JP2012037448A - Thunder impulse withstand voltage test system, reference waveform calculation program, and thunder impulse withstand voltage test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雷インパルス耐電圧試験に適用される雷インパルス耐電圧試験システムおよび基準波形算出プログラム、並びに雷インパルス耐電圧試験方法に関する。 The present invention relates to a lightning impulse withstand voltage test system and a reference waveform calculation program applied to a lightning impulse withstand voltage test, and a lightning impulse withstand voltage test method.
電力機器の絶縁耐性を判定するための1つの方法として、IEC60060−1に基づく雷インパルス耐電圧試験が採用されている。IEC60060−1に基づく雷インパルス耐電圧試験では、例えば特許文献1に記載されているような試験装置を使用して、対象物に雷インパルス電圧(単極性全波電圧)を印加して記録波形データ(時間に対する推移データ)を取得する。そして、記録波形データを取得したら、これに基づき基準波形関数を導出する。 As one method for determining the insulation resistance of power equipment, a lightning impulse withstand voltage test based on IEC 60060-1 is adopted. In a lightning impulse withstand voltage test based on IEC 60060-1, for example, using a test device as described in Patent Document 1, a lightning impulse voltage (unipolar full-wave voltage) is applied to an object to record waveform data. (Transition data with respect to time) is acquired. When the recording waveform data is acquired, a reference waveform function is derived based on this.
現状において基準波形関数は、記録波形データの立ち上がりの波高値に対して20%以上に達した部分から波高値通過後に波高値に対して40%に低下するまでの中核領域のデータを用いて、下記の式(1)が中核領域のデータを近似するように回帰分析することにより4つの係数A、α、β、t0を決定して算出される。なお、上記算出法を用いずに、基準波形を記録波形データに基づき経験(目分量)で設定することも行われている。 At present, the reference waveform function uses data in the core region from the portion that has reached 20% or more to the peak value of the rising edge of the recorded waveform data until it drops to 40% with respect to the peak value after passing the peak value, The following equation (1) is calculated by determining four coefficients A, α, β, and t 0 by performing regression analysis so as to approximate the data in the core region. Instead of using the above calculation method, the reference waveform is set based on experience (division amount) based on the recorded waveform data.
基準波形関数(基準波形)が求まると、記録波形データと基準波形関数の波高値に基づきオーバーシュート率が算出される。オーバーシュート率は下記の式(2)によって求められる。このオーバーシュート率によって、対象物の絶縁耐性が判定される。 When the reference waveform function (reference waveform) is obtained, the overshoot rate is calculated based on the recording waveform data and the peak value of the reference waveform function. The overshoot rate is obtained by the following equation (2). The insulation resistance of the object is determined based on the overshoot rate.
現行のIEC60060−1では、オーバーシュート率を5%以内とすることを規定している。しかし、UHV(Ultra High Voltage)に適用する大型機器では、静電容量および電源ライン等の残留インダクタンス(寄生容量)が必然的に大きくなるので振動成分の重畳の抑制(オーバーシュート率の低減)が極めて困難である。そこで、オーバーシュート率を10%以内に緩和するとともに、k−ファクタ法を導入しようというIEC60060−1の改定案が了承されつつある。k−ファクタ法に関しては、例えば非特許文献1に記載されている。 The current IEC 60060-1 stipulates that the overshoot rate is within 5%. However, in large equipment applied to UHV (Ultra High Voltage), residual inductance (parasitic capacitance) such as electrostatic capacity and power supply lines inevitably increases, so suppression of vibration component superposition (reduction of overshoot ratio) is suppressed. It is extremely difficult. Therefore, an amendment proposal of IEC 60060-1 is being approved to reduce the overshoot rate to within 10% and introduce the k-factor method. The k-factor method is described in Non-Patent Document 1, for example.
上述した従来の基準波形関数の算出法では、記録波形データのオーバーシュートした部分に引っ張られて、その波高値が高めに算出される傾向がある。基準波形関数とは、対象物に雷インパルス電圧を印加した際に振動成分が重畳してオーバーシュートすることのない理想的な波形を仮定したものであるため(寄生容量等を把握できないため正確な導出は不可能)、オーバーシュートした部分に引っ張られることは本来の波形からの乖離につながる。なお、EMPT(Electro Magnetic Transients Program)解析等によってこの理想的な波形を概算しても、従来の基準波形関数の算出法ではその波高値が高めに算出されることが証明される。 In the conventional calculation method of the reference waveform function described above, the peak value tends to be calculated higher by being pulled by the overshoot portion of the recorded waveform data. The reference waveform function assumes an ideal waveform that does not overshoot due to vibration components superimposed when a lightning impulse voltage is applied to an object (because it cannot accurately grasp parasitic capacitance, etc.) Derivation is impossible), and being pulled by the overshooted part leads to a deviation from the original waveform. It should be noted that even if this ideal waveform is approximated by EMPT (Electro Magnetic Transients Program) analysis or the like, it is proved that the wave height value is calculated higher by the conventional method of calculating the reference waveform function.
