JP3082132B2 - 高電圧機器の絶縁状態監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧機器の絶縁
状態を把握する絶縁状態監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、キュービクルなどの受変電機器に
は負荷開閉器、変圧器、高圧コンデンサ、計器用変成
器、および計器用変流器などの高電圧機器が使用されて
おり、機器が故障して急に停電した場合には、種々の問
題が発生するとともに経済的な損失が大きく、また、火
災などの二次災害も発生する。従来、二次災害を防ぐた
めに地絡継電器を設けるなどの対策を採用し、また、高
電圧機器の絶縁状態の点検をこまめに実施している。最
近では急な停電を防止する目的で、負荷管理や機器の温
度管理とともに、機器の絶縁監視が重要視されるように
なってきた。

【０００３】以下、従来の高電圧機器の絶縁状態監視装
置について図面を参照しながら説明する。図９は従来の
高電圧機器の絶縁状態監視装置の一例の構成を示すブロ
ック図である。図９に示したように、変圧器９５の低圧
側の一線を第２種接地し、その接地線９６に低周波ＣＴ
（以下、ＣＴＬと称す）９７を設け、その出力信号から
漏れ電流検出器９８により漏れ電流を検出して低圧側の
絶縁状態を監視している。また、第２種接地線に１０HZ
程度の周波数の別電源を使用し、低圧側の抵抗分の漏れ
電流を測定する手段も採用されている。

【０００４】一方、高電圧部の絶縁異常の活線中の常時
測定にはアンテナ法による部分放電の検出が検討され、
また、第１種接地線にＣＴを設けて部分放電を検出する
手段も試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のＣＴ
Ｌを変圧器の低圧側の第２種接地線に設けて漏れ電流を
検出する絶縁状態監視装置は、簡単で安価な手段ではあ
るが、低圧側の絶縁状態の検出に限られた手段であると
ともに、ロボットなどのインバータ回路や接地線に電流
を逃がす回路を含む負荷があったり、大地間に静電容量
の大きい負荷がある場合は、漏れ電流がとくに大きくな
り、その値だけで絶縁異常の正確な判定が難しい。この
場合には、漏れ電流の異常判定値を大きくする必要があ
り、大きい漏れ電流を検出してからでは機器が故障停止
に至るまでの時間が短いので故障対策がとりにくい。ま
た、第２種接地線に別電源を設ける手段は、複雑で高価
であるとともに、上記の手段と同様に変圧器の低圧側の
絶縁異常だけを検出する手段であり、高電圧側の絶縁異
常の検出および他の高電圧機器に適用できない。

【０００６】一方、高圧側については、アンテナ法によ
り部分放電を検出する手段は、電磁波ノイズの影響で検
出が難しく、さらに高価で複雑な装置が必要となる。ま
た、第１種接地線にＣＴを設けて部分放電を検出する手
段は、ノイズ対策のために低周波狭帯域（数１００KHZ
）の信号をアナログ的に取り出し、パルス信号の最大
値を校正パルスと比較することによって部分放電の最大
電荷量を決めていた。この手段では１MHZ 以上の高周波
成分を含む部分放電パルスを検出できないことや、レベ
ルは小さいが数が多い放電パルスが無視され、単に部分
放電発生があったか否かの有無判定程度に終わり、絶縁
異常の程度が的確に判定されていなかった。また、ＣＴ
や信号処理回路の周波数特性にメガヘルツ以上の信号処
理を考慮していないなどのためにノイズの影響を大きく
受け、信号とノイズの比すなわちＳＮの大きな信号を得
られず、実用化が難しかった。また、部分放電信号は故
障の初期の段階で検出されることが多いので、部分放電
信号が検出されてから５年以上故障しない場合もあり、
また、水を被ったような機器のように沿面の抵抗値低下
が全面的に発生した場合は部分放電よりも漏れ電流の方
が的確に絶縁異常を検出できる場合もあって、１つの手
段だけでは的確な判断が困難な場合もある。

