分放電パルスが発生する中で、絶縁劣化と部分放電強度との間には相関関係があり、絶縁劣化が進展した箇所が起因となる部分放電は、放電強度が大きいことが判明している。
The received electromagnetic wave has a bandwidth limited to 20 MHz by the
データ処理回路65では、設定した検出ウインドウである計測時間ウインドウごとに検出信号の最大パルスを計測し、この最大パルスから部分放電パルスの部分放電発生時刻と最大放電強度とが算出され、記録される。本実施の形態における計測時間ウインドウは30μ秒である。この計測時間ウインドウ30μ秒間に、部分放電に伴う複数の部分放電パルスが発生した時は、30μ秒の間の部分放電パルスの最大放電強度が記録される。本実施の形態では、計測時間ウインドウは30μ秒としたが、計測時間ウインドウの範囲を5μ秒〜250μ秒に設定しても、部分放電パルスの部分放電発生時刻と最大放電強度を算出することができる。
In the
なお、データ処理回路65では、絶縁物の絶縁劣化の進展が把握できるように効果的に計測結果が出力できるように設計されている。すなわち、データ処理回路65では、計測者が設定した通りに計測時間を制御する。本実施の形態における計測時間は1秒から30秒まで任意に設定できる。本実施の形態では計測時間ウインドウを30μ秒とし、計測時間を1秒から30秒までとしたが、計測時間ウインドウおよび計測時間は任意に設計でき、遠隔監視する時のデータ転送時間を考慮して設計するとよい。データ処理回路65で処理される計測データは、各パルスの放電発生時間、放電強度、最大放電強度、部分放電発生累積頻度分布、部分放電発生位相−強度−頻度特性である。放電発生時間は受配電機器31に課電された電圧に対する位相である。最大放電強度は印加電圧の毎サイクルに部分放電が発生する強度レベルである。データ処理回路65で処理される多数の計測データは、データ処理回路65内のメモリ68に格納される。このように、計測時間ウインドウを設けて計測時間ウインドウでの最大値のみを計測することで、絶縁劣化の判定に有用なパルスを選択的に検出できる。そして、計測時間ウインドウで選択的に検出することで部分放電監視のためのデータ量を減少させることができ、データ転送時間を短くすることができる。このため、多数台の高電圧機器の監視に向けた有効な遠隔監視ができる。
The
データ処理回路65で処理した計測データは、データ入出力回路66を介して検出信号出力手段7に出力される。検出信号出力手段7ではデジタル表示器38に最大放電強度を表示すると共に、I/Fコネクタ39および通信回線40を経由して計測データを監視端末42に伝送する。監視端末42では計測結果を表示するとともに、データを格納・蓄積して経年変化を管理する。
The measurement data processed by the
図7、図8は、監視端末42に表示した受配電機器31の部分放電の計測結果の一例である。図7は放電発生位相特性、図8は発生頻度分布および最大放電強度である。図7および図8は、同一計測データの結果であり、計測条件は計測時間ウインドウが30μ秒、計測時間が3秒である。図7に示すように、−90dBmまで高感度で部分放電を計測できる。このように、監視センタ41では、監視端末42によって詳細データを解析できる。一方、受配電機器31の表面にデジタル表示器38を設置し最大放電強度を常に表示することによって、受配電機器31が設置された現場で監視状況が把握できるので、監視専門員でない巡回点検員や機器運転者が絶縁物の劣化状況を把握できる。
7 and 8 are examples of measurement results of partial discharge of the power receiving and distributing
以上のように、電磁波検出回路3を電磁波遮蔽筐体18および接地電極12によって両面から覆うことによって電磁波検出回路3への電磁波ノイズの侵入を防止できるので、部分放電の検出感度を高くできる。また、パッチアンテナ2から電磁波検出回路3までの伝送距離を最短にしているので、部分放電に伴う電磁波の信号減衰を最少にすることができ、高感度の部分放電検出を行うことができる。さらに、パッチアンテナ2と電磁波検出回路3とを同一の複合多層基板11の表裏に設けることで、小型で安価な部分放電計測装置1を製作することができる。また、パッチアンテナ2と電磁波検出回路3とを、誘電体筐体19および電磁波遮蔽筐体18をパッキン20によって覆うことによって防湿、防塵特性が向上するので、部分放電計測装置1の長期信頼性が高くなる。さらに、受配電機器31の外部表面に、運転中に部分放電強度値を常時表示できるので、監視専門員でない巡回点検員や機器運転者が絶縁物の劣化状況を把握できる。
