JP2016130650A

JP2016130650A - 部分放電監視装置

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Publication number: JP2016130650A
Application number: JP2015004005A
Authority: JP
Inventors: 利之井関; Toshiyuki Izeki; 竹内　博; Hiroshi Takeuchi; 博竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: JP6355568B2

Abstract

【課題】バンドパスフィルタの個数を増やすことなく外部ノイズの影響が抑制され、部分放電の検出精度の向上が可能な部分放電監視装置を提供すること。
【解決手段】
部分放電監視装置６は、フィルタ装置８、検出器９および制御処理部１０を備える。フィルタ装置８は、カットオフ周波数が可変なバンドパスフィルタ１１とカットオフ周波数が可変な帯域阻止フィルタ１２とバンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタとの切り替えが可能である。制御処理部１０は、ガス絶縁機器５内で部分放電が発生していない状態で、フィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１に設定し、検出周波数帯域をバンドパスフィルタ１１の帯域で掃引しながら検出器９により検出された信号強度を取得することにより、検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定した後、外部ノイズの発生個数に応じてフィルタ装置８を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス絶縁機器の部分放電を監視するための部分放電監視装置に関する。

ガス絶縁機器の設置環境には、設置場所が屋内外のいずれであるかにかかわらず、放送波、通信波または気中コロナといった外部ノイズが存在する。ガス絶縁機器は、絶縁スペーサを介して接続された複数の金属容器内に通電部を配置して構成されるため、外部ノイズが金属容器を通過してガス絶縁機器内に侵入することはないが、外部ノイズが絶縁スペーサを通過してガス絶縁機器内に侵入する。従って、ガス絶縁機器の部分放電を監視する場合、部分放電の検出精度を向上させるためには、ガス絶縁機器内に侵入する外部ノイズによる影響を除去することが重要となる。

特許文献１に記載された部分放電監視装置は、互いに異なる特定周波数の信号のみを通過させる複数個のバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの前後に接続された高周波スイッチとを備え、高周波スイッチを切り替えることによって、特定の周波数帯の信号のみを取り出し、外部ノイズの少ない周波数帯での部分放電の検出を可能としている。

特開平８−９４７００号公報

しかしながら、特許文献１に記載された部分放電監視装置では、部分放電の検出精度を向上させるために、より多くのバンドパスフィルタを用いる必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バンドパスフィルタの個数を増やすことなく、部分放電の検出精度の向上が可能な部分放電監視装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る部分放電監視装置は、ガス絶縁機器に取り付けられた部分放電センサに接続され、カットオフ周波数が可変なバンドパスフィルタとカットオフ周波数が可変な帯域阻止フィルタと前記バンドパスフィルタおよび前記帯域阻止フィルタを直列に接続したフィルタとの切り替えが可能なフィルタ装置と、前記部分放電センサにより検出され前記フィルタ装置を通過した信号が入力され、当該信号から部分放電を検出可能な検出器と、前記フィルタ装置の制御が可能な制御処理部と、を備え、前記制御処理部は、前記ガス絶縁機器内で部分放電が発生していない状態で、前記フィルタ装置を前記バンドパスフィルタに設定し、前記部分放電センサの検出周波数帯域を前記バンドパスフィルタの帯域で掃引しながら前記検出器により検出された信号強度を取得することにより、前記検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定した後、前記外部ノイズの発生個数が３個以下の場合は、当該発生個数に応じて当該外部ノイズを除去するように前記フィルタ装置を制御することを特徴とする。

