JP2020537754A - 部分放電処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

部分放電処理装置は、入力信号の強度に比例する比例信号を生成する比例信号生成部と、前記比例信号生成部の出力端と自動利得調整部の入力端との間に位置し、基準電圧と伝達関数に基づいて入力端に入力される前記比例信号を変換して伝達関数信号を出力する伝達関数生成部と、前記伝達関数信号が入力されると自動利得調整（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う自動利得調整部と、前記自動利得調整部の自動利得調整信号が入力されると、少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して自動利得調整フィードバック信号を生成して、前記自動利得調整部のフィードバック端にフィードバックする部分放電検出部と、前記自動利得調整部の自動利得調整出力信号が入力されると、前記基準電圧に基づいて前記自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成する部分放電判断部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、部分放電検出及びノイズ除去技術に係り、さらに詳しくは、部分放電信号が、部分放電信号と非常に類似した部分放電性ノイズ及び一般ノイズと共に混在された入力信号から部分放電信号をより効果的に検出できる部分放電処理装置及び方法に関する。

部分放電（Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）診断技術は、電力設備及び電気自動車の分野において電気装備の予防診断のために使用される。一般に、部分放電診断技術は、電気装備の内部で発生する電磁波、超音波、光または振動を検出して部分放電の発生の有無を事前に予防診断する非破壊診断技術に該当する。

従来の電磁波を用いた部分放電診断技術は、ＨＦＣＴを用いた電力ケーブルの部分放電診断、ＵＨＦセンサを用いた電力設備の部分放電診断、ＨＦＣＴとＵＨＦハイブリッドセンサを用いた電気自動車の部分放電診断などに適用されている。

前記電磁波を用いて部分放電の発生の有無を検出する過程において、他の多くのノイズをも一緒に含み、部分放電に起因する部分放電信号と、部分放電と類似の部分放電性ノイズ又は通信ノイズなどとを明確に区別し難いため、部分放電診断の信頼性が著しく低下するという欠点がある。

センサを介して入力された部分差分増幅器放電信号は、数ｎＳのパルス幅を有する高周波パルスのバースト（Ｂｕｒｓｔ）形状を示しており、規則的なパターンはない。部分放電信号と類似の部分放電性ノイズバースト（Ｂｕｒｓｔ）または通信ノイズバースト（Ｂｕｒｓｔ）などにおける、バースト内にバーストを構成している構成パルスは、部分放電信号バーストを構成するパルスとは異なる部分がある。しかしながら、但し、ケーブル部分放電の分野では、ノイズが部分放電と非常に類似しており、信号強度が比較的非常に大きいため、ケーブル部分放電を検出することは容易でない。

韓国登録特許第１０−１４９６４４２（２０１５．０２．１７）号は、ケーブル部分放電診断装置に関するもので、前記ケーブル部分放電診断装置は、ケーブルの部分放電信号を感知するための感知センサと；前記感知センサのノイズをフィルタリングするためのバンドパスフィルタと；前記バンドパスフィルタの出力信号を増幅させる増幅器と；前記増幅器の出力信号の周波数をチューニングする周波数チューニングフィルタと；前記周波数チューニングフィルタの出力信号の長さ及び形状を測定するための包絡線検波器と；前記包絡線検波器の出力信号の大きさ測定のためのピーク検出器と；前記ピーク検出器の出力信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル信号変換器と；を備え、前記アナログ・デジタル信号変換器の出力信号の長さ及び形状を確認して、ノイズとＰＤ信号の判別を行う部分放電信号検出部と；前記部分放電信号検出部から出力される信号のＰＲＰＤマッピングにより部分放電の種類を確認する部分放電パターン分析部と；をさらに備える。前記感知センサは、ＨＦセンサまたはＨＦ ＣＴセンサであり、ＨＦセンサの場合の測定範囲は５ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ、ＨＦＣＴセンサの場合の測定範囲は１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであることを特徴とする。前記バンドパスフィルタは、１ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの通過帯域を有するバンドパスフィルタであることを特徴とする。前記周波数チューニングフィルタは、２００ＭＨｚ〜４２０ＭＨｚの周波数を有する信号を発生する信号発生器と；前記増幅器を通過した信号と、前記信号発生器から発生された信号とを混合することで、前記増幅器の出力信号と前記信号発生器の出力信号との和に相当する周波数の信号と、差に相当する周波数の信号とを出力するミキサと；前記ミキサの出力信号を中心周波数４２５ＭＨｚ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ２０ＭＨｚである狭帯域でフィルタリングする狭帯域バンドパスフィルタと；を備える。

上記技術は、ノイズを除去するために狭帯域バンドパスフィルタを適用しているため、部分放電信号がフィルタリングされて部分放電が適切に検出できないという欠点がある。また、バンドパスフィルタを適用したにもかかわらず、ノイズが流入していることがわかる。上記技術は、ノイズと部分放電信号とを区別するために高速ＡＤＣとソフトウェアコンピューティングのプロセスがさらに必要になるため、経済的に不利であるという欠点がある。

韓国登録特許第２０−０４３５０６１（２００６．１２．２９）号は、ガス絶縁開閉装置診断用の部分放電カウンタに関するもので、前記ガス絶縁開閉装置診断用の部分放電カウンタは、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）に内蔵されている部分放電センサの高周波出力信号を、バンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）２１−ａ、ピーク検出回路２１−ｂ、ピーク保持回路２１−ｃ、ピークリセット２１−ｄを用いて低周波信号に変換する周波数変換手段と；前記周波数変換手段によって出力された信号をアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２においてＡＤ変換し、変換された値を相電圧の周波数に一致させる同期回路と；を備えてなることを特徴とする。

前記技術はまた、入力信号からノイズを除去するためにバンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）を適用しているため、部分放電信号がフィルタリングされて適切に検出できないという欠点がある。ピーク検出回路を適用しているため、部分放電信号よりも大きなノイズが流入した場合、ノイズ信号を部分放電と認識してカウントできるという欠点がある。

韓国登録特許第１０−１４９６４４２（２０１５．０２．１７）号 韓国登録特許第２０−０４３５０６１（２００６．１２．２９）号

部分放電の予防診断は、人の安全と設備のメンテナンスに欠かせないことである。

電磁波を用いた部分放電予防診断手法は、最良の結果が得られるため好まれているが、新たな通信サービスが出現し続けているため、フィルタを取り付ける方法ではノイズを除去することが不可能であり、高速演算によりノイズと部分放電とを区別する試みがなされてきたが、大型で経済的に不利であるため、その応用分野が制限されている。

部分放電信号は、数ｎＳのパルス幅を有する高周波パルスのバースト（Ｂｕｒｓｔ）形状を示しており、部分放電信号と類似の部分放電性ノイズまたは通信ノイズなどと異なっているが、但し、ケーブル部分放電の分野では、前記部分放電性ノイズとの区別が容易でない。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。

本発明の技術は、部分放電が簡単な回路構成であり、ノイズが混在した入力信号から部分放電信号を検出するので、フィルタの取り付けや高速な演算処理が不要であるため、経済的であり、体積減少が可能であり、様々な分野で利用可能である。

本発明の一実施形態は、入力信号に部分放電信号が含まれているかどうかを効果的に検出できる部分放電処理装置及び方法を提供することである。

実施イェドゥルの中で、部分放電処理装置は、入力信号の強度に比例する比例信号を生成する比例信号生成部と、前記比例信号生成部の出力端と自動利得調整部の入力端との間に位置し、基準電圧と伝達関数に基づいて入力端に入力される前記比例信号を変換して伝達関数信号を出力する伝達関数生成部と、前記伝達関数信号が入力されると自動利得調整（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う自動利得調整部と、前記自動利得調整部の自動利得調整信号が入力されると、少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して自動利得調整フィードバック信号を生成して、前記自動利得調整部のフィードバック端にフィードバックする部分放電検出部と、前記自動利得調整部の自動利得調整出力信号が入力されると、前記基準電圧に基づいて前記自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成する部分放電判断部と、を備える。

前記比例信号生成部は、前記入力信号のログ値を復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して前記比例信号を生成するログ検出器（ｌｏｇ ｄｅｔｅｃｔｏｒ：対数検出器）として実現されてもよい。

前記比例信号生成部は、増幅器（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、エンベロープ検出器（ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）及び積分器（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）のうちの少なくとも一つにより、または、少なくとも二つの組み合わせにより実現されてもよい。

前記部分放電検出部は、前記自動利得調整信号の振幅または周波数の強度を、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して前記自動利得調整部のフィードバック端にフィードバックすることができる。

前記部分放電検出部は、前記フィードバック過程において、前記自動利得調整信号にノイズが含まれている場合には、前記基準電圧に対して負の方向に負の増幅を行い、前記自動利得調整信号に部分放電信号が含まれている場合には、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路と前記自動利得調整部との相互間の充・放電及びフィードバック作用により増幅度を変化させて、一時的な過剰増幅と波動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）を誘導することができる。

前記伝達関数生成部は、前記比例信号の−６０ｄＢｍ〜５ｄＢｍ値を１．７Ｖｄｃ〜０．５Ｖｄｃ値に変換する逆伝達関数を有することができる。

前記基準電圧は、２．４Ｖｄｃを基準として特定の誤差範囲内の値を有するように形成されてもよい。

前記部分放電判断部は、前記自動利得調整出力信号と前記基準電圧とを比較して、前記自動利得調整出力信号における前記基準電圧未満の信号をノイズと判断して消去し、前記基準電圧以上の信号を部分放電と判断して取得する前記フィルタリングにより前記部分放電判断信号を生成することができる。

前記部分放電判断部は、前記自動利得調整出力信号から前記基準電圧を減算する差分増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として実現されるか、前記自動利得調整出力信号と前記基準電圧に基づいて差動増幅する差動増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として実現されるか、または、部分放電時の電圧降下のための少なくとも一つのダイオードを備えて実現されてもよい。

前記部分放電処理装置は、前記部分放電判断信号の振幅が基準振幅以上であれば、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）レベルに変換された部分放電レベル変換信号を発生させる部分放電信号レベル変換部をさらに備えてもよい。

前記部分放電信号レベル変換部は、比較器およびシュミットトリガのうち少なくとも一つにより実現されてもよい。

実施形態の中で、部分放電検出方法は、部分放電処理装置によって実行される。
前記部分放電検出方法は、
入力信号の強度に比例する比例信号を生成する比例信号生成ステップと、基準電圧と伝達関数を設定し、前記基準電圧と伝達関数に基づいて前記比例信号を変換して伝達関数信号を生成する伝達関数生成ステップと、前記伝達関数信号に基づいて自動利得調整（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う自動利得調整ステップと、少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路と、前記自動利得調整を行う自動利得調整部との相互間の充・放電及びフィードバック作用を誘導して、前記自動利得調整の実行過程にフィードバックする部分放電検出ステップと、前記自動利得調整により自動利得調整出力信号が生成されると、前記基準電圧に基づいて前記自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成する部分放電判断ステップと、を含む。

本開示の技術は、次の効果を奏することができる。但し、特定の実施形態が次の効果をすべて含まなければならないか、または、次の効果のみを含まなければならないという意味ではないので、開示の技術の権利範囲は、これによって制限されるものとして理解されてはならない。

本発明の一実施形態に係る部分放電処理装置及び方法は、入力信号に部分放電信号が含まれているかどうかを効果的に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る部分放電処理装置及び方法は、入力信号に部分放電信号とノイズ及び部分放電類似ノイズが混在した場合でも、ノイズ及び部分放電類似ノイズを効果的に除去して部分放電を検出するできるようにする。

本発明の技術概念は、ＰＡＮＡ（ＰＤ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏｉｓｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）方式と呼ばれる。

本発明のＰＡＮＡ方式では、同じ時間帯に混入した部分放電信号及びノイズ信号において、部分放電信号成分を基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くし、ノイズ成分を基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くすることで、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として差別を行い、この差別に起因して、部分放電信号を検出する際のエラーが非常に少ない。

本発明のＰＡＮＡ方式は、検出される部分放電信号成分の強度が入力された部分放電信号の強度に比例するため、出力そのものだけで部分放電センサとしての役割を果たすことができるし、ＡＤＣ結合時に部分放電測定装備としても活用することができる。同時に、ＴＴＬ変換回路との結合時には、部分放電カウンタなどとしても活用することができる。

