JP2010190626A - 部分放電劣化診断装置及び部分放電劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断することができる部分放電劣化診断装置を提供する。
【解決手段】 部分放電劣化診断装置１００は、機器又はケーブルに生じる部分放電に起因する物理量を検知し、物理量を電気的信号に変換する部分放電検出手段１と、電気的信号における信号強度の時間特性に対して周波数解析を行ない、信号強度の周波数特性を算出する周波数解析手段１３と、信号強度の周波数特性のうち、信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する周波数帯域特定手段１５と、信号強度の時間特性のうち、周波数帯域における信号強度の時間特性を算出するバンドパス処理手段１６と、周波数帯域における信号強度の時間特性のうち、所定の閾値を超える信号強度の出現頻度に基づき、機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定する進行状態判定手段１８と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断する部分放電劣化診断装置及び部分放電劣化診断方法に関する。

現在の高度情報化社会においては、良質な電気と安定した電力の供給が電力系統に求められている。

電力系統は、電気を発生し需要家まで輸送する一連の設備群のことであり、水力発電所、火力発電所及び原子力発電所等の発電設備、送電線、変電所及び配電線等の輸送設備（流通設備）、並びに、工場や家庭等の電力を消費する需要設備等のように、各種の設備が組み合わされて構成されている。また、これらを有機的に結合し運用するための給電設備や通信設備も電力系統の重要な構成要素である。
近年、電力系統の老朽化が進み、この老朽化に伴う電力系統に生じる障害や停電事故を未然に防止することが望まれている。

特に、電力系統を構成する柱上変圧器等の機器及びケーブルは、絶縁性能の劣化（絶縁劣化）に伴う安全性の低下と部材交換に伴うコストの増大とを考慮した、部材交換の最適な時期を選定したうえで、電力系統を効率的に運用する必要がある。このためには、機器及びケーブルの絶縁劣化や異常の診断に対して、より一層の高度化が望まれており、機器及びケーブルの運転状態の監視、保守、管理及び劣化診断等の技術業務の重要性が高まっている。

しかしながら、絶縁破壊が原因と考えられる停電事故が未だに発生しているように、機器及びケーブルに対する延命運転技術並びに寿命判定技術が確立されていないのが現状であり、一刻も早い技術確立が望まれている。
また、環境問題への関心の高まり、経済性の追求等、社会的動向の中で機器及びケーブルの効率的な保守に対する技術確立が必要とされている。

これに対し、運転状態にある機器の監視、保守、診断及び寿命判定等の技術は、多種多様に存在するが、これらの技術を総合的に行なうことができる技術の一つとして、機器内部の絶縁性能に関連する部分放電検出法がある。

ここで、部分放電とは、固体絶縁物と気体絶縁物からなる複合絶縁体に電圧を印加することで、通常、固体と比較して気体の絶縁破壊電圧が低いために、ある電圧以上になると、気体放電が発生する。この気体放電は、複合絶縁体の全体を即座に貫通することにはならず、局所的に持続するものであり、この現象を部分放電という。

特に、固体絶縁物は、部分放電に曝されるために、長時間のうちには、材料が劣化を起こし、究極的には全路破壊となる。この劣化のことを部分放電劣化という。
この部分放電劣化は、現象的には、まず、部分放電に曝された固体絶縁物の表面に浸食が起こり、そして、部分放電が局部に集中してピットを形成し、その穿孔速度を増していく。なお、肉薄の固体絶縁物では、有効厚さが薄くなり、絶縁破壊を起こすが、肉厚の固体絶縁物では、トリーが発生して、遂に全路破壊となる。

また、部分放電は、気体放電の発生に伴って、振動、音、光、熱及び電磁波の発生、並びにガスの分解等を引き起こす。すなわち、部分放電検出法は、これらの現象を測定することで、部分放電の有無を判断する方法であり、各現象に対応して、電気的測定法、音響測定法、電磁波測定法及び光学的測定法等があり、様々な用途で実際に使用されている。

例えば、本願出願人は、機器が稼動中であっても、オンライン診断が可能なＡＥ（Acoustic Emission）法により、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（Crosslinked Polyethylene Vinyl Sheath Cable：以下、ＣＶケーブルと称す）の絶縁材料として使用されるポリエチレンゴム（Ethylene Propylene Rubber：以下、ＥＰゴムと称す）を用いて、長期加速劣化試験を行ない、部分放電に伴うＥＰゴムの状態変化及び部分放電によるＡＥ信号特性を明らかにした（例えば、非特許文献１）。なお、ＡＥ法は、放電によって放出されるエネルギーが弾性波として伝播する性質を利用して、弾性波をセンサで検出する方法である。

また、従来の部分放電検出装置は、電力機器の絶縁体に取り付けられ、電力機器への交流電力供給中に発生する超音波を検出する超音波センサと、超音波センサにより検出された超音波を周波数解析して周期成分を検出する周期成分検出部と、超音波の周期成分の発生周期と、前記電力機器へ供給される交流電力の周期である電源周波数とを比較し、超音波の周期成分の発生周期が前記電源周波数又はその２倍の所定範囲内であれば、部分放電発生であると判定する判定部とを備える（例えば、特許文献１）。

特開２００４−６１３５８号公報

高岡 正成、外８名、「絶縁ゴムの部分放電劣化に伴うＡＥ信号の特性解析」、放電、誘電・絶縁材料、高電圧合同研究会、社団法人電気学会、平成２０年１月２４日

複合絶縁体におけるボイド（void：空隙）内の気体放電は、外部電圧の変化分の大きい時期（例えば、交流正弦波の場合には、印加電圧の零点付近）で生じる傾向がある。このため、部分放電は、外部電圧の変化分の大きい時期である気体放電の発生及び消滅を繰り返す期間（以下、発生期間と称す）と、それ以外の期間（以下、休止期間と称す）とが存在する。すなわち、部分放電は、部分放電開始時からの経過時間に比例して、気体放電の強度が単純に大きくなるわけではなく、発生期間及び休止期間を繰り返して徐々に大きくなっていく。特に、部分放電劣化の初期段階においては、気体放電の強度及び発生頻度は一定ではない。

これに対し、従来の部分放電検出装置は、部分放電の有無を検出するだけであり、測定時点における部分放電劣化の進行の程度を判断できないという課題があった。特に、部分放電劣化の進行の程度を判断できないということは、電力機器の最適な交換時期を選定することができないという課題がある。

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あり、機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断することができる部分放電劣化診断装置及び部分放電劣化診断方法を提供するものである。

