JP2010038603A - 磁界測定による部分放電検出方法及び磁界検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】接地線に流れる高周波電流により発生する磁界成分と、部分放電発生源から空間を伝搬してくる磁界成分の両方を測定して、部分放電有りを判定する。
【解決手段】接地線の近傍に第１、第２測定センサ１１、２１を配置する。接地線にはパルス電流６により磁界Ａが発生し、また、変圧器の内部では磁界Ｂが発生し、空間を伝搬してくる。第１測定センサ１１は、磁界Ａと磁界Ｂを同一方向に測定し、第２測定センサ２１は、磁界Ａと磁界Ｂを逆方向に測定する。従って、第１測定センサ１１で捕捉された磁界は磁界Ｂ＋磁界Ａとなり、第２測定センサ２１で捕捉された磁界は磁界Ｂ−磁界Ａなる。次に、両磁界の差と和を取り、磁界Ａの成分と磁界Ｂの成分を抽出する。抽出された磁界信号Ａ，Ｂを比較し、両信号とも閾値以上なら部分放電信号とカウントし、このカウント数が閾値以上なら部分放電有りと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧の電気設備や機器から発生する部分放電を検出する方法及びセンサに係り、特に磁界測定による部分放電検出方法及び磁界検出センサに関するものである。

高圧の電気設備や機器に共通して発生する異常現象としては、製造時の不良や経年劣化の影響による部分放電の発生が挙げられる。一般的にモールド機器などに使用される絶縁材料内部に微小な空隙状欠陥部（ボイド）や剥離部などがあると、運転時にその部分に電界が集中し、部分放電と呼ばれる微弱な放電が発生する。また、モールド絶縁体表面の汚損の影響によっても部分放電が発生することがある。

特に、後者の場合には、汚損を除去すれば、部分放電を防止できるけれども、前者の場合の部分放電は、防止が困難であり、回復性はない。部分放電が発生した状態で運転を継続すると、ボイドや剥離状態を進展させる恐れがあり、最終的には、絶縁破壊に至る危険性がある。

このため、電気機器で発生する部分放電を検出する手段が種々開発されるようになってきた。例えば、電気機器で発生する部分放電測定精度を向上させるために、２つのセンサを用いて行う方法で、１つは、部分放電による電磁波の検出をアンテナセンサで行い、もう一つは、接地線に流れる電流の検出を電流センサで行い、両センサからの信号を別々に設けられたＦＦＴ解析部で、ＦＦＴ解析し、部分放電の有無を判断する方法である（特許文献１参照。）。

また、電気機器からの部分放電により流れる電流を検出するのには、通常、高周波ＣＴが使用されるが、このＣＴを使用しないで、電気機器の課電導体に磁界プローブを近づけて、課電導体を通流する部分放電の電流を計測し、その計測結果から部分放電を検出する方法がある（特許文献２参照。）。
特開２００５−２７４４４０号公報 特開２００２−３２３５３１号公報

電気機器で発生する部分放電の測定精度を向上させるためには、アンテナセンサと電流センサの２つのセンサを電気機器の近傍に配置して使用する必要があるとともに、両センサで検出した信号をそれぞれ別々に設けられた測定系（Ａ／Ｄ変換器、ＦＦＴ解析部）で処理する必要がある。

また、回転機などの電気機器の接地線には、電流センサ（高周波ＣＴ）が比較的容易に取り付けや取り外しができるように構成されている。しかし、例えば、モールド計器用変圧器では、接地線がフレームパイプや盤内柱にラッチバンド等で固定されている。このため、高周波ＣＴの取り付けや取り外しの作業が大変に困難となり、状況によっては、設備に停電を発生させて作業を行なわなければならない問題がある。

さらに、磁界プローブを使用して部分放電を検出する場合には、ノイズ分別が難しく測定精度が低下する問題も生じてくる。

本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたもので、部分放電発生により接地線に流れる高周波電流で発生する磁界と部分放電発生源から空気中を伝搬してくる電磁波（磁界）の両方を測定することにより、部分放電であると明確に判定することができるとともに、磁界検出センサを一体型構造に構成して取り付けを容易にした磁界測定による部分放電検出方法及び磁界検出センサを提供することにある。

