JP5414413B2 - Partial discharge diagnostic method and partial discharge diagnostic device for gas insulated switchgear - Google Patents

Partial discharge diagnostic method and partial discharge diagnostic device for gas insulated switchgear Download PDF

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Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法および部分放電診断装置に関するものである。   The present invention relates to a partial discharge diagnostic method and a partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear.

従来の電力機器の部分放電診断手法では、特許文献1のように、センサなどの手段により検出した部分放電信号から、放電頻度n、放電電荷量q、放電発生位相φなどのパラメータを抽出し、各パラメータの分布によって部分放電の診断を実施している。   In the conventional partial discharge diagnosis method for electric power equipment, as in Patent Document 1, parameters such as discharge frequency n, discharge charge amount q, discharge generation phase φ are extracted from a partial discharge signal detected by means such as a sensor, The diagnosis of partial discharge is carried out according to the distribution of each parameter.

特開平6−34696号公報JP-A-6-34696

上記のような従来の手法は、φ−q分布やφ−q−n分布などの複数のパラメータによる分布から、その相関関係を読み取り診断を行う必要があった。これは放電の原信号を観察して診断を行うことに比べれば効率化・簡易化された手法ではあるが、それでも非熟練者にとっては難しく、知識と経験を必要とするという問題があった。   The conventional method as described above needs to perform diagnosis by reading the correlation from a plurality of parameters such as φ-q distribution and φ-qn distribution. This is a method that is more efficient and simplified than diagnosing by observing the original discharge signal, but it is still difficult for non-experts and requires knowledge and experience.

また、上記のような従来の手法では、アルゴリズムによる自動診断を行う場合、パラメータ数が複数に渡るため、アルゴリズムが複雑で構築が困難になるという問題があった。   Further, in the conventional method as described above, when performing automatic diagnosis by an algorithm, there is a problem that since the number of parameters is plural, the algorithm is complicated and difficult to construct.

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、部分放電の診断に熟練を必要とせず、自動診断のためのアルゴリズムの構築も容易なガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法および部分放電診断装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and does not require skill in diagnosis of partial discharge, and it is easy to construct an algorithm for automatic diagnosis. An object is to provide a partial discharge diagnostic apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法は、絶縁ガスが封入された金属容器内に中心導体が収納されてなるガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法であって、前記金属容器内の部分放電の放電源から放射された電磁波をセンサにより検出するステップと、前記中心導体に課電される課電電圧を所定の電圧に降圧して取得するステップと、前記センサの出力する電磁波信号からノイズを分離して部分放電信号を検出するステップと、一定時間内に検出されたすべての前記部分放電信号について、前記課電電圧信号に基づき、課電位相−信号強度平面上での位置に対して前記部分放電の発生頻度を計数することにより、課電位相−信号強度−発生頻度分布を表す放電マップを作成するステップと、前記課電位相−信号強度平面上での放電信号の密集パターンを表した領域であるリージョンについて、前記発生頻度を質量とみなしたときの力学的な重心を算出するステップと、前記重心の値を診断結果として出力するステップと、を含むこと特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a partial discharge diagnosis method for a gas-insulated switchgear according to the present invention includes a gas-insulated switchgear in which a central conductor is housed in a metal container filled with an insulating gas. And a step of detecting, by a sensor, an electromagnetic wave radiated from a partial discharge discharge power source in the metal container, and a step-down voltage applied to the central conductor to a predetermined voltage. Obtaining the step, separating the noise from the electromagnetic wave signal output from the sensor and detecting the partial discharge signal, and for all the partial discharge signals detected within a predetermined time, based on the applied voltage signal. Then, by counting the occurrence frequency of the partial discharge with respect to the position on the applied potential phase-signal intensity plane, a discharge map representing the applied potential phase-signal intensity-occurrence frequency distribution is created. And calculating a dynamic center of gravity when the generation frequency is regarded as mass for a region that is a region representing a dense pattern of discharge signals on the applied phase-signal intensity plane; and Outputting the value of the center of gravity as a diagnosis result.

この発明によれば、部分放電の発生頻度を質量とみなしたときの重心に基づいて部分放電の診断を行うことができるので、診断の簡易化が実現されて熟練を必要とせず、さらに自動診断のためのアルゴリズムの構築も容易になる、という効果がある。   According to the present invention, since the partial discharge can be diagnosed based on the center of gravity when the occurrence frequency of the partial discharge is regarded as the mass, the diagnosis is simplified and no skill is required. There is an effect that it is easy to construct an algorithm for.

図1は、実施の形態1にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a partial discharge diagnostic device for a gas-insulated switchgear according to a first embodiment. 図2は、放電マップの生成方法を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a discharge map generation method. 図3は、リージョンと重心を示した放電マップの一例である。FIG. 3 is an example of a discharge map showing the region and the center of gravity. 図4は、課電電圧の変化に対する重心の遷移を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the transition of the center of gravity with respect to the change in the applied voltage. 図5は、課電電圧の変化に対する密度の遷移を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a transition of density with respect to a change in applied voltage. 図6は、コンピュータにより実現される部分放電診断処理のための機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram for partial discharge diagnosis processing realized by a computer.