この発明に係る部分放電劣化診断装置においては、機器又はケーブルに密接され、当該機器又はケーブルに生じる部分放電に起因する物理量を検知し、当該物理量を電気的信号に変換する部分放電検出手段と、前記電気的信号における信号強度の時間特性に対して周波数解析を行ない、当該信号強度の周波数特性を算出する周波数解析手段と、前記信号強度の周波数特性のうち、当該信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する周波数帯域特定手段と、前記信号強度の時間特性のうち、前記周波数帯域における信号強度の時間特性を算出するバンドパス処理手段と、前記周波数帯域における信号強度の時間特性のうち、所定の閾値を超える当該信号強度の出現頻度に基づき、前記機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定する進行状態判定手段と、を備えているものである。

開示の部分放電劣化診断装置は、機器又はケーブルの部分放電に起因する絶縁破壊を未然に防止することができるうえに、機器又はケーブルの最適な交換時期を選定することができるという効果を奏する。ひいては、良質で安定した電力の供給と電力系統の効率的な運用とを可能にすることができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る部分放電劣化診断装置の主要な構成を示すブロック図である。 （ａ）は加速劣化試験における擬似ボイドを説明するための説明図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す針電極を説明するための側面図であり、（ｃ）は図２（ａ）に示す針電極を説明するための平面図である。 加速劣化試験の試験回路を説明するための説明図である。 （ａ）は計測データ（原波形）の一例を示す波形図であり、（ｂ）は解析データ（ＦＦＴ波形）の一例を示す波形図であり、（ｃ）は処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。 （ａ）は計測データ（原波形）の他の例を示す波形図であり、（ｂ）は解析データ（ＦＦＴ波形）の他の例を示す波形図であり、（ｃ）は処理データ（バンドパス処理波形）の他の例を示す波形図である。 （ａ）は試験開始から１０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｂ）は試験開始１０分経過後から２０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｃ）は試験開始２０分経過後から３０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。 （ａ）は試験開始３０分経過後から６０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｂ）は試験開始６０分経過後から７０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｃ）は試験開始７０分経過後から８０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｄ）は試験開始８０分経過後から９０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。 （ａ）は試験開始９０分経過後から１００分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｂ）は試験開始１００分経過後から１１０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｃ）は試験開始１１０分経過後から１２０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｄ）は試験開始１２０分経過後から１３０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。 （ａ）は試験開始（０分）から試験終了（１３０分）までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図であり、（ｂ）は所定の時間間隔におけるＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を示す表であり、（ｃ）は所定の時間間隔におけるＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を示すグラフである。 （ａ）は伝播特性検証試験の試験回路を説明するための説明図であり、（ｂ）は図１０（ａ）に示す発振器を横向きに配置した場合のＣＶケーブルの断面図であり、（ｃ）は図１０（ａ）に示す発振器を縦向きに配置した場合のＣＶケーブルの断面図である。 （ａ）は発信周波数のみが観察される場合のＥＰゴムを伝播する弾性波の様子を示す概念図であり、（ｂ）は発信周波数以外が観察される場合のＥＰゴムを伝播する弾性波の様子を示す概念図であり、（ｃ）は弾性波の減衰による初期到達波形の誤差を説明するための説明図である。 （ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が３０ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図であり、（ｂ）は図１２（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図であり、（ｃ）は図１２（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図であり、（ｄ）は図１２（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。 （ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が９０ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図であり、（ｂ）は図１３（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図であり、（ｃ）は図１３（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図であり、（ｄ）は図１３（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。 （ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が４００ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図であり、（ｂ）は図１４（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図であり、（ｃ）は図１４（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図であり、（ｄ）は図１４（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。 （ａ）は図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサにおける直線距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフであり、（ｂ）は図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサにおける伝播距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフである。 （ａ）は図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサにおける直線距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフであり、（ｂ）は図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサにおける伝播距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフである。 （ａ）は図１０（ｂ）に示すＡＥセンサにおける各発振周波数の減衰係数をプロットしたグラフであり、（ｂ）は図１０（ｃ）に示すＡＥセンサにおける各発振周波数の減衰係数をプロットしたグラフである。 図１８は第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置の主要な構成を示すブロック図である。 （ａ）は図１８に示す部分放電劣化診断装置の一例を示す説明図であり、（ｂ）は固定治具を説明するための説明図であり、（ｃ）はＡＥセンサの配置を説明するための断面図である。

（本発明の第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る部分放電劣化診断装置の主要な構成を示すブロック図である。図２（ａ）は加速劣化試験における擬似ボイドを説明するための説明図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す針電極を説明するための側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す針電極を説明するための平面図である。図３は加速劣化試験の試験回路を説明するための説明図である。また、図４（ａ）は計測データ（原波形）の一例を示す波形図、図４（ｂ）は解析データ（ＦＦＴ波形）の一例を示す波形図、図４（ｃ）は処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。また、図５（ａ）は計測データ（原波形）の他の例を示す波形図、図５（ｂ）は解析データ（ＦＦＴ波形）の他の例を示す波形図、図５（ｃ）は処理データ（バンドパス処理波形）の他の例を示す波形図である。さらに、図６（ａ）は試験開始から１０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図６（ｂ）は試験開始１０分経過後から２０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図６（ｃ）は試験開始２０分経過後から３０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。また、図７（ａ）は試験開始３０分経過後から６０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図７（ｂ）は試験開始６０分経過後から７０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図７（ｃ）は試験開始７０分経過後から８０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図７（ｄ）は試験開始８０分経過後から９０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。また、図８（ａ）は試験開始９０分経過後から１００分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図８（ｂ）は試験開始１００分経過後から１１０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図８（ｃ）は試験開始１１０分経過後から１２０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図８（ｄ）は試験開始１２０分経過後から１３０分経過後までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図である。また、図９（ａ）は試験開始（０分）から試験終了（１３０分）までの処理データ（バンドパス処理波形）の一例を示す波形図、図９（ｂ）は所定の時間間隔におけるＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を示す表、図９（ｃ）は所定の時間間隔におけるＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を示すグラフである。
まず、本発明に係る部分放電劣化診断装置１００の主要な構成について、図１を用いて説明する。

部分放電検出手段１は、固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定しようとする機器又はケーブル（以下、総称する場合に、被検査物と称す）に密接され、当該被検査物に生じる部分放電に起因する物理量を検知し、当該物理量を電気的信号に変換する装置である。この部分放電に起因する物理量は、例えば、振動、圧力、音、光又は熱（温度）又は電磁波等の計測の対象となる物理量である。

なお、本実施形態に係る部分放電検出手段１は、部分放電に起因する超音波を検知し、電気的信号に変換する変換器であるＡＥ（Acoustic Emission）センサ１ａを用いているが、ＡＥセンサ１ａに限られるものではない。しかしながら、ＡＥセンサ１ａは、小型かつ軽量であり、稼動中の被検査物に適用が可能であり、感度に優れているという特徴を有するために、部分放電検出手段１として使用することは好ましい。

