JP2022090820A - Vacuum deterioration estimation device and vacuum deterioration estimation method - Google Patents

Vacuum deterioration estimation device and vacuum deterioration estimation method Download PDF

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広明 長
Hiroaki Cho
祐樹 藤井
Yuki Fujii
淳一 近藤
Junichi Kondo
智博 竪山
Tomohiro Tateyama
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Abstract

To provide a vacuum deterioration estimation device and a vacuum deterioration estimation method capable of accurately estimating the deterioration of the vacuum degree of a vacuum valve.SOLUTION: A vacuum deterioration estimation device includes a waveform detection unit, a duration identification unit, and an estimation unit. The waveform detection unit detects the waveform of the electromagnetic wave generated from a vacuum valve in one cycle of a power signal. The duration identification unit identifies the duration of a state in which the intensity of an envelope of the electromagnetic wave is equal to or higher than a predetermined threshold value. The estimation unit estimates the deterioration state related to the vacuum deterioration of the vacuum valve on the basis of the identified duration.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は真空劣化推定装置および真空劣化推定方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a vacuum deterioration estimation device and a vacuum deterioration estimation method.

遮断器や断路器の主要な構成品である真空バルブは、バルブ内の真空度が高真空に保たれていることが、絶縁特性を保つうえで重要な要因である。真空バルブの真空度が低下すると、絶縁性能が低下し、電流の遮断ができなくなる。そのため、真空バルブの健全性を確認するために定期的に真空度のチェックが行われる。絶縁性能の低下を検知する手法として、部分放電に起因して生じる電磁波を検出する手法がある。電磁波は電磁波センサを用いて検出されるが、空中に伝搬する放送波等の電磁波も検出され、誤診断の原因となる。 For vacuum valves, which are the main components of circuit breakers and disconnectors, maintaining a high degree of vacuum inside the valves is an important factor in maintaining insulation characteristics. When the degree of vacuum of the vacuum valve decreases, the insulation performance deteriorates and the current cannot be cut off. Therefore, the degree of vacuum is checked regularly to confirm the soundness of the vacuum valve. As a method for detecting deterioration of insulation performance, there is a method for detecting electromagnetic waves generated by partial discharge. Electromagnetic waves are detected using an electromagnetic wave sensor, but electromagnetic waves such as broadcast waves propagating in the air are also detected, which causes misdiagnosis.

特開２０１５－１５１７２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-15172

岡本 達希、田中 祀捷；“部分放電サイクル平均φ－ｑ特性 －６種類の電極形状による実験－”、電気学会論文誌Ａ、１０２巻、７号、ｐｐ．３８１－３８８、１９８２年Tatsuki Okamoto, Toshikatsu Tanaka; "Partial discharge cycle average φ-q characteristics-Experiments with 6 different electrode shapes-", IEEJ Transactions A, Vol. 102, No. 7, pp. 381-388, 1982

本発明が解決しようとする課題は、真空バルブの真空度の劣化を精度よく推定をすることができる真空劣化推定装置および真空劣化推定方法を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a vacuum deterioration estimation device and a vacuum deterioration estimation method capable of accurately estimating the deterioration of the vacuum degree of a vacuum valve.

実施形態の真空劣化推定装置は、波形検出部と、持続時間特定部と、推定部とを持つ。波形検出部は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出する。持続時間特定部は、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定する。推定部は、特定した持続時間に基づいて、真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する。 The vacuum deterioration estimation device of the embodiment has a waveform detection unit, a duration specifying unit, and an estimation unit. The waveform detection unit detects the waveform of the electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one cycle of the power signal. The duration specifying unit specifies the duration of a state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or higher than a predetermined threshold value. The estimation unit estimates the deterioration state related to the vacuum deterioration of the vacuum valve based on the specified duration.

第１の実施形態に係る真空劣化の監視対象であるスイッチギヤの構成図である。It is a block diagram of the switchgear which is the monitoring target of the vacuum deterioration which concerns on 1st Embodiment. 真空劣化推定装置１の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the vacuum deterioration estimation apparatus 1. 真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the degree of vacuum of a vacuum valve, and the duration of a partial discharge signal. 真空バルブの真空度と部分放電信号の主要周波数との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the degree of vacuum of a vacuum valve, and the main frequency of a partial discharge signal. 真空バルブの真空度と主要周波数に係るパルスの発生数との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the degree of vacuum of a vacuum valve, and the number of pulses generated with respect to a main frequency. 第１の実施形態に係る演算装置１５の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the arithmetic unit 15 which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る信号処理装置１３の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the signal processing apparatus 13 which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る演算装置１５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 arithmetic unit 15 which concerns on 2nd Embodiment. 真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間と第１閾値の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the degree of vacuum of a vacuum valve, the duration of a partial discharge signal, and the first threshold value. 真空バルブと部分放電信号の主要周波数と第２閾値の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the main frequency of a vacuum valve and a partial discharge signal, and the 2nd threshold value. 真空バルブと主要周波数に係るパルスの発生数と第３閾値の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the vacuum valve, the number of pulses generated about a main frequency, and the 3rd threshold value.

以下、実施形態の真空劣化推定装置を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える遮断器５４及び断路器５５に係る真空劣化を監視する。図１は、第１の実施形態に係る真空劣化の監視対象であるスイッチギヤの構成図である。図１において、紙面左側がスイッチギヤ５の前面、紙面右側がスイッチギヤ５の背面である。スイッチギヤ５は、ケーブルヘッド５１、変流器５２、主回路導体５３、遮断器５４、断路器５５、可動側接続導体５６、操作機構５７、母線５８及び筐体５９を備える。 Hereinafter, the vacuum deterioration estimation device of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
The vacuum deterioration estimation device 1 according to the first embodiment monitors the vacuum deterioration related to the circuit breaker 54 and the disconnector 55 included in the switchgear 5. FIG. 1 is a configuration diagram of a switchgear which is a target of monitoring vacuum deterioration according to the first embodiment. In FIG. 1, the left side of the paper surface is the front surface of the switch gear 5, and the right side of the paper surface is the back surface of the switch gear 5. The switchgear 5 includes a cable head 51, a current transformer 52, a main circuit conductor 53, a circuit breaker 54, a disconnector 55, a movable side connecting conductor 56, an operation mechanism 57, a bus 58, and a housing 59.

ケーブルヘッド５１は、スイッチギヤ５の背面側に設けられる。ケーブルヘッド５１の一端には、変流器５２を介して電力ケーブルが接続される。ケーブルヘッド５１の他端には、主回路導体５３が接続される。主回路導体５３は、絶縁樹脂で覆われている。主回路導体５３には、遮断器５４が接続される。断路器５５は、遮断器５４と並列に配置される。断路器５５は、隣接する盤と接続する母線５８が接続される。 The cable head 51 is provided on the back side of the switch gear 5. A power cable is connected to one end of the cable head 51 via a current transformer 52. A main circuit conductor 53 is connected to the other end of the cable head 51. The main circuit conductor 53 is covered with an insulating resin. A circuit breaker 54 is connected to the main circuit conductor 53. The disconnector 55 is arranged in parallel with the circuit breaker 54. The disconnector 55 is connected to a bus 58 connected to an adjacent board.