As described above, since electromagnetic wave noise can be prevented from entering the electromagnetic
本実施の形態では、パッチアンテナ2が受信する電磁波の中心周波数、帯域幅、および利得の設計について、受信電極が矩形の場合について説明したが、受信電極が円形でも同様に設計できることは言うまでも無い。また、パッチアンテナ2の給電線17は、スルーホール23を介して電磁波検出回路3と接続することを示したが、給電線17と電磁波検出回路3とが最短距離で接続される構成であれば、スルーホールに限定するものでは無く、ピンや回路パターンなどでも良い。
In the present embodiment, the design of the center frequency, bandwidth, and gain of the electromagnetic wave received by the
実施の形態2.
図9は、この発明を実施するための実施の形態2を示す部分放電計測装置の斜視図である。図9において、パッチアンテナ2と電磁波検出回路3との接続を、給電線ではなく、パッチアンテナの受信電極を貫通するスルーホールで行う点が実施の形態1の構成と異なる。図9において、図2と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の態様は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
FIG. 9 is a perspective view of a partial discharge measuring
図10に、複合多層基板11の部分断面図を示す。複合多層基板11には、スルーホール80が形成されている。実施の形態1では、スルーホールはパッチアンテナ2の受信電極16が形成されていない領域に形成されていたが、本実施の形態では、受信電極16にスルーホール80が形成されている。スルーホール80は、受信電極16から電磁波検出回路3の給電回路パターン45まで貫通するように形成されている。スルーホール80を形成することによって、受信電極16と電磁波検出回路3の給電回路パターン45との間の配線距離が最短となるように構成されている。
FIG. 10 shows a partial cross-sectional view of the composite multilayer substrate 11. A through
このように、受信電極16を貫通させてスルーホール80を形成することによって、パッチアンテナ2と電磁波検出回路3との間の配線を短くできるので、部分放電に伴う電磁波の信号減衰を小さくすることができ、部分放電の検出感度を高くできる。
Thus, by forming the through
実施の形態3.
図11は、この発明を実施するための実施の形態3を示す部分放電計測装置の構成を示す断面図である。図11において、部分放電計測装置71の構成は、パッチアンテナ2および電磁波検出回路3が基板52の同じ面に設置されている点が、実施の形態1の構成と異なる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a partial discharge measuring
本実施の形態において、基板52に平面電極55が形成されている。電磁波検出回路3と平面電極55は絶縁されており、電磁波検出回路3は、平面電極55が形成された領域に対応する領域に設置されている。平面電極55は、本実施の形態のように電磁波検出回路3が設置された面とは反対側の面に形成されてもよいし、複合多層基板のいずれかの層に形成されてもよい。電磁波検出回路3は、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽筐体54で覆われている。パッチアンテナ2は、誘電体筐体53によって保護されている。また、電磁波検出回路3およびパッチアンテナ2を同一基板上に設置されているので、電磁波検出回路3の入出力端子とパッチアンテナ2の入出力端子とを近傍に配置し、短い給電線を配線すればよい。
In the present embodiment, a
このような構成によって、電磁波検出回路3は、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽筐体54および平面電極55によって両面から覆われるので、電磁波検出回路3への電磁波ノイズの侵入を防止できるので、部分放電の検出感度を高くできる。また、装置全体が少し大きくなるものの、基板にスルーホールを設ける必要もなく、容易にパッチアンテナ2から電磁波検出回路3までの伝送距離を最短にできる。このため、部分放電に伴う電磁波の信号減衰を小さくすることができる。
With such a configuration, the electromagnetic
実施の形態4.