増幅手段２は、部分放電検出手段１から送られてくる微弱な電気的信号（以下、ＡＥ信号と称す）を増幅して制御し、計測手段３に送りこむために用いられる増幅器であり、例えば、２０ｄＢで増幅するプリアンプ２ａと、４０ｄＢで増幅するメインアンプ２ｂとにより構成される。

計測手段３は、電流若しくは電圧又は機械的振動等の時間的変化を観測又は記録するオシロスコープ３ａ等の計測器であり、増幅されたＡＥ信号における信号強度（以下、ＡＥ信号強度と称す）の時間的変化を計測して、計測したＡＥ信号強度の時間特性（以下、計測データと称す）を計測データ格納手段１１に格納する。なお、計測手段３は、オシロスコープ３ａに限られるものではなく、部分放電検出手段１からの電気的信号を計測データ格納手段１１に格納するための、アナログ・デジタル（ＡＤ）変換機器であればよい。

入力手段１２は、被検査物における部分放電劣化の進行状態を判定しようとする者（以下、操作者と称す）が、部分放電劣化診断装置１００を起動して、判定の開始を指示するための装置であり、キーボード又はポインティングデバイス等が挙げられる。

周波数解析手段１３は、入力手段１２による起動信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データを抽出し、抽出した計測データに対して周波数解析を行ない、ＡＥ信号強度の周波数特性を算出する。また、周波数解析手段１３は、算出したＡＥ信号強度の周波数特性（以下、解析データと称す）を解析データ格納手段１４に格納する。なお、本実施形態に係る周波数解析としては、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：以下、ＦＦＴと称す）を用いているが、他の周波数解析として、短時間フーリエ変換、ウェーブレット変換又はウィグナー分布関数等を用いてもよい。

周波数帯域特定手段１５は、周波数解析手段１３からの入力信号に基づき、解析データ格納手段１４に格納された解析データを抽出し、抽出した解析データのうち、ＡＥ信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する。なお、ＡＥ信号強度のピークは、部分放電に起因するパルス波形の現れであり、被検査物内部のノイズ、音響的ノイズ及び電気的ノイズ等に起因する波形部分よりも顕著に現れる。

バンドパス処理手段１６は、周波数帯域特定手段１５からの入力信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データを抽出し、抽出した計測データのうち、周波数帯域特定手段１５により特定された周波数帯域（以下、通過帯域と称す）におけるＡＥ信号強度の時間特性を算出する。また、バンドパス処理手段１６は、算出した通過帯域におけるＡＥ信号強度の時間特性（以下、処理データと称す）を処理データ格納手段１７に格納する。

進行状態判定手段１８は、バンドパス処理手段１６からの入力信号に基づき、処理データ格納手段１７に格納された処理データを抽出し、抽出した処理データのうち、所定の閾値を超えるＡＥ信号強度の出現頻度に基づき、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定する。

なお、進行状態判定手段１８は、判定基準となる出現頻度として、所定の時間間隔における、ＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を算出し、算出した到達回数が時間の経過と共に増加する場合に、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態が悪化していると判定する。

出力手段１９は、進行状態判定手段１８からの入力信号に基づき、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態の判定結果を外部に出力するための手段であり、液晶ディスプレイ又はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示装置やスピーカ等が挙げられる。

つぎに、本実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００の処理動作について、ＣＶケーブルの絶縁材料であるＥＰゴムを用いて、部分放電が発生しているケーブルを模擬し、模擬ケーブルにおける部分放電劣化を検証する試験（以下、加速劣化試験と称す）の結果を用いて説明する。
ここで、加速劣化試験に使用する試験回路を、図２及び図３を用いて説明する。

なお、図１に示す部分放電検出手段１は、図２及び図３に示すＡＥセンサ１ａに相当し、図１に示す増幅手段２は、図３に示すプリアンプ２ａ及びメインアンプ２ｂに相当し、図１に示す計測手段３は、図３に示すオシロスコープ３ａに相当する。

また、図１に示す計測データ格納手段１１、入力手段１２、周波数解析手段１３、解析データ格納手段１４、周波数帯域特定手段１５、バンドパス処理手段１６、処理データ格納手段１７、進行状態判定手段１８及び出力手段１９は、図３に示すパソコン（personal computer：ＰＣ）１０に具備する。なお、オシロスコープ３ａは必ずしも必要ではなく、ＡＥセンサ１ａからの電気的信号をパソコン１０に格納するための、アナログ・デジタル（ＡＤ）変換機器であればよい。

加速劣化試験においては、図２（ａ）に示すように、矩形状（縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）のＥＰゴム２０１の表面に、直径６．０ｍｍかつ深さ９．０ｍｍの穴を穿設して、この穴の深さ８．５ｍｍまで直径６．０ｍｍかつ長さ４０ｍｍの針電極２０２を挿入する。これにより、ＥＰゴム２０１に穿設された穴は、針電極２０２により閉じられ、空隙（以下、擬似ボイド２０３と称す）となる。なお、針電極２０２は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、一端を針形状とし、配線を接続するための貫通孔を他端に有する。

また、ＥＰゴム２０１の裏面には、針電極２０２に対向する接地された対向電極２０４が配設され、対向電極２０４の中心から３０ｍｍ及び６０ｍｍの距離となる二箇所にＡＥセンサ１ａがそれぞれ配設される。なお、本実施形態においては、ＡＥセンサ１ａとして、株式会社ＮＦ回路設計ブロック製のＡＥセンサ（型名：AE-900S-WB）を用いている。

針電極２０２は、図３に示すように、商用電源２０５（交流電圧２００Ｖ、商用電源周波数６０Ｈｚ）からの交流電圧を、トランス２０６（変圧比２００：２１，５００）により昇圧し、抵抗２０７（抵抗１００ｋΩ）及びカップリングキャパシタ２０８（静電容量２０００ｐＦ）を介して、対地電圧１３ｋＶが印加される。

各ＡＥセンサ１ａは、プリアンプ２ａ及びメインアンプ２ｂを介して、オシロスコープ３ａにそれぞれ接続される。なお、本実施形態においては、オシロスコープ３ａとして、テクトロニクス製のデジタル・フォスファ・オシロスコープ（型名：TDS3014B、帯域幅：１００ＭＨｚ、各チャンネルの最高サンプル・レート：１．２５ＧＳ／ｓ）を用いている。

