JP3106884B2 - 部分放電測定方法 - Google Patents

部分放電測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高電圧機器、電力ケー
ブル等における部分放電を測定するための部分放電測定
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力ケーブル等の部分放電の検出を行う
方法の1つに電気学会技術報告(II部)第222号
「高電圧絶縁特性の新測定技術」に示されるものがあ
り、パルスの発生位相(φ)、パルスの大きさを示す放
電電荷(q)、発生頻度(n)等に着目し、これらを統
計処理した情報によって部分放電検出を行っている。
【0003】また、検出パルスの時系列な特性を利用し
た部分放電測定法として特開平4−191405号公報
に示されるものがある。ここに示される技術は、部分放
電パルスの時系列な特性の規則性を利用した部分放電測
定法であり、対パルス率あるいは連続パルス率が或る所
定の値以上になった場合に部分放電、それよりも小さい
場合を外部ノイズとして判別する方法である。
【0004】ここで、対パルス率とは、全てのパルスに
ついて、その直後の半サイクル区間にパルスがあれば
“1”(連続)、無ければ“0”(不連続)として連続
パルスの確率を計算した数値である。これは残留電荷の
影響で次の半サイクルで部分放電が発生し易くなる性質
を定量化したもので、部分放電が発生すると対パルス率
は1に近くなる。
【0005】また、最大連続パルス率とは、1秒の間に
半サイクル毎にパルスが交互に連続して発生する連続パ
ルス数の最大値を全パルス数で割った数値であり、これ
も部分放電が発生すると1に近くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術には、以下のような問題がある。 (1)部分放電の判別において積極的に検出パルスの時
系列情報を利用しておらず、特に、検出パルスの発生間
隔(Δt)を利用した部分放電測定法は存在していな
い。このため、図10の(a)及び(b)に示すような
パルス列の検出に対し、φ−q−nパターンを用いての
(a)と(b)の判別は行えなかった。また、図11の
(a),(b)に示すようなパルスが検出されたとき、
これらに対し、対パルス率、連続パルス率を使用しての
判別はできなかった。 (2)φ−q−nパターンには時系列情報が含まれてお
らず、φ−q−nパターンを使用した場合、部分放電
と、この部分放電に類似した外部ノイズとの識別能力に
限界があった。 (3)現地に布設或いは設置されている電力ケーブル線
路や密閉タイプの高電圧機器においては、機器に印加さ
れている高電圧の電圧波形、位相(φ)等の情報入手が
困難であり、φ−q−nパターンによる部分放電の判別
ができない。 (4)部分放電の発生位相は、部分放電発生初期あるい
は劣化後において、また、欠陥の種類、絶縁構成等によ
って複雑に変化することがある。このため、φ−q−n
パターンも変化し、判別能力に限界があった。
【0007】本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてな
されたものであり、部分放電の判別に検出パルスの時系
列情報を利用できるようにした部分放電測定方法を提供
することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、電力ケーブル線路を含む高電圧機器
の部分放電を測定する部分放電測定方法において、部分
放電と外部ノイズの判別、部分放電の種類の判別、劣化
状態の判別等を行うに際し、検出信号パルスの時系列的
な発生情報を指標として用いると共に、この指標は各検
出パルスの発生間隔である。
【0009】そして、前記指標は、前記発生間隔のほ
か、検出パルスの大きさ又は検出パルスの発生回数のい
ずれかである。更に、前記指標は、前記発生間隔のほ
か、検出パルスの大きさ及び検出パルスの発生回数であ
る。また、前記指標は、前記発生間隔のほか、前記高電
圧機器の設備状態、条件及び部分放電波形のパターン、
パルス発生位相φ、放電電荷量q及びパルス発生頻度n
の経時変化の情報を含んだもの、或いは、前記発生間隔
のほか、パルス発生位相φ、放電電荷量q、パルス発生
頻度nの内、少なくとも2つのデータを使用して作成し