以下に、本発明にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法および部分放電診断装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a partial discharge diagnostic method and a partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置の構成を示す模式図である。図1では、ガス絶縁開閉装置の主たる構成要素として、内部に絶縁ガスが封入されるとともに相互に接続された筒状の金属容器1,2と、これらの金属容器1,2中に収納され課電される中心導体3と、金属容器1,2内を複数のガス空間に仕切るとともに、中心導体3を支持する絶縁物製のスペーサー4と、電力送配電回路系統(図示せず)と当該ガス絶縁開閉装置を接続するためのブッシング5と、が示されている。なお、ガス絶縁開閉装置が組み込まれている電力送配電回路系統によっては、ブッシング5の替わりにケーブルヘッドが取り付けられている場合もある。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a partial discharge diagnostic device of a gas insulated switchgear according to the present embodiment. In FIG. 1, as main components of the gas insulated switchgear, cylindrical metal containers 1, 2 that are filled with an insulating gas and connected to each other, and stored in these metal containers 1, 2 are charged. The center conductor 3 to be electrified, the metal containers 1 and 2 are partitioned into a plurality of gas spaces, the spacer 4 made of an insulator for supporting the center conductor 3, the power transmission / distribution circuit system (not shown), and the gas A bushing 5 for connecting an insulated switchgear is shown. Depending on the power transmission / distribution circuit system in which the gas insulated switchgear is incorporated, a cable head may be attached instead of the bushing 5.

また、図1では、部分放電診断装置の主たる構成要素として、電磁波信号を検出するセンサ6と、このセンサ6に接続された信号増幅器7と、この信号増幅器7に接続されたA/D変換器8と、中心導体3に課電される課電電圧を分圧して出力する課電電圧信号取得部としての分圧器9と、この分圧器9に接続されたA/D変換器10と、A/D変換器8,10の両出力が入力されるデータ処理部としてのコンピュータ11と、が示されている。   In FIG. 1, as main components of the partial discharge diagnostic apparatus, a sensor 6 for detecting an electromagnetic wave signal, a signal amplifier 7 connected to the sensor 6, and an A / D converter connected to the signal amplifier 7 are used. 8, a voltage divider 9 as an applied voltage signal acquisition unit that divides and outputs an applied voltage applied to the center conductor 3, an A / D converter 10 connected to the voltage divider 9, and A A computer 11 is shown as a data processing unit to which both outputs of the / D converters 8 and 10 are input.

センサ6は、ガス絶縁開閉装置の内部に絶縁欠陥が存在する場合に発生する、部分放電の放電源より放射される電磁波を測定するための部分放電センサである。図1では、センサ6は、例えばスペーサー4からガス絶縁開閉装置の外部に漏洩する電磁波を検出するセンサとして示しているが、ガス絶縁開閉装置の内部に設置されるような様式のものであってもよい。   The sensor 6 is a partial discharge sensor for measuring an electromagnetic wave radiated from a partial discharge discharge source that occurs when an insulation defect exists in the gas insulated switchgear. In FIG. 1, the sensor 6 is illustrated as a sensor that detects electromagnetic waves leaking from the spacer 4 to the outside of the gas-insulated switchgear. For example, the sensor 6 is installed in the gas-insulated switchgear. Also good.

信号増幅器7は、センサ6が検出した電磁波信号を増幅する機能を有するものである。信号増幅器7で増幅されたアナログ信号はA/D変換器8によってデジタル信号に変換され、このデジタル信号がコンピュータ11に送られる。   The signal amplifier 7 has a function of amplifying the electromagnetic wave signal detected by the sensor 6. The analog signal amplified by the signal amplifier 7 is converted into a digital signal by the A / D converter 8, and this digital signal is sent to the computer 11.

一方、分圧器9は、中心導体3に課電される課電電圧を所定の電圧に降圧し、この信号をA/D変換器10に出力する。A/D変換器10は、分圧器9の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することで、分圧された課電電圧信号をデジタル信号としてコンピュータ11に出力する。コンピュータ11では、A/D変換器8から入力された電磁波信号とA/D変換器10から入力された前記課電電圧信号を用い、リアルタイム処理、または記憶装置(図示せず)への記憶後の後処理によって部分放電の診断を行う。   On the other hand, the voltage divider 9 steps down the applied voltage applied to the central conductor 3 to a predetermined voltage and outputs this signal to the A / D converter 10. The A / D converter 10 converts the output signal of the voltage divider 9 from an analog signal to a digital signal, and outputs the divided applied voltage signal to the computer 11 as a digital signal. The computer 11 uses the electromagnetic wave signal input from the A / D converter 8 and the applied voltage signal input from the A / D converter 10 to perform real-time processing or storage in a storage device (not shown). The partial discharge is diagnosed by post-processing.

次に、本実施の形態の動作について説明する。A/D変換器8,10からコンピュータ11に信号が入力されるまでの動作は前述の通りであるので、以下ではコンピュータ11による信号処理について説明する。図6は、コンピュータ11により実現される部分放電診断処理のための機能ブロック図である。図6に示すように、信号処理部としてのコンピュータ11は、部分放電信号検出部12、放電マップ生成部13、重心算出部14、および放電診断部15等の機能を備える。   Next, the operation of the present embodiment will be described. Since the operation until the signal is input from the A / D converters 8 and 10 to the computer 11 is as described above, signal processing by the computer 11 will be described below. FIG. 6 is a functional block diagram for the partial discharge diagnosis process realized by the computer 11. As shown in FIG. 6, the computer 11 as a signal processing unit includes functions of a partial discharge signal detection unit 12, a discharge map generation unit 13, a center of gravity calculation unit 14, a discharge diagnosis unit 15, and the like.