本発明は、ケーブル部分放電予防診断、ＳＩＳ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ：固体絶縁スイッチギャ）設備の部分放電予防診断、電気自動車の部分放電予防診断、電気自動車の充電器の部分放電予防診断、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）部分放電予防診断、ノイズ除去機能を有するＵＨＦ部分放電センサ、ブッシング部分放電予防診断などに適用することができるが、これに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る部分放電処理装置の構成を示す図である。 図１の伝達関数生成部を構成する一実施回路図である。 図１の部分放電検出部を構成する一実施回路図である。 図１の部分放電検出部を構成する他の実施形態の回路図である。 図１の部分放電処理装置が部分放電を検出する過程で入力され又は出力される電圧を例示する図である。 図１の部分放電判断部の一実施形態に係る回路図である。 図１の部分放電処理装置を備える部分放電検出システムを示す図である。 図７の部分放電処理装置を実際に実現して部分放電の発生の有無を検出する過程を示す出力結果のグラフである。 一実施形態に係る部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムを示す図である。 一実施形態に係る部分放電タイミング信号取得装置の構成を示す図である。 図１０の比例信号生成部の構成の一実施形態を示すブロック図である。 図１１の伝達関数生成モジュールを構成する一実施回路図である。 図１０の第１の自動利得調整部の構成と第２の自動利得調整部の構成とをそれぞれ示すブロック図である。 図１３の部分放電フィードバックモジュールを構成する他の実施形態の回路図である。 図１０のタイミングノイズ除去部の一実施形態に係る回路図である。 図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムが、部分放電検出過程におけるタイミングノイズの除去、タイミング信号の取得、部分放電信号の再生または生成過程において、入力され又は出力する電圧波形を例示する図である。 図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムを用いてノイズを除去し部分放電を検出した実験結果を示す図である。 図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムを実際に実現して、部分放電の発生の有無を検出した結果を、従来の技術と比較して示した出力結果グラフである。 一実施形態に係る図９の部分放電信号取得部の構成を示す図である。 一実施形態に係る図９の部分放電信号発生部の構成を示す図である。

本発明についての説明は、構造的ないし機能的説明のための実施形態に過ぎないので、本発明の権利範囲は、詳細な説明に説明された実施形態によって制限されるものとして解釈されてはいけない。すなわち、実施形態は多様な変更が可能で、さまざまな形態を持つことができるので、本発明の権利範囲は、技術的思想を実現できる均等物を含むものとして理解されなければならない。また、本発明で提示された目的または効果は、特定の実施形態がこれをすべて含まなければならないか、または、そのような効果のみを含まなければならないという意味ではないので、本発明の権利範囲はこれによって制限されるものとして理解されてはならないであろう。

一方、本出願で叙述される用語の意味は、次のように理解されるべきである。

「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであり、これらの用語によって権利範囲が限定されてはならない。例えば、第１の構成要素は第２の構成要素として命名されることができ、同様に第２の構成要素も第の１構成要素として命名されることができる。

ある構成要素が他の構成要素と「接続されて」いると言及されたときには、前記ある構成要素が前記他の構成要素と直接的に接続されてもよいが、これらの間に他の構成要素が存在してもよいものと理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接接続されて」いると言及されたときには、これらの間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。一方、構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち、「〜間に」と「すぐに〜間に」、または「〜に隣り合う」と「〜に直接隣り合う」なども同様に解釈されるべきである。

単数の表現は、文脈上明らかに異なるものを意味しない限り、複数の表現を含むものと理解されるべきであり、「備える（含む）」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除するものではないと理解されなければならない。

各ステップにおいて、識別符号（例えば、ａ、ｂ、ｃなど）は説明の便宜のために使われるものであって、識別符号は各ステップの順序を説明するものでなく、各ステップは、文脈上、明白に特定順序を記載しない限り、明記した順序と異なるように起こることがある。即ち、各ステップは、明記した順序と同一に起こることもあり、実質的に同時に実行されることもあり、逆の順序どおりに実行されることもある。

ここで使われる全ての用語は、異に定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一な意味を有する。一般的に使われる辞書上の定義されている用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されるべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味として解釈されない。

図１は、本発明の一実施形態に係る部分放電処理装置の構成を示す図である。

図１に示すように、部分放電処理装置１００は、比例信号生成部１１０、伝達関数生成部１２０、自動利得調整部１３０、部分放電検出部１４０及び部分放電判断部１５０を備えてもよい。

比例信号生成部１１０は、入力信号の強度に比例する比例信号を生成する。具体的には、比例信号生成部１１０は、入力ポート１０と伝達関数生成部１２０との間に配置されて入力ポート１０及び伝達関数生成部１２０の入力端と電気的に接続され、入力ポート１０を介して受信される入力信号を入力として提供され得、入力された入力信号の振幅、周波数及び電力のうち少なくとも一つの強度に比例する比例信号を出力して、伝達関数生成部１２０の入力端に提供することができる。例えば、比例信号生成部１１０は、入力信号Ｖｉｎが受信されると、当該入力端における電力に比例するＤＣ出力電圧として比例信号Ｖ１を生成することができる（図５のグラフ参照）。

一実施形態において、比例信号生成部１１０は、入力信号のログ値を復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して比例信号を生成するログ検出器（ｌｏｇ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として実現されてもよい。ここで、ログ検出器は、ログディテクタ、ログアンプ、ログ増幅器、ロガリズミックアンプ、ＲＦパワーディテクタ、ログアンプディテクタなどと呼ばれる場合を含む。このとき、ＲＦ入力ポートにおいて全ノードの電力の測定値は、信号、雑音及び干渉などを含むＤＣに変換される全電力を示すことができる。

他の一実施形態において、比例信号生成部１１０は、増幅器（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、エンベロープ検出器（ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、ダイオードディテクタ（ｄｉｏｄｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）及び積分器（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）のうちの少なくとも一つにより、または、少なくとも二つの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、比例信号生成部１１０は、ＲＦ増幅器とエンベロープ検出器との組み合わせにより実現されてもよく、増幅器と積分器との組み合わせにより実現されてもよい。

伝達関数生成部１２０は、比例信号生成部１１０の出力端と自動利得調整部１３０の入力端との間に位置する。伝達関数生成部１２０は、比例信号生成部１１０の出力端及び自動利得調整部１３０の入力端と電気的に接続されていて、比例信号生成部１１０からの入力信号を提供され、自動利得調整部１３０に出力信号を出力することができる。

伝達関数生成部１２０は、基準電圧と伝達関数に基づいて入力端に入力される比例信号を変換して伝達関数信号を出力する。一実施形態において、伝達関数生成部１２０は、特定のＤＣ電圧レベルを有する基準電圧Ｖｒｅｆを提供され得、入出力信号の線形特性を示す伝達関数（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を介して、入出力信号の範囲、入力信号に比べる出力信号の電圧特性及び周波数特性のうち少なくとも一つを定義することができる。このような内容は図２を参照してより詳しく説明する。

図２は、図１の伝達関数生成部を構成する一実施回路図である。

図２に示すように、伝達関数生成部１２０は、第１および第２の抵抗２１０、２２０、増幅器２３０を備えてもよい。第１の抵抗２１０は、入力端と増幅器２３０の第１の入力端との間に配置されてもよく、第２の抵抗２２０は、増幅器２３０の第２の入力端と出力端との間に配置されてもよく、一実施形態において、それぞれが数ｋｏｈｍの抵抗値で形成されてもよい。増幅器２３０は、第１の抵抗２１０を介して比例信号生成部１１０から比例信号Ｖ１を第１の入力端に入力され得、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の入力端に入力され得、第２の抵抗２２０を介したフィードバックに基づいて増幅を行い、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として生成されて伝達関数の特性に対応する伝達関数信号Ｖ２を生成して出力することができる（図５のグラフ参照）。

伝達関数生成部１２０は、ＤＣ出力電圧が、当該検出器の入力端に現れる全ＲＦ信号の電力に比例または反比例する伝達関数の特性を有するように実現され得る。一実施形態において、伝達関数生成部１２０は、下記の式（１）に基づいて伝達関数の特性を定義でき、ここで、Ｓｌｏｐｅ（スロープ）は、伝達関数で定義される、入力信号の電力に対する出力信号の電力の比の値によるＤＣ出力の傾き特性を示す。ここで、ＶＯ１とＶＯ２は出力電圧を意味し、ＰＩ１とＰＩ２は入力端に現れる信号の電力を意味する。

［数１］
Ｓｌｏｐｅ＝（ＶＯ２−ＶＯ１）／（ＰＩ２−ＰＩ１）...式（１）

一実施形態において、伝達関数生成部１２０は、比例信号Ｖ１の−６０ｄＢｍ〜＋５ｄＢｍ値を１．７Ｖｄｃ〜０．５Ｖｄｃ内外の値に変換する逆伝達関数を有することができる。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは約２．４Ｖｄｃ内外に形成され得、例えば、２．４Ｖｄｃを基準として特定の基準誤差の範囲内となるように形成され得る。

他の一実施形態において、伝達関数生成部１２０は、比例信号Ｖ１の−６０ｄＢｍ〜＋５ｄＢｍ値を０．５Ｖｄｃ〜１．７Ｖｄｃ内外の値に変換する比例伝達関数を有することができる。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは約０．５Ｖｄｃ内外に形成され得る。

自動利得調整部１３０は、伝達関数信号が入力されると自動利得調整（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。具体的には、自動利得調整部１３０は、伝達関数信号に基づいて生成されフィードバック端にフィードバックできる自動利得調整信号を出力し、フィードバック端にフィードバックされる自動利得調整フィードバック信号に基づいて自動利得調整を行うことができる。

自動利得調整部１３０は、伝達関数生成部１２０の出力端、部分放電検出部１４０の入出力端および部分放電判断部１５０の入力端と電気的に接続されていてもよいし、一実施形態において、少なくとも一つの抵抗を介して接続されていてもよい。たとえば、自動利得調整部１３０は、伝達関数生成部１２０から入力として比例信号Ｖ１を受信し、部分放電検出部１４０の入力端に出力として自動利得調整信号Ｖ２ａを伝達し、同時に、部分放電検出部１４０から出力される自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂを、フィードバック端に入力としてフィードバックされて、電圧利得を調整して自動利得調整出力信号Ｖ３を出力することができる（図５のグラフ参照）。

一実施形態において、自動利得調整部１３０は、入力される信号の振幅の変化にもかかわらず、出力からフィードバックされる信号の振幅の変化に基づいて制御された信号の振幅を提供する閉ループフィードバック調整回路であるＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得調整）またはＡＶＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動ボリュームコントロール）として実現されてもよい。自動利得調整部１３０は、入力される信号の強度が強ければ、利得（ｇａｉｎ）を減少させて出力される信号のボリュームを減らし、弱ければ、利得を増加させて出力される信号のボリュームを増やすことができ、フィードバック端にフィードバックされる自動利得調整フィードバック信号の平均信号レベルまたは最大出力信号レベルに基づいて、入出力の利得を動的に調整することができる。

自動利得調整部１３０は、部分放電検出部１４０から、自動利得調整信号の変形により生成された自動利得調整フィードバック信号を、フィードバック端に提供されて、部分放電の検出のための自動利得調整を行うことができる。たとえば、自動利得調整部１３０は、万が一、出力される自動利得調整信号Ｖ２ａに部分放電信号が含まれている場合は、部分放電検出部１４０を介して、伝達関数信号Ｖ２、または、自動利得調整信号Ｖ２ａに比べて変形された自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂをフィードバックされて、電圧利得をさらに調整して、さらに調整された自動利得調整信号Ｖ２ａを続いて出力することができ（図４の部分放電信号検出の場合を参照）、一方、万が一、出力される自動利得調整信号Ｖ２ａに部分放電信号が含まれていない場合は、部分放電検出部１４０を介して、変形されていない自動利得調整信号Ｖ２ｂ、または、基準差分未満に変形された自動利得調整信号Ｖ２ｂをフィードバックされて、電圧利得を十分に調整せず、十分に調整されていない自動利得調整信号Ｖ２ａを続いて出力することができる。その結果、部分放電信号を含むかどうかに基づいて、互いに異なる波形特性を有する自動利得調整出力信号Ｖ３を出力することができる（図４の類似ノイズ又は通信ノイズ発生の場合を参照）。

