JP3196627B2 - 部分放電検出法 - Google Patents

部分放電検出法

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JP3196627B2
JP3196627B2 JP00015896A JP15896A JP3196627B2 JP 3196627 B2 JP3196627 B2 JP 3196627B2 JP 00015896 A JP00015896 A JP 00015896A JP 15896 A JP15896 A JP 15896A JP 3196627 B2 JP3196627 B2 JP 3196627B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力ケーブル、電力
ケーブル線路、高電圧機器等の部分放電検出法に関し、
その回路中での信号の往復反射により同調法増幅方式の
出力レベルが変化して部分放電発生位置により測定感度
が大幅に変化するのを抑えようとする方法である。
【0002】
【従来の技術】電力ケーブルの部分放電の検出方法とし
て、例えば、電力ケーブルの部分放電測定部と大地間
に、電力ケーブルからパルス信号を抽出する結合コン
デンサと検出インピーダンスを挿入し、検出インピーダ
ンスによって検出された信号を同調増幅器によって所定
の周波数に同調、増幅し、この同調、増幅された信号の
波形に基づいて判断する方法がある。
【0003】ところで、電力ケーブルの任意の位置で発
生した部分放電パルスは、部分放電測定部の方向の伝播
するものが第1波として直接、部分放電測定部へ到達
し、これからある時間経過した時点で、部分放電測定部
と反対方向に伝播し、電力ケーブルの開放端で反射した
ものが第2波として部分放電測定部へ到達する。このた
め、部分放電パルスを同調増幅器で増幅すると、第1波
と第2波が干渉し、同調増幅器の共振が助長、或いは抑
制され、部分放電パルスの波形が実際のものと異なって
しまうという問題があった。即ち、第1波により共振状
態にある同調増幅器に第2波が到達した時、第1波と第
2波の波形が同じ極性であれば、同調増幅器の共振が助
長され、振幅が大きくなり、また、第1波と第2波の波
形が異なった極性であれば、同調増幅器の共振が抑制さ
れ、振幅が小さくなる。この種の問題は電力ケーブルだ
けでなく、各種の高電圧機器においても発生する。
【0004】そこで従来は、この問題を解決するため
に、下記(1) 〜 (3)の部分放電検出法が提案されてい
る。
【0005】(1) 供試ケーブルと同一の長さのケーブル
を用意し、両ケーブルの一端から高電圧を印加し、他端
を終端抵抗Rt で接続し、両ケーブルのシースを差動的
に測定電極に接続し、重畳する測定誤差を打ち消す方法
(G.Mole:“Measurement of themagnitude of internal
corona in cables ”IEEE Winter Power Meeting Jan′
69 No.69 CP88-PWR 、H.Hongoke, K.Horii:Tr.IEE of J
apan vol 106 Jan/Feb′96 PP.1〜5 ) 。
【0006】(2) 第1波検出後、1.5〜100μsの
間ゲート回路を開いて、反射による第2波を除去する方
法(阿戸,他3名:「狭帯域部分放電測定法の検討」,
電気学会全国大会No.1363 S60.4)。
【0007】(3) 複数の同調増幅器を異なった同調周波
数で同調、増幅させ、同調周波数によってパルスの大き
さが変化することを考慮して複数の同調周波数でパルス
が大きいもののみを通過させ、全体的に一様な大きさで
検出する方法(吉野,他5名:「トライバンド式部分放
電測定器の開発」電気学会全国大会No.140 H.
