JP5228558B2 - 電磁波検知による部分放電検出装置及びその検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧の電気設備や機器から発生する部分放電を検出する装置及び方法に係り、特に電磁波検知による部分放電検出装置及びその検出方法に関するものである。

高圧の電気設備や機器に共通して発生する異常現象としては、製造時の不良や経年劣化の影響による部分放電の発生が挙げられる。一般的にモールド機器などに使用される絶縁材料内部に微小な空隙状欠陥部（ボイド）や剥離部などがあると、運転時にその部分に電界が集中し、部分放電と呼ばれる微弱な放電が発生する。また、モールド絶縁体表面の汚損の影響によっても部分放電が発生することがある。

特に、後者の場合には、汚損を除去すれば、部分放電を防止できるけれども、前者の場合の部分放電は、防止ができず、回復性はない。部分放電が発生した状態で運転を継続すると、ボイドや剥離状態を進展させる恐れがあり、最終的には、絶縁破壊に至る危険性がある。

電気機器（供試体）で発生する部分放電には、高電圧モールド部位の表面汚損などによる気中放電（コロナ）や、モールド機器内部のクラック・ボイド・剥離といった欠陥部で発生する放電が挙げられる。部分放電検出手法としては、次のような４つの手法がある。

（ａ）供試体の主回路に直接カップリングコンデンサ（ＣＣ）を接続し、部分放電発生に伴うパルス電圧を測定する電気的手法（ＣＣ法）、
（ｂ）接地線に高周波ＣＴを取り付けて（接地線電流方式）、部分放電の発生に伴い発生するパルス電流を測定する電気的手法（高周波ＣＴ法）、
（ｃ）部分放電発生に伴う弾性波振動や放電音を音響的に検出する診断測定手法、
（ｄ）部分放電発生に伴い放出される電磁波を測定する（電磁波検出法）などが挙げられる。

上記（ａ）のＣＣ法は、図１４に示す部分放電の校正・測定回路図において、供試体ＴＦ中の部分放電による電荷量Ｑを検出インピーダンスＺに発生する電圧Ｖｄとして捉えるもので、供試体ＴＦで電荷量Ｑの部分放電が発生した場合に、検出インピーダンスＺの両端に発生する電圧Ｖｄは、供試体ＴＦの静電容量Ｃａ、結合コンデンサＣｋの静電容量、検出インピーダンスＺとその周波数特性などにより計算では求めることが出来ない。

このため、図１４では、既知の電荷量Ｑｃａｌを供試体ＴＦに注入して測定器ＭＩの感度調整（校正）を行うようにしている。なお、図中、Ｃｂは供試体ＴＦの欠陥部に直列に挿入される静電容量、Ｃｃは供試体ＴＦの欠陥部の静電容量である。

また、上記（ｂ）の高周波ＣＴ法は、上述の主回路の電圧から直接部分放電を測定する手法（ａ）に比較して、接地線に高周波ＣＴを取り付けるのみの非常に簡便な手法であるが、接地線に混入しているノイズの影響を受けやすく、測定放電電荷量の目安とする校正が困難なことと、部分放電検出感度が極端に低下する（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、上記（ｃ）の代表例としては、一つにＡｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ（以下ＡＥ法：音響法）が挙げられる。ＡＥ法は、主に圧電素子によるセンサで、金属表面など固体中を伝搬する弾性波を検出し、信号処理を行うことで、部分放電発生値を推測する手法として応用されている。

この他、同様に圧電素子をセンサとしてパラボラで部分放電発生に伴い生じた超音波を直接捉える音響法もあるが、気中へ放出された超音波を標的とするため、コロナ放電を検出の対象としている。この手法は、集音した信号を増幅回路や各種フィルタを通してＦＦＴ演算などにより放電音を特定する手法として応用されている。

さらにまた、上記（ｄ）は、一般的にはアンテナとスペクトラムアナライザを使用し、部分放電電磁波を検出する方法であるが、放送波などの環境電磁波（以下ノイズと称す）の影響が課題となる（例えば、特許文献２から５参照。）。