上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、電気機器の接地線に第１、第２測定センサを、前記接地線を挟んで同一面に並置し、第１測定センサでは前記接地線に流れるパルス電流により発生する第１磁界と前記電気機器から空間を伝搬してくる第２磁界とを同一方向に測定し、第２測定センサでは、前記第１磁界と第2磁界とを逆方向に測定し、第1測定センサで捕捉した第1信号は「第2磁界＋第1磁界」と処理し、第2測定センサで捕捉した第2信号は「第2磁界−第1磁界」と処理した後、第１信号と第２信号の差と和を算出して第1磁界成分と第2磁界成分を抽出し、抽出された第1、第２磁界成分を比較した後に、両成分とも閾値以上なら前記電気機器からの部分放電とカウントし、一定時間内に前記カウント数が閾値以上なら前記電気機器に部分放電有りと判断することを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項２に係る発明は、電気機器の接地線に第１〜第３測定センサを配置し、第1、第2測定センサは前記接地線を挟んで同一面に並置し、第３測定センサは第1、第2測定センサが配置された面とは直角方向の面で、かつ第1、第2測定センサとの間の中央部となるように配置し、第１測定センサでは前記接地線に流れるパルス電流により発生する第１磁界と前記電気機器から空間を伝搬してくる第２磁界とを同一方向に測定し、第２測定センサでは前記第１磁界と第2磁界とを逆方向に測定し、第３測定センサでは第１磁界のみを測定し、第1測定センサで捕捉した第1信号は「第2磁界＋第1磁界」と処理し、第２測定センサで捕捉した第2信号は「第2磁界−第1磁界」と処理し、第３測定センサで捕捉した第３信号は「第１磁界」と処理した後、
第1信号と第2信号の差を算出して又は第３信号を使用して第1磁界成分を抽出し、第1信号と第３信号の差又は第２信号と第３信号の和を算出して第2磁界成分を抽出した後、抽出された第1、第２磁界成分を比較し、両成分とも閾値以上なら前記電気機器からの部分放電とカウントし、一定時間内に前記カウント数が閾値以上なら前記電気機器に部分放電有りと判断することを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項３に係る発明は、請求項１及び２において、前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号Ｈ２は「Ｂ−Ａ」と処理して、第１、第２信号の差「Ｈ１−Ｈ２」を算出した際に、ノイズＣが第１、第２測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃとなるから、前記「Ｈ１−Ｈ２」は、Ｈ１−Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ＋Ｃ）−（Ｂ−Ａ＋Ｃ）＝２Ａとなって、第１磁界成分は、ノイズＣの影響を受けないで抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項４に係る発明は、請求項２において、前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、前記第３信号をＨ３、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号Ｈ２は「Ｂ−Ａ」と、第３測定センサで捕捉した第３信号Ｈ３は「Ａ」と処理して、第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」または第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出した際に、
ノイズＣ１，Ｃ２が異なる方向から発生しているとき、ノイズＣ１が第１〜第３測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ１，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ１，Ｈ３＝Ａ＋Ｃ１となるから、上記第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」を算出すると第２磁界Ｂ成分となり、また、ノイズＣ２が第１〜第３測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ２，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ２，Ｈ３＝Ａ−Ｃ２となるから、上記第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出すると、第２磁界Ｂ成分となって、ノイズＣ１、Ｃ２の影響を受けないで第２磁界成分が抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項５に係る発明は、請求項２において、前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、前記第３信号をＨ３、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号Ｈ２は「Ｂ−Ａ」と、第３測定センサで捕捉した第３信号Ｈ３は「Ａ」と処理して、第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」または第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出した際に、
ノイズＣ１，Ｃ２が異なる方向から発生しているとき、ノイズＣ１が第１及び第２測定センサにｋ１Ｃ１として、第３測定センサにｋ２Ｃ１として捕捉されると（ｋ１、ｋ２は係数）、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ１，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ１，Ｈ３＝Ａ＋ｋ２Ｃ１となるから、第１信号と第３信号の差「ｋ２Ｈ１−ｋ１Ｈ３」を算出すると、（ｋ２−ｋ１）Ａ＋ｋ２Ｂとなり、また、ノイズＣ２が第１及び第２測定センサにｋ１Ｃ２として、第３測定センサにｋ２Ｃ２として捕捉されると（ｋ１、ｋ２は係数）、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ２，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ２，Ｈ３＝Ａ−ｋ２Ｃ２となるから、第２信号と第３信号の和「ｋ２Ｈ２＋ｋ１Ｈ３」を算出すると、（ｋ１−ｋ２）Ａ＋ｋ２Ｂとなり，ノイズが異なる方向から発生しても磁界成分はノイズの影響を受けないで抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項６に係る発明は、請求項２において、第１〜第３測定センサは、接地線を軸として回動可能に取り付けたことを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法である。

請求項７に係る発明は、電気機器の接地線を挟んで第１、第2測定センサを配置するとともに、第1、第2測定センサを横方向に一定間隔離して並置し、前記第１、第2測定センサで接地線に流れるパルス電流により発生する磁界と電気機器の内部で発生した空間を伝搬してくる磁界を捕捉するようにし、第１、第2測定センサにより捕捉した信号を、第1、第2のローノイズアンプ、第1、第2の帯域フィルタ、第1、第２のアンプ、第1、第２のＡ／Ｄ変換器、第1、第２の出力信号検出部からなる第１、第2磁界出力信号検出装置を介して処理して電気機器からの部分放電であると判断する装置において、対向配置させた一対の第１測定センサと、この一対の第１測定センサから一定間隔離して設けられて対向配置させた一対の第２測定センサを、ケース内に収納し、一対の第１測定センサの出力端子と一対の第2測定センサの出力端子とを、出力が和と差出力となるように接続して前記判断する装置の第1、第2のローノイズアンプに供給したことを特徴とする磁界検出センサである。