2.4)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した(1)
〜 (3)の部分放電検出法によると、以下のような不都合
がある。
【0009】(1) 供試ケーブルと同種のケーブルが必要
になると共に両ケーブル端に終端抵抗Rt を接続する必
要があるため、設備が大型化する。
【0010】(2) ゲート回路、信号遅延回路が必要にな
ると共に、ゲート回路の動作が閾値に対してオン、オフ
する非連続的なものになり、装置が複雑化する。
【0011】(3) 複数の同調増幅器を用いるため、コス
トアップになると共に、この方法でも検出パルスの変化
を確実に抑制できない。
【0012】
【0013】従って、本発明の目的は装置の大型化、及
び複雑化や、コストアップをあまり招かずに検出パルス
の変化を確実に抑制することができる部分放電検出法を
提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑み、装置の大型化、及び複雑化や、コストアップをあ
まり招かずに検出パルスの大きさの変化を確実に抑制す
るため、電力ケーブル、電力ケーブル線路、高電圧機器
等から部分放電パルス信号を抽出し、前記部分放電パル
ス信号から所定の周波数帯域のパルス信号成分を取り出
し、そのパルス信号成分を、ピークホールド回路に入力
して、そのピーク値を所定の時間ホールドし、前記ピー
クホールド回路の出力を所定の同調周波数同調、
幅するようにした部分放電検出法を提供するものであ
る。
【0015】上記ピーク値の所定の時間のホールドは、
0.1〜100μsの時間ピーク値をホールドするもの
であることが好ましい。
【0016】上記所定の周波数帯域のパルス信号成分
取り出しは、前記同調周波数fの(1/3)f〜3fの
帯域を有するバンドパスフィルタを通過させて行うこと
が望ましい。或いは、数kHz以下の周波数をカットオ
フし、且つ同調周波数以上の周波数成分をカットオフす
るバンドパスフィルタを通過させて行うことが望まし
い。
【0017】上記所定の同調周波数の同調、増幅は、例
えば数kHz〜数10MHzの広帯域で行うか、或いは
例えば10〜200kHzの狭帯域で行うことが好まし
く、更に、部分放電パルスと外部ノイズの比が最も高い
周波数で行うことが好ましい。
【0018】部分放電発生点から検出部へ直接伝播され
た部分放電パルスの第1波を部分放電パルス信号として
電力ケーブル、電力ケーブル線路、高電圧機器等から抽
出し、これから所定の周波数帯域のパルス信号成分を取
り出してピークホールド回路に入力する。ピークホール
ド回路では、そのパルス信号成分のピーク値を所定の時
間ホールドさせたピークホールド信号を出力し、このピ
ークホールド信号を所定の同調周波数で同調、増幅す
る。一方、反射によって第1波より遅れて検出位置へ到
達した第2波の部分放電パルス信号が電力ケーブル、電
力ケーブル線路、高電圧機器等から抽出されると、これ
から所定の周波数帯域のパルス信号成分が取り出され、
ピークホールド回路に入力される。このとき、ピークホ
ールド回路では、第1波のパルス信号成分のピーク値が
ホールドされたままになっているため、第2波のパルス
信号成分のピーク値が第1波によるピークホールド信号
のピーク値より低いことが多いことから、第1波のピー
クホールド信号によって第2波のパルス信号成分が抑え
られ、同調、増幅における第1波の検出パルスへの第2
波の影響が除去される。また、ピークホールド回路にお
いて、第2波のパルス信号成分のピーク値が第1波のパ
ルス信号成分のピークホールド値より大きい場合には、
同調、増幅において第2波の影響を受けることになる
が、その影響は第1波のピークホールド値と第2波のピ
ークホールド値との差分だけにとどまり、検出パルスの
変化が最小限に抑制される。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の部分放電検出法に
ついて添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】図1は、本発明の長尺ケーブルの部分放電
検出法の一実施例を示し、終端部2A,2Bを有する長
さ数百m以上の供試ケーブル1の一方の終端部2Aに、
図示しない高圧電源がチョークコイル3を介して接続さ
れ、供試ケーブル1に高電圧が課電できるようになって
いる。
【0021】一方、終端部2Aと大地間に、結合コンデ
ンサ4、及び検出インピーダンス5が挿入され、検出イ
ンピーダンス5に部分放電検出装置が接続されている。
【0022】部分放電検出装置は、数kHz〜数10M
Hzのパルス信号を増幅する広帯域増幅器6と、増幅さ
れたパルス信号のうち数kHz以下の周波数をカットオ
フし、且つ同調周波数以上の周波数成分をカットするバ
ンドパスフィルタ7と、フィルタ7を通過したパルス信
成分のピーク値を0.1〜100μsの間ホールドす