基準波形関数の波高値が高めに算出されると、絶縁耐性の判定基準たるオーバーシュート率が低めに算出される。これより、規格に適合しているか否かの判定が甘めになり、不合理をもたらす可能性がある。一方、基準波形を記録波形データに基づき経験で設定する場合には、人員の主観性に強く依存するため、判定基準を一定に保てないおそれがある。 When the peak value of the reference waveform function is calculated to be high, the overshoot rate, which is a criterion for insulation resistance, is calculated to be low. As a result, the determination as to whether or not the product conforms to the standard may be unsatisfactory, which may cause unreasonableness. On the other hand, when the reference waveform is set based on experience based on the recorded waveform data, it strongly depends on the subjectivity of the personnel, and therefore the determination criterion may not be kept constant.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、雷インパルス耐電圧試験において対象物の絶縁耐性を正確に判定することが可能な雷インパルス耐電圧試験システムおよびこれに利用される基準波形算出プログラム、並びに雷インパルス耐電圧試験方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and is a lightning impulse withstand voltage test system capable of accurately determining the insulation resistance of an object in a lightning impulse withstand voltage test, and a standard used therefor. An object is to provide a waveform calculation program and a lightning impulse withstand voltage test method.
上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討し、基準波形関数を算出する上記の式(1)、特に波尾要素αに着目した。式(1)にて算出される基準波形関数は、波頭部(波形の前部)がオーバーシュートした部分に引っ張られて高くなった結果として、波尾部(波形の後部)が記録波形データよりも低くなる傾向になる。一方、波尾要素αは、その値が大きいほど、波頭部が低くなり、波尾部が高くなる傾向がある。そこで、4つの係数A、α、β、t0を決定した後に、オーバーシュートした部分に引っ張られた影響を相殺するために、記録波形データの波高値通過後の安定領域のデータを用いて、全体の係数である所定の定数Aとこの波尾要素αを決定し直せばよいのではないかと考え、本発明を完成するに到った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied and focused on the above formula (1) for calculating the reference waveform function, particularly the wave tail element α. The reference waveform function calculated by the equation (1) is that the wave head (the rear part of the waveform) is higher than the recorded waveform data as a result of the wave head (the front part of the waveform) being pulled higher by the overshooted part. Tend to be lower. On the other hand, as the value of the wave tail element α is larger, the wave head tends to be lower and the wave tail is higher. Therefore, after determining the four coefficients A, α, β, and t 0 , in order to cancel the influence pulled by the overshoot portion, the data of the stable region after passing the peak value of the recorded waveform data is used. The present invention has been completed by considering that a predetermined constant A, which is an overall coefficient, and the wave tail element α may be determined again.
すなわち、本発明にかかる雷インパルス耐電圧試験システムの代表的な構成は、対象物に雷インパルス電圧を印加した記録波形データを取得する記録波形データ取得部と、記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出部と、上記の式(1)が中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定部と、記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出部と、安定領域のデータを用いて、係数決定部により決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した上記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出部と、基準波形関数と記録波形データの波高値に基づきオーバーシュート率を算出して対象物の絶縁耐性を判定する絶縁耐性判定部と、を有することを特徴とする。 That is, a typical configuration of a lightning impulse withstand voltage test system according to the present invention includes a recording waveform data acquisition unit that acquires recording waveform data in which a lightning impulse voltage is applied to an object, and a recording waveform data that exceeds a first threshold value. A core region extraction unit that extracts a core region from the reached portion until the value drops to the second threshold after passing the peak value, and a wavefront element β by performing regression analysis so that the above equation (1) approximates the data of the core region And a coefficient determining unit for determining the time origin t 0 , a stable region extracting unit for extracting a stable region after passing the peak value in the recorded waveform data, and a wave front element determined by the coefficient determining unit using the data of the stable region β and the above equation according to the time origin t 0 a (1) regression analysis, a reference waveform calculation unit for calculating a reference waveform function by determining a predetermined constant a and the wave tail element α It characterized by having a a dielectric strength determining unit determines the dielectric strength of the object by calculating the overshoot ratio based on the peak value of the reference waveform function and recording waveform data.
