JP2018072304A - Rotary machine diagnostic system and rotary machine diagnostic method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary machine diagnostic system and a rotary machine diagnostic method capable of detecting properly a change of an insulation deterioration state.SOLUTION: A rotary machine diagnostic system 100 comprises: a partial discharge signal distribution acquisition part 111 for acquiring a partial discharge signal distribution with respect to an applied voltage phase of a rotary machine 102; a maximum value extraction processing part 112 for extracting maximum values of positive/negative of a charge amount based on the acquired partial discharge signal distribution; a voltage phase extraction processing part 113 for extracting a voltage phase of the maximum value of any one polarity out of the extracted maximum values, and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction in which the maximum value is a center thereof; and a partial discharge mechanism determination part 114 for determining a partial discharge pattern shape based on magnitude of the maximum values of both positive/negative polarities, and a width from the voltage phase before and after to the voltage phase of the maximum value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転機診断システムおよび回転機診断方法に関する。   The present invention relates to a rotating machine diagnostic system and a rotating machine diagnostic method.

回転機では、運転ストレスによって固定子巻線の絶縁層に亀裂や剥離などの劣化が生じる。運転中の電圧により、劣化部に部分放電が発生し、この部分放電を検出することにより、絶縁の劣化状態を把握している。回転機の部分放電は、運転に伴う電波雑音(以下、ノイズという)の中に埋もれているため、部分放電とノイズとを識別し、部分放電のみを検出する必要がある。
生産設備や産業用機械を駆動するために組み込まれたモータが突発故障を起こすと計画外の修理や部品交換作業が必要となり、生産設備が稼動中止に陥ることも考えられる。生産設備を停止させる計画的な診断によって、モータの劣化具合をある程度把握することは可能であるが、モータを停止させることで生産設備の稼働率低下が生じる。運転中診断であれば、設備稼働率低下を防ぐことが可能となるため、運転中のモータ診断技術のニーズが高まっている。ここで、上記高電圧モータ故障の約25%が絶縁劣化に起因していることから、絶縁劣化を診断する技術の開発が進められている。高電圧モータでは、部分放電計測によって得られる部分放電パターンと呼ばれる印加電圧位相に対する放電電荷量分布からモータ内部の局所的な絶縁劣化を診断している。
In a rotating machine, deterioration such as cracks and peeling occurs in the insulating layer of the stator winding due to operating stress. A partial discharge occurs in the deteriorated part due to the voltage during operation, and the deterioration state of the insulation is grasped by detecting this partial discharge. Since the partial discharge of the rotating machine is buried in radio noise (hereinafter referred to as noise) accompanying operation, it is necessary to distinguish between partial discharge and noise and detect only partial discharge.
If a motor built in to drive a production facility or industrial machine has a sudden failure, unplanned repairs or parts replacement work is required, and the production facility may be suspended. Although it is possible to grasp the degree of deterioration of the motor to some extent by a planned diagnosis for stopping the production facility, the operation rate of the production facility is reduced by stopping the motor. If it is a diagnosis during operation, it is possible to prevent a reduction in equipment operation rate, and thus there is an increasing need for a motor diagnosis technique during operation. Here, since about 25% of the high-voltage motor failure is caused by insulation deterioration, development of a technique for diagnosing insulation deterioration is in progress. In a high voltage motor, local insulation deterioration inside the motor is diagnosed from a distribution of discharge electric charge with respect to an applied voltage phase called a partial discharge pattern obtained by partial discharge measurement.

特許文献1には、回転電機に設けた部分放電センサで検出した信号を分岐して異なる2周波数帯域で同時に計測し、前記計測した信号の2周波数強度相関に基づき2周波強度比が一定範囲にある信号群に分離し、前記分離した信号群をそれぞれの発生頻度分布に分別し、前記分別した発生頻度分布に示された各信号群を演算処理して位相特性に各信号群の分布パターンを表した回転電機の部分放電検出方法が記載されている。特許文献1に記載の部分放電検出方法では、取得した部分放電パターンから部分放電電荷量の正極性、負極性の大小を比較することで、外部放電、内部放電を判別している。   In Patent Document 1, a signal detected by a partial discharge sensor provided in a rotating electrical machine is branched and simultaneously measured in two different frequency bands, and a two-frequency intensity ratio is within a certain range based on a two-frequency intensity correlation of the measured signal. The signal group is separated into a certain signal group, the separated signal group is classified into each occurrence frequency distribution, each signal group indicated in the separated occurrence frequency distribution is processed, and the distribution pattern of each signal group is set to the phase characteristic. A method for detecting partial discharge of a rotating electric machine is described. In the partial discharge detection method described in Patent Document 1, external discharge and internal discharge are determined by comparing the positive and negative polarities of the partial discharge charge amount from the acquired partial discharge pattern.

特開2001−074802号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-074742

特許文献1に記載の部分放電検出方法は、部分放電電荷量の正極性、負極性の値のどちらが大きいかを比較し、部分放電発生部位を大まかに判別する。しかし、部分放電発生個所を詳細に判別するためには、部分放電パターンを分析する必要がある。これまでは、部分放電パターンを検査員が目で見て判別してきたが、絶縁劣化状態を診断するためには自動的に部分放電パターンを判別する必要があるという課題があった。   In the partial discharge detection method described in Patent Document 1, a partial discharge generation site is roughly determined by comparing which of the positive and negative values of the partial discharge charge amount is larger. However, it is necessary to analyze the partial discharge pattern in order to determine in detail the location where the partial discharge occurs. Until now, the inspector visually discriminates the partial discharge pattern, but there has been a problem that it is necessary to automatically discriminate the partial discharge pattern in order to diagnose the insulation deterioration state.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、絶縁劣化状態の変化を適切に検出可能とする回転機診断システムおよび回転機診断方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the rotating machine diagnostic system and rotating machine diagnostic method which can detect the change of an insulation deterioration state appropriately.

上記課題を解決するために、本発明の回転機診断システムは、回転機の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する部分放電信号分布取得部と、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する極大値抽出処理部と、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する電圧位相抽出処理部と、正負両極性の極大値の大小と、前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する部分放電メカニズム判定部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a rotating machine diagnostic system according to the present invention includes a partial discharge signal distribution acquisition unit that acquires a partial discharge signal distribution with respect to an applied voltage phase of a rotating machine, and a charge based on the acquired partial discharge signal distribution. Obtained before and after the maximum value extraction processing unit that extracts the positive and negative maximum values of the quantity, the voltage phase of the maximum value of at least one of the extracted maximum values, and the phase direction centered on the maximum value Based on the voltage phase extraction processing unit for extracting the voltage phase based on the partial discharge signal distribution, the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities, and the width from the previous and subsequent voltage phases to the voltage phase of the maximum value And a partial discharge mechanism determination unit for determining a partial discharge pattern shape.

本発明によれば、絶縁劣化状態の変化を適切に検出可能とする回転機診断システムおよび回転機診断方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a rotating machine diagnosis system and a rotating machine diagnosis method that can appropriately detect a change in an insulation deterioration state.

本発明の実施形態に係る回転機診断システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary machine diagnostic system which concerns on embodiment of this invention. 上記実施形態に係る回転機診断システムのデータ処理装置の構成図である。It is a block diagram of the data processor of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの取得した部分放電信号分布を表にして示す図である。It is a figure which shows the partial discharge signal distribution which the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment acquired as a table | surface. 上記実施形態に係る回転機診断システムのIEC60034-27-2で規定された高電圧モータで発生する部分放電パターン形状の種類を説明する図である。It is a figure explaining the kind of partial discharge pattern shape generate | occur | produced with the high voltage motor prescribed | regulated by IEC60034-27-2 of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの部分放電パターン形状を分類する部分放電パターン形状判定表を示す図である。It is a figure which shows the partial discharge pattern shape determination table which classify | categorizes the partial discharge pattern shape of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの絶縁劣化診断の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the insulation deterioration diagnosis of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの部分放電パターン形状の分類例1を示す図であり、(a)は部分放電パターン形状を示す図、(b)は部分放電パターン形状の判定を示す図である。It is a figure which shows the classification example 1 of the partial discharge pattern shape of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment, (a) is a figure which shows a partial discharge pattern shape, (b) is a figure which shows the determination of a partial discharge pattern shape. is there. 上記実施形態に係る回転機診断システムの部分放電パターン形状の分類例2を示す図であり、(a)は部分放電パターン形状を示す図、(b)は部分放電パターン形状の判定を示す図である。It is a figure which shows the classification example 2 of the partial discharge pattern shape of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment, (a) is a figure which shows a partial discharge pattern shape, (b) is a figure which shows the determination of a partial discharge pattern shape. is there. 上記実施形態に係る回転機診断システムの絶縁劣化診断の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the insulation deterioration diagnosis of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの部分放電メカニズム判定の適用例を示す図であり、(a)は適用例1の電荷量分布のパラメータを示す図、(b)(c)は、適用例2の電荷量分布パラメータを示す図である。It is a figure which shows the application example of the partial discharge mechanism determination of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment, (a) is a figure which shows the parameter of the charge amount distribution of the application example 1, (b) (c) is an application example. FIG. 6 is a diagram illustrating a charge amount distribution parameter of 2; 上記実施形態に係る回転機診断システムの部分放電メカニズム判定の適用例3を説明する図である。It is a figure explaining the application example 3 of the partial discharge mechanism determination of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(1-1) Internal void(内部ボイド)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a determination of (1-1) Internal void (internal void) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(1-2) Internal delamination(内部剥離)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a determination of (1-2) Internal delamination (internal peeling) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(1-3)Delamination between conductor and insulation(導体−絶縁層間放電)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of determination of (1-3) Delamination between conductor and insulation (conductor-insulation interlayer discharge) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(2)Slot partial discharges(スロット部分放電)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a determination of (2) Slot partial discharges (slot partial discharge) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(3-1) Corona activity at the S/C and stress grading coating(コロナ放電)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a determination of (3-1) Corona activity at the S / C and stress grading coating (corona discharge) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(3-2) Surface discharges tracking(沿面放電)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a determination of (3-2) Surface discharges tracking (creeping discharge) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る回転機診断システムの(3-3) Gap type discharges(ギャップ型放電)の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of determination of (3-3) Gap type discharges (gap type discharge) of the rotary machine diagnostic system which concerns on the said embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る回転機診断システムの構成を示す図である。本実施形態の回転機診断システムは、回転機の絶縁劣化診断に適用した例である。
図1に示すように、電源101は、回転機102に給電線103a,103b,103cを介して電力を供給する。回転機診断システム100は、引出線104、結合コンデンサ105、電流センサ106、電流センサ107、電圧センサ108、およびデータ処理装置110を備える。
電源101から回転機102へ給電線103a、103b、103cを介して電力が供給されている。給電線103aからは引出線104が引き出され、結合コンデンサ105を介して接地されている。
電流センサ106は、給電線103aを流れる電流信号波形を計測し、電流センサ107は、引出線104を流れる電流の変動を計測する。2つの電流センサ106,107は、設置場所を変えて2箇所で電流を検出することで、流れる電流の方向性により絶縁劣化箇所を推定でき、かつ高精度(ノイズの影響がない)で計測することができる。
電圧センサ108は、給電線103aを介して回転機102に印加される電圧波形を計測する。
電流センサ106および電圧センサ108は、給電線103a,103b,103cのうちのいずれにおいても設置が可能である。同様に、引出線104、結合コンデンサ105および電流センサ107は、給電線103a,103b,103cのうちのいずれにも接続が可能である。電流センサ106〜108は、設置された給電線103a,103b,103cの信号を検出する。なお、給電線103a,103b,103cを総称する場合は、給電線103と呼ぶ。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rotating machine diagnostic system according to an embodiment of the present invention. The rotating machine diagnosis system of this embodiment is an example applied to insulation deterioration diagnosis of a rotating machine.
As shown in FIG. 1, the power source 101 supplies power to the rotating machine 102 via power supply lines 103a, 103b, and 103c. The rotating machine diagnostic system 100 includes a lead wire 104, a coupling capacitor 105, a current sensor 106, a current sensor 107, a voltage sensor 108, and a data processing device 110.
Electric power is supplied from the power source 101 to the rotating machine 102 via power supply lines 103a, 103b, and 103c. A lead line 104 is led out from the power supply line 103 a and is grounded through a coupling capacitor 105.
The current sensor 106 measures a current signal waveform flowing through the feeder line 103a, and the current sensor 107 measures fluctuations in the current flowing through the lead line 104. The two current sensors 106 and 107 detect the current at two locations by changing the installation location, so that it is possible to estimate the insulation degradation location based on the direction of the flowing current and measure with high accuracy (no influence of noise). be able to.
The voltage sensor 108 measures a voltage waveform applied to the rotating machine 102 via the feeder line 103a.
The current sensor 106 and the voltage sensor 108 can be installed in any of the feeder lines 103a, 103b, and 103c. Similarly, the lead line 104, the coupling capacitor 105, and the current sensor 107 can be connected to any of the feeder lines 103a, 103b, and 103c. Current sensors 106 to 108 detect signals of installed feeder lines 103a, 103b, and 103c. Note that the power supply lines 103a, 103b, and 103c are collectively referred to as a power supply line 103.