一実施形態において、自動利得調整部１３０は、下記の式（２）に基づいて電圧利得調整因子（電圧利得調整係数）ｇを算出して、算出された電圧利得調整因子ｇに対応する電圧利得として、自動利得調整信号及び自動利得調整出力信号を出力するように制御することができ、部分放電検出部１４０を介したフィードバックに基づいて電圧利得調整因子ｇをリアルタイムで調整して電圧利得調整に反映することができる。例えば、部分放電の発生状況を仮定すると、図３に示すように、自動利得調整部１３０は、リアルタイムで出力される自動利得調整信号Ｖ２ａが部分放電検出部１４０を経てフィードバックされる過程において、部分放電検出部１４０の動作により振幅及び周波数の強度が変わった自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂをフィードバックされて、電圧利得調整因子ｇを高い値に算出して電圧利得を一時的に増加させることができ、このような一時的な増加に伴って発生した入力フィードバックの低下に起因して、伝達関数信号Ｖ２に対して一時的な過剰増幅を行い、部分放電が発生したことを自動利得調整信号Ｖ２ａに即座に反映することができ、その結果、フィードバックを反映することで、当該時点で一時的に過剰増幅した自動利得調整出力信号Ｖ３を出力することができる。一実施形態において、自動利得調整部１３０は、このような一時的な過剰増幅が発生していない場合には、平均電圧利得が１になるように自動利得調整を行うことができる。

...式（２）

部分放電検出部１４０は、自動利得調整部１３０の出力端と接続された少なくとも一つのＲＣ並列回路３１０を介してフィードバックを行う。このような内容は図３を参照してより詳しく説明する。

図３は、図１の部分放電検出部を構成する一実施回路を示す。

図３に示すように、部分放電検出部１４０は、少なくとも一つのＲＣ並列回路３１０を備えてもよく、少なくとも一つのＲＣ並列回路３１０のそれぞれは、少なくとも一つのキャパシタ３１２と少なくとも一つの抵抗３１４とで構成されてもよい。

部分放電検出部１４０は、自動利得調整部１３０の自動利得調整信号が入力されると、少なくとも一つのＲＣ並列回路３１０を介して自動利得調整フィードバック信号を生成して、自動利得調整部１３０のフィードバック端にフィードバックする。一実施形態において、部分放電検出部１４０は、自動利得調整信号の振幅または周波数の強度を、少なくとも一つのＲＣ並列回路３１０を介して自動利得調整部１３０のフィードバック端にフィードバックすることができ、上述したように、自動利得調整信号に部分放電信号が含まれている場合には、自動利得調整部１３０とＲＣ並列回路３１０との相互間の充・放電及びフィードバック作用により自動利得調整部１３０の増幅度ｇを変化させて、一時的な過剰増幅と波動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）を誘導することができる。

具体的には、部分放電信号は、パルス幅が数ｎＳの高周波成分で構成されたバースト（Ｂｕｒｓｔ）である一方、ノイズは、パルス幅が広い相対的に低周波成分のバーストであり得る。一例として、ログ検出器回路を通すと、部分放電バーストはインパルス形状を示し、ノイズは緩やかな三角波形を示すことになる。前記インパルス形状の波形は、周波数スペクトル上の高周波成分で構成されており、前記緩やかな三角波は比較的低周波成分で構成されているため、ＲＣ並列回路３１０での反応が異なっている。一実施形態として、特定のＲ値とＣ値とで構成されたＲＣ並列回路３１０に対して、前記インパルスは反応するが、前記緩やかな三角波は反応しない（図５のグラフ参照）。

部分放電検出部１４０は、自動利得調整部１３０の出力端から自動利得調整信号を受信すると、当該出力端と接続され、それぞれが適正値を持つキャパシタ３１２と抵抗３１４とで構成されたＲＣ並列回路３１０を介して充・放電フィードバックを形成して、自動利得調整信号に含まれている高周波成分を低下させることで、結果として出力信号の強度を下げることができ、しかも、出力信号のままの自動利得調整フィードバック信号ではない、高周波成分が低下した自動利得調整フィードバック信号を自動利得調整部１３０にフィードバックして、自動利得調整部１３０の自動利得調整のための増幅度を一時的に増加させることで、自動利得調整部１３０をして一時的な過剰増幅及びフィードバックによる波動を発生せしめるようにすることができる。

部分放電検出部１４０は、次のような実施形態の様々な構成により実現されてもよい。

第１の実施形態において、部分放電検出部１４０は、単一のキャパシタ３１２と単一の抵抗３１４とで構成された単一のＲＣ並列回路３１０で構成されてもよい。例えば、ＲＣ並列回路３１０は、それぞれの一端が自動利得調整部１３０の出力端と接続され、それぞれの他の一端が接地されるキャパシタ３１２と抵抗３１４とで構成されてもよい。部分放電検出部１４０は、受信された自動利得調整信号の特定の周波数帯域をＲＣ並列回路３１０を介してフィルタリングすることができ、例えば、１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域の信号がフィルタリングされた自動利得調整フィードバック信号を、自動利得調整部１３０のフィードバック端にフィードバックすることができる。一実施形態において、キャパシタ３１２は、３０ｐＦ〜３００ｐＦのキャパシタンス値を有するように設計されてもよく、抵抗３１４は、キャパシタ３１２の設計範囲に応じて数ｋｏｈｍ〜数百ｋｏｈｍの値を有するように設計されてもよく、例えば、２０ｋＯｈｍ〜４０ｋＯｈｍの抵抗値を有するように設計されてもよく、ＰＣＢパターン設計上のパターンの長手方向のパターン幅と材質の誘電率とを勘案して素子値を調整及び変更することができる。

部分放電検出部１４０は、このようなキャパシタ３１２と抵抗３１４との組み合わせ構成によりローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過濾波器）として機能することができ、例えば、自動利得調整信号Ｖ２ａから５００ＭＨｚの周波数帯域以上の信号がフィルタリングされた自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂを、自動利得調整部１３０にフィードバックすることができる。

第２の実施形態において、部分放電検出部１４０は、キャパシタ、インダクタ、抵抗および増幅器のうちの少なくとも二つの組み合わせで構成されてもよい。部分放電検出部１４０は、このような組み合わせにより、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過濾波器）またはハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：高域通過濾波器）として実現されてもよい。

例によれば、図４（ａ）に示すように、部分放電検出部１４０は、キャパシタ４１０、抵抗４２０及びインダクタ４３０で構成されてもよく、このような組み合わせ構成によりＬＰＦとして機能することができる。このとき、少なくとも一つの部分放電インダクタ４３０は、抵抗４２０及びキャパシタ４１０の設計範囲に基づいてｎＨ〜数ｍＨの範囲のインダクタンス値を有するように設計調整されてもよい。

他の例によれば、図４（ｂ）に示すように、部分放電検出部１４０は、キャパシタ４１０、抵抗４２０及び部分放電増幅器４４０で構成されてもよく、このような組み合わせ構成によりＬＰＦとして機能することができる。

上記では、部分放電検出部１４０を実現するためのいくつかの例示の構成について説明したが、これらに限定されず、部分放電を検出するために、自動利得調整部１３０から受信された出力信号を変形させて自動利得調整部１３０にフィードバックすることにより、部分放電の発生時に過剰増幅と波動を誘導する機能に関連して必要な様々な形態で構成されてもよいことは言うまでもない。

部分放電検出部１４０は、出力される自動利得調整信号を自動利得調整部１３０にフィードバックするとともに、自動利得調整出力信号を部分放電判断部１５０に入力として伝達することができる。一実施形態において、部分放電検出部１４０は、出力インピーダンスを調整するために、自動利得調整出力信号を出力する部分放電検出部１４０の出力端と部分放電判断部１５０の入力端との間に配置される数ｋｏｈｍの抵抗をさらに備えてもよい。

部分放電判断部１５０は、自動利得調整部１３０の自動利得調整出力信号が入力されると、基準電圧に基づいて自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成することができる。例えば、部分放電判断部１５０は、基準電圧を基準として自動利得調整出力信号の一部のみをバッファリングするか、あるいは、増幅または減算して部分放電判断信号を取得することができる。部分放電判断部１５０は、自動利得調整部１３０の出力端、部分放電検出部１４０の入力端及び出力ポート２０と電気的に接続されてもよい。

一実施形態において、部分放電判断部１５０は、自動利得調整出力信号と基準電圧とを比較して、自動利得調整出力信号における基準電圧未満の信号をノイズと判断して消去し、基準電圧以上の信号を部分放電と判断して取得するフィルタリングにより部分放電判断信号を生成することができる。例えば、部分放電判断部１５０は、自動利得調整出力信号Ｖ３における、基準電圧Ｖｒｅｆ未満の強度を有する信号をノイズとして処理してしまい、基準電圧Ｖｒｅｆ以上の強度を有する信号を部分放電と判断し取得して部分放電判断信号Ｖｏｕｔを生成して出力ポート２０に出力することができる（図５のグラフ参照）。

一実施形態として、部分放電判断部１５０は、部分放電判断信号を生成するために、自動利得調整出力信号から基準電圧または任意の特定の電圧を減算して部分放電判断信号を生成し、＋５Ｖｄｃ単電源を動作電源とする差分増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として実現されるか、または、自動利得調整出力信号と基準電圧または任意の特定の電圧に基づいて差動増幅して部分放電判断信号を生成する差動増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として実現されるか、または、部分放電発生時の自動利得調整出力信号の電圧を、任意の特定の電圧または基準電圧または基準電圧の以下まで降下させてノイズ成分を除去し、部分放電判断信号を生成するための一つ以上のダイオード接続により実現されてもよい。

一実施形態において、部分放電処理装置１００は、部分放電信号レベル変換部（図示せず）をさらに備えてもよい。部分放電信号レベル変換部は、部分放電判断部１５０の出力端及び出力ポート２０と電気的に接続でき、部分放電判断部１５０から出力される自動利得調整出力信号の入力を受け、部分放電レベル変換信号を生成することができる。

部分放電信号レベル変換部は、自動利得調整出力信号の振幅が基準振幅以上であれば、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）レベルに変換された部分放電レベル変換信号を発生させることができる。一実施形態において、部分放電信号レベル変換部は、特定の振幅及び持続時間を有するように設計されてもよいし、ここで、基準振幅は、精度及び速度に関する設計ターゲットに基づいて設計者により設定されてもよく、当該基準振幅を有するように内部構成要素の設計値が調整されてもよい。

一実施形態において、部分放電信号レベル変換部は、ＴＴＬレベルへの変換を行うために、比較器（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）及びシュミットトリガ（Ｓｃｈｍｉｔｔ−ｔｒｉｇｇｅｒ）のうちの少なくとも１つを備えて実現されてもよい。例えば、部分放電信号レベル変換部は、自動利得調整信号の電圧レベルの振幅が基準電圧Ｖｔの電圧レベルを超えると、データ１（ｈｉｇｈ）を意味する特定の電圧レベルを特定の持続時間の間に（例えば、クロック単位で）発生させる比較器、当該比較器の出力がデータ１（ｈｇｉｎ）を表すかどうかをトリガリング（ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）するレベルトリガ（ｌｅｖｅｌ ｔｒｉｇｇｅｒ）やエッジトリガ（ｅｄｇｅ ｔｒｉｇｇｅｒ）、および電圧レベルを調整するためのレベルシフタ（ｌｅｖｅｌ ｓｈｉｆｔｅｒ）のうちの少なくとも一つの組み合わせにより実現されてもよい。一実施形態において、基準電圧Ｖｔは、最大電圧レベルに対して５０％〜９０％の範囲内または任意の特定レベルで設定されてもよい。

部分放電信号レベル変換部は、上記のような過程により部分放電検出過程で生成されたアナログレベルの信号をデジタル信号処理のためのＴＴＬレベルの信号に変換して生成し、ユーザに部分放電の発生をより明確に通知することができ、後続のステップでデジタル信号処理のための入力として使用できるようにする。また、部分放電信号レベル変換部は、アナログレベルの信号をバッファリングしてアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の入力端に提供して出力強度を測定することができる。

一実施形態において、部分放電判断部１５０は、ネットワーク通信モジュールをさらに備えてもよく、部分放電判断信号または部分放電レベル変換信号が発生すると、警告音を出力し、ネットワーク通信モジュールを介してネットワークに接続されたモニタリングサーバ（図示せず）に、当該発生に関する通知メッセージ及び当該波形に関する情報を送信することができる。また、部分放電判断部１５０は、ＡＤＣ変換されたデジタル信号を用いて部分放電の強度を測定して、時間帯別強度による分析を行い部分放電の強度変化をモニタリング（図示せず）することができるので、設備遠隔監視及び遠隔予防診断装備としても活用され得る。