オシロスコープ３ａは、針電極２０２に印加される電圧を測定するために、高電圧プローブ４ａを介して、針電極２０２に接続される。また、オシロスコープ３ａは、針電極２０２及び対向電極２０４間に流れる電流（漏れ電流）を測定するために、対向電極２０４と接地点とを結ぶ配線に、ＣＴ（Current Transformer）センサ４ｂを介して接続される。
パソコン１０は、オシロスコープを介して、計測データを収集する。

以下、本実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００の処理動作について説明する。
まず、商用電源２０５からの交流電圧が昇圧され、針電極２０２に１３ｋＶの対地電圧が印加されると、擬似ボイド２０３内に気体放電が発生して局所的に持続し、部分放電となる。

このとき、オシロスコープ３ａは、高電圧プローブ４ａを介して、針電極２０２に印加される電圧の時間的変化を計測すると共に、ＣＴセンサ４ｂを介して、針電極２０２及び対向電極２０４間に流れる電流（漏れ電流）の時間的変化を計測する。また、ＡＥセンサ１ａは、部分放電に起因する超音波を検出し、ＡＥ信号としてプリアンプ２ａに出力する。

プリアンプ２ａは、ＡＥセンサ１ａからのＡＥ信号を２０ｄＢで増幅して、メインアンプ２ｂに出力する。そして、メインアンプ２ｂは、プリアンプ２ａからのＡＥ信号を４０ｄＢで増幅して、オシロスコープ３ａに出力する。

オシロスコープ３ａは、メインアンプ２ｂからの増幅されたＡＥ信号におけるＡＥ信号強度の時間的変化を計測して、計測データ（ＡＥ信号強度−時間特性）をパソコン１０に出力する。そして、パソコン１０に入力された計測データは、計測データ格納手段１１に格納される。なお、本実施形態においては、ＡＥ信号強度の計測時のサンプリング周波数を５００ｋＳ／ｓとした。

また、本実施形態においては、計測データとして、例えば、ＡＥ信号強度が小さな時点での図４（ａ）に示すような計測データ（原波形）や、ＡＥ信号強度が大きな時点での図５（ａ）に示すような計測データ（原波形）を取得した。

つぎに、周波数解析手段１３は、入力手段１２からの起動信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データを抽出する。そして、周波数解析手段１３は、抽出した計測データに対して周波数解析を行ない、ＡＥ信号強度の周波数特性を算出し、解析データ（ＡＥ信号強度−周波数特性）を解析データ格納手段１４に格納する。

なお、本実施形態においては、解析データとして、例えば、図４（ａ）に示す計測データ（原波形）に対して周波数解析を行ない、図４（ｂ）に示すような解析データ（ＦＦＴ波形）や、図５（ａ）に示す計測データ（原波形）に対して周波数解析を行ない、図５（ｂ）に示すような解析データ（ＦＦＴ波形）を取得した。

つぎに、周波数帯域特定手段１５は、周波数解析手段１３からの入力信号に基づき、解析データ格納手段１４に格納された解析データを抽出し、抽出した解析データのうち、ＡＥ信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する。そして、周波数帯域特定手段１５は、特定した周波数帯域（通過帯域）の情報をバンドパス処理手段１６に出力する。

なお、本実施形態においては、例えば、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す解析データ（ＦＦＴ波形）であれば、ＡＥ信号強度がピークとなる周波数成分は９０ｋＨｚであり、９０ｋＨｚを含む８０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの周波数帯域を通過帯域とした。

また、バンドパス処理手段１６は、周波数帯域特定手段１５からの入力信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データを抽出し、抽出した計測データのうち、通過帯域におけるＡＥ信号強度の時間特性を算出する。そして、バンドパス処理手段１６は、処理データ（通過帯域におけるＡＥ信号強度−時間特性）を処理データ格納手段１７に格納する。

なお、本実施形態においては、処理データとして、例えば、図４（ａ）に示す計測データ（原波形）に対して、８０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの通過帯域におけるバンドパス処理を行ない、図４（ｃ）に示すような処理データ（バンドパス処理波形）を取得した。また、本実施形態においては、処理データとして、図５（ａ）に示す計測データ（原波形）に対して、８０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの通過帯域におけるバンドパス処理を行ない、図５（ｃ）に示すような処理データ（バンドパス処理波形）を取得した。

なお、図４（ｃ）及び図５（ｃ）は、一部（０．１ｍｓ間）の処理データ（バンドパス処理波形）について示しているが、実際には、模擬ケーブル（ＥＰゴム）の絶縁破壊（全路破壊）に至るまでに、試験開始から１２０分程度が経過しており、図６〜図８に示すような処理データ（バンドパス処理波形）を取得した。

進行状態判定手段１８は、バンドパス処理手段１６からの入力信号に基づき、処理データ格納手段１７に格納された処理データを抽出し、抽出した処理データのうち、所定の時間間隔における、ＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を算出する。

なお、本実施形態においては、所定の時間間隔を１０分間とし、所定の閾値を０．００５Ｖ以上としており、例えば、図６〜図８に示す処理データ（バンドパス処理波形）に対して、進行状態判定手段１８は、図９（ｂ）に示すような回数を算出した。

なお、図９に示す試験開始（０分）から３０分までの間は、ドリルを使用して人工的に作製した擬似ボイド２０３内の残渣の影響により、過剰な部分放電が発生しているものと考えられる。このため、試験開始（０分）から３０分までの間の処理データは、進行状態判定手段１８による判定対象としていない。

また、図９に示す１２０分から１３０分（試験終了）までの間は、途中で、模擬ケーブル（ＥＰゴム）が絶縁破壊（全路破壊）となり、アーク放電に至ったために、ＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数が少なくなったものと考えられる。このため、１２０分から１３０分までの間の処理データは、進行状態判定手段１８による判定対象としていない。

そして、進行状態判定手段１８は、算出した到達回数が時間の経過と共に増加する場合に、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態が悪化していると判定する。また、進行状態判定手段１８は、算出した到達回数が、時間の経過と共に、減少する場合、増加と減少とを繰り返す場合又は一定の場合に、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態が悪化していない（現状維持である）と判定する。

なお、本実施形態においては、図９（ｂ）に示すように、判定対象である試験開始の６０分後から１２０分までの間において、算出した到達回数が、時間の経過と共に、４回（ただし、３０分間）、５回、１４回、１９回、６７回、８０回、１３８回と増加しているために、進行状態判定手段１８は、模擬ケーブルのＥＰゴムにおける部分放電劣化の進行状態が悪化していると判定する。特に、本実施形態に係る加速劣化試験においては、模擬ケーブル（ＥＰゴム）が絶縁破壊（全路破壊）に至っており、進行状態判定手段１８による判定結果が正しいことがわかる。