【０００７】本発明は上記の課題を解決するもので、変
圧器だけでなく、キュービクルなどの受変電機器におけ
る負荷開閉機、変圧器、高圧コンデンサ、計器用変成
器、および計器用変流器などの種々の高電圧機器に適用
して絶縁異常を的確に検出できるとともに、部分放電の
信号量として最大放電電荷量、総放電電荷量、放電パル
ス数、機器印加電圧に対する放電位相範囲などの種々の
部分放電劣化パターンにも対応でき、さらに、１つの処
理装置で多くの機器の絶縁監視をでき、既設の設備に活
線状態で後付けでき、検出結果を表示や中監盤など他の
装置に通信できて使い勝手がよく、一般の電気部品を使
用して安価で簡単な構成の高電圧機器の絶縁状態監視装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、高電圧機器の第１種接地線に低周波変流器と高周波
変流器とを挿入して設け、前記低周波変流器の出力から
低周波成分からなる漏れ電流の電流値に係わるデータを
前記高電圧機器の印加電圧の１周期間について抽出する
漏れ電流検出手段と、前記高周波変流器の出力から高周
波成分からなるパルス電流のピーク値および発生タイミ
ングに係わるデータを前記１周期間について抽出する部
分放電検出手段と、前記漏れ電流データから漏れ電流値
を演算するとともに、前記パルス性電流データから部分
放電の信号量として、前記ピーク値に対応する電荷量か
ら最大放電電荷量と総放電電荷量、前記パルスの数から
放電パルス数、前記相対位相の範囲から部分放電が発生
した放電位相範囲をそれぞれ演算し、前記漏れ電流値お
よび前記部分放電信号量においてそれぞれに対応する所
定値を越えるものがあるとき絶縁異常と判定する判定手
段とを備え、漏れ電流値と部分放電信号量とにより絶縁
状態を監視するようにした高電圧機器の絶縁状態監視装
置であり、また、請求項２に係わる本発明は、高電圧機
器の第１種接地線に低周波から高周波まで検出する広帯
域の変流器を設け、前記変流器の出力から高周波成分ま
で含む漏れ電流の漏れ電流値に係わるデータを前記高圧
機器の印加電圧の１周期間について抽出する漏れ電流検
出手段と、前記漏れ電流データから漏れ電流値を演算
し、その値が所定値を越えたときに絶縁異常と判定する
判定手段とを備え、高周波成分まで含む波形から求めた
漏れ電流値により絶縁状態を監視するようにした高電圧
機器の絶縁状態監視装置であり、また、請求項３に係わ
る本発明は、高電圧機器の第１種接地線に低周波から高
周波まで検出する広帯域の変流器を設け、前記変流器の
出力を２分波する分波手段と、分波された第１波から低
周波成分からなる漏れ電流の電流値に係わるデータを前
記高電圧機器の印加電圧の１周期間について抽出する漏
れ電流抽出手段と、分波された第２波から高周波成分か
らなるパルス電流のデータを前記１周期間について抽出
する部分放電検出手段と、前記漏れ電流データから漏れ
電流値を演算するとともに、前記パルス電流データから
部分放電の信号量として、前記ピーク値に対応する電荷
量から最大放電電荷量と総放電電荷量、前記パルス数か
ら放電パルス数、前記相対位相の範囲から放電位相範囲
をそれぞれ演算し、前記漏れ電流値および前記部分放電
量においてそれぞれに対応する所定値を越えるものがあ
るとき絶縁異常と判定する判定手段とを備え、漏れ電流
値と部分放電信号量とにより絶縁状態を監視するように
した高電圧機器の絶縁状態監視装置であり、また、請求
項４に係わる本発明は、複数の高電圧機器のそれぞれの
第１種接地線にそれぞれ低周波変流器と高周波変流器と
を設け、前記高電圧機器のうちの監視対象に設けられた
前記低周波変流器の出力と前記高周波変流器の出力とを
使用者の設定により選択してそれぞれ漏れ電流検出手段
と部分放電検出手段に出力する入力選択手段を備え、前
記入力手段により選択された高電圧機器の絶縁状態を監
視するようにした請求項１に係わる高電圧機器の絶縁状
態監視装置であり、また、請求項５に係わる本発明は、
複数の高電圧機器のそれぞれの第１種接地線にそれぞれ
低周波から高周波まで検出する広帯域の変流器を設け、
前記高電圧機器のうちの監視対象に設けられた変流器の
出力を使用者の設定により選択して漏れ電流検出手段に
出力する入力選択手段を備え、前記入力手段により選択
された高電圧機器の絶縁状態を監視するようにした請求
項２に係わる高電圧機器の絶縁状態監視装置であり、ま
た、請求項６に係わる本発明は、複数の高電圧機器のそ
れぞれの第１種接地線にそれぞれ低周波から高周波まで
検出する広帯域の変流器を設け、前記高電圧機器のうち
の監視対象の変流器の出力を使用者の設定により選択し
て分波手段に出力する入力選択手段を備え、前記入力手
段により選択された高電圧機器の絶縁状態を監視するよ
うにした請求項３に係わる高電圧機器の絶縁状態監視装
置であり、また、請求項７に係わる本発明は、高電圧機
器から検出した漏れ電流値と、部分放電信号量の最大放
電電荷量、総放電電荷量、放電パルス数、および機器印
加高電圧に対する放電位相範囲の１つ以上と、それらか
ら判定した絶縁状態と、前記高圧機器に設けられた変流
器を示すセンサ番号とを表示する表示器を備えた請求項
１、請求項３、請求項４、および請求項６のいずれかに
係わる高電圧機器の絶縁状態監視装置であり、また、請
求項８に係わる本発明は、高電圧機器から検出した漏れ
電流値と、それから判定した絶縁状態と、前記高電圧機
器に設けられた変流器を示すセンサ番号とを表示する表
示器を備えた請求項２または請求項５のいずれかに係わ
る高電圧機器の絶縁状態監視装置であり、また、請求項
９に係わる本発明は、高電圧機器から検出した漏れ電流
値と、分放電信号量の最大放電電荷量、放電パルス数、
総放電電荷量、および印加高電圧に対する放電位相範囲
の１つ以上と、それらから判定した絶縁状態と、センサ
番号とを外部に通信する通信手段を備えた請求項７に係
わる高電圧機器の絶縁状態監視装置であり、また、請求
項１０に係わる本発明は、高電圧機器から検出した漏れ
電流値と、それから判定した絶縁状態と、センサ番号と
を通信する通信手段を備えた請求項８記載の高電圧機器
の絶縁状態監視装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明の高電圧
機器の絶縁状態監視装置において、低周波は可聴周波数
の範囲、高周波はそれ以上を意味する。なお、高電圧周
波を対象として漏れ電流、部分放電電流を検出するとき
には、低周波として１KHz 以下、高周波として１００KH
z 以上で１００MHz またはそれ以上の範囲におよぶ周波
数としても十分である。また、高周波変流器には、たと
えばパーマロイなどの磁芯を用いるとともに、巻線には
分布容量の小さい卷回構造を用いる。