かかる構成によれば、オーバーシュートした部分に引っ張られた影響を相殺するために、記録波形データの波高値通過後の安定領域のデータを用いて、所定の定数Aおよび波尾要素αが決定し直されるので、より適切な基準波形関数を算出することができる。よって、対象物の絶縁耐性を正確に判定することが可能となる。なお、安定領域とは、記録波形データにおいて振動がほぼ無い収束部分(直線的に変化する終端部分)である。 According to such a configuration, the predetermined constant A and the wave tail element α are determined using the data in the stable region after passing the peak value of the recorded waveform data in order to cancel the influence pulled by the overshoot portion. Since the correction is made, a more appropriate reference waveform function can be calculated. Therefore, it is possible to accurately determine the insulation resistance of the object. Note that the stable region is a convergent portion (a terminal portion that changes linearly) with almost no vibration in the recorded waveform data.
上記安定領域は、規格原点を基準として15〜25μs経過後から55〜65μs経過後までであるとよい。これにより、安定領域として、記録波形データにおいて振動がほぼ無い収束部分が抽出され、より適切な基準波形関数を算出することができる。 The stable region may be from 15 to 25 μs after the standard origin to 55 to 65 μs. Thereby, as the stable region, a convergent portion having almost no vibration is extracted from the recorded waveform data, and a more appropriate reference waveform function can be calculated.
本発明にかかる基準波形算出プログラムの代表的な構成は、雷インパルス耐電圧試験に用いる基準波形関数を算出するためにコンピュータを、対象物に雷インパルス電圧を印加した記録波形データを取得する記録波形データ取得手段、記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出手段、上記の式(1)が中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定手段、記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出手段、並びに、安定領域のデータを用いて、係数決定手段により決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した上記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出手段、として機能させることを特徴とする。 A typical configuration of a reference waveform calculation program according to the present invention is a recording waveform for acquiring recording waveform data obtained by applying a lightning impulse voltage to an object to calculate a reference waveform function used in a lightning impulse withstand voltage test. Data acquisition means, core area extraction means for extracting the core area from the portion of the recorded waveform data that has reached the first threshold value or higher until it drops to the second threshold value after passing the peak value, and the above equation (1) is the data of the core area The coefficient determination means for determining the wave front element β and the time origin t 0 by regression analysis so as to approximate, the stable area extraction means for extracting the stable area after passing the peak value in the recorded waveform data, and the stable area data used, the applied above equation (1) the wavefront element β and the time origin t 0 which is determined regression analysis by the coefficient determining means, a predetermined constant a and wave Characterized in that to function reference waveform calculation means for calculating a reference waveform function as, by determining the elements alpha.
かかる構成によれば、適切な基準波形関数を算出するプログラムとして、汎用化を図ることができる。なお、上述した雷インパルス耐電圧試験システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該基準波形算出プログラムにも適用可能である。 According to such a configuration, the program can be generalized as a program for calculating an appropriate reference waveform function. In addition, the component corresponding to the technical idea in the lightning impulse withstand voltage test system mentioned above and its description are applicable also to the said reference waveform calculation program.
本発明にかかる雷インパルス耐電圧試験方法の代表的な構成は、対象物に雷インパルス電圧を印加した記録波形データを取得する記録波形データ取得ステップと、記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出ステップと、上記の式(1)が中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定ステップと、記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出ステップと、安定領域のデータを用いて、係数決定ステップにより決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した上記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出ステップと、基準波形関数と記録波形データの波高値に基づきオーバーシュート率を算出して対象物の絶縁耐性を判定する絶縁耐性判定ステップと、を含むことを特徴とする。 A typical configuration of the lightning impulse withstand voltage test method according to the present invention includes a recording waveform data acquisition step for acquiring recording waveform data in which a lightning impulse voltage is applied to an object, and the recording waveform data has reached a first threshold value or more. A core region extracting step for extracting a core region from the portion until the peak value is lowered to the second threshold value, and a regression analysis so that the above equation (1) approximates the data of the core region, and the wave front element β and time A coefficient determining step for determining the origin t 0 , a stable area extracting step for extracting a stable area after passing the peak value in the recorded waveform data, and a wave front element β determined by the coefficient determining step using the data of the stable area time origin t 0 the applied above equation (1) a regression analysis, calculates a reference waveform function by determining a predetermined constant a and the wave tail element α And quasi waveform calculating step, characterized in that it comprises a and a dielectric strength determination step of determining the insulation resistance of the object by calculating the overshoot ratio based on the peak value of the reference waveform function and recording waveform data.