図５は、図１の部分放電処理装置が部分放電を検出する過程で入力され又は出力する電圧を例示する図である。

図３において、部分放電処理装置１００は、入力ポート１０を介して入力信号Ｖｉｎを受信することができ、比例信号生成部１１０は、入力信号Ｖｉｎの強度に比例する（例えば、Ｖｉｎのログ値を復調した）比例信号Ｖ１を生成することができる。例えば、比例信号生成部１１０によりログ値として復調されたＲＦバースト信号の中で
部分放電信号に該当する部分は、波形の幅が非常に狭い（例えば、インパルス）形状に近い波形を持つ比例信号Ｖ１として出力され得、部分放電以外のノイズは、相対的に緩やかな波形を有する比例信号Ｖ１として出力され得る。

伝達関数生成部１２０は、図２に示すように、設定された基準電圧Ｖｒｅｆと伝達関数のＳｌｏｐｅ（例えば、Ｓｌｏｐｅ＝（ＶＯ２−ＶＯ１）／（ＰＩ２−ＰＩ１））の特性に応じて、伝達関数信号Ｖ２を生成することができる。ここで、Ｐは、比例信号生成部１１０のＲＦバースト入力の強度である。

自動利得調整部１３０は、伝達関数信号Ｖ２に基づいて自動利得調整信号Ｖ２ａを出力することができる。部分放電検出部１４０は、自動利得調整部１３０の出力端と接続されたＲＣ並列回路３１０を介して、自動利得調整信号Ｖ２ａの高周波帯域の電圧を一時的に降下させた自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂを生成して、自動利得調整部１３０のフィードバック端に提供することができ、自動利得調整部１３０は、一時的に降下した自動利得調整フィードバック信号Ｖ２ｂがフィードバックされると、電圧利得を増加させて、当該降下が続く間に出力される自動利得調整信号Ｖ２ａの振幅を、原信号に比べて増幅させることができる。

部分放電検出部１４０は、前記のようなフィードバックにより、部分放電信号が発生した場合には、自動利得調整部１３０の過剰増幅を誘導することにより、変形された自動利得調整出力信号Ｖ３を出力することができ、類似ノイズ又は通信ノイズが発生した場合には、自動利得調整部１３０の過剰増幅を誘導しないことにより、実際に変形されていない自動利得調整出力信号Ｖ３を出力することができる。図３において、部分放電検出部１４０で生成可能なＶ２ａ、Ｖ２ｂ及びＶ３を区別して示したが、一実施形態において、部分放電検出部１４０の構成により、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ及びＶ３のうちの少なくとも一部は、互いに同じノードに該当することも可能である。

部分放電判断部１５０は、部分放電検出部１４０から受信された自動利得調整出力信号Ｖ３の振幅が基準電圧Ｖｒｅｆ以上であれば、当該部分を部分放電信号と判断して取得し、基準電圧Ｖｒｅｆ未満であれば、当該部分をノイズ信号と判断して除去することにより、部分放電判断信号Ｖｏｕｔを生成することができる。

しかし、ノイズ成分が一部残存することがあるので、部分放電信号レベル変換部は、部分放電判断部１５０から受信された部分放電判断信号Ｖｏｕｔを、他の基準電圧Ｖｔと比較して、最終的にＶｔ以上の振幅を有する信号が検出されると、ＴＴＬレベルの部分放電レベル変換信号Ｖｔｔｌを発生させることができる。これにより、部分放電処理装置１００は、入力信号に部分放電信号が含まれているかどうかに応じて、部分放電の発生の有無を選択的に通知することができる。

図６は、図１の部分放電判断部の一実施形態に係る回路図を示す。

図６に示すように、部分放電判断部１５０は、自動利得調整出力信号を第１の入力として受信し、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の入力として受信して、第１の入力から第２の入力を減算する差分増幅器で構成されてもよい。一実施形態において、部分放電判断部１５０は、演算増幅器を用いて、両入力端の入力の強度差を電圧利得１で増幅する減算器として機能することができ、他の一実施形態においては、演算増幅器を用いて、両入力端の入力の強度差を１超過又は１未満の電圧利得で増幅する差動増幅器として機能することができる。

一実施形態において、部分放電判断部１５０は、自動利得調整出力信号が受信される第１の入力端、または、基準電圧Ｖｒｅｆが受信される第２の入力端と接続された複数の抵抗５１０を備えて構成されてもよい。例えば、部分放電判断部１５０は、基準電圧Ｖｒｅｆと前記第１の入力端との間に配置された第１の抵抗６１０ｂと、部分放電検出部１４０の出力端と前記第２の入力端との間に配置された第２の抵抗６１０ａと、第１の入力端と部分放電判断部１５０の出力端との間に配置された第３の抵抗６１０ｄと、前記第２の入力端とグランドとの間に配置された第４の抵抗６１０ｃと、を備えてもよい。一実施形態において、このような複数の抵抗６１０は、数ｋｏｈｍの抵抗範囲内で互いに同一の抵抗値を有するように設計されてもよい。

他の一実施形態において、部分放電判断部１５０は、自動利得調整信号と基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて差動増幅する差動増幅器として実現されてもよい。

図７は、図１の部分放電処理装置を備える部分放電検出システムを示す図である。

部分放電検出システム７００は、電気装備７１０、電流変換器７２０、部分放電処理装置１００及び出力装置７３０を備えてもよい。

電気装備７１０は、電動、発電、電気の変換、電気の供給、電気制御のうち少なくとも一つを行う電力設備装置に該当することができる。例えば、電気装備７１０は、ＳＩＳ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ：固体絶縁スイッチギャ）を有するケーブル部分放電装置に該当することができる。図７において、電気装備７１０は、ガス絶縁開閉器の形で示されているが、電気自動車上のバッテリ、インバータ、パワーモータ、電気自動車用の充電器、変圧器またはケーブルに該当することもでき、高速列車や建物の配電、極初段波（ＵＨＦ：Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）関連装置に該当することもできる。

電流変換器７２０は、電気装備７１０の接地線と結合でき、電気装備７１０から発生する電磁波を検出して電流に変換する計器用変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）として実現されてもよい。部分放電処理装置１００は、電流変換器７２０からの変換された電流を入力信号として受信して、当該入力信号に基づいて部分放電検出を行うことができる。

出力装置７３０は、部分放電処理装置１００と接続でき、部分放電処理装置１００から受信される信号を処理して可視化することができる。一実施形態において、出力装置７３０は、部分放電処理装置１００から受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換できるデジタル変換モジュール、変換されたデジタル信号を基づいてプログラム可能なように実現されたＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＦＰＧＡから受信された信号を処理するＰＣボード、及び処理された信号を視覚的に出力するディスプレイモジュールのうちの少なくとも一つにより実現されてもよい。

図８は、図７の部分放電処理装置を実際に実現して部分放電の発生の有無を検出する過程を示す出力結果のグラフである。

図８に示すように、部分放電処理装置１００は、実際の装備として実現されて、ＳＩＳ装備の電気装備７１０と接続された電流変換器７２０から対象信号を入力信号として提供され得、指定された入力信号を処理して部分放電信号が含まれているかどうかを検出することで、出力装置７３０を介して当該入出力信号を可視化することができる。

図８において、下のグラフは、電流変換器７２０から提供された入力信号Ｖｉｎを示し、上のグラフは、部分放電処理装置１００が入力信号に基づいて部分放電信号の発生の有無を検出して生成した出力信号ＶＯＵＴを示す。実際に受信される入力信号では複数の信号が重畳されており、信号の強度が非常に弱いため、視覚的に部分放電信号を含むかどうかを判断しにくいが、本発明の一実施形態に係る部分放電処理装置１００では、提供された入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれているかどうかを高い精度で検出して確認することができる。

図９は、一実施形態に係る部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムを示す図である。

図９に示すように、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００は、入力端子１、出力端子２、第１の信号分配モジュール３、部分放電タイミング信号取得装置１１００、制御部１３００、部分放電信号取得部１２００及び部分放電信号発生部１４００を備えてもよい。

部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００は、部分放電信号とノイズとが混在した入力信号から、従来の初段フィルタ方式および／または後段高速ソフトウェア処理方式とは異なり、初段のＰＡＮＡ−タイミング方式で部分放電の発生タイミングを把握し、前記タイミング発生と無関係な信号を除去することにより、部分放電信号は生かしノイズは効果的に除去することにより、体積が小さいながらも、ノイズ除去性能に優れて部分放電信号をより効果的に検出することができる。通常の部分放電信号の検出過程において、非常に微細な信号である−６５ｄＢｍ以下の信号を取得して分析する特性を持つノイズ抑制は、部分放電信号検出の成否を左右する重要な要素であるにもかかわらず、部分放電検出帯域にさまざまな信号帯域が重畳されている場合、部分放電信号と非常に類似した部分放電信号があるため、従来の何れの技術でも前記のようなノイズを抑えることが難しいのが現状である。ノイズをはじめとするすべての信号は、一定の信号幅を有するため、部分放電発生タイミングさえ正確に感知できるなら、部分放電のみを検出できるので、ノイズを抑制することができる。部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００は、部分放電発生タイミングを取得するとほぼ同時に部分放電の大きさを測定して、純粋に部分放電信号だけを取得することにより、ノイズが除去された部分放電信号を再生することができ、これを様々な装置に利用することができる。

一実施形態において、制御部１３００は、マイクロプロセッサを適用して実現されてもよく、部分放電信号取得部１２００は、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を適用して実現されてもよい。ＡＤＣは、制御部１３００の命令に基づいて信号の大きさを取得して制御部１３００に伝達することができる。

一実施形態において、部分放電信号発生部１４００は、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を適用して実現されてもよい。ＤＡＣ信号の発生時の信号の大きさの場合、前記ＡＤＣは、部分放電信号の大きさを取得し、制御部１３００は、取得された部分放電信号の大きさと同じ大きさ、あるいは、増幅または減衰した大きさを提供することができる。制御部１３００は、ＤＡＣ信号の発生時の信号の大きさ、バースト周期、周波数及び波形を決定することができる。

結果として、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムは、部分放電タイミング信号取得装置１１００を介して部分放電発生タイミングを取得し、この際、ＡＤＣは、部分放電信号の大きさを検出し、制御部は、検出された部分放電信号の大きさと同じ大きさ、あるいは、減衰または増幅した大きさ、バースト周期、周波数および波形を決定し、ＤＡＣは、部分放電信号のみを再生または生成することができるので、ノイズを効果的に抑制し、部分放電信号を検出することができる。実験の結果、前記発生タイミングの場合、部分放電信号の発生時に（部分放電信号周期の発生即時）タイミング信号が生成されるため、非常に正確なノイズ処理及び部分放電取得が可能であることがわかる。本発明は、前記タイミングの結果を用いて本発明の効果を達成しようとする。

一実施形態において、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムは、部分放電発生タイミングを取得するとともに部分放電の大きさを測定して、純粋に部分放電信号だけを取得することにより、ノイズが除去された部分放電信号を再生することができ、様々な装置に利用され得る。

一実施形態において、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムは、部分放電発生タイミングを取得するとほぼ同時に部分放電のサイズを測定して、部分放電信号を再生して送出することにより、ノイズ除去機能を有するアクティブ型部分放電検出センサモジュールに利用され得る。

図１０は、一実施形態に係る部分放電タイミング信号取得装置の構成を示す図である。

図１０に示すように、部分放電タイミング信号取得装置１１００は、比例信号生成部１１１０、第１の自動利得調整部１１２０、第２の自動利得調整部１１３０、タイミングノイズ除去部１１４０及びタイミング信号生成部１１５０を備えてもよい。

比例信号生成部１１１０は、入力信号に応じた第１及び第２の比例信号を生成する。具体的には、比例信号生成部１１１０は、入力端において入力ポート４と電気的に接続され、入力ポート４を介して入力信号を受信でき、受信された入力信号に基づいて第１および第２の比例信号を生成でき、出力端において第１及び第２の自動利得調整部１１２０、１１３０の入力端と電気的に接続されて生成された第１及び第２の比例信号を、それぞれ第１および第２の自動利得調整部１１２０、１１３０の入力端に提供することができる。

