JP6553303B2 - Partial discharge monitoring system - Google Patents

Partial discharge monitoring system Download PDF

Info

Publication number
JP6553303B2
JP6553303B2 JP2018536611A JP2018536611A JP6553303B2 JP 6553303 B2 JP6553303 B2 JP 6553303B2 JP 2018536611 A JP2018536611 A JP 2018536611A JP 2018536611 A JP2018536611 A JP 2018536611A JP 6553303 B2 JP6553303 B2 JP 6553303B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
partial discharge
data
voltage
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018536611A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2018042588A1 (en
Inventor
志郎 丸山
志郎 丸山
中嶋 高
高 中嶋
長谷川 伸
伸 長谷川
永田 純一
純一 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of JPWO2018042588A1 publication Critical patent/JPWO2018042588A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6553303B2 publication Critical patent/JP6553303B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁機器内部における部分放電監視システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a partial discharge monitoring system inside a gas-insulated device.

変電所などの電力施設では、GISなどのガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線、ガス絶縁変圧器等のガス絶縁機器が用いられている。ガス絶縁機器は、絶縁ガスを充填した密閉金属容器内に高電圧導体を収納し、これを絶縁物により支持してなる機器である。このガス絶縁機器において、金属容器内部に接触不良、金属異物混入などの欠陥部が生じると、その欠陥部分から部分放電が発生することが知られている。   In power facilities such as substations, gas-insulated switchgears such as GIS, gas-insulated buses such as gas-insulated buses, gas-insulated transformers, etc. are used. The gas-insulated device is a device in which a high voltage conductor is housed in a closed metal container filled with an insulating gas and supported by an insulator. In this gas-insulated device, it is known that when a defective portion such as contact failure or metal foreign matter contamination is generated inside the metal container, a partial discharge is generated from the defective portion.

ガス絶縁機器内の部分放電を放置しておくと、やがて絶縁破壊に至り、重大な事故発生に進展する可能性がある。したがって、部分放電を早期に発見し、欠陥部分を補修するなど、何らかの対策を施し重大事故を未然に防ぐことが重要である。   If partial discharges in gas-insulated equipment are left unchecked, they may eventually lead to dielectric breakdown and develop into a serious accident. Therefore, it is important to take some measures such as early detection of partial discharges and repair of defective parts to prevent serious accidents.

ガス絶縁機器の絶縁診断に対する予防保全技術として、ニューラルネットワークを利用して部分放電が発生したか否も含め、判別させるシステムが提案されている。このシステムは、ガス絶縁機器の内部の部分放電を検出する複数の部分放電検出ユニットと、各部分放電検出ユニットからの部分放電信号をリング状のネットワークを介して監視するデータ処理装置とを備える。これらの従来技術は、例えば、特許文献1〜3に記載されている。   As a preventive maintenance technique for insulation diagnosis of gas-insulated equipment, there has been proposed a system that makes a determination, including whether or not a partial discharge has occurred, using a neural network. This system includes a plurality of partial discharge detection units that detect partial discharges inside the gas-insulated equipment, and a data processing device that monitors partial discharge signals from each partial discharge detection unit via a ring-shaped network. These conventional techniques are described in Patent Documents 1 to 3, for example.

特開平07−181218号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-181218 特開平11−237432号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 11-237432 特開2015−78882号公報JP, 2015-78882, A

従来技術におけるニューラルネットワークの学習方法の一例は、次のとおりである。(1)模擬欠陥、例えば絶縁物内のボイドを有した試料を課電して部分放電を発生させる。部分放電センサにより検出された部分放電信号の大きさ(振幅)、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度などの教師データをニューラルネットワークに入力する。その後、教師データを入力した場合に、出力層から所定の値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。   An example of the learning method of the neural network in the prior art is as follows. (1) A sample having a simulated defect, for example, a void in an insulator, is charged to generate a partial discharge. Teacher data such as the magnitude (amplitude) of the partial discharge signal detected by the partial discharge sensor, the partial discharge occurrence phase with respect to the applied voltage, and the occurrence frequency of the partial discharge are input to the neural network. Thereafter, when teacher data is input, learning of the neural network is performed so that a predetermined value is output from the output layer.

(2)他の模擬欠陥、例えば高電圧導体部の突起を有した試料を課電して部分放電を発生させ、部分放電センサにより、その模擬欠陥についての教師データを収集する。その後、他の模擬欠陥の教師データを入力した場合に、出力層から所定の値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。 (2) A partial discharge is generated by applying a voltage to a sample having another simulated defect, for example, a protrusion having a high voltage conductor, and teacher data on the simulated defect is collected by the partial discharge sensor. Thereafter, when teacher data of another simulated defect is input, learning of the neural network is performed so that a predetermined value is output from the output layer.

(3)健全な試料を用いて部分放電が発生していない場合の教師データを収集し、健全な教師データを入力した場合に、それに対応する値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。 (3) Gather teacher data when partial discharge is not generated using a sound sample, and when sound teacher data is input, learn neural network so that the corresponding value is output. Do.

(4)前記(1)から(3)のようにして、充分な回数の学習を行った後、新たな試料に対して部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。 (4) After performing learning a sufficient number of times as described in (1) to (3) above, it is determined whether a new sample is a cause of partial discharge or presence or absence.

