JP3487017B2 - 電気機器絶縁診断装置 - Google Patents

電気機器絶縁診断装置

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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、ガス絶縁開閉装置(以
下、「GIS」という。)、配電盤、変圧器等の電気機
器の絶縁劣化を診断するための電気機器絶縁診断装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気機器が何らかの原因で絶縁性能が劣
化すると、アーク閃絡事故に至る前に予兆現象として部
分放電が発生する。電気機器絶縁診断装置は、この部分
放電を軽微な段階で検出し、それによりアーク閃絡事故
を未然に防止する。電気機器絶縁診断装置の全体回路を
図2に示し、診断の原理を図4に示す。
【0003】図2において、1は電気機器、2はアンテ
ナ、3は可変同調周波数チューナ、4はA/D変換器、
5はCPU、6はI/Oインタフェース、7はリレーで
ある。チューナ3は、設定された周波数範囲にわたって
スキャンを行い、設定された周波数ポイントごとにアン
テナ2が検出した電磁波の電力レベルを出力する。電気
機器1に絶縁劣化がなく、アンテナ2がノイズのみを検
出している場合、周波数ポイントf1 ,f2 ,f3 …f
n ごとの電力レベルは図4(a)に示すようになる。ま
た、電気機器1内に絶縁劣化による部分放電が生じる
と、図4(b)に示すように、各周波数ポイントf1
2 ,f3 …fn ごとにその電力レベルが上昇する。
【0004】CPU5では、検出した信号レベルとして
電力レベルの平均値を計算する。そして、図4(a)に
示すように、その計算値が基準値P0 より低ければ、電
気機器1内に部分放電は発生していないと判定し、図4
(b)に示すように、計算値が基準値P0 より高けれ
ば、電気機器1内に部分放電が発生していると判定す
る。そして、部分放電が発生していると判定した場合
は、リレー7を動作させ表示を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電気機器絶縁診断装置
は、電磁波を観測するシステムであるため、原理上、外
来ノイズの侵入を防ぐことは困難である。放送波による
ノイズについてはあらかじめ放送波のない周波数ポイン
トを選択することで誤診断を防止することが可能であ
る。しかしながら、突発的なノイズ、あるいは違法無線
等によるノイズは防止しきれない。
【0006】また、部分放電により発生する電磁波の周
波数ポイントは、数MHz〜1GHz以上にわたる。し
かしながら、電気機器の構造、形態、アンテナの周波数
特性、取付け位置、部分放電の発生場所等による影響
で、発生し易い周波数ポイントと、し難い周波数ポイン
トとが存在する。したがって、部分放電が発生しても検
出レベルが上昇しない周波数ポイントというものが必ず
数点存在することとなる。これは、検出データ全体の平
均電力レベルを低下させ、電気機器絶縁診断装置の見か
け上の感度を低下させる。
【0007】本発明は、ノイズによる影響を排除して正
確な診断が行える電気機器絶縁診断装置を提供すること
を目的とするものである。また、本発明は、部分放電に
より検出レベルが上昇しない周波数ポイントを除去して
診断を行うことにより、感度の良い診断を行う電気機器
絶縁診断装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電気機器の絶縁劣化による部分放電によ
り発生する電磁波を検出できる位置に配置されるアンテ
ナと、アンテナが受信した電磁波から複数の所定の周波
数ポイントを選択して周波数ポイントごとの信号レベル
のデータを出力するチューナと、チューナの出力した信
号レベルのデータの内、最大値から第1の所定数の大き
な値のデータ及び最小値から第2の所定の数までの小さ
な値のデータを無効にするデータ無効手段と、チューナ
の出力した信号レベルのデータの内、無効データを除い
たデータを用いて平均信号レベルを算出する計算手段
と、計算した平均信号レベルが基準値を超えているか否
かにより部分放電が発生しているか否かを判定する判定
手段とから電気機器絶縁診断装置を構成する。なお、デ
ータ無効手段は、大きな値のデータのみ、又は小さな値
のデータのみを無効とするように変更することもでき
る。
【0009】
【作用】アンテナは、電気機器内で発生した部分放電に
よる電磁波及びノイズの電磁波を検出する。チューナ
は、スキャンを行って、所定の周波数範囲にわたって設
定された周波数ポイントごとの信号レベルを検出する。
無効指定部は、チューナの出力データの内、最大値から
第1の所定数の大きな値のデータを無効データとする。
これにより、外部ノイズにより信号レベルが大きくなっ
たデータが排除されるので、ノイズによる悪影響を排除
することができる。また、無効指定部は、最小値から第
2の所定の数までの小さな値のデータを無効にする。こ
れにより、部分放電が発生したときでも信号レベルが上
昇しない周波数ポイントのデータが排除されるので、診
断装置の感度を高くすることができる。
【0010】計算手段は、チューナの出力した信号レベ
ルのデータの内、無効データを除いたデータを用いて平
均信号レベルを算出する。判定部は、計算した平均信号