図1では、電流センサ107は、給電線103と結合コンデンサ105の間に設置しているが、設置スペースに応じて結合コンデンサ105と接地線の間に設置してもよい。また、各相に対して電流センサを、給電線103と給電線103からの引出線104の2箇所設置しているが、給電線103のみに電流センサ106を設置するようにしてもよい。この場合、ノイズには弱くなるものの、電流センサの数を減らし、簡単な装置構成とすることができる。また、電流センサの種類は、どのようなものでもよく、例えば、貫通型電流センサ、クランプ型電流センサ、分割型電流センサ、磁気光学効果を用いた光ファイバセンサ等を使用することができる。電圧センサの種類についても限定されず、例えば、プローブ型センサ、非接触型センサ等を使用することができる。   In FIG. 1, the current sensor 107 is installed between the feed line 103 and the coupling capacitor 105, but may be installed between the coupling capacitor 105 and the ground line depending on the installation space. In addition, two current sensors are provided for each phase, that is, the power supply line 103 and the lead-out line 104 from the power supply line 103, but the current sensor 106 may be provided only in the power supply line 103. In this case, although weak against noise, the number of current sensors can be reduced and a simple device configuration can be obtained. Also, any type of current sensor may be used. For example, a through-type current sensor, a clamp-type current sensor, a split-type current sensor, an optical fiber sensor using a magneto-optic effect, or the like can be used. The type of the voltage sensor is not limited, and for example, a probe type sensor or a non-contact type sensor can be used.

図2は、本発明の実施形態に係る回転機診断システムのデータ処理装置の構成図である。
図2に示すように、データ処理装置110は、部分放電信号分布取得部111と、極大値抽出処理部112と、電圧位相抽出処理部113と、部分放電メカニズム判定部114と、を備える。
データ処理装置110は、回転機診断システム100に関する各機能を実現するための所定のプログラムを導入されたコンピュータにより実現され、当該コンピュータのCPUがメモリに所定のプログラムを読み込み実行することにより、回転機診断システム100の回転機診断方法として機能する。
FIG. 2 is a configuration diagram of a data processing device of the rotating machine diagnosis system according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the data processing device 110 includes a partial discharge signal distribution acquisition unit 111, a maximum value extraction processing unit 112, a voltage phase extraction processing unit 113, and a partial discharge mechanism determination unit 114.
The data processing device 110 is realized by a computer into which a predetermined program for realizing each function related to the rotating machine diagnosis system 100 is introduced, and the CPU of the computer reads the predetermined program into a memory and executes it, thereby rotating the rotating machine. It functions as a rotating machine diagnostic method of the diagnostic system 100.

<部分放電信号分布取得部111>
部分放電信号分布取得部111は、回転機102の印加電圧位相(以下、電圧位相という)に対する部分放電信号分布データ(以下、部分放電信号分布という)を取得する。具体的には、部分放電信号分布取得部111は、計測した部分放電起因の電流変動を、電圧位相に対して同期することで部分放電信号分布を取得する。本実施形態では、部分放電信号分布取得部111は、回転機102に取り付けられた電流センサ106,107で検出した部分放電起因の電流信号と電圧センサ108から検出した電圧信号とを同期して取り出すことで、部分放電信号分布を取得する。
<Partial discharge signal distribution acquisition unit 111>
The partial discharge signal distribution acquisition unit 111 acquires partial discharge signal distribution data (hereinafter referred to as partial discharge signal distribution) with respect to the applied voltage phase (hereinafter referred to as voltage phase) of the rotating machine 102. Specifically, the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 acquires the partial discharge signal distribution by synchronizing the measured current fluctuation caused by the partial discharge with respect to the voltage phase. In the present embodiment, the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 synchronously extracts the current signal caused by the partial discharge detected by the current sensors 106 and 107 attached to the rotating machine 102 and the voltage signal detected from the voltage sensor 108. Thus, the partial discharge signal distribution is acquired.

部分放電信号分布は、図3に示すようなデジタルデータとして取得できる。図3は、取得した部分放電信号分布を表にして示す図である。図3に示すように、電圧位相 [deg]に対する部分放電電荷量[pC]を格納する。
ここで、計測した電流を積分することで、部分放電によって放出される電荷量分布(PRPDパターン:PRPD pattern、Phase Resolved Partial Discharge pattern)を取得することができる。例えば、後記図6(b)の符号eに示すように、横軸に電圧位相、縦軸に電荷量をとると、電荷量分布(PRPDパターン)は、印加電圧波形101と部分放電信号102の分布とを重ねて示される。
The partial discharge signal distribution can be acquired as digital data as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the acquired partial discharge signal distribution in a table. As shown in FIG. 3, the partial discharge charge amount [pC] with respect to the voltage phase [deg] is stored.
Here, by integrating the measured current, a charge amount distribution (PRPD pattern: PRPD pattern, Phase Resolved Partial Discharge pattern) released by the partial discharge can be acquired. For example, as indicated by reference symbol e in FIG. 6B described later, when the voltage phase is taken on the horizontal axis and the charge amount is taken on the vertical axis, the charge amount distribution (PRPD pattern) is obtained by applying the applied voltage waveform 101 and the partial discharge signal 102 to each other. Overlaid with the distribution.

本実施形態では、回転機診断システム100は、部分放電信号を分離する通過周波数帯域フィルタ300を備える。通過周波数帯域フィルタ300は、通過周波数帯域の異なる複数のフィルタであり、回転機102に取り付けられた電流センサ106,107で検出した部分放電起因の電流信号から、通過周波数帯域毎の部分放電信号を分離する。
部分放電信号分布取得部111は、回転機102に取り付けられた電流センサ106,107で計測した部分放電起因の電流信号に対して通過周波数帯域の異なる通過周波数帯域フィルタ300を使用することで、複数の部分放電信号を分離し、部分放電信号を取得することができる。
In the present embodiment, the rotating machine diagnosis system 100 includes a pass frequency band filter 300 that separates partial discharge signals. The pass frequency band filter 300 is a plurality of filters having different pass frequency bands, and the partial discharge signal for each pass frequency band is obtained from the current signal caused by the partial discharge detected by the current sensors 106 and 107 attached to the rotating machine 102. To separate.
The partial discharge signal distribution acquisition unit 111 uses a plurality of pass frequency band filters 300 having different pass frequency bands for the current signals caused by the partial discharges measured by the current sensors 106 and 107 attached to the rotating machine 102. The partial discharge signals can be separated to obtain partial discharge signals.

<極大値抽出処理部112>
極大値抽出処理部112は、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値(正負両極性の極大値)を抽出する。
<Maximum value extraction processing unit 112>
The maximum value extraction processing unit 112 extracts positive and negative maximum values (maximum values of both positive and negative polarities) of the charge amount based on the acquired partial discharge signal distribution.

<電圧位相抽出処理部113>
電圧位相抽出処理部113は、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相(極大値が発生した時の電圧位相)と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する。
電圧位相抽出処理部113は、抽出した極大値を所定割合とした場合の前後の電圧位相とを抽出する。前後の電圧位相は、極大値を1/2にした場合の値(半分の値)である。さらに、前後の電圧位相は、半分の値以外の例えば3/4にした場合の値(3/4値)の電圧位相である。
また、後記変形例で示すように、電圧位相抽出処理部113は、抽出した正負それぞれの極大値の電圧位相と、正負それぞれの極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出するようにしてもよい。
<Voltage phase extraction processing unit 113>
The voltage phase extraction processing unit 113 performs the voltage phase of the maximum value of at least one of the extracted maximum values (voltage phase when the maximum value occurs), and before and after the phase direction around the maximum value. The voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution is extracted.
The voltage phase extraction processing unit 113 extracts the voltage phase before and after the extracted maximum value as a predetermined ratio. The voltage phase before and after is a value (half value) when the maximum value is halved. Further, the voltage phase before and after is a voltage phase of a value (3/4 value) when it is set to, for example, 3/4 other than a half value.
In addition, as shown in a modification example described later, the voltage phase extraction processing unit 113 acquires the partial voltage signals obtained before and after the extracted voltage phase of each positive and negative maximum value and the phase direction centered on each positive and negative maximum value. You may make it extract the voltage phase based on distribution.