遮断器５４及び断路器５５は、それぞれ真空バルブを備える。真空バルブは、アルミナ磁気からなる内部真空の筒状容器を有し、筒状容器の内部に固定電極及び可動電極が封入される。可動電極は、真空バルブの軸線方向に沿って押し込まれることで固定電極と接続され、軸線方向に沿って引かれることで固定電極と切断される。 The circuit breaker 54 and the disconnector 55 each include a vacuum valve. The vacuum valve has an internal vacuum cylindrical container made of alumina magnetism, and a fixed electrode and a movable electrode are enclosed inside the tubular container. The movable electrode is connected to the fixed electrode by being pushed along the axial direction of the vacuum valve, and is disconnected from the fixed electrode by being pulled along the axial direction.

遮断器５４の固定電極は、主回路導体５３に接続される。断路器５５の固定電極は、母線５８に接続される。遮断器５４の可動電極及び断路器５５の可動電極は、可動側接続導体５６によって互いに接続される。遮断器５４の可動電極及び断路器５５の可動電極は操作機構５７にから伸びるロッドに接続される。操作機構５７は、図示しない制御装置によってロッドを上下動させることにより、遮断器５４及び断路器５５の可動電極を移動させる。 The fixed electrode of the circuit breaker 54 is connected to the main circuit conductor 53. The fixed electrode of the disconnector 55 is connected to the bus 58. The movable electrode of the circuit breaker 54 and the movable electrode of the disconnector 55 are connected to each other by the movable side connecting conductor 56. The movable electrode of the circuit breaker 54 and the movable electrode of the disconnector 55 are connected to a rod extending from the operating mechanism 57. The operation mechanism 57 moves the movable electrodes of the circuit breaker 54 and the disconnector 55 by moving the rod up and down by a control device (not shown).

筐体５９は、スイッチギヤ５の外殻をなし、ケーブルヘッド５１、変流器５２、主回路導体５３、遮断器５４、断路器５５、可動側接続導体５６、操作機構５７及び母線５８を収容する。筐体５９は、金属で形成される。 The housing 59 forms the outer shell of the switchgear 5, and houses the cable head 51, the current transformer 52, the main circuit conductor 53, the circuit breaker 54, the disconnector 55, the movable side connecting conductor 56, the operation mechanism 57, and the bus 58. do. The housing 59 is made of metal.

真空劣化推定装置１は、真空バルブから発生する電磁波を検出し、当該電磁波に基づいて真空バルブの劣化状態を推定する。図２は、真空劣化推定装置１の構成を示す概略図である。真空劣化推定装置１は、電磁波センサ１１、信号処理装置１３、演算装置１５及び表示装置１７を備える。電磁波センサ１１は、真空バルブから発生する電磁波、すなわち部分放電信号を検出する。電磁波センサ１１は、筐体５９の内部に設けられる。また電磁波センサ１１は、監視対象の真空バルブの近傍に設けられることが好ましい。電磁波センサ１１の接続端子は筐体５９の外部に引き出されている。電磁波センサ１１は、波形検出部の一例である。 The vacuum deterioration estimation device 1 detects an electromagnetic wave generated from the vacuum valve and estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the electromagnetic wave. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the vacuum deterioration estimation device 1. The vacuum deterioration estimation device 1 includes an electromagnetic wave sensor 11, a signal processing device 13, an arithmetic device 15, and a display device 17. The electromagnetic wave sensor 11 detects an electromagnetic wave generated from a vacuum valve, that is, a partial discharge signal. The electromagnetic wave sensor 11 is provided inside the housing 59. Further, the electromagnetic wave sensor 11 is preferably provided in the vicinity of the vacuum valve to be monitored. The connection terminal of the electromagnetic wave sensor 11 is pulled out to the outside of the housing 59. The electromagnetic wave sensor 11 is an example of a waveform detection unit.

信号処理装置１３は、電磁波センサ１１の接続端子と接続され、電磁波センサ１１が検出した信号について信号処理を行い、信号の特徴量を特定する。信号処理装置１３は、例えばオシロスコープなどのハードウェアによって構成される。演算装置１５は、信号処理装置１３が特定した信号の特徴量に基づいて、真空バルブの劣化状態を推定する。演算装置１５は、例えばコンピュータによって構成される。表示装置１７は、信号処理装置による劣化状態の推定結果を表示する。 The signal processing device 13 is connected to the connection terminal of the electromagnetic wave sensor 11, performs signal processing on the signal detected by the electromagnetic wave sensor 11, and specifies the feature amount of the signal. The signal processing device 13 is composed of hardware such as an oscilloscope. The arithmetic unit 15 estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the feature amount of the signal specified by the signal processing unit 13. The arithmetic unit 15 is configured by, for example, a computer. The display device 17 displays the estimation result of the deterioration state by the signal processing device.

信号処理装置１３は、サンプリング部１３１、増幅器１３２、バンドパスフィルタ１３３、検波回路１３４、持続時間特定部１３５、周波数変換部１３６、周波数特定部１３７、周波数カウンタ１３８及び出力部１３９を備える。サンプリング部１３１は、電磁波センサ１１が出力する信号からスイッチギヤ５に供給される電力信号の周期（例えば、５０Ｈｚ電源の場合、２０ミリ秒）相当の幅を有する波形を切り出す。増幅器１３２は、サンプリング部１３１が切り出した波形を所定のゲインで増幅させる。バンドパスフィルタ１３３は、増幅された波形から所定の周波数帯域の成分を抽出する。第１の実施形態に係るバンドパスフィルタ１３３は、例えば３０ｋＨｚから１０ＭＨｚまでの成分を抽出する。３０ｋＨｚから１０ＭＨｚまでの周波数帯域は、真空バルブの部分放電信号が現れる周波数帯域である。 The signal processing device 13 includes a sampling unit 131, an amplifier 132, a bandpass filter 133, a detection circuit 134, a duration specifying unit 135, a frequency conversion unit 136, a frequency specifying unit 137, a frequency counter 138, and an output unit 139. The sampling unit 131 cuts out a waveform having a width corresponding to the period of the power signal supplied to the switchgear 5 from the signal output by the electromagnetic wave sensor 11 (for example, 20 milliseconds in the case of a 50 Hz power supply). The amplifier 132 amplifies the waveform cut out by the sampling unit 131 with a predetermined gain. The bandpass filter 133 extracts components in a predetermined frequency band from the amplified waveform. The bandpass filter 133 according to the first embodiment extracts components from, for example, 30 kHz to 10 MHz. The frequency band from 30 kHz to 10 MHz is the frequency band in which the partial discharge signal of the vacuum valve appears.