通常、ニューラルネットワークの学習に当たって使用される部分放電センサは、3相一括構成のガス絶縁機器に対して、1か所の設置となる。しかし、3相のガス絶縁機器に部分放電監視システムを適用する場合、主回路の代表電圧信号に対応した交流位相分解型パターンは、部分放電の発生原因の物理的位置により、3相のどの相の電圧が印加されるのかに応じて、異なってくる。   In general, partial discharge sensors used for learning of neural networks are installed at one place for gas insulation equipment of a three-phase collective configuration. However, when the partial discharge monitoring system is applied to a three-phase gas insulation device, the AC phase decomposition type pattern corresponding to the representative voltage signal of the main circuit indicates which phase of the three phases depends on the physical position of the cause of the partial discharge. It depends on whether the voltage is applied.

このため、ニューラルネットワーク等の診断ソフト学習用の教師データを収集するためには、模擬欠陥を有した資料によるデータ収集、又は印加電圧位相を変更してのデータ収集が必要であった。   For this reason, in order to collect teacher data for learning diagnostic software such as a neural network, it is necessary to collect data using materials having simulated defects, or to collect data by changing the applied voltage phase.

また、従来のシステムにおいては、部分放電センサからの信号を取得して、サンプリングしてディジタル化する時間間隔が、例えば、1サイクルを64分割される間隔であった。そのため、3相電圧の位相ずれに対応したニューラルネットワーク学習用の教師データ取得に当たっては、模擬欠陥の高電圧導体に対する位置に応じて取得する必要があり、教師データの取得に時間を要していた。なお、ニューラルネットワーク以外の診断処理部についてても、教師データの作成について、同様な問題があった。   Further, in the conventional system, the time interval for acquiring, sampling and digitizing the signal from the partial discharge sensor is, for example, an interval in which one cycle is divided into 64. Therefore, in acquiring teacher data for neural network learning corresponding to the phase shift of the three-phase voltage, it is necessary to acquire according to the position of the simulated defect with respect to the high voltage conductor, and it takes time to acquire teacher data. . The same problem occurs in the generation of teacher data even in diagnostic processing units other than neural networks.

本発明の実施形態の目的は、部分放電センサからの信号を取得して、サンプリングしてディジタル化する時間間隔を適切に選択する構成により、教師データの取得に要する時間の短縮を可能とした部分放電監視システムを提供することにある。   An object of an embodiment of the present invention is to obtain a signal from a partial discharge sensor and appropriately select a time interval for sampling and digitizing, thereby reducing the time required for acquiring teacher data. It is in providing a discharge monitoring system.

上記のような目的を達成するための本実施形態のシステムは、次のような構成を有する。
(1)3相一括型の電気機器に設けられた部分放電センサ。
(2)前記電気機器の主回路電圧位相と同期して、部分放電信号を交流電圧位相1サイクル毎のサンプリング数が12の倍数でサンプリングする変換装置。
(3)前記変換装置に接続されたデータ処理装置。
(4)サンプリングされた部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターンに変換するパターン生成部。
(5)前記パターンに基づいて部分放電の発生要因、または有無の判定を行う診断処理部。
(6)前記診断処理部は、教師データに基づいた学習により診断知識を生成する過程において、各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成するとともに、前記基礎となる教師データの位相を前記サンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する。
The system of the present embodiment for achieving the above object has the following configuration.
(1) A partial discharge sensor provided in a three-phase collective type electric device.
(2) A conversion device that samples the partial discharge signal at a multiple of 12 for each cycle of the AC voltage phase in synchronization with the main circuit voltage phase of the electrical device.
(3) A data processing device connected to the conversion device.
(4) A pattern generation unit which converts the sampled partial discharge signal into a pattern for the AC voltage phase of the generated partial discharge.
(5) A diagnostic processing unit that determines the cause of the partial discharge or the presence or absence of the partial discharge based on the pattern.
(6) In the process of generating diagnostic knowledge by learning based on teacher data, the diagnostic processing unit provides a simulated defect between each phase or between each phase and the ground, and a partial discharge signal generated by the simulated defect Based on the AC phase decomposition pattern obtained from the above, generating the basic teacher data, and by shifting the phase of the basic teacher data in units of the sampling interval, between each phase not caused by the simulated defect or Generate teacher data between each phase and ground.

実施形態の部分放電監視システムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the partial discharge monitoring system of the embodiment 図1のシステムにおけるデータ処理部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the data processing part in the system of FIG. 部分放電検出装置を取り付けた3相一括型ガス絶縁機器の断面図Cross-sectional view of a three-phase collective gas insulation device with a partial discharge detector 実施形態の部分放電監視システムにおける取得データ図Acquisition data in the partial discharge monitoring system of the embodiment ニューラルネットワークの構成及び機能を説明するための説明図Explanatory diagram for explaining the configuration and function of the neural network 実施形態における部分放電信号の交流位相分解型パターンを示す説明図Explanatory drawing which shows the alternating current phase decomposition type pattern of the partial discharge signal in embodiment 他の実施形態における部分放電信号の交流位相分解型パターンについて、その基準電圧を変更した場合を示す説明図Explanatory drawing which shows the case where the reference voltage is changed about the alternating current phase-resolved type | mold pattern of the partial discharge signal in other embodiment.