<部分放電メカニズム判定部114>
部分放電メカニズム判定部114は、正負両極性の極大値の大小と、前記極大値を中心として位相方向に前後させた前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する。部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状を基に、部分放電発生部位を示す部分放電メカニズムを判定する。すなわち、部分放電メカニズム判定部114は、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの差の大小から、極大値を中心とした分布の左右の不均衡具合を示す部分放電メカニズムを判定する。
<Partial discharge mechanism determination unit 114>
The partial discharge mechanism determination unit 114 performs partial discharge based on the magnitudes of the maximum values of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the phase value around the maximum value to the voltage phase of the maximum value. The pattern shape is determined. The partial discharge mechanism determination unit 114 determines a partial discharge mechanism indicating a partial discharge occurrence site based on the determined partial discharge pattern shape. That is, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines a partial discharge mechanism indicating the degree of imbalance on the left and right of the distribution centered on the maximum value, based on the difference between the voltage phase before and after the voltage phase of the maximum value.

部分放電メカニズム判定部114は、電圧位相抽出処理部113が、抽出した正負それぞれの極大値の電圧位相と前後の電圧位相とを抽出する場合、正負それぞれの極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する。   When the voltage phase extraction processing unit 113 extracts the extracted voltage phases of the positive and negative maximum values and the voltage phases before and after the partial discharge mechanism determination unit 114, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines the magnitudes of the positive and negative maximum values and the voltage phases of the front and rear. The partial discharge pattern shape is determined based on the width from the voltage phase to the maximum voltage phase.

本実施形態では、部分放電メカニズム判定部114は、正負両極性の極大値の大小と、前記前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とで分類された部分放電パターン形状判定表200(記憶部)(図5参照)を格納している。
部分放電メカニズム判定部114は、取得した正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とを基に、部分放電パターン形状判定表200を参照して部分放電パターン形状を判定する。
部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状と、部分放電パターン形状判定表200の部分放電パターン形状とを照合し、その適否で回転機102か否かを判定する。
部分放電メカニズム判定部114は、取得した極大値を、分類された部分放電パターン形状毎に定められた閾値と比較し、回転機102の絶縁劣化診断を行う。
部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状からパラメータを取得し、当該パラメータに機械学習を適用して回転機の絶縁劣化状態とその状態の変化を検出する。機械学習では、VQC(Vector Quantization Clustering)を適用してもよい。
In the present embodiment, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines the partial discharge pattern shape classified by the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the previous and subsequent voltage phases to the voltage phase of the maximum value. A table 200 (storage unit) (see FIG. 5) is stored.
The partial discharge mechanism determination unit 114 refers to the partial discharge pattern shape determination table 200 based on the acquired maximum and minimum values of both positive and negative polarities and the width from the front and rear voltage phases to the maximum voltage phase. The discharge pattern shape is determined.
The partial discharge mechanism determination unit 114 collates the determined partial discharge pattern shape with the partial discharge pattern shape of the partial discharge pattern shape determination table 200, and determines whether or not the rotating machine 102 is appropriate.
The partial discharge mechanism determination unit 114 compares the acquired maximum value with a threshold value determined for each classified partial discharge pattern shape, and performs insulation deterioration diagnosis of the rotating machine 102.
The partial discharge mechanism determination unit 114 acquires a parameter from the determined partial discharge pattern shape and applies machine learning to the parameter to detect an insulation deterioration state of the rotating machine and a change in the state. In machine learning, VQC (Vector Quantization Clustering) may be applied.

部分放電メカニズム判定部114は、複数の部分放電現象が同時に発生していると考えられる場合は、部分放電信号を取得する際に通過周波数帯域フィルタ300を使用し、周波数帯域ごとに部分放電パターンを取得し、それぞれについて部分放電メカニズムの判定を行う。これにより、部分放電が複数メカニズムによって発生している場合においても判定することが可能となる。   When it is considered that a plurality of partial discharge phenomena occur at the same time, the partial discharge mechanism determination unit 114 uses the pass frequency band filter 300 when acquiring the partial discharge signal, and generates a partial discharge pattern for each frequency band. Acquire and determine the partial discharge mechanism for each. This makes it possible to determine even when partial discharges are generated by a plurality of mechanisms.

以上、回転機診断システム100は、極大値抽出処理部112が、部分放電信号分布取得部111で取得した部分放電信号分布に対して、正負両極性の極大値の大小関係を抽出する。電圧位相抽出処理部113は、極大値が発生した時の電圧位相と、この極大値を中心として位相方向に前後2つ(3/4の値を用いる場合、前後4つ)の電圧位相を抽出し、極大値の電圧位相との幅を取得する。部分放電メカニズム判定部114は、正負両極性の極大値の大小と、極大値を中心として位相方向に前後させた前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状判定表200を参照して部分放電パターンの形状を判定する。部分放電メカニズムが判定できることで、部分放電メカニズムに沿った判定のための閾値選択が可能となり、外部放電、内部放電を判別することができる。また、分布が急峻な形状かどうかを判別できることで、ボイドでの部分放電か、剥離での部分放電なのかを判別することができる。   As described above, in the rotating machine diagnosis system 100, the maximum value extraction processing unit 112 extracts the magnitude relationship between the maximum values of both positive and negative polarities with respect to the partial discharge signal distribution acquired by the partial discharge signal distribution acquisition unit 111. The voltage phase extraction processing unit 113 extracts the voltage phase at the time when the maximum value is generated, and two voltage phases at the front and rear in the phase direction centering on the maximum value (four at the front and rear when a 3/4 value is used). Then, the width of the voltage phase with the maximum value is acquired. The partial discharge mechanism determination unit 114 determines the partial discharge pattern based on the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the phase value around the maximum value to the voltage phase of the maximum value. The shape of the partial discharge pattern is determined with reference to the shape determination table 200. Since the partial discharge mechanism can be determined, it is possible to select a threshold for determination along the partial discharge mechanism, and it is possible to determine external discharge and internal discharge. In addition, since it is possible to determine whether the distribution has a steep shape, it is possible to determine whether the discharge is a partial discharge caused by a void or a partial discharge caused by peeling.

また、本実施形態の回転機診断方法は、回転機102の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する工程と、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する工程と、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する工程と、正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する工程と、を有する。   In addition, the rotating machine diagnosis method of the present embodiment extracts the positive and negative maximum values of the charge amount based on the process of acquiring the partial discharge signal distribution with respect to the applied voltage phase of the rotating machine 102 and the acquired partial discharge signal distribution. The voltage phase of the maximum value of the polarity of the process and at least one of the extracted maximum values, and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction around the maximum value are extracted. And determining a partial discharge pattern shape based on the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the voltage phase to the voltage phase of the maximum value.

[部分放電の種類]
次に、高電圧モータで発生する部分放電パターン形状の種類について説明する。
図4は、IEC(International Electrotechnical Commission)60034-27-2で規定された高電圧モータで発生する部分放電パターン形状の種類を説明する図である。横軸に電圧位相、縦軸に部分放電信号分布をとる。
高電圧モータで発生する部分放電パターン形状の種類は、下記の典型的な7種類に分類できる。
(1-1) Internal void(内部ボイドでの放電)(図4(a)参照)
(1-2) Internal delamination(内部剥離での放電)(図4(b)参照)
(1-3) Delamination between conductor and insulation(導体と絶縁体の間の剥離:(導体−絶縁層間放電)(図4(c)参照)
(2) Slot partial discharges(スロット部分放電)(図4(d)参照)
(3-1) Corona activity at the S/C and stress grading coating(コロナ放電)(図4(e)参照)
(3-2) Surface discharges tracking(沿面放電)(図4(f)参照)
(3-3) Gap type discharges(ギャップ型放電)(図4(g)参照)
[Partial discharge type]
Next, the types of partial discharge pattern shapes generated in the high voltage motor will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining the types of partial discharge pattern shapes generated in a high-voltage motor defined by IEC (International Electrotechnical Commission) 60034-27-2. The horizontal axis represents the voltage phase, and the vertical axis represents the partial discharge signal distribution.
The types of partial discharge pattern shapes generated in a high voltage motor can be classified into the following seven typical types.
(1-1) Internal void (discharge in internal void) (See Fig. 4 (a))
(1-2) Internal delamination (see Fig. 4 (b))
(1-3) Delamination between conductor and insulation (conductor-insulation interlayer discharge) (See Fig. 4 (c))
(2) Slot partial discharges (see Fig. 4 (d))
(3-1) Corona activity at the S / C and stress grading coating (corona discharge) (See Fig. 4 (e))
(3-2) Surface discharges tracking (see Fig. 4 (f))
(3-3) Gap type discharges (See Fig. 4 (g))

[部分放電パターン形状の分類]
次に、部分放電パターン形状の分類について説明する。
図5は、部分放電パターン形状を分類する部分放電パターン形状判定表200を示す図である。
部分放電パターン形状は、正と負の最大値の比較(Comparison positive and negative maximum charges)と部分放電パターンの分布状態(Distribution shape)から、7種類に分類できる。
部分放電パターン形状判定表200の分類(1-1),(1-2),(1-3),(2),(3-1),(3-2),(3-3)は、前記図4の部分放電の種類(1-1),(1-2),(1-3),(2),(3-1),(3-2),(3-3)にそれぞれ対応している。
例えば、Q(p)max=Q(n)maxの場合において、p(n)5−p(n)1≪p(p)5−p(p)1のときはGap type discharges(3-3)と分類され、分布状態p3−p1≒p5−p3のときはInternal void(1-1)と分類され、分布状態p3−p1≪p5−p3のときはInternal delamination(1-2)と分類される。なお、Q(p) max=Q(n) maxの場合において、正の部分放電N(p)の数、負の部分放電の数N(N)よりも大きい場合、コロナ放電が選択される。
[Partial discharge pattern shape classification]
Next, classification of partial discharge pattern shapes will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a partial discharge pattern shape determination table 200 for classifying partial discharge pattern shapes.
The partial discharge pattern shapes can be classified into seven types based on the comparison of positive and negative maximum values (Comparison positive and negative maximum charges) and the distribution state of partial discharge patterns.
The classifications (1-1), (1-2), (1-3), (2), (3-1), (3-2), and (3-3) in the partial discharge pattern shape determination table 200 are: Corresponds to the partial discharge types (1-1), (1-2), (1-3), (2), (3-1), (3-2), and (3-3) in FIG. doing.
For example, in the case of Q (p) max = Q (n) max, if p (n) 5−p (n) 1 << p (p) 5−p (p) 1 then Gap type discharges (3-3 When the distribution state p3-p1 ≒ p5-p3, it is classified as internal void (1-1), and when the distribution state p3-p1 << p5-p3, it is classified as internal delamination (1-2). The In the case of Q (p) max = Q (n) max , when the number of positive partial discharges N (p) is larger than the number of negative partial discharges N (N) , corona discharge is selected.