検波回路１３４は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形の全波整流及び包絡線検波を行う。持続時間特定部１３５は、検波回路１３４が生成する包絡線波形の持続時間を検出する。すなわち、持続時間特定部１３５は、包絡線波形が第１の強度閾値を超えてから第１の強度閾値未満となるまでの時間を特定する。なお、第１の強度閾値は、例えば包絡線波形の最大強度の１０％であってよい。電力信号の１周期において、第１の強度を超えてから第１強度閾値未満となる部分波形は、通常１つ又は２つ含まれる。電力信号の１周期において部分波形が２つ存在する場合、持続時間特定部１３５は各部分波形についての持続時間を特定する。 The detection circuit 134 performs full-wave rectification and envelope detection of the waveform extracted by the bandpass filter 133. The duration specifying unit 135 detects the duration of the envelope waveform generated by the detection circuit 134. That is, the duration specifying unit 135 specifies the time from when the envelope waveform exceeds the first intensity threshold value to when it becomes less than the first intensity threshold value. The first intensity threshold value may be, for example, 10% of the maximum intensity of the envelope waveform. In one cycle of the power signal, one or two partial waveforms that exceed the first intensity and then fall below the first intensity threshold are usually included. When there are two partial waveforms in one cycle of the power signal, the duration specifying unit 135 specifies the duration for each partial waveform.

周波数変換部１３６は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形を周波数変換することで、波形の周波数領域表現を得る。周波数特定部１３７は、周波数変換部１３６が生成した周波数領域表現に基づいて強度が最も大きい周波数である主要周波数を特定する。周波数カウンタ１３８は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形から、主要周波数における成分のパルスの発生数を計測する。出力部１３９は、包絡線波形の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを演算装置１５に出力する。周波数カウンタ１３８は、信号カウント部の一例である。 The frequency conversion unit 136 obtains a frequency domain representation of the waveform by frequency-converting the waveform extracted by the bandpass filter 133. The frequency specifying unit 137 identifies the main frequency, which is the frequency having the highest intensity, based on the frequency domain representation generated by the frequency conversion unit 136. The frequency counter 138 measures the number of pulse generations of the component at the main frequency from the waveform extracted by the bandpass filter 133. The output unit 139 outputs data indicating the duration of the envelope waveform, the main frequency, and the number of pulse generations to the arithmetic unit 15. The frequency counter 138 is an example of a signal counting unit.

演算装置１５は、取得部１５１、関係記憶部１５２、推定部１５３及び出力部１５４を備える。取得部１５１は、信号処理装置１３から包絡線波形の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを取得する。 The arithmetic unit 15 includes an acquisition unit 151, a relational storage unit 152, an estimation unit 153, and an output unit 154. The acquisition unit 151 acquires data indicating the duration of the envelope waveform, the main frequency, and the number of pulses generated from the signal processing device 13.

関係記憶部１５２は、真空バルブの真空度と信号の持続時間、主要周波数及びパルスの発生数との関係を記憶する。これは、発明者によって見いだされた知見に基づくものである。すなわち、発明者は、真空バルブの真空漏れに関する実験から、真空バルブの真空度に応じて真空バルブの部分放電信号の持続時間が変化すること、真空バルブの真空度と真空バルブの部分放電信号の主要周波数との間に相関があること、及び真空バルブの真空度と真空バルブの部分放電信号の主要周波数に係るパルスの発生数との間に相関があることを見出した。 The relationship storage unit 152 stores the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve, the duration of the signal, the main frequency, and the number of pulses generated. This is based on the findings found by the inventor. That is, from the experiment on the vacuum leakage of the vacuum valve, the inventor found that the duration of the partial discharge signal of the vacuum valve changes according to the vacuum degree of the vacuum valve, and that the vacuum degree of the vacuum valve and the partial discharge signal of the vacuum valve It was found that there is a correlation with the main frequency and that there is a correlation between the degree of vacuum of the vacuum valve and the number of pulses generated for the main frequency of the partial discharge signal of the vacuum valve.

図３は、真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間との関係の一例を示す図である。図３に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号は発生しないため、持続時間は短い。真空度が低くなるにつれて持続時間が増加し、第１真空度Ｐ１の近傍において持続時間が極大値ｔ１をとる。真空バルブの真空度が第１真空度Ｐ１を超えると、部分放電信号の持続時間は減少し、第２真空度Ｐ２の近傍において持続時間が極小値ｔ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、部分放電信号の持続時間は増加し、持続時間の極大値ｔ１に漸近する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve and the duration of the partial discharge signal. In the example shown in FIG. 3, when the degree of vacuum of the vacuum valve is sufficiently high, the partial discharge signal is not generated, so that the duration is short. The duration increases as the degree of vacuum decreases, and the duration reaches a maximum value t1 in the vicinity of the first degree of vacuum P1. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the first degree of vacuum P1, the duration of the partial discharge signal decreases, and the duration becomes the minimum value t2 in the vicinity of the second degree of vacuum P2. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the degree of vacuum P2, the duration of the partial discharge signal increases and gradually approaches the maximum value t1 of the duration.

図４は、真空バルブの真空度と部分放電信号の主要周波数との関係の一例を示す図である。図４に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号の主要周波数は第１周波数ｆ１の近傍の値をとる。真空バルブの真空度が低くなるにつれて主要周波数は低下し、第２真空度Ｐ２の近傍において主要周波数が極小値ｆ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、主要周波数は増加し、第１周波数ｆ１に漸近する。ただし、真空度が第２真空度Ｐ２以上かつ真空バルブの真空度が大気圧以下であるとき、主要周波数は第１周波数ｆ１より低い。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve and the main frequency of the partial discharge signal. In the example shown in FIG. 4, when the degree of vacuum of the vacuum valve is sufficiently high, the main frequency of the partial discharge signal takes a value near the first frequency f1. As the degree of vacuum of the vacuum valve decreases, the main frequency decreases, and the main frequency becomes the minimum value f2 in the vicinity of the second degree of vacuum P2. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the second degree of vacuum P2, the main frequency increases and asymptotically approaches the first frequency f1. However, when the degree of vacuum is equal to or higher than the second degree of vacuum P2 and the degree of vacuum of the vacuum valve is equal to or lower than the atmospheric pressure, the main frequency is lower than the first frequency f1.

図５は、真空バルブの真空度と主要周波数に係るパルスの発生数との関係の一例を示す図である。図５に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号は発生しないため、パルスの発生数も少ない。真空度が低くなるにつれてパルスの発生数が増加し、第１真空度Ｐ１の近傍においてパルスの発生数が極大値ｎ１をとる。真空バルブの真空度が第１真空度Ｐ１を超えると、パルスの発生数は減少し、第２真空度Ｐ２の近傍においてパルスの発生数が極小値ｎ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、パルスの発生数は増加し、パルスの発生数の極大値ｎ１に漸近する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve and the number of pulses generated for the main frequency. In the example shown in FIG. 5, when the degree of vacuum of the vacuum valve is sufficiently high, the partial discharge signal is not generated, so that the number of pulses generated is also small. As the degree of vacuum decreases, the number of pulses generated increases, and the number of pulses generated reaches a maximum value n1 in the vicinity of the first degree of vacuum P1. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the first degree of vacuum P1, the number of generated pulses decreases, and the number of generated pulses becomes the minimum value n2 in the vicinity of the second degree of vacuum P2. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the second degree of vacuum P2, the number of generated pulses increases and gradually approaches the maximum value n1 of the number of generated pulses.