【００１０】漏れ電流検出手段は、高電圧機器の第１種
接地線に挿入した低周波変流器の出力から低周波成分よ
りなる漏れ電流の電流値を印加高電圧１周期について求
めるのに必要なデータを抽出する手段を意味する。この
低周波成分よりなる漏れ電流は、低周波変流器からロー
パスフィルタにより抽出する。この波形は不規則な変動
を含み、その実効値は前記１周期間内で一定でなく変化
する。したがって、電流値を求めるのに必要なデータ
は、電流波形を実効値検出回路を通して実効値の波形に
変換し、その波形のデジタルデータを前記１周期につい
て所定の時間間隔で抽出している。また、電流そのもの
を扱う代わりに電流電圧変換回路により電流を電圧に変
換して扱う。したがって、実施例の漏れ電流検出手段
は、低周波変流器の出力をＩ−Ｖ変換回路により電圧に
変換し、ローパスフィルタを通して低周波成分よりなる
電圧波形としたのち実効値検出回路を通し、その出力の
前記１周期間内における所定時間間隔のサンプリング値
をＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換してメモリに記
憶させることで漏れ電流のデータを抽出している。

【００１１】前記１周期間分のデータを採取するための
時間制御は、前記印加高電圧を分圧器で低電圧に変換
し、ゼロクロス検出回路で印加電圧のゼロクロス点を検
出して時間の基準点とし、その基準によりタイミング回
路でマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）の
クロックを制御してＡ／Ｄ変換器、およびメモリを制御
する。したがって、上記の分圧回路、ゼロクロス検出回
路、タイミング回路、およびマイコン動作も漏れ電流検
出手段に含まれる。

【００１２】また、部分放電検出手段は、前記第１種接
地線に挿入した高周波変流器の出力から、部分放電によ
り発生するパルス電流を抽出し、前記印加電圧の１周期
間におけるパルス電流のピーク値データおよびその発生
タイミングのデータを検出する手段を意味する。このパ
ルス電流は高周波成分からなり、ハイパスまたはバンド
パスフィルタにより抽出する。なお、本手段においても
電流は電圧に変換して扱う。したがって、下記実施例に
おいて部分放電検出手段は、高周波変流器の電流出力を
Ｉ−Ｖ変換回路で電圧に変換し、バンドパスフィルタま
たはハイパスフィルタを通してパルスを抽出し、各ピー
クをピークホールド回路で保持し、その電圧をＡ／Ｄ変
換器でデジタルデータに変換してメモリに記憶する。ま
た、１周期間分のデータ採取およびパルス発生タイミン
グの測定は前記と同様に高電圧機器の印加電圧ゼロクロ
ス点を基準に実行する。したがって、前記分圧器、ゼロ
クロス検出回路、タイミング回路、およびマイコン動作
も部分放電検出手段に含まれる。この場合、サンプリン
グ周期はパルス波形に対応して短く設定し、また、パル
ス発生タイミングは前記印加電圧波形に対する相対位相
角で測定する。

【００１３】判定手段は上記漏れ電流データにおける実
効値波形データをもとに漏れ電流値を算出するととも
に、上記パルス電流データから、各パルスのピーク値に
変換係数を掛けて放電電荷量とし、最大ピーク値に対し
て最大放電電荷量、各パルスの放電電荷量の合計により
総放電電荷量、パルス数により放電パルス数、各パルス
の相対位相の範囲から放電位相範囲を算出し、漏れ電流
値および部分放電信号量において、判定用の所定値を越
えるものがあれば絶縁異常と判定する。なお、前記所定
値は監視する高電圧機器特有の値があらかじめ設定され
る。また、パルスの発生位相範囲が対象高電圧機器の放
電パターンに合致するか否かにより、その高電圧機器の
放電か、他の高電圧機器の放電かを推定する。この判定
手段はマイコン動作で実現し、したがって、マイコンは
判定手段でもある。

【００１４】請求項２に係わる本発明において、漏れ電
流検出手段は、低周波成分から高周波成分まで検出する
変流器の出力から、高周波成分まで含む電流の電流値を
印加電圧１周期について求めるに必要なデータを抽出す
る手段を意味し、上記請求項１における漏れ電流検出手
段と異なる点は、変流器が出力する高周波成分まで含む
電流をすべて漏れ電流として扱うことにある。下記実施
例においては、前記請求項１における漏れ電流検出手段
のローパスフィルタをハイパスフィルタ、またはパンド
パスフィルタに代えた構成に基本的に同じとする。ただ
し、パルスの発生位相情報が不要であるため、印加電圧
１周期の時間制御にはゼロクロス検出などは不要とな
り、単にマイコンによる時間測定などで済ませることが
可能である。