本実施の形態にかかる部分放電診断装置は、ある一定時間Tfを処理単位として、放電信号の処理を行う。Tfとしては、例えば30秒〜1分程度とすることができる。部分放電信号検出部12は、A/D変換器8から入力された電磁波信号をノイズと部分放電信号とに分離し、部分放電信号のみを抽出して処理の対象とする。分離方法は問わないが、例えばある一定の信号強度を閾値として、この閾値以上の信号を部分放電信号として分離する方法などがある。   The partial discharge diagnostic apparatus according to the present embodiment processes a discharge signal with a certain time Tf as a processing unit. Tf can be set to, for example, about 30 seconds to 1 minute. The partial discharge signal detection unit 12 separates the electromagnetic wave signal input from the A / D converter 8 into noise and partial discharge signal, and extracts only the partial discharge signal as a processing target. There is no limitation on the separation method. For example, there is a method in which a certain signal intensity is used as a threshold, and a signal equal to or higher than the threshold is separated as a partial discharge signal.

次に、放電マップ生成部13は、部分放電信号検出部12から出力された部分放電信号とA/D変換器10から出力された課電電圧信号とに基づき、Tf間に観測されたすべての部分放電パルスについて、課電位相φ−放電電荷量q平面上での位置に対して部分放電の発生頻度n(カウント数)を計数することで放電マップの作成を行う。なお、課電位相φは課電電圧信号の位相である。また、qは放電電荷量に比例する信号強度でもよい。   Next, based on the partial discharge signal output from the partial discharge signal detection unit 12 and the applied voltage signal output from the A / D converter 10, the discharge map generation unit 13 performs all the observations during Tf. For the partial discharge pulse, a discharge map is created by counting the occurrence frequency n (count number) of the partial discharge with respect to the position on the applied potential phase φ-discharge charge amount q plane. Note that the applied voltage phase φ is the phase of the applied voltage signal. Further, q may be a signal intensity proportional to the discharge charge amount.

図2は、放電マップの生成方法を説明するための図である。図2に示すように、課電位相φ−信号強度q平面において、φ軸、q軸をそれぞれ例えば一定間隔(この間隔をΔφ、Δqとする。)で分割することでメッシュ構造を構築する。なお、メッシュの各マス目である小領域をスロットと呼ぶ。各スロットは、(φ、q)座標の代表値とΔφ、Δqとにより特徴付けられる。放電マップ生成部13は、各部分放電パルスに対して、放電発生位相および信号強度から該当するスロットを判定し、スロット毎に発生回数のカウントを行っていく。そして、Tf間に発生したすべての部分放電パルスについてカウントを終えることで放電マップの構築が完了する。図2において、例えば、「18」と記載されたスロットでは、このスロットの条件に該当する部分放電が18回発生したことを意味する。放電マップを表示する場合、nを適当なカラースケールに変換した2次元カラーマップ、または3次元マップなどにより表示することができる。このようにして、Tf毎に一枚の放電マップが作成される。   FIG. 2 is a diagram for explaining a discharge map generation method. As shown in FIG. 2, the mesh structure is constructed by dividing the φ axis and the q axis, for example, at regular intervals (the intervals are Δφ and Δq) on the potential applied phase φ-signal intensity q plane. A small area that is each square of the mesh is called a slot. Each slot is characterized by a representative value of (φ, q) coordinates and Δφ, Δq. The discharge map generator 13 determines a corresponding slot from the discharge generation phase and the signal intensity for each partial discharge pulse, and counts the number of occurrences for each slot. Then, the construction of the discharge map is completed by finishing counting all the partial discharge pulses generated during Tf. In FIG. 2, for example, in a slot described as “18”, it means that the partial discharge corresponding to the condition of this slot has occurred 18 times. When the discharge map is displayed, it can be displayed by a two-dimensional color map in which n is converted to an appropriate color scale or a three-dimensional map. In this way, one discharge map is created for each Tf.

こうして作成された放電マップにおいて、部分放電信号はその位相同期性により密集した信号として観測される。すなわち、放電源の種類と放電発生位相との間には相関があり、部分放電信号は放電マップ上の密集したパターンとして現れるという特性がある。   In the discharge map created in this way, the partial discharge signals are observed as dense signals due to their phase synchronism. That is, there is a correlation between the type of discharge source and the discharge generation phase, and there is a characteristic that the partial discharge signal appears as a dense pattern on the discharge map.

次に、本実施の形態では、放電マップ上のこのような信号の密集パターンをリージョンとして定義し、さらに重心算出部14によりリージョンごとに重心の算出を行う。ここで、重心とは、発生頻度nを質量とみなしたときの力学的重心であり、リージョンごとに算出される。重心は、放電信号の情報を集約した点と解することができる。   Next, in the present embodiment, such a dense pattern of signals on the discharge map is defined as a region, and the centroid calculation unit 14 calculates the centroid for each region. Here, the center of gravity is a mechanical center of gravity when the occurrence frequency n is regarded as mass, and is calculated for each region. The center of gravity can be interpreted as a point where the information of the discharge signal is collected.