なお、図３及び図５に示すように、部分放電信号の持続時間及びパルスの発生数は、第１真空度Ｐ１の近傍において極大となる。一方で、部分放電信号の持続時間が極大となる真空度と、パルスの発生数が極大となる真空度は、必ずしも一致しない。同様に、図３、図４及び図５に示すように、部分放電信号の持続時間、主要周波数及びパルスの発生数は、第２真空度Ｐ２の近傍において極小となる。一方で、部分放電信号の持続時間が極小となる真空度と、主要周波数が極小となる真空度と、パルスの発生数が極小となる真空度は、必ずしも一致しない。なお、図３から図５に示す関係は、あくまで特定の真空バルブについて計測して得られた結果を示すものであり、真空バルブの設計によってこれらの関係は変化し得る。例えば、他の真空バルブにおいては、第１真空度Ｐ１及び第２真空度Ｐ２、並びに極大値及び極小値の関係が異なる可能性がある。 As shown in FIGS. 3 and 5, the duration of the partial discharge signal and the number of pulses generated are maximized in the vicinity of the first degree of vacuum P1. On the other hand, the degree of vacuum at which the duration of the partial discharge signal is maximized and the degree of vacuum at which the number of pulses generated is maximum do not always match. Similarly, as shown in FIGS. 3, 4 and 5, the duration of the partial discharge signal, the main frequency and the number of pulses generated are minimized in the vicinity of the second degree of vacuum P2. On the other hand, the degree of vacuum at which the duration of the partial discharge signal is minimized, the degree of vacuum at which the main frequency is minimized, and the degree of vacuum at which the number of pulses generated is minimized do not always match. The relationships shown in FIGS. 3 to 5 show the results obtained by measuring a specific vacuum valve, and these relationships may change depending on the design of the vacuum valve. For example, in other vacuum valves, the relationship between the first vacuum degree P1 and the second vacuum degree P2, and the maximum value and the minimum value may be different.

推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータに基づいて、取得部１５１が取得した持続時間に対応する真空度の値、主要周波数に対応する真空度の値及びパルスの発生数に対応する真空度の値をそれぞれ特定する。推定部１５３は、各真空度の値が所定の誤差範囲（例えば±１０％）内で一致する場合に、特定した真空度の値の平均値を、真空バルブの真空度として推定する。推定部は、推定した真空度が所定の閾値未満である場合に真空バルブが正常であると判定し、推定した真空度が所定の閾値以上である場合に真空バルブに真空漏れが発生していると判定する。出力部１５４は、推定部１５３の推定結果を示す表示信号を、表示装置１７に出力する。真空漏れが発生しているか否かの判定結果及び真空度は、いずれも真空劣化に係る劣化状態の一例である。 The estimation unit 153 corresponds to the value of the degree of vacuum corresponding to the duration acquired by the acquisition unit 151, the value of the degree of vacuum corresponding to the main frequency, and the number of pulses generated, based on the data stored in the relation storage unit 152. Specify each value of vacuum degree. When the values of each vacuum degree match within a predetermined error range (for example, ± 10%), the estimation unit 153 estimates the average value of the specified vacuum degree values as the vacuum degree of the vacuum valve. The estimation unit determines that the vacuum valve is normal when the estimated vacuum degree is less than the predetermined threshold value, and when the estimated vacuum degree is equal to or higher than the predetermined threshold value, a vacuum leak has occurred in the vacuum valve. Is determined. The output unit 154 outputs a display signal indicating the estimation result of the estimation unit 153 to the display device 17. The determination result of whether or not a vacuum leak has occurred and the degree of vacuum are both examples of the deterioration state related to the vacuum deterioration.

図６は、第１の実施形態に係る演算装置１５の動作を示すフローチャートである。信号処理装置１３は、電磁波センサ１１が検出した電磁波を電力信号の周期で切り出し、電磁波の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を特定する。演算装置１５の取得部１５１は、信号処理装置１３から電磁波の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを取得する（ステップＳ１）。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the arithmetic unit 15 according to the first embodiment. The signal processing device 13 cuts out the electromagnetic wave detected by the electromagnetic wave sensor 11 in the cycle of the power signal, and specifies the duration of the electromagnetic wave, the main frequency, and the number of pulses generated. The acquisition unit 151 of the arithmetic unit 15 acquires data indicating the duration of the electromagnetic wave, the main frequency, and the number of pulses generated from the signal processing unit 13 (step S1).

推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、電磁波の持続時間から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ２）。推定部１５３は、電磁波が複数の部分信号を有する場合、それぞれの持続時間について真空度の値を特定する。推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、電磁波の主要周波数から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ３）。推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、パルスの発生数から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ４）。 The estimation unit 153 refers to the data stored in the relational storage unit 152, and specifies the corresponding vacuum degree value from the duration of the electromagnetic wave (step S2). When the electromagnetic wave has a plurality of partial signals, the estimation unit 153 specifies a value of the degree of vacuum for each duration. The estimation unit 153 refers to the data stored in the relational storage unit 152, and specifies the value of the corresponding vacuum degree from the main frequency of the electromagnetic wave (step S3). The estimation unit 153 refers to the data stored in the relational storage unit 152, and specifies the value of the corresponding vacuum degree from the number of generated pulses (step S4).

推定部１５３は、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４で特定した各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、電磁波の特徴量について対応する真空度の値が２以上存在する場合、推定部１５３は、一の特徴量に対応する複数の真空度の値の少なくとも１つが他の特徴量に対応する真空度の値と誤差範囲に収まるか否かを判定する。各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まらない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、推定部１５３は、検出された電磁波に部分放電信号以外のノイズが含まれていると判定する。演算装置１５は、処理をステップＳ１に戻し、新たに電磁波センサ１１から検出された電磁波に基づいて処理を行う。 The estimation unit 153 determines whether or not the value of each degree of vacuum specified in steps S2, S3, and S4 falls within a predetermined error range (step S5). When there are two or more corresponding vacuum degree values for the feature amount of the electromagnetic wave, the estimation unit 153 determines that at least one of the plurality of vacuum degree values corresponding to one feature amount corresponds to the other feature amount. Determines whether the degree is within the error range and the value of the degree. When the value of each degree of vacuum does not fall within the predetermined error range (step S5: NO), the estimation unit 153 determines that the detected electromagnetic wave contains noise other than the partial discharge signal. The arithmetic unit 15 returns the process to step S1 and performs the process based on the electromagnetic wave newly detected from the electromagnetic wave sensor 11.

各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まる場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、推定部１５３は、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４で特定した各真空度の平均値を求める（ステップＳ６）。推定部１５３は、真空度の平均値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。真空度の平均値が閾値以上である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、推定部１５３は、真空バルブに真空漏れが生じていると判定する（ステップＳ８）。他方、真空度の平均値が閾値未満である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、推定部１５３は、真空バルブが正常であると判定する（ステップＳ９）。出力部１５４は、推定部１５３の判定結果を示す表示信号を表示装置１７に出力する（ステップＳ１０）。 When the value of each degree of vacuum falls within a predetermined error range (step S5: YES), the estimation unit 153 obtains the average value of each degree of vacuum specified in steps S2, S3, and S4 (step S6). The estimation unit 153 determines whether or not the average value of the degree of vacuum is equal to or higher than a predetermined threshold value (step S7). When the average value of the degree of vacuum is equal to or greater than the threshold value (step S7: YES), the estimation unit 153 determines that a vacuum leak has occurred in the vacuum valve (step S8). On the other hand, when the average value of the degree of vacuum is less than the threshold value (step S7: NO), the estimation unit 153 determines that the vacuum valve is normal (step S9). The output unit 154 outputs a display signal indicating the determination result of the estimation unit 153 to the display device 17 (step S10).