るピークホールド回路8と、パルス信号成分を所定の周
波数で同調して、増幅する同調増幅器9を備えて構成さ
れている。
【0023】ピークホールド回路8は、図2に示される
ように、入力部10から入力したパルス信号を所定の比
で電圧変換する変圧器11の出力側にダイオード12
A,12Bがそれぞれ接続され、変圧器11の二次巻線
の所定のタップ位置にコンデンサ13と抵抗14が並列
に接続されている。ダイオード12A,12Bの出力は
抵抗15を介して接地された差動増幅器17の正入力端
子に接続されている。差動増幅器17の負入力端子は抵
抗16を介して接地され、その出力側にダイオード18
を介して出力端子21が接続されている。ダイオード1
8と出力端子21の間にはコンデンサ20、及び前述の
抵抗16と差動増幅器17の負入力端子のノードに接続
された抵抗19が接続されている。
【0024】以下、部分放電パルス信号の供試ケーブル
1の伝播速度を200m/μs、同調増幅器9の同調周
波数を400kHzとした時の部分放電検出法を説明す
る。
【0025】長尺ケーブル1の終端部2Bから125m
の位置で部分放電が発生した場合、まず、部分放電パル
スの第1波が発生点Pから検出部へ直接伝播され、ノイ
ズパルス等と共に結合コンデンサ4で抽出される。抽出
されたパルス信号は検出インピーダンス5に電位差とし
て表れ、広帯域増幅器6がこの電位差に基づくパルス信
号のうち、数kHz〜数10MHzのものを増幅する。
増幅されたパルス信号はバンドパスフィルタ7でフィル
タリングされ、数kHz〜同調周波数帯域のものが第1
波の部分放電パルスとして、ピークホールド回路8に入
力する。
【0026】ピークホールド回路8は、入力部10から
図3の(a) に示すようなパルス信号を入力すると、変圧
器11、及びダイオード12A,12Bより成る整流回
路はこれを整流して、図3の(b) に示すようなパルス信
号にし、更に、これを差動増幅器17で差動増幅するこ
とにより、コンデンサ20にそのパルス信号のピーク電
圧で充電する。コンデンサ20が充電されると、抵抗1
9,16を介して大地に放電されることによりコンデン
サ20の充電電圧が徐々に減衰すると共に、出力端子2
1からコンデンサ20の充電電圧に応じた図3の(c) に
示すような第1波のピークホールド信号、即ち、図4に
示すように、入力した部分放電パルス信号に基づくピー
ク値VO をピークホールド値としたピークホールド信号
Aが同調増幅器9に出力される。同調増幅器9このピ
ークホールド信号Aの高周波成分を多く含む立ち上がり
部分を同調、増幅する。
【0027】一方、部分放電位置から終端部2Bに向か
って伝播した部分放電パルスは終端部2Bで反射し、第
2波として往復250mの伝播により1.25μs遅れ
て検出部へ到達する。この部分放電パルスの第2波は、
ノイズパルス等と共に結合コンデンサ4で抽出され、抽
出されたパルス信号は検出インピーダンス5に電位差と
して表れ、広帯域増幅器6がこの電位差に基づくパルス
信号のうち、数kHz〜数10MHzのものを増幅す
る。増幅されたパルス信号はバンドパスフィルタ7でフ
ィルタリングされ、数kHz〜同調周波数帯域のものが
第2波の部分放電パルスとして通過し、ピークホールド
回路8へ入力する。
【0028】ピークホールド回路8では、図4に示すよ
うに、部分放電パルスの第2波Bのピーク値v1 が、第
1波によるピークホールド信号Aのピークホールド値v
01よりレベルが低いため、第2波Bが同調増幅器9に出
力されることがなく、同調増幅器9における第1波の検
出パルスへの第2波の影響を抑制することになる。
【0029】また、長尺ケーブル1の終端部2Bから3
75mの位置で部分放電が発生した場合、終端部2Bで
反射した第2波は第1波が検出されてから3.75μs
遅れて検出される。この場合、第1波のピークホールド
信号Aが経過時間と共に振幅が減少する波形になってい
るため、ピークホールド信号Aのピークホールド値v02
に比べ、第2波の部分放電パルスCのピーク値v2 が若
干大きくなって第2波の影響を受けることになるが、そ
の影響はピークホールド信号Aのピークホールド値v02
との差分、つまり、|v02−v2 |だけにとどまり、検
出パルスの変化を最小限に抑制することになる。
【0030】このピークホールド時間は、長くする程、
第2波に対する効果を長時間生じさせるが、この間にこ
れより小さい振幅の部分放電パルスが第1波として伝播
されてきた場合、ピークホールド波にマスクされ、検出
されなくなるので、ピークホールド時間は第2波の到達
遅れ時間程度にすることが望ましい。但し、到達時間遅
れが大きいということは、第2波の減衰も大きくなるの
で、図に示したピークホールド信号の振幅も次第に減
少する波形でよいことになる。このピークホールド時間
は2kmの長尺ケーブルの場合で最大20μsとなる。
また、ピークホールド時間が長いと部分放電パルスの検
出の分解能が低下するが、実用的には分解能は100μ