請求項８に係る発明は、電気機器の接地線を挟んで第１、第2測定センサを配置するとともに、第1、第2測定センサを横方向に一定間隔離して並置し、前記第１、第2測定センサで接地線に流れるパルス電流により発生する磁界と電気機器の内部で発生した空間を伝搬してくる磁界を捕捉するようにし、第１、第2測定センサにより捕捉した信号を、第1、第2のローノイズアンプ、第1、第2の帯域フィルタ、第1、第２のアンプ、第1、第２のＡ／Ｄ変換器、第1、第２の出力信号検出部からなる第１、第2磁界出力信号検出装置を介して処理して電気機器からの部分放電であると判断する装置において、第1、第2測定センサが並置された面の中央部に、その面に対して直角方向となるように第３測定センサを配置して、第１〜第３測定センサをケース内に収納し、前記第３測定センサにより捕捉した信号を、第３のローノイズアンプ、第３の帯域フィルタ、第３のアンプ、第３のＡ／Ｄ変換器、第３の出力信号検出部からなる第３磁界出力信号検出装置を介して処理したことを特徴とする磁界検出センサである。

本発明によれば、第１、第２及び第３測定センサで測定した第１、第２及び第３信号の差と和を算出して、第１、第２磁界成分を抽出した後、両成分を比較することができるため、精度の良い部分放電有無判断ができる。
また、本発明によれば、バックグランノイズのみを測定する工程が必要なく、このため、設備を停電させる等の工程を行うことが不要となるとともに、ノイズに時間変化があってもノイズ除去が可能となり、精度の良い部分放電有無判断ができる。

さらに、本発明によれば、一体型センサを接地線に簡単に取り付けることができるため、作業時間の短縮化を図ることができるとともに、安全性も向上する。この他、障害物等があって高周波変流器が取り付けられない場所においても、一体型センサを簡単に取り付けて測定が可能となる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１を、モールド接地型計器用変圧器の部分放電を測定する場合に適用した概略構成図で、図１において、１は対象電気機器となるモールド接地型計器用変圧器である。この変圧器１の一方のブッシング２には、ライン側導体３が接続され、他方のブッシング４には、接地線５が接続され、接地線５は、図示しないアース端子に接続される。

１１、２１は、微小ループアンテナや磁界プローブなどからなる磁界を検出する第１、第２測定センサで、この第１、第２測定センサ１１、２１は、接地線５を挟んだ対称の位置にそれぞれは配置されるとともに、接地線５に沿う近傍に設置される。

特に、第１、第２測定センサ１１、２１の配置位置の向きは、接地線５に流れるパルス電流６（このパルス電流は部分放電により発生する）による磁界が捕捉できる接地線５の近傍で、かつ、変圧器１の内部（図示×印の部位）で発生する電磁波（磁界成分）７が捕捉できる向きに配置される。

次に、第１、第２測定センサ１１、２１で捕捉される磁界について、図２を参照して述べる。モールド接地型計器用変圧器１の内部（図示×印）で部分放電が発生すると以下の２つの磁界が発生する。

（イ）接地線５にパルス電流６が流れると、このパルス電流６により右ねじの向きに磁界Ａが発生し、第１、第２測定センサ１１、２１に入る。この磁界Ａの大きさは、接地線５から遠ざかるほど小さくなる。

（ロ）空間（モールド樹脂、空気中）を伝搬する電磁波が発生する。電磁波には、電界成分と磁界成分があり、ここでは、第１、第２測定センサ１１、２１に到達する磁界Ｂを対象とする。この磁界Ｂの大きさも発生源から遠ざかるほど小さくなりやがて一定となる。

従って、第１測定センサ１１では、磁界Ａと磁界Ｂとを同一方向に、第２測定センサ２１では、磁界Ａと磁界Ｂとを逆方向に、それぞれ測定することになる。

図３は、第１、第２測定センサ１１、２１で検出された磁界から部分放電を測定検出するためのブロック構成図で、図３において、第１、第２測定センサ１１、２１で捕捉された磁界は、ローノイズアンプ１２、２２で増幅されて、ＢＰＦ（帯域フィルタ）１３、２３に供給され、ここで不要な周波数成分がカットされる。その後、不要な周波数成分がカットされた磁界信号は、アンプ１４、２４で増幅されてからＡ／Ｄ変換器１５、２５でデジタル変換され、オシロスコープ等で構成される出力信号検出部１６、２６、記憶部１７、処理部１８に供給される。その後、処理部１８に送られ、部分放電有り、無しが判定部１９にて判定される。