上記（ａ）のＣＣ法では、測定のためには供試体に直接カップリングコンデンサを接続する必要があるとともに、試験電圧印加用の電源設備を必要とし、測定を行う度に設備や機器の停止が必要となるなどの問題がある。

上記（ｂ）の高周波ＣＴ法での部分放電測定は、設備の接地線に高周波ＣＴを取り付けて測定を行う構成であるが、配電盤などに収納されている各機器や部品は、基本的に共通接地されているため、部分放電が検出された場合、その発生位置の特定が困難である。また、漏れ電流に付加されるパルス電流を測定するため、上述のＣＣ法に比べ、部分放電検出感度が悪い問題がある。

上記（ｃ）の部分放電発生に伴う弾性波振動や放電音を音響的に検出する診断測定手法（ＡＥ法）では、運転中の放電現象による弾性波を直接もしくは間接的に検出するが、配電盤に収納されたモールド機器では間接的検出法として、図１５に示す配電盤１の側面壁１ａなどにＡＥセンサ２を取り付けて測定を行う手段がある。なお、３は変圧器（モールド機器）である。

図１５のように側壁面１ａに取り付けたＡＥセンサ２を用いれば、配電盤１の内部の放電現象に伴う弾性波を検出可能である反面、内部のどの部分（あるいはどの相）で放電現象が起きているかの特定が困難である。さらに、雑音（ホワイトノイズ）の影響も大きく、ノイズの中から小さな放電現象に伴う信号を取り出すことも課題である。

特に、変圧器は鉄心を有しており、これを発生源とした騒音が発生し部分放電の検出精度を低下させている。騒音発生源の直接要因としては、鉄心の繋ぎ目および積層間に働く磁気力による振動と、鉄心の磁歪現象による振動が挙げられる。

また、二次的要因としては、フレーム、鉄心締付構造や周囲条件による共振現象と、磁気力および磁歪現象による構造物振動などが挙げられる。これらの振動が、電源電圧波形に同期して発生するため、同様に電源電圧に同期して発生するＡＥ法による部分放電測定信号に混在し、測定された信号が部分放電によるものか振動ノイズによるものかの判別が困難である。

また、放電現象を音響により捉える手法では、配電盤に収納されている変圧器へ適用する場合、盤内に配置されたバリアなどにより測定が困難な場合があり、さらに、完全に密閉されている場合は、バリアなどの開放が必要となる。なお、この方式では、気中放電（コロナ放電）は捉えられるが、モールド機器内部で発生した部分放電の検出は不可能である。ＡＥ法と同様に、ノイズの中から小さな放電音を抽出することも課題である。さらに、測定結果から三相のどの相の変圧器から部分放電が発生しているかを明確に把握することが困難である。

上記（ｄ）の電磁波検出法（部分放電検出法）は、診断対象物に対して非接触で測定が行える利点がある。また、モールド機器内部で発生した部分放電も接地された鉄板や金網などで完全遮蔽されなければ、外部から検出することが可能である点は利点である。

ただし、電気設備や機器で発生する部分放電で、大気中への放電や絶縁物表面で生じるコロナ放電や、モールド機器の絶縁物内部で発生する部分放電に伴い放出される電磁波は、図１６に示すように、一般的には数十〜数百ＭＨｚの帯域に出現する。

図１６は、コロナ放電に伴い放出された電磁波測定結果の一例を示す。例えば、図１６では、３０〜５０、１１０〜１６０，２５０〜４００ＭＨｚが部分放電電磁波で、７０〜１１０ＭＨｚ，１７０〜２３０，４７０〜５００ＭＨｚなどが放送波などのノイズである。

なお、図１６の測定結果には、同様な帯域に放送波などによるノイズも放出されているため、フィールドによってはノイズと部分放電電磁波の判別が困難である問題もある。

また、上記特許文献２や特許文献４では、対象電気機器の近傍に部分放電が生じたときに発生する電磁波を検出する部分放電検出用アンテナと、ノイズのみを測定するノイズ検出用アンテナを２つ設ける方法である。この方法による部分放電検出では、まず、ノイズ検出アンテナでノイズレベルが規定値以下の周波数測定点を複数設定する過程を行う。その後、この過程で決定された各周波数測定点で、部分放電を検出用アンテナで測定することによりノイズを除去している。