[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
(1)システム全体構成
図1は、部分放電識別を行う部分放電監視システムの説明図である。3相一括型のガス絶縁電気機器に設置された部分放電センサ1は、同軸ケーブル2により変換装置3に接続される。変換装置3は、データ伝送路4、HUB5、データ伝送路6を介して、データ・インターフェイス装置7に接続される。データ・インターフェイス装置7は、データ伝送路8を介して、データ処理装置9に接続される。
[1. First embodiment]
[1-1. Constitution]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Overall System Configuration FIG. 1 is an explanatory diagram of a partial discharge monitoring system that performs partial discharge identification. A partial discharge sensor 1 installed in a three-phase collective gas-insulated electrical apparatus is connected to a converter 3 by a coaxial cable 2. The conversion device 3 is connected to the data interface device 7 via the data transmission path 4, the HUB 5 and the data transmission path 6. The data interface unit 7 is connected to the data processing unit 9 via the data transmission line 8.

データ・インターフェイス装置7は、電気機器の主回路の代表電圧信号、例えばA相電圧を入力し、主回路電圧の位相と同期した基準信号を変換装置3に送信する。変換装置3は、主回路電圧位相と同期して部分放電信号をサンプリングする。すなわち、変換装置3は、データ・インターフェイス装置7により検出された主回路電圧信号の位相のゼロクロスタイミングを基準として、時間分割された領域毎にセンサ1の信号を検出する。   The data interface device 7 receives a representative voltage signal of the main circuit of the electric device, for example, an A-phase voltage, and transmits a reference signal synchronized with the phase of the main circuit voltage to the conversion device 3. The converter 3 samples the partial discharge signal in synchronization with the main circuit voltage phase. That is, the conversion device 3 detects the signal of the sensor 1 for each time-divided region on the basis of the zero cross timing of the phase of the main circuit voltage signal detected by the data interface device 7.

データ処理装置9は、データ伝送路8を介してデータの送受信を行うデータ送受信部91と、受信したデータの変換や教師データの作成及び部分放電の判定処理を行うデータ処理部92と、処理されたデータを保存する記憶部93を備える。データ処理装置9は、処理された処理された部分放電信号の発生パターンの表示を行う表示装置94と、キーボードやマウス等の入力部や接点信号等の出力部からなる入出力部95を備える。   The data processing device 9 is processed by a data transmission / reception unit 91 that transmits / receives data via the data transmission path 8 and a data processing unit 92 that performs conversion of received data, creation of teacher data, and partial discharge determination processing. And a storage unit 93 for storing the stored data. The data processing device 9 includes a display device 94 that displays a generated pattern of the processed partial discharge signal, and an input / output unit 95 including an input unit such as a keyboard and a mouse, and an output unit such as a contact signal.

図2に示すように、データ処理部92には、データ送受信部91から受け取った部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターン(一般に、交流位相分解型パターンと呼ばれる)に変換するパターン生成部921を有する。パターン生成部921の出力側は、ニューラルネットワーク等の診断処理部922が実装される。   As shown in FIG. 2, the data processing unit 92 converts the partial discharge signal received from the data transmission / reception unit 91 into a pattern (generally called an AC phase decomposition type pattern) with respect to the AC voltage phase of the generated partial discharge. It has a pattern generation unit 921. On the output side of the pattern generation unit 921, a diagnosis processing unit 922 such as a neural network is mounted.

診断処理装置922は、教師データに基づいた学習により診断知識を生成する過程において、各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成するとともに、基礎となる教師データの位相をサンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する。診断処理装置922は、このようにして生成された教師データに従って学習を行い、パターン生成部921から入力された信号がどのような部分放電であるかを診断する。   In the process of generating diagnostic knowledge by learning based on teacher data, the diagnostic processing device 922 provides a simulated defect either between each phase or between each phase and the ground, and is obtained from the partial discharge signal generated by this simulated defect. Based on the AC phase-resolved pattern, the basic teaching data is generated, and the phase of the basic teaching data is shifted with the sampling interval as a unit, so that each phase or between each phase and the ground which is not caused by a simulated defect Generate teacher data for The diagnosis processing device 922 performs learning according to the teacher data generated in this way, and diagnoses what partial discharge the signal input from the pattern generation unit 921 is.

記憶装置93には、部分放電の検出時において、部分放電信号の大きさ(振幅)、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度が記憶される。ニューラルネットワークの実運用時には、これらの情報が診断処理部922に入力され、部分放電の有無の判別結果が表示装置94に表示される。表示装置94において、部分放電信号の発生パターンは、横軸を電圧の電気角0〜360°とするグラフで表示される。   The storage device 93 stores the magnitude (amplitude) of the partial discharge signal, the partial discharge occurrence phase with respect to the applied voltage, and the occurrence frequency of the partial discharge when the partial discharge is detected. At the time of actual operation of the neural network, these pieces of information are input to the diagnosis processing unit 922, and the determination result of the presence or absence of partial discharge is displayed on the display device 94. In the display device 94, the generation pattern of the partial discharge signal is displayed in a graph in which the horizontal axis is an electrical angle of 0 to 360 °.