そして、出力手段１９は、進行状態判定手段１８からの判定結果に基づき、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態の判定結果を外部に出力して、操作者に報知する。なお、本実施形態においては、出力手段１９がパソコン１０のディスプレイであり、判定結果を表示画面に表示することになる。

なお、本実施形態においては、進行状態判定手段１８が、処理データのうち、所定の時間間隔における、ＡＥ信号強度が所定の閾値を超えた回数を算出し、算出した到達回数に基づき、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定しているが、到達回数を算出し、算出結果（例えば、図９（ｂ）又は図９（ｃ））を出力手段１９に表示する構成でもよい。この場合には、操作者が算出結果を見て、算出した到達回数が時間の経過と共に増加している場合に、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態が悪化していると判定することになる。

以上のように、本実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００は、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断することができ、被検査物の部分放電に起因する絶縁破壊を未然に防止することができるうえに、機器又はケーブルの最適な交換時期を選定することができるという作用効果を奏する。
（本発明の第２の実施形態）
図１０（ａ）は伝播特性検証試験の試験回路を説明するための説明図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す発振器を横向きに配置した場合のＣＶケーブルの断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示す発振器を縦向きに配置した場合のＣＶケーブルの断面図である。また、図１１（ａ）は発信周波数のみが観察される場合のＥＰゴムを伝播する弾性波の様子を示す概念図、図１１（ｂ）は発信周波数以外が観察される場合のＥＰゴムを伝播する弾性波の様子を示す概念図、図１１（ｃ）は弾性波の減衰による初期到達波形の誤差を説明するための説明図である。また、図１２（ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が３０ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図、図１２（ｄ）は図１２（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。さらに、図１３（ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が９０ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図、図１３（ｄ）は図１３（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。また、図１４（ａ）は図１０（ｂ）に示す発振器の配置における発信周波数が４００ｋＨｚの場合の検出波形を示す波形図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す検出波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）に示す検出波形に対する初期到達波形を示す波形図、図１４（ｄ）は図１４（ｃ）に示す初期到達波形に対するＦＦＴ波形を示す波形図である。また、図１５（ａ）は図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサにおける直線距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフ、図１５（ｂ）は図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサにおける伝播距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフである。また、図１６（ａ）は図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサにおける直線距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフ、図１６（ｂ）は図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサにおける伝播距離に対する初期到達波形のうちＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフである。また、図１７（ａ）は図１０（ｂ）に示すＡＥセンサにおける各発振周波数の減衰係数をプロットしたグラフ、図１７（ｂ）は図１０（ｃ）に示すＡＥセンサにおける各発振周波数の減衰係数をプロットしたグラフである。また、図１８は第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置の主要な構成を示すブロック図である。図１９（ａ）は図１８に示す部分放電劣化診断装置の一例を示す説明図、図１９（ｂ）は固定治具を説明するための説明図、図１９（ｃ）はＡＥセンサの配置を説明するための断面図である。図１０〜図１９において、図１〜図９と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。

前述した第１の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００においては、被検査物の固体絶縁物における部分放電の発生源（ボイド）の位置を考慮することなく、被検査物の固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断している。

しかしながら、被検査物の一であるＣＶケーブル３００は、絶縁材料であるＥＰゴム３０１に、特有の伝播特性や減衰特性を有するものと考えられ、部分放電の発生源の位置（部分放電検出手段１の配置）によっては、ＣＶケーブル３００のＥＰゴム３０１における部分放電劣化の進行状態を精確に診断できないことも考えられる。

そこで、第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００を説明するにあたり、輸送設備に布設されているＣＶケーブル３００と同型のＣＶケーブル３００を用いて、ＣＶケーブル３００の絶縁材料であるＥＰゴム３０１の伝播特性を検証した。
ここで、ＥＰゴム３０１の伝播特性に関する検証試験（以下、伝播特性検証試験と称す）に使用する試験回路を、図１０を用いて説明する。

図１０（ａ）において、ファンクションジェネレータ（function generator）２０９は、正弦波や矩形波等の電気信号を発生し、発振器（oscillator）２１０を振動させる関数発生器である。

また、ＣＶケーブル３００は、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、ドリルを用いて穴が穿設され、発振器２１０がこの穴に埋設されている。なお、伝播特性検証試験においては、ＡＥセンサ１ａにおける超音波の受信面に対する、発振器２１０における超音波の発振面の位置及び方向の違いによる、ＥＰゴム３０１の伝播特性の影響についても検証するために、発振器２１０を横向きに配置した場合（図１０（ｂ））及び発振器２１０を縦向きに配置した場合（図１０（ｃ））について、それぞれ試験を行なった。

また、ＡＥセンサ１ａは、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、発振器２１０を配設した位置を基準として、周方向に、６０°、１２０°又は１８０°の位置に変化させて配置する。

以下、伝播特性検証試験について説明する。
まず、ファンクションジェネレータ２０９は、発振電圧が９００ｍＶであり、発振周波数Ｏ_fが３０ｋＨｚ、９０ｋＨｚ又は４００ｋＨｚである、１周期分の正弦波を、発振器２１０から出力させる。

そして、ＡＥセンサ１ａは、発振器２１０からの超音波を検出し、ＡＥ信号に変換して、プリアンプ２ａに出力する。ＡＥセンサ１ａから出力されるＡＥ信号は、プリアンプ２ａにより２０ｄＢで増幅され、メインアンプ２ｂにより２０ｄＢで増幅されて、オシロスコープ３ａを介して、パソコン１０に測定データとして収集される。

つぎに、パソコン１０に収集された測定データを検証する。
なお、ＡＥセンサ１ａの感度は、周波数により異なるため、以下の検証においては、ＡＥ信号強度ではなく、ＡＥ信号の周波数成分に着目する。特に、発振器２１０からの発振周波数Ｏ_fと異なる周波数成分が観測されることは、板波が発生していることを示すものである。

すなわち、発振周波数Ｏ_fのみが観測された場合には、図１１（ａ）に示すように、測定データに板波の影響がないと考えられ、発振周波数以外のＥＰゴム３０１自身の振動による周波数成分が観測された場合には、図１１（ｂ）に示すように、測定データに板波の影響があると考えられる。

図１０（ｂ）に示す発振器２１０の配置における、測定データである検出波形（図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ））は、検出波形に対するＦＦＴ波形（図１２（ｂ）、図１３（ｂ）、図１４（ｂ））に示すように、様々な周波数成分の信号が含まれていることがわかる。これは、発振器２１０からの超音波がＥＰゴム３０１を伝播する過程で、波のモードが変化し、発振周波数以外の様々な周波数成分の信号が観測されたものと考えられる。