電気機器からの部分放電検出には、スペクトラム・アナライザ（スペアナと称す）を適用して測定することも行われている（例えば、特許文献２の図９参照。）。
特開平０７−３３５４４５号公報 特開平０７−３３３２８８号公報 特開平０９−１１３５７３号公報 特開平１０−２１０６４７号公報 特開２００５−２６５６８４号公報

上記特許文献２，４においては、ノイズ検出用アンテナを部分放電が検出されない位置に配置しなければならないが、このアンテナの位置の特定が難しい問題がある。ノイズ検出用アンテナを機器に近すぎると、部分放電を検出してしまうおそれがある。また、あまり離れるとノイズ出力の状況が部分放電検出用アンテナの位置と異なってしまい、作業性が低下する。

このため、対象電気機器の運転が停止できる場合は、機器の運転を一度停止し、ノイズを測定後に再び対象電気機器を運転し、部分放電を測定する手段が取られる。この場合、電気機器の運転と停止といった作業が加算され手間と時間がかかり、さらに作業性の低下につながるおそれがある。

上記特許文献２，４において、部分放電を検出するには、はじめにノイズ検出用アンテナでノイズレベルが規定値以下の周波数測定点を複数設定する過程を行う。その後、この過程で決定された各周波数測定点を部分放電検出用アンテナで測定することによりノイズを除去する手段を採用している。このような手段では、アンテナを移動または切り換えての２回の測定を行なわなければならず、手間と作業時間が相当費やす問題がある。

また、ノイズが発生していた周波数測定点は、部分放電電磁波の測定対象外となるため、この測定対象外周波数測定点で、どんなに大きな部分放電による電磁波が発生していたとしても、測定できないため、測定精度が著しく低下する問題もある。

また、前記スペアナで部分放電電磁波を測定する場合には、放送波などのノイズに隠されて部分放電電磁波を検出（測定）することができない問題もある。

特に、スペアナで上記のように信号を測定する場合に、部分放電信号が何回発生しているのかが判断できないので、精度のよい測定ができなかった。

また、上記の不具合を解消するために、高性能なコンピュータ等の演算装置を使用して時間−周波数分析を行っても次のような問題点も生じる。

測定対象電磁波が高い周波数帯域（数百ＭＨｚ以上）であり、測定時間もある程度長いことが必要であるため、データ量が膨大となり、時間−周波数分析の処理に時間がかかるとともに、高性能なコンピュータ等の演算装置自体の重量もあり、携帯性に欠け、高価である。

本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたもので、部分放電電磁波検出の作業の簡素化および部分放電検出時間の短縮を図るとともに、部分放電電磁波とノイズとの判別を容易にし、また、部分放電電磁波と印加電圧に依存しないランダムなノイズとが容易に判別することができる電磁波検知による部分放電検出装置及びその検出方法を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、請求項１は、部分放電発生の対象電気機器本体の近傍に配置され、部分放電電磁波を受信するアンテナと、
このアンテナで受信した部分放電電磁波が入力され、入力された電磁波を時間−周波数分析する時間−周波数分析部と、
この時間−周波数分析結果より部分放電電磁波を抽出する信号抽出部と、
この信号抽出部で分析抽出された部分放電電磁波を、印加電圧の１／２周期またはｎ（ｎ：1以上の整数）周期毎に区切って電磁波発生時間毎に順次並べて分布表示する信号処理部と、
分布表示された電磁波発生時間が印加電圧の特定の位相に特定の位相にデータが偏っている場合にはノイズと判定し、データが散在している場合には部分放電と判定する判定部を備え、
前記時間−周波数分析部は、アンテナで受信された電磁波信号を分配する分配器と、この分配器で分配された電磁波信号を一定の周波数帯域毎にフィルタ処理する複数の帯域フィルタと、これら帯域フィルタからの出力信号をそれぞれパルス変換又はエンベロープ検波する複数のパルス変換器又はエンベロープ検波器とから構成されることを特徴する。