【００１５】請求項３に係わる本発明において、分波手
段は変流器の出力を２分割する手段を意味し、下記実施
例においては、変流器の電流出力を２分割する代わりに
Ｉ−Ｖ変換回路により電流を電圧に変換したのち２分割
している。したがって、この場合には漏れ電流検出手段
および部分放電検出手段におけるＩ−Ｖ変換回路は省略
できる。

【００１６】請求項４に係わる入力選択手段は、変流器
の出力を切り換えて漏れ電流検出手段、部分放電検出手
段に入力する手段であって、機械的なスイッチ、または
集積回路により構成したアナログスイッチで構成でき
る。

【００１７】以下、本発明の高電圧機器の絶縁状態監視
装置の実施例について説明する。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）以下、請求項１に係わる本発明の高電圧機
器の絶縁監視装置の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。図において、１は本実施例の絶縁状態監視装置、
２は監視対象の高電圧機器、３は高電圧機器２の第１種
接地線、４はＣＴＬ（低周波変流器）、５はＣＴＨ（高
周波変流器）であって、パーマロイなどの高透磁率磁芯
を使用し、無誘導で浮遊容量の小さい卷回方法を採用
し、全体を電磁シールドして実現している。６はＣＴＬ
４の出力電流信号を電圧信号に変換するＩ−Ｖ変換器Ｌ
（電流電圧変換器）、７は５００HZ以下の信号を通過さ
せるＬＰＦ（ローパスフィルタ）、８は実効値検出回
路、９はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器Ｌ）、１０はメモ
リ（メモリＬ）、１１はマイコンである。

【００１９】また、１２はＣＴＨ５の出力電流信号を電
圧信号に変換するＩ−Ｖ変換器Ｈ（電流電圧変換器）、
１３は１００KHZ 以上の信号を通過させるハイパスフィ
ルタまたは１００KHZ〜１００MHZの範囲の信号を通過さ
せるバンドパスフィルタで構成したフィルタ（フィルタ
Ｈ）、１４はフィルタＨの出力におけるピーク値をホー
ルドするＰ／Ｈ回路（ピークホールド回路）、１５はＡ
／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器Ｈ）、１６はメモリ（メモリ
Ｈ）、１７は高電圧機器２に印加される高電圧を所定の
低電圧に分圧する分圧器、１８は分圧器１７の出力にお
けるゼロクロス点を検出する電圧ゼロクロス検出回路、
１９は前記ゼロクロス点を基準にマイコン１１のクロッ
クを制御してＰ／Ｈ回路１４、Ａ／Ｄ変換器９および１
５、メモリ１０および１６に供給するタイミング回路で
ある。

【００２０】本実施例の絶縁状態監視装置は、高電圧機
器２の絶縁異常を、第１種接地線３に設けたＣＴＬ４と
ＣＴＨ５とにより監視する。漏れ電流検出においては、
ＣＴＬ４の出力をＩ−Ｖ変換器Ｌ６により電圧に変換
し、５００HZ以下の信号を通過させるＬＰＦ７を通し、
実効値検出回路８で実効値波形に変換し、マイコン１１
の信号で高電圧機器２に印加される商用周波の１周期の
間に１８〜６０回サンプリングし、Ａ／Ｄ変換器Ｌ９に
よりデジタルデータに変換してメモリＬ１０に記憶する
ことにより漏れ電流のデータを抽出する。なお、Ａ／Ｄ
変換器Ｌ９の入力前に、ＬＰＦ７や実効値検出回路８で
信号レベルを調整する。

【００２１】また、漏れ電流の値が異常であるか否かの
判定は、マイコン１１が、メモリＬ１０に記憶された漏
れ電流データを用いて漏れ電流値を算出して所定の設定
定数と比較し、前記定数より大きければ異常と判断す
る。このとき前記設定定数を複数個設定して、たとえば
３個設定して小さい順に要注意、異常、危険と３段階に
判断させることも容易である。

【００２２】部分放電検出も同様であり、ＣＴＨ５の出
力をＩ−Ｖ変換器Ｈ１２により電圧に変換し、１００KH
Z 以上の信号を通過させるＨＰＦまたは１００KHZ〜１
００MHZの範囲の信号を通過させるＢＰＦで構成された
フィルタＨ１３を通してパルス波形を抽出し、Ｐ／Ｈ回
路１４でパルスのピークを保持し、Ａ／Ｄ変換器Ｈ１５
によりデジタルデータに変換してメモリＨ１６に記憶す
ることにより部分放電のデータを抽出している。なお、
Ａ／Ｄ変換器Ｈ１５の入力前に、フィルタＨ１３などで
信号レベルを調整する。また、パルスデータの取り込み
は、マイコン１１の信号で５〜２００μS ごとに商用電
源１サイクル分の時間だけ測定するようにＰ／Ｈ回路１
４、Ａ／Ｄ変換器Ｈ１５、およびメモリＨ１６を制御す
る。