図12は、この発明を実施するための実施の形態4を示す部分放電計測装置の構成を示す断面図である。また、図13は、図12に示す部分放電計測装置を電磁波遮蔽筐体側から見た斜視図である。図12において、部分放電計測装置72の構成は、電磁波遮蔽筐体18の背面に磁石51を接着によって固定した点が、実施の形態1の構成と異なる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a partial discharge measuring apparatus showing Embodiment 4 for carrying out the present invention. FIG. 13 is a perspective view of the partial discharge measuring apparatus shown in FIG. 12 as viewed from the electromagnetic shielding housing side. In FIG. 12, the configuration of the partial
磁石51は、電磁波遮蔽筐体18の背面の4隅に設置されている。電磁波遮蔽筐体18の背面に磁石51を設置したことによって磁石51を用いて受配電機器31などの監視対象機器の金属内壁面に容易に固定することができる。電磁波遮蔽筐体18の背面に設置される磁石51の個数は4個に限定されるものではなく、何個でもよい。なお、磁石を接着によって固定した場合について説明したが、接着による固定に限定されるものではない。
The
また、図14に示す部分放電計測装置73のように、電磁波遮蔽筐体18bに凹部を設けて、凹部に嵌め合わせて磁石51bを設置しても良い。このような構成によって、金属内壁に設置したときの金属内壁からの突起が少なくなり、高電圧部からの絶縁安全距離を確保できる。なお、磁石51bは電磁波遮蔽筐体18bに接着によって固定されているが、電磁波遮蔽筐体18bに鉄などの磁性体材料を用いることによって、磁石51bの磁力によって電磁波遮蔽筐体18bに固定されてもよい。
Moreover, like the partial
通常、ビルや工場の受配電機器は常時運転しており、絶縁試験、絶縁監視装置設置のために停電することが出来ない。一方、絶縁試験、絶縁監視が必要な受配電盤は長期稼動して劣化が心配される機器である。このような機器は運転中であり非停電での絶縁試験や監視が求められる。本実施の形態のような構成によって、受配電機器の運転中においても停電の必要がなく、受配電機器の扉を開けて内壁に容易に設置することができる。 Normally, power distribution equipment in buildings and factories is always in operation, and power outages cannot be made due to insulation testing and insulation monitoring equipment installation. On the other hand, distribution boards that require insulation testing and insulation monitoring are devices that operate for a long period of time and are subject to deterioration. Such equipment is in operation and requires insulation testing and monitoring without power failure. With the configuration of the present embodiment, there is no need for a power failure even during operation of the power receiving / distributing device, and the door of the power receiving / distributing device can be opened and easily installed on the inner wall.
1,71,72,73 部分放電計測装置、2 パッチアンテナ、3 電磁波検出回路、4 コネクタ、5 複合ケーブル、6 電源、7 検出信号出力手段、11 複合多層基板、12 接地電極、13 アンテナ誘電体、14 第1回路基板、15 第2回路基板、16 受信電極、17 給電線、18,18b,54 電磁波遮蔽筐体、19,53 誘電体筐体、20 パッキン、21 ネジ、22 気密端子、23,80 スルーホール、25 ネジ穴、26 パッキン溝、31 受配電機器、32 受配電盤フレーム、33 遮断器、34 変圧器、35 配電機器、36 受電高圧母線、37 負荷側配電母線、38 デジタル表示器、39 I/Fコネクタ、40 通信回線、41 監視センタ、42 監視端末、45 給電回路パターン、46 検出回路パターン、47 第2回路パターン、51,51b 磁石、52 基板、55 平面電極、60 バンドパスフィルタ、61 低ノイズアンプ、62 検波回路、63 ピークホールド回路、64 アナログ・デジタル変換回路、65 データ処理回路、66 データ入出力回路、67 FPGA、68 メモリ、69 CPU。 1, 71, 72, 73 Partial discharge measuring device, 2 patch antenna, 3 electromagnetic wave detection circuit, 4 connector, 5 composite cable, 6 power supply, 7 detection signal output means, 11 composite multilayer substrate, 12 ground electrode, 13 antenna dielectric , 14 1st circuit board, 15 2nd circuit board, 16 Reception electrode, 17 Feed line, 18, 18b, 54 Electromagnetic wave shielding housing, 19, 53 Dielectric housing, 