JP5062726B2 - 部分放電検出装置 - Google Patents
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Description
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、部分放電発生位置の判定のみならず、当該発生位置における部分放電電荷量を知ることが出来る部分放電検出装置を得ることを目的とする。
部分放電の強度を金属容器の互いに異なる位置において検出する複数の部分放電センサ、これら部分放電センサの検出出力に基づき金属容器内の部分放電発生位置を演算する位置演算部、および部分放電センサの検出出力と当該部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との情報に基づき部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量を演算する電荷量演算部を備え、位置演算部は、2個の部分放電センサの検出出力の検出時間差に基づき金属容器内の部分放電発生位置を演算し、
電荷量演算部は、予め設定された金属容器内における部分放電電荷量の減衰特性データに基づき部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の減衰量を演算し、当該減衰量と部分放電センサの検出出力とから部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量を演算し、
更に、電荷量演算部は、第1の部分放電センサの検出出力および当該第1の部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第1の減衰量に基づき部分放電発生位置で発生している第1の部分放電電荷量Q1と、第2の部分放電センサの検出出力および当該第2の部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第2の減衰量に基づき部分放電発生位置で発生している第2の部分放電電荷量Q2とを演算する手段、
および第1および第2の減衰量に基づき減衰量が小さくなるにつれて大きくなる第1および第2の重み係数k1、k2(k1+k2=1)を求め、部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量Qを、Q=Q1×k1+Q2×k2として演算する手段を備えたものである。
更に、位置演算部は、2個の部分放電センサの検出出力の検出時間差に基づき金属容器内の部分放電発生位置を演算するので、部分放電発生位置が簡便確実に得られ、電荷量演算部は、予め設定された金属容器内における部分放電電荷量の減衰特性データに基づき部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の減衰量を演算し、当該減衰量と部分放電センサの検出出力とから部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量を演算するので、部分放電発生位置における電荷量を簡便確実に演算でき、
更に、電荷量演算部は、第1の部分放電センサの検出出力および当該第1の部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第1の減衰量に基づき部分放電発生位置で発生している第1の部分放電電荷量Q1と、第2の部分放電センサの検出出力および当該第2の部分放電センサの位置と位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第2の減衰量に基づき部分放電発生位置で発生している第2の部分放電電荷量Q2とを演算する手段、
および第1および第2の減衰量に基づき減衰量が小さくなるにつれて大きくなる第1および第2の重み係数k1、k2(k1+k2=1)を求め、部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量Qを、Q=Q1×k1+Q2×k2として演算する手段を備えたので、1個の部分放電センサによる結果を採用する場合に比較して確率的に電荷量の演算値の信頼性が向上することが期待できる。
図1は、この発明の実施の形態1における部分放電検出装置の検出対象となるガス絶縁機器の構成例を示すものである。ガス絶縁機器は、全体としては、金属容器の内部に電圧印加部分を収容し、六弗化硫黄等の絶縁性ガスを封入したものであるが、具体的には、図1に示すように、想定される変電所等の構成に応じて各種の単位構造体を適宜組み合わせて構成される。即ち、例えば、棒状の導体が中心を貫通する筒状部Tと、遮断器CB、断路器DS、接地スイッチESや変流器CT等の電気機器を内蔵する機器部と、内蔵する導体が分岐する分岐部B等が組み合わされて構成されている。また、これら各単位構造体の接合部分には、導体を金属容器内部で絶縁支持する絶縁スペーサを内蔵するスペーサ部SPが配置されている。
本願発明では、部分放電センサの検出出力から部分放電発生位置を演算し、更に、この発生位置における部分放電電荷量を演算する内容が重要であるが、その前段として必要となる処理、即ち、部分放電センサの検出信号からノイズと識別し、実際に発生している部分放電の信号波形を求めるための処理について図2を参照してその概要を説明する。
ガス絶縁容器10内のp点における導体11上で部分放電が発生した場合、当該部分放電は部分放電センサ12a、12bで相次いで所定の時間差をもって検出される。これら検出信号13a、13bは、トリガ検出回路14、波形メモリ15および部分放電発生認識装置16a、16bに同時に入力される。波形メモリ15は、後述する部分放電発生信号17の出力がない限り検出信号13a、13bの記憶を行わない。
例えば、部分放電センサ1とセンサ2とからの波形データS1、S2の検出時間差が0.01μsで、センサ1の方が早く検出したとすると、部分放電発生位置X(センサ1の位置から部分放電発生位置までの距離(m))は、次式により求めることが出来る。