かかる構成によれば、雷インパルス耐電圧試験において対象物の絶縁耐性を正確に判定することが可能となる。なお、上述した雷インパルス耐電圧試験システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該雷インパルス耐電圧試験方法にも適用可能である。 According to such a configuration, it is possible to accurately determine the insulation resistance of the object in the lightning impulse withstand voltage test. In addition, the component corresponding to the technical idea in the lightning impulse withstand voltage test system mentioned above and its description are applicable also to the said lightning impulse withstand voltage test method.
本発明によれば、雷インパルス耐電圧試験において対象物の絶縁耐性を正確に判定することが可能な雷インパルス耐電圧試験システムおよびこれに利用される基準波形算出プログラム、並びに雷インパルス耐電圧試験方法を提供可能である。 According to the present invention, a lightning impulse withstand voltage test system capable of accurately determining the insulation resistance of an object in a lightning impulse withstand voltage test, a reference waveform calculation program used therefor, and a lightning impulse withstand voltage test method Can be provided.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、本実施形態にかかる雷インパルス耐電圧試験システム100の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、雷インパルス耐電圧試験システム100は、システム制御部102および記憶部104を含んで構成されるコンピュータシステムである。システム制御部102は、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を含む半導体集積回路であって、雷インパルス耐電圧試験システム100全体の管理、制御を行う。記憶部104は、ROM、RAM、EEPROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、システムで利用されるプログラムや各種データを記憶する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a lightning impulse withstand
また、雷インパルス耐電圧試験システム100には、入力部106および出力部108が備えられている。入力部106は、キーボードやマウス、タッチパネル、あるいはファイル入出力装置やネットワークを通じたデータ通信等により、外部からシステムへ所定の情報を取り込む。出力部108は、ディスプレイやプリンタ等で構成され、使用者に情報を表示したり、印刷を行ったりする。また、出力内容をデータとして記録媒体に保存したり、ネットワークを通じたデータ通信やウェブ表示などを行ったりすることも可能である。
Further, the lightning impulse withstand
以下、図2〜図5を用いて雷インパルス耐電圧試験システム100の記録波形データ取得部110、中核領域抽出部112、係数決定部114、安定領域抽出部116、基準波形算出部118、絶縁耐性判定部120、残差波形算出部122、残差波形処理部124、評価波形算出部126および評価波形判定部128について説明する。
Hereinafter, the recording waveform
図2は、本実施形態にかかる雷インパルス耐電圧試験方法について説明するフローチャートである。雷インパルス耐電圧試験システム100は、図2のフローチャートの各ステップを経て対象物の絶縁耐性を判定する。図3は、基準波形関数BCの算出について説明する図である。図4は、評価波形データEDの算出について説明する図である。図5は、評価波形データEDの判定について説明する図である。
FIG. 2 is a flowchart illustrating the lightning impulse withstand voltage test method according to the present embodiment. The lightning impulse withstand
記録波形データ取得ステップS110では、記録波形データ取得部110によって、対象物に雷インパルス電圧を印加した記録波形データRD(時間に対する推移データ)が取得される(図3(a)参照)。記録波形データ取得部110は、自らが上記の雷インパルス電圧を対象物に印加する試験装置(回路)であってもよいし、このような装置から出力された記録波形データRDを受け取る部分として構成してもよい。
In the recording waveform data acquisition step S110, the recording waveform
中核領域抽出ステップS112では、中核領域抽出部112が、上記の記録波形データRDにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値P通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域RD1を抽出する(図3(b)参照)。ここでは、IEC60060−1にしたがって、第1閾値を波高値Pに対し20%、第2閾値を波高値Pに対し40%とする。 In core region extracting step S112, the core area extracting unit 112 extracts a core region RD 1 from the portion that reaches or exceeds the first threshold value in the recording waveform data RD of the up decreases to the second threshold value after the peak value P passes (See FIG. 3B). Here, according to IEC6000060-1, the first threshold value is set to 20% with respect to the peak value P, and the second threshold value is set to 40% with respect to the peak value P.