なお、上記において、磁界出力信号検出装置は、ローノイズアンプ１２，２２、ＢＰＦ１３，２３、アンプ１４，２４、Ａ／Ｄ変換器１５，２５、出力信号検出部１６，２６、記憶部１７、処理部１８及び判定部１９から構成される。

次に、上記処理部１８の処理方法について述べる。

第１測定センサ１１で捕捉された磁界信号Ｈ１は、上述したように同一方向であるから「磁界Ｂ＋磁界Ａ」となる。また、第２測定センサ２１で捕捉された磁界信号Ｈ２は、同様に逆方向であるから「磁界Ｂ−磁界Ａ」となる。但し、図２の手前側を「正」とした。ここで、両信号の差と和を取ると次式のようになる。

Ｈ１−Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ）−（Ｂ−Ａ）＝２Ａ
Ｈ１＋Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ）＋（Ｂ−Ａ）＝２Ｂ
以上の結果から磁界Ａの成分と磁界Ｂの成分が抽出できる。

よって、磁界信号Ｈ１と磁界信号Ｈ２の差を計算し、磁界Ａの成分すなわち接地線５を流れるパルス電流６の信号のみを、同様に磁界信号Ｈ１と磁界信号Ｈ２の和を計算し、磁界Ｂの成分すなわち部分放電により空間を伝搬してくる電磁波（磁界）信号を抽出できる。また、ノイズＣが存在した場合でも、後述する実施の形態３で説明するように、ノイズＣの影響を受けずに磁界Ａの成分を抽出できる。

上記のようにして抽出した磁界Ａの成分と磁界Ｂの成分を、図４に示すフローチャートのように処理することにより、部分放電有り、無しが判断できる。以下、図４のフローチャートにより述べる。

ステップＳ１で磁界信号Ａ，Ｂとも閾値以上であるかを判定し、閾値以上の出力が認められれば（Ｙ）、部分放電信号と判断されてステップＳ２でカウントされる。そのカウント数が一定時間内かをステップＳ３で判断され、（Ｙ）ならカウント数が閾値以上であれば部分放電有りと判断し、閾値以下であれば部分放電無しと判断される。

なお、上記で言う出力は１波の波形最大値と最小値の差を表している（Ｖｐ−ｐ）。
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２を示す磁界検出センサの概略構成図で、図５において、１１ａ，１１ｂは第１測定センサ、２１ａ，２１ｂは第２測定センサである。

第１測定センサ１１ａ，１１ｂ及び第２測定センサ２１ａ，２１ｂは、対向する面部を一定間隔隔てて配置するとともに、両測定センサ１１ａ，１１ｂ及び２１ａ，２１ｂは横方向に一定間隔離して配置し、かつ、第１測定センサ１１ａの出力端子「＋」と第２測定センサ２１ａの出力端子「＋」とを接続し、両測定センサ１１ａ，２１ａの出力端子「−」を引き出して磁界信号Ｕが得られるように構成する。

また、第１測定センサ１１ｂの出力端子「−」と第２測定サンサ２１ｂの出力端子「＋」とを接続し、第１測定センサ１１ｂの出力端子「＋」と第２測定センサ２１ｂの出力端子「−」を引き出して磁界信号Ｖが得られるように構成する。

上記のように構成した測定センサ１０は、プラスチックなどのケース（図示破線）に収納されて形成され、そのケースの長辺方向の面部の中央には、接地線が配置される凹部１０ａが設けられている。この凹部１０ａは、接地線５に対して、両測定センサ１１ａ，１１ｂ及び２１ａ，２１ｂが対称位置に配置されるようにするものである。

上記のように構成した一体型測定センサ１０では、第１測定センサ１１ａで捕捉した磁界信号Ｈ１と第２測定センサ２１ａで捕捉した磁界信号Ｈ２は、差の出力「磁界信号２Ａ」が得られるように、また、第１測定センサ１１ｂで捕捉した磁界信号Ｈ１と第２測定センサ２１ｂで捕捉した磁界信号Ｈ２は、和の出力「磁界信号２Ｂ」が得られるように、それぞれの出力端子が接続されている。

磁界号Ｕ，Ｖは、図６に示す部分放電を測定検出するためのブロック構成図に入力され、実施の形態１と同様に処理されて、磁界Ａの成分，磁界Ｂの成分が抽出される。その後、処理部１８にて図４に示す処理が実施され、部分放電有り、無しが判定部１９にて判定される。以上のように実施の形態１の処理部１８で実施していた信号の差と和の計算が不要となる。なお、図６に示すブロック構成図は、図３に示すブロック構成と同一構成であるので、その詳細な説明は省略する。
［実施の形態３］
図７は本発明の実施の形態３を示す概略構成図で、この実施の形態３は、図１に示す実施の形態１にノイズ成分Ｃが分別できる第３測定センサ３１を配置しもので、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。