【００２３】また、高電圧機器２の印加高電圧に対する
放電タイミングの検出は、高電圧機器２から基準とする
位相の高電圧を分圧器１７に接続し、所定の低電圧にし
て電圧ゼロクロス検出回路１８により電圧が負から正に
変わるときのゼロクロス点を検出し、タイミング回路１
９に送り、前記ゼロクロス点が位相の原点となるように
してマイコン１１のクロック信号とのタイミングを調整
して商用電源１サイクル分の測定を行う。本実施例にお
いては、タイミング回路１９がＡ／Ｄ変換器Ｌ９、メモ
リＬ１０、Ｐ／Ｈ回路１４、Ａ／Ｄ変換器Ｈ１５、メモ
リＨ１６のタイミングを調整するのが制御し易い。な
お、高電圧機器２が変圧器である場合は、機器印加高電
圧信号として変圧器の低圧側の電圧を使用し、高電圧と
の位相差を補正することにより分圧器１７を不用にでき
る。

【００２４】なお、図１において２０は漏れ電流検出手
段、２１は部分放電検出手段、２２は判定手段である。

【００２５】図２は部分放電によるパルス電流のオシロ
による観測例を示すパターン図である。図において、
ｐ：オシロのレベル、ｋ：変換定数 としたとき、 放電電電荷量： ｑｉ＝ｋ・ｐｉ 最大放電電荷量：ｑmax＝ｋ・ｐmax 総放電電荷量： Ｑ＝ｋ（ｐ1＋ｐ２＋・・＋ｐｎ） 放電パルス数： ｎ＝ｎ１＋ｎ２ 機器印加高電圧に対する放電位相範囲：φ で示される。図に示したような部分放電は、高電圧機器
の種類や絶縁劣化の場所によって特有のパターンをもっ
ている。

【００２６】部分放電により絶縁が異常か否かの判定
は、漏れ電流の場合と同様に、上記の各値について基準
となる定数をマイコン１１に設定しておき、その設定定
数より大きいか否かで判定する。このとき、前記設定定
数を複数個設定して、絶縁状態の判定を複数段階にでき
ることも漏れ電流の場合と同様である。また、部分放電
による劣化が進行中であるか否かは上記複数の信号の変
化を追跡することで判断でき、ノイズか否かの判定がで
きる。

【００２７】漏れ電流値単独または部分放電信号単独で
絶縁状態を判定する場合は検出ミスも発生する可能性が
あるが、両者の信号が変化するなどの場合は機器の停止
がかなり近づいている場合が多く、検出ミスが少なくな
る。

【００２８】なお、高圧機器の種類や劣化場所によって
部分放電パターンが異なることを考慮して、上記各信号
に対する設定定数をそれらに対応してそれぞれ異なる値
に設定できることは言うまでもない。

【００２９】（実施例２）以下、請求項２に係わる本発
明の高電圧機器の絶縁状態監視装置の一実施例について
説明する。図３は本実施例の構成を示すブロック図であ
る。高電圧機器２の第１種接地線３に低周波から高周波
まで検出するＣＴＨＬ（広帯域の変流器）３１を設け、
ＣＴＨＬ３１の出力をＩ−Ｖ変換回路３２により電圧波
形に変換し、１００KHZ 〜１００MHZ の範囲の信号を通
過させるバンドパスフィルタで構成されたフィルタＨ３
３を通し、実効値検出回路３４を通して実効値波形と
し、所定の時間間隔における出力をＡ／Ｄ変換器３５に
よりデジタルデータに変換してマイコン３６の制御によ
りメモリ３７に記憶する。なお、本実施例においては、
パルス電流の発生タイミングを高電圧機器の印加電圧に
対する相対位相で検出する必要がなく、したがって、位
相基準を発生するための分圧器、電圧ゼロクロス検出
器、タイミング回路などを設けず、印加電圧１周期間の
制御は、マイコン３６のカウント動作により行う。３９
は漏れ電流検出手段、４０は判定手段を示す。

【００３０】上記構成において、高周波成分で構成され
た波形を漏れ電流として検出することは、ある程度進行
した部分放電信号を捕らえることになり、漏れ電流値と
部分放電信号量とをそれぞれ検出する場合に比べて、異
常判定にミスが少なく、また、異常を検出してから機器
の停止までの期間のばらつきも少ないと言う結果を得て
いる。また、本実施例の絶縁状態監視装置３８は実施例
１における絶縁状態監視装置１と比べて部分放電検出の
ための回路を備えていない分だけ簡単な構成になる。