また、請求項２に係わる発明は、前記信号処理部は、電磁波発生時間毎に、印加電圧の１／２周期またはｎ周期毎に区切って順次並べて表示された電磁波発生時間をｍ（ｍ：2つ以上の整数）分割して時間帯毎の電磁波発生回数をカウントし、そのカウント分布を棒グラフ表示させることを特徴とする。

また、請求項３に係わる発明は前記信号抽出部、信号処理部及び判定部をコンピュータで構成し、前記アンテナで受信した部分放電電磁波のアナログ信号をディジタル信号に変換して前記時間−周波数分析部に入力して時間−周波数分析し、この時間−周波数分析部から出力される信号をコンピュータに入力して電気機器本体から発生した部分放電電磁波であるかを演算処理し、部分放電電磁波の有無を判定したことを特徴とする。

また、請求項４に係わる発明は、請求項３において、電気機器本体から印加電圧が与えられるオシロスコープと、このオシロスコープと前記時間−周波数分析部との間に同期回路を設け、オシロスコープで検出した印加電圧波形と時間−周波数分析部の出力電圧波形との同期を取って前記コンピュータに入力し、
前記電気機器本体の部分放電電磁波発生相を、前記コンピュータ判定したことを特徴とする。
また、請求項５に係わる発明は、前記信号抽出部は、入力された部分放電電磁波を時間解析し、一定の出力以上の電磁波のうち周波数幅があらかじめ設定された閾値以上で、かつ、発生継続時間があらかじめ設定した閾値以下のときに部分放電電磁波として抽出することを特徴とする。

また、請求項６に係わる発明は、部分放電電磁波を受信するアンテナを、部分放電発生の対象電気機器本体の近傍に配置し、このアンテナで部分放電電磁波受信した後、その部分放電電磁波を時間−周波数分析して部分放電電磁波を抽出し、
抽出された部分放電電磁波を信号処理部に入力し、信号処理部で印加電圧の１／２周期またはｎ（ｎ：1以上の整数）周期毎に区切って電磁波発生時間帯毎に順次部分放電電磁波を並べて分布表示し、判定部により電磁波発生時間が印加電圧の特定の位相に特定の位相にデータが偏っている場合にはノイズと判定し、データが散在している場合には部分放電と判定するものであって、
前記時間−周波数分析は、アンテナで受信された電磁波信号を複数に分配した後、分配された電磁波信号を一定の周波数帯域毎にフィルタ処理してからそれぞれパルス変換又はエンベロープ検波したことを特徴とする。

また、請求項７に係わる発明は、前記抽出は、入力された部分放電電磁波を時間解析し、一定の出力以上の電磁波のうち周波数幅があらかじめ設定された閾値以上で、かつ、発生継続時間があらかじめ設定した閾値以下のときに部分放電電磁波とすることを特徴とする。

また、請求項８に係わる発明は、前記印加電圧の１／２周期またはｎ周期毎に区切って順次並べて表示された電磁波発生時間をｍ（ｍ：2つ以上の整数）分割して時間帯毎の電磁波発生回数をカウントし、分布表示した結果を棒グラフ表示して電気機器本体の三相印加電圧波形と対比し、三相印加電圧の「山」付近で電磁波の発生回数が多いときに前記対象電気機器本体の三相全てから部分放電電磁波が発生していると判定することを特徴とする。

本発明によれば、部分放電電磁波とノイズとの判別が容易になるために、部分放電電磁波と一定時間以上継続している連続的なノイズとの識別が容易に判別することができるようになり、また、周辺機器からのノイズとも容易に判別することができ、しかも、部分放電電磁波と印加電圧に依存しないランダムなノイズも容易に判別することができる。

また、本発明によれば、１回の計測で複数の解析結果が得られて判断できるため、判別精度を向上させることができ、従って、一定の出力のノイズが発生していても判別することができる。