なお、リージョンの抽出方法は問わず、実際に得られた放電マップのパターンに基づいて動的に抽出してもよいし、あるいは予想される放電源の特性等に基づいて予めリージョンを定義していてもよい。例えば、重心算出部14によりφ−q平面においてnの値が0ではないスロットからなる連結された領域をリージョンとして抽出してもよいし、あるいは、簡易的に正極性放電と負極性放電に分け、課電電圧の正負によりφ−q平面を2つのリージョン(0≦φ<πとπ≦φ<2πの各領域)に分けるなどしてもよい。   Regardless of the region extraction method, the region may be extracted dynamically based on the actually obtained discharge map pattern, or the region may be defined in advance based on the expected discharge characteristics. May be. For example, the center of gravity calculation unit 14 may extract a connected region including slots whose n value is not 0 in the φ-q plane as a region, or simply divide into positive discharge and negative discharge. The φ-q plane may be divided into two regions (each region of 0 ≦ φ <π and π ≦ φ <2π) depending on whether the applied voltage is positive or negative.

重心の算出は、例えば、リージョン中で発生頻度nのスロットを質量nの質点とみなし、その力学的重心を求めることで行うことができる。あるいは、リージョン中で各放電パルスを質量1の質点とみなし、その力学的重心を求めてもよい。重心は、φ−q−nの放電信号分布において、放電が最も盛んな場所を示す一つの指標となり、そのリージョンを代表する一点となる。   The calculation of the center of gravity can be performed, for example, by regarding the slot having the occurrence frequency n in the region as the mass point of the mass n and obtaining the mechanical center of gravity. Alternatively, each discharge pulse may be regarded as a mass point of mass 1 in the region, and the mechanical center of gravity may be obtained. The center of gravity is one index indicating the place where discharge is most active in the discharge signal distribution of φ−q−n, and is a point representing the region.

続いて、放電診断部15は、リージョンごとに算出された重心の値を診断結果として出力する。また、部分放電診断部15は、表示装置(図示せず)により図3のような放電マップを表示する。図3は、リージョンと重心を示した放電マップの一例である。図3では、横軸を課電位相(φ)、縦軸を信号強度(q)とし、放電頻度(n)をハッチングの違いにより示している。図3より、重心Gの課電位相は約270°であることがわかる。作業者は、重心の課電位相値から放電源の種類を識別できるとともに、重心の信号強度から放電の大きさを知ることができる。   Subsequently, the discharge diagnosis unit 15 outputs the value of the center of gravity calculated for each region as a diagnosis result. Moreover, the partial discharge diagnosis part 15 displays a discharge map like FIG. 3 with a display apparatus (not shown). FIG. 3 is an example of a discharge map showing the region and the center of gravity. In FIG. 3, the horizontal axis is the applied voltage phase (φ), the vertical axis is the signal intensity (q), and the discharge frequency (n) is indicated by the difference in hatching. From FIG. 3, it can be seen that the applied voltage phase of the center of gravity G is about 270 °. The operator can identify the type of discharge source from the applied potential phase value at the center of gravity, and can know the magnitude of discharge from the signal intensity at the center of gravity.

また、放電診断部15に放電源の種類を自動的に識別させる機能を付与することもできる。この場合、放電診断部15は、放電源の種類と放電発生位相とを関係付けるデータベースを保持し、算出された重心の位相とこのデータベースを比較することにより、放電源の種類の特定を行い、診断結果として放電源の種類を出力する。なお、このデータベースは、実測やシミュレーション等に基づいて予め作成しておく(例えば、図4を参照)。   In addition, the discharge diagnosis unit 15 can be given a function of automatically identifying the type of discharge source. In this case, the discharge diagnosis unit 15 holds a database that relates the type of discharge source and the discharge generation phase, compares the calculated phase of the center of gravity with this database, identifies the type of discharge source, The type of discharge source is output as the diagnosis result. This database is created in advance based on actual measurement, simulation, or the like (for example, see FIG. 4).

従来、放電源の識別はいわゆるPoint on Waveの考え方によって、φ−nグラフなどにおいて放電が盛んな位相に注目し診断を行ってきた。しかし、広がりがあり、揺らぎも発生する分布において、放電が盛んな位相を特定することは非熟練者には難しく、またコンピュータで自動診断などを行う場合も扱いが困難である。   Conventionally, the discharge source has been identified by focusing on the phase where discharge is active in the φ-n graph or the like based on the so-called Point on Wave concept. However, it is difficult for an unskilled person to specify a phase in which discharge is active in a distribution that is wide and fluctuates, and it is also difficult to handle automatic diagnosis with a computer.

一方、本実施の形態では、放電信号が位相同期性により放電マップ上のある密集パターンとして表れる特性から、近接して分布する信号の塊をリージョンとして定義し、各リージョンについて幾何学的、統計的な特徴を表すパラメータである重心を算出して診断を行う。   On the other hand, in this embodiment, due to the characteristic that the discharge signal appears as a certain dense pattern on the discharge map due to the phase synchronization, a cluster of closely distributed signals is defined as a region, and each region is geometrically and statistically Diagnosis is made by calculating the center of gravity, which is a parameter representing a characteristic.

本実施の形態によれば、重心という放電信号を代表する一点を抽出し、この単一点に注目することでPoint on Waveによる診断を行うことができ、放電源識別の簡易化を実現することができる。   According to the present embodiment, one point representing the discharge signal called the center of gravity is extracted, and by focusing on this single point, diagnosis by Point on Wave can be performed, and simplification of discharge source identification can be realized. it can.

また、本実施の形態によれば、従来のように放電マップ上の広がりのある領域をみて診断する必要がないことから、熟練を必要としないという効果がある。   Further, according to the present embodiment, it is not necessary to make a diagnosis by looking at a wide area on the discharge map as in the prior art, so that there is an effect that no skill is required.