(2)部分放電の検出
図3に示すように、3相一括型のガス絶縁電気機器は、タンク14内に配置されたA相導体15A、B相導体15BおよびC相導体15Cと、タンク14の一部に設けられた部分放電センサ1を備える。3相一括構成のガス絶縁電気機器において、部分放電は、A相−対地間、B相−対地間、C相−対地間、A相−B相間、B相−C相間、C相−A相間に発生し、これらの部分放電をセンサ1によって検出し、その交流位相分解パターンに基づいて診断処理部922が発生個所を特定する。
(2) Detection of Partial Discharge As shown in FIG. 3, the three-phase batch type gas-insulated electrical apparatus includes the A-phase conductor 15A, the B-phase conductor 15B and the C-phase conductor 15C disposed in the tank 14, and the tank 14 A partial discharge sensor 1 provided at a part of In the gas-insulated electrical equipment with a three-phase collective configuration, partial discharge is performed between A phase to ground, B phase to ground, C phase to ground, A phase to B phase, B phase to C phase, C phase to A phase These partial discharges are detected by the sensor 1, and the diagnosis processing unit 922 specifies the generation location based on the AC phase decomposition pattern.

(3)交流位相分解型パターンの構成
図4には、部分放電センサから受信した部分放電信号に基づいて、データ処理部92において変換された交流位相分解型パターンの構成を示す。図4では、系統電圧の1サイクル分に相当する部分放電信号を、横軸を電圧の電気角0〜360°として表示している。また、電気角0〜360°を24分割した15°毎の時間領域における部分放電信号の大きさを縦軸に表示する。この交流位相分解型パターンが、診断処理部922の教師データおよび部分放電判定データとしてて使用される。
(3) Configuration of AC Phase-Resolved Pattern FIG. 4 shows the configuration of the AC phase-resolved pattern converted in the data processing unit 92 based on the partial discharge signal received from the partial discharge sensor. In FIG. 4, the partial discharge signal corresponding to one cycle of the system voltage is displayed on the horizontal axis with an electrical angle of 0 to 360 °. Further, the magnitude of the partial discharge signal in the time domain of every 15 ° obtained by dividing the electrical angle 0 to 360 ° into 24 is displayed on the vertical axis. This AC phase-resolved pattern is used as teacher data and partial discharge determination data of the diagnosis processing unit 922.

(4)ニューラルネットワークの構造と機能
図5は診断処理部922の構造および機能を説明するための説明図である。この診断処理部922は、一例として、入力層11、中間層12、出力層13の3層構造となっている。入力層11の各セル111〜113は中間層12の各セル121〜123と接続され、中間層12の各セル121〜123は出力層13のセル131(部分放電あり)と132(部分放電なし)に接続される。
(4) Structure and Function of Neural Network FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the structure and function of the diagnosis processing unit 922. As shown in FIG. The diagnostic processing unit 922 has a three-layer structure of an input layer 11, an intermediate layer 12, and an output layer 13 as an example. The cells 111 to 113 of the input layer 11 are connected to the cells 121 to 123 of the intermediate layer 12, and the cells 121 to 123 of the intermediate layer 12 are cells 131 (with partial discharge) and 132 (without partial discharge) of the output layer 13 ).

入力層11の各セル111〜113は、部分放電測定器7に記憶される情報の内、特定の位相範囲(例えば0°〜18°)と振幅範囲(例えば10〜20pC)に対応しており、その範囲を満たす信号の数が各セルの入力値となる。入力層11の各セルに値が入力されると、中間層12および出力層13において評価がなされ、出力層13のセル131と132に評価値が得られる。これら評価値の大小関係により部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。   The cells 111 to 113 of the input layer 11 correspond to a specific phase range (for example, 0 ° to 18 °) and an amplitude range (for example, 10 to 20 pC) among the information stored in the partial discharge measuring device 7. The number of signals satisfying the range becomes the input value of each cell. When a value is input to each cell of the input layer 11, evaluation is performed in the intermediate layer 12 and the output layer 13, and evaluation values are obtained in the cells 131 and 132 of the output layer 13. The cause of the partial discharge or the presence or absence is determined based on the magnitude relationship of the evaluation values.

(5)ニューラルネットワークの学習方法
診断処理部922の学習方法を説明する。まず、模擬欠陥1、例えば絶縁物内のボイドを有した試料を課電して部分放電を発生させる。部分放電検出センサにより検出された部分放電信号の大きさ(振幅)、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度を診断処理部922に入力した場合に、出力層13のセル131の出力値が「1」、セル132、セル133の出力値が「0」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。
(5) Learning Method of Neural Network The learning method of the diagnosis processing unit 922 will be described. First, a sample having a simulated defect 1, for example, a void in an insulator, is charged to generate a partial discharge. The output of the cell 131 of the output layer 13 when the magnitude (amplitude) of the partial discharge signal detected by the partial discharge detection sensor, the partial discharge occurrence phase with respect to the applied voltage, and the occurrence frequency of partial discharge are input to the diagnosis processing unit 922 The neural network is trained so that the value is “1”, and the output values of the cell 132 and the cell 133 are “0”.

模擬欠陥2、例えば高電圧導体部の突起を有した試料を課電して部分放電を発生させ、出力層13のセル132の出力値が「1」、セル131、セル133の出力値が「0」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。さらに、健全な試料を用いて部分放電が発生していない場合に出力層13のセル133の出力値が「1」、セル131、セル132の出力値が「0」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。そして、充分な回数の学習を行った後、新たな試料に対して部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。   A sample having a simulated defect 2, for example, a protrusion having a high-voltage conductor is applied to generate a partial discharge. The output value of the cell 132 of the output layer 13 is “1”, and the output values of the cell 131 and the cell 133 are The neural network is learned so that it becomes “0”. Further, when a partial discharge is not generated using a healthy sample, the neural network is set so that the output value of the cell 133 of the output layer 13 is “1” and the output values of the cell 131 and the cell 132 are “0”. To learn. Then, after learning has been performed a sufficient number of times, it is determined whether or not the cause of partial discharge or the presence or absence of a new sample.