また、Q(p) max>Q(n) maxの場合において、p(n)5−p(n)1≪p(p)5−p(p)1は存在せず、分布状態p3−p1≒p5−p3のときはCorona activity at the S/C and stress grading coating(3-1)と分類され、分布状態p3−p1≪p5−p3のときはSlot partial discharges (2)と分類される。
また、Q(p) max<Q(n) maxの場合において、p(n)5−p(n)1≪p(p)5−p(p)1のときはSurface discharges tracking(3-2)と分類され、分布状態p3−p1≒p5−p3のときはDelamination between conductor and insulation (1-3)と分類され、分布状態p3−p1≪p5−p3は存在しない。
In addition, when Q (p) max > Q (n) max , p (n) 5−p (n) 1 << p (p) 5−p (p) 1 does not exist, and the distribution state p3−p1 When p5−p3, it is classified as Corona activity at the S / C and stress grading coating (3-1), and when distribution state p3−p1 << p5−p3, it is classified as Slot partial discharges (2).
If Q (p) max <Q (n) max , then p (n) 5−p (n) 1 << p (p) 5−p (p) 1 and Surface discharges tracking (3-2 ) And distribution state p3-p1≈p5-p3, it is classified as Delamination between conductor and insulation (1-3), and there is no distribution state p3-p1 << p5-p3.

以下、上述のように構成された回転機診断システム100の絶縁劣化診断方法について説明する。
[絶縁劣化診断の概要]
まず、回転機診断システムの絶縁劣化診断の概要について説明する。
図6は、回転機診断システムの絶縁劣化診断の概要を説明する図である。
Hereinafter, an insulation deterioration diagnosis method of the rotating machine diagnosis system 100 configured as described above will be described.
[Outline of insulation deterioration diagnosis]
First, an outline of the insulation deterioration diagnosis of the rotating machine diagnosis system will be described.
FIG. 6 is a diagram for explaining the outline of the insulation deterioration diagnosis of the rotating machine diagnosis system.

<Measurement of PD signal(PD信号の測定)>
図6(a)の符号aに示すように、回転機102の給電線103および引出線104に設けた電流センサ106,107および電圧センサ108から、運転中の回転機102の電圧および電流を検出し、PD(Partial Discharge:部分放電)信号として測定する(同図符号b参照)。本実施形態では、部分放電信号分布取得部111は、回転機102に取り付けられた電流センサ106,107で検出した部分放電起因の電流信号と電圧センサ108から検出した電圧信号とを同期して取り出すことで、部分放電信号分布を取得する。図6(a)の符号cに示すように、ノイズからPD信号を分離する(Separation of PD signal from noise)。
<Measurement of PD signal>
6A, the voltage and current of the rotating machine 102 in operation are detected from the current sensors 106 and 107 and the voltage sensor 108 provided on the power supply line 103 and the lead-out line 104 of the rotating machine 102. Then, it is measured as a PD (Partial Discharge) signal (see symbol b in the figure). In the present embodiment, the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 synchronously extracts the current signal caused by the partial discharge detected by the current sensors 106 and 107 attached to the rotating machine 102 and the voltage signal detected from the voltage sensor 108. Thus, the partial discharge signal distribution is acquired. As indicated by reference symbol c in FIG. 6A, a PD signal is separated from noise (Separation of PD signal from noise).

<PD signal to PRPD pattern transformation(PRPDパターンへの変換PD信号)>
図6(b)の符号dに示すPD信号を取得し、図6(b)の符号eに示す部分放電信号分布が取得されたとする。横軸に電圧位相、縦軸に電荷量をとると、電荷量分布(PRPDパターン)は、印加電圧波形101と部分放電信号102の分布とを重ねて示される。
上述したように、計測した電流を積分することで、部分放電によって放出される電荷量分布(PRPDパターン)を取得することができる。
<PD signal to PRPD pattern transformation>
It is assumed that the PD signal indicated by the symbol d in FIG. 6B is acquired and the partial discharge signal distribution indicated by the symbol e in FIG. 6B is acquired. When the voltage phase is taken on the horizontal axis and the charge amount is taken on the vertical axis, the charge amount distribution (PRPD pattern) is shown by superimposing the applied voltage waveform 101 and the distribution of the partial discharge signal 102.
As described above, by integrating the measured current, the charge amount distribution (PRPD pattern) released by the partial discharge can be acquired.

<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern(PRPDパターンの形状を示すパラメータの抽出)>
図6(c)に示すように、部分放電信号分布の正の最大値Q(p) maxと負の最大値Q(n) maxを算出し、正の最大値Q(p) maxと負の最大値Q(n) maxとを比較する。そして、最大値の絶対値が大きい正の最大値Q(p) maxの部分放電信号分布に対して、部分放電信号分布の外形を示す点を複数抽出する。
部分放電信号分布の外形を示す点は、図6(b)の符号eに示す部分放電信号分布に対して、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) max(すなわちQ(p) half)で抽出した点p1−p5と、上記1/2×Q(p) maxを凸側においてさらに半分(1/2)の値にした3/4×Q(p) maxで抽出した点p2−p4と、を用いる。
図6(c)の場合、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) max(すなわちQ(p) half)で抽出した点p1−p5と、上記1/2×Q(p) maxを凸側においてさらに1/2した3/4×Q(p) maxで抽出した点p2−p4と、を用いる。なお、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) halfで抽出した点p1−p5のみを用いることも可能である。
<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern>
As shown in FIG. 6C, the positive maximum value Q (p) max and the negative maximum value Q (n) max of the partial discharge signal distribution are calculated, and the positive maximum value Q (p) max and the negative value are calculated. The maximum value Q (n) max is compared. A plurality of points indicating the outer shape of the partial discharge signal distribution are extracted with respect to the partial discharge signal distribution of the positive maximum value Q (p) max having a large absolute value of the maximum value.
The point indicating the outer shape of the partial discharge signal distribution, with respect to partial discharge signal distribution shown by reference numeral e in FIG. 6 (b), the positive maximum value Q (p) point extracted with max p3, Q (p) max The point p1−p5 extracted by 1/2 × Q (p) max (ie, Q (p) half ) of the above and the above half × Q (p) max on the convex side is further half (1/2) value And points p2−p4 extracted with 3/4 × Q (p) max .
For FIG. 6 (c), the positive maximum value Q (p) point extracted with max p3, and extracted with Q (p) max of the 1/2 × Q (p) max ( i.e. Q (p) half) Points p1 to p5 and points p2 to p4 extracted by 3/4 × Q (p) max obtained by further halving the above 1/2 × Q (p) max on the convex side are used. Note that it is also possible to use only the point p3 extracted with the positive maximum value Q (p) max and the points p1 to p5 extracted with Q (p) half .

<Diagnosis with VQC(VQCによる診断)>
図6(d)に示すように、VQC(Vector Quantization Clustering:ベクトル量子化クラスタリング)を適用して回転機102の絶縁劣化状態とその状態の変化を検出する。本実施形態では、機械学習(machine learning)の学習手法として、VQCを用いる。
図6(d)の符号fに示すように、クラスタリングのパラメータを設定して解析し、解析結果を基に診断(diagnosis)する。図6(d)の符号hは、ベクトル量子化を説明する図であり、複数のサンプルデータを
1478250654997_0
として取り込み、それをまとめて
1478250654997_1
する。VQCは、まずサンプルをN個ずつ取り込み N次元のベクトルとする、全てのサンプルを取り込んだら、次に符号化する数K個に各ベクトルに対して
1478250654997_2
を行う。その後、各クラスタから一つずつ「代表ベクトル」を決め、代表ベクトル以外のベクトルは割り当てられたクラスタの代表ベクトルに置き換える。最後に代表ベクトルを
1478250654997_3
することで量子化を完了する。
<Diagnosis with VQC (VQC diagnosis)>
As shown in FIG. 6D, the insulation deterioration state of the rotating machine 102 and a change in the state are detected by applying VQC (Vector Quantization Clustering). In the present embodiment, VQC is used as a learning method for machine learning.
As indicated by a symbol f in FIG. 6D, clustering parameters are set and analyzed, and diagnosis is performed based on the analysis result. The symbol h in FIG. 6D is a diagram for explaining vector quantization, and a plurality of sample data is represented by
1478250654997_0
And as a whole
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To do. VQC first takes N samples N-dimensional vector, and once all samples are taken, the next number of coded K K
1478250654997_2
I do. Thereafter, one “representative vector” is determined from each cluster, and vectors other than the representative vector are replaced with the representative vectors of the assigned clusters. Finally, the representative vector
1478250654997_3
To complete the quantization.

[部分放電パターン形状の分類例]
次に、部分放電パターン形状の分類例について説明する。
<分類例1>
図7は、部分放電パターン形状の分類例1を示す図であり、図7(a)は部分放電パターン形状を示す図、図7(b)は部分放電パターン形状の判定を示す図である。図7(a)の網掛け部分は、測定した電荷量をプロットした点を模式的に示している。実際には、測定した電荷量をプロットした点から、ノイズ分の点を除去(フィルタ処理)して、電荷量の分布パターンを描画する(輪郭処理)。描画した電荷量の部分放電信号分布を部分放電パターン形状と呼ぶ。
前記図6(b)に示す<PD signal to PRPD pattern transformation>処理により、図7(a)に示す部分放電パターン形状を示すパラメータが取得されたとする。
次に、前記図6(c)に示す<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern>処理により、部分放電パターン形状の正の最大値Q(p) maxと負の最大値Q(n) maxを算出し、正負の最大値を比較する。ここでは、図7(a)に示すように、Q(p) max>Q(n) maxである。
[Example of classification of partial discharge pattern shapes]
Next, an example of classification of partial discharge pattern shapes will be described.
<Classification example 1>
FIG. 7 is a diagram showing classification example 1 of partial discharge pattern shapes, FIG. 7A is a diagram showing partial discharge pattern shapes, and FIG. 7B is a diagram showing determination of partial discharge pattern shapes. The shaded portion in FIG. 7A schematically shows points where the measured charge amount is plotted. Actually, noise points are removed (filtering processing) from the points where the measured charge amounts are plotted, and a charge amount distribution pattern is drawn (contour processing). The partial discharge signal distribution of the drawn charge amount is called a partial discharge pattern shape.
It is assumed that the parameter indicating the partial discharge pattern shape shown in FIG. 7A is acquired by the <PD signal to PRPD pattern transformation> process shown in FIG.
Next, the positive maximum value Q (p) max and the negative maximum value Q (n) max of the partial discharge pattern shape are obtained by the <Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern> process shown in FIG. Calculate and compare the positive and negative maximum values. Here, as shown in FIG. 7A, Q (p) max > Q (n) max .

