JP6811699B2 - 絶縁劣化診断方法および絶縁劣化診断装置 - Google Patents
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Description
<絶縁劣化診断装置の構成>
図1は、この発明の実施の形態1に従う絶縁劣化診断装置の構成を概略的に示す図である。実施の形態1に従う絶縁劣化診断装置10は、主に、受配電設備等の電気機器に使用される樹脂絶縁物の劣化を診断するための装置である。実施の形態1に従う絶縁劣化診断装置10は、診断対象である樹脂絶縁物を赤外線分光して得られる赤外スペクトルデータに、樹脂絶縁物の劣化に起因した変化が現われることを利用して、診断対象の劣化を診断するものである。
次に、この発明の実施の形態1に従う絶縁劣化診断方法について説明する。
次に、表面抵抗率算出装置2において、分光装置1にて取得された赤外スペクトルを数値化する処理が実行される(ステップS20)。この数値化処理では、最初に、赤外スペクトルを数値化するための前処理として、赤外スペクトルを規格化する処理が行なわれる(ステップS21)。この処理は、図1に示した規格化部5により実行される。
次に、図2に示した絶縁劣化診断処理のうち、赤外スペクトルから複数の数値データを抽出する工程(ステップS22)の処理手順について詳細に説明する。
(2)少なくとも1つの化学種のピーク波数
(3)一次微分スペクトルまたは二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク強度
(4)一次微分スペクトルまたは二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク波数
(5)少なくとも1つの化学種のピークと赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の数
(6)少なくとも1つの化学種のピークと赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の波数
(7)赤外スペクトルにおける少なくとも1つの直線部の傾き
以下、図3に示した不飽和ポリエステル樹脂の赤外スペクトルから上記(1)〜(7)の数値データを抽出する方法について詳細に説明する。
赤外スペクトルに現れている複数の化学種のピークのうち少なくとも1つの化学種のピークについて、そのピーク強度を抽出する。少なくとも1つの化学種には、複数の化学種のうち、診断対象の劣化が進むにつれて、その強度が変化するものが選択される。
赤外スペクトルに現れている複数の化学種のピークのうち少なくとも1つの化学種のピークについて、そのピーク波数を抽出する。図4の例では、OH基に由来するピークの波数(図中の波数pに相当)、またはC=O基に由来するピークの波数(図中の波数qに相当)を抽出する。
図5(A)には、波数が1600〜1200cm−1の領域(図3中の領域RN3)における赤外スペクトルが示されている。この波数領域には、炭酸塩(波数1490〜1410cm−1)に由