また、本実施の形態によれば、アルゴリズムによる自動診断を行う場合、重心を算出すればよいので、アルゴリズムの構築が容易となる。この自動診断は、上述した診断方法の手順が記述されたプログラムによって動作が制御されるコンピュータ11によって実現することが可能である。なお、コンピュータ11としては、CPUなどの制御装置と、ROM(Read Only Memory)やRAMなどの記憶装置と、HDDなどの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えた通常のハードウェア構成を利用することができる。   Further, according to the present embodiment, when performing automatic diagnosis by an algorithm, the center of gravity only needs to be calculated, so that the algorithm can be easily constructed. This automatic diagnosis can be realized by the computer 11 whose operation is controlled by a program in which the procedure of the above-described diagnosis method is described. The computer 11 includes a control device such as a CPU, a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM, an external storage device such as an HDD, a display device such as a display device, and an input such as a keyboard and a mouse. A normal hardware configuration with the device can be used.

また、重心は、複数の放電パルスの平均化処理から求められるため、ロバスト性が高いという効果がある。   Further, since the center of gravity is obtained from the averaging process of a plurality of discharge pulses, there is an effect that the robustness is high.

実施の形態2.
本実施の形態では、課電電圧の変化に対する重心の遷移に着目し、放電の進展度について診断する。
Embodiment 2. FIG.
In this embodiment, paying attention to the transition of the center of gravity with respect to a change in applied voltage, the degree of progress of discharge is diagnosed.

図4は、課電電圧の変化に対する重心の遷移を示した図である。図4では、横軸は課電位相、縦軸は信号強度を示し、放電源は例えば針電極と浮き電極である。ここで、針電極は、金属容器1,2内に存在する針状の金属異物である。また、浮き電極は、中心導体3上などで絶縁物を介して浮いた状態で支持されている金属異物であり、例えばスペーサーの一部が剥離して中心導体3上に落下しさらにこの上に脱落したボルトが存在する場合などを想定したものである。   FIG. 4 is a diagram showing the transition of the center of gravity with respect to the change in the applied voltage. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the applied voltage phase, the vertical axis indicates the signal intensity, and the discharge source is, for example, a needle electrode and a floating electrode. Here, the needle electrode is a needle-like metal foreign object existing in the metal containers 1 and 2. The floating electrode is a metallic foreign object supported in a state where it floats on the central conductor 3 or the like via an insulator. For example, a part of the spacer is peeled off and falls onto the central conductor 3 and further onto this. This assumes that there are missing bolts.

また、図4では、例えば二種類の浮き電極と針電極とに対して、中心導体3の課電電圧を一定間隔で上昇させたときの重心の遷移をグラフにしている。なお、浮き電極放電については、重心の遷移方向を矢印で示している。例えば、浮き電極を放電源とする放電信号(リージョン1)の重心は、課電電圧の上昇に伴い、課電位相が0〜90°の範囲内でほぼ一定方向に遷移している。具体的には、遷移方向は課電位相が減少しかつ信号強度が増大する方向であるが、信号強度の増加はわずかであって変化の傾きはかなり小さい。また、別の浮き電極を放電源とする放電信号(リージョン2)の重心は、課電電圧の上昇に伴い、課電位相が180°〜270°の範囲内でほぼ一定方向に遷移している。具体的には、遷移方向は課電位相が減少しかつ信号強度が増大する方向であるが、変化の傾きはリージョン1の場合と比べて大きい。また、針電極を放電源とする放電信号(リージョン3)の重心はほとんど遷移せず、課電位相が260°の付近で停留している。   FIG. 4 is a graph showing the transition of the center of gravity when the applied voltage of the center conductor 3 is increased at regular intervals, for example, for two types of floating electrodes and needle electrodes. For floating electrode discharge, the transition direction of the center of gravity is indicated by an arrow. For example, the center of gravity of the discharge signal (region 1) that uses the floating electrode as a discharge power source changes in a substantially constant direction within the range of 0 to 90 ° as the applied voltage increases. Specifically, the transition direction is a direction in which the applied voltage phase decreases and the signal intensity increases, but the increase in signal intensity is slight and the change gradient is quite small. In addition, the center of gravity of the discharge signal (region 2) using another floating electrode as a discharge power source changes in a substantially constant direction within the range of 180 ° to 270 ° as the applied voltage increases. . Specifically, the transition direction is a direction in which the applied voltage phase decreases and the signal intensity increases, but the gradient of the change is larger than that in the region 1. Further, the center of gravity of the discharge signal (region 3) using the needle electrode as a discharge source hardly changes, and the applied potential phase is stopped at around 260 °.

このように、少なくとも浮き電極については課電電圧の変化に伴いある一定の比例関係に従って重心の遷移が観測される。また、放電は課電電圧の上昇に伴って進展するため、
少なくともある種の放電源については、重心の遷移を調べることで、放電の進展度合を診断することができる。例えば、図4において、課電位相と放電進展度とを対応させて、放電進展度を診断することができる。具体的には、例えば課電位相をある特定の値と比較し、課電位相が当該特定の値よりも小さいときは、放電進展度が大きいというように判断することができる。
As described above, at least for the floating electrode, the transition of the center of gravity is observed according to a certain proportional relationship with the change of the applied voltage. In addition, since the discharge progresses as the applied voltage increases,
For at least some types of discharge sources, the progress of discharge can be diagnosed by examining the transition of the center of gravity. For example, in FIG. 4, the discharge progress degree can be diagnosed by making the applied voltage phase correspond to the discharge progress degree. Specifically, for example, the applied voltage phase is compared with a specific value, and when the applied voltage phase is smaller than the specified value, it can be determined that the degree of progress of discharge is large.