一実施形態において、比例信号生成部１１１０は、入力信号の振幅、周波数及び電力のうち少なくとも一つの強度に比例する第１および第２の比例信号を生成でき、例えば、入力信号Ｖｉｎ’が受信されると、当該入力端における電力に比例するＤＣ出力電圧として比例信号Ｖ１’、Ｖ２’を生成することができる（図１６のグラフ参照）。このような内容は図１１を参照してより詳しく説明する。

図１１は、図１０の比例信号生成部の構成の一実施形態を示すブロック図である。

図１１に示すように、比例信号生成部１１１０は、第２の信号分配モジュール１１１２、第１及び第２のログ検出モジュール１１１４、および第１及び第２の伝達関数生成モジュール１１１６を備えてもよい。

第２の信号分配モジュール１１１２は、入力された信号を少なくとも２つ以上の分配することができ、一実施形態において、入力された信号を基づいて当該信号と同じ位相及び振幅（大きさ）を有する少なくとも二つの信号を生成することができる。第２の信号分配モジュール１１１２は、出力端において第１および第２のログ検出モジュール１１１４の入力端と電気的に接続でき、入力ポート４を介して受信された入力信号Ｖｉｎが第１の信号分配モジュールの出力信号Ｖｉｎ’を基づいて同じ位相及び振幅を有する二つの信号Ｖｉｎ’１、Ｖｉｎ’２を生成して、第１のログ検出モジュール１１１４ａと第２のログ検出モジュール１１１４ｂのそれぞれに提供することができる。

一実施形態において、第２の信号分配モジュール１１１２は、入力された信号を既設定された特定の電力利得（例えば、１０ｄＢ）で増幅する増幅器（図示せず）を備えて実現されてもよく、当該増幅器を介して増幅された信号を複数の信号に分配することができ、１：Ｎ（Ｎは２以上の自然数）分配器として実現されてもよい。

第１および第２のログ検出モジュール１１１４は、入力された信号の振幅、周波数および電力のうち少なくとも一つの大きさに比例するように、第１および第２の比例信号を生成することができる。一実施形態において、第１および第２のログ検出モジュール１１１４は、第２の信号分配モジュール１１１２の信号分配数と対応する数で構成されてもよく、例えば、第２の信号分配モジュール１１１２が１：３分配器として実現された場合には、第１乃至第３のログ検出モジュールで構成されてもよい。第１のログ検出モジュール１１１４ａは、第２の信号分配モジュール１１１２から分配された第１の信号Ｖｉｎ’１を入力され得、第２のログ検出モジュール１１１４ｂは、信号分配モジュール１１１２から分配された第２の信号Ｖｉｎ’２を入力され得、第１および第２のログ検出モジュール１１１４のそれぞれは、当該入力端における信号電力に比例するＤＣ出力電圧として第１及び第２の比例信号Ｖ１、Ｖ２それぞれを生成することができる（図１６のグラフ参照）。

一実施形態において、第１および第２のログ検出モジュール１１１４のそれぞれは、入力された信号のログ値を復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して出力信号を生成するログ検出器（ｌｏｇ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として実現されてもよい。ここで、ログ検出器は、ログディテクタ、ログアンプ、ログ増幅器、ロガリズミックアンプ、ＲＦパワーディテクタ、ログアンプディテクタなどと呼ばれる場合を含む。このとき、ＲＦ入力ポートにおいて全ノードの電力の測定値は、信号、雑音及び干渉などを含むＤＣに変換される全電力を示すことができる。

他の一実施形態において、第１および第２のログ検出モジュール１１１４のそれぞれは、増幅器（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、エンベロープ検出器（ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、ダイオードディテクタ（ｄｉｏｄｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）及び積分器（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）のうちの少なくとも一つにより、または、少なくとも二つの組み合わせにより実現されてもよく、例えば、ＲＦ増幅器とエンベロープ検出器との組み合わせにより実現されてもよく、増幅器と積分器との組み合わせにより実現されてもよい。

第１及び第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、入力端に入力される比例信号を基準電圧と伝達関数に基づいて変換して伝達関数信号を出力することができる。第１の伝達関数生成モジュール１１１６ａは、第１のログ検出モジュール１１１４ａから第１の比例信号Ｖ１を入力され、基準電圧Ｖｒｅｆと伝達関数に基づいて第１の伝達関数信号Ｖ１’を生成して、第１の自動利得調整部１１２０の入力端に出力することができ、第２の伝達関数生成モジュール１１１６ｂは、第２のログ検出モジュール１１１４ｂから第２の比例信号Ｖ２を入力され、同じ基準電圧Ｖｒｅｆと同じ伝達関数に基づいて第２の伝達関数信号Ｖ２’を生成して、第２の自動利得調整部１１３０の入力端に出力することができる（図１６のグラフ参照）。

第１及び第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、特定ＤＣ電圧レベルを有する基準電圧Ｖｒｅｆを提供され得、入出力信号の線形特性を示す伝達関数（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を介して入出力信号の範囲、入力信号に比べる出力信号の電圧特性、および周波数特性のうち少なくとも一つを定義することができる。ここで、伝達関数は、設計者やユーザによって設計され得、基準電圧は、ユーザにより入力値及び範囲が調整され得る。このような内容は図１２を参照してより詳しく説明する。

図１２は、図１１の伝達関数生成モジュールを構成する一実施回路図である。

図１２に示すように、第１および第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、第１および第２の抵抗に３１００、３２００と、増幅器３３００とを備えてもよい。

第１の抵抗３１００は、入力端と増幅器３３００の第１の入力端との間に配置されてもよく、第２の抵抗３２００は、増幅器３３００の第２の入力端と出力端との間に配置されてもよく、一実施形態において、それぞれは数ｋＯｈｍの抵抗値を有してもよい。

増幅器３３００は、第１の抵抗３１００を介して第１および第２のログ検出モジュール１１１４のうちいずれか一方から比例信号を第１の入力端に入力され得、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の入力端に入力され得、第２の抵抗１４００を介したフィードバックに基づいて増幅を行い、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として生成され伝達関数の特性に対応する伝達関数信号Ｖ１’（またはＶ２’）を生成して出力することができる（図１６のグラフ参照）。これにより、増幅器３３００は、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として入力された比例信号に対応する大きさだけ減少した伝達関数信号を出力することができる。

第１及び第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、ＤＣ出力電圧が、当該検出器の入力端に現れる全ＲＦ信号の電力に比例または反比例する伝達関数の特性を有するように実現され得る。一実施形態において、第１および第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、入力される信号として反転入力信号と非反転入力信号の入力を受ける差動増幅器を介して実現されてもよく、下記の式（３）に基づいて当該伝達関数生成モジュールの動作範囲を定義する伝達関数の特性を決定することができる。ここで、Ｓｌｏｐｅ（スロープ）は、伝達関数で定義される、入力信号の電力に対する出力信号の電力の比の値によるＤＣ出力の傾き特性を示す。ここで、ＶＯ１とＶＯ２は、両方の出力端から出力される出力電圧を意味し、ＰＩ１とＰＩ２は、両方の入力端に現れる信号の電力を意味する。

［数３］
Ｓｌｏｐｅ＝（ＶＯ２−ＶＯ１）／（ＰＩ２−ＰＩ１）...式（３）

一実施形態において、第１および第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、当該入力された比例信号の−６０ｄＢｍ〜＋５ｄＢｍ値を１．７Ｖｄｃ〜０．５Ｖｄｃ内外の値に変換する逆伝達関数を有することができる。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは約２．４Ｖｄｃ内外に形成され得、例えば、２．４Ｖｄｃを基準として特定の基準誤差の範囲内となるように形成され得る。

他の一実施形態において、第１および第２の伝達関数生成モジュール１１１６のそれぞれは、当該入力された比例信号の−６０ｄＢｍ〜＋５ｄＢｍ値を０．５Ｖｄｃ〜１．７Ｖｄｃ内外の値に変換する比例伝達関数を有することができる。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは約０．５Ｖｄｃ内外に形成され得る。

上記では、比例信号生成部１１１０を、信号分配モジュール１１１２、第１及び第２のログ検出モジュール１１１４、および第１及び第２の伝達関数生成モジュール１１１６が順次配置された構成として説明したが、これに限定されず、これらのうちの少なくとも一部を使用して実現されてもよく、構成要素の配置順、配置数及び接続構造は、入力信号の振幅、周波数または電力の大きさに比例する複数の比例信号を生成するための様々な実施形態により様々な回路形態で実現されてもよい。

第１の自動利得調整部１１２０は、第１の比例信号に基づいて生成され少なくとも一つの部分放電キャパシタを介して入力端にフィードバックされる部分放電検出信号に対して、自動利得調整を行う。第１の自動利得調整部１１２０は、第１の比例信号に基づいて自動利得調整（ＡＧＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うことができ、自動利得調整の過程で出力端に生成される出力信号を、少なくとも一つの部分放電キャパシタを用いて加工して他の入力端に該当するフィードバック端にフィードバックすることができる。一実施形態において、第１の自動利得調整部１１２０は、少なくとも一つの部分放電キャパシタ及び少なくとも一つの抵抗を介してフィードバックを行うことができる。

一実施形態において、第１の自動利得調整部１１２０は、比例信号生成部１１１０から第１の伝達関数信号Ｖ１’が入力されると自動利得調整を行うことができ、自動利得調整の過程で部分放電検出信号Ｖｆ１を、少なくとも一つの部分放電キャパシタを介して生成された自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’に加工してフィードバック端に伝達することにより、部分放電信号の包含の有無に応じて、部分放電検出信号Ｖｆが変形されるようにフィードバックすることができる。例えば、第１の自動利得調整部１１２０は、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれている場合は、当該部分放電信号の特性に応じて高周波成分が含まれている部分放電検出信号Ｖｆを生成し、少なくとも一つの部分放電キャパシタを介して自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’に変形してフィードバック端にフィードバックすることができ、これにより、自動利得調整過程における利得を変形して、高周波成分に基づいて部分放電検出信号Ｖｆの信号変形を誘導することができ（図１６のグラフ中の部分放電の場合）し、一方、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれていない場合は、部分放電検出信号Ｖｆの信号変形を誘導しないことができる（図１６のグラフ中の部分放電類似ノイズや通信ノイズの場合）。このような内容は図１３を参照してより詳しく説明する。

図１３は、図１０の第１の自動利得調整部と第２の自動利得調整部の構成をそれぞれ示すブロック図である。具体的には、図１３（ａ）は、第１の自動利得調整部１１２０を示し、図１３（ｂ）は、第２の自動利得調整部１１３０を示す。

図１３（ａ）に示すように、第１の自動利得調整部１１２０は、ＡＧＣモジュール４１００と、部分放電フィードバックモジュール４２００とを備えてもよい。

ＡＧＣモジュール４１００は、入力される信号に対して自動利得調整を行うことができ、一実施形態において、入力される信号の振幅の変化にもかかわらず、出力からフィードバックされる信号の振幅の変化に基づいて制御された信号の振幅を提供する閉ループフィードバック調整回路であるＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得調整）またはＡＶＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動ボリュームコントロール）として実現されてもよい。ＡＧＣモジュール４１００は、入力される信号の強度が強ければ、利得（ｇａｉｎ）を減少させて、出力される信号のボリュームを減らし、入力される信号の強度が弱ければ、利得を増加させて、出力される信号のボリュームを増加させることができ、且つ、フィードバック端にフィードバックされる自動利得調整フィードバック信号の平均信号レベルまたは最大出力信号レベルに基づいて、入出力利得を動的に調整することができる。

部分放電フィードバックモジュール４２００は、ＡＧＣモジュール４１００の出力端及びフィードバック端と接続され、ＡＧＣモジュール４１００の出力信号を加工してフィードバック端にフィードバックすることができる。部分放電フィードバックモジュール４２００は、それぞれがＡＧＣモジュール４１００の出力端及びフィードバック端のうち少なくとも一方と一端で接続する少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａ及び少なくとも一つの部分放電抵抗４２００ｂをさらに備えてもよい。

