JP2011045232A - 電気機器の標的回路内の部分コロナ放電を検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触検出技術を使って、電気機器の回路に発生するコロナ放電を検出する。
【解決手段】電気機器の標的回路内の部分コロナ放電を検出する方法に関し、この方法は、標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップと、時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元、を表すことができる３次元表示装置にロゴスキーコイル信号を結合させるステップと、標的回路の脚部における、時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように、表示装置を監視するステップと、時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを越えるものを、標的回路における部分コロナ放電に関連付けるステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、コロナ放電の検出に関し、詳しくは、電気回路における部分コロナ放電の検出に関する。

減圧環境下で作動する電気機器におけるコロナ放電の自由な動きを、非接触検出技術を用いて検出することが望ましい。いくつかの高周波（ＲＦ）コロナ検出法は、そのような検出に有効となり得るが、検査の結果が、電磁場の強度によって変化してしまう。さらには、適切に設計された電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタやシールドしたエンクロージャを用いた電力コンバータなどの電気機器の検査では、検査の結果をマスクし、信号強度を弱めてしまうので、発生する部分コロナ放電を正確に予測することができない。

ロゴスキーコイルは、電流センサとして働くことができ、測定対象回路における電流の変化率に比例する出力電位を発生させる。電流検出器として使用され得る他の型式の電流変換器よりも優れたロゴスキーコイルの利点の一つは、端部開放型でかつ柔軟な構造にできることであり、従って、ロゴスキーコイルは、電気が流れている導体の周囲に、その導通を妨げることなく巻くことができる。

ロゴスキーコイルは、金属コアではなく、空気コアを有するので、インダクタンスが小さく、電流の素早い変化に応答することができる。また、飽和する金属コアを持っていないことにより、送電、溶接あるいはパルス型電力用途において使用されるような大電流を受ける場合にも、高い線形性を示す。巻線が等間隔に巻かれ、正確に構築されたロゴスキーコイルは、電磁干渉を非常に受けにくい。さらには、この種のコイルの出力は、検出される電流の変化の割合に比例するので、出力の応答（レスポンス）は、周波数が高くなると、増大する。

従来、部分コロナ放電のオンライン検出に用いるロゴスキーコイルは、電気機器の接地ライン（ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｎｅ）において測定するように適用され、このロゴスキーコイルは、接地ラインからの部分コロナ放電によるパルス電流を、コンピュータ解析を利用して検出することができる。このパルス電流信号の周波数は、数十メガヘルツ（ｍＨｚ）の範囲にまでわたり、従って、その解析を行うことができるコンピュータ検査機器は、たいへん高価である。さらには、接地は複雑な問題であり、接地ラインにおける他の信号が、部分コロナ放電信号をマスクしてしまうことがある。

本発明は、概して、電気機器の標的回路における部分コロナ放電を検出する方法に関し、この方法は、標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップと、時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および、所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元を表すことができる３次元表示装置に、ロゴスキーコイル信号を結合させるステップと、標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように、表示装置を監視するステップと、時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを越えるものを、標的回路における部分コロナ放電に関連付けるステップと、を含む。

本発明の少なくとも一つの実施例による、電気機器の標的回路における部分コロナ放電を検出する方法のフローチャート。

図１は、本発明の少なくとも一つの実施例による、電気機器の標的回路における部分コロナ放電を検出する方法のフローチャートである。この方法の第１のステップは、標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くことである。この脚部は、標的回路内あるいは該回路に電気を供給する導通している導体であっても良いし、標的回路の接地帰路であっても良い。ロゴスキーコイルは、外部からの電磁干渉を非常に受けにくいので、単一の回路内で導通している種々の導体の周囲に巻いて、該回路の各部を隔離することができる。

この方法の第２のステップは、時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元を表示することができる３次元表示装置に、ロゴスキーコイル信号を結合させることである。オシロスコープのようなオシログラフ表示装置は、そのような用途に適当な表示装置となり得る。アナログ・リアルタイム・オシロスコープ（ＡＲＴＯ）またはデジタルストレージオシロスコープ（ＤＳＯ）は、そのような３次元表示をすることができるが、周波数応答および表示分解能に優れているデジタル・フォスファ・オシロスコープ（ＤＰＯ）を使用することが好ましい。市販のＤＰＯは、２ギガヘルツ（ｇＨｚ）までの範囲の信号を捕捉することができ、１秒間当たり２００，０００個までの情報、あるいは１回の信号捕捉で５００，０００個までの標本を記録することができる。

表示装置は、ロゴスキーコイル信号波形の連続的な期間を循環的に表示する。表示される期間の継続時間を様々な長さに選択することができるが、連続的な交流（ＡＣ）パターンを有する場合には、ロゴスキーコイル信号波形の少なくとも１つの完全サイクルを選択することが望ましい。選択された継続時間を有する連続的な期間を何個表示するようにしても良いが、大きい数を選択した場合、時間次元の関数としての振幅の持続時間について高い分解能を提供することができる。