図７において、第１、第２測定センサ１１，２１は、実施の形態１で述べたと同様な配置位置向きであるが、第３測定センサ３１は、上記と同様に微小ループアンテナ、磁界プローブ等から構成され、第１、第２測定センサ１１，２１に対してそれぞれ直角となるように配置される。そして、第３測定センサ３１の配置位置は、変圧器１の接地線５に流れるパルス電流６による磁界が捕捉される接地線５の近傍で、かつ、前記変圧器１の内部で発生する電磁波（磁界成分）７が捕捉できない向きに配置される。なお、測定センサは、そのセンサの指向性を利用して配置位置向きを決定する。

次に、第１〜第３測定センサ１１，２１，３１で捕捉される磁界について、図８を参照して述べる。

前記変圧器１の内部で部分放電が発生すると以下の２つの磁界が発生する。

（イ）接地線５にパルス電流６が流れると、このパルス電流６により右ねじの向きに磁界Ａが発生し、第１〜第３測定センサ１１、２１、３１に入る。この磁界Ａの大きさは、接地線５から遠ざかるほど小さくなる。

（ロ）空間（モールド樹脂、空気中）を伝搬する電磁波が発生する。電磁波には、電界成分と磁界成分があり、ここでは、第１、第２測定センサ１１、２１に到達する磁界Ｂを対象とする。この磁界Ｂの大きさも発生源から遠ざかるほど小さくなりやがて一定となる。

従って、第１測定センサ１１では、磁界Ａと磁界Ｂとを同一方向に、第２測定センサ２１では、磁界Ａと磁界Ｂとを逆方向に、第３測定センサ３１では、磁界Ａのみをそれぞれ測定することになる。

図９は、第１〜第３測定センサ１１、２１、３１で検出された磁界から部分放電を測定検出するためのブロック構成図で、図９において、第１〜第３測定センサ１１、２１、３１で捕捉された磁界は、ローノイズアンプ１２、２２、３２で増幅されて、ＢＰＦ（帯域フィルタ）１３、２３、３３に供給され、ここで不要な周波数成分がカットされる。

その後、不要な周波数成分がカットされた磁界信号は、アンプ１４、２４、３４で増幅されてからＡ／Ｄ変換器１５、２５、３５でデジタル変換され、オシロスコープ等で構成される出力信号検出部１６、２６、３６、記憶部１７、処理部１８に供給される。その後、処理部１８に送られ、部分放電の有り、無しが判定部１９にて判定される。

なお、上記において、磁界出力信号検出装置は、ローノイズアンプ１２，２２、３２、ＢＰＦ１３，２３、３３、アンプ１４，２４、３４、Ａ／Ｄ変換器１５，２５、３５、出力信号検出部１６，２６、３６、記憶部１７、処理部１８及び判定部１９から構成される。

次に、上記処理部１８の処理方法について述べる。

まず、第１測定センサ１１と第２測定センサ２１による処理について、
第１測定センサ１１で捕捉された磁界信号Ｈ１は、上述したように同一方向であるから「磁界Ｂ＋磁界Ａ」となる。また、第２測定センサ２１で捕捉された磁界信号Ｈ２は、同様に逆方向であるから「磁界Ｂ−磁界Ａ」となる。但し、図８の手前側を「正」とした。ここで、両信号の差を取ると、次式のようになる。

Ｈ１−Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ）−（Ｂ−Ａ）＝２Ａ
以上の結果より磁界Ａの成分が抽出できる。別の方法として、第３測定センサ３１で捕捉された磁界信号Ｈ３を利用しても良い。（ただし、この場合、後述のノイズＣは残る。）
次に、図２に示すノイズＣが存在した場合を考える。第１測定センサ１１と第２測定センサ２１には同じノイズＣが捕捉されるので、次式のようになる。

Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ
Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ
Ｈ１−Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ＋Ｃ）−（Ｂ−Ａ＋Ｃ）＝２Ａ
以上のように、ノイズＣの影響を受けずに磁界Ａの成分が抽出することができる。ノイズの方向が図８に示すノイズＣ１，Ｃ２いずれでも同様である。

次に、第１測定センサ１１と第３測定センサ３１及び第２測定センサ２１と第３測定センサ３１による処理について述べる。

第１測定センサ１１で捕捉された磁界信号Ｈ１は、上述したように同一方向であるから「磁界Ｂ＋磁界Ａ」となる。また、第３測定センサ３１で捕捉された磁界信号Ｈ３は磁界Ａとなる。但し、図８の手前側を「正」とした。ここで、両信号の差を取ると、次式のようになる。