そこで、本実施の形態では、放電診断部15にて、定期的に放電マップを作成し、重心の経時変化を調べる。具体的には、図4のようなグラフを作成して、課電位相−信号強度平面上での重心の遷移を調べる。すなわち、放電信号観測後に、定期的に重心の位置を算出して重心の遷移を調べることにより、放電の進展度合を診断することができる。なお、ガス絶縁開閉装置の運用中、課電電圧は一定に制御されているが、部分放電の発生により絶縁ガスが分解されるなどして絶縁性能が低下すると、実質的には課電電圧を上げた場合と同じ状況となり、例えば浮き電極放電については重心の遷移が観測される。   Therefore, in the present embodiment, the discharge diagnosis unit 15 periodically creates a discharge map and examines the change in the center of gravity over time. Specifically, a graph as shown in FIG. 4 is created, and the transition of the center of gravity on the potential applied phase-signal intensity plane is examined. That is, after the discharge signal is observed, the progress of the discharge can be diagnosed by periodically calculating the position of the center of gravity and examining the transition of the center of gravity. Note that while the gas insulated switchgear is in operation, the applied voltage is controlled to be constant. However, if the insulation performance deteriorates due to decomposition of the insulating gas due to the occurrence of partial discharge, the applied voltage is substantially reduced. For example, a transition of the center of gravity is observed for the floating electrode discharge.

本実施の形態によれば、放電信号の重心の遷移を調べることにより、少なくともある種の放電源については、放電の進展度の診断が可能になる、という効果がある。   According to the present embodiment, by examining the transition of the center of gravity of the discharge signal, there is an effect that the progress of discharge can be diagnosed at least for some types of discharge sources.

実施の形態3.
実施の形態2では、課電電圧の変化に対する重心の遷移に基づいて、放電の進展度を診断する方法について説明した。しかしながら、針電極放電に関しては重心の遷移は見られず、実施の形態2の方法を適用することができなかった。そこで、本実施の形態では、別のパラメータである密度の遷移に着目し、放電の進展度を診断する。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the method of diagnosing the progress of discharge based on the transition of the center of gravity with respect to the change in applied voltage has been described. However, no transition of the center of gravity was observed for the needle electrode discharge, and the method of the second embodiment could not be applied. In this embodiment, therefore, the progress of discharge is diagnosed by paying attention to density transition, which is another parameter.

密度の算出は、リージョン内の放電総数をリージョンの大きさを表す面積で割ることで行う。すなわち、密度は単位面積当たりの放電回数である。面積はφ−q平面上での面積であり、φ・qの物理量で表される。また、面積の算出方法は問わないが、例えば、φ−q平面上で単一のスロットの面積ΔS=Δφ×Δqを求めておき、リージョン内の総スロット数Kにつき、S×Kによる積算で求める方法などがある。   The density is calculated by dividing the total number of discharges in the region by the area representing the size of the region. That is, the density is the number of discharges per unit area. The area is an area on the φ-q plane and is represented by a physical quantity of φ · q. The area calculation method is not limited. For example, the area ΔS = Δφ × Δq of a single slot on the φ-q plane is obtained, and the total number of slots K in the region is calculated by integration with S × K. There are ways to find it.

図5は、課電電圧の変化に対する密度の遷移を示した図であり、(a)は浮き電極放電の場合、(b)は針電極放電の場合を示す。横軸は課電電圧、縦軸は上記密度である。   FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a transition of density with respect to a change in applied voltage, where FIG. 5A shows a floating electrode discharge and FIG. 5B shows a needle electrode discharge. The horizontal axis is the applied voltage, and the vertical axis is the density.

図5(a)では、図4の二種の浮き電極放電、すなわち浮き電極放電(リージョン1)と浮き電極放電(リージョン2)について、課電電圧の変化に伴う密度の変化をグラフにしている。同図に示すように、浮き電極放電(リージョン2)に関しては密度の変化はほとんど見られないものの、浮き電極放電(リージョン1)に関しては課電電圧の上昇に伴い密度も増加している。また、その変化の度合はほぼ直線的である。   FIG. 5A is a graph showing changes in density accompanying changes in applied voltage for the two types of floating electrode discharges in FIG. 4, that is, floating electrode discharge (region 1) and floating electrode discharge (region 2). . As shown in the figure, the density of the floating electrode discharge (region 2) hardly changes, but the density of the floating electrode discharge (region 1) increases as the applied voltage increases. The degree of change is almost linear.

図5(b)では、図4の針電極放電(リージョン3)について、課電電圧の変化に伴う密度の変化をグラフにしている。同図に示すように、課電電圧の上昇に伴い密度も増加している。また、その変化の度合はほぼ直線的である。   FIG. 5B is a graph showing changes in density accompanying changes in applied voltage for the needle electrode discharge (region 3) in FIG. As shown in the figure, the density increases as the applied voltage increases. The degree of change is almost linear.