このように、第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出し、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間に基づいて真空バルブの真空度を推定する。電磁波の持続時間と真空バルブの真空度とに相関があるという発明者の知見から、真空劣化推定装置１は、適切に真空バルブの真空漏れに係る劣化状態を推定することができる。 As described above, the vacuum deterioration estimation device 1 according to the first embodiment detects the waveform of the electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one cycle of the power signal, and the strength of the envelope of the electromagnetic wave becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. Estimate the degree of vacuum of the vacuum valve based on the duration of. From the finding of the inventor that there is a correlation between the duration of the electromagnetic wave and the degree of vacuum of the vacuum valve, the vacuum deterioration estimation device 1 can appropriately estimate the deterioration state related to the vacuum leakage of the vacuum valve.

また、第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、電磁波における成分の強度が最も大きい周波数である主要周波数、及び主要周波数に係るパルスの発生頻度に基づいて、真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、持続時間のみに基づいて真空度を推定するより正確に真空漏れに係る劣化状態を推定することができる。なお、他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、主要周波数に係るパルスの発生頻度を用いずに、主要周波数と持続時間とに基づいて、真空バルブの劣化状態を推定してもよい。 Further, the vacuum deterioration estimation device 1 according to the first embodiment estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the main frequency at which the intensity of the component in the electromagnetic wave is the highest and the pulse generation frequency related to the main frequency. do. This makes it possible to more accurately estimate the deterioration state related to vacuum leakage than to estimate the degree of vacuum based only on the duration. The vacuum deterioration estimation device 1 according to another embodiment may estimate the deterioration state of the vacuum valve based on the main frequency and the duration without using the frequency of pulse generation related to the main frequency.

真空劣化推定装置１は、持続時間、主要周波数及び発生頻度のすべてについて、対応する真空度が一定の誤差範囲内であるという条件を満たす場合に、真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、電磁波に混入したノイズによる真空バルブの劣化状態の誤判定を防ぐことができる。 The vacuum deterioration estimation device 1 estimates the deterioration state of the vacuum valve when the condition that the corresponding vacuum degree is within a certain error range is satisfied for all of the duration, the main frequency, and the occurrence frequency. This makes it possible to prevent erroneous determination of the deterioration state of the vacuum valve due to noise mixed in the electromagnetic wave.

真空劣化推定装置１は、バンドパスフィルタ１３３によって真空バルブの部分放電信号が現れる周波数帯域を抽出し、抽出した帯域に係る電磁波の持続時間に基づいて真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、電磁波に混入したノイズの影響を低減することができる。 The vacuum deterioration estimation device 1 extracts the frequency band in which the partial discharge signal of the vacuum valve appears by the bandpass filter 133, and estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the duration of the electromagnetic wave related to the extracted band. As a result, the influence of noise mixed in the electromagnetic wave can be reduced.

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、真空バルブの真空劣化に係る劣化状態に加え、他の事由に係る劣化状態も推定する。第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、第１の実施形態と信号処理装置１３の構成が異なり、演算装置１５の演算内容が異なる。他の事由に係る劣化の例としては、主回路導体５３を覆う絶縁樹脂における気泡の存在や、絶縁樹脂の剥がれなどが挙げられる。 (Second embodiment)
The vacuum deterioration estimation device 1 according to the second embodiment estimates the deterioration state related to the vacuum deterioration of the vacuum valve as well as the deterioration state related to other reasons. The vacuum deterioration estimation device 1 according to the second embodiment has a different configuration of the signal processing device 13 from the first embodiment, and the calculation content of the calculation device 15 is different. Examples of deterioration related to other reasons include the presence of air bubbles in the insulating resin covering the main circuit conductor 53, peeling of the insulating resin, and the like.

図７は、第２の実施形態に係る信号処理装置１３の構成を示す概略図である。第２の実施形態に係る信号処理装置１３は、第１の実施形態の構成に加え、さらにバンドパスフィルタ１４０、検波回路１４１、部分信号特定部１４２、周波数変換部１４３及び周波数特定部１４４を備える。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the signal processing device 13 according to the second embodiment. The signal processing device 13 according to the second embodiment further includes a bandpass filter 140, a detection circuit 141, a partial signal identification unit 142, a frequency conversion unit 143, and a frequency identification unit 144, in addition to the configuration of the first embodiment. ..

バンドパスフィルタ１４０は、増幅器１３２によって増幅された波形から、バンドパスフィルタ１３３より高い周波数帯に係る成分を抽出する。第２の実施形態に係るバンドパスフィルタ１４０は、例えば１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの成分を抽出する。１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数帯域は、真空劣化以外の事由による放電に係る周波数帯域である。以下、バンドパスフィルタ１３３が抽出する周波数帯を第１周波数帯と呼び、バンドパスフィルタ１４０が抽出する周波数帯を第２周波数帯と呼ぶ。 The bandpass filter 140 extracts components related to a frequency band higher than that of the bandpass filter 133 from the waveform amplified by the amplifier 132. The bandpass filter 140 according to the second embodiment extracts components from, for example, 10 MHz to 100 MHz. The frequency band from 10 MHz to 100 MHz is a frequency band related to discharge due to a reason other than vacuum deterioration. Hereinafter, the frequency band extracted by the bandpass filter 133 is referred to as a first frequency band, and the frequency band extracted by the bandpass filter 140 is referred to as a second frequency band.

検波回路１４１は、バンドパスフィルタ１４０が抽出した波形の全波整流及び包絡線検波を行う。部分信号特定部１４２は、検波回路１４１が生成する包絡線波形が第１の強度閾値を超えてから第１の強度閾値未満となるまでの部分信号を特定する。 The detection circuit 141 performs full-wave rectification and envelope detection of the waveform extracted by the bandpass filter 140. The partial signal specifying unit 142 identifies a partial signal from when the envelope waveform generated by the detection circuit 141 exceeds the first intensity threshold value to when it becomes less than the first intensity threshold value.

周波数変換部１４３は、バンドパスフィルタ１４０が抽出した波形を周波数変換することで、波形の周波数領域表現を得る。周波数特定部１４４は、周波数変換部１４３が生成した周波数領域表現に基づいて強度が最も大きい周波数である主要周波数を特定する。 The frequency conversion unit 143 obtains a frequency domain representation of the waveform by frequency-converting the waveform extracted by the bandpass filter 140. The frequency specifying unit 144 identifies the main frequency, which is the frequency having the highest intensity, based on the frequency domain representation generated by the frequency conversion unit 143.

第２の実施形態に係る演算装置１５は、図６に示す処理に加え、真空劣化以外の事由に係る劣化状態の判定処理を行う。図８は、第２の実施形態に係る演算装置１５の処理を示すフローチャートである。図８に示す処理は、図６に示す処理と平行して行われてもよいし、図６に示す処理の前又は後に行われてもよい。 In addition to the process shown in FIG. 6, the arithmetic unit 15 according to the second embodiment performs a deterioration state determination process related to a reason other than vacuum deterioration. FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the arithmetic unit 15 according to the second embodiment. The process shown in FIG. 8 may be performed in parallel with the process shown in FIG. 6, or may be performed before or after the process shown in FIG.