[1−2.作用]
以下、本実施形態の作用を説明する。図6(a)(b)に検出された部分放電信号の交流位相分解型パターンを示す。
[1-2. Action]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described. FIGS. 6A and 6B show AC phase-resolved patterns of partial discharge signals detected.

(1)交流位相分解型パターン
図6(a)は、A相導体−対地(タンク14)間の絶縁物にボイド欠陥がある場合の交流位相分解型パターンである。横軸はA相−対地間電圧の電気角0〜360°として表示している。図6(a)では、A相の課電電圧に対し、電圧上昇領域0〜90°、165〜285°の電圧位相にて部分放電が発生している。
(1) AC phase-resolved pattern FIG. 6A is an AC phase-resolved pattern when there is a void defect in the insulator between the A-phase conductor and the ground (tank 14). The horizontal axis is displayed as an electrical angle of 0 to 360 degrees of the A phase-ground voltage. In FIG. 6A, partial discharge occurs in the voltage phase of the voltage increase region 0 to 90 ° and 165 to 285 ° with respect to the A-phase applied voltage.

図6(b)は、A相−B相間の絶縁物にボイド欠陥がある場合の交流位相分解型パターンである。図6(b)では、A−B相間の電圧位相に応じて部分放電が発生するため、A相の課電電圧の−30°〜60°、135°〜355°の電圧位相にて部分放電が発生している。   FIG. 6B shows an AC phase-resolved pattern in the case where there is a void defect in the insulator between the A phase and the B phase. In FIG. 6B, since partial discharge occurs according to the voltage phase between the A and B phases, the partial discharge occurs at the voltage phases of −30 ° to 60 ° and 135 ° to 355 ° of the applied voltage of the A phase. Has occurred.

(2)基礎となる教師データ作成と診断処理部922の学習
前記(1)のように、3相一括構成のガス絶縁電気機器における部分放電信号の交流位相分解型パターンは、部分放電原因の物理的位置により異なるため、ニューラルネットワーク等の診断ソフト学習用の教師データを収集するためには、物理的位置の異なる模擬欠陥を有した資料によるデータ収集が必要である。
(2) Creation of basic teacher data as a basis and learning of diagnosis processing unit 922 As described in (1), the AC phase-resolved pattern of the partial discharge signal in the gas-insulated electrical apparatus of the three-phase batch configuration is a physical cause of the partial discharge. As it differs depending on the target position, in order to collect teacher data for learning diagnostic software such as a neural network, it is necessary to collect data by using materials having simulated defects different in physical position.

一方、本実施形態においては、電圧の電気角0〜360°のサンプリング数が12の倍数である24である。そのため、図6(b)に相当する部分放電信号の交流位相分解型パターンデータは、図6(a)のデータを、サンプリング間隔を単位として、例えば2サンプリングデータ分ずらすことで実現することが可能となる。   On the other hand, in the present embodiment, the sampling number of the electrical angle 0 to 360 ° of the voltage is 24 which is a multiple of 12. Therefore, the AC phase-resolved pattern data of the partial discharge signal corresponding to FIG. 6B can be realized by shifting the data in FIG. 6A by, for example, two sampling data with a sampling interval as a unit. It becomes.

3相一括構成のガス絶縁電気機器において、A相−対地間、B相−対地間、C相−対地間、A相−B相間、B相−C相間、C相−A相間に発生するが、これらの部分放電は、各相の導体とタンク間の距離が等しいこと、および各相の導体間の距離が等しいことから、各相の交流電圧の位相が異なるだけで、交流位相分解型パターン自体はほとんど同一のものとなる。各相の導体15A〜15Cとセンサ1との距離が全く等しいわけではないので、微小な差異はあるものの、診断処理部922の教師データとしてみた場合、無視できる。   In gas-insulated electrical equipment with a three-phase collective configuration, it occurs between A phase to ground, B phase to ground, C phase to ground, A phase to B phase, B phase to C phase, and C phase to A phase These partial discharges have the same distance between the conductors of each phase and the tank, and the same distance between the conductors of each phase. It is almost identical. Since the distances between the conductors 15A to 15C of each phase and the sensor 1 are not exactly equal, there is a slight difference, but when viewed as teacher data of the diagnostic processing unit 922, it can be ignored.

そのため、本実施形態においては、まず、A相−対地間の模擬欠陥によって発生した部分放電信号をパターン生成部921によって交流位相分解型パターンデータに変換し、教師データ作成部922によりA相−対地間の教師データを作成して、診断処理部922の学習を行う。その後、他の模擬欠陥および健全な試料を用いた部分放電が発生していない場合についても、診断処理部922の学習を行う。このようにして、A相−対地間に関し、部分放電の発生要因、発生要因の物理的位置に応じた交流位相分解型パターンを取得して、このデータを診断処理部922に学習させる。   Therefore, in the present embodiment, first, a partial discharge signal generated due to a simulated defect between A phase and ground is converted into AC phase-resolved pattern data by pattern generation unit 921, and teacher data creation unit 922 converts A phase to ground. Teacher data is created, and the diagnosis processing unit 922 performs learning. After that, the diagnostic processing unit 922 performs learning even in the case where partial discharge using other simulated defects and a healthy sample is not generated. In this way, the AC phase decomposition pattern corresponding to the cause of partial discharge and the physical position of the cause is acquired for the phase A to the ground, and the diagnosis processing unit 922 is made to learn this data.