さらに、本発明によれば、印加電圧波形を同時に取り込むことにより、部分放電発生相を精度よく特定することができる。

この他、本発明の実施の形態１，２によれば、計測時間の短縮化を図ることができるとともに、構成の簡略化を図ることにより、コンパクトで軽量しかも、経済的に有利となるなどの利点がある。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１を示すブロック構成図で、図１において、部分放電電磁波は、図２に示す周波数ｆ₁，ｆ₂・・・ｆ_kが受信可能な広帯域特性を有するアンテナ１１で受信される。このアンテナ１１は、部分放電検出の対象電気機器の近傍に配置される。アンテナ１１で受信した部分放電の信号は、増幅器１２に入力されて、一定レベルまで増幅される。増幅器１２の出力は、分配器１３に入力されて、複数ｋ個に分配される。分配された信号は、複数ｋ個から構成される帯域フィルタ１４₁〜１４_k（帯域出力周波数ｆ₁，ｆ₂・・・ｆ_k）に入力され、その帯域フィルタ１４₁〜１４_kの出力には信号Ｆ₁，Ｆ₂・・・Ｆ_kが送出される。例えば、ｋ＝３とし測定周波数点をｆ₁，ｆ₂，ｆ₃とした。

なお、周波数ｆ₁とｆ₂の間隔および周波数ｆ₂とｆ₃の間隔をそれぞれ５ＭＨｚとした。

図３に示す電磁波をアンテナ１１が受信したとき、帯域フィルタ１４₁〜１４₃の出力には、図４（ａ）に示す信号Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃が送出されるが、信号Ｆ₁，Ｆ₂は、時間ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃に出力され、信号Ｆ₃は、時間ｔ₁，ｔ₃に出力される。

帯域フィルタ１４₁〜１４₃から出力された信号Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃は、パルス変換器１５₁〜１５₃に入力される。パルス変換器１５₁〜１５₃は、入力された信号の値が一定値以上ある時間に図４（ｂ）に示すパルス信号Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を出力するものである。このパルス変換により高周波成分がカットされ、データが簡素化されて取り扱いが容易になる。

なお、パルス変換器は、上記の説明では３個の場合について述べたが、このパルス変換器は、帯域フィルタ１４₁〜１４_kと同数の複数ｋ個設けられる。

以上のように複数ｋ個の周波数成分を抽出することにより、演算装置を使用した時間−周波数分析を実施したのと同様な作用効果が得られる。

次にパルス変換器１５₁〜１５_kの各出力信号は、信号抽出部１６に入力され、この信号抽出部１６では、後述のような第１の時間解析が実施され、部分放電電磁波であるかが抽出される。例えば、部分放電電磁波の判定値を周波数幅が１０ＭＨｚ以上とし、かつ発生継続時間が閾値（例えば０．１ｍｓ）以下の電磁波を部分放電電磁波とした場合には、図３に示した周波数ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃において、同時に部分放電電磁波が出力されたｂ₁，ｂ₃の場合が部分放電電磁波となる。

よって、ｋ＝３の場合には、信号抽出部１６に入力されるパルス信号Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃で同時に出力のある時間ｔ₁，ｔ₃のパルス信号が、図４（ｂ）に示すＳ信号（部分放電電磁波）として出力される。これにより部分放電電磁波と図３ａに示す放送波などのノイズとの区別が容易となる。この信号抽出部１６が出力したＳ信号は、信号処理部１７で後述のような第２、第３の時間解析が実施され、判定部１８にて部分放電の有無が判定される。

なお、実施の形態１で示したブロック構成のうち、分配器１３、帯域フィルタ１４₁〜１４_k、パルス変換器１５₁〜１５_kで、時間−周波数分析部１９が構成される。

また、上記パルス変換器１５₁〜１５_kの代わりにエンベロープ検波器（包絡線検波器）を使用しても同様な作用効果が得られる。
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２を示すブロック構成図で、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して述べる。この実施の形態２は、実施の形態１において、アンテナ１１、増幅器１２、分配器１３および帯域フィルタ１４₁〜１４_kの構成に代えて、複数のアンテナ２１₁〜２１_kと複数の増幅器１２₁〜１２_kで構成し、増幅器１２₁〜１２_kの出力Ｆ₁，Ｆ₂，・・・Ｆ_kをパルス変換器１５₁〜１５_kに入力したものである。