取得部１５１は、信号処理装置１３から第２周波数帯に係る電磁波の部分信号の波形、主要周波数及びパルスの発生数、並びに第１周波数帯に係る主要周波数を示すデータを取得する（ステップＳ２１）。 The acquisition unit 151 acquires data indicating the waveform of the partial signal of the electromagnetic wave related to the second frequency band, the main frequency and the number of pulses generated, and the main frequency related to the first frequency band from the signal processing device 13 (step S21). ..

推定部１５３は、第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度より大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、推定部１５３は、第１周波数帯及び第２周波数帯を含む周波数帯における主要周波数が、１０ＭＨｚ以上であるか否かを判定する。第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度以下である場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化がないと判定し、処理を終了する。 The estimation unit 153 determines whether or not the intensity of the main frequency component related to the second frequency band is higher than the intensity of the main frequency component related to the first frequency band (step S22). That is, the estimation unit 153 determines whether or not the main frequency in the frequency band including the first frequency band and the second frequency band is 10 MHz or more. When the intensity of the main frequency component related to the second frequency band is equal to or less than the intensity of the main frequency component related to the first frequency band (step S22: NO), the estimation unit 153 has no deterioration related to reasons other than vacuum deterioration. Judgment is made and processing is terminated.

他方、第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度より大きい場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、推定部１５３は、第２周波数帯に部分信号が２つ存在するか否かを判定する（ステップＳ２３）。つまり、電磁波の第２周波数帯の成分に、電力信号の２倍の周波数に係る成分が含まれるか否かを判定する。第２周波数帯に部分信号が１つだけ存在する場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化がないと判定し、処理を終了する。 On the other hand, when the intensity of the main frequency component related to the second frequency band is larger than the intensity of the main frequency component related to the first frequency band (step S22: YES), the estimation unit 153 has two partial signals in the second frequency band. It is determined whether or not it exists (step S23). That is, it is determined whether or not the component of the second frequency band of the electromagnetic wave includes a component having a frequency twice that of the power signal. When only one partial signal is present in the second frequency band (step S23: NO), the estimation unit 153 determines that there is no deterioration related to a reason other than vacuum deterioration, and ends the process.

他方、第２周波数帯に２つの部分信号が存在する場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化が存在すると判定する。推定部１５３は、２つの部分信号それぞれの特徴量を抽出する（ステップＳ２４）。具体的には、推定部１５３は、２つの部分信号それぞれのパルスの発生数、検出電圧値及びパルスの発生位相を抽出する。推定部１５３は、予め実験等により特定された劣化の種類と部分信号それぞれのパルスの発生数比、検出電圧値比及びパルスの発生位相の分布と、特定した特徴量とを比較し、劣化の種類を推定する（ステップＳ２５）。出力部１５４は、推定部１５３の判定結果を示す表示信号を表示装置１７に出力する（ステップＳ２６）。 On the other hand, when there are two partial signals in the second frequency band (step S23: YES), the estimation unit 153 determines that deterioration related to a reason other than vacuum deterioration exists. The estimation unit 153 extracts the feature amount of each of the two partial signals (step S24). Specifically, the estimation unit 153 extracts the number of pulses generated, the detected voltage value, and the pulse generation phase of each of the two partial signals. The estimation unit 153 compares the type of deterioration specified in advance by experiments, etc., the distribution of the pulse generation number ratio, the detected voltage value ratio, and the pulse generation phase of each partial signal with the specified feature amount, and compares the deterioration. Estimate the type (step S25). The output unit 154 outputs a display signal indicating the determination result of the estimation unit 153 to the display device 17 (step S26).

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち１つに劣化が生じる場合に、適切に劣化の判定を行うことができる。一方で、2以上の真空バルブに真空度の異なる劣化が生じた場合、それぞれの真空バルブから異なる特徴を有する部分放電信号が発生するため、電磁波センサ１１が計測する電磁波に、異なる部分放電信号が含まれる。そのため、第１、第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、適切に劣化の判定を行うことができない可能性がある。これに対し、第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち２以上の真空バルブに劣化が生じる場合にも、適切に劣化の検知を行う。 (Third embodiment)
The vacuum deterioration estimation device 1 according to the first and second embodiments can appropriately determine deterioration when one of the vacuum valves included in the switchgear 5 is deteriorated. On the other hand, when two or more vacuum valves are deteriorated with different degrees of vacuum, different partial discharge signals are generated in the electromagnetic waves measured by the electromagnetic wave sensor 11 because the partial discharge signals having different characteristics are generated from the respective vacuum valves. included. Therefore, the vacuum deterioration estimation device 1 according to the first and second embodiments may not be able to appropriately determine deterioration. On the other hand, the vacuum deterioration estimation device 1 according to the third embodiment appropriately detects deterioration even when deterioration occurs in two or more vacuum valves among the vacuum valves included in the switchgear 5.

第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、信号処理装置１３及び演算装置１５の処理が第１の実施形態と異なる。第３の実施形態に係る信号処理装置１３の周波数特定部１３７は、１つ以上の主要周波数を特定する。例えば、周波数特定部１３７は、周波数変換部１３６が生成する波形の周波数領域表現に含まれるピークの周波数のうち、強度が所定値以上のものを、主要周波数として特定する。信号処理装置１３の検波回路１３４は、周波数特定部１３７が特定した各主要周波数の近傍の周波数帯に係る成分の包絡線を特定する。持続時間特定部１３５は、各主要周波数成分ごとの持続時間を特定する。周波数カウンタ１３８は、周波数特定部１３７が特定した各主要周波数について、パルスの発生数を計測する。 In the vacuum deterioration estimation device 1 according to the third embodiment, the processing of the signal processing device 13 and the arithmetic unit 15 is different from that of the first embodiment. The frequency specifying unit 137 of the signal processing device 13 according to the third embodiment specifies one or more main frequencies. For example, the frequency specifying unit 137 specifies, among the peak frequencies included in the frequency domain representation of the waveform generated by the frequency conversion unit 136, those having an intensity of a predetermined value or more as the main frequency. The detection circuit 134 of the signal processing device 13 identifies the envelope of the component related to the frequency band in the vicinity of each main frequency specified by the frequency specifying unit 137. The duration specifying unit 135 specifies the duration for each major frequency component. The frequency counter 138 measures the number of pulses generated for each major frequency specified by the frequency specifying unit 137.

演算装置１５の推定部１５３は、信号処理装置１３が特定した主要周波数ごとに、図６に示す処理を実行する。これにより、真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち２以上の真空バルブに劣化が生じる場合にも、適切に劣化の検知を行うことができる。 The estimation unit 153 of the arithmetic unit 15 executes the processing shown in FIG. 6 for each major frequency specified by the signal processing unit 13. As a result, the vacuum deterioration estimation device 1 can appropriately detect deterioration even when deterioration occurs in two or more of the vacuum valves included in the switchgear 5.