この発明によれば、バンドパスフィルタの個数を増やすことなく、部分放電の検出精度の向上が可能になる、という効果を奏する。

実施の形態に係る部分放電監視装置の構成を示す図フィルタ装置の構成を示す図フィルタ装置が帯域阻止フィルタに設定された状態を示した図フィルタ装置がバンドパスフィルタおよび帯域阻止フィルタを直列に接続したフィルタに設定された状態を示した図バンドパスフィルタの構成例を示した回路図帯域阻止フィルタの構成例を示した回路図制御処理部のハードウェア構成を示した図部分放電が発生しておらずかつ外部ノイズが発生している場合において、部分放電センサにより検出された信号を周波数解析した例を示した図制御処理部によるフィルタ装置の設定方法を示したフローチャート検出周波数帯域をバンドパスフィルタの帯域幅で掃引する様子を模式的に示した図フィルタ装置を帯域阻止フィルタに設定した場合のフィルタ特性を示した図フィルタ装置をバンドパスフィルタに設定した場合のフィルタ特性を示した図フィルタ装置をバンドパスフィルタおよび帯域阻止フィルタを直列に接続した構成のフィルタに設定した場合のフィルタ特性を示した図部分放電センサにより検出された部分放電信号の周波数特性の一例を示した図部分放電信号に外部ノイズが重なった周波数特性の例を示した図外部ノイズが除去された部分放電信号の周波数特性の例を示した図

以下に、本発明に係る部分放電監視装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る部分放電監視装置６の構成を示す図である。部分放電監視装置６は、ガス絶縁機器５の部分放電を監視するための装置である。図示例では、ガス絶縁機器５は、ガス絶縁開閉装置であり、ガス絶縁開閉装置の構成の一部が示されている。

まず、ガス絶縁機器５の構成について説明する。ガス絶縁機器５は、円筒状の金属容器１ａ〜１ｃを軸方向に連結して構成され、内部に絶縁ガスが密封されるタンク１と、タンク１内を軸方向に延伸する通電部である導体３と、金属容器１ａ，１ｂ間に挟持され、導体３を絶縁支持する絶縁スペーサ２ａと、金属容器１ｂ，１ｃ間に挟持され、導体３を絶縁支持する絶縁スペーサ２ｂと、金属容器１ａに取り付けられた部分放電センサ４ａと、金属容器１ｂに取り付けられた部分放電センサ４ｂと、金属容器１ｃに取り付けられた部分放電センサ４ｃとを備える。なお、金属容器の個数および部分放電センサの設置数は図示例に限定されない。

部分放電センサ４ａ〜４ｃは、それぞれ、金属容器１ａ〜１ｃ内に配置された電極である。すなわち、部分放電センサ４ａ〜４ｃは、部分放電源から発生した高周波の電磁波信号を検出することができる。詳細には、部分放電が発生した場合には、部分放電センサ４ａ〜４ｃには、導体３を流れる定格電流に起因する商用周波数の電圧の位相に同期した部分放電に起因する高周波の信号が誘起される。ここで、部分放電源は、例えばタンク１内に混入した金属異物である。また、部分放電の周波数は、３００ＭＨｚから２ＧＨｚまでの範囲が典型的である。なお、部分放電センサ４ａ〜４ｃは、電極以外で構成されていてもよい。また、部分放電センサ４ａ〜４ｃは、ガス絶縁機器５の外部に配置されてガス絶縁機器５に取り付けられていてもよい。

部分放電監視装置６は、電力ケーブル７を介して部分放電センサ４ｂに接続される。なお、部分放電監視装置６は、部分放電センサ４ａまたは部分放電センサ４ｃに接続されていてもよい。

次に、図１および図２を参照して、部分放電監視装置６の構成について説明する。図２は、フィルタ装置８の構成を示す図である。

部分放電監視装置６は、電力ケーブル７を介して部分放電センサ４ｂに接続されたフィルタ装置８と、フィルタ装置８に接続され、フィルタ装置８の出力が入力される検出器９と、フィルタ装置８および検出器９にそれぞれ接続され、検出器９による検出結果が入力されるとともにフィルタ装置８を制御可能な制御処理部１０と、検出器９による検出結果を表示可能な表示器２０とを備える。

フィルタ装置８は、カットオフ周波数が可変なバンドパスフィルタ１１と、カットオフ周波数が可変な帯域阻止フィルタ１２と、スイッチ１３，１４，１５，１６とを備える。フィルタ装置８は、スイッチ１３，１４，１５，１６を切り替えることにより、バンドパスフィルタ１１と、帯域阻止フィルタ１２と、バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタとの切り替えが可能である。すなわち、フィルタ装置８は、バンドパスフィルタ１１として機能し、あるいは、帯域阻止フィルタ１２として機能し、あるいは、バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタとして機能する。図２では、フィルタ装置８はバンドパスフィルタ１１に設定されている。なお、図３は、フィルタ装置８が帯域阻止フィルタ１２に設定された状態を示した図、図４は、フィルタ装置８がバンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタに設定された状態を示した図である。