実施の形態2で説明したように、課電電圧の上昇に伴って、放電は進展する。また、図5に示すように、少なくとも針電極については課電電圧の変化に伴い密度が遷移する。したがって、重心の遷移によっては放電進展度を診断できなった針電極放電についても、密度の遷移を調べることで、放電の進展度合を診断できることがわかる。例えば、図5(b)において、密度と放電進展度とを対応させて、放電進展度を診断することができる。   As described in the second embodiment, the discharge progresses as the applied voltage increases. Further, as shown in FIG. 5, at least the needle electrode has a density transition as the applied voltage changes. Therefore, it is understood that the progress degree of the discharge can be diagnosed by examining the density transition of the needle electrode discharge in which the degree of discharge progress cannot be diagnosed depending on the transition of the center of gravity. For example, in FIG. 5B, the discharge progress degree can be diagnosed by making the density correspond to the discharge progress degree.

本実施の形態では、放電診断部15により、定期的に放電マップを作成し、密度の経時変化について調べる。すなわち、放電信号観測後に、定期的に重心の位置を算出して重心の遷移を調べるとともに密度を算出して密度の遷移も調べる。上述のように、ガス絶縁開閉装置の運用中、課電電圧は一定に制御されているが、部分放電の発生により絶縁ガスが分解されるなどして絶縁性能が低下すると、実質的には課電電圧を上げた場合と同じ状況となり、例えば針電極放電については密度の遷移が観測される。   In the present embodiment, the discharge diagnosis unit 15 periodically creates a discharge map and examines the density change with time. That is, after the discharge signal is observed, the position of the center of gravity is periodically calculated to check the transition of the center of gravity, and the density is calculated to check the density transition. As described above, the applied voltage is controlled to be constant during the operation of the gas insulated switchgear. However, if the insulation performance is degraded due to decomposition of the insulation gas due to the occurrence of partial discharge, the voltage is substantially imposed. The situation is the same as when the electric voltage is increased. For example, a transition in density is observed for the needle electrode discharge.

本実施の形態によれば、実施の形態2で説明した重心の遷移に加えて密度の遷移を調べることで、より広範な放電源に関する放電の進展度合の診断が可能となる。   According to the present embodiment, by examining the density transition in addition to the center-of-gravity transition described in the second embodiment, it is possible to diagnose the progress of discharge related to a wider discharge source.

以上のように、本発明は、ガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法および部分放電診断装置として有用である。   As described above, the present invention is useful as a partial discharge diagnostic method and a partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear.

1,2 金属容器
3 中心導体
4 スペーサー
5 ブッシング
6 センサ
7 信号増幅器
8,10 A/D変換器
9 分圧器
11 コンピュータ
12 部分放電信号検出部
13 放電マップ生成部
14 重心算出部
15 放電診断部
1, 2 Metal container 3 Central conductor 4 Spacer 5 Bushing 6 Sensor 7 Signal amplifier 8, 10 A / D converter 9 Voltage divider
11 Computer 12 Partial Discharge Signal Detection Unit 13 Discharge Map Generation Unit 14 Center of Gravity Calculation Unit 15 Discharge Diagnosis Unit

Claims (10)