このようにして作成したA相−対地間の教師データ、すなわち図6(a)の交流位相分解型パターンとそれによって求められる部分放電の判定結果は、記憶部93に保存され、他の部分の教師データの基礎となる。また、診断処理部922の学習結果も、記憶部93に保存される。   The A-phase to ground teacher data created in this manner, that is, the AC phase-resolved pattern of FIG. 6A and the partial discharge determination results obtained thereby are stored in the storage unit 93, and It is the basis of teacher data. The learning result of the diagnosis processing unit 922 is also stored in the storage unit 93.

(3)他の部分の教師データ作成と診断処理部922の学習
A相−対地間の部分放電について、診断処理部922の学習が終わった後は、記憶部93に保存されているA相−対地間の交流位相分解型パターンデータを読み出し、その位相を−30°ずらすことより、図6(b)のA−B相間に発生する交流位相分解型パターンを、パターン生成部921により作成する。その後、位相をずらした交流位相分解型パターンをA−B相間に発生する部分放電検出の教師データとして、診断処理部922に入力し、診断処理部922の学習を行う。
(3) Preparation of Teacher Data of Other Portion and Learning of Diagnosis Processing Unit 922 After learning of the diagnosis processing unit 922 is completed regarding the partial discharge between the A phase and the ground, the A phase stored in the storage unit 93- By reading out the AC phase-resolved pattern data between the ground and shifting the phase by −30 °, the AC phase-resolved pattern generated between the A and B phases in FIG. Thereafter, an AC phase-resolved pattern whose phase is shifted is input to the diagnosis processing unit 922 as teacher data for partial discharge detection generated between the A and B phases, and the diagnosis processing unit 922 performs learning.

以下、同様にして、A相−対地間とA相−B相間以外の部分放電についても、A相−対地間の交流位相分解型パターンの位相をずらすことにより、教師データを作成し、診断処理部922の学習を行う。この場合、どの個所の部分放電についてどの程度位相をずらすかについては、各部について同一の模擬欠陥を与えて交流位相分解型パターンを検出し、その位相を比較することで決定する。   Similarly, for partial discharges other than A-phase to ground and A-phase to B-phase, teacher data is created by shifting the phase of the AC phase-resolved pattern between A-phase to ground, and diagnostic processing is performed. The part 922 is studied. In this case, how much the phase is shifted with respect to which partial discharge is determined by giving the same simulated defect to each part, detecting the AC phase-resolved pattern, and comparing the phases.

(4)実運用時の判定
診断処理部922について、各部の部分放電に関する学習が終了した後は、従来の部分放電監視システムと同様に、センサ1からの部分放電信号をデータ処理部92に取り込む。データ処理部92のパターン生成部921では、部分放電信号を交流位相分解型パターンに変換し、これを診断処理部922によって処理することで、いずれの個所で、どのような部分放電が発生しているかを判定する。
[1−3.効果]
以上述べたように、本実施の形態では、診断処理部922の学習用の教師データを収集する場合に、1つの部分放電発生要因、物理的位置のデータ収集により、他の物理的位置のデータを容易に取得することが可能となる。特に、3相一括構成のガス絶縁電気機器においては、模擬欠陥を、A相−対地間、B相−対地間、C相−対地間、A相−B相間、B相−C相間、C相−A相間に設けて、それによって発生する部分放電をそれぞれに配置したセンサにより収集して、教師データを取得する必要があった。本実施の形態では、交流電圧位相1サイクル毎のサンプリング数が12の倍数であるため、例えばA相−対地間の条件で取得したサンプリングデータを30°単位でずらすことが可能であり、他の条件の教師データを容易に作成することが可能となる。このため、安価で使い勝手の良い部分放電監視システムを提供することが可能となる。
(4) Judgment at the time of operation After learning about partial discharge of each part is completed in the diagnosis processing unit 922, the partial discharge signal from the sensor 1 is taken into the data processing unit 92 as in the conventional partial discharge monitoring system. . The pattern generation unit 921 of the data processing unit 92 converts the partial discharge signal into an AC phase-resolved pattern, and processes this pattern by the diagnostic processing unit 922 to generate any partial discharge at any point. It is determined whether or not.
[1-3. effect]
As described above, in the present embodiment, when collecting teacher data for learning of the diagnosis processing unit 922, data of another physical position is acquired by collecting data of one partial discharge occurrence factor and physical position. Can be easily obtained. In particular, in the gas-insulated electrical equipment having a three-phase collective configuration, the simulated defects are as follows: A-phase to ground, B-phase to ground, C-phase to ground, A-phase to B-phase, B-phase to C-phase, C-phase It was necessary to acquire the teacher data by collecting the partial discharges generated between the phases A and arranged by the sensors arranged in the respective phases. In this embodiment, since the number of samplings per AC voltage phase cycle is a multiple of 12, for example, it is possible to shift sampling data acquired under the condition between A phase and ground in units of 30 °, and so on. It becomes possible to easily create teacher data of conditions. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and easy-to-use partial discharge monitoring system.

[2.他の実施形態]
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
[2. Other embodiments]
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. The following is an example.