20 Packing, 21 Screw, 22 Airtight terminal, 23 , 80 Through hole, 25 Screw hole, 26 Packing groove, 31 Power distribution device, 32 Power distribution panel frame, 33 Circuit breaker, 34 Transformer, 35 Power distribution device, 36 Power receiving high voltage bus, 37 Load side power distribution bus, 38 Digital display , 39 I / F connector, 40 communication line, 41 monitoring center, 42 monitoring terminal, 45 feeding circuit pattern, 46 detection Route pattern, 47 Second circuit pattern, 51, 51b Magnet, 52 Substrate, 55 Planar electrode, 60 Band pass filter, 61 Low noise amplifier, 62 Detection circuit, 63 Peak hold circuit, 64 Analog / digital conversion circuit, 65 Data processing Circuit, 66 data input / output circuit, 67 FPGA, 68 memory, 69 CPU.
Claims (9)
前記アンテナからの検出信号に基づいて部分放電を計測する電磁波検出回路と、
前記アンテナおよび前記電磁波検出回路が設置され、前記電磁波検出回路から絶縁された平面電極が形成された基板とを備え、
前記電磁波検出回路は、前記平面電極が形成された領域に対応する領域に設置され、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽体で覆われたことを特徴とする部分放電計測装置。 An antenna for detecting electromagnetic waves radiated with partial discharges caused by insulation deterioration of electrical equipment;
An electromagnetic wave detection circuit for measuring a partial discharge based on a detection signal from the antenna;
A substrate on which the antenna and the electromagnetic wave detection circuit are installed, and a planar electrode insulated from the electromagnetic wave detection circuit is formed;
The partial discharge measuring device, wherein the electromagnetic wave detection circuit is installed in an area corresponding to an area where the planar electrode is formed and is covered with an electromagnetic wave shielding body that shields the electromagnetic wave.
前記アンテナは、前記基板の他方の面に設置され、前記平面電極が前記接地電極となることを特徴とする請求項3に記載の部分放電計測装置。 The electromagnetic wave detection circuit is installed on one surface of the substrate,
The partial discharge measuring apparatus according to claim 3, wherein the antenna is installed on the other surface of the substrate, and the planar electrode serves as the ground electrode.
前記給電線の一部は、前記基板に設けられたスルーホールで構成されたことを特徴とする請求項4に記載の部分放電計測装置。 A feed line for connecting the electromagnetic wave detection circuit and the antenna;
The partial discharge measuring apparatus according to claim 4, wherein a part of the feeder line is configured by a through hole provided in the substrate.
前記検出信号出力手段は、前記電磁波検出回路によって計測された前記部分放電の計測結果をデジタル表示することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の部分放電計測装置。 A detection signal output means connected to the electromagnetic wave detection circuit and installed in the electrical equipment;
The partial discharge measuring apparatus according to claim 1, wherein the detection signal output unit digitally displays a measurement result of the partial discharge measured by the electromagnetic wave detection circuit.