係数決定ステップS114では、係数決定部114が、下記の式(1)が中核領域RD1のデータを近似するように回帰分析して、4つの係数A、α、β、t0を算出する。すなわち、従来の手法に基づく基準波形関数BCp(図3(b)中、点線で示す)を算出する。本実施形態では、4つの係数のうち波頭要素βおよび時間原点t0をそのまま採用(決定)して、所定の定数Aおよび波尾要素αを後述する過程により決定し直す。
The coefficient decision step S114, the
安定領域抽出ステップS116では、安定領域抽出部116が、上記の記録波形データRDにおいて波高値P通過後の安定領域RD2を抽出する(図3(c)参照)。安定領域とは、記録波形データRDにおいて振動がほぼ無い収束部分(直線的に変化する終端部分)である。ここでは、安定領域RD2を、規格原点(立ちあがり部分において波高値Pの30%および90%を通る直線が時間軸と交わる点)を基準として15〜25μs経過後から55〜65μs経過後までとする。安定領域RD2を少なくともこのように設定すれば、振動がほぼ無い収束部分を抽出することができ、オーバーシュートした部分の影響を除外できることが確認されている。なお、安定領域の求め方は、上記のように時間で決め打ちしてもよいが、記録波形データRDを二回微分して、その値が所定以下となる範囲を安定領域と定めてもよい。
For the stable region extraction step S116, the stable
基準波形算出ステップS118では、基準波形算出部118が、安定領域RD2のデータを用いて、係数決定部114により決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した上記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定する。これにより、基準波形関数BC(図3(c)中、一点鎖線で示す)を算出する。
In reference waveform calculation step S118, the reference
従来の手法に基づく基準波形関数BCpと上記により算出された本実施形態の基準波形関数BCを比較すると、本実施形態の基準波形関数BCは、安定領域RD2のデータを用いて波尾要素α(所定の定数A)を決定し直しているため、オーバーシュートした部分に引っ張られた影響を相殺することができる(図3(d)参照)。すなわち、基準波形関数BCは、従来の手法に基づく基準波形関数BCpよりも高い精度を確保することができる。 When the reference waveform function BCp based on the conventional method is compared with the reference waveform function BC of the present embodiment calculated as described above, the reference waveform function BC of the present embodiment uses the data of the stable region RD 2 and the wave tail element α. Since (predetermined constant A) is re-determined, it is possible to cancel the influence of being pulled by the overshooted portion (see FIG. 3D). That is, the reference waveform function BC can ensure higher accuracy than the reference waveform function BCp based on the conventional method.
絶縁耐性判定ステップS120では、絶縁耐性判定部120が、記録波形データRDの波高値Pと、上記基準波形関数BCの波高値PBCに基づき、下記の式(2)よりオーバーシュート率OSrを算出する(図3(d)参照)。IEC60060−1において、オーバーシュート率OSrは、現行では5%以内、改定案では10%以内とされている。本実施形態では、従来よりも適切な(オーバーシュートした部分に引っ張られた影響が相殺された)基準波形関数BCを用いるため、対象物の絶縁耐性を正確に判定することが可能である。
Calculating the insulation resistance determination step S120, dielectric
上記のオーバーシュート率OSrが所定範囲内(例えば10%以内)でなかった場合には(絶縁耐性判定ステップS120No)、対象物の絶縁耐性が所定の規格外と見なされ、その旨がユーザに出力される(非適合出力ステップS132)。上記のオーバーシュート率OSrが所定範囲内であった場合には(絶縁耐性判定ステップS120Yes)、さらに下記の各ステップを経て、記録波形データRDの波高値Pの裕度、規格波頭長、規格波尾長が所定範囲内であるか否かが判定される。 When the overshoot rate OSr is not within a predetermined range (for example, within 10%) (insulation resistance determination step S120 No), the insulation resistance of the object is considered to be out of the predetermined standard, and this is output to the user. (Non-conforming output step S132). When the overshoot ratio OSr is within the predetermined range (insulation resistance determination step S120 Yes), the following steps are further performed, and the tolerance of the peak value P of the recording waveform data RD, the standard wavefront length, the standard wave It is determined whether the tail length is within a predetermined range.