一実施形態において、部分放電フィードバックモジュール４２００は、少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａ及び少なくとも一つの部分放電抵抗４２００ｂの並列構成により、ＡＧＣモジュール４１００のフィードバック端に、部分放電検出信号Ｖｆ１の加工により形成された自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’をフィードバックすることができる。例えば、部分放電フィードバックモジュール４２００は、出力される部分放電検出信号に部分放電信号成分が反映された場合には、ＲＣ並列回路で構成された部分放電キャパシタ４２００ａと部分放電抵抗４２００ｂとの相互間の充・放電及びフィードバック作用によりＡＧＣモジュール４１００の増幅度ｇを変化させて、一時的な過剰増幅と波動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）を誘導することができる。

具体的には、部分放電信号は、パルス幅が数ｎＳである高周波成分で構成されたバースト（Ｂｕｒｓｔ）である一方、ノイズは、パルス幅が広い比較的低周波成分のバーストであり得る。一例として、ログ検出器回路を通すと、部分放電バーストはインパルス形状を示し、ノイズは緩やかな三角波形を示すことになる。前記インパルス形状の波形は、周波数スペクトル上の高周波成分で構成されており、前記緩やかな三角波は比較的低周波成分で構成されているため、一例として、ＲＣ並列回路で構成された部分放電フィードバックモジュール４２００での反応が異なっている。一実施形態として、特定のＲ値とＣ値とで構成された部分放電フィードバックモジュール４２００のＲＣ並列回路に対して、前記インパルスは反応するが、前記緩やかな三角波は反応しない（図１６のグラフ参照）。

部分放電フィードバックモジュール４２００は、ＡＧＣモジュール４１００の出力端から部分放電検出信号が出力されると、当該出力端と接続され、それぞれが適正値を持つ、一例として、キャパシタと抵抗とで構成されたＲＣ並列回路を介して充・放電フィードバックを形成して、部分放電検出信号の高周波成分を低下させることで、結果として出力信号の強度を下げることができ、しかも、出力信号のままの自動利得調整フィードバック信号ではない、高周波成分が低下した自動利得調整フィードバック信号をＡＧＣモジュール４１００にフィードバックして、自動利得調整のための増幅度を一時的に増加させることで、ＡＧＣモジュール４１００が当該フィードバックに基づいて一時的に過剰増幅を行い波動を発生させるようにすることができる。

部分放電フィードバックモジュール４２００は、その他の様々な実施形態の構成により実現されてもよい。一実施形態において、部分放電フィードバックモジュール４２００は、上述したように、単一のキャパシタと単一の抵抗とで構成された少なくとも一つのＲＣ並列回路として実現されてもよく、他の実施形態において、図１４に示すように、少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａは、少なくとも一つの部分放電抵抗４２００ｂ、少なくとも一つの部分放電インダクタ４２００ｃおよび少なくとも一つの部分放電増幅器４２００ｄのうちの少なくとも一部の組み合わせにより構成されてもよいが、これに限定されず、部分放電信号の特性に対応するように出力信号に変形を加えて、ＡＧＣモジュール４１００の自動利得調整過程に該当する信号の変形がフィードバックされるように構成される様々な組み合わせの構成により実現されてもよい。

第１の自動利得調整部１１２０は、部分放電検出信号の振幅または周波数の強度を、少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａを介して入力端にフィードバックして、当該部分放電検出信号に部分放電信号が反映されている場合、自動利得調整の過程で一時的な過剰増幅を誘導することができる。

例によれば、第１の自動利得調整部１１２０は、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれている場合、部分放電信号成分が反映されて入力される伝達関数信号Ｖ１’に対して自動利得調整を行う過程において、部分放電信号成分が反映された部分放電検出信号Ｖｆ１を生成することができ、部分放電フィードバックモジュール４２００を介して加工された自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’をフィードバックされて、自動利得調整のための電圧利得が一時的に大きくなるように自動調整して一時的な過剰増幅を行うことができ、このような過程を経て伝達関数信号Ｖ１’に比べて変形された部分放電検出信号Ｖｆ１を出力することができる（図１６のグラフ中の部分放電の場合）。他の例によれば、第１の自動利得調整部１１２０は、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれていない場合、部分放電類似ノイズや通信ノイズ成分が反映されて入力される伝達関数信号Ｖ１’に対して自動利得調整を行う過程において、部分放電フィードバックモジュール４２００を介して別途に加工されていない自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’をフィードバックされて、自動利得調整のための電圧利得が自動的に調整されるようにして、一時的な過剰増幅を起こさないように制御することができ、このような過程を経て、伝達関数信号Ｖ１’に比べて変形していないか、又は基準範囲未満に変形した部分放電検出信号Ｖｆ１を出力することができる（図１６のグラフ中の部分放電類似ノイズや通信ノイズの場合）。その結果、第１の自動利得調整部１１２０は、部分放電信号を含むかどうかに応じて互いに異なる波形の特性を持つ部分放電検出信号Ｖｆ１を出力することができる。

一実施形態において、第１の自動利得調整部１１２０は、下記の式（４）に基づいて電圧利得調整因子ｇを算出して、算出された電圧利得調整因子ｇに対応する電圧利得で部分放電検出信号を出力するように制御することができ、部分放電フィードバックモジュール４２００を介したフィードバックに基づいて電圧利得調整因子ｇをリアルタイムで調整して電圧利得調整に反映することができる。例えば、部分放電の発生状況を仮定すると、図１６のように、第１の自動利得調整部１１２０は、リアルタイムで出力される部分放電検出信号Ｖｆ１から、部分放電フィードバックモジュール４２００により振幅及び周波数の強度が変わった自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’をフィードバックされて、電圧利得調整因子ｇを高い値に算出して電圧利得を一時的に増加させることができ、このような一時的な増加に伴って発生した入力フィードバックの低下に起因して、第１の伝達関数信号Ｖ１’（または第１の比例信号Ｖ１’）に対して一時的な過剰増幅を行い、部分放電が発生したことを部分放電検出信号Ｖｆ１に即座に反映することができ、その結果、一連のフィードバックを介して当該時点から一時的に過剰増幅した部分放電検出信号Ｖｆ１を出力することができる。一実施形態において、自動利得調整部１１３０は、このような一時的な過剰増幅が発生していない場合には、平均電圧利得が１になるように自動利得調整を行うことができる。

一実施形態において、自動利得調整部１１３０は、部分放電信号が含まれた信号区間において、前記一時的な過剰増幅の結果として、Ｖｒｅｆを基準としてより高いか低い波動信号値の部分放電信号を一時的に持つ一方、部分放電信号がない区間でＶｒｅｆよりも低い値のノイズ信号を有することができる。（図１６のグラフ中Ｖｆ１参照）

...式（４）

（ここで、ｇは電圧利得調整因子を意味し、Ｖ_１’は伝達関数信号を意味し、Ｖ_ｆ１は部分放電検出信号を意味し、Ｖ_ｆ１は自動利得調整フィードバック信号を意味する。）

第１の自動利得調整部１１２０は、一端が出力端と接続され、他の一端が接地される少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａを介して、部分放電検出信号から特定の周波数帯域をフィルタリングして、当該自動利得調整過程にフィードバックすることができる。一実施形態において、第１の自動利得調整部１１２０は、ＲＣ並列回路で構成された部分放電フィードバックモジュール４２００を介して、部分放電検出信号の周波数応答特性から既設定された特定の周波数帯域を超える高周波信号をフィルタリングすることができ、このようなフィルタ過程において部分放電検出信号から充放電された電荷量で変形された部分放電フィードバック信号を、ＡＧＣモジュール４１００の自動利得調整過程にフィードバックすることができる。例えば、部分放電フィードバックモジュール４２００は、このようなＲＣ結合構成によりローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過濾波器）として機能することができ、例えば、部分放電検出信号Ｖｆ１から５００ＭＨｚの周波数帯域以上の信号がフィルタリングされた自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’を、ＡＧＣモジュール４１００にフィードバックすることができる。

このとき、一実施形態において、部分放電キャパシタ４２００ａは、３０ｐＦ〜３００ｐＦのキャパシタンス値を有するように設計されてもよく、部分放電抵抗４２００ｂは、部分放電キャパシタ４２００ａのキャパシタ設計範囲に応じて数ｋｏｈｍ〜数百ｋｏｈｍの値を有するように設計されてもよく、例えば、２０ｋＯｈｍ〜４０ｋＯｈｍの抵抗値を有するように設計されてもよく、ＰＣＢパターン設計上のパターンの長手方向のパターン幅と材質の誘電率を勘案して素子値を調整及び変更することができる。

上述したように、一実施形態において、フィードバックモジュール４２００は、少なくとも一つの部分放電キャパシタ４２００ａ及び少なくとも一つの部分放電抵抗４２００ｂを介してフィードバックを行うことができ、他の一実施形態において、キャパシタ、インダクタ、抵抗および増幅器のうちの少なくとも二つの組み合わせにより実現されたローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過濾波器）またはハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：高域通過濾波器）を介してフィードバックを行うことができる。例によれば、図１４（ａ）に示すように、フィードバックモジュール４２００は、部分放電キャパシタ４２００ａ、部分放電抵抗４２００ｂおよび部分放電インダクタ４２００ｃで構成されてもよく、このような組み合わせ構成によりＬＰＦとして機能することができる。他の例によれば、図１４（ｂ）に示すように、部分放電フィードバックモジュール４２００は、キャパシタ４２００ａ、部分放電抵抗４２００ｂおよび部分放電増幅器４２００ｄで構成されてもよく、このような組み合わせ構成によりＬＰＦとして機能することができる。

上記では、部分放電フィードバックモジュール４２００を実現するためのいくつかの例示の構成について説明したが、これらに限定されず、部分放電を検出するために、ＡＧＣモジュール４１００の出力信号を変形させてフィードバックすることにより、部分放電の発生時に過剰増幅と波動を誘導する機能に関連して必要な様々な形態で構成されもよいことは言うまでもない。

第２の自動利得調整部１１３０は、第２の比例信号に基づいて生成され入力端にフィードバックされる部分放電比較信号に基づいて自動利得調整を行う。

図１３（ｂ）に示すように、第２の自動利得調整部１１３０は、ＡＧＣモジュール４１００を備えてもよい。一実施形態において、第２の自動利得調整部１１３０は、第２の比例信号又は第２の伝達関数信号が受信されると、ＡＧＣモジュール４１００を介して受信される入力に対して自動利得調整を行い、出力される信号を入力端のうちのフィードバック端にフィードバックして部分放電比較信号を生成することができる。

例えば、第２の自動利得調整部１１３０は、部分放電信号の包含の有無に関係なく受信された第２の比例信号（または第２の伝達関数信号Ｖ２’）に対して自動利得調整を行うことで部分放電検出信号Ｖｆ２を生成し、自動利得調整の過程で生成された部分放電検出信号をフィードバック端にフィードバックする一連の過程を経て、第２の比例信号（または第２の伝達関数信号Ｖ２’）に比べて変形していないか、又は基準範囲未満に変形した部分放電比較信号Ｖｆ２を出力することができる（図１６のグラフ参照）。その結果、第１の自動利得調整部１１２０によって生成された部分放電検出信号Ｖｆ１と、第２の自動利得調整部１１３０によって生成された部分放電比較信号Ｖｆ２とは、入力信号に部分放電信号が含まれているかどうかに応じて異なる値を持つアナログ信号として出力され得る。

第１の自動利得調整部１１２０及び第２の自動利得調整部１１３０は、出力信号をタイミングノイズ除去部１１４０の入力端に伝達する過程において出力インピーダンスを調整するために、それ自体とタイミングノイズ除去部１１４０の入力端との間に配置される数ｋｏｈｍの抵抗をさらに含んでもよい。

タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号に基づいて部分放電ノイズが除去されたノイズ除去信号を生成する。例えば、タイミングノイズ除去部１１４０は、入力された二つの信号に対して基準電圧に基づいてフィルタリングを行うことでノイズ除去信号を生成することができ、また、基準電圧を基準として部分放電検出信号と部分放電比較信号の一部のみをバッファリングするか、あるいは、増幅または減算してノイズ除去信号を生成することができる。

タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差分を消去するか、または類似部分を合算することにより、部分放電以外の成分をノイズとして除去することができる。一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ１と部分放電比較信号Ｖｆ２との間の差を比較して、当該類似部分をノイズと判断して消去処理し、残りの部分を取得してノイズ除去信号Ｖｏｕｔ（ｄｅｎｏｉｓｅ）を生成することができる（図１６のグラフ参照）。