【００３１】フィルタＨ３３をＢＰＦとするか、ＨＰＦ
（ハイパスフィルタ）とするかは漏れ電流の採取の仕方
に依存する部分がある。たとえば、図４に示すような炭
素入り砥粉水で強制的に沿面を劣化させたモールド変圧
器４１の接地線４２に設けた３０MHZ まで測定できるＣ
ＴＨ（高周波ＣＴ）４３とＬＲセンサ４４の信号とモー
ルド変圧器４１の印加高電圧を分圧器４５を介してオシ
ロ４６で観測した結果を図５に示す。これによると、印
加高電圧の２７０度近辺でＬＲセンサ４４の信号５２と
ＣＴＨ４３の信号５３とでは信号に差異が見られ、周波
数特性のよいと思われるＬＲセンサの方が信号の幅が小
さかった。これは低い周波数成分が多いためと推定さ
れ、この場合はにフィルタＨ３３をＢＰＦよりもＨＰＦ
として、高周波成分を多く含めた漏れ電流の測定とする
ことにより異常検出が確実になる。

【００３２】なお、本実施例では、高周波成分のみの波
形を漏れ電流として扱ったが、低周波成分から高周波成
分までについて漏れ電流として扱ってもよい。

【００３３】（実施例３）以下、請求項３に係わる本発
明の高電圧機器の絶縁状態監視装置の一実施例について
説明する。図６は本実施例の構成を示すブロック図であ
る。図において、高電圧機器２の第１種接地線３に低周
波から高周波まで検出する広帯域の変流器ＣＴＨＬ６１
を設け、ＣＴＨＬ６１の出力信号をＩ−Ｖ変換回路６２
により電圧信号に変換し、分波器６３により２つの波に
分波し、第１波はＬＰＦ７に通し、第２波はフィルタＨ
１３に通し、以降、実施例１と同様の処理を実行する絶
縁状態監視装置６４は変流器が１個で済み、安価に構成
できるとともに、配線の引き回しも容易になる。

【００３４】なお、図６において６５は分波手段、６６
は漏れ電流検出手段、６７は部分放電検出手段、６８は
判定手段を示す。

【００３５】（実施例４）以下、請求項４に係わる本発
明の高電圧機器の絶縁状態監視装置の一実施例について
説明する。図７は本実施例の構成を示すブロック図であ
る。図において、複数の高電圧機器７１と高電圧機器７
２において、それぞれの第１種接地線７３と第１種接地
線７４に、それぞれＣＴＡＬ（低周波変流器）７５およ
びＣＴＡＨ（高周波変流器）７７と、ＣＴＢＬ（低周波
変流器）７６およびＣＴＢＨ（高周波変流器）７８を設
け、また、高電圧機器７１は変圧器としてその低圧側の
第２種接地線７９にＣＴＡＬＬ（低周波変流器）８０を
設けている。ＣＴＡＬ７５、ＣＴＢＬ７６、およびＣＴ
ＡＬＬ８０の各出力信号は入力切替回路Ｌ８１に入力
し、ＣＴＡＨ７７、ＣＴＢＨ７８の各出力信号は入力切
替回路Ｈ８２に入力し、それぞれマイコン１１の制御に
より入力信号を順次に切り替えることにより、複数個の
高電圧機器の絶縁状態監視のために複数個の低周波変流
器と高周波変流器を１つの絶縁状態監視装置８３で処理
できる。第２種接地線に設けた低周波ＣＴについても他
の低周波変流器と同様の処理でよい。なお、異常判定用
の設定定数は監視対象に対応して合わせる必要がある。

【００３６】なお、同様の切り替えにより、複数の高電
圧機器の監視のために、低周波から高周波まで検出する
広帯域の変流器を高電圧機器ごとに設け、それらを順次
に切り替えて高周波を含んだ漏れ電流を検出することも
可能であり、また、低周波から高周波まで検出する変流
器を高電圧機器ごとに設け、それらを順次に切り替えて
２分波し、漏れ電流と高周波信号量とを検出することも
可能である。図７において８４は入力選択手段を示す。

【００３７】（実施例５）以下、請求項７に係わる本発
明の高電圧機器の絶縁状態監視装置の一実施例について
説明する。図８は本実施例における表示器の構成を示す
パターン図である。図において、漏れ電流と部分放電信
号量とに用いたそれぞれのセンサ番号を表示する７セグ
メントのＬＥＤなどの表示部８５および８６と、それぞ
れの判定結果を示すランプ８８、および８９を備え、部
分放電信号量については、７セグメントのＬＥＤなどの
表示部を用い、最大放電電荷量には４桁の表示部９１、
放電パルス数には３桁の表示部９２、総放電電荷量には
４桁の表示部９３、放電位相範囲には正極と負極交互に
６桁で表示する表示部９４を備えている。また、上記の
各判定および信号量に応じて、マイコン１１が所定の基
準により総合判定し、その結果をランプ９０に表示す
る。なお、漏れ電流のみ検出する場合には部分放電に係
わる表示を省略できることは言うまでもない。また、こ
れらの表示内容はＲＳ２３２ＣやＲＳ４８５などのケー
ブルや無線を介して中監盤やパソコンなどと通信する通
信手段を設け、図８に示したと同様の内容を中監盤やパ
ソコンに遠隔表示することも、遠隔記憶することもでき
る。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、 １．本発明の高電圧機器の絶縁状態監視装置は、高電圧
機器の第１種接地線に設けた低周波変流器と高周波変流
器、または低周波から高周波をカバーする広帯域の変流
器とにより漏れ電流と部分放電とを検出し、それらの値
を高電圧機器に対応した基準値と比較して絶縁状態を判
定し、また、部分放電については信号量として最大放電
電荷量、総放電電荷量、放電パルス数、および機器印加
電圧に対する放電位相範囲を検出するようにしたことに
より、高電圧側または低電圧側などに制限されず、した
がって、変圧器だけでなく、キュービクルなどの受変電
機器の負荷開閉器、変圧器、高圧コンデンサ、計器用変
成器、計器用変流器などの種々の高電圧機器と種々の部
分放電劣化パターンとに適用できる。