たパターン等の情報を含むものにすることができる。
【0010】
【作用】上記した手段によれば、部分放電に関する各種
の判定の指標として用いる検出信号パルスの時系列的な
発生情報として用いた各検出パルスの発生間隔は、q−
n−Δtパターンの作成を可能にし、このパターンと予
め測定しておいた部分放電のq−n−Δt分布パターン
の特徴との比較を行い、2つのパターンが同傾向を示せ
ば、部分放電であると見なすことができる。これによ
り、部分放電と外部ノイズの判別、部分放電の種類の判
別、劣化状態等の判別が可能になる。
【0011】この場合の指標は、検出パルスの発生間隔
Δtのみでもよいが、更に、種々の情報、具体的には、
検出パルスの大きさ、検出パルスの発生回数等の少なく
とも1つを加えることができ、これにより判定精度を更
に高めることができる。或いは、前記発生間隔のほか、
高電圧機器の設備状態、条件及び部分放電波形のパター
ン、パルス発生位相φ、放電電荷量q及びパルス発生頻
度nの経時変化の情報の中の少なくとも一つを、若しく
は、前記発生間隔のほか、パルス発生位相φ、放電電荷
量q、パルス発生頻度nの内、少なくとも2つのデータ
を使用して作成したパターン等の情報を用いることによ
って比較の対象が多くなり、判定精度を更に高めること
ができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明による部分放電測定方法が適用され
る部分放電測定システムを示すブロック図である。ここ
で、図1の構成及び動作について説明する前に、本発明
方法の概略について説明する。
【0013】従来のφ−q−nパターンのみによる部分
放電の判別精度には限界がある。そこで複数の判別手段
による判別結果を基に、総合的な判断を行おうとするの
が本発明であり、具体的には、検出パルスの発生間隔
(Δt)を利用した指標、例えばq−n−Δtパターン
を用いる。そして、課電圧位相情報を持たないパルス
(或いは検出不可能な場合に検出したパルス)に対し、
検出パルスの発生間隔(Δt)を利用した指標、例えば
q−n−Δtパターンを用い、部分放電と外部ノイズの
判別、部分放電の種類、劣化状態等の判別を行う。
【0014】前記指標には、各検出パルスの発生間隔
(Δt)と検出パルスの大きさの2つの情報の組み合わ
せ、又は、発生間隔(Δt)と検出パルスの発生回数の
2つの情報の組み合わせがある。或いは、各検出パルス
の発生間隔(Δt)、検出パルスの大きさ、及び検出パ
ルスの発生回数の3つの情報の組み合わせもある。更に
は、前記高電圧機器の設備状態、条件及び部分放電波形
のパターン、パルス発生位相(φ)、放電電荷量(q)
及びパルス発生頻度(n)の経時変化の情報を含む指標
や、パルス発生位相(φ)、放電電荷量(q)、パルス
発生頻度(n)の内、少なくとも2つのデータを使用し
て作成したパターン等の情報を含む指標も用いることが
できる。
【0015】ここで、3相合成信号の一括部分放電の判
別について説明する。電力ケーブル線路の部分放電測定
においては、部分放電が同時に複数箇所から発生し始め
ることは少ない。そこで、3相(U,V,W)から夫々
検出される信号を合成した信号の検出パルスの発生間隔
(Δt)を利用した指標、例えば、q−n−Δtパター
ンを指標として用いることにより、部分放電と外部ノイ
ズの判別、部分放電の種類、劣化状態の判別を行うこと
ができる。
【0016】次に、本発明の手順について具体的に説明
すると、まず、検出信号パルスの発生位相情報及び放電
電荷量を取り込み、図2のようなパルス列を検出する。
次に、m番目のパルスから(m+1)番目のパルスが生
じるまでの時間Δtm、(m+1)番目のパルスから
(m+2)番目のパルスが生じるまでの時間Δtm+1
を順次算出する。Δtを利用した情報として、例えば図
3のようなq−n−Δt(横軸Δt、縦軸q)パターン
を作成する。ついで、このパターンを予め測定しておい
た部分放電のq−n−Δt分布パターンの特徴と比較
し、両者が似た様なパターンであれば部分放電の可能性
が大きいものと判定する。
【0017】次に、図1の部分放電測定システムの構成
について説明する。課電トランス1は2次巻線1a及び
課電圧位相検出用巻線1bを有し、2次巻線には電力ケ
ーブル2の一端が接続されている。電力ケーブル2の接