次に、同じく上記<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern>処理により、最大値の絶対値が大きい正の部分放電パターン形状に対して、部分放電パターン形状の外形を示す点を複数抽出する。具体的には、前記図6(c)に示すように、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) max(すなわちQ(p) half)で抽出した点p1−p5と、を用いる。なお、上記1/2×Q(p) maxを凸側においてさらに半分(1/2)の値にした3/4×Q(p) maxで抽出した点p2−p4と、を用いてもよい。 Next, a plurality of points indicating the outer shape of the partial discharge pattern shape are extracted from the positive partial discharge pattern shape having a large absolute value of the maximum value by the above-described <Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern> process. More specifically, as shown in FIG. 6 (c), the maximum positive value Q (p) point extracted with max p3, Q (p) max of the 1/2 × Q (p) max ( i.e. Q (p) The points p1 to p5 extracted in half ) are used. Note that the point p2−p4 extracted by 3/4 × Q (p) max in which the above 1/2 × Q (p) max is further halved (1/2) on the convex side may be used. .

図7(b)に示すように、図7(a)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max>Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≪p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図7(a)に示す部分放電パターン形状は、Delamination between conductor and insulation (1-3)であると判定できる。前記図4(d)に示すスロット部分放電(2)に対応する部分放電であると判定できる。 As shown in FIG. 7B, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 7A is such that Q (p) max > Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 << p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), it can be determined that the partial discharge pattern shape shown in FIG. 7A is Delamination between conductor and insulation (1-3). It can be determined that the partial discharge corresponds to the slot partial discharge (2) shown in FIG.

<分類例2>
図8は、部分放電パターン形状の分類例2を示す図であり、図8(a)は部分放電パターン形状を示す図、図8(b)は部分放電パターン形状の判定を示す図である。
前記図6(b)に示す<PD signal to PRPD pattern transformation>処理により、図8(a)に示す部分放電パターン形状を示すパラメータが取得されたとする。
前記図6(c)に示す<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern>処理により、部分放電パターン形状の正の最大値Q(p) maxと負の最大値Q(n) maxを算出し、正負の最大値を比較する。ここでは、図8(a)に示すように、Q(p) max<Q(n) maxである。
<Classification example 2>
8A and 8B are diagrams showing classification example 2 of partial discharge pattern shapes. FIG. 8A is a diagram showing partial discharge pattern shapes, and FIG. 8B is a diagram showing determination of partial discharge pattern shapes.
It is assumed that the parameter indicating the partial discharge pattern shape shown in FIG. 8A is acquired by the <PD signal to PRPD pattern transformation> process shown in FIG.
By the <Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern> process shown in FIG. 6C, the positive maximum value Q (p) max and the negative maximum value Q (n) max of the partial discharge pattern shape are calculated, Compare positive and negative maximum values. Here, as shown in FIG. 8A, Q (p) max <Q (n) max .

そして、上記<Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern>処理により、最大値の絶対値が大きい負の部分放電パターン形状に対して、部分放電パターン形状の外形を示す点を複数抽出する。具体的には、負の最大値Q(n) maxで抽出した点p3と、Q(n) maxの1/2×Q(n) max(すなわちQ(n) half)で抽出した点p1−p5と、を用いる。
図8(b)に示すように、図8(a)に示す部分放電パターン形状は、Q(p)max<Q(n)maxで、かつ、p(n)3−p(n)1≒p(n)5−p(n)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図8(a)に示す部分放電パターン形状は、Slot partial discharges (1-3)であると判定できる。前記図4(c)に示す導体−絶縁層間放電(1-3)に対応する部分放電であると判定できる。
このように、抽出した両極性の最大値の大小を比較することで外部放電、内部放電を判別し、分布が急峻な形状かどうかを見ることでボイドでの部分放電か、剥離での部分放電なのかを判別することができる。
Then, by the <Extraction of parameters indicating the shape of PRPD pattern> process, a plurality of points indicating the outer shape of the partial discharge pattern shape are extracted with respect to the negative partial discharge pattern shape having the largest absolute value. Specifically, the p3 point extracted by the maximum negative value Q (n) max, Q ( n) max of 1/2 × Q (n) max ( i.e. Q (n) half) point extracted in p1- p5 is used.
As shown in FIG. 8B, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 8A is Q (p) max <Q (n) max and p (n) 3-p (n) 1≈ p (n) 5−p (n) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), it can be determined that the partial discharge pattern shape shown in FIG. 8A is Slot partial discharges (1-3). It can be determined that the partial discharge corresponds to the conductor-insulating interlayer discharge (1-3) shown in FIG.
In this way, external discharge and internal discharge are distinguished by comparing the maximum values of the extracted bipolar values, and partial discharge at voids or partial discharge at peeling by checking whether the distribution is steep or not. Can be determined.

[絶縁劣化診断の処理フロー]
図9は、絶縁劣化診断の処理を示すフローチャートである。本フローは、回転機診断システム100のデータ処理装置110(図2参照)により実行される。
絶縁劣化診断を開始すると、ステップS101で、部分放電信号分布取得部111は、回転機102に取り付けられた電流センサ106,107(図1参照)で検出した部分放電起因の電流信号と電圧センサ108から検出した電圧信号とを同期して取り出すことで、部分放電信号分布を取得する。
ステップS102で、部分放電信号分布取得部111は、部分放電信号か否かを判別する。回転機102の部分放電は、運転に伴うノイズの中に埋もれているため、部分放電信号とノイズとを識別し、部分放電信号のみを検出する。
部分放電信号がある場合(ステップS102:Yes)、ステップS103に進み、部分放電信号がない場合(ステップS102:No)、上記ステップS101に戻る。
[Processing flow for insulation deterioration diagnosis]
FIG. 9 is a flowchart showing a process of insulation deterioration diagnosis. This flow is executed by the data processing device 110 (see FIG. 2) of the rotating machine diagnosis system 100.
When the insulation deterioration diagnosis is started, in step S101, the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 detects the current signal resulting from the partial discharge detected by the current sensors 106 and 107 (see FIG. 1) attached to the rotating machine 102 and the voltage sensor 108. The partial discharge signal distribution is acquired by synchronously extracting the voltage signal detected from.
In step S102, the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 determines whether or not the partial discharge signal. Since the partial discharge of the rotating machine 102 is buried in the noise accompanying the operation, the partial discharge signal and the noise are discriminated and only the partial discharge signal is detected.
When there is a partial discharge signal (step S102: Yes), the process proceeds to step S103, and when there is no partial discharge signal (step S102: No), the process returns to step S101.

ステップS103で、極大値抽出処理部112は、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値(正負両極性の極大値)を抽出する。
ステップS104で、電圧位相抽出処理部113は、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する。
ステップS105で、部分放電メカニズム判定部114は、正負両極性の極大値の大小と、前記極大値を中心として位相方向に前後させた前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する。
In step S103, the local maximum value extraction processing unit 112 extracts positive and negative local maximum values (maximum values of both positive and negative polarities) based on the acquired partial discharge signal distribution.
In step S104, the voltage phase extraction processing unit 113 acquires the partial discharge signal obtained before and after the voltage phase of the maximum value of at least one of the extracted maximum values and the phase direction centered on the maximum value. A voltage phase based on the distribution is extracted.
In step S105, the partial discharge mechanism determination unit 114 is based on the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the front and back in the phase direction around the maximum value to the voltage phase of the maximum value. Then, the partial discharge pattern shape is determined.

ステップS106で、部分放電メカニズム判定部114は、部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状と、部分放電パターン形状判定表200の部分放電パターン形状とを照合し、劣化異常度が増大しているか否かを判定する。
劣化異常度が増大している場合(ステップS106:Yes)、ステップS107に進み、劣化異常度が増大していない場合(ステップS106:No)、上記ステップS101に戻る。
ステップS107で、部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状から、形状パラメータの大小関係を計算する。形状パラメータの大小関係を計算することで、部分放電メカニズムに沿った判定のための閾値を選択することができる。
ステップS108で、部分放電メカニズム判定部114は、部分放電メカニズム判定部114は、部分放電メカニズムに沿った判定により劣化部位を判別する。
ステップS109で、部分放電メカニズム判定部114は、緊急対策が必要か否かを判別する。
緊急対策が必要な場合(ステップS109:Yes)、ステップS110に進み、緊急対策が必要でない場合(ステップS109:No)、上記ステップS101に戻る。
ステップS110で、部分放電メカニズム判定部114は、劣化部位に合わせたメンテナンスを計画して本フローによる絶縁劣化診断処理を終了する。
In step S106, the partial discharge mechanism determination unit 114 compares the determined partial discharge pattern shape with the partial discharge pattern shape of the partial discharge pattern shape determination table 200, and the degree of deterioration abnormality increases. It is determined whether or not.
When the degree of deterioration abnormality is increasing (step S106: Yes), the process proceeds to step S107. When the degree of deterioration abnormality is not increasing (step S106: No), the process returns to step S101.
In step S107, the partial discharge mechanism determination unit 114 calculates the magnitude relationship between the shape parameters from the determined partial discharge pattern shape. By calculating the magnitude relationship of the shape parameters, it is possible to select a threshold for determination along the partial discharge mechanism.
In step S108, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines the degradation site by the determination along the partial discharge mechanism.
In step S109, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines whether an emergency measure is necessary.
If an emergency measure is necessary (step S109: Yes), the process proceeds to step S110. If an emergency measure is not required (step S109: No), the process returns to step S101.
In step S110, the partial discharge mechanism determination unit 114 plans maintenance in accordance with the deteriorated part and ends the insulation deterioration diagnosis process according to this flow.