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010182575A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Accelerator apparatus |
EP2287625A1 (en) | 2009-08-13 | 2011-02-23 | Alstom Technology Ltd | Device and method for detecting defects within the insulation of an insulated conductor |
JP2011149930A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Hitachi Ltd | Electric field strength measuring device |
US20120039045A1 (en) * | 2009-04-22 | 2012-02-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Power module and method for detecting insulation degradation thereof |
WO2013111445A1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-08-01 | 国立大学法人九州工業大学 | Non-contact discharge evaluation method and non-contact discharge evaluation apparatus |
KR101379201B1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-03-31 | 한국전기연구원 | Partical discharge coupler reducing cavity interference |
JP5872106B1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-03-01 | 三菱電機株式会社 | Partial discharge signal processor |
CN108292648A (en) * | 2015-12-22 | 2018-07-17 | 英特尔公司 | It is designed with the microelectronic component of the high-frequency communication device including being integrated in the compound semiconductor device on the tube core structure in encapsulation |
KR101904881B1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-10-08 | 엘에스산전 주식회사 | Bifin sensor for detecting partial discharge |
JP2019211431A (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 株式会社東芝 | Partial discharge detector, method for detecting partial discharge, partial discharge detection system, and computer program |
CN110763962A (en) * | 2019-10-28 | 2020-02-07 | 浙江图维科技股份有限公司 | Partial discharge detection device and method by utilizing electromagnetic reflection cavity |
CN111562466A (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-21 | 雅砻江流域水电开发有限公司 | Detection method for partial discharge of stator winding of large hydraulic generator |
KR102153255B1 (en) * | 2020-02-07 | 2020-09-07 | 이형준 | Smart housing for measuring partial discharge |
CN113419150A (en) * | 2021-07-15 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | Fault insulator online detection device and detection method based on electromagnetic compounding |
CN113419149A (en) * | 2021-07-15 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | Fault insulator online detection device and detection method |
-
2007
- 2007-06-08 JP JP2007152630A patent/JP2008304357A/en active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010182575A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Accelerator apparatus |
US20120039045A1 (en) * | 2009-04-22 | 2012-02-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Power module and method for detecting insulation degradation thereof |
EP2287625A1 (en) | 2009-08-13 | 2011-02-23 | Alstom Technology Ltd | Device and method for detecting defects within the insulation of an insulated conductor |
JP2011149930A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Hitachi Ltd | Electric field strength measuring device |
US9442154B2 (en) | 2012-01-25 | 2016-09-13 | Kyushu Institute Of Technology | Non-contact discharge evaluation method and non-contact discharge evaluation apparatus |
JP2013152155A (en) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Kyushu Institute Of Technology | Evaluation method and apparatus for non-contact discharge |
WO2013111445A1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-08-01 | 国立大学法人九州工業大学 | Non-contact discharge evaluation method and non-contact discharge evaluation apparatus |
KR101379201B1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-03-31 | 한국전기연구원 | Partical discharge coupler reducing cavity interference |
JP5872106B1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-03-01 | 三菱電機株式会社 | Partial discharge signal processor |
CN108292648A (en) * | 2015-12-22 | 2018-07-17 | 英特尔公司 | It is designed with the microelectronic component of the high-frequency communication device including being integrated in the compound semiconductor device on the tube core structure in encapsulation |
KR101904881B1 (en) * | 2017-06-29 | 2018-10-08 | 엘에스산전 주식회사 | Bifin sensor for detecting partial discharge |
JP2019211431A (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 株式会社東芝 | Partial discharge detector, method for detecting partial discharge, partial discharge detection system, and computer program |
CN110763962A (en) * | 2019-10-28 | 2020-02-07 | 浙江图维科技股份有限公司 | Partial discharge detection device and method by utilizing electromagnetic reflection cavity |
CN111562466A (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-21 | 雅砻江流域水电开发有限公司 | Detection method for partial discharge of stator winding of large hydraulic generator |
CN111562466B (en) * | 2019-12-06 | 2024-02-20 | 雅砻江流域水电开发有限公司 | Detection method for partial discharge of stator winding of large-sized hydraulic generator |
KR102153255B1 (en) * | 2020-02-07 | 2020-09-07 | 이형준 | Smart housing for measuring partial discharge |
CN113419150A (en) * | 2021-07-15 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | Fault insulator online detection device and detection method based on electromagnetic compounding |
CN113419149A (en) * | 2021-07-15 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | Fault insulator online detection device and detection method |
CN113419149B (en) * | 2021-07-15 | 2022-07-01 | 贵州电网有限责任公司 | Fault insulator online detection device and detection method |
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