(1)図7(a)には、電圧位相軸の基準電圧をA相電圧とした表示部94に表示される部分放電様相を示す。図7(b)には、図7(a)と同一のデータを、電圧位相軸の基準電圧をA相−B相間電圧とした部分放電様相を示す。この変形例では、表示部94に、電圧位相軸の基準電圧をA相電圧から、A相−B相間電圧に変更して表示する機能を設けることができる。これにより、部分放電発生原因が同一である現象を同一の視覚イメージとして表示することが可能となり、使い勝手の良い部分放電監視システムを提供することが可能となる。 (1) FIG. 7A shows a partial discharge appearance displayed on the display unit 94 in which the reference voltage of the voltage phase axis is the A phase voltage. FIG. 7 (b) shows the same data as FIG. 7 (a), and a partial discharge mode in which the reference voltage of the voltage phase axis is the voltage between A phase and B phase. In this modification, the display unit 94 can be provided with a function of changing the reference voltage of the voltage phase axis from the A phase voltage to the A phase-B phase voltage for display. As a result, it is possible to display the phenomenon in which the causes of partial discharge occurrence are the same as the same visual image, and it is possible to provide a convenient partial discharge monitoring system.

(2)図示の実施形態は、電圧の電気角0〜360°のサンプリング数を24としたが、サンプリング数は24に限らず、12の倍数であればよい。交流位相分解型パターンの位相をずらして他の教師データを作成するに当たり、サンプリング数に合わせて位相をずらすことができれば良い。 (2) In the illustrated embodiment, the number of samplings at an electrical angle of 0 to 360 ° is set to 24, but the number of samplings is not limited to 24 and may be a multiple of 12. In order to shift the phase of the AC phase-resolved pattern to create other teacher data, it is sufficient if the phase can be shifted according to the number of samplings.

(3)診断処理部922以外の教師データを必要とする診断処理部を有する部分放電監視システムにも前記実施形態を適用できる。 (3) The embodiment can be applied to a partial discharge monitoring system having a diagnosis processing unit that requires teacher data other than the diagnosis processing unit 922.

1…部分放電センサ
2…同軸ケーブル
3…変換装置
4…データ伝送路
5…HUB
6…データ伝送路
7…データ・インターフェイス装置
8…データ伝送路
9…データ処理装置
11…入力層
12…中間層
13…出力層
14…タンク
15A…A相導体
15B…B相導体
15C…C相導体
91…データ送受信部
92…データ処理部
921…パターン生成部
922…診断処理部
93…記憶部
94…表示部
95…入出力部
1 ... Partial Discharge Sensor 2 ... Coaxial Cable 3 ... Converter 4 ... Data Transmission Line 5 ... HUB
6 Data transmission path 7 Data interface device 8 Data transmission path 9 Data processing device 11 Input layer 12 Intermediate layer 13 Output layer 14 Tank 15A Phase A conductor 15B Phase B conductor 15C Phase C Conductor 91 ... Data transmission / reception unit 92 ... Data processing unit 921 ... Pattern generation unit 922 ... Diagnostic processing unit 93 ... Storage unit 94 ... Display unit 95 ... Input / output unit

Claims (2)

3相一括型の電気機器に設けられた部分放電センサと、
前記電気機器の主回路電圧位相と同期して、部分放電信号を交流電圧位相1サイクル毎のサンプリング数が12の倍数でサンプリングする変換装置と、
前記変換装置に接続されたデータ処理装置を備え、
前記データ処理装置は、
サンプリングされた部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターンに変換するパターン生成部と、
前記パターンに基づいて部分放電の発生要因、または有無の判定を行う診断処理部とを備え
前記診断処理部は、教師データに基づいた学習により診断知識を生成する過程において、
各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成するとともに、
前記基礎となる教師データの位相を前記サンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する、部分放電監視システム。
A partial discharge sensor provided in a three-phase collective type electric device;
A converter that samples the partial discharge signal in a multiple of 12 for each cycle of the AC voltage phase in synchronization with the main circuit voltage phase of the electrical device;
A data processor connected to the converter;
The data processing device includes:
A pattern generation unit for converting the sampled partial discharge signal into a pattern for the AC voltage phase of the generated partial discharge;
And a diagnostic processing unit that determines the cause of the partial discharge or the presence or absence of the partial discharge based on the pattern .
The diagnostic processing unit generates diagnostic knowledge by learning based on teacher data.
A simulated defect is provided between each phase or between each phase and the ground, and based on the AC phase-resolved pattern obtained from the partial discharge signal generated by the simulated defect, basic teaching data is generated,
A partial discharge monitoring system that generates teacher data between phases or between each phase and ground that is not caused by a simulated defect by shifting the phase of the basic teacher data in units of the sampling interval .
前記データ処理装置に表示部が設けられ、
前記表示部が、表示される電圧位相軸の基準電圧を、各相電圧と各相間電圧とに変更して表示するものである請求項記載の部分放電監視システム。
The data processing device is provided with a display unit,
The display unit, a reference voltage of the voltage phase axis that are displayed, partial discharge monitoring system of claim 1 wherein is for displaying is changed to the phase voltage and each phase voltage.
JP2018536611A 2016-09-01 2016-09-01 Partial discharge monitoring system Active JP6553303B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/075633 WO2018042588A1 (en) 2016-09-01 2016-09-01 Partial discharge monitoring system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018042588A1 JPWO2018042588A1 (en) 2018-12-20
JP6553303B2 true JP6553303B2 (en) 2019-07-31