続部には、模擬欠陥を有する接続部3が接続されてい
る。接続部3の絶縁部の表面には信号検出用の金属箔電
極4が接続され、この金属箔電極4には検出用インピー
ダンス5が接続されている。
【0018】更に、検出用インピーダンス5には検出し
た信号を増幅するための増幅器6及び部分放電測定器7
が順次接続されている。また、部分放電測定器7には、
課電トランス1の課電圧位相検出用巻線1bから出力さ
れる課電圧位相8が印加されている。更に、部分放電測
定器7には部分放電測定に関する処理を実行するコンピ
ュータ9が接続され、このコンピュータ9には補助記録
装置10が接続されている。
【0019】次に、図1の構成について、その部分放電
測定の方法について説明する。まず、課電トランス1か
ら電力ケーブル2に対して所定の電圧を印加する。模擬
欠陥を有する接続部3から発生した部分放電信号は、金
属箔電極4及び検出用インピーダンス5を介して増幅器
6に印加され、所定の増幅が行われる。増幅器6で増幅
された検出信号は、部分放電測定器7によって課電圧位
相検出用巻線1bから出力される課電圧位相8の発生位
相情報、検出信号強度(放電電荷量)及び測定開始から
カウントした発生サイクル数を同時にデジタル信号に変
換する。この結果は、コンピュータ9に送られて部分放
電測定に関する信号処理が行われる。そして、処理結果
はコンピュータ9内の記憶部、或いは補助記録装置10
に保存される。
【0020】図4はコンピュータ9によって処理された
情報を基に作成したパルスの時系列発生図を示してい
る。これに対し、1番目のパルスから2番目のパルスが
生じるまでの時間Δt1 、及び2番目のパルスから3番
目のパルスが生じるまでの時間Δt2 を検出パルス数ま
で順次算出し、q−n−Δt(横軸Δt、縦軸q)パタ
ーンを作成したのが図5の(a)である。本図は典型的
な部分放電のq−n−Δtパターンを示している。ま
た、図5の(a)に示した信号を基に作成したφ−q−
nパターンが図5の(b)であり、この場合の対パルス
率は0.91、最大連続パルス率は0.82である。
【0021】次に、外部ノイズの信号を検出するため
に、電力ケーブル2を欠陥が存在しない健常なモデルケ
ーブル線路(または実際に現地で使用されている健常な
ケーブル線路)に代え、外部ノイズを検出(接続部3→
金属箔電極4→検出用インピーダンス5→増幅器6→部
分放電測定器7の経路)する。この検出信号をコンピュ
ータ9で処理し、q−n−Δtパターンを作成する。
【0022】図6は代表的な外部ノイズのq−n−Δt
パターンを示し、このq−n−Δtパターンとφ−q−
nパターン及び対パルス率と最大連続パルス率による部
分放電の判別の優劣を比較する。図5の(a)に示すq
−n−Δtパターンは、部分放電の特徴としてΔtがお
よそ1msec、10msec、20msecの周辺に
パルスが集中していることがわかる。換言すれば、部分
放電パルスが交流課電圧の半サイクル又はその倍数のサ
イクル毎、或いは0.5〜2msecあたりの間隔で発
生していることがわかる。これらの情報は、従来技術の
φ−q−nパターン及び対パルス率、最大連続パルス率
からでは得ることができない。
【0023】更に、図10の(b)のようなパルス列と
なるような信号をφ−q−nパターンで表示すると、図
5の(b)のような部分放電のφ−q−nパターンと同
じになり、この両者の信号を判別することはできない。
しかし、q−n−Δtパターンでは、図10の(b)の
パルス列は図7のようになり、図5の(a)との判別が
可能になる。また、従来技術の対パルス率、最大連続パ
ルス率を利用すると、図8のような外部ノイズのパルス
列の場合、対パルス率は0.9、最大連続パルス率は
0.8となり、部分放電と外部ノイズの判別ができなく
なる。
【0024】ここで、図8の外部ノイズで作成したq−
n−Δtパターンで表示すると、図9のようになり、パ
ルスが課電圧位相全般に分散して発生し、更に周期性の
無いことがわかる。したがって、この信号が部分放電で
はなく、ホワイトノイズ状の外部ノイズであることが判
別できる。このq−n−Δtパターン或いはφ−q−n
パターンと併用するq−n−Δtパターンにより、部分
放電と外部ノイズとの判別能力、すなわち判別精度が向
上する。その結果、部分放電自動監視システムの信頼性
が向上する。また、高電圧機器の絶縁、その他の信頼性
も向上する。