但し、L:部分放電センサ間の距離(m)、t:検出時間差(s)である。
例えば、L=16(m)とすると、X=6.5(m)となる。予め、図1に示すガス絶縁機器の構成をデータベース23として登録しておくと、そのデータを呼び出すことにより、部分放電が、例えば、センサ1側のCT部で発生していることが検出できる。
先ず、センサ1の波形データS1の波高値(mV)からセンサ1の位置において検出された電荷量(pC)を求める。このため、予め、センサ直近で電荷量が既知の模擬パルスを注入しそのときのセンサ出力を測定することで、波形データS1と電荷量との関係特性を求めておき、その関係からセンサ位置における電荷量を算出する。
このため、電荷量演算部22の演算器24は、先ず、ガス絶縁機器構成データ23を取り込み、位置演算部21からの部分放電発生位置の情報と照合することにより、部分放電が、図1に示すガス絶縁機器のどの単位構造体の中で発生しているかを求める。これによって、センサ1から部分放電発生位置に至る各単位構造体の種別が明らかになる。
先ず、棒状の導体が中心を貫通するだけの簡単な形状の筒状部Tは、その長さ(距離)による減衰を考慮する。例えば、275kVのガス絶縁母線では、距離減衰7dB/km(平成10年電気学会全国大会「275kV長距離GILの竣工試験結果」図3参照)程度であり、これらの数値から単位長当たりの減衰量を求めておき減衰特性データ25に予め格納しておく。
内蔵する導体が分岐する分岐部Bは、直角分岐(T分岐)で減衰率は約70%とされている。
筒状部Tおよび分岐部Bにおける減衰は、共に、部分放電波形の周波数特性にはほとんど影響しないとされている。
先の実施の形態1では、部分放電発生位置の演算は、センサ1と2からの波形データS1とS2とから求めたが、その部分放電発生位置における部分放電の電荷量の演算は、もっぱらセンサ1からの波形データS1に基づき求めた。この実施の形態2においては、2個のセンサ1、2からの波形データS1、S2を共に活用し、部分放電発生位置における電荷量の演算をより信頼度の高いものとすることを狙ったものである。
そして、電荷量合成部26は、2個の電荷量演算部22−1と22−2とから出力される電荷量Q1、Q2を、各演算過程で得られる減衰量A1とA2とを比較し、減衰量の演算値が小さい方の結果により重みを持たせる形で合成して電荷量Qを演算する。
従って、合成された電荷量Qは下式で求められる。
Q=Q1×k1+Q2×k2=0.7×10+0.3×8=9.4
部分放電電荷量の減衰特性データは、筒状部に対しては単位長さ当たりの減衰率で設定され、分岐部、スペーサ部、機器部に対してはそれらの種別に応じた減衰率で設定されるので、各部での減衰量が簡便確実に演算できる。
22,22−1,22−2 電荷量演算部、23 ガス絶縁機器構成データ、
24 演算器、25 部分放電電荷量の減衰特性データ、26 電荷量合成部、
T 筒状部、CT,CB,ES,DS 機器部、SP スペーサ部、B 分岐部。
Claims (3)
- 電圧印加部分を内蔵する金属容器の内部に発生する部分放電を検出するものであって、
上記部分放電の強度を上記金属容器の互いに異なる位置において検出する複数の部分放電センサ、これら部分放電センサの検出出力に基づき上記金属容器内の部分放電発生位置を演算する位置演算部、および上記部分放電センサの検出出力と当該部分放電センサの位置と上記位置演算部で演算された部分放電発生位置との情報に基づき上記部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量を演算する電荷量演算部を備え、
上記位置演算部は、2個の上記部分放電センサの検出出力の検出時間差に基づき上記金属容器内の部分放電発生位置を演算し、
上記電荷量演算部は、予め設定された上記金属容器内における部分放電電荷量の減衰特性データに基づき上記部分放電センサの位置と上記位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の減衰量を演算し、当該減衰量と上記部分放電センサの検出出力とから上記部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量を演算し、
上記電荷量演算部は、第1の部分放電センサの検出出力および当該第1の部分放電センサの位置と上記位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第1の減衰量に基づき上記部分放電発生位置で発生している第1の部分放電電荷量Q1と、第2の部分放電センサの検出出力および当該第2の部分放電センサの位置と上記位置演算部で演算された部分放電発生位置との間における部分放電電荷量の第2の減衰量に基づき上記部分放電発生位置で発生している第2の部分放電電荷量Q2とを演算する手段、
および上記第1および第2の減衰量に基づき上記減衰量が小さくなるにつれて大きくなる第1および第2の重み係数k1、k2(k1+k2=1)を求め、上記部分放電発生位置で発生している部分放電電荷量Qを、Q=Q1×k1+Q2×k2として演算する手段を備えたことを特徴とする部分放電検出装置。 - 上記金属容器が、所定長さの筒状で上記電圧印加部分である棒状の導体が中心を貫通する筒状部、および上記導体が分岐する分岐部と上記導体を絶縁支持する絶縁スペーサを内蔵したスペーサ部と上記導体に接続された電気機器を内蔵した機器部とのいずれかを備える場合、
上記部分放電電荷量の減衰特性データは、上記筒状部に対しては単位長さ当たりの減衰率で設定され、上記分岐部、スペーサ部、機器部に対してはそれらの種別に応じた減衰率で設定されることを特徴とする請求項1記載の部分放電検出装置。 - 上記スペーサ部に設定される減衰率は、上記部分放電センサの検出出力の周波数特性と当該部分放電センサの位置と上記部分放電発生位置との間に存在する上記絶縁スペーサの枚数とに応じて設定されることを特徴とする請求項2記載の部分放電検出装置。
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