（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、推定部１５３が真空バルブの真空度を計算し、真空度の計算結果に基づいて真空漏れに係る劣化の有無を判定する。これに対し、第４の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、真空度の計算を行わずに真空漏れに係る劣化の有無を判定する。 (Fourth Embodiment)
In the vacuum deterioration estimation device 1 according to the first to third embodiments, the estimation unit 153 calculates the vacuum degree of the vacuum valve, and determines the presence or absence of deterioration related to vacuum leakage based on the calculation result of the vacuum degree. On the other hand, the vacuum deterioration estimation device 1 according to the fourth embodiment determines the presence or absence of deterioration related to vacuum leakage without calculating the degree of vacuum.

第４の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、演算装置１５の動作が第１の実施形態と異なる。第４の実施形態に係る演算装置１５の推定部１５３は、波形の持続時間が第１閾値以下であり、主要周波数が第２閾値以上であり、かつパルスの発生数が第３閾値以下である場合に、真空漏れが発生していないと推定する。他方、推定部１５３は、波形の持続時間が第１閾値より長く、主要周波数が第２閾値より小さく、かつパルスの発生数が第３閾値以より少ない場合に、真空漏れが発生していると推定する。 In the vacuum deterioration estimation device 1 according to the fourth embodiment, the operation of the arithmetic unit 15 is different from that of the first embodiment. The estimation unit 153 of the arithmetic unit 15 according to the fourth embodiment has a waveform duration of the first threshold value or less, a main frequency of the second threshold value or more, and a pulse generation number of the third threshold value or less. In this case, it is estimated that no vacuum leakage has occurred. On the other hand, the estimation unit 153 states that a vacuum leak occurs when the duration of the waveform is longer than the first threshold value, the main frequency is smaller than the second threshold value, and the number of pulses generated is less than the third threshold value. presume.

以下、上記の閾値の判定によって真空漏れに係る劣化の有無を判定することができる理由を説明する。
図９は、真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間と第１閾値の関係の一例を示す図である。真空劣化の有無の判定の基準となる真空度を真空度閾値Ｐｔｈとおく。真空度閾値Ｐｔｈは、第１真空度Ｐ１及び第２真空度Ｐ２より低い真空度である。図９に示すように、真空度閾値Ｐｔｈに対応する持続時間である第１閾値ｔｈ１は、持続時間の極小値ｔ２より小さく、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、持続時間は常に第１閾値ｔｈ２より大きいことが分かる。 Hereinafter, the reason why the presence or absence of deterioration related to vacuum leakage can be determined by the determination of the above threshold value will be described.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve, the duration of the partial discharge signal, and the first threshold value. The degree of vacuum that serves as a reference for determining the presence or absence of vacuum deterioration is set as the degree of vacuum threshold Pth. The vacuum threshold Pth is a vacuum lower than the first vacuum P1 and the second vacuum P2. As shown in FIG. 9, the first threshold value th1 which is the duration corresponding to the vacuum degree threshold Pth is smaller than the minimum value t2 of the duration, and when the vacuum degree exceeds the vacuum degree threshold Pth, the duration is always the first. It can be seen that it is larger than the threshold value th2.

図１０は、真空バルブと部分放電信号の主要周波数と第２閾値の関係の一例を示す図である。図１０に示すように、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、主要周波数は常に第２閾値ｔｈ２より小さいことが分かる。なお、真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、主要周波数は第１周波数ｆ１に漸近するが、真空度が大気圧以下である場合、図１０に示すように主要周波数は常に第２閾値ｔｈ２より低くなる。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the main frequency of the vacuum valve and the partial discharge signal and the second threshold value. As shown in FIG. 10, when the degree of vacuum exceeds the degree of vacuum threshold Pth, it can be seen that the main frequency is always smaller than the second threshold value th2. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the second degree of vacuum P2, the main frequency gradually approaches the first frequency f1, but when the degree of vacuum is equal to or less than the atmospheric pressure, the main frequency is always the first frequency as shown in FIG. It is lower than the 2 threshold th2.

図１１は、真空バルブと主要周波数に係るパルスの発生数と第３閾値の関係の一例を示す図である。図１１に示すように、真空度閾値Ｐｔｈに対応する持続時間である第３閾値ｔｈ３は、パルスの発生数の極小値ｎ２より小さく、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、パルスの発生数は常に第３閾値ｔｈ３より大きいことが分かる。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the number of generated pulses related to the vacuum valve and the main frequency and the third threshold value. As shown in FIG. 11, the third threshold value th3, which is the duration corresponding to the vacuum degree threshold value Pth, is smaller than the minimum value n2 of the number of pulse generations, and when the vacuum degree exceeds the vacuum degree threshold value Pth, the number of pulse generations. It can be seen that is always larger than the third threshold value th3.

このように、第１閾値ｔｈ１として極小値ｔ２より小さい値を設定し、第２閾値ｔｈ２として第１周波数の近傍の値を設定し、第３閾値ｔｈ３として極小値ｎ２より小さい値を設定することで、真空劣化推定装置１は、真空度の計算を行わずに真空漏れに係る劣化の有無を判定することができる。 In this way, a value smaller than the minimum value t2 is set as the first threshold value th1, a value near the first frequency is set as the second threshold value th2, and a value smaller than the minimum value n2 is set as the third threshold value th3. Therefore, the vacuum deterioration estimation device 1 can determine the presence or absence of deterioration related to vacuum leakage without calculating the degree of vacuum.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、真空劣化推定装置１は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出する波形検出部と、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を取得する持続時間取得部と、取得した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する推定部とを持つことにより、真空バルブの真空度の劣化を精度よく推定をすることができる。 According to at least one embodiment described above, the vacuum deterioration estimation device 1 has a waveform detection unit that detects the waveform of the electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one cycle of the power signal, and the strength of the wrapping line of the electromagnetic wave is predetermined. By having a duration acquisition unit that acquires the duration of the state of being equal to or higher than the threshold value and an estimation unit that estimates the deterioration state related to the vacuum deterioration of the vacuum valve based on the acquired duration, the vacuum valve The deterioration of the degree of vacuum can be estimated accurately.

演算装置１５は、バスで接続されたプロセッサ、メモリ、補助記憶装置などを備え、劣化推定プログラムを実行することによって取得部１５１、関係記憶部１５２、推定部１５３、出力部１５４を備える装置として機能する。プロセッサの例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。
劣化推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記憶装置である。劣化推定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
なお、劣化推定の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を用いて実現されてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。 The arithmetic unit 15 includes a processor, a memory, an auxiliary storage device, etc. connected by a bus, and functions as a device including an acquisition unit 151, a relational storage unit 152, an estimation unit 153, and an output unit 154 by executing a deterioration estimation program. do. Examples of the processor include a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphic Processing Unit), a microprocessor and the like.
The degradation estimation program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a storage device such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, an optical disk, or a semiconductor memory. The degradation estimation program may be transmitted via a telecommunication line.
All or part of each function of deterioration estimation may be realized by using a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or PLD (Programmable Logic Device). Examples of PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). Such integrated circuits are also included as an example of a processor.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、真空劣化推定装置１は信号処理装置１３と演算装置１５とを備えるが、信号処理装置１３の一部又は全ての構成が演算装置１５によって実現されてもよい。また、他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５でない装置に設けられる真空バルブの劣化を推定するものであってよい。また他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５に内蔵されるものであってもよい。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention. For example, the vacuum deterioration estimation device 1 includes a signal processing device 13 and an arithmetic unit 15, but a part or all of the signal processing device 13 may be realized by the arithmetic unit 15. Further, the vacuum deterioration estimation device 1 according to another embodiment may estimate the deterioration of the vacuum valve provided in the device other than the switchgear 5. Further, the vacuum deterioration estimation device 1 according to another embodiment may be built in the switch gear 5.