[適用例]
図10は、部分放電メカニズム判定の適用例を示す図である。
<適用例1>
図10(a)に示す電荷量分布(PRPDパターン)のパラメータが取得されたとする。
部分放電パターン形状の正の最大値Q(p) maxと負の最大値Q(n) maxを算出し、正負の最大値を比較する。そして、最大値の絶対値が大きい正の部分放電パターン形状に対して、部分放電パターン形状の外形を示す点を抽出する。この場合、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) maxで抽出した点p1−p5とを用いる。
図10(a)に示すように、最大電荷量である正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3に対して、その左側の点p1−p3の電圧位相の幅がその右側の点p3−p5の電圧位相の幅よりも小さいことが分かる。このため、図10(a)に示すその左側の点p1−p3の電圧位相の幅がその右側の点p3−p5の電圧位相の幅よりも小さいことが分かる。
[Application example]
FIG. 10 is a diagram illustrating an application example of partial discharge mechanism determination.
<Application example 1>
It is assumed that the charge amount distribution (PRPD pattern) parameters shown in FIG.
The maximum positive value Q (p) max and the negative maximum value Q (n) max of the partial discharge pattern shape are calculated, and the positive and negative maximum values are compared. And the point which shows the external shape of a partial discharge pattern shape with respect to the positive partial discharge pattern shape with a large absolute value of a maximum value is extracted. In this case, the positive maximum value Q (p) point extracted with max p3, Q (p) max of the 1/2 × Q (p) point extracted with max using the p1-p5.
As shown in FIG. 10A, with respect to the point p3 extracted with the positive maximum value Q (p) max which is the maximum charge amount, the voltage phase width of the left point p1−p3 is the right point. It can be seen that the voltage phase width is smaller than p3-p5. Therefore, it can be seen that the voltage phase width at the left point p1-p3 shown in FIG. 10A is smaller than the voltage phase width at the right point p3-p5.

上記<適用例1>は、説明の便宜上、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) maxで抽出した点p1−p5、すなわち点p1−p3の電圧位相の幅と、点p3−p5の電圧位相の幅とを比較した例である。これにより、図10(a)に示す部分放電パターン形状は、スロット部分放電と判定できた。しかしながら、左側の点p1−p3の電圧位相の幅がその右側の点p3−p5の電圧位相の幅よりも小さい部分放電パターン形状は、スロット部分放電だけではない。例えば、前記図4(e)に示すコロナ放電の場合も左側の点p1−p3の電圧位相の幅がその右側の点p3−p5の電圧位相の幅よりも小さい。すなわち、最大電荷量の左側の電圧位相の幅と右側の電圧位相の幅からだけでは、それだけで直ちにスロット放電であるとは断定できない。 The <Application Example 1> For convenience of description, the maximum positive value Q (p) point extracted with max p3, Q (p) point and extracted with 1/2 × Q (p) max of the max p1-p5 That is, this is an example in which the voltage phase width at the points p1 to p3 is compared with the voltage phase width at the points p3 to p5. Thereby, the partial discharge pattern shape shown to Fig.10 (a) has been determined to be slot partial discharge. However, the partial discharge pattern shape in which the voltage phase width of the left point p1-p3 is smaller than the voltage phase width of the right point p3-p5 is not limited to the slot partial discharge. For example, in the case of the corona discharge shown in FIG. 4E, the voltage phase width at the left point p1-p3 is smaller than the voltage phase width at the right point p3-p5. In other words, it is not possible to immediately determine that the discharge is a slot discharge only from the voltage phase width on the left side and the voltage phase width on the right side of the maximum charge amount.

<適用例2>
図10(b)(c)は、部分放電メカニズム判定の適用例2を示す図である。図10(b)は、図10(a)に示す電荷量分布(PRPDパターン)と同一であり、説明のため図10(a)を再掲している。図10(c)は取得した別の電荷量分布(PRPDパターン)のパラメータである。
本実施形態では、図10(b)(c)に示すように、正の最大値Q(p) maxで抽出した点p3と、Q(p) maxの1/2×Q(p) maxで抽出した点p1−p5に加えて、さらに、Q(p) maxの1/2×Q(p) maxを1/2した3/4×Q(p) maxで抽出した点p2−p4を用いる。そして、点p1−p3の電圧位相の幅と点p3−p5の電圧位相の幅との比較に加え、点p1−p2の電圧位相の幅と点p2−p3の電圧位相の幅、さらに点p3−p4の電圧位相の幅と点p4−p5の電圧位相の幅についてもそれぞれ比較する。これにより、図10(b)に示す部分放電パターン形状は、点p1−p2の電圧位相の幅と点p2−p3の電圧位相の幅の比較により、点p2−p3の電圧位相の幅が点p1−p2の電圧位相の幅よりも大きい、すなわち最大電荷量の左側において外に凸であると判定できる。最大電荷量の左側の電圧位相の幅が右側の電圧位相の幅より小さく、かつ、左側の電圧位相が外に凸の形状の場合は、部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、前記図4(d)に示すスロット部分放電であると判定できる。
<Application example 2>
FIGS. 10B and 10C are diagrams showing an application example 2 of the partial discharge mechanism determination. FIG. 10B is the same as the charge amount distribution (PRPD pattern) shown in FIG. 10A, and FIG. FIG. 10C shows parameters of another acquired charge amount distribution (PRPD pattern).
In the present embodiment, as shown in FIG. 10 (b) (c), the maximum positive value Q (p) point extracted with max p3, with Q (p) max of the 1/2 × Q (p) max in addition to the extracted points p1-p5, further use of the Q (p) max of the 1/2 × Q (p) max was 1/2 3/4 × Q (p ) point extracted with max p2-p4 . Then, in addition to the comparison between the voltage phase width at the point p1-p3 and the voltage phase width at the point p3-p5, the voltage phase width at the point p1-p2 and the voltage phase width at the point p2-p3, and further the point p3 The voltage phase width at −p4 and the voltage phase width at points p4−p5 are also compared. Accordingly, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 10B is obtained by comparing the voltage phase width at the point p1-p2 with the voltage phase width at the point p2-p3. It can be determined that it is larger than the voltage phase width of p1-p2, that is, it is convex outward on the left side of the maximum charge amount. When the width of the voltage phase on the left side of the maximum charge amount is smaller than the width of the voltage phase on the right side and the voltage phase on the left side is an outwardly convex shape, from the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), It can be determined that the slot partial discharge shown in FIG.

一方、図10(c)に示す部分放電パターン形状の場合、点p1−p2の電圧位相の幅が点p2−p3の電圧位相の幅よりも大きい、すなわち最大電荷量の左側において内に凹であると判定できる。最大電荷量の左側の電圧位相の幅が右側の電圧位相の幅より小さく、かつ、左側の電圧位相が内に凹の形状の場合は、部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、前記図4(e)に示すコロナ放電であると判定できる。   On the other hand, in the case of the partial discharge pattern shape shown in FIG. 10C, the voltage phase width at the point p1-p2 is larger than the voltage phase width at the point p2-p3, that is, indented on the left side of the maximum charge amount. It can be determined that there is. When the width of the voltage phase on the left side of the maximum charge amount is smaller than the width of the voltage phase on the right side and the voltage phase on the left side is a concave shape, from the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), It can be determined that the corona discharge shown in FIG.

このように、部分放電信号の極大値の半分の値の時の電圧位相に加えて、極大値の3/4の値の時の電圧位相を使用することで、精度よく部分放電メカニズムを判別することが可能となる。ここで、ノイズがない環境で取得した部分放電信号分布であれば、小さい信号の値の時の電圧位相を使用できる。抽出する電圧位相を増やすことにより正確に部分放電パターン形状を把握することができ、精度よく部分放電メカニズムを判別することが可能となる。   Thus, in addition to the voltage phase at the time of half the maximum value of the partial discharge signal, the voltage phase at the time of the value of 3/4 of the maximum value is used, so that the partial discharge mechanism can be accurately determined. It becomes possible. Here, if the partial discharge signal distribution is acquired in an environment without noise, the voltage phase at the time of a small signal value can be used. By increasing the voltage phase to be extracted, the partial discharge pattern shape can be accurately grasped, and the partial discharge mechanism can be accurately determined.

<適用例3>
上記<適用例1>および<適用例2>では、部分放電電荷量の最大値を比較し、正負の最大値のうち一方の極性の信号分布について、部分放電パターン形状を判別したが、両方の極性の信号分布の形状を判別に使用してもよい。以下、<適用例3>で両方の極性の信号分布の形状を判別に用いる場合について説明する。
図11は、部分放電メカニズム判定の適用例3を説明する図である。図11の縦軸に最大電荷量の左側の位相幅をとり、横軸に最大電荷量の右側の位相幅をとる。
機械学習を適用することで、最大放電電荷量の増加による電荷量分布形状の変化(図11の実線参照)と放電メカニズムの変化による電荷量分布形状の変化(図11の実線参照)とを判別することができる。
<Application example 3>
In the above <Application Example 1> and <Application Example 2>, the maximum values of the partial discharge charges are compared, and the partial discharge pattern shape is determined for the signal distribution of one polarity of the positive and negative maximum values. The shape of the polar signal distribution may be used for discrimination. Hereinafter, a case where the shapes of the signal distributions of both polarities are used for determination in <Application Example 3> will be described.
FIG. 11 is a diagram for explaining an application example 3 of partial discharge mechanism determination. In FIG. 11, the vertical axis represents the left phase width of the maximum charge amount, and the horizontal axis represents the right phase width of the maximum charge amount.
By applying machine learning, it is possible to discriminate between a change in charge amount distribution shape due to an increase in the maximum discharge charge amount (see the solid line in FIG. 11) and a change in charge amount distribution shape due to a change in the discharge mechanism (see the solid line in FIG. 11). can do.

[実施例]
図12〜図18は、実施例を説明する図である。図12〜図18において、(a)は、(b)の部分放電パターンからデジタルデータとして抽出した正または負の最大電荷量と、この最大電荷量の左側の電圧位相の幅と右側の電圧位相の幅を示す図、(b)は部分放電パターン形状を示す図、(c)は部分放電パターンの判定を示す図である。
[Example]
12-18 is a figure explaining an Example. 12 to 18, (a) shows the maximum positive or negative charge amount extracted as digital data from the partial discharge pattern of (b), the width of the voltage phase on the left side of this maximum charge amount, and the voltage phase on the right side. (B) is a figure which shows the shape of a partial discharge pattern, (c) is a figure which shows the determination of a partial discharge pattern.

図12は、(1-1) Internal void(内部ボイド)の判定例を示す図である。
図12(b)の部分放電パターンから、図12(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図12(c)に示すように、図12(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max≒Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≒p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図12(b)に示す部分放電パターン形状は、Internal void(内部ボイド)(1-1)であると判定した。
FIG. 12 is a diagram illustrating a determination example of (1-1) Internal void (internal void).
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 12A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 12C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 12B is Q (p) max ≈Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 ≈ p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), it was determined that the partial discharge pattern shape shown in FIG. 12B was an internal void (1-1).