レベルと基準値とを比較し、電気機器内に部分放電が発
生したか否かを判定する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図2は電気機器絶縁診断装置の全体の回路を示
す図で、図1は図2のCPUの内部の詳細を示す図であ
る。また、図3は、本実施例における診断の原理を説明
するための図である。
【0012】図2において、1は電気機器であって、例
えば、GIS、配電盤、変圧器等の電力機器である。2
はアンテナであって、電気機器1内で部分放電が発生し
た場合、部分放電により発生する電磁波を検出できる位
置に配置される。アンテナ2は、電気機器1の内部又は
外部に配置されるが、その場所は種々の条件を考慮して
決定される。アンテナ2の出力は可変同調周波数チュー
ナ3に入力される。
【0013】可変同調周波数チューナ3は、例えば、数
MHz〜1GHz程度の範囲にわたって、設定された周
波数ポイントごとの信号レベルとして電力レベルを出力
する。この周波数ポイントは、外部ノイズの影響を排除
するため、放送波の周波数を避けて設定される。この設
定数nは任意に設定できる。可変同調周波数チューナ3
の出力は、A/D変換器4を通してCPU5に入力され
る。
【0014】CPU5は、図1に示すように、チューナ
3から出力されたデータを記憶する記憶部51を有す
る。この記憶部51には、データを電力レベルの大きさ
に従って並び換えるソート部52と、並び換えられたデ
ータの一部を無効データとする無効指定部53とが付属
して設けられる。無効指定部53は、本実施例において
は、並び換えられたデータの最大値からnu 番目(本実
施例では3)までの大きい値のデータと最小値からnb
番目(本実施例では4)までの小さい値のデータを無効
データとする。
【0015】記憶部51には、記憶部51に記憶された
データの内、有効データのみを用いて平均電力を算出す
る計算部54と、算出された平均電力レベルが基準値P
0 を超えているか否かにより電気機器1内に部分放電が
発生したか否かを判定する判定部55が接続される。判
定部55が電気機器1内に部分放電が発生したと発明す
ると、I/Oインタフェース6を通してリレー7に信号
を出力し、リレー7は部分放電が発生したことを表示す
る。
【0016】ここで、本実施例の診断の原理について図
3を用いて説明する。図3(a)は部分放電が発生して
いないときの可変同調周波数チューナ3の出力の周波数
ポイントf1 ,f2 ,f3 …fn ごとの電力レベルを示
すグラフで、(b)は部分放電が発生しているときの電
力レベルを示すグラフである。図3(a)に示すよう
に、電気機器1内で部分放電が発生していないときは、
ノイズによる電磁波が検出される。前述のように、突発
的なノイズ、あるいは違法無線等がアンテナ2に侵入す
ると、図3(a)で黒丸印で示すように、アンテナ2が
検出する電磁波の電力レベルが上昇する。しかしなが
ら、突発的なノイズ、あるいは違法無線等による電磁波
の電力レベルの上昇は、部分放電による電磁波と異な
り、狭い周波数範囲においてのみ発生する。
【0017】これらの外部ノイズによるデータについて
は、n個の検出データの内、最大値からスタートして所
定の数nu までの大きい値のデータを無効データとする
ことにより、ノイズによる影響を排除することができ
る。また、突発的なノイズ、あるいは違法無線等による
ノイズを除いて、ノイズの電力レベルより高い適当な値
に基準値P0 が設定される。
【0018】電気機器1内で部分放電が発生した場合、
図3(b)に示すように、全体の周波数ポイントf1
2 ,f3 …fn にわたって電力レベルが上昇する。し
かしながら、前述の理由により、部分放電が発生した場
合でも基準値P0 を超えない周波数ポイントがいくつか
発生する。図3(b)で×印で示すこれらの周波数ポイ
ントのデータについては、n個の検出データの内、最小
値からスタートして所定の数nb だけの小さい値のデー
タを無効データとすることにより、排除することができ
る。つまり、診断装置の感度を高く保つことができる。
【0019】次に、図2及び図1の回路の具体的動作に
ついて説明する。アンテナ2は、電気機器1内で発生し
た部分放電による電磁波及びノイズの電磁波を検出す
る。可変同調周波数チューナ3は、スキャンを行って、
所定の周波数範囲にわたって設定された周波数ポイント
1 ,f2 ,f3 …fn ごとの電力レベルを検出する。
可変同調周波数チューナ3の出力は、A/D変換器4を
通してCPU5に入力される。
【0020】CPU5では、スキャンされて得られたn
個の検出データが記憶部51に記憶される。所定数nの
データが得られると、ソート部52は記憶部51内のデ
ータを昇順又は降順に並び換える。無効指定部53は、
記憶部51に並べて記憶されたデータの内、最大値から
u 番目までの大きい値のデータを無効データとし、最
小値からnb 番目までの小さい値のデータを無効データ
とする。
【0021】計算部54は、記憶部51に記憶されたデ
ータの内、有効データのみを用いて、次の式を用いて平
均電力レベルP- を算出する。 P- =(1/n−nu −nb )ΣPn 判定部55は、算出された平均電力レベルP- と基準値
0 とを比較し、図3(b)に示すように、平均電力レ
ベルP- が基準値P0 を超えていれば、電気機器1内に