一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差を演算する差分増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）または前記部分放電検出信号と前記比較部分放電検出信号との間で差動増幅する差動増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いて実現されてもよい。例えば、タイミングノイズ除去部１１４０は、ノイズ除去信号を生成するために、部分放電検出信号から部分放電比較信号を減算してノイズ除去信号を生成し、＋５Ｖｄｃ単電源を動作電源とする差分増幅器として実現されるか、または、基準電圧または任意の特定の電圧に基づいて、これらの間の差を差動増幅してノイズ除去信号を生成する差動増幅器として実現されてもよい。

一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の減算演算により差分を消去し、消去された信号から、比例信号生成過程の逆過程を通じて原信号を復元してノイズ除去信号を生成することができる。例えば、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ１から部分放電比較信号Ｖｆ２を消去した後に、当該信号のログ値を変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）してノイズ除去信号Ｖｏｕｔを生成することができる。

他の一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差を部分放電タイミングノイズと判断して取得することができ、入力信号から信号分配モジュール１１１２を介して同じ振幅を有するように分配されたＶｉｎ’及びＶｉｎ”から当該差分を消去してタイミングノイズ除去信号を生成することができる。

タイミングノイズ除去部１１４０は、タイミングノイズをさらに除去するために、出力信号のうち、特定の基準電圧よりも小さい強度で出力される信号を除去するタイミングノイズ除去モジュール（図示せず）をさらに備えてもよい。例えば、タイミングノイズ除去部１１４０は、少なくとも一つのダイオードを備えて実現されたタイミングノイズ除去モジュールを用いて、部分放電発生により上昇した電圧を任意の特定の電圧、基準電圧または基準電圧未満まで降下させることで、タイミングノイズ成分がさらに除去されたタイミングノイズ除去信号を生成することができる。

タイミングノイズ除去部１１且つ４０は、ユーザによる手動設定、または内部フィードバックによる自動設定を用いて、タイミングノイズをさらに除去するための前記特定の基準電圧を決定することができる。

一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、ローカルユーザにより手動で可変する可変抵抗によるローカルアナログ電圧、リモートで提供されるリモートアナログ電圧、または、リモートで提供されるリモートデジタルデータ伝送によるデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の出力に基づいて、手動設定を行うことができる。例によれば、タイミングノイズ除去部１１４０は、ユーザによる可変抵抗入力を受信する入力手段を備えてもよく、ローカルユーザにより可変抵抗値が指定されると、可変抵抗を当該指定された可変抵抗値にセットして生成されたアナログ電圧を、前記特定の基準電圧と決定することができる。他の例によれば、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電タイミング信号取得装置１１００に内蔵されたリモート通信モジュールを介してリモート接続された外部の部分放電処理サーバ（図示せず）または部分放電処理端末（図示せず）から、当該ユーザによって指定された可変抵抗値を受信することができる。

他の一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、低周波通過フィルタ（図示せず）及びフィードバックモジュール（図示せず）を備えてもよい。ここで、低周波通過フィルタは、出力端に配置されてタイミングノイズ除去信号をフィルタリングすることができ、フィードバックモジュールは、フィルタリングされたタイミングノイズ除去信号の最低値、平均値または最高値をＡＤＣ変換およびデジタル演算により検出し、当該検出値が特定の基準範囲内に収束するまでフィードバックして、前記特定の基準電圧を自動的に設定することができる。例えば、タイミングノイズ除去部１１４０は、タイミングノイズ除去信号が生成されると、出力端に配置された低周波通過フィルタにより、タイミングノイズ除去信号における低周波に関連してユーザにより設定された特定の周波数領域を除いた残りの信号をフィルタリングし、フィルタリングされたタイミングノイズ除去信号の平均値が、既に設定された基準平均値の範囲内で確認されるまで、ＡＤＣ変換及びデジタル演算過程を繰り返して行うことで、このような過程において特定の基準電圧が自動的に設定されるようにフィードバックすることができる。

タイミング信号生成部１１５０は、前記タイミングノイズ除去信号が基準振幅以上であれば、部分放電発生タイミングと認識して、ＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）レベルに変換された別途の部分放電通知信号を発生させることができ、一実施形態において、特定の振幅及び持続時間を持つように部分放電通知信号を生成することができる。ここで、基準振幅は、精度及び速度に関する設計ターゲットに基づいて設計者により設定され得、当該基準振幅を有するように内部構成要素の設計値が調整され得る。

一実施形態において、タイミング信号生成部１１５０は、差分増幅器または差動増幅器から得られる部分放電信号を、シュミットトリガ回路を用いてＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）パルス化して部分放電発生タイミング信号をさらに生成することができる。

一実施形態において、ＴＴＬパルス化は、比較器をさらに使用するか、又はアナログ・デジタル変換によりさらに実現可能である。具体的には、タイミング信号生成部１１５０は、前記生成された部分放電発生タイミング信号を用いて部分放電発生タイミングを取得することができる。

一実施形態において、タイミング信号生成部１１５０は、ＴＴＬレベルに変換するために比較器（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）及びシュミットトリガ（Ｓｃｈｍｉｔｔ−ｔｒｉｇｇｅｒ）のうちの少なくとも１つを備えて実現されてもよい。

例えば、タイミング信号生成部１１５０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の振幅の差が特定の基準電圧Ｖｔ以上であれば、データ１（ｈｉｇｈ）を意味する特定の電圧レベルを特定の持続時間の間に（例えば、クロック単位で）発生させる比較器、当該比較器の出力がデータ１（ｈｇｉｎ）を表すかどうかをトリガリング（ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）するレベルトリガ（ｌｅｖｅｌ ｔｒｉｇｇｅｒ）やエッジトリガ（ｅｄｇｅ ｔｒｉｇｇｅｒ）、および電圧レベルを調整するためのレベルシフタ（ｌｅｖｅｌ ｓｈｉｆｔｅｒ）のうちの少なくとも一つの組み合わせを備えて実現されてもよい。これにより、タイミング信号生成部１１５０は、デジタル信号処理のためのＴＴＬレベルの部分放電通知信号を提供して、後続のステップでデジタル信号処理のための入力として使用できるようにする。

一実施形態において、部分放電タイミング信号取得装置１１００は、ネットワーク通信モジュールをさらに備えてもよく、部分放電通知信号が発生すると、警告音を出力し、ネットワーク通信モジュールを介してネットワークに接続された部分放電処理サーバや部分放電処理端末に、当該発生に関する通知メッセージ及び当該波形に関する情報を送信することができる。また、部分放電タイミング信号取得装置１１００は、ＡＤＣ変換されたデジタル信号を用いて部分放電タイミング信号の強度を測定して、時間帯別強度による分析を行い部分放電強度の変化をモニタリングすることができるので、設備遠隔監視及び遠隔予防診断装備としても活用され得る。

図１５は、図１０のタイミングノイズ除去部の一実施形態に係る回路図を示す。

図１５に示すように、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ２を第１の入力として受信し、部分放電比較信号Ｖｆ１を第２の入力として受信して、第１の入力から第２の入力を減算する差分増幅器６２００で構成されてもよい。一実施形態においては、タイミングノイズ除去部１１４０は、演算増幅器を用いて、両入力端の入力の強度差を電圧利得１で増幅する減算器として機能することができ、他の一実施形態においては、演算増幅器を用いて、両入力端の入力の強度差を１超過又は１未満の電圧利得で増幅する差動増幅器として機能することができる。

一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、複数の抵抗６１００を介して部分放電検出信号及び部分放電比較信号を受信することができ、例えば、第２の自動利得調整部１１３０の出力端と差分増幅器６２００の第１の入力端との間に配置され、第１の部分放電検出信号Ｖｆ１を伝達する第１の抵抗６１００ａと、第２の自動利得調整部１１３０の出力端と差分増幅器６２００の第２の入力端との間に配置され、第２の部分放電検出信号Ｖｆ２を伝達する第２の抵抗６１００ｂと、差分増幅器６２００の第１の入力端と出力端との間に配置され、フィードバックする第３の抵抗６１００ｃと、差分増幅器６２００の第２の入力端とグランドとの間に配置される第４の抵抗６１００ｄと、を備えてもよい。一実施形態において、このような複数の抵抗６１００は、数ｋｏｈｍの抵抗範囲内で互いに同一の抵抗値を有するように設計されてもよい。

図１６は、図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムが、タイミング信号の発生、部分放電の検出、部分放電の再生または生成過程において入力され又は出力する電圧を例示する図である。

図１６に示すように、部分放電タイミング信号取得装置１１００は、入力ポート４を介して入力信号Ｖｉｎを受信することができ、比例信号生成部１１１０は、入力信号Ｖｉｎの強度に比例する（例えば、Ｖｉｎのログ値を復調した）第１の比例信号Ｖ１と第２の比例信号Ｖ２とを生成することができる。例えば、比例信号生成部１１１０によりログ値として復調されたＲＦバースト信号の中で部分放電信号に該当する部分は、波形の幅が非常に狭い（例えば、インパルス）形状に近い波形を持つ比例信号Ｖ１、Ｖ２として出力され得、部分放電以外のノイズは、相対的に緩やかな波形を有する比例信号Ｖ１、Ｖ２として出力され得る。

比例信号生成部１１１０は、上述したように、設定された基準電圧Ｖｒｅｆと伝達関数のＳｌｏｐｅ（例えば、Ｓｌｏｐｅ＝（ＶＯ２−ＶＯ１）／（ＰＩ２−ＰＩ１））の特性に応じて、第１及び第２の比例信号Ｖ１、Ｖ２のそれぞれに対応する第１及び第２の伝達関数信号Ｖ１’、Ｖ２’を生成することができる。ここで、ＰＩは、当該伝達関数信号の生成過程で見られるＲＦバースト入力の強度である。

第１の自動利得調整部１１２０は、入力される第１の伝達関数信号Ｖ１’に対して自動利得調整を行い、自動利得調整の過程で出力される部分放電検出信号Ｖｆ１を、ＲＣ並列回路で構成された部分放電フィードバックモジュール４２００を介して、部分放電フィードバック信号Ｖｆ１’に変形させて、ＡＧＣモジュール４１００のフィードバック端に伝達することにより、一連の部分放電検出のためのフィードバックを行い、部分放電検出信号Ｖｆ１を出力することができる。第１の自動利得調整部１１２０は、部分放電フィードバックモジュール４２００を介して、部分放電検出信号の高周波帯域の電圧を一時的に降下させた自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’を、ＡＧＣモジュール４１００にフィードバックし、当該フィードバックに基づいてＡＧＣモジュール４１００を介して電圧利得を増加させて、当該降下が続く間に出力される部分放電検出信号Ｖｆ１の振幅を、原信号に比べて過剰増幅させることができる。

図１６において、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれている場合には、第１の伝達関数信号に比べて変形された部分放電検出信号Ｖｆ１が生成可能であり、部分放電類似ノイズ又は通信ノイズが含まれている場合には、実際に変形されていない部分放電比較信号Ｖｆ２が生成可能である。上記では、便宜上、部分放電検出信号Ｖｆ１と自動利得調整フィードバック信号Ｖｆ１’とを区別して示したが、実現される実施形態やレイアウト配置設計上の寄生要素などにより、事実上、同じノード電圧で表されてもよい。

タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ１と部分放電比較信号Ｖｆ２との差に基づいて、部分放電タイミングノイズを除去してタイミングノイズ除去信号Ｖｏｕｔを出力することができる。タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ１と部分放電比較信号Ｖｆ２との差分を消去するか、または類似部分を合算することにより、部分放電以外の成分をタイミングノイズとして除去することができる。
一実施形態において、タイミングノイズ除去部１１４０は、部分放電検出信号Ｖｆ１と部分放電比較信号Ｖｆ２との間の減算演算により差分を消去した後、部分放電タイミング信号を生成し、これを用いて部分放電のみを検出し、比例信号生成過程の逆過程を通じて原信号を再生、または原信号と類似の部分放電信号を生成して、部分放電ノイズが除去された純粋な部分放電信号であるＶｏｕｔを生成することができる。

タイミングノイズ除去部１１４０は、残存する一部のノイズ成分をさらに減少させるために、出力信号の中で特定の基準電圧よりも小さい強度に出力される信号を除去してノイズ除去信号Ｖｏｕｔ（ｄｅｎｏｉｓｅ）を完成させることができる。