【００３９】また、高周波成分まで漏れ電流を検出する
ことにより、劣化が進行している場合には漏れ電流検出
のみで判定することもできる。

【００４０】２．本発明の高電圧機器の絶縁状態監視装
置は、高電圧機器ごとに設けた変流器から信号を入力す
るようにしたことにより、１台の絶縁監視装置で多くの
高電圧機器の絶縁状態を監視できる。また、複数の高電
圧機器の各変流器の出力を切り換えて入力するようにし
たことにより、多数の高電圧機器を一斉に監視すること
ができる。

【００４１】３．本発明の高電圧機器の絶縁状態監視装
置は、高電圧機器の第１種接地線に設けた変流器から信
号を入力するので、変流器を既設の設備に活線状態で後
付けして適用できる。

【００４２】４．本発明の高電圧機器の絶縁状態監視装
置は、検出項目、用いたセンサ番号、および判定結果な
どを表示器に表示することにより、検出結果を容易に知
ることができ、また通信手段を備えたことにより、それ
らを中監盤など他の装置に遠隔表示したり、遠隔記憶で
きて、使い勝手がよい。

【００４３】５．本発明の高電圧機器の絶縁状態監視装
置は、変流器、電流電圧変換回路、フィルタ、Ｐ／Ｈ回
路、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、マイコンなどで構成するの
で一般市販の電気部品が使用でき、安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わる本発明の高電圧機器の絶縁状
態監視装置の一実施例の構成を示すブロック図