この実施の形態２では、アンテナ２１₁〜２１_kは、それぞれ周波数ｆ₁，ｆ₂，・・・ｆ_kに選択性のある鋭い特性（図２に示すような特性）を有するものを使用する。この実施の形態２においても、実施の形態１と同様な作用効果が得られる。

なお、上記実施の形態１，２で部分放電電磁波を検出すると検出時間が演算装置による時間−周波数分析を実施するより、早く行なうことができる。
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３を示すブロック構成図で、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図６において、時間−周波数分析部１９の出力信号は信号抽出部１６に送られる。信号抽出部１６では、後述のように第１の時間解析が実施され、信号処理部１７へ入力される。信号処理部１７では、後述の第２、第３の時間解析が実施される。この解析結果から部分放電電磁波とノイズとの差異が判別できるようになる。この結果が判定部１８に入力され、部分放電の有無が判定される。

次に信号抽出部１６と信号処理部１７における時間解析について述べる。この時間解析には、以下のような第１から第３の時間解析がある。

「第１の時間解析」
図１７及び図１８に、時間−周波数分析部１９からの出力データの一部を示す。このデータより、一定の出力以上の電磁波のうち、周波数幅が閾値（例えば１０ＭＨｚ）以上で、かつ発生継続時間が閾値（例えば０．１ｍｓ）以下の電磁波を部分放電電磁波として抽出する。図７及び図８はその抽出データの一部を示す特性図で、この図７は回転機における部分放電電磁波の抽出データの場合の例であり、図８は、周辺機器から発生している部分放電とよく似たノイズの抽出データの場合の例を示した。

「第２の時間解析」
上記図７、図８に示すように信号抽出部１６で抽出されたデータの電磁波発生時間に着目し、印加電圧の１／２周期またはｎ周期（ｎ：１以上の整数）に区切って、回転機における部分放電電磁波と周辺機器からのノイズのデータを、順次上に並べて表示した電磁波発生時間に対する時間のグラフが、図９と図１０である。

図９と図１０のグラフでは、印加電圧の１周期に区切った（５０Ｈｚなので１周期は２０ｍｓ）例を示す。図９と図１０の表示方法は、グラフの原点を０ｍｓ（スタート）とし、第１の時間解析で抽出したデータの発生時間を
「０〜２０ｍｓをｘ軸方向にｘ＝０，ｙ＝０から、ｘ＝２０ｍｓ、ｙ＝０に表示
２０〜４０ｍｓをｘ軸方向にｘ＝０，ｙ＝２０ｍｓから、ｘ＝２０ｍｓ、ｙ＝２０ｍｓに表示
４０〜６０ｍｓをｘ軸方向にｘ＝０，ｙ＝４０ｍｓから、ｘ＝２０ｍｓ、ｙ＝４０ｍｓに表示」
以上のように順次繰り返して表示している。

従って、電磁波発生時間が図１０に示すように印加電圧の特定の位相にデータ（黒印）が偏っている場合（縦方向に並んでいる場合）は、ノイズと判定し、図９のようにデータが散在している場合は、部分放電電磁波と判定する。

よって、図１０に示すように特定の狭い時間帯（例えば、０．５ｍｓ以内に３個以上データがある場合）に集中しているデータをノイズと判定し、削除する。

「第３の時間解析」
また、図９に示すｘ軸の電磁波発生時間帯をｍ分割し（ｍ：２以上の整数）、時間帯ごとの電磁波発生回数をカウントし、分布表示させた結果の棒グラフを図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）では、２０ｍｓを２０分割して表示した例である。横軸の時間帯は、１：０〜１ｍｓ、２：１〜２ｍｓ、３：２〜３ｍｓ、・・・２０：１９〜２０ｍｓを表している。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す電磁波発生回数と印加電圧波形を対比して見たときの三相電圧波形図で、この図１１（ｂ）は、三相電圧波形の「谷」となる図１１（ａ）の横軸の１，３，７，１０，１３，１７では電磁波発生回数が少なく、逆に三相電圧波形の「山」となるところで発生回数が多くなったことを示している。（回転機における部分放電の発生は、通常印加電圧波形の「山」付近で三相とも発生することが知られていることが認識できた。）
このことから部分放電は、印加電圧波形に依存した三相すべてから発生していることが特定できる。よって、発生回数が閾値以上であり、特定の位置に分布が見られる（部分放電特有の分布）ときに部分放電が発生していると判定できる。