Ｈ１−Ｈ３＝（Ｂ＋Ａ）−（Ａ）＝Ｂ
以上の結果より磁界Ｂの成分が抽出できる。別の方法として、第２、第３測定センサ２１，３１を利用してＨ２＋Ｈ３＝（Ｂ−Ａ）＋（Ａ）＝Ｂとしてもよい。

次に、ノイズＣ１、Ｃ２が存在した場合を考える。センサの指向特性を考えると、ノイズＣ１，Ｃ２は、第１〜第３測定センサ１１、２１、３１に侵入してくる角度や方向の違いにより大きさや正負が変わる。まず、簡易的に大きさが同じ場合を考えると、
（イ）ノイズがＣ１方向から発生しているとき、
Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ１
Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ１
Ｈ３＝Ａ＋Ｃ１となり、
ここで、Ｈ１−Ｈ３＝（Ｂ＋Ａ＋Ｃ１）−（Ａ＋Ｃ１）＝Ｂとなる。
（ロ）ノイズがＣ２方向から発生しているとき、
Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ２
Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ２
Ｈ３＝Ａ−Ｃ２となり、
ここで、Ｈ１＋Ｈ３＝（Ｂ−Ａ＋Ｃ２）＋（Ａ−Ｃ２）＝Ｂとなる。

次に、高精度な測定が要求される場合は、
（イ）ノイズがＣ１方向から発生しているとき、
第１及び第２測定センサ１１，２１にｋ１Ｃ１、第３測定センサ３１にｋ２Ｃ１が捕捉される場合（ｋ１、ｋ２は係数）
Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ１
Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ１
Ｈ３＝Ａ＋ｋ２Ｃ１となり、
ここで、ｋ２Ｈ１−ｋ１Ｈ３＝ｋ２（Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ１）−ｋ１（Ａ＋ｋ２Ｃ１）＝（ｋ２−ｋ１）Ａ＋ｋ２Ｂとなる。
（ロ）ノイズがＣ２方向から発生しているとき、
第１及び第２測定センサ１１，２１にｋ１Ｃ２、第３測定センサ３１にｋ２Ｃ２が捕捉される場合
Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ２
Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ２
Ｈ３＝Ａ−ｋ２Ｃ２となり、
ここで、ｋ２Ｈ２＋ｋ１Ｈ３＝ｋ２（Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ２）＋ｋ１（Ａ−ｋ２Ｃ２）＝（ｋ１−ｋ２）Ａ＋ｋ２Ｂとなる。

上記「第１測定センサ１１と第２測定センサ２１による処理」で求めた磁界Ａを使用して磁界Ｂ成分のみを求めることができる。ノイズＣが逆方向の場合でも「＋Ｃ」が「−Ｃ」、「−Ｃ」が「＋Ｃ」となるだけで同様である。

以上より磁界Ａと磁界Ｂの２つの磁界成分を算出することが可能となる。これにより、従来のアンテナセンサと電流センサによるものと同様な効果が得られる。また、ノイズＣ（Ｃ１，Ｃ２）が存在した場合でもその影響を受けずに、２つの信号を抽出することができる。

このようにして抽出した磁界信号Ａと磁界信号Ｂ両者の信号とも閾値以上の出力が認められれば、図４に示すフローチャートのようにして部分放電有りと判断することができる。
［実施の形態４］
図１０は本発明の実施の形態４を示す概略構成図で、この実施の形態４は、実施の形態３で接地線５のすぐ近傍に第１測定センサ１１の方向に障害物があって第１測定センサ１１が配置できない場合の例で、この場合には、図１０に示すように反時計方向に各測定センサ１１，２１，３１を９０度回転させて配置させても同様な測定が可能である。

以下処理について述べる。第１測定センサ１１と第３測定センサ３１及び第２測定センサ２１と第３測定センサ３１による処理は、次のようになる。
（イ）ノイズがＣ１方向から発生しているとき、
Ｈ１＝Ａ＋Ｃ１
Ｈ２＝−Ａ＋Ｃ１
Ｈ３＝Ａ−Ｂ−Ｃ１となり、
ここで、Ｈ２＋Ｈ３＝（−Ａ＋Ｃ１）＋（Ａ−Ｂ−Ｃ１）＝−Ｂとなる。
（ロ）ノイズがＣ２方向から発生しているとき、
Ｈ１＝Ａ−Ｃ２
Ｈ２＝−Ａ−Ｃ２
Ｈ３＝Ａ−Ｂ−Ｃ２となり、
ここで、Ｈ１−Ｈ３＝（Ａ−Ｃ２）−（Ａ−Ｂ−Ｃ２）＝Ｂとなる。