【図２】同実施例においてオシロで観測測定した高電圧
波形および部分放電波形の一例を示すパターン図

【図３】請求項２に係わる本発明の高電圧機器の絶縁状
態監視装置の一実施例の構成を示すブロック図

【図４】部分放電の測定回路例を示すブロック図

【図５】部分放電のオシロによる観測測定波形の一例を
示すパターン図

【図６】請求項３に係わる本発明の高電圧機器の絶縁状
態監視装置の一実施例の構成を示すブロック図

【図７】請求項４に係わる本発明の高電圧機器の絶縁状
態監視装置の一実施例の構成を示すブロック図

【図８】請求項７に係わる本発明の高電圧機器の絶縁状
態監視装置の一実施例の構成を示すブロック図

【図９】従来の絶縁状態監視装置の構成を示すブロック
図

【符号の説明】

１，３８，８３ 絶縁状態監視装置 ２，７１，７２ 高電圧機器 ３ 第１種接地線 ４ ＣＴＬ（低周波変流器） ５ ＣＴＨ（高周波変流器） ６ Ｉ−Ｖ変換器Ｌ（電流電圧変換器） ７ ＬＰＦ ８ 実効値検出回路 ９ Ａ／Ｄ変換器Ｌ １０ メモリＬ １１，３６ マイコン １２ Ｉ−Ｖ変換器Ｈ １３，３３ フィルタＨ １４ Ｐ／Ｈ回路 １５ Ａ／Ｄ変換器Ｈ １６ メモリＨ １７ 分圧器 １８ 電圧ゼロクロス検出回路 １９ タイミング回路 ２０，３９，６６ 漏れ電流検出手段 ２１，６７ 部分放電検出手段 ２２，４０，６８ 判定手段 ３１，６１ ＣＴＨＬ（広帯域の変流器） ３２，６２ Ｉ−Ｖ変換回路 ３４ 実効値検出回路 ３５ Ａ／Ｄ変換器 ３７ メモリ ６３ 分波器 ６５ 分波手段 ７３，７４ 第１種接地線 ７５ ＣＴＡＬ（低周波変流器） ７６ ＣＴＢＬ（低周波変流器） ７７ ＣＴＡＨ（高周波変流器） ７８ ＣＴＢＨ（高周波変流器） ７９ 第２種接地線 ８０ ＣＴＡＬＬ（低周波変流器） ８１ 入力切替回路Ｌ ８２ 入力切替回路Ｈ ８４ 入力選択手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 27/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧機器の第１種接地線に低周波変流
   器と高周波変流器とを挿入して設け、前記低周波変流器
   の出力から低周波成分からなる漏れ電流の電流値に係わ
   るデータを前記高電圧機器の印加電圧の１周期間につい
   て抽出する漏れ電流検出手段と、前記高周波変流器の出
   力から高周波成分からなるパルス電流のピーク値および
   発生タイミングに係わるデータを前記１周期間について
   抽出する部分放電検出手段と、前記漏れ電流データから
   漏れ電流値を演算するとともに、前記パルス性電流デー
   タから部分放電の信号量として、前記ピーク値に対応す
   る電荷量から最大放電電荷量と総放電電荷量、前記パル
   スの数から放電パルス数、前記相対位相の範囲から部分
   放電が発生した放電位相範囲をそれぞれ演算し、前記漏
   れ電流値および前記部分放電信号量においてそれぞれに
   対応する所定値を越えるものがあるとき絶縁異常と判定
   する判定手段とを備え、漏れ電流値と部分放電信号量と
   により絶縁状態を監視するようにした高電圧機器の絶縁
   状態監視装置。
2. 【請求項２】 高電圧機器の第１種接地線に低周波から
   高周波まで検出する広帯域の変流器を設け、前記変流器
   の出力から高周波成分まで含む漏れ電流の漏れ電流値に
   係わるデータを前記高圧機器の印加電圧の１周期間につ
   いて抽出する漏れ電流検出手段と、前記漏れ電流データ
   から漏れ電流値を演算し、その値が所定値を越えたとき
   に絶縁異常と判定する判定手段とを備え、高周波成分ま
   で含む波形から求めた漏れ電流値により絶縁状態を監視
   するようにした高電圧機器の絶縁状態監視装置。
3. 【請求項３】 高電圧機器の第１種接地線に低周波から
   高周波まで検出する広帯域の変流器を設け、前記変流器
   の出力を２分波する分波手段と、分波された第１波から
   低周波成分からなる漏れ電流の電流値に係わるデータを
   前記高電圧機器の印加電圧の１周期間について抽出する
   漏れ電流抽出手段と、分波された第２波から高周波成分
   からなるパルス電流のデータを前記１周期間について抽
   出する部分放電検出手段と、前記漏れ電流データから漏
   れ電流値を演算するとともに、前記パルス電流データか
   ら部分放電の信号量として、前記ピーク値に対応する電
   荷量から最大放電電荷量と総放電電荷量、前記パルス数
   から放電パルス数、前記相対位相の範囲から放電位相範
   囲をそれぞれ演算し、前記漏れ電流値および前記部分放
   電量においてそれぞれに対応する所定値を越えるものが
   あるとき絶縁異常と判定する判定手段とを備え、漏れ電
   流値と部分放電信号量とにより絶縁状態を監視するよう
   にした高電圧機器の絶縁状態監視装置。
4. 【請求項４】 複数の高電圧機器のそれぞれの第１種接
   地線にそれぞれ低周波変流器と高周波変流器とを設け、
   前記高電圧機器のうちの監視対象に設けられた前記低周
   波変流器の出力と前記高周波変流器の出力とを使用者の
   設定により選択してそれぞれ漏れ電流検出手段と部分放
   電検出手段に出力する入力選択手段を備え、前記入力手
   段により選択された高電圧機器の絶縁状態を監視するよ
   うにした請求項１記載の高電圧機器の絶縁状態監視装
   置。
5. 【請求項５】 複数の高電圧機器のそれぞれの第１種接
   地線にそれぞれ低周波から高周波まで検出する広帯域の
   変流器を設け、前記高電圧機器のうちの監視対象に設け
   られた変流器の出力を使用者の設定により選択して漏れ
   電流検出手段に出力する入力選択手段を備え、前記入力
   手段により選択された高電圧機器の絶縁状態を監視する
   ようにした請求項２記載の高電圧機器の絶縁状態監視装
   置。
6. 【請求項６】 複数の高電圧機器のそれぞれの第１種接
   地線にそれぞれ低周波から高周波まで検出する広帯域の
   変流器を設け、前記高電圧機器のうちの監視対象の変流
   器の出力を使用者の設定により選択して分波手段に出力
   する入力選択手段を備え、前記入力手段により選択され
   た高電圧機器の絶縁状態を監視するようにした請求項３
   記載の高電圧機器の絶縁状態監視装置。
7. 【請求項７】 高電圧機器から検出した漏れ電流値と、
   部分放電信号量の最大放電電荷量、総放電電荷量、放電
   パルス数、および機器印加高電圧に対する放電位相範囲
   の１つ以上と、それらから判定した絶縁状態と、前記高
   圧機器に設けられた変流器を示すセンサ番号とを表示す
   る表示器を備えた請求項１、請求項３、請求項４、およ
   び請求項６のいずれかに記載の高電圧機器の絶縁状態監
   視装置。
8. 【請求項８】 高電圧機器から検出した漏れ電流値と、
   それから判定した絶縁状態と、前記高電圧機器に設けら
   れた変流器を示すセンサ番号とを表示する表示器を備え
   た請求項２または請求項５のいずれかに記載の高電圧機
   器の絶縁状態監視装置。
9. 【請求項９】 高電圧機器から検出した漏れ電流値と、
   分放電信号量の最大放電電荷量、放電パルス数、総放電
   電荷量、および印加高電圧に対する放電位相範囲の１つ
   以上と、それらから判定した絶縁状態と、センサ番号と
   を外部に通信する通信手段を備えた請求項７記載の高電
   圧機器の絶縁状態監視装置。
10. 【請求項１０】 高電圧機器から検出した漏れ電流値
    と、それから判定した絶縁状態と、センサ番号とを通信
    する通信手段を備えた請求項８記載の高電圧機器の絶縁
    状態監視装置。