Family

ID=61300250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018536611A Active JP6553303B2 (en) 2016-09-01 2016-09-01 Partial discharge monitoring system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6553303B2 (en)
WO (1) WO2018042588A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102548750B1 (en) * 2022-10-04 2023-06-28 한국전기연구원 Method for Diagnosing Partial Discharge of Transformer and Apparatus therefor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102389439B1 (en) * 2019-04-01 2022-04-22 명지대학교 산학협력단 RNN based partial discharge detection apparatus and method in gas-insulated switchgear
KR102504394B1 (en) * 2019-11-12 2023-02-28 명지대학교 산학협력단 CNN based partial discharge detection apparatus and method in power cable
JP7527724B2 (en) * 2020-08-06 2024-08-05 日東工業株式会社 Discharge Detection System
CN112488478A (en) * 2020-11-24 2021-03-12 中能新电(浙江)电力发展有限公司 Method and device for identifying topology of low-voltage transformer area and storage medium
CN116298741B (en) * 2023-03-14 2023-10-31 青岛艾诺仪器有限公司 Insulator partial discharge detection method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6055215U (en) * 1983-09-22 1985-04-18 富士電機株式会社 Internal partial discharge detection device for gas insulated equipment
JP2647412B2 (en) * 1988-02-22 1997-08-27 株式会社日立製作所 Preventive diagnostics for substation equipment
JPH0713983A (en) * 1993-06-23 1995-01-17 Topcon Corp Waveform evaluation device utilizing neural network and method therefor
JPH07105374A (en) * 1993-10-08 1995-04-21 Daiichi Sokuhan Seisakusho:Kk Detector for position of picture
JPH07181218A (en) * 1993-12-24 1995-07-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The Method and apparatus for detecting partial discharge
JP4200610B2 (en) * 1999-09-06 2008-12-24 三菱電機株式会社 Method for detecting partial discharge of rotating electrical machine
JP3861736B2 (en) * 2002-04-16 2006-12-20 株式会社日立製作所 Partial discharge diagnostic equipment for gas insulation equipment
KR100729107B1 (en) * 2005-10-27 2007-06-14 한국전력공사 Methods of Input Vector formation for Auto-identification of partial discharge source using neural networks
JP5995295B2 (en) * 2012-11-29 2016-09-21 三菱電機株式会社 Motor insulation inspection device and motor insulation inspection method
JP6116952B2 (en) * 2013-03-19 2017-04-19 株式会社東芝 Partial discharge monitoring system and partial discharge monitoring method
JP6331521B2 (en) * 2014-03-14 2018-05-30 日新電機株式会社 Partial discharge monitoring device and partial discharge monitoring system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102548750B1 (en) * 2022-10-04 2023-06-28 한국전기연구원 Method for Diagnosing Partial Discharge of Transformer and Apparatus therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018042588A1 (en) 2018-12-20
WO2018042588A1 (en) 2018-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6553303B2 (en) Partial discharge monitoring system
CN106291219B (en) Single-phase grounding/PT wire breakage fault automatic judging and alarming device and method
CN101915884B (en) Identification method of ground fault phases in three-phase ungrounded system and identification device thereof
CN103782509A (en) System for detecting internal winding faults of a synchronous generator, computer program product and method
KR101578701B1 (en) System for partial discharge defects analysis of gas insulated switchgear
JP6116952B2 (en) Partial discharge monitoring system and partial discharge monitoring method
JP7378914B2 (en) Evaluation of phase-resolved partial discharge
CN204064509U (en) A kind of temperature of high-tension switch cabinet on-line monitoring system
JP2011215067A (en) Insulation diagnosis method, insulation diagnosis system, and rotating electric machine
WO2013002897A2 (en) Using values of prpd envelope to classify single and multiple partial discharge (pd) defects in hv equipment
KR102260550B1 (en) Facility health monitoring method by measuring the electric circuit constant inside the power facility in operation
CN201740840U (en) Earth fault phase identification device in three-phase unearthed system
Lai et al. Localization with phase resolved partial discharge measured with high frequency current transformer
JP4740421B2 (en) Partial discharge site location method for three-phase gas insulation equipment
CN112014695A (en) GIS equipment fault rapid positioning system and method
Renforth et al. Experiences from over 15 years of on-line partial discharge (OLPD) testing of in-service MV and HV cables, switchgear, transformers and rotating machines
Polley et al. OLPD condition monitoring of complete networks for oil and gas: Challenges and solutions explained through case studies
Stone Relevance of phase resolved PD analysis to insulation diagnosis in industrial equipment
JP2018040724A (en) Insulation diagnostic device
KR102535587B1 (en) Method and apparatus for predicting partial discharge based on power facility temperature measurement using artificial neural network
CN116383602B (en) GIS isolating switch mechanical defect identification method considering noise and sample size
AU2022222030B2 (en) Partial discharge measurement system and partial discharge measurement method
Gao et al. Research on Thermal-Acoustic Fusion Diagnosis of GIS Equipment Defects Based on Improved DS Evidence Theory
EP4395122A1 (en) Modular internet of things diagnostic system based on power quality analysis
CN115825534B (en) Phase calibration cable sheath layer circulation current monitoring method and system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6553303

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150