sで十分である。従って、ピークホールド時間は100
μs以下が望ましい。更に、ピークホールド時間は部分
放電パルスの供試ケーブル1の伝播速度、同調増幅器9
の同調周波数、供試ケーブル1の長さ、及び供試ケーブ
ル1伝播時の減衰定数等を考慮してできるだけ短くする
ことが望ましい。
【0031】尚、以上の実施例では、ケーブル終端部か
ら部分放電を検出する場合について説明したが、クロス
ボンドを有する長尺ケーブル線路の絶縁接続部、或いは
他の高電圧機器(例えば、トランス、GIS)から部分
放電を検出する等、共振、反共振、或いはパルスの往復
反射により同調法測定では測定誤差が大きくなるような
部分放電検出法全てに適用することができる。
【0032】また、以上の実施例では、ピークホールド
回路から出力されたパルス信号を同調増幅したが、数k
Hz〜数10MHzの広帯域で増幅しても、10〜20
0kHzの狭帯域で増幅しても良い。
【0033】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の部分放電検
出法によると、電力ケーブル、電力ケーブル線路、高電
圧機器等から検出した部分放電に基づく第1波のパルス
信号をピークホールド回路に入力して、そのピーク値を
所定の時間ホールドするようにしたため、装置の大型
化、及び複雑化や、コストアップを招かずに検出パルス
の反射波による影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図。
【図2】一実施例に係るピークホールド回路を示す説明
図。
【図3】一実施例に係るピークホールド回路内のパルス
信号を示す波形図。
【図4】一実施例に係るピークホールド回路の出力波形
を示す説明図。
【符号の説明】
1 供試ケーブル 2A,2B 終端部 3 チョークコイル 4 結合コンデンサ 5 検出インピーダンス 6 広帯域増幅器 7 バンドパスフィルタ 8 ピークホールド回路 9 同調増幅器 10 入力部 11 変圧器 12A,12B,18 ダイオード 13,20 コンデンサ 14,15,16,19 抵抗 17 差動増幅器 21 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 友幸 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 小川 貴司 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社日高工場内 (56)参考文献 特開 平8−313562(JP,A) 特開 平8−62281(JP,A) 特開 平7−280636(JP,A) 特開 平4−70573(JP,A) 特開 昭52−137384(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力ケーブル、電力ケーブル線路、高電圧
    機器等から部分放電パルス信号を抽出し、前記部分放電
    パルス信号から所定の周波数帯域のパルス信号成分を取
    り出し、前記所定の周波数帯域のパルス信号成分をピー
    クホールド回路に入力し、そのピーク値を所定の時間ホ
    ールドし、前記ピークホールド回路の出力を所定の同調
    周波数で同調、増幅することを特徴とする部分放電検
    出法。
  2. 【請求項2】前記ピーク値の所定の時間のホールドは、
    0.1〜100μsの時間ピーク値をホールドするもの
    である請求項1の部分放電検出法。
  3. 【請求項3】前記所定の周波数帯域のパルス信号成分
    取り出しは、前記同調周波数fの(1/3)f〜3fの
    帯域を有するバンドパスフィルタを通過させて行う請求
    項1の部分放電検出法。
  4. 【請求項4】前記所定の周波数帯域のパルス信号成分
    取り出しは、数kHz以下周波数をカットオフし、且
    同調周波数以上の周波数成分をカットオフするバンド
    パスフィルタを通過させて行う請求項1の部分放電検出
    法。
  5. 【請求項5】前記所定の同調周波数の同調、増幅は、
    前記部分放電パルス信号と外部ノイズの比が最も高い周
    波数で行う請求項1の部分放電検出法。
  6. 【請求項6】電力ケーブル、電力ケーブル線路、高電圧
    機器等から部分放電パルス信号を抽出し、前記部分放電
    パルス信号から所定の周波数帯域のパルス信号成分を取
    り出し、前記所定の周波数帯域のパルス信号成分をピー
    クホールド回路に入力し、そのピーク値を所定の時間ホ
    ールドし、前期ピークホールド回路の出力を数kHz〜
    数10MHzの広帯域で増幅するか、或いは10〜20
    0kHzの狭帯域で増幅することを特徴とする部分放電
    検出法。
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