特に、ＡＥセンサ１ａに初期段階以降に到達した波形には、板波以外に反射波や表面波等も加わっているために、ＡＥセンサ１ａに初期段階で到達した波形（以下、初期到達波形と称す）に着目することで、当該初期到達波形に発振周波数以外の周波数成分が観測された場合には、板波が存在することを示すものである。

まず、検出波形（図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ））から初期到達波形（図１２（ｃ）、図１３（ｃ）、図１４（ｃ））を抽出し、抽出した初期到達波形に対してＦＦＴ解析を行ない、初期到達波形に対するＦＦＴ波形（図１２（ｄ）、図１３（ｄ）、図１４（ｄ））を導出する。

このとき、発振周波数Ｏ_fが３０ｋＨｚ又は９０ｋＨｚである伝播特性検証試験の場合については、発振周波数Ｏ_fの２周期分が含まれるように抽出し、発振周波数Ｏ_fが４００ｋＨｚである伝播特性検証試験の場合については、発振周波数Ｏ_fの４周期分が含まれるように抽出した。

図１２（ｄ）に示すＦＦＴ波形には、発振周波数Ｏ_fの３０ｋＨｚと異なる周波数成分が観測でき、板波が発生していることがわかる。
これに対し、図１３（ｄ）に示すＦＦＴ波形には、発振周波数Ｏ_fの９０ｋＨｚとほぼ同様の周波数成分が観測でき、板波が発生していないことがわかる。

また、図１４（ｄ）に示すＦＦＴ波形には、発振周波数Ｏ_fの４００ｋＨｚと異なる周波数成分が観測できるが、これは、発振器２１０からの超音波の減衰が影響したものと考えられる。

なぜならば、一般的に、周波数が高くなるほど、弾性波の減衰が大きくなるために、発振器２１０からの超音波は、ＡＥセンサ１ａに到達するまでに減衰して小さくなり、図１１（ｃ）に示すように、ノイズ等と合成された波形を初期到達波形として読み取ったと考えられる。すなわち、ＡＥセンサ１ａに初期段階以降に到達した波形には、反射波や表面波等の影響があるために、発振周波数Ｏ_fが４００ｋＨｚである伝播特性検証試験において、発振周波数以外の信号が得られたのではないかと考えられる。

なお、発振周波数Ｏ_fが４０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚである伝播特性検証試験についても同様に、初期到達波形の抽出及びＦＦＴ解析を行なったところ、板波の発生を確認できた。

また、図１０（ｃ）に示す発振器２１０の配置における伝播特性検証試験についても同様に、初期到達波形の抽出及びＦＦＴ解析を行なったところ、発振周波数Ｏ_fが３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚにおいて、発振周波数Ｏ_fと異なる周波数成分が観測され、板波の発生を確認できた。

以上の検証結果により、発振周波数Ｏ_fによっては、ＣＶケーブル３００のＥＰゴム３０１に板波が発生し、測定データに影響を及ぼすことがわかる。また、この板波は、様々な周波数成分を含むために、部分放電の位置評定を困難にするのであるが、板波が観測されることで、部分放電が発生していることを判別することができる。また、発振周波数Ｏ_fが９０ｋＨｚにおいては、ＣＶケーブル３００のＥＰゴム３０１に板波がほとんど発生しておらず、測定データに対する影響が少ないことがわかる。

前述したとおり、輸送設備に布設されているＣＶケーブル３００と同型のＣＶケーブル３００を用いて、ＣＶケーブル３００の絶縁材料であるＥＰゴム３０１の伝播特性を検証したが、以下、ＥＰゴム３０１の減衰特性についても検証する。

なお、ＥＰゴム３０１における減衰特性に関する検証試験（以下、減衰特性検証試験と称す）に使用する試験回路は、図１０に示す試験回路を用い、伝播特性検証試験と同一の条件のもとで減衰特性検証試験を行なった。

図１５及び図１６は、発振周波数Ｏ_fが３０ｋＨｚ、９０ｋＨｚ又は４００ｋＨｚにおける、パソコン１０に収集された検出波形から初期到達波形を抽出し、抽出した初期到達波形のうち、ＡＥ信号の最大値をプロットしたグラフである。

なお、図１５（ａ）において、横軸に示す距離は、発振器２１０と、図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサ１ａとの直線距離を示し、図１６（ｂ）において、横軸に示す距離は、発振器２１０と、図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサ１ａとの直線距離を示している。

また、図１５（ｂ）において、横軸に示す距離は、発振器２１０からの超音波が図１０（ｂ）に示す各ＡＥセンサ１ａに到達するまでに要した時間と、ＥＰゴム３０１における各発振周波数Ｏ_fの伝播速度（１，３００ｍ／ｓ〜１，４００ｍ／ｓ）とから算出した伝播距離を示している。また、図１６（ｂ）において、横軸に示す距離は、発振器２１０からの超音波が図１０（ｃ）に示す各ＡＥセンサ１ａに到達するまでに要した時間と、ＥＰゴム３０１における各発振周波数Ｏ_fの伝播速度（１，３００ｍ／ｓ〜１，４００ｍ／ｓ）とから算出した伝播距離を示している。
ここで、ある程度の厚い材質における、弾性波の減衰特性を表わす式を、次式（１）に示す。

なお、次式（１）において、Ａ_xは弾性波が初期変位（ｘ＝０）から距離ｘまで伝播した後の距離ｘにおける弾性波の振幅であり、Ａ₀は初期変位（ｘ＝０）における弾性波の振幅であり、αは減衰係数である。
〔式１〕
Ａ_x＝Ａ₀ｅ^-α^x ・・・（１）
本来、ＡＥ信号の最大値は、式（１）に基づき、近似曲線である直線上に乗るはずであるが、図１５及び図１６に示すＡＥ信号の最大値は、近似曲線である直線上に乗らなかった。これは、板波の影響が考えられる。すなわち、板波は、発振周波数Ｏ_fの超音波と比較して、ＥＰゴム３０１における減衰が小さいため、直線上に乗っていない点があるものと考えられる。

また、図１７は、発振器２１０の配置が図１０（ｂ）又は図１０（ｃ）に示す配置における、発振周波数Ｏ_fを３０ｋＨｚから４００ｋＨｚまで変化させて算出した各発振周波数Ｏ_fの減衰係数をプロットしたグラフである。

図１７に示すように、発振周波数Ｏ_fが２００ｋＨｚ以下では、発振周波数Ｏ_fが高くなるにつれ、減衰係数αも大きくなり、発振周波数Ｏ_fが３００ｋＨｚ以上では、発振周波数Ｏ_fが高くなるにつれ、減衰係数αが小さくなることがわかる。