以上のように実施の形態３と同様な結果が得られる。
［実施の形態５］
図１１は本発明の実施の形態５を示す概略的な斜視図で、この実施の形態５は、実施の形態３で示した第１〜第３測定センサ１１，２１，３１をプラスチックなどのケース（図示破線）内に収納して一体型測定センサ２０に構成したもので、ケース上部には、接地線５に取り付け易いようにクリップ４０を設けたものである。このようにクリップ４０を設けることにより、接地線５への取り付けが容易になり、作業性が一段と良好になる。また、ケースには接地線５への取り付けが容易となるように、凹部２０ａが形成されている。なお、クリップ４０は、ケースの下部あるいは上下部に設けても良い。

本発明の実施の形態１を示す概略構成図。 測定センサで捕捉される磁界についての説明図。 実施の形態１における部分放電を測定検出するためのブロック構成図。 処理部における処理方法を示すフローチャート。 本発明の実施の形態２を示す一体型測定センサの概略構成図。 実施の形態２における部分放電を測定検出するためのブロック構成図。 本発明の実施の形態３を示す概略構成図。 実施の形態３で使用される測定センサで捕捉される磁界についての説明図。 実施の形態３における部分放電を測定検出するためのブロック構成図。 本発明の実施の形態４を示す概略構成図。 本発明の実施の形態５を示す一体型測定センサの概略構成図。

符号の説明

１…モールド接地型計器用変圧器
５…接地線
６…パルス電流
７…電磁波信号
１０，２０…一体型測定センサ
１１，２１、３１…第１〜第３測定センサ
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…測定センサ
１２，２２，３２…ローノイズアンプ
１３，２３，３３…ＢＰＦ
１４，２４，３４…アンプ
１５，２５，３５…Ａ／Ｄ変換器
１６，２６，３６…出力信号検出部
１７…記憶部
１８…処理部
１９…判定部

Claims (8)