【0025】なお、本発明は、パルス発生位相情報
(φ)が入手不可能な場所、例えば、現地での部分放電
測定にも適用可能である。又、本発明は、DCその他の
任意の課電圧波形に対しても適用可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、部分放
電と外部ノイズの判別、部分放電の種類の判別、劣化状
態の判別等に際し、検出信号パルスの時系列的な発生情
報を指標として用い、前記指標は各検出パルスの発生間
隔としたので、部分放電と外部ノイズの判別、部分放電
の種類の判別、劣化状態等の判別精度の向上が可能にな
り、従来不可能であった時系列的なパターンの判別が可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による部分放電測定方法が適用される部
分放電測定システムを示すブロック図である。
【図2】本発明に係る検出パルスの発生間隔Δtの算出
を示す説明図である。
【図3】検出パルスの発生間隔Δtを利用した生成した
パターンの1つであるq−n−Δtパターンを示す特性
図である。
【図4】図1に示したシステムで検出された部分放電パ
ルスのパルス列を示す波形図である。
【図5】図4の信号を用いて作成した部分放電のq−n
−Δtパターンの放電電荷と検出パルスの発生間隔の関
係を示すパターン図、及び課電圧位相のパターン図であ
る。
【図6】代表的な外部ノイズのq−n−Δtパターンを
示すパターン図である。
【図7】q−n−Δtパターンを用いて図10のパルス
列を処理した例を示すパターン図である。
【図8】従来方法の対パルス率及び最大連続パルス率を
用いて外部ノイズのパルス列を作成した結果を示す波形
図である。
【図9】図8の外部ノイズを用いて作成したq−n−Δ
tパターンを示すパターン図である。
【図10】従来技術で対処できないパルス列の検出例を
示す波形図である。
【図11】従来技術で対処できないパルス列の他の検出
例を示す波形図である。
【符号の説明】
1 課電トランス 1a 2次巻線 1b 課電圧位相検出用巻線 2 電力ケーブル 3 接続部 7 部分放電測定器 9 コンピュータ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−82513(JP,A) 特開 平6−331686(JP,A) 特開 平6−75000(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12 - 31/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力ケーブル線路を含む高電圧機器の部
    分放電を測定するための部分放電測定方法において、 部分放電と外部ノイズの判別、部分放電の種類の判別、
    劣化状態の判別等を行うに際し、検出信号パルスの時系
    列的な発生情報を指標として用い、前記指標は各検出パ
    ルスの発生間隔Δtであり、この発生間隔Δtは放電電
    荷量q、パルス発生頻度nと組み合わせ、q−n−Δt
    パターンの作成を可能にすることを特徴とする部分放電
    測定方法。
  2. 【請求項2】 前記指標は、前記発生間隔のほか、検出
    パルスの大きさ又は検出パルスの発生回数のいずれかで
    あることを特徴とする請求項1記載の部分放電測定方
    法。
  3. 【請求項3】 前記指標は、前記発生間隔のほか、検出
    パルスの大きさ及び検出パルスの発生回数であることを
    特徴とする請求項1記載の部分放電測定方法。
  4. 【請求項4】 前記指標は、前記発生間隔のほか、前記
    高電圧機器の設備状態、条件及び部分放電波形のパター
    ン、パルス発生位相φ、放電電荷量q及びパルス発生頻
    度nの経時変化の情報の中の少なくとも一つを含むこと
    を特徴とする請求項1記載の部分放電測定方法。
  5. 【請求項5】 前記指標は、前記発生間隔のほか、パル
    ス発生位相φ、放電電荷量q、パルス発生頻度nの内、
    少なくとも2つのデータを使用して作成したパターン等
    の情報を含むことを特徴とする請求項1記載の部分放電
    測定方法。
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