以上のように放送波等の連続発生ノイズ、部分放電電磁波によく似た周辺機器からのノイズ、印加電圧に依存しないランダムなノイズ等と区別し、部分放電電磁波を漏れなく検出することにより、精度の良い部分放電電磁波検出が可能になる。

なお、実施形態３において、時間ー周波数分析１９は、演算装置で、短時間フーリエ変換としたが、ウェーブレット変換や、ウィグナー分布関数でもよい。また、信号抽出部１６、信号処理部１７、判定部１８はコンピュータ３３で構成してもよい。

もし一定出力のノイズが発生していても判別することができる特徴がある。（部分放電電磁波の出力は、一定ではなく大小の出力が混合している）例として、図７に示す第１の時間解析する方法で抽出したデータを出力大と小の２種類に分類し、第３の時間解析を実施した結果が図１２である。図１２から２種類の解析結果ともに同様の結果を示し、判断精度を高めることができる。
［実施の形態５］
図１３は、本発明の実施の形態５を示すブロック構成図で、図１３において、３４はオシロスコープで、このオシロスコープ３４に電気機器から印加電圧を与える。３５は同期回路で、この同期回路３５は、オシロスコープ３４で検出した印加電圧の波形と、時間−周波数分析部１９とで検出する部分放電電磁波との同期をとるものである。

図１３に示すように、時間−周波数分析部１９で検出した部分放電電磁波と同期を取った印加電圧の波形をコンピュータ３３に同時に取り込み、前記第３の時間解析との比較を行うと、部分放電発生相が精度よく検出が可能になる。

本発明の実施の形態１を示すブロック構成図。 アンテナの周波数特性図。 時間−周波数分析特性図。 （ａ）は帯域フィルタの出力信号を、（ｂ）はパルス変換器の出力信号を示す説明図。 本発明の実施の形態２を示すブロック構成図。 本発明の実施の形態３を示すブロック構成図。 回転機における部分放電電磁波の抽出データの場合における時間−周波数分析特性図。 周辺機器から発生しているノイズの抽出データの場合における時間−周波数分析特性図。 回転機における部分放電電磁波における電磁波発生時間に対する時間のグラフ。 周辺機器からのノイズにおける電磁発生時間に対する時間のグラフ。 （ａ）は電磁波発生時間帯をｍ分割し、時間帯ごとの電磁波発生回数をカウントし分布表示させた棒グラフ、（ｂ）は電磁波発生回数と印加電圧波形を対比して見たときの三相電圧波形図。 データを大小２種類に分類して第３の時間解析を実施した結果を示すグラフ。 本発明の実施の形態５を示すブロック構成図。 部分放電の校正・測定回路図。 ＡＥセンサによる部分放電測定構成図。 コロナ放電に伴い放出された電磁波測定結果の周波数スペクトラムの特性図。 回転機における部分放電電磁波の時間−周波数分析特性図。 周辺機器から発生しているノイズの時間−周波数分析特性図。

符号の説明

１１…アンテナ
１２…増幅器
１３…分配器
１４₁〜１４_k…帯域フィルタ
１５₁〜１５_k…パルス変換器
１６…信号抽出部
１７…信号処理部
１８…判定部

Claims (8)