1. 電気機器の接地線に第１、第２測定センサを、前記接地線を挟んで同一面に並置し、
   第１測定センサでは前記接地線に流れるパルス電流により発生する第１磁界と前記電気機器から空間を伝搬してくる第２磁界とを同一方向に測定し、第２測定センサでは、前記第１磁界と第2磁界とを逆方向に測定し、第1測定センサで捕捉した第1信号は「第2磁界＋第1磁界」と処理し、第2測定センサで捕捉した第2信号は「第2磁界−第1磁界」と処理した後、
   第１信号と第２信号の差と和を算出して第1磁界成分と第2磁界成分を抽出し、抽出された第1、第２磁界成分を比較した後に、両成分とも閾値以上なら前記電気機器からの部分放電とカウントし、一定時間内に前記カウント数が閾値以上なら前記電気機器に部分放電有りと判断することを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
2. 電気機器の接地線に第１〜第３測定センサを配置し、第1、第2測定センサは前記接地線を挟んで同一面に並置し、第３測定センサは第1、第2測定センサが配置された面とは直角方向の面で、かつ第1、第2測定センサとの間の中央部となるように配置し、
   第１測定センサでは前記接地線に流れるパルス電流により発生する第１磁界と前記電気機器から空間を伝搬してくる第２磁界とを同一方向に測定し、第２測定センサでは前記第１磁界と第2磁界とを逆方向に測定し、第３測定センサでは第１磁界のみを測定し、第1測定センサで捕捉した第1信号は「第2磁界＋第1磁界」と処理し、第２測定センサで捕捉した第2信号は「第2磁界−第1磁界」と処理し、第３測定センサで捕捉した第３信号は「第１磁界」と処理した後、
   第1信号と第2信号の差を算出して又は第３信号を使用して第1磁界成分を抽出し、第1信号と第３信号の差又は第２信号と第３信号の和を算出して第2磁界成分を抽出した後、
   抽出された第1、第２磁界成分を比較し、両成分とも閾値以上なら前記電気機器からの部分放電とカウントし、一定時間内に前記カウント数が閾値以上なら前記電気機器に部分放電有りと判断することを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
3. 請求項１及び請求項２記載の磁界測定による部分放電検出方法において、
   前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号Ｈ２は「Ｂ−Ａ」と処理して、第１、第２信号の差「Ｈ１−Ｈ２」を算出した際に、
   ノイズＣが第１、第２測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃとなるから、前記「Ｈ１−Ｈ２」は、Ｈ１−Ｈ２＝（Ｂ＋Ａ＋Ｃ）−（Ｂ−Ａ＋Ｃ）＝２Ａとなって、第１磁界成分は、ノイズＣの影響を受けないで抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
4. 請求項２記載の磁界測定による部分放電検出方法において、
   前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、前記第３信号をＨ３、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号H２は「Ｂ−Ａ」と、第３測定センサで捕捉した第３信号Ｈ３は「Ａ」と処理して、第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」または第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出した際に、
   ノイズＣ１，Ｃ２が異なる方向から発生しているとき、ノイズＣ１が第１〜第３測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ１，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ１，Ｈ３＝Ａ＋Ｃ１となるから、上記第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」を算出すると第２磁界Ｂ成分となり、また、ノイズＣ２が第１〜第３測定センサで捕捉されると、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋Ｃ２，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋Ｃ２，Ｈ３＝Ａ−Ｃ２となるから、上記第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出すると、第２磁界Ｂ成分となって、ノイズＣ１、Ｃ２の影響を受けないで第２磁界成分が抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
5. 請求項２記載の磁界測定による部分放電検出方法において、
   前記第１信号をＨ１、前記第２信号をＨ２、前記第３信号をＨ３、第１磁界をＡ、第２磁界をＢとしたとき、第１測定センサで捕捉した第１信号Ｈ１は「Ｂ＋Ａ」と、第２測定センサで捕捉した第２信号H２は「Ｂ−Ａ」と、第３測定センサで捕捉した第３信号Ｈ３は「Ａ」と処理して、第１信号と第３信号の差「Ｈ１−Ｈ３」または第２信号と第３信号の和「Ｈ２＋Ｈ３」を算出した際に、
   ノイズＣ１，Ｃ２が異なる方向から発生しているとき、ノイズＣ１が第１及び第２測定センサにｋ１Ｃ１として、第３測定センサにｋ２Ｃ１として捕捉されると（ｋ１、ｋ２は係数）、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ１，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ１，Ｈ３＝Ａ＋ｋ２Ｃ１となるから、第１信号と第３信号の差「ｋ２Ｈ１−ｋ１Ｈ３」を算出すると、（ｋ２−ｋ１）Ａ＋ｋ２Ｂとなり、また、ノイズＣ２が第１及び第２測定センサにｋ１Ｃ２として、第３測定センサにｋ２Ｃ２として捕捉されると（ｋ１、ｋ２は係数）、Ｈ１＝Ｂ＋Ａ＋ｋ１Ｃ２，Ｈ２＝Ｂ−Ａ＋ｋ１Ｃ２，Ｈ３＝Ａ−ｋ２Ｃ２となるから、第２信号と第３信号の和「ｋ２Ｈ２＋ｋ１Ｈ３」を算出すると、（ｋ１−ｋ２）Ａ＋ｋ２Ｂとなり，ノイズが異なる方向から発生しても磁界成分はノイズの影響を受けないで抽出されることを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
6. 請求項２記載の磁界測定による部分放電検出方法において、
   第１〜第３測定センサは、接地線を軸として回動可能に取り付けたことを特徴とする磁界測定による部分放電検出方法。
7. 電気機器の接地線を挟んで第１、第2測定センサを配置するとともに、第1、第2測定センサを横方向に一定間隔離して並置し、前記第１、第2測定センサで接地線に流れるパルス電流により発生する磁界と電気機器の内部で発生した空間を伝搬してくる磁界を捕捉するようにし、第１、第2測定センサにより捕捉した信号を、第1、第2のローノイズアンプ、第1、第2の帯域フィルタ、第1、第２のアンプ、第1、第２のＡ／Ｄ変換器、第1、第２の出力信号検出部からなる第１、第2磁界出力信号検出装置を介して処理して電気機器からの部分放電であると判断する装置において、
   対向配置させた一対の第１測定センサと、この一対の第１測定センサから一定間隔離して設けられて対向配置させた一対の第２測定センサを、ケース内に収納し、一対の第１測定センサの出力端子と一対の第2測定センサの出力端子とを、出力が和と差出力となるように接続して前記判断する装置の第1、第2のローノイズアンプに供給したことを特徴とする磁界検出センサ。
8. 電気機器の接地線を挟んで第１、第2測定センサを配置するとともに、第1、第2測定センサを横方向に一定間隔離して並置し、前記第１、第2測定センサで接地線に流れるパルス電流により発生する磁界と電気機器の内部で発生した空間を伝搬してくる磁界を捕捉するようにし、第１、第2測定センサにより捕捉した信号を、第1、第2のローノイズアンプ、第1、第2の帯域フィルタ、第1、第２のアンプ、第1、第２のＡ／Ｄ変換器、第1、第２の出力信号検出部からなる第１、第2磁界出力信号検出装置を介して処理して電気機器からの部分放電であると判断する装置において、
   第1、第2測定センサが並置された面の中央部に、その面に対して直角方向となるように第３測定センサを配置して、第１〜第３測定センサをケース内に収納し、
   前記第３測定センサにより捕捉した信号を、第３のローノイズアンプ、第３の帯域フィルタ、第３のアンプ、第３のＡ／Ｄ変換器、第３の出力信号検出部からなる第３磁界出力信号検出装置を介して処理したことを特徴とする磁界検出センサ。

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