図13は、(1-2) Internal delamination(内部剥離)の判定例を示す図である。
図13(b)の部分放電パターンから、図13(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図13(c)に示すように、図13(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max≒Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≪p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図13(b)に示す部分放電パターン形状は、Internal delamination(内部剥離)(1-2)であると判定した。
FIG. 13 is a diagram illustrating a determination example of (1-2) Internal delamination.
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 13A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 13C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 13B is Q (p) max ≈Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 << p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), the partial discharge pattern shape shown in FIG. 13B was determined to be internal delamination (1-2).

図14は、(1-3)Delamination between conductor and insulation(導体と絶縁体の間の剥離:(導体−絶縁層間放電)の判定例を示す図である。
図14(b)の部分放電パターンから、図14(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図14(c)に示すように、図14(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max<Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≒p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図14(b)に示す部分放電パターン形状は、Delamination between conductor and insulation(導体と絶縁体の間の剥離:(導体−絶縁層間放電)(1-3)であると判定した。
FIG. 14 is a diagram showing a determination example of (1-3) Delamination between conductor and insulation (peeling between conductor and insulator: (conductor-insulation interlayer discharge)).
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 14A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 14C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 14B is Q (p) max <Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1≈ p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), the partial discharge pattern shape shown in FIG. 14 (b) is a Delamination between conductor and insulation: (conductor-insulator interlayer discharge) ( 1-3).

図15は、(2)Slot partial discharges(スロット部分放電)の判定例を示す図である。
図15(b)の部分放電パターンから、図15(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図15(c)に示すように、図15(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max>Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≪p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図15(b)に示す部分放電パターン形状は、Slot partial discharges(スロット部分放電)(2)であると判定した。
FIG. 15 is a diagram illustrating a determination example of (2) Slot partial discharges.
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 15A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 15C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 15B is such that Q (p) max > Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 << p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), it was determined that the partial discharge pattern shape shown in FIG. 15B is Slot partial discharges (2).

図16は、(3-1) Corona activity at the S/C and stress grading coating(コロナ放電)の判定例を示す図である。
図16(b)の部分放電パターンから、図16(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図16(c)に示すように、図16(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max≒Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1<p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図16(b)に示す部分放電パターン形状は、Corona activity at the S/C and stress grading coating(コロナ放電)(3-1)であると判定した。
FIG. 16 is a diagram showing a determination example of (3-1) Corona activity at the S / C and stress grading coating (corona discharge).
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 16A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 16C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 16B is Q (p) max ≈Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 < p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), the partial discharge pattern shape shown in FIG. 16B is Corona activity at the S / C and stress grading coating (corona discharge) (3-1). Judged.

図17は、(3-2) Surface discharges tracking(沿面放電)の判定例を示す図である。
図17(b)の部分放電パターンから、図17(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図17(c)に示すように、図17(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max<Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≪p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図17(b)に示す部分放電パターン形状は、Surface discharges tracking(沿面放電)(3-2)であると判定した。
FIG. 17 is a diagram illustrating a determination example of (3-2) Surface discharges tracking.
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 17A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 17C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 17B is Q (p) max <Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 << p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), the partial discharge pattern shape shown in FIG. 17B was determined to be surface discharges tracking (3-2).

図18は、(3-3) Gap type discharges(ギャップ型放電)の判定例を示す図である。
図18(b)の部分放電パターンから、図18(a)に示す部分放電パターン形状のパラメータが取得された。
図18(c)に示すように、図18(b)に示す部分放電パターン形状は、Q(p) max≒Q(n) maxで、かつ、p(p)3−p(p)1≪p(p)5−p(p)3である。部分放電パターン形状判定表200(図5参照)から、図18(b)に示す部分放電パターン形状は、Gap type discharges(ギャップ型放電)(3-3)であると判定した。
FIG. 18 is a diagram illustrating a determination example of (3-3) Gap type discharges (gap type discharges).
The partial discharge pattern shape parameters shown in FIG. 18A were obtained from the partial discharge pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 18C, the partial discharge pattern shape shown in FIG. 18B is Q (p) max ≈Q (n) max and p (p) 3−p (p) 1 << p (p) 5−p (p) 3 From the partial discharge pattern shape determination table 200 (see FIG. 5), it was determined that the partial discharge pattern shape shown in FIG. 18B was Gap type discharges (3-3).

以上説明したように、本実施形態の回転機診断システム100(図1参照)は、回転機102の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する部分放電信号分布取得部111と、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する極大値抽出処理部112と、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を所定割合とした場合の当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する電圧位相抽出処理部113と、正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する部分放電メカニズム判定部114と、を備える。   As described above, the rotating machine diagnosis system 100 (see FIG. 1) of the present embodiment includes the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 that acquires the partial discharge signal distribution with respect to the applied voltage phase of the rotating machine 102, and the acquired partial discharge. Based on the signal distribution, a maximum value extraction processing unit 112 that extracts the positive and negative maximum values of the charge amount, the voltage phase of the maximum value of at least one of the extracted maximum values, and the predetermined maximum value of the maximum value In this case, the voltage phase extraction processing unit 113 extracts the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction centered on the maximum value, and the maximum and minimum values of the positive and negative polarities. A partial discharge mechanism determination unit 114 that determines the partial discharge pattern shape based on the width from the voltage phase to the maximum voltage phase.

また、本実施形態の回転機診断方法は、回転機102の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する工程と、取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する工程と、抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する工程と、正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する工程と、を有する。   In addition, the rotating machine diagnosis method of the present embodiment extracts the positive and negative maximum values of the charge amount based on the process of acquiring the partial discharge signal distribution with respect to the applied voltage phase of the rotating machine 102 and the acquired partial discharge signal distribution. The voltage phase of the maximum value of the polarity of the process and at least one of the extracted maximum values, and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction around the maximum value are extracted. And determining a partial discharge pattern shape based on the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the voltage phase to the voltage phase of the maximum value.

このようにすることで、部分放電パターン形状をパラメータとして取得することで、部分放電の種類を自動的に分類できる。また、パターン形状を、機械学習に適した形で抽出するため、部分放電信号の閾値判定だけでは検出できない絶縁劣化状態の変化を検出可能となる。   By doing in this way, the partial discharge type can be automatically classified by acquiring the partial discharge pattern shape as a parameter. Further, since the pattern shape is extracted in a form suitable for machine learning, it is possible to detect a change in the insulation deterioration state that cannot be detected only by the threshold determination of the partial discharge signal.

本実施形態では、前後の電圧位相は、極大値を1/2、3/4にした場合の値の部分放電信号分布に基づく電圧位相である。部分放電信号の極大値の半分の値の時の電圧位相に加えて、極大値の3/4の値の時の電圧位相を使用することで、抽出する電圧位相を増やすことにより正確に部分放電パターン形状を把握することができ、精度よく部分放電メカニズムを判定することが可能となる。なお、ノイズがない環境で取得した部分放電信号分布であれば、半分の値の時の電圧位相を使用できる。   In the present embodiment, the front and rear voltage phases are voltage phases based on the partial discharge signal distribution of values when the maximum values are 1/2, 3/4. In addition to the voltage phase at the time of half the maximum value of the partial discharge signal, by using the voltage phase at the time of 3/4 of the maximum value, the partial discharge can be accurately performed by increasing the voltage phase to be extracted. The pattern shape can be grasped, and the partial discharge mechanism can be accurately determined. If the partial discharge signal distribution is acquired in an environment without noise, the voltage phase at the half value can be used.

本実施形態では、電圧位相抽出処理部113は、抽出した正負それぞれの極大値の電圧位相と、正負それぞれの極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出し、部分放電メカニズム判定部114は、正負それぞれの極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する。これにより、両方の極性を使用することで抽出する電圧位相の数は増えるものの、より精度よく部分放電パターンを判定することが可能となる。   In the present embodiment, the voltage phase extraction processing unit 113 performs the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the extracted voltage phase of each positive and negative maximum value and the phase direction centered on each positive and negative maximum value. The partial discharge mechanism determination unit 114 determines the partial discharge pattern shape based on the magnitudes of the positive and negative local maximum values and the width from the voltage phase before and after the voltage phase to the local maximum voltage phase. Thereby, although the number of voltage phases extracted by using both polarities increases, it becomes possible to determine a partial discharge pattern more accurately.

本実施形態では、正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とで分類された部分放電パターン形状判定表200を記憶し、部分放電メカニズム判定部114は、取得した正負両極性の極大値の大小と、前後の電圧位相から極大値の電圧位相までの幅とを基に、部分放電パターン形状判定表200を参照して部分放電パターン形状を判定する。これにより、部分放電パターン形状判定表200に沿って部分放電パターンの形状の判別を進めることができる。抽出した両極性の大小を比較することで外部放電、内部放電を判別し、分布が急峻な形状かどうかを見ることでボイドでの部分放電か、剥離での部分放電なのかを判別することができる。部分放電パターン形状判定表200をデータベースとして蓄積しておくことで、実機の診断で得られた知見を追加しておくことが可能になる。   In the present embodiment, a partial discharge pattern shape determination table 200 classified according to the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the preceding and following voltage phases to the maximum voltage phase is stored, and the partial discharge mechanism determination unit 114 is stored. The partial discharge pattern shape is determined with reference to the partial discharge pattern shape determination table 200 based on the obtained maximum and minimum values of both positive and negative polarities and the width from the preceding and following voltage phases to the maximum voltage phase. . Thereby, the determination of the shape of the partial discharge pattern can be advanced along the partial discharge pattern shape determination table 200. It is possible to determine external discharge and internal discharge by comparing the magnitudes of the extracted polarities, and to determine whether it is a partial discharge due to voids or a partial discharge due to peeling by seeing if the distribution is steep. it can. By accumulating the partial discharge pattern shape determination table 200 as a database, it is possible to add knowledge obtained by actual machine diagnosis.

本実施形態では、部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状と、部分放電パターン形状判定表200の部分放電パターン形状とを照合し、その適否で回転機が正常か否かを判定する。これにより、正確に絶縁劣化診断を判定することができる。   In the present embodiment, the partial discharge mechanism determination unit 114 compares the determined partial discharge pattern shape with the partial discharge pattern shape of the partial discharge pattern shape determination table 200, and determines whether the rotating machine is normal or not by suitability. To do. Thereby, the insulation deterioration diagnosis can be accurately determined.