１…真空劣化推定装置 １１…電磁波センサ １３…信号処理装置 １３１…サンプリング部 １３２…増幅器 １３３…バンドパスフィルタ １３４…検波回路 １３５…持続時間特定部 １３６…周波数変換部 １３７…周波数特定部 １３８…周波数カウンタ １３９…出力部 １５…演算装置 １５１…取得部 １５２…関係記憶部 １５３…推定部 １５４…出力部 １７…表示装置 ５…スイッチギヤ ５１…ケーブルヘッド ５２…変流器 ５３…主回路導体 ５４…遮断器 ５５…断路器 ５６…可動側接続導体 ５７…操作機構 ５８…母線 ５９…筐体 1 ... Vacuum deterioration estimation device 11 ... Electromagnetic wave sensor 13 ... Signal processing device 131 ... Sampling unit 132 ... Amplifier 133 ... Band path filter 134 ... Detection circuit 135 ... Duration specification unit 136 ... Frequency conversion unit 137 ... Frequency specification unit 138 ... Frequency Counter 139 ... Output unit 15 ... Calculation device 151 ... Acquisition unit 152 ... Relationship storage unit 153 ... Estimating unit 154 ... Output unit 17 ... Display device 5 ... Switch gear 51 ... Cable head 52 ... Circuit breaker 53 ... Main circuit conductor 54 ... Circuit breaker 55 ... Breaker 56 ... Movable side connecting conductor 57 ... Operation mechanism 58 ... Bus 59 ... Housing

Claims (9)

電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出する波形検出部と、
前記電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定する持続時間特定部と、
特定した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する推定部と
を備える真空劣化推定装置。 A waveform detector that detects the waveform of electromagnetic waves generated from a vacuum valve in one cycle of a power signal,
A duration specifying unit that specifies the duration of the state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or higher than a predetermined threshold value.
A vacuum deterioration estimation device including an estimation unit that estimates a deterioration state related to vacuum deterioration of the vacuum valve based on the specified duration. 前記電磁波において、成分の強度が最も大きい周波数である主要周波数を特定する周波数特定部をさらに備え、
前記推定部は、特定した前記持続時間及び前記主要周波数に基づいて、前記真空バルブの劣化状態を推定する
請求項１に記載の真空劣化推定装置。 Further, a frequency specifying unit for specifying a main frequency, which is the frequency having the highest intensity of the component in the electromagnetic wave, is provided.
The vacuum deterioration estimation device according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the specified duration and the main frequency. 前記主要周波数に係る周波数成分における所定強度以上のパルスの発生頻度を特定する信号カウント部をさらに備え、
前記推定部は、特定した前記持続時間、前記主要周波数及び前記発生頻度に基づいて、前記真空バルブの劣化状態を推定する
請求項２に記載の真空劣化推定装置。 Further, a signal counting unit for specifying the frequency of occurrence of a pulse having a predetermined intensity or higher in the frequency component related to the main frequency is provided.
The vacuum deterioration estimation device according to claim 2, wherein the estimation unit estimates the deterioration state of the vacuum valve based on the specified duration, the main frequency, and the occurrence frequency. 前記推定部は、予め求められた前記真空バルブの劣化状態と電磁波の持続時間、主要周波数及び発生頻度との関係に基づいて、特定した前記持続時間、前記主要周波数及び前記発生頻度が示す劣化状態を特定する
請求項３に記載の真空劣化推定装置。 The estimation unit is the deterioration state indicated by the specified duration, the main frequency and the occurrence frequency based on the relationship between the deterioration state of the vacuum valve and the duration, the main frequency and the occurrence frequency of the electromagnetic wave obtained in advance. The vacuum deterioration estimation device according to claim 3. 前記推定部は、特定した前記持続時間、前記主要周波数及び前記発生頻度のすべてが所定の条件を満たす場合に、前記真空バルブの劣化状態を推定する
請求項３または請求項４に記載の真空劣化推定装置。 The vacuum deterioration according to claim 3 or 4, wherein the estimation unit estimates the deterioration state of the vacuum valve when all of the specified duration, the main frequency, and the occurrence frequency satisfy predetermined conditions. Estimator. 前記電磁波から前記真空バルブの部分放電によって生じる電磁波が現れる第１の周波数帯域を抽出するフィルタを備え、
前記持続時間特定部は、前記第１の周波数帯域に係る前記電磁波の持続時間を特定する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の真空劣化推定装置。 A filter for extracting the first frequency band in which the electromagnetic wave generated by the partial discharge of the vacuum valve appears from the electromagnetic wave is provided.
The vacuum deterioration estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the duration specifying unit specifies the duration of the electromagnetic wave related to the first frequency band. 前記推定部は、前記主要周波数が１０ＭＨｚ以上であり、かつ前記電磁波のうち１０ＭＨｚ以上の周波数帯に係る成分の包絡線において、強度が所定の閾値以上となる２つの部分信号が存在する場合に、真空劣化以外の事由に係る部分放電が生じていると推定する
請求項２から請求項５の何れか１項に記載の真空劣化推定装置。 The estimation unit is used when the main frequency is 10 MHz or more and two partial signals having an intensity of 10 MHz or more are present in the envelope of the component related to the frequency band of 10 MHz or more of the electromagnetic wave. The vacuum deterioration estimation device according to any one of claims 2 to 5, wherein it is estimated that a partial discharge is generated due to a reason other than vacuum deterioration. 前記推定部は、前記主要周波数が１０ＭＨｚ以上であり、かつ前記電磁波のうち１０ＭＨｚ以上の周波数帯に係る成分の包絡線において、強度が所定の閾値以上となる２つの部分信号が存在する場合に、前記電磁波の前半の波形と後半の波形との比較により、前記部分放電の自由を推定する
請求項７に記載の真空劣化推定装置。 In the estimation unit, when the main frequency is 10 MHz or more and there are two partial signals having an intensity of 10 MHz or more in the envelope of the component related to the frequency band of 10 MHz or more of the electromagnetic wave, the intensity is equal to or more than a predetermined threshold value. The vacuum deterioration estimation device according to claim 7, wherein the freedom of partial discharge is estimated by comparing the waveform of the first half of the electromagnetic wave with the waveform of the second half. 電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出するステップと、
前記電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定するステップと、
特定した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定するステップと
を備える真空劣化推定方法。 The step of detecting the waveform of the electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one cycle of the power signal,
A step of specifying the duration of a state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or higher than a predetermined threshold value, and
A vacuum deterioration estimation method including a step of estimating a deterioration state related to vacuum deterioration of the vacuum valve based on the specified duration.
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