1. 部分放電発生の対象電気機器本体の近傍に配置され、部分放電電磁波を受信するアンテナと、
   このアンテナで受信した部分放電電磁波が入力され、入力された電磁波を時間−周波数分析する時間−周波数分析部と、
   この時間−周波数分析結果より部分放電電磁波を抽出する信号抽出部と、
   この信号抽出部で分析抽出された部分放電電磁波を、印加電圧の１／２周期またはｎ（ｎ：1以上の整数）周期毎に区切って電磁波発生時間毎に順次並べて分布表示する信号処理部と、
   分布表示された電磁波発生時間が印加電圧の特定の位相に特定の位相にデータが偏っている場合にはノイズと判定し、データが散在している場合には部分放電と判定する判定部を備え、
   前記時間−周波数分析部は、アンテナで受信された電磁波信号を分配する分配器と、この分配器で分配された電磁波信号を一定の周波数帯域毎にフィルタ処理する複数の帯域フィルタと、これら帯域フィルタからの出力信号をそれぞれパルス変換又はエンベロープ検波する複数のパルス変換器又はエンベロープ検波器とから構成されることを特徴する電磁波検知による部分放電電磁波検出装置。
2. 前記信号処理部は、電磁波発生時間毎に、印加電圧の１／２周期またはｎ周期毎に区切って順次並べて表示された電磁波発生時間をｍ（ｍ：2つ以上の整数）分割して時間帯毎の電磁波発生回数をカウントし、そのカウント分布を棒グラフ表示させることを特徴とする請求項１記載の電磁波検知による部分放電電磁波検出装置。
3. 前記信号抽出部、信号処理部及び判定部をコンピュータで構成し、前記アンテナで受信した部分放電電磁波のアナログ信号をディジタル信号に変換して前記時間−周波数分析部に入力して時間−周波数分析し、この時間−周波数分析部から出力される信号をコンピュータに入力して電気機器本体から発生した部分放電電磁波であるかを演算処理し、部分放電電磁波の有無を判定したことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁波検知による部分放電電磁波検出装置。
4. 電気機器本体から印加電圧が与えられるオシロスコープと、このオシロスコープと前記時間−周波数分析部との間に同期回路を設け、オシロスコープで検出した印加電圧波形と時間−周波数分析部の出力電圧波形との同期を取って前記コンピュータに入力し、
   前記電気機器本体の部分放電電磁波発生相を、前記コンピュータ判定したことを特徴とする請求項３記載の電磁波検知による部分放電電磁波検出装置。
5. 前記信号抽出部は、入力された部分放電電磁波を時間解析し、一定の出力以上の電磁波のうち周波数幅があらかじめ設定された閾値以上で、かつ、発生継続時間があらかじめ設定した閾値以下のときに部分放電電磁波として抽出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電磁波検知による部分放電電磁波検出装置。
6. 部分放電電磁波を受信するアンテナを、部分放電発生の対象電気機器本体の近傍に配置し、このアンテナで部分放電電磁波受信した後、その部分放電電磁波を時間−周波数分析して部分放電電磁波を抽出し、
   抽出された部分放電電磁波を信号処理部に入力し、信号処理部で印加電圧の１／２周期またはｎ（ｎ：1以上の整数）周期毎に区切って電磁波発生時間帯毎に順次部分放電電磁波を並べて分布表示し、判定部により電磁波発生時間が印加電圧の特定の位相に特定の位相にデータが偏っている場合にはノイズと判定し、データが散在している場合には部分放電と判定するものであって、
   前記時間−周波数分析は、アンテナで受信された電磁波信号を複数に分配した後、分配された電磁波信号を一定の周波数帯域毎にフィルタ処理してからそれぞれパルス変換又はエンベロープ検波したことを特徴とする電磁波検知による部分放電電磁波検出方法。
7. 前記抽出は、入力された部分放電電磁波を時間解析し、一定の出力以上の電磁波のうち周波数幅があらかじめ設定された閾値以上で、かつ、発生継続時間があらかじめ設定した閾値以下のときに部分放電電磁波とすることを特徴とする請求項６記載の電磁波検知による部分放電電磁波検出方法。
8. 前記印加電圧の１／２周期またはｎ周期毎に区切って順次並べて表示された電磁波発生時間をｍ（ｍ：2つ以上の整数）分割して時間帯毎の電磁波発生回数をカウントし、分布表示した結果を棒グラフ表示して電気機器本体の三相印加電圧波形と対比し、三相印加電圧の「山」付近で電磁波の発生回数が多いときに前記対象電気機器本体の三相全てから部分放電電磁波が発生していると判定することを特徴とする請求項７記載の電磁波検知の部分放電電磁波検出方法。

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