バンドパスフィルタ１１は、バンドパスフィルタ１１の２個のカットオフ周波数間、すなわち、カットオフ周波数ｆ_BPc1からカットオフ周波数ｆ_BPc2までの帯域の信号のみを通過させるフィルタである。なお、バンドパスフィルタ１１の中心周波数は、カットオフ周波数ｆ_BPc1からカットオフ周波数ｆ_BPc2までの帯域の中心の周波数で定義されるものとする。

図５は、バンドパスフィルタ１１の構成例を示した回路図である。図５では、バンドパスフィルタ１１は、リアクトルＬ１とコンデンサＣ２とリアクトルＬ３とからなるハイパスフィルタと、コンデンサＣ１とリアクトルＬ２とコンデンサＣ３とからなるローパスフィルタとの組み合わせで構成される。ここで、コンデンサＣ１〜Ｃ３は、静電容量が可変な可変容量コンデンサである。可変容量コンデンサとしては、ＢＳＴ（バリウムストロンチウムチタン酸塩）コンデンサが挙げられる。ＢＳＴコンデンサの容量は、ＢＳＴコンデンサの端子に印加する電圧を変化させることで変えることができる。リアクトルＬ１〜Ｌ３は、インダクタンスが可変な可変インダクタンスリアクトルである。可変インダクタンスリアクトルとしては、ＲＦ-ＭＥＭＳ(ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ-ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ)可変インダクタデバイスが挙げられる。ＲＦ-ＭＥＭＳ可変インダクタデバイスは、印加する電圧を変化させることでインダクタンスを変えることができる。また、カットオフ周波数ｆ_BPc1は、コンデンサＣ２の静電容量の逆数に正比例し、リアクトルＬ１またはリアクトルＬ３のインダクタンスの逆数に正比例する。カットオフ周波数ｆ_BPc2は、コンデンサＣ１またはコンデンサＣ３の静電容量の逆数に正比例し、リアクトルＬ２のインダクタンスの逆数に正比例する。従って、コンデンサＣ１〜Ｃ３の静電容量とリアクトルＬ１〜３のインダクタンスを変化させることで、カットオフ周波数ｆ_BPc1およびカットオフ周波数ｆ_BPc2を独立に変化させることができる。

帯域阻止フィルタ１２は、帯域阻止フィルタ１２の２個のカットオフ周波数間、すなわち、カットオフ周波数ｆ_BEc1からカットオフ周波数ｆ_BEc2までの帯域の信号の通過を阻止するフィルタである。

図６は、帯域阻止フィルタ１２の構成例を示した回路図である。図６では、帯域阻止フィルタ１２は、リアクトルＬ４とコンデンサＣ５とリアクトルＬ６とからなるハイパスフィルタと、コンデンサＣ４とリアクトルＬ５とコンデンサＣ６とからなるローパスフィルタとの組み合わせで構成される。ここで、コンデンサＣ４〜Ｃ６は、静電容量が可変な可変容量コンデンサである。可変容量コンデンサとしては、上記したＢＳＴコンデンサが挙げられる。リアクトルＬ４〜Ｌ６は、インダクタンスが可変な可変インダクタンスリアクトルである。可変インダクタンスリアクトルとしては、上記したＲＦ-ＭＥＭＳ可変インダクタデバイスが挙げられる。また、カットオフ周波数ｆ_BEc1は、コンデンサＣ４またはコンデンサＣ６の静電容量の逆数に正比例し、リアクトルＬ５のインダクタンスの逆数に正比例する。カットオフ周波数ｆ_BEc2は、コンデンサＣ５の静電容量の逆数に正比例し、リアクトルＬ４またはリアクトルＬ６のインダクタンスの逆数に正比例する。従って、コンデンサＣ４〜Ｃ６の静電容量とリアクトルＬ４〜６のインダクタンスを変化させることで、カットオフ周波数ｆ_BEc1およびカットオフ周波数ｆ_BEc2を独立に変化させることができる。