これは、発振周波数Ｏ_fが３００ｋＨｚ及び４００ｋＨｚにおいて、ＥＰゴム３０１における減衰が大きいために、超音波がＡＥセンサ１ａに到達する前にノイズレベルにまで減衰してしまい、初期到達波形以降にあたるＡＥ信号を観測していることが原因であると考えられる。
また、図１７に示すように、伝播距離に対応する減衰係数αが、直線距離に対応する減衰係数αに対して、比較的バラツキが少ないことがわかる。

以上の検証結果により、被検査物の一であるＣＶケーブル３００は、絶縁材料であるＥＰゴム３０１に、特有の伝播特性及び減衰特性を有し、部分放電の発生源の位置（部分放電検出手段１の配置）によっては、ＣＶケーブル３００のＥＰゴム３０１における部分放電劣化の進行状態を精確に診断できないことが考えられる。

そこで、第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００は、以下の構成を備えることにより、被検査物（ここでは、ＣＶケーブル３００）の固体絶縁物（ここでは、ＥＰゴム３０１）における部分放電劣化の進行状態をさらに精確に診断するものである。

図１８において、減衰率格納手段２１は、被検査物（ＣＶケーブル３００）の固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）における、予め算出した減衰率を格納する。
発生源特定手段２２は、入力手段１２による起動信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データと、減衰率格納手段２１に格納された固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）の減衰率とを抽出し、抽出した計測データ及び減衰率に基づき、部分放電の発生源の位置及び部分放電の規模を特定する。

信号強度補正手段２３は、発生源特定手段２２からの入力信号に基づき、計測データ格納手段１１に格納された計測データと、減衰率格納手段２１に格納された固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）の減衰率とを抽出する。また、信号強度補正手段２３は、抽出した減衰率並びに発生源特定手段２２により特定された部分放電の発生源の位置及び部分放電の規模に基づき、抽出した計測データに対して、固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）による減衰特性を相殺した真の計測データに補正して、補正した真の計測データ（以下、補正データと称す）を補正データ格納手段２４に格納する。

なお、第２の実施形態に係る周波数解析手段１３は、信号強度補正手段２３からの入力信号に基づき、補正データ格納手段２４に格納された補正データを抽出し、抽出した補正データに対して周波数解析を行ない、ＡＥ信号強度の周波数特性（解析データ）を算出する。また、周波数解析手段１３は、算出した解析データを解析データ格納手段１４に格納する。

また、第２の実施形態に係るバンドパス処理手段１６は、周波数帯域特定手段１５からの入力信号に基づき、補正データ格納手段２４に格納された補正データを抽出し、抽出した補正データのうち、周波数帯域特定手段１５により特定された周波数帯域（通過帯域）におけるＡＥ信号強度の時間特性を算出する。また、バンドパス処理手段１６は、算出した通過帯域におけるＡＥ信号強度の時間特性（処理データ）を処理データ格納手段１７に格納する。

また、第２の実施形態に係る部分放電検出手段１は、例えば、図１９に示すように、ＣＶケーブル３００の周方向に対して、１２０度間隔の等間隔に配置する３つのＡＥセンサ１ａからなる。
各ＡＥセンサ１ａは、ＣＶケーブル３００に密接させるため、図１９（ｂ）に示すように、固定治具４００により、ＣＶケーブル３００に装着させる。

なお、図１９（ｂ）においては、ＣＶケーブル３００のうち、経験上、特に、部分放電劣化が生じ易い部位である、ＣＶケーブル３００の端末における機器若しくは他のＣＶケーブル３００との接続部分（以下、ケーブル接続部３００ａと称す）に、ＡＥセンサ１ａを装着した状態を図示している
また、図１９（ｂ）においては、ケーブル接続部３００ａに対する固定治具４００の装着状態を分かり易くするために、１つのＡＥセンサ１ａのみを図示しているが、実際には、３つのＡＥセンサ１ａが、ＣＶケーブル３００の周方向に対して、１２０度間隔の等間隔に配置されることになる。

固定治具４００は、主要な構成として、センサ把持部４０１及び挟持部４０２を有し、ＡＥセンサ１ａをＣＶケーブル３００又はケーブル接続部３００ａに固定するための器具である。
センサ把持部４０１は、アルミニウム製の筒状のホルダー４０１ａとその外径に略同一の貫通孔を配設した鉄製の略矩形状の金属板４０１ｂとを接合して形成される。

また、挟持部４０２は、長さ方向に略等間隔に貫通孔を配設したスチール製の略矩形状かつ肉薄の金属板であり、ＣＶケーブル３００又はケーブル接続部３００ａの周方向に対して、二枚を平行に巻装させ、ボルト４０３及びナット４０４により繋止させる。また、固定治具４００は、センサ把持部４０１の金属板４０１ｂの裏面と挟持部４０２とを永久磁石により繋止する。

これにより、固定治具４００は、ＣＶケーブル３００又はケーブル接続部３００ａに対して、一定の圧力でＡＥセンサ１ａを固定することができ、部分放電に起因する超音波を精確に取得することができる。

また、固定治具４００は、挟持部４０２としてスチール製の肉薄の金属板を使用することで、手作業により、挟持部４０２を容易に屈曲させることができ、様々な外径を有するＣＶケーブル３００及びケーブル接続部３００ａに対応させることができる。特に、センサ把持部４０１と挟持部４０２とを繋止するために、永久磁石を用いることで、ＣＶケーブル３００及びケーブル接続部３００ａに対するＡＥセンサ１ａの取付け、取外し及び位置調整が容易にすることができる。

なお、この第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００においては、部分放電検出手段１が複数のＡＥセンサ１ａからなり、減衰率格納手段２１、発生源特定手段２２、信号強度補正手段２３及び補正データ格納手段２４をさらに備えているところのみが第１の実施形態と異なるところであり、複数の部分放電検出手段１、減衰率格納手段２１、発生源特定手段２２、信号強度補正手段２３及び補正データ格納手段２４による作用効果以外は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００は、被検査物（ＣＶケーブル３００）の絶縁材料である固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）の減衰率と、複数の部分放電検出手段１からのＡＥ信号とに基づき、部分放電の発生源の位置及び部分放電の規模を特定することができる。

また、第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００は、特定した部分放電の発生源の位置及び部分放電の規模と固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）の減衰率とに基づき、計測データに対して、固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）による減衰特性を相殺した真の計測データに補正することで、被検査物（ＣＶケーブル３００）の固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）における部分放電劣化の進行状態をさらに精確に診断することができる。