タイミング信号生成部１１５０は、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差がＶｔ以上であれば、ＴＴＬレベルの部分放電通知信号Ｖｏｕｔ（ｔｉｍｉｎｇ）を発生させることができる。Ｖｔは比較器（図示せず）に加わる基準電圧であり、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差がＶｔ以上であれば正のＴＴＬ信号を生成し、部分放電検出信号と部分放電比較信号との間の差がＶｔ未満であれば０電位を出力する。

前記実施形態に基づいて、部分放電タイミング信号取得装置１１００は、入力信号に部分放電信号が含まれているかどうかに応じて、選択的にフィードバックを行い、差別的なタイミングノイズ除去信号を生成することができ、部分放電信号が含まれていると判断されると、部分放電通知信号を発生させて通知することができる。

図１７は、図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システムを用いてノイズを除去し部分放電を検出した実験結果を示す図である。

図１７に示すように、部分放電検出システム９０００は、電気装備９１００、部分放電センサ９２００、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００及び出力装置９３００を備えてもよい。

電気装備９１００は、電動、発電、電気の変換、電気の供給、電気制御のうち少なくとも一つを行う電力設備装置に該当することができる。例えば、電気装備９１００は、ＳＩＳ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ：固体絶縁スイッチギャ）を有するケーブル部分放電装置に該当することができる。図８において、電気装備９１００は、ガス絶縁開閉器の形で示されているが、電気自動車上のバッテリ、インバータ、パワーモータ、電気自動車用の充電器、変圧器またはケーブルに該当することもでき、高速列車や建物の配電、極初段波（ＵＨＦ：Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）関連装置に該当することもできる。

部分放電センサ９２００は、電気装備９１００の接地線と結合でき、電気装備９１００から発生する電磁波を検出して電流に変換する計器用変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）として実現されてもよい。部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００は、部分放電センサ９２００からの変換された電流を入力信号として受信して、当該入力信号に基づいて部分放電タイミング信号を生成し、部分放電信号のみを検出して、結果として部分放電検出を行うことができる。

出力装置９３００は、部分放電タイミング信号取得装置１１００と接続でき、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００から受信される信号を処理して、ＰＲＰＤ（Ｐｈａｓｅ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）またはＰＲＰＳ（Ｐｈａｓｅ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｐｕｌｓｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）により可視化することができる。一実施形態において、出力装置９３００は、部分放電タイミング信号取得装置１１００から受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換できるデジタル変換モジュール、変換されたデジタル信号に基づいてプログラム可能なように実現されたＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＦＰＧＡから受信された信号を処理するＰＣボード、及び処理された信号を視覚的に出力するディスプレイモジュールのうちの少なくとも一つにより実現されてもよい。

図１８は、図９の部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００を実際に実現して、部分放電の発生の有無を検出した結果を、従来の技術と比較して示した出力結果グラフである。

図９において、部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム１０００は、実際の装備として実現されてＳＩＳ装備の電気装備９１００と接続された部分放電センサ９２００から、対象信号を入力信号として提供され得、ひいては、提供された入力信号を処理して部分放電信号が含まれているかどうかを検出して、出力装置９３００を介して当該入出力信号を可視化することができる。

図１８に示すように、グラフは比較グラフであり、グラフにおいて、チャネルＡは、部分放電センサ９２００からの入力信号Ｖｉｎを本発明の装置を経由せずに示したものであり、チャネルＢは、部分放電センサ９２００からの入力信号Ｖｉｎを本発明の装置を経て示したものである。本発明の一実施形態に係る部分放電タイミング信号取得装置１１００は、提供された入力信号Ｖｉｎにおけるノイズを抑制し、入力信号Ｖｉｎに部分放電信号が含まれているかどうかを高い精度で検出することが確認できる。

図１９は、図９の部分放電信号取得部を示す図である。

図１９に示すように、部分放電信号取得部１２００は、可変増幅部１２２０、ＲＦログ検出モジュール１２４０、ピークホールド１２６０、ピークホールド制御部１２５０、ＡＤＣ制御部１２７０、ＡＤＣ１２８０、高速ＡＤＣ１２３０及びＲＦ ＡＤＣ１２１０を備えてもよい。

一実施形態において、部分放電信号取得部１２００は、ＡＤＣの変換速度に応じて、それぞれ第１、第２および第３のアナログ・デジタル変換器を使用できる。ここで、第１、第２および第３のアナログ・デジタル変換器は、それぞれＲＦ ＡＤＣ、高速ＡＤＣおよび一般ＡＤＣに該当することができる。

一実施形態では、一般的なＡＤＣは最大１Ｍｓｐｓのサンプリング速度で動作でき、高速ＡＤＣは２５０Ｍｓｐｓから１Ｇｓｐｓで動作でき、ＲＦ ＡＤＣは最大数Ｇｓｐｓで動作できる。

一実施形態において、ＲＦ ＡＤＣ動作の場合、入力されたＲＦ信号を変調することなく、ＲＦレベルで直接サンプリングして制御部に供給する。制御部では、タイミングノイズ除去信号（すなわち、部分放電タイミングでのＲＦ値）に該当する部分放電信号値を取得することができる。この場合、ＲＦ ＦＰＧＡを動作させることができる。

一実施形態において、高速ＡＤＣ動作の場合、特別な変調プロセスなしで、制御部により制御される可変増幅部で増幅または減衰された信号を受けて、高速でサンプリングして制御部に供給することができ、制御部では、部分放電タイミングに部分放電信号値を取得することができる。

一実施形態において、一般的なＡＤＣ動作の場合、入力信号を制御部の制御に基づいて増幅または減衰させ、ＲＦログ検出モジュールによって変調してキャパシタに最大値を保存するピークホールド方式を採用でき、そのピークホールド値をサンプリングして制御部に送信して部分放電値を取得し、制御部は、ピークホールドキャパシタをリセットして次の値を準備することができる。この場合、制御部は、ピークホールド周期、ピークホールド保持時間およびリセットタイミングなどを決定することができる。

図２０は、一実施形態に係る図９の部分放電信号発生部の構成を示す図である。

図２０に示すように、部分放電信号発生部１４００は、電圧制御部１４４０、周波数電圧制御ＲＦ発生器１４５０、ＲＦレベル調整部１４６０、電圧制御可変ＲＦ増幅器１４３０、出力レベル調整部１４７０、ＤＡＣ１４２０及びＲＦ ＤＡＣ１４１０を備えてもよよい。

一実施形態において、部分放電信号発生部１４００は、ＤＡＣの速度に応じて回路構成の接続方式（以下「トポロジ」という。）を選択的に動作させることができる。具体的には、部分放電信号発生部１４００は、ＤＡＣの速度に応じて第１または第２のデジタル・アナログ変換器を選択的に使用することができる。ここで、第１のデジタル・アナログ変換器はＲＦ ＤＡＣに、第２のデジタル・アナログ変換器は一般的なＤＡＣにそれぞれ該当することができる。ＲＦ ＤＡＣは、別の付加的なトポロジがなくてもよいほど、５００Ｍｈｚ以上のＲＦ信号を直接生成することができる。この場合、ＲＦ ＦＰＧＡを動作させることができ、また、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ （ＤＤＳ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）またはソフトウェア無線（ＳＤＲ：Ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ ｒａｄｉｏ）の機能を有するシンプルなトポロジの高速ＲＦ ＤＡＣを動作させることができる。一般的なＤＡＣは、数Ｍｓｐｓで動作することができる。

一実施形態において、一般的なＤＡＣ動作の場合、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などの周波数電圧制御ＲＦ発生器１４５０を動作させることができ、この装置の制御電圧は、制御部から供給又は単独で供給される電圧によって制御され得る。そこで、生成されたＲＦ信号は、減衰器などのＲＦレベル調整部１４６０を介して適正なレベルで電圧制御可変ＲＦ増幅器１４３０に供給される。この装置の増幅度は、ＤＡＣ１４２０から供給される電圧波形によって制御されてＲＦバーストを生成することができる。生成されたＲＦバーストは、減衰器などの出力レベル調整部１４７０によって適切に調整され、Ｖｏｕｔ２信号として送出され得る。

以上、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるであろう。

１００ 部分放電処理装置
１１０ 比例信号生成部
１２０ 伝達関数生成部
１３０ 自動利得調整部
１４０ 部分放電検出部
１５０ 部分放電判断部
１０００ 部分放電ノイズ抑制及び信号処理システム
１１００ 部分放電タイミング信号取得装置
１２００ 部分放電信号取得部
１３００ 制御部
１４００ 部分放電信号発生部

Claims (12)

1. 入力信号の強度に比例する比例信号を生成する比例信号生成部と、
   前記比例信号生成部の出力端と自動利得調整部の入力端との間に位置し、基準電圧と伝達関数に基づいて入力端に入力される前記比例信号を変換して伝達関数信号を出力する伝達関数生成部と、
   前記伝達関数信号が入力されると自動利得調整を行う自動利得調整部と、
   前記自動利得調整部の自動利得調整信号が入力されると、少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して自動利得調整フィードバック信号を生成して、前記自動利得調整部のフィードバック端にフィードバックする部分放電検出部と、
   前記自動利得調整部の自動利得調整出力信号が入力されると、前記基準電圧に基づいて前記自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成する部分放電判断部と、を備えることを特徴とする部分放電処理装置。
2. 前記比例信号生成部は、
   前記入力信号のログ値を復調して前記比例信号を生成するログ検出器として実現されることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
3. 前記比例信号生成部は、
   増幅器、エンベロープ検出器及び積分器のうちの少なくとも一つにより、または、少なくとも二つの組み合わせにより実現されることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
4. 前記部分放電検出部は、
   前記自動利得調整信号の振幅または周波数の強度を、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して前記自動利得調整部のフィードバック端にフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
5. 前記部分放電検出部は、
   前記フィードバック過程において、前記自動利得調整信号にノイズが含まれている場合は、前記基準電圧に対して負の方向に負の増幅を行い、部分放電信号が含まれている場合は、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路と前記自動利得調整部との相互間の充・放電及びフィードバック作用により増幅度を変化させて、一時的な過剰増幅と波動を誘導することを特徴とする請求項４に記載の部分放電処理装置。
6. 前記伝達関数生成部は、
   前記比例信号の−６０ｄＢｍ〜５ｄＢｍ値を１．７Ｖｄｃ〜０．５Ｖｄｃ値に変換する逆伝達関数を有することを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
7. 前記基準電圧は、
   ２．４Ｖｄｃを基準として特定の誤差範囲内の値を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
8. 前記部分放電判断部は、
   前記自動利得調整出力信号と前記基準電圧とを比較して、前記自動利得調整出力信号における前記基準電圧未満の信号をノイズと判断して消去し、前記基準電圧以上の信号を部分放電と判断して取得する前記フィルタリングにより前記部分放電判断信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
9. 前記部分放電判断部は、
   前記自動利得調整出力信号から前記基準電圧を減算する差分増幅器として実現されるか、前記自動利得調整出力信号と前記基準電圧に基づいて差動増幅する差動増幅器として実現されるか、または、部分放電時の電圧降下のための少なくとも一つのダイオードを備えて実現されることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
10. 前記部分放電判断信号の振幅が基準振幅以上であれば、ＴＴＬレベルに変換された部分放電レベル変換信号を発生させる部分放電信号レベル変換部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の部分放電処理装置。
11. 前記部分放電信号レベル変換部は、
    比較器およびシュミットトリガのうち少なくとも一つにより実現されることを特徴とする請求項１０に記載の部分放電処理装置。
12. 部分放電処理装置によって実行される部分放電検出方法であって、
    入力信号の強度に比例する比例信号を生成する比例信号生成ステップと、
    基準電圧と伝達関数を設定し、前記基準電圧と伝達関数に基づいて前記比例信号を変換して伝達関数信号を生成する伝達関数生成ステップと、
    前記伝達関数信号に基づいて自動利得調整を行う自動利得調整ステップと、
    少なくとも一つのＲＣ並列回路を介して、前記少なくとも一つのＲＣ並列回路と、前記自動利得調整を行う自動利得調整部との相互間の充・放電及びフィードバック作用を誘導して、前記自動利得調整の実行過程にフィードバックする部分放電検出ステップと、
    前記自動利得調整により自動利得調整出力信号が生成されると、前記基準電圧に基づいて前記自動利得調整出力信号をフィルタリングして部分放電判断信号を生成する部分放電判断ステップと、を含むことを特徴とする部分放電検出方法。
    
    

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