本実施形態では、部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状を基に、部分放電発生部位を示す部分放電メカニズムを判定することで、部分放電メカニズムに特有の放電発生部位の詳細な判別が可能となる。また、極大値抽出処理部112から部分放電メカニズム判定部114までを1つの回路で構成した場合においては、典型的な部分放電パターンとされる7つの部分放電パターンを入力し、それらを判別できるかで正常に動作していることを確認できる。   In the present embodiment, the partial discharge mechanism determination unit 114 determines the detailed partial discharge mechanism specific to the partial discharge mechanism by determining the partial discharge mechanism indicating the partial discharge generation site based on the determined partial discharge pattern shape. Discrimination becomes possible. In addition, in the case where the maximum value extraction processing unit 112 to the partial discharge mechanism determination unit 114 are configured by one circuit, can seven partial discharge patterns, which are typical partial discharge patterns, be input and discriminated? Can confirm that it is working properly.

本実施形態では、部分放電メカニズム判定部114は、取得した極大値を、分類された部分放電パターン形状毎に定められた閾値と比較し、回転機の絶縁劣化診断を行うことで、部分放電メカニズムに適合した閾値を用いることができ、正確に絶縁劣化診断を判定することができる。   In the present embodiment, the partial discharge mechanism determination unit 114 compares the acquired maximum value with a threshold value determined for each classified partial discharge pattern shape, and performs an insulation deterioration diagnosis of the rotating machine, whereby the partial discharge mechanism is determined. It is possible to use a threshold value adapted to the above, and to accurately determine the insulation deterioration diagnosis.

本実施形態では、部分放電メカニズム判定部114は、判定した部分放電パターン形状からパラメータを取得し、当該パラメータにVQCを含む機械学習を適用して回転機の絶縁劣化状態とその状態の変化を検出することで、部分放電パターン形状を表すパラメータに対して機械学習を適用することで、微小な部分放電パターンの変化を検出することが可能となる。また、機械学習による絶縁劣化故障徴候の検出が可能になるので、閾値判定では明らかにできない絶縁劣化の進行を判定することができる。   In the present embodiment, the partial discharge mechanism determination unit 114 acquires a parameter from the determined partial discharge pattern shape and applies machine learning including VQC to the parameter to detect an insulation deterioration state of the rotating machine and a change in the state. By doing so, it is possible to detect a minute change in the partial discharge pattern by applying machine learning to the parameter representing the partial discharge pattern shape. In addition, since it is possible to detect an insulation deterioration failure sign by machine learning, it is possible to determine the progress of insulation deterioration that cannot be clarified by threshold determination.

本実施形態では、部分放電信号を分離する通過周波数帯域フィルタ300を備え、部分放電信号分布取得部111は、通過周波数帯域毎に部分放電信号分布を取得することで、周波数帯域ごとに部分放電パターンを取得し、それぞれについて部分放電メカニズム判別を行うことで、部分放電が複数メカニズムによって発生している場合(発生部位の異なる絶縁劣化)においても判別することが可能となる。また、パターン形状の変化から劣化進行を検出することが可能となる。   In the present embodiment, a pass frequency band filter 300 that separates the partial discharge signal is provided, and the partial discharge signal distribution acquisition unit 111 acquires the partial discharge signal distribution for each pass frequency band, thereby obtaining a partial discharge pattern for each frequency band. Is obtained, and partial discharge mechanism determination is performed for each of them, so that it is possible to determine even when partial discharges are generated by a plurality of mechanisms (insulation deterioration with different generation sites). Further, it is possible to detect the progress of deterioration from the change in pattern shape.

上記した各実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   Each of the above-described exemplary embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. . Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each exemplary embodiment.

1 真空管部
100 回転機診断システム
101 電源
102 回転機
103a,103b,103c 給電線
104 引出線
105 結合コンデンサ
106,107 電流センサ
108 電圧センサ
110 データ処理装置
111 部分放電信号分布取得部
112 極大値抽出処理部
113 電圧位相抽出処理部
114 部分放電メカニズム判定部
200 部分放電パターン形状判定表(記憶部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum tube part 100 Rotating machine diagnostic system 101 Power supply 102 Rotating machine 103a, 103b, 103c Feeding line 104 Leader line 105 Coupling capacitor 106,107 Current sensor 108 Voltage sensor 110 Data processing apparatus 111 Partial discharge signal distribution acquisition part 112 Maximum value extraction process Unit 113 voltage phase extraction processing unit 114 partial discharge mechanism determination unit 200 partial discharge pattern shape determination table (storage unit)

Claims (11)

回転機の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する部分放電信号分布取得部と、
取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する極大値抽出処理部と、
抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する電圧位相抽出処理部と、
正負両極性の極大値の大小と、前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する部分放電メカニズム判定部と、を備えることを特徴とする回転機診断システム。
A partial discharge signal distribution acquisition unit for acquiring a partial discharge signal distribution with respect to the applied voltage phase of the rotating machine;
Based on the acquired partial discharge signal distribution, a maximum value extraction processing unit that extracts positive and negative maximum values of the charge amount;
Voltage phase extraction that extracts the voltage phase of the maximum value of at least one of the extracted maximum values and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction centered on the maximum value A processing unit;
A partial discharge mechanism determination unit that determines a partial discharge pattern shape based on the magnitude of the maximum value of positive and negative polarities and the width from the previous and subsequent voltage phases to the voltage phase of the maximum value. Rotating machine diagnostic system.
前記電圧位相抽出処理部は、
前記極大値を所定割合とした場合の前記前後の前記電圧位相を抽出する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
The voltage phase extraction processing unit
The rotating machine diagnosis system according to claim 1, wherein the voltage phases before and after the maximum value are set to a predetermined ratio are extracted.
前記前後の前記電圧位相は、前記極大値を1/2、および/または、3/4にした場合の値の前記部分放電信号分布に基づく電圧位相である
ことを特徴とする請求項2に記載の回転機診断システム。
The voltage phase based on the partial discharge signal distribution of the value when the local maximum is ½ and / or 3/4 is the voltage phase before and after the front. Rotating machine diagnostic system.
前記電圧位相抽出処理部は、
抽出した正負それぞれの極大値の電圧位相と、正負それぞれの前記極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出し、
前記部分放電メカニズム判定部は、
正負それぞれの極大値の大小と、前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
The voltage phase extraction processing unit
Extracting the voltage phase of each of the extracted positive and negative maximum values and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction centered on each of the positive and negative maximum values,
The partial discharge mechanism determination unit is
2. The rotating machine according to claim 1, wherein the partial discharge pattern shape is determined based on magnitudes of positive and negative maximum values and a width from the preceding and following voltage phases to the voltage phase of the maximum value. Diagnostic system.
正負両極性の極大値の大小と、前記前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とで分類された部分放電パターン形状判定表を記憶する記憶部を有し、
前記部分放電メカニズム判定部は、
取得した正負両極性の極大値の大小と、前記前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とを基に、前記部分放電パターン形状判定表を参照して部分放電パターン形状を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
A storage unit for storing a partial discharge pattern shape determination table classified by the magnitude of the maximum value of positive and negative polarity and the width from the voltage phase before and after the voltage phase to the voltage phase of the maximum value;
The partial discharge mechanism determination unit is
The partial discharge pattern shape is determined with reference to the partial discharge pattern shape determination table based on the obtained maximum and minimum values of both positive and negative polarities and the width from the voltage phase before and after the voltage phase to the voltage phase of the maximum value. The rotating machine diagnosis system according to claim 1, wherein the determination is made.
前記部分放電メカニズム判定部は、
判定した前記部分放電パターン形状と、前記部分放電パターン形状判定表の部分放電パターン形状とを照合し、その適否で回転機が正常か否かを判定する
ことを特徴とする請求項5に記載の回転機診断システム。
The partial discharge mechanism determination unit is
The said partial discharge pattern shape and the partial discharge pattern shape of the said partial discharge pattern shape determination table are collated, and it is determined whether the rotating machine is normal by the suitability. Rotating machine diagnostic system.
前記部分放電メカニズム判定部は、
判定した前記部分放電パターン形状を基に、部分放電発生部位を示す部分放電メカニズムを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
The partial discharge mechanism determination unit is
The rotating machine diagnosis system according to claim 1, wherein a partial discharge mechanism indicating a partial discharge occurrence site is determined based on the determined partial discharge pattern shape.
前記部分放電メカニズム判定部は、
取得した極大値を、分類された前記部分放電パターン形状毎に定められた閾値と比較し、回転機の絶縁劣化診断を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
The partial discharge mechanism determination unit is
2. The rotating machine diagnosis system according to claim 1, wherein the obtained local maximum value is compared with a threshold value determined for each of the classified partial discharge pattern shapes to perform insulation deterioration diagnosis of the rotating machine.
前記部分放電メカニズム判定部は、
判定した前記部分放電パターン形状からパラメータを取得し、当該パラメータにVQC(Vector Quantization Clustering)を含む機械学習を適用して回転機の絶縁劣化状態とその状態の変化を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
The partial discharge mechanism determination unit is
A parameter is obtained from the determined partial discharge pattern shape, and machine learning including VQC (Vector Quantization Clustering) is applied to the parameter to detect an insulation deterioration state of the rotating machine and a change in the state. Item 4. The rotating machine diagnosis system according to Item 1.
部分放電信号を分離する通過周波数帯域フィルタを備え、
前記部分放電信号分布取得部は、通過周波数帯域毎に前記部分放電信号分布を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機診断システム。
It has a pass frequency band filter that separates the partial discharge signal,
The rotating machine diagnosis system according to claim 1, wherein the partial discharge signal distribution acquisition unit acquires the partial discharge signal distribution for each pass frequency band.
回転機の印加電圧位相に対する部分放電信号分布を取得する工程と、
取得した部分放電信号分布を基に、電荷量の正負の極大値を抽出する工程と、
抽出した極大値のうち少なくともいずれか一方の極性の極大値の電圧位相と、当該極大値を中心とした位相方向の前後において、取得した部分放電信号分布に基づく電圧位相とを抽出する工程と、
正負両極性の極大値の大小と、前後の前記電圧位相から前記極大値の前記電圧位相までの幅とに基づいて、部分放電パターン形状を判定する工程と、を有することを特徴とする回転機診断方法。
Obtaining a partial discharge signal distribution for the applied voltage phase of the rotating machine;
Based on the acquired partial discharge signal distribution, extracting the positive and negative maximum values of the charge amount;
Extracting the voltage phase of the maximum value of the polarity of at least one of the extracted maximum values and the voltage phase based on the acquired partial discharge signal distribution before and after the phase direction centered on the maximum value;
And a step of determining a partial discharge pattern shape on the basis of the magnitude of the maximum value of both positive and negative polarities and the width from the preceding and following voltage phases to the voltage phase of the maximum value. Diagnostic method.
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