部分放電が発生したと判定する。また、図3(a)に示
すように、算出レベルP- が基準値P0 以下であれば、
電気機器1内に部分放電は発生していないと判定する。
【0022】以上説明した実施例においては、検出デー
タの内、最大値からnu 番目までの大きい値のデータと
最小値からnb 番目までの小さい値のデータの両方を排
除している。しかしながら、外部ノイズの影響が少ない
場所にアンテナ2を配置できる場合は、最大値からnu
番目までのデータを排除することを省略することができ
る。また、周波数ポイントを適当に選択することによ
り、部分放電発生時に電力レベルが上昇しない周波数ポ
イントを排除することができる場合、最小値からnb
目までのデータを排除することを省略することができ
る。
【0023】さらに、検出系の単位として、アンテナの
受信した電力レベルを用いているが、当然、電圧レベル
や、電界レベル等、他の単位系に変換したものでもよ
い。また、平均方式として、単純な算術平均を例にして
いるが、2乗平均や、重み付け平均等の種々の統計的平
均手段を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズによる影響を排
除して正確な診断が行える電気機器絶縁診断装置を得る
ことができる。また、本発明によれば、部分放電により
検出レベルが上昇しない周波数ポイントを除去して診断
を行うことにより、感度の良い診断を行う電気機器絶縁
診断装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気機器絶縁診断装置におけるCPU
の具体的構成を示すブロック図。
【図2】電気機器絶縁診断装置の全体回路を示すブロッ
ク図。
【図3】本発明の電気機器絶縁診断装置の原理を説明す
るための図。
【図4】従来の電気機器絶縁診断装置の原理を説明する
ための図。
【符号の説明】
1…電気機器 2…アンテナ 3…可変同調周波数チューナ 5…CPU 7…リレー 51…記憶部 52…ソート部 53…無効指定部 54…計算部 55…判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 仁志 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−234015(JP,A) 特開 平7−333288(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12 - 31/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機器の絶縁劣化による部分放電によ
    り発生する電磁波を検出できる位置に配置されるアンテ
    ナと、前記アンテナが受信した電磁波から複数の所定の
    周波数ポイントを選択して周波数ポイントごとの信号レ
    ベルのデータを出力するチューナと、前記チューナの出
    力した信号レベルのデータの内、最大値から所定の数ま
    での大きな値のデータを無効にするデータ無効手段と、
    前記チューナの出力した信号レベルのデータの内、無効
    データを除いたデータを用いて平均信号レベルを算出す
    る計算手段と、計算した平均信号レベルが基準値を超え
    ているか否かにより部分放電が発生しているか否かを判
    定する判定手段とを具備することを特徴とする電気機器
    絶縁診断装置。
  2. 【請求項2】 電気機器の絶縁劣化による部分放電によ
    り発生する電磁波を検出できる位置に配置されるアンテ
    ナと、前記アンテナが受信した電磁波から複数の所定の
    周波数ポイントを選択して周波数ポイントごとの信号レ
    ベルのデータを出力するチューナと、前記チューナの出
    力した信号レベルのデータの内、最小値から所定の数ま
    での小さな値のデータを無効にするデータ無効手段と、
    前記チューナの出力した信号レベルのデータの内、無効
    データを除いたデータを用いて平均信号レベルを算出す
    る計算手段と、計算した平均信号レベルが基準値を超え
    ているか否かにより部分放電が発生しているか否かを判
    定する判定手段とを具備することを特徴とする電気機器
    絶縁診断装置。
  3. 【請求項3】 電気機器の絶縁劣化による部分放電によ
    り発生する電磁波を検出できる位置に配置されるアンテ
    ナと、前記アンテナが受信した電磁波から複数の所定の
    周波数ポイントを選択して周波数ポイントごとの信号レ
    ベルのデータを出力するチューナと、前記チューナの出
    力した信号レベルのデータの内、最大値から第1の所定
    数の大きな値のデータ及び最小値から第2の所定の数ま
    での小さな値のデータを無効にするデータ無効手段と、
    前記チューナの出力した信号レベルのデータの内、無効
    データを除いたデータを用いて平均信号レベルを算出す
    る計算手段と、計算した平均信号レベルが基準値を超え
    ているか否かにより部分放電が発生しているか否かを判
    定する判定手段とを具備することを特徴とする電気機器
    絶縁診断装置。
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