絶縁ガスが封入された金属容器内に中心導体が収納されてなるガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法であって、
前記金属容器内の部分放電の放電源から放射された電磁波をセンサにより検出するステップと、
前記中心導体に課電される課電電圧を所定の電圧に降圧して課電電圧信号として取得するステップと、
前記センサの出力する電磁波信号からノイズを分離して部分放電信号を検出するステップと、
一定時間内に検出されたすべての前記部分放電信号について、前記課電電圧信号に基づき、課電位相−信号強度平面上での位置に対して前記部分放電の発生頻度を計数することにより、課電位相−信号強度−発生頻度分布を表す放電マップを作成するステップと、
前記課電位相−信号強度平面上での放電信号の密集パターンを表した領域であるリージョンについて、前記発生頻度を質量とみなしたときの力学的な重心を算出するステップと、
前記重心の値を診断結果として出力するステップと、
を含むこと特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。
A partial discharge diagnosis method for a gas insulated switchgear in which a central conductor is housed in a metal container filled with an insulating gas,
Detecting electromagnetic waves radiated from a partial discharge discharge source in the metal container with a sensor;
Reducing the applied voltage applied to the central conductor to a predetermined voltage to obtain an applied voltage signal;
Separating a noise from an electromagnetic wave signal output from the sensor to detect a partial discharge signal;
For all the partial discharge signals detected within a certain period of time, the frequency of occurrence of the partial discharge is counted with respect to the position on the applied phase-signal intensity plane based on the applied voltage signal. Creating a discharge map representing potential phase-signal intensity-occurrence frequency distribution;
For a region that is a region representing a dense pattern of discharge signals on the applied potential phase-signal intensity plane, calculating a dynamic center of gravity when the generation frequency is regarded as mass;
Outputting the value of the center of gravity as a diagnostic result;
A partial discharge diagnostic method for a gas-insulated switchgear characterized by comprising:
前記重心を算出した後に、放電源の種類と課電位相とを関係付けたデータベースを用い、前記重心の課電位相値とこのデータベースとを比較することにより、前記放電源の種類を特定してその識別結果を出力することを特徴とする請求項1に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。   After calculating the center of gravity, using a database in which the type of discharge source and the applied phase are related, by comparing the database with the applied phase value of the center of gravity, the type of the discharge source is specified. The partial discharge diagnosis method for a gas insulated switchgear according to claim 1, wherein the identification result is output. 前記放電マップを作成する際に、前記課電位相−信号強度平面を複数個の小領域に分割した上で、検出された各部分放電信号に対して該当する小領域を判定し、前記小領域ごとに前記発生頻度を計数することを特徴とする請求項1または2に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。   When creating the discharge map, the applied potential phase-signal intensity plane is divided into a plurality of small areas, and a corresponding small area is determined for each detected partial discharge signal. 3. The partial discharge diagnosis method for a gas insulated switchgear according to claim 1 or 2, wherein the occurrence frequency is counted every time. 前記リージョンごとに前記重心の経時変化を調べ、前記重心の遷移に基づいて、部分放電の進展度を診断することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。   The gas-insulated switchgear according to any one of claims 1 to 3, wherein a time-dependent change of the center of gravity is examined for each region, and the progress of partial discharge is diagnosed based on the transition of the center of gravity. Partial discharge diagnosis method. 前記リージョン内の放電総数を当該リージョンの面積で割ることで前記リージョンの密度を定義し、前記リージョンごとに前記密度の経時変化を調べ、前記密度の遷移に基づいて、部分放電の進展度を診断することを特徴とする請求項4に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断方法。   Define the density of the region by dividing the total number of discharges in the region by the area of the region, examine the change over time in the density for each region, and diagnose the progress of partial discharge based on the density transition The partial discharge diagnosis method for a gas insulated switchgear according to claim 4, wherein: 絶縁ガスが封入された金属容器内に中心導体が収納されてなるガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置であって、
前記金属容器内の部分放電の放電源より放射される電磁波を検出可能なセンサと、
前記中心導体に課電される課電電圧を所定の電圧に降圧して取得する課電電圧信号取得部と、
前記センサの出力する電磁波信号から部分放電信号を検出する部分放電信号検出部と、
一定時間内に検出されたすべての前記部分放電信号について、前記課電電圧信号取得部から出力された前記課電電圧信号に基づき、課電位相−信号強度平面上での位置に対して部分放電の発生頻度を計数することにより、課電位相−信号強度−発生頻度分布を表す放電マップを作成する放電マップ生成部と、
前記課電位相−信号強度平面上における放電信号の密集パターンを表した領域であるリージョンについて、前記発生頻度を質量とみなしたときの力学的な重心を算出する重心算出部と、
算出された前記重心の値を診断結果として出力する放電診断部と、
を備えること特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。
A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear in which a central conductor is housed in a metal container filled with an insulating gas,
A sensor capable of detecting an electromagnetic wave radiated from a partial discharge discharge source in the metal container;
An applied voltage signal acquisition unit that acquires an applied voltage applied to the central conductor by stepping down to a predetermined voltage;
A partial discharge signal detector for detecting a partial discharge signal from an electromagnetic wave signal output by the sensor;
For all the partial discharge signals detected within a certain period of time, the partial discharge is performed with respect to the position on the applied voltage phase-signal intensity plane based on the applied voltage signal output from the applied voltage signal acquisition unit. A discharge map generation unit that creates a discharge map representing the applied potential phase-signal intensity-occurrence frequency distribution by counting the occurrence frequency of
For a region that is a region representing a dense pattern of discharge signals on the applied voltage phase-signal intensity plane, a centroid calculating unit that calculates a dynamic centroid when the occurrence frequency is regarded as mass;
A discharge diagnosis unit that outputs the calculated value of the center of gravity as a diagnosis result; and
A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear characterized by comprising:
前記放電診断部は、放電源の種類と課電位相とを関係付けたデータベースを有し、 前記放電診断部は、前記重心の位相値とこのデータベースとを比較することにより、前記放電源の種類を特定してその識別結果を出力することを特徴とする請求項6に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。   The discharge diagnosis unit has a database that associates the type of discharge source with the applied phase, and the discharge diagnosis unit compares the phase value of the center of gravity with the database to determine the type of discharge source. The partial discharge diagnosis apparatus for a gas insulated switchgear according to claim 6, wherein the identification result is output and the identification result is output. 前記放電マップ生成部は、前記課電位相−信号強度平面を複数個の小領域に分割した上で、検出された前記部分放電信号の放電位相および信号強度が属する小領域を判定し、前記小領域ごとに前記発生頻度を計数することを特徴とする請求項6または7に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。   The discharge map generation unit divides the potential applied phase-signal intensity plane into a plurality of small areas, determines a small area to which a discharge phase and a signal intensity of the detected partial discharge signal belong, and The partial discharge diagnosis device for a gas insulated switchgear according to claim 6 or 7, wherein the occurrence frequency is counted for each region. 前記放電診断部は、前記リージョンごとに前記重心の経時変化を調べ、前記重心の遷移に基づいて、部分放電の進展度を診断することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。   9. The discharge diagnosis unit according to any one of claims 6 to 8, wherein the discharge diagnosis unit examines a temporal change of the center of gravity for each of the regions and diagnoses a progress degree of partial discharge based on the transition of the center of gravity. A partial discharge diagnostic device for a gas insulated switchgear according to claim. 前記放電診断部は、前記リージョン内の放電総数を当該リージョンの面積で割ることで前記リージョンの密度を求め、前記リージョンごとに前記密度の経時変化を調べ、前記密度の遷移に基づいて、部分放電の進展度を診断することを特徴とする請求項9に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電診断装置。   The discharge diagnosis unit obtains the density of the region by dividing the total number of discharges in the region by the area of the region, examines the change over time in the density for each region, and determines the partial discharge based on the density transition. The partial discharge diagnosis device for a gas-insulated switchgear according to claim 9, wherein the degree of progress is diagnosed.
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