特に、第２の実施形態に係る部分放電劣化診断装置１００は、部分放電検出手段１である複数のＡＥセンサ１ａを、ＣＶケーブル３００の周方向及び／又は長さ方向に対して一体に移動（回転移動、平行移動）可能とする構成であることが好ましい。

これにより、一回の測定では部分放電の発生源の位置を発生源特定手段２２で特定できなかった場合や、被検査物（ＣＶケーブル３００）の固体絶縁物（ＥＰゴム３０１）における部分放電劣化の進行状態の診断結果に信頼性を高める場合等に、部分放電検出手段１を一体に移動して、再度、ＡＥ信号強度の測定を行なうことで、部分放電検出手段１の最適な配置を見出すことができるという作用効果を奏する。

なお、第２の実施形態に係る部分放電検出手段１は、ＣＶケーブル３００の周方向に対して、１２０度間隔の等間隔に配置する３つのＡＥセンサ１ａからなる例を示したが、複数のＡＥセンサ１ａからなるのであれば、３つのＡＥセンサ１ａに限られるものではない。

例えば、ＣＶケーブル３００の長さ方向に対して等間隔に、複数のＡＥセンサ１ａを配置することで、ＣＶケーブル３００の長さ方向における部分放電の位置を特定することができる。また、ＣＶケーブル３００の周方向及び長さ方向に対して、等間隔に複数のＡＥセンサ１ａを配置することで、ＣＶケーブル３００の内部方向及び長さ方向における部分放電の位置を特定することができる。特に、ＣＶケーブル３００の周方向に対して、１２０度間隔の等間隔に３つのＡＥセンサ１ａを配置し、ＣＶケーブル３００の長さ方向に対して、２つのＡＥセンサ１ａを配置して、合計４つのＡＥセンサ３ａを配置することで、ＡＥセンサ１ａの個数を減らしたうえで、三次元的に部分放電の位置を特定することができる。また、ＣＶケーブル３００の長さ方向に対して螺旋状に、複数のＡＥセンサ１ａを配置することで、ＡＥセンサ１ａの個数をさらに減らしたうえで、ＣＶケーブル３００の内部方向及び長さ方向における部分放電の位置を特定することができる。

１ 部分放電検出手段
１ａ ＡＥセンサ
２ 増幅手段
２ａ プリアンプ
２ｂ メインアンプ
３ 計測手段
３ａ オシロスコープ
４ａ 高電圧プローブ
４ｂ ＣＴセンサ
１０ パソコン
１１ 計測データ格納手段
１２ 入力手段
１３ 周波数解析手段
１４ 解析データ格納手段
１５ 周波数帯域特定手段
１６ バンドパス処理手段
１７ 処理データ格納手段
１８ 進行状態判定手段
１９ 出力手段
２１ 減衰率格納手段
２２ 発生源特定手段
２３ 信号強度補正手段
２４ 補正データ格納手段
１００ 部分放電劣化診断装置
２００ 変圧比
２０１ ＥＰゴム
２０２ 針電極
２０３ 擬似ボイド
２０４ 対向電極
２０５ 商用電源
２０６ トランス
２０７ 抵抗
２０８ カップリングキャパシタ
２０９ ファンクションジェネレータ
２１０ 発振器
３００ ＣＶケーブル
３００ａ ケーブル接続部
３０１ ＥＰゴム
４００ 固定治具
４０１ センサ把持部
４０１ａ ホルダー
４０１ｂ 金属板
４０２ 挟持部
４０３ ボルト
４０４ ナット

Claims (6)

1. 機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断する部分放電劣化診断装置であって、
   前記機器又はケーブルに密接され、当該機器又はケーブルに生じる部分放電に起因する物理量を検知し、当該物理量を電気的信号に変換する部分放電検出手段と、
   前記電気的信号における信号強度の時間特性に対して周波数解析を行ない、当該信号強度の周波数特性を算出する周波数解析手段と、
   前記信号強度の周波数特性のうち、当該信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する周波数帯域特定手段と、
   前記信号強度の時間特性のうち、前記周波数帯域における信号強度の時間特性を算出するバンドパス処理手段と、
   前記周波数帯域における信号強度の時間特性のうち、所定の閾値を超える当該信号強度の出現頻度に基づき、前記機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定する進行状態判定手段と、
   を備えていることを特徴とする部分放電劣化診断装置。
2. 前記請求項１に記載の部分放電劣化診断装置において、
   前記進行状態判定手段が、所定の時間間隔における、前記信号強度が所定の閾値を超えた回数を算出し、当該回数が時間の経過と共に増加する場合に、前記機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態が悪化していると判定することを特徴とする部分放電劣化診断装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の部分放電劣化診断装置において、
   前記信号強度の時間特性、及び前記機器又はケーブルにおける前記物理量の減衰率に基づき、部分放電の発生源の位置を特定する発生源特定手段と、
   前記特定した部分放電の発生源の位置、及び前記機器又はケーブルにおける前記物理量の減衰率に基づき、前記信号強度の時間特性を補正する信号強度補正手段と、
   を備え、
   前記周波数解析手段が、前記補正された信号強度の時間特性を対象として、前記信号強度の周波数特性を算出することを特徴とする部分放電劣化診断装置。
4. 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の部分放電劣化診断装置において、
   前記部分放電検出手段が複数のＡＥセンサからなり、当該複数のＡＥセンサが前記ケーブルの周方向に対して等間隔に一体に配設されると共に、前記ケーブルの周方向及び／又は長さ方向に対して一体に移動可能であることを特徴とする部分放電劣化診断装置。
5. 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の部分放電劣化診断装置において、
   前記部分放電検出手段が複数のＡＥセンサからなり、当該複数のＡＥセンサが前記ケーブルの周方向及び長さ方向に複数配設されることを特徴とする部分放電劣化診断装置。
6. 機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を診断する部分放電劣化診断方法であって、
   前記機器又はケーブルに密接させ、当該機器又はケーブルに生じる部分放電に起因する物理量を検知し、当該物理量を電気的信号に変換する部分放電検出ステップと、
   前記電気的信号における信号強度の時間特性に対して周波数解析を行ない、当該信号強度の周波数特性を算出する周波数解析ステップと、
   前記信号強度の周波数特性のうち、当該信号強度がピークとなる周波数成分を含む周波数帯域を特定する周波数帯域特定ステップと、
   前記信号強度の時間特性のうち、前記周波数帯域における信号強度の時間特性を算出するバンドパス処理ステップと、
   前記周波数帯域における信号強度の時間特性のうち、所定の閾値を超える当該信号強度の出現頻度に基づき、前記機器又はケーブルの固体絶縁物における部分放電劣化の進行状態を判定する進行状態判定ステップと、
   を有することを特徴とする部分放電劣化診断方法。