残差波形算出ステップS122では、残差波形算出部122が、記録波形データRDから基準波形関数BCを差し引いた残差波形データGDを算出する(図4(a)参照)。残差波形処理ステップS124では、残差波形処理部124が、残差波形データGDをk−ファクタ法に基づきフィルタリング処理して、フィルタリング処理後の残差波形データGDfを出力する(図4(b)参照)。k−ファクタ法に関しては、当業者において周知であるためその説明を省略する。
In the residual waveform calculation step S122, the residual
評価波形算出ステップS126では、評価波形算出部126が、上記で求めた基準波形関数BCにフィルタリング処理後の残差波形データGDfを足し合わせて、評価波形データEDを算出する(図4(c)参照)。これより、評価波形判定ステップS128にて、評価波形判定部128が、評価波形データEDの波高値PEDの裕度(目標電圧値(規定値)と実測値との差)、規格波頭長T1、規格波尾長T2が所定範囲内であるか否かを判定する。
In the evaluation waveform calculation step S126, the evaluation
図5は、評価波形データEDの判定について説明する図である。図5に示すように、規格波頭長T1とは、波形の立ち上がり部分において波高値PEDに対し30%および90%を通る直線Lが時間軸と交わる規格原点O1から、この直線Lが波高値PEDに至るまでの時間のことである。規格波尾長T2とは、規格原点O1から、波高値PED通過後に波高値PEDに対し50%に低下するまでの時間のことである。現行の基準では、評価波形データEDの波高値PEDの裕度は+3%から−3%とされている。また、規格波頭長T1は、1.2μs(許容誤差+30%〜−30%)とされており、規格波尾長T2は、50μs(許容誤差+20%〜−20%)とされている。 FIG. 5 is a diagram illustrating determination of the evaluation waveform data ED. As shown in FIG. 5, the standard wavefront length T 1 is defined as the straight line L from the standard origin O 1 where the straight line L passing through 30% and 90% with respect to the peak value P ED intersects the time axis at the rising portion of the waveform. It is the time to reach the peak value P ED . The standard wave tail length T 2, the standard origin O 1, is that the time to decrease to 50% relative to the peak value P ED after the peak value P ED pass. According to the current standard, the tolerance of the peak value P ED of the evaluation waveform data ED is set to + 3% to −3%. Also, standard front time T 1 is a 1.2Myuesu (tolerance + 30% to -30%), standard wave tail length T 2 are, there is a 50 [mu] s (tolerance + 20% to -20%).
波高値PEDの裕度、規格波頭長T1、規格波尾長T2が上記の基準を満たしている場合には(評価波形判定ステップS128Yes)、対象物の絶縁耐性が所定の規格を満たしていると見なされ、その旨がユーザに出力される(適合出力ステップS130)。一方、波高値PEDの裕度、規格波頭長T1、規格波尾長T2が上記の基準を満たしていない場合には(評価波形判定ステップS128No)、対象物へ雷インパルス電圧を印加する試験装置を調整して(例えば、制動抵抗を増減して)、再び対象物に雷インパルス電圧を印加して記録波形データRDを取得する。 When the tolerance of the peak value P ED , the standard wave front length T 1 , and the standard wave tail length T 2 satisfy the above criteria (evaluation waveform determination step S128 Yes), the insulation resistance of the target object satisfies the predetermined standard. And the fact is output to the user (adaptation output step S130). On the other hand, when the tolerance of the peak value P ED , the standard wave front length T 1 , and the standard wave tail length T 2 do not satisfy the above criteria (evaluation waveform determination step S128 No), a test for applying a lightning impulse voltage to the object. The device is adjusted (for example, the braking resistance is increased / decreased), and the lightning impulse voltage is applied to the object again to acquire the recording waveform data RD.
以上、上述した雷インパルス耐電圧試験システム100によれば、従来よりも正確な基準波形関数BCを算出することができるため、対象物の絶縁耐性をより正確に判定することが可能となる。なお、コンピュータを記録波形データ取得部110(記録波形データ取得手段)、中核領域抽出部112(中核領域抽出手段112)、係数決定部114(係数決定手段)、安定領域抽出部116(安定領域抽出手段)および基準波形算出部118(基準波形算出手段)として機能させる基準波形算出プログラムを構築することで、汎用のコンピュータを用いて上述した基準波形算出方法を実施することができる。従来の基準波形算出法に比して、本実施形態の基準波形算出法が優れていることは明確であり、新たなスタンダードとしての定着が見込まれるため、このような汎用化は顕著な効果を奏する。
As described above, according to the lightning impulse withstand
以下、本実施形態が奏する効果について確認するために、本発明者らが行った検討手法について実施例として記載する。 Hereinafter, in order to confirm the effects exhibited by the present embodiment, the study methods performed by the present inventors will be described as examples.
本実施例では、下記の式(3)に基づき記録波形データRDを模擬する。そして、記録波形データRDを模擬したものに、上記実施形態の基準波形算出法と従来の基準波形算出法を適用して、これらの精度を比較する。なお、式(3)では右辺第1項(式(1)に相当する部分)が振動成分を除外した理想的な波形(本来の波形)を表し、右辺第2項(式(1)に相当する部分を除いた残りの部分)がインダクタンスの影響によりこれに重畳する振動成分を表している。精度を確認するために、1000kV級の試験装置にて実測した記録波形データRDをこの式(3)にあてはめたところ、非常によく模擬できることを確認した。 In this embodiment, the recording waveform data RD is simulated based on the following equation (3). Then, the reference waveform calculation method of the above embodiment and the conventional reference waveform calculation method are applied to the simulation of the recording waveform data RD, and their accuracy is compared. In Equation (3), the first term on the right side (the portion corresponding to Equation (1)) represents an ideal waveform (original waveform) excluding the vibration component, and corresponds to the second term on the right side (Formula (1)). The remaining part excluding the part that expresses) represents the vibration component superimposed on it due to the influence of the inductance. In order to confirm the accuracy, when the recorded waveform data RD actually measured by a 1000 kV class test apparatus was applied to this equation (3), it was confirmed that it could be simulated very well.
ここでは、右辺第1項は、標準雷インパルス電圧(規格波頭長1.2μs(許容誤差+30%〜−30%)、規格波尾長50μs(許容誤差+20%〜−20%))となるように、各パラメータ(A0、α0、β0、t0’)を決定した。具体的には、所定の定数A0を1.0373、波尾要素α0を0.014659、波頭要素β0を2.4689に設定した。右辺第2項は、右辺第1項と上記式(3)すなわち模擬した記録波形データRDとの波高値に基づき算出されるオーバーシュート率OSrが所定の値(10%、20%、30%)となるように各パラメータ(C、f、θ、γ)を決定した。詳細には、振幅Cは所定の定数A0と同値に固定した。周波数fは100kHz〜600kHzの間にて100kHzごとに設定した。位相θと減衰率γはオーバーシュート率OSrが所定の値となるように設定した。
Here, the first term on the right side is the standard lightning impulse voltage (standard wavefront length 1.2 μs (allowable error + 30% to −30%), standard
表1では、周波数fをそれぞれ100kHz、200kHz、300kHz、400kHzに設定して記録波形データRDを模擬し、これに本実施形態の基準波形算出法と従来の基準波形算出法を適用した場合の精度を示している。また、図6は、これらの精度を比較する図である。表1および図6に示すように、記録波形データRDの重畳周波数を100kHz〜400kHzとして模擬した場合に対して、本実施形態の基準波形算出法を適用すると従来の基準波形算出法よりもはるかに高い精度を獲得できることが証明された。 In Table 1, the frequency f is set to 100 kHz, 200 kHz, 300 kHz, and 400 kHz, respectively, to simulate the recording waveform data RD, and the accuracy when the reference waveform calculation method of the present embodiment and the conventional reference waveform calculation method are applied thereto. Is shown. FIG. 6 is a diagram for comparing these accuracies. As shown in Table 1 and FIG. 6, when the reference waveform calculation method of the present embodiment is applied to the case where the superimposed frequency of the recording waveform data RD is simulated as 100 kHz to 400 kHz, it is far more than the conventional reference waveform calculation method. It has been proved that high accuracy can be obtained.
表2では、周波数fをそれぞれ500kHz、600kHzに設定して記録波形データRDを模擬し、これに本実施形態の基準波形算出法と従来の基準波形算出法を適用した場合の精度を示している。また、図7は、重畳する振動成分が300kHzの場合と、重畳する振動成分が600kHzの場合とを比較した図である。表2に示すように、本実施形態の基準波形算出法と従来の基準波形算出法の精度の差は、周波数fが高いものに適用するほど少なくなる。これは、図7に示すように、高周波になるほど波高値通過後の谷部C1、C2の割合(降下範囲)が大きくなり、従来の基準波形算出法を適用したとしてもオーバーシュートした部分の影響が相殺されるためと考えられる。いずれにせよ、本実施形態の基準波形算出法では、高い精度が確保されることが証明された。 Table 2 shows the accuracy when the recording waveform data RD is simulated by setting the frequency f to 500 kHz and 600 kHz, respectively, and the reference waveform calculation method of the present embodiment and the conventional reference waveform calculation method are applied thereto. . FIG. 7 is a diagram comparing the case where the superimposed vibration component is 300 kHz and the case where the superimposed vibration component is 600 kHz. As shown in Table 2, the difference in accuracy between the reference waveform calculation method of the present embodiment and the conventional reference waveform calculation method becomes smaller as the frequency f is applied. As shown in FIG. 7, as the frequency increases, the ratio (falling range) of the valleys C1 and C2 after passing the peak value increases, and even if the conventional reference waveform calculation method is applied, the influence of the overshoot portion This is thought to be offset. In any case, it has been proved that the reference waveform calculation method of this embodiment ensures high accuracy.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、雷インパルス耐電圧試験に適用される雷インパルス耐電圧試験システムおよび基準波形算出プログラム、並びに雷インパルス耐電圧試験方法として利用することができる。 The present invention can be used as a lightning impulse withstand voltage test system, a reference waveform calculation program, and a lightning impulse withstand voltage test method applied to a lightning impulse withstand voltage test.
100…雷インパルス耐電圧試験システム、102…システム制御部、104…記憶部、106…入力部、108…出力部、110…記録波形データ取得部、112…中核領域抽出部、114…係数決定部、116…安定領域抽出部、118…基準波形算出部、120…絶縁耐性判定部、122…残差波形算出部、124…残差波形処理部、126…評価波形算出部、128…評価波形判定部、O1…規格原点、P、PED、PBC…波高値、T1…規格波頭長、T2…規格波尾長、RD…記録波形データ、RD1…中核領域、RD2…安定領域、BC…基準波形関数、BCp…従来手法に基づく基準波形関数、GD…残差波形データ、GDf…フィルタリング処理後の残差波形データ、ED…評価波形データ、C1、C2…谷部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出部と、
下記の式(1)が前記中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定部と、
前記記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出部と、
前記安定領域のデータを用いて、前記係数決定部により決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した下記の式(1)を再び回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出部と、
前記基準波形関数と前記記録波形データの波高値に基づきオーバーシュート率を算出して、前記対象物の絶縁耐性を判定する絶縁耐性判定部と、
を有することを特徴とする雷インパルス耐電圧試験システム。
A core region extraction unit that extracts a core region from a portion that has reached a first threshold value or more in the recorded waveform data until it drops to a second threshold value after passing a peak value;
A coefficient determining unit that performs regression analysis so that the following equation (1) approximates the data in the core region to determine the wave front element β and the time origin t 0 ;
A stable region extraction unit for extracting a stable region after passing a peak value in the recorded waveform data;
Using the data of the stable region, regression analysis is performed again on the following equation (1) to which the wave front element β determined by the coefficient determination unit and the time origin t 0 are applied, and a predetermined constant A and a wave tail element α are obtained. A reference waveform calculation unit for calculating a reference waveform function by determining,
An insulation resistance determination unit that calculates an overshoot ratio based on the peak value of the reference waveform function and the recorded waveform data, and determines the insulation resistance of the object;
A lightning impulse withstand voltage test system.
対象物に雷インパルス電圧を印加した記録波形データを取得する記録波形データ取得手段、
前記記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出手段、
下記の式(1)が前記中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定手段、
前記記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出手段、並びに
前記安定領域のデータを用いて、前記係数決定手段により決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した下記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出手段、
として機能させるための基準波形算出プログラム。
Recording waveform data acquisition means for acquiring recording waveform data obtained by applying a lightning impulse voltage to an object,
A core region extracting means for extracting a core region from the portion that has reached the first threshold value or more in the recorded waveform data until it drops to the second threshold value after passing the peak value;
Coefficient determining means for determining the wave front element β and the time origin t 0 by performing regression analysis so that the following equation (1) approximates the data of the core region:
A stable area extracting means for extracting a stable area after passing a peak value in the recorded waveform data, and a wave front element β and a time origin t 0 determined by the coefficient determining means using the stable area data, A reference waveform calculation means for calculating a reference waveform function by performing regression analysis of the following equation (1) and determining a predetermined constant A and a wave tail element α;
Reference waveform calculation program to function as
前記記録波形データにおいて第1閾値以上に達した部分から波高値通過後に第2閾値に低下するまでの中核領域を抽出する中核領域抽出ステップと、
下記の式(1)が前記中核領域のデータを近似するように回帰分析して波頭要素βおよび時間原点t0を決定する係数決定ステップと、
前記記録波形データにおいて波高値通過後の安定領域を抽出する安定領域抽出ステップと、
前記安定領域のデータを用いて、前記係数決定ステップにより決定された波頭要素βおよび時間原点t0を適用した下記の式(1)を回帰分析し、所定の定数Aおよび波尾要素αを決定することにより基準波形関数を算出する基準波形算出ステップと、
前記基準波形関数と前記記録波形データの波高値に基づきオーバーシュート率を算出して、前記対象物の絶縁耐性を判定する絶縁耐性判定ステップと、
を含むことを特徴とする雷インパルス耐電圧試験方法。
A core region extraction step for extracting a core region from a portion that has reached a first threshold value or more in the recorded waveform data until it drops to a second threshold value after passing the peak value;
A coefficient determination step for determining the wave front element β and the time origin t 0 by performing regression analysis so that the following equation (1) approximates the data of the core region;
A stable region extracting step for extracting a stable region after passing a peak value in the recorded waveform data;
Using the stable region data, regression analysis is performed on the following equation (1) to which the wave front element β determined by the coefficient determining step and the time origin t 0 are applied, and a predetermined constant A and a wave tail element α are determined. A reference waveform calculation step for calculating a reference waveform function by:
An insulation resistance determination step for calculating an overshoot rate based on the peak value of the reference waveform function and the recording waveform data, and determining an insulation resistance of the object;
A lightning impulse withstand voltage test method comprising:
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