この方法の第３のステップは、標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように、表示装置を監視することである。この監視は、オシログラフ表示装置の場合、時間次元の関数としての振幅の持続時間における信号強度によって特徴付けた、ロゴスキーコイル信号波形のスプリアス信号を監視することによって行われる。。この次元は、デジタル・フォスファ・オシロスコープ（ＤＰＯ）デジタルストレージオシロスコープ（ＤＳＯ）の場合には、色の変化によって表すことができ、デジタルストレージオシロスコープ（ＤＳＯ）またはアナログ・リアルタイム・オシロスコープ（ＡＲＴＯ）の場合には、光線強度の変化によって表すことができる。

この方法の第４のステップは、時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを超えるものを、標的回路内の部分コロナ放電に関連付けることである。この目的のため、表示装置を較正するために、時間次元の関数としての振幅の持続時間についての表示装置上の所定の偏差レベルを確定するように、既知のコロナ電位を標的回路内に導入するステップを含むことが望ましい。

以上のように、個別の回路あるいは個別の回路の一部を選択的に検査することによって、非接触的な技法で、部分コロナ放電の発生を調べることができる。この技法は、簡単であり、非標的回路または他の電源によって発生する電磁放射の影響を受けることなく一貫した結果を提供する。この技法は、また、高周波すなわち数十メガヘルツ（ｍＨｚ）であっても、部分コロナ放電信号の検出に対して応答する。上記の本発明の実施例は、本発明の幾つかの実施の形態を示すものであり、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな部品の置き換えや配置の変更がなされ得る。

Claims (18)

1. 電気機器の標的回路内の部分コロナ放電を検出する方法であって、
   標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップと、
   時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元、を表すことができる３次元表示装置にロゴスキーコイル信号を結合させるステップと、
   標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップと、
   時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを超えるものを、標的回路内の部分コロナ放電に関連付けるステップと、
   を含む方法。
2. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、標的回路内で導通している導体の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項１に記載の方法。
3. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、標的回路の接地帰路の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項１に記載の方法。
4. ３次元表示装置にロゴスキーコイル信号を結合させるステップが、オシログラフ表示装置にロゴスキーコイル信号を結合させることを含む、請求項１に記載の方法。
5. オシログラフ表示装置が、デジタル・フォスファ・オシロスコープ（ＤＰＯ）型のものであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 各期間の所定の継続時間が、標的回路の脚部における基準波形の少なくとも１サイクルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップが、少なくとも所定の数の連続的な期間の間、監視することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 所定の偏差レベルを確定するために、既知のコロナ電位を標的回路内に導入することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 電気機器の標的回路内の部分コロナ放電を検出する方法であって、
   標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップと、
   時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元、を表すことができる３次元オシログラフ表示装置にロゴスキーコイル信号を結合させるステップと、
   標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップと、
   時間の関数としての振幅の持続時間の、検出される偏差に対する所定の偏差レベルを確定するために、標的回路内に少なくとも部分コロナ放電を生じさせるのに十分な既知のコロナ電位を標的回路内に導入するステップと、
   時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを越えるものを、標的回路における部分コロナ放電に関連付けるステップと、
   を含む方法。
10. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、標的回路内で導通している導体の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項９に記載の方法。
11. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、標的回路の接地帰路の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項９に記載の方法。
12. オシログラフ表示装置が、デジタル・フォスファ・オシロスコープ（ＤＰＯ）型のものであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 各期間の所定の継続時間が、標的回路の脚部における基準波形の少なくとも１サイクルであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップが、少なくとも所定の数の連続的な期間の間、監視することを含む、請求項９に記載の方法。
15. 電気機器の標的回路内の部分コロナ放電を検出する方法であって、
    標的回路の脚部における電流変化率を表すロゴスキーコイル信号を発生させるように、標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップと、
    時間の次元、時間の関数としての振幅の次元、および所定の継続時間を有する連続的な期間における時間の関数としての振幅の持続時間の次元、を表すことができるデジタル・フォスファ・オシロスコープ（ＤＰＯ）型の３次元オシログラフ表示装置に、ロゴスキーコイル信号を結合させるステップと、
    基準波形の少なくとも１サイクルの継続時間の間において、標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップと、
    時間の関数としての振幅の持続時間の、検出される偏差に対する所定の偏差レベルを確定するために、標的回路内に少なくとも部分コロナ放電を生じさせるのに十分な既知のコロナ電位を標的回路内に導入するステップと、
    時間の関数としての振幅の持続時間の、検出された基準波形からの偏差のうち所定の偏差レベルを越えるものを、標的回路における部分コロナ放電に関連付けるステップと、
    を含む方法。
16. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、回路内で導通している導体の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 標的回路の脚部の周囲にロゴスキーコイルを巻くステップが、標的回路の接地帰路の周囲にロゴスキーコイルを巻くことを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 標的回路の脚部における時間の関数としての振幅の持続時間の、基準波形からの偏差を検出するように表示装置を監視するステップが、少なくとも所定の数の連続的な期間の間、監視することを含む、請求項１５に記載の方法。

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