図１に示す制御処理部１０は、フィルタ装置８の制御が可能である。具体的には、制御処理部１０は、図２に示すスイッチ１３，１４，１５，１６に制御信号を出力し、スイッチ１３，１４，１５，１６の開閉を制御する。

また、制御処理部１０は、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御する。コンデンサＣ１〜Ｃ３をＢＳＴコンデンサとした場合、コンデンサＣ１〜Ｃ３の端子に印加する電圧とリアクトルＬ１〜Ｌ３をＲＦ-ＭＥＭＳ可変インダクタデバイスとした場合、リアクトルＬ１〜Ｌ３の端子に印加する電圧を調整することで、制御処理部１０は、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御することができる。

また、制御処理部１０は、帯域阻止フィルタ１２のカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を制御する。コンデンサＣ４〜Ｃ６をＢＳＴコンデンサとした場合、コンデンサＣ４〜Ｃ６の端子に印加する電圧とリアクトルＬ４〜Ｌ６をＲＦ-ＭＥＭＳ可変インダクタデバイスとした場合、リアクトルＬ４〜Ｌ６の端子に印加する電圧を調整することで、制御処理部１０は、帯域阻止フィルタ１２のカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を制御することができる。

制御処理部１０は、制御プログラムにしたがって動作するＣＰＵによって実現される。図７は、制御処理部１０のハードウェア構成を示した図である。制御処理部１０は、ＣＰＵ１０ａ、メモリ１０ｂおよび入出力インタフェース１０ｃを備える。

フィルタ装置８は、検出器９に接続されている。検出器９には、部分放電センサ４ｂにより検出されフィルタ装置８を通過した信号が入力される。検出器９は、フィルタ装置８を通過した信号から部分放電を検出することができる。検出器９は、フィルタ装置８の出力信号の信号強度を部分放電の発生の有無を判定するための判定閾値と比較し、フィルタ装置８の出力信号の信号強度が判定閾値以上となるときに、部分放電信号を検出したと判定する。検出器９は、部分放電信号の検出結果を表示器２０に出力する。表示器２０は、部分放電信号の検出の有無を表示することができる。

次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、ガス絶縁機器５内で部分放電が発生していない状態で、制御処理部１０の制御によって、外部ノイズを除去するためのフィルタ装置８の設定を行なう。

図８は、部分放電が発生しておらずかつ外部ノイズが発生している場合において、部分放電センサ４ｂにより検出された信号を周波数解析した例を示した図である。図８（ａ）〜（ｃ）において、横軸は周波数、縦軸は信号強度である。部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域は、下限周波数ｆ_Lから上限周波数ｆ_Uまでの範囲である。部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域は、部分放電センサ４ｂの特性で決まる。

図８（ａ）では、特定の１個の帯域に外部ノイズＮが発生している場合を示している。図８（ｂ）では、特定の２個の帯域に外部ノイズＮ１，Ｎ２が発生している場合を示している。図８（ｃ）では、特定の３個の帯域に外部ノイズＮ１，Ｎ２，Ｎ３が発生している場合を示している。

なお、以下では、外部からガス絶縁機器５の内部に侵入する外部ノイズのうち信号強度が部分放電の発生の有無を判定するための判定閾値以上の外部ノイズを検出の対象とする。信号強度が判定閾値未満の外部ノイズについては除去をしなくとも部分放電の判定に影響を与えることがない。外部ノイズは、絶縁スペーサ２ａ，２ｂを通過して、タンク１内に侵入する。外部ノイズ源は、放送波、通信波または気中コロナが典型的である。

図９は、制御処理部１０によるフィルタ装置８の設定方法を示したフローチャートである。まず、制御処理部１０は、フィルタ装置８のスイッチ１３〜１６を制御してフィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１に設定し、部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域内における外部ノイズの発生パターンを調べる（Ｓ１）。すなわち、制御処理部１０は、部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定する。

このため、制御処理部１０は、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御して、バンドパスフィルタ１１の帯域幅であるｆ_BPc2−ｆ_BPc1を一定の幅Ｂに保ちつつＢ以下の周波数間隔でバンドパスフィルタ１１の帯域を移動させながら検出周波数帯域をバンドパスフィルタ１１の帯域で掃引し、バンドパスフィルタ１１の帯域が移動するごとに検出器９により検出されたフィルタ装置８の出力信号の信号強度を取得する。これにより、制御処理部１０は、部分放電センサ４ｂにより検出された信号強度の周波数分布を取得することができる。ここで、Ｂは、外部ノイズの帯域幅以下に設定される。外部ノイズの帯域幅は、外部ノイズ源から想定される。外部ノイズの帯域幅は、例えば４０ＭＨｚである。なお、図１０では、検出周波数帯域をバンドパスフィルタ１１の帯域幅で掃引する様子を模式的に示している。図１０では、横軸は周波数、縦軸はバンドパスフィルタ１１の利得を示している。

制御処理部１０は、上記した信号強度の周波数分布と上記した部分放電の発生の有無を判定するための判定閾値とに基づき、検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定する。すなわち、制御処理部１０は、信号強度が連続して判定閾値以上となる帯域を外部ノイズの帯域と判定することで、外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定することができる。なお、制御処理部１０は、信号強度が連続して判定閾値以上となる帯域から極大値を与える周波数を求めることで、外部ノイズの周波数を特定することができる。

次に、制御処理部１０は、外部ノイズの発生個数が１個以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。

制御処理部１０は、Ｓ２での判定の結果、外部ノイズの発生個数が０個である場合には（Ｓ２、Ｎｏ）、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御して、カットオフ周波数ｆ_BPc1を検出周波数帯域の下限周波数ｆ_Lに設定するとともに、カットオフ周波数ｆ_BPc2を検出周波数帯域の上限周波数ｆ_Uに設定する（Ｓ３）。これにより、部分放電センサ４ｂにより検出された信号は、実質バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を通過することなく検出器９に出力される。

制御処理部１０は、Ｓ２での判定の結果、外部ノイズの発生個数が１個以上である場合には（Ｓ２、Ｙｅｓ）、さらに外部ノイズの発生個数が２個以上であるか否かを判定する（Ｓ４）。

制御処理部１０は、Ｓ４での判定の結果、外部ノイズの発生個数が１個である場合には（Ｓ４、Ｎｏ）、フィルタ装置８のスイッチ１３〜１６を制御してフィルタ装置８を帯域阻止フィルタ１２に設定した後、帯域阻止フィルタ１２のカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を制御して、カットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2間に外部ノイズの帯域が含まれるようにカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を設定する（Ｓ５）。例えば、カットオフ周波数ｆ_BEc1は外部ノイズの帯域の下限周波数に設定され、カットオフ周波数ｆ_BEc2は外部ノイズの帯域の上限周波数に設定される。

図１１は、フィルタ装置８を帯域阻止フィルタ１２に設定した場合のフィルタ特性を示した図である。図１１では、横軸は周波数、縦軸は帯域阻止フィルタ１２の利得を示している。図１１に示すフィルタ特性により、フィルタ装置８は、外部ノイズを除去した信号を検出器９に出力することができる。

制御処理部１０は、Ｓ４での判定の結果、外部ノイズの発生個数が２個以上である場合には（Ｓ４、Ｙｅｓ）、さらに外部ノイズの発生個数が３個以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。

制御処理部１０は、Ｓ６での判定の結果、外部ノイズの発生個数が２個である場合には（Ｓ６、Ｎｏ）、フィルタ装置８のスイッチ１３〜１６を制御してフィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１に設定した後、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御して、２個の外部ノイズの帯域間にカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2が含まれるようにカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を設定する（Ｓ７）。詳細には、制御処理部１０は、２個の外部ノイズを中心周波数が低い順に第１の外部ノイズ、第２の外部ノイズとしたときに、カットオフ周波数ｆ_BPc1を第１の外部ノイズの帯域の上限周波数以上に設定し、カットオフ周波数ｆ_BPc2を第２の外部ノイズの帯域の下限周波数以下に設定する。例えば、カットオフ周波数ｆ_BPc1は第１の外部ノイズの帯域の上限周波数に設定され、カットオフ周波数ｆ_BPc2は第２の外部ノイズの帯域の下限周波数に設定される。

図１２は、フィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１に設定した場合のフィルタ特性を示した図である。図１２では、横軸は周波数、縦軸はバンドパスフィルタ１１の利得を示している。図１２に示すフィルタ特性により、フィルタ装置８は、２個の外部ノイズを除去した信号を検出器９に出力することができる。

制御処理部１０は、Ｓ６での判定の結果、外部ノイズの発生個数が３個以上である場合には（Ｓ６、Ｙｅｓ）、さらに外部ノイズの発生個数が４個以上であるか否かを判定する（Ｓ８）。

制御処理部１０は、Ｓ８での判定の結果、外部ノイズの発生個数が３個である場合には（Ｓ８、Ｎｏ）、フィルタ装置８のスイッチ１３〜１６を制御してフィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタに設定した後、３個の外部ノイズを除去するようにカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2，ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を設定する（Ｓ９）。すなわち、３個の外部ノイズを中心周波数が低い順に第１から第３の外部ノイズとしたときに、制御処理部１０は、バンドパスフィルタ１１のカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を制御して、第１および第３の外部ノイズの帯域間にカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2が含まれるようにカットオフ周波数ｆ_BPc1，ｆ_BPc2を設定するとともに、帯域阻止フィルタ１２のカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を制御して、カットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2間に第２の外部ノイズの帯域が含まれるようにカットオフ周波数ｆ_BEc1，ｆ_BEc2を設定する（Ｓ９）。詳細には、制御処理部１０は、カットオフ周波数ｆ_BPc1を第１の外部ノイズの帯域の上限周波数に設定し、カットオフ周波数ｆ_BPc2を第３の外部ノイズの帯域の下限周波数に設定し、カットオフ周波数ｆ_BEc1を第２の外部ノイズの帯域の下限周波数に設定し、カットオフ周波数ｆ_BEc2を第２の外部ノイズの帯域の上限周波数に設定する。例えば、カットオフ周波数ｆ_BPc1は第１の外部ノイズの帯域の上限周波数に設定され、カットオフ周波数ｆ_BPc2は第３の外部ノイズの帯域の下限周波数に設定され、カットオフ周波数ｆ_BEc1は第２の外部ノイズの帯域の下限周波数に設定され、カットオフ周波数ｆ_BEc2は第２の外部ノイズの帯域の上限周波数に設定される。

図１３は、フィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタに設定した場合のフィルタ特性を示した図である。図１３では、横軸は周波数、縦軸はバンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタの利得を示している。図１３に示すフィルタ特性により、フィルタ装置８は、３個の外部ノイズを除去した信号を検出器９に出力することができる。

制御処理部１０は、Ｓ８での判定の結果、外部ノイズの発生個数が４個以上である場合には（Ｓ８、Ｙｅｓ）、信号強度の高い順に３個の外部ノイズを選択する（Ｓ１０）。そして、制御処理部１０は、選択された３個の外部ノイズに対して、外部ノイズの発生個数が３個の場合と同じ処理（Ｓ９）を実施する。すなわち、外部ノイズの発生個数が４個以上である場合には、信号強度の高い順に３個の外部ノイズを除去するようにフィルタ装置８を設定する。

このように、制御処理部１０は、部分放電の監視前に、外部ノイズの発生パターンに応じてフィルタ装置８を設定する。

次に、部分放電監視装置６による部分放電の検出処理について説明する。ガス絶縁機器５の内部で部分放電が発生した場合、部分放電センサ４ｂは、部分放電信号を検出する。図１４は、部分放電センサ４ｂにより検出された部分放電信号の周波数特性の一例を示した図である。図１４は、外部ノイズが発生していない場合の周波数特性を示している。

外部ノイズが発生している場合は、部分放電信号に外部ノイズが重なる。図１５は、部分放電信号に外部ノイズが重なった周波数特性の例を示した図である。図１５（ａ）は、図１４の部分放電信号と図８（ａ）の外部ノイズＮが重なった例である。図１５（ｂ）は、図１４の部分放電信号と図８（ｂ）の外部ノイズＮ１，Ｎ２が重なった例である。図１５（ｃ）は、図１４の部分放電信号と図８（ｃ）の外部ノイズＮ１，Ｎ２，Ｎ３が重なった例である。

上記したように、制御処理部１０は、外部ノイズの発生パターンに応じて、事前にフィルタ装置８の設定をする。そのため、部分放電センサ４ｂにより検出された信号がフィルタ装置８を通過すると、外部ノイズが除去された周波数特性の信号となる。図１５（ａ）に示す信号は、帯域阻止フィルタ１２によって外部ノイズＮが除去されるので、フィルタ装置８から検出器９に出力される信号の周波数特性は図１６（ａ）のようになる。すなわち、図１６（ａ）では、外部ノイズＮの帯域の信号が除去されている。また、図１５（ｂ）に示す信号は、バンドパスフィルタ１１によって外部ノイズＮ１，Ｎ２が除去されるので、フィルタ装置８から検出器９に出力される信号の周波数特性は図１６（ｂ）のようになる。すなわち、図１６（ｂ）では、外部ノイズＮ１，Ｎ２の帯域の信号が除去されている。図１５（ｃ）に示す信号は、バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタによって外部ノイズＮ１，Ｎ２，Ｎ３が除去されるので、フィルタ装置８から検出器９に出力される信号の周波数特性は図１６（ｃ）のようになる。すなわち、図１６（ｃ）では、外部ノイズＮ１，Ｎ２，Ｎ３の帯域の信号が除去されている。

なお、部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域に外部ノイズが４個以上存在する場合は、信号強度の高い順から３個の外部ノイズが除去された周波数特性の信号がフィルタ装置８から検出器９に出力される。

部分放電センサ４ｂにより検出された部分放電信号が、フィルタ装置８を通過した後、フィルタ装置８の設定によって周波数特性が図１５のように変動したとしても、検出周波数帯域内に十分な信号が存在するので、部分放電信号の特性を抽出し、分析することに問題はない。

以上に説明したように、本実施の形態では、制御処理部１０は、ガス絶縁機器５内で部分放電が発生していない状態で、フィルタ装置８をバンドパスフィルタ１１に設定し、部分放電センサ４ｂの検出周波数帯域をバンドパスフィルタ１１の帯域で掃引しながら検出器９により検出された信号強度を取得することにより、検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定した後、外部ノイズの発生個数が３個以下の場合は、当該発生個数に応じて当該外部ノイズを除去するようにフィルタ装置８を制御する。

また、本実施の形態では、制御処理部１０は、外部ノイズの発生個数が４個以上の場合は、信号強度の高い順から３個の外部ノイズを選択し、選択された外部ノイズを除去するようにフィルタ装置８を制御する。

制御処理部１０による以上のような制御により、バンドパスフィルタ１１の個数を増やすことなく外部ノイズの影響が抑制され、部分放電の検出精度の向上が可能になる。

なお、本実施の形態では、外部ノイズの発生個数が１個の場合は、帯域阻止フィルタ１２のみを用いて外部ノイズを除去し、外部ノイズの発生個数が２個の場合は、バンドパスフィルタ１１のみを用いて外部ノイズを除去し、外部ノイズの発生個数が３個の場合は、バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタを用いて外部ノイズを除去している。このようなフィルタ選択により、部分放電の検出が可能な周波数帯域をより広くとることができる。

ただし、上記以外のフィルタ選択により、外部ノイズを除去することもできる。例えば、外部ノイズの発生個数が１個の場合に、バンドパスフィルタ１１のみを用いて外部ノイズを除去することも可能であり、外部ノイズの発生個数が２個の場合に、バンドパスフィルタ１１および帯域阻止フィルタ１２を直列に接続したフィルタを用いて外部ノイズを除去することも可能であり、外部ノイズの発生個数が３個の場合に、バンドパスフィルタ１１のみを用いて外部ノイズを除去することも可能である。

また、本実施の形態では、制御処理部１０は、バンドパスフィルタ１１の帯域幅であるｆ_BPc2−ｆ_BPc1を一定の幅Ｂに保ちつつＢ以下の周波数間隔でバンドパスフィルタ１１の帯域を移動させながら検出周波数帯域をバンドパスフィルタ１１の帯域で掃引し、バンドパスフィルタ１１の帯域が移動するごとに検出器９により検出されたフィルタ装置８の出力信号の信号強度を取得するとしたが、バンドパスフィルタ１１の帯域幅は常に一定の幅Ｂでなくてもよく、この場合でも、フィルタ装置８の出力信号の信号強度を取得することができる。

本実施の形態では、部分放電監視装置６をガス絶縁機器５に適用する場合について説明したが、部分放電監視装置６は他の高電圧機器に適用することもできる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１タンク、１ａ，１ｂ，１ｃ金属容器、２ａ，２ｂ絶縁スペーサ、３導体、４ａ，４ｂ，４ｃ部分放電センサ、５ガス絶縁機器、６部分放電監視装置、７電力ケーブル、８フィルタ装置、９検出器、１０制御処理部、１０ａＣＰＵ、１０ｂメモリ、１０ｃ入出力インタフェース、１１バンドパスフィルタ、１２帯域阻止フィルタ、１３，１４，１５，１６スイッチ、２０表示器。

Claims

ガス絶縁機器に取り付けられた部分放電センサに接続され、カットオフ周波数が可変なバンドパスフィルタとカットオフ周波数が可変な帯域阻止フィルタと前記バンドパスフィルタおよび前記帯域阻止フィルタを直列に接続したフィルタとの切り替えが可能なフィルタ装置と、
前記部分放電センサにより検出され前記フィルタ装置を通過した信号が入力され、当該信号から部分放電を検出可能な検出器と、
前記フィルタ装置の制御が可能な制御処理部と、
を備え、
前記制御処理部は、前記ガス絶縁機器内で部分放電が発生していない状態で、前記フィルタ装置を前記バンドパスフィルタに設定し、前記部分放電センサの検出周波数帯域を前記バンドパスフィルタの帯域で掃引しながら前記検出器により検出された信号強度を取得することにより、前記検出周波数帯域内における外部ノイズの発生個数および外部ノイズの帯域を特定した後、前記外部ノイズの発生個数が３個以下の場合は、当該発生個数に応じて当該外部ノイズを除去するように前記フィルタ装置を制御することを特徴とする部分放電監視装置。
前記制御処理部は、前記外部ノイズの発生個数が４個以上の場合は、信号強度の高い順から３個の外部ノイズを選択し、選択された外部ノイズを除去するように前記フィルタ装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の部分放電監視装置。
前記制御処理部は、前記外部ノイズの発生個数が１個の場合は、前記フィルタ装置を前記帯域阻止フィルタに設定し、前記帯域阻止フィルタのカットオフ周波数間に前記外部ノイズの帯域が含まれるように前記帯域阻止フィルタのカットオフ周波数を設定し、前記外部ノイズの発生個数が２個の場合は、前記フィルタ装置を前記バンドパスフィルタに設定し、２個の外部ノイズの帯域間に前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数が含まれるように前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数を設定し、前記外部ノイズの発生個数が３個の場合は、３個の外部ノイズを中心周波数が低い順に第１から第３の外部ノイズとしたときに、前記第１および第３の外部ノイズの帯域間に前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数が含まれるように前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数を設定するとともに、前記帯域阻止フィルタのカットオフ周波数間に前記第２の外部ノイズの帯域が含まれるように前記帯域阻止フィルタのカットオフ周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の部分放電監視装置。
前記制御処理部は、前記外部ノイズの発生個数が４個以上の場合は、信号強度の高い順から３個の外部ノイズを選択し、選択された外部ノイズに対して、前記外部ノイズの発生個数が３個の場合と同じ処理を実施することを特徴とする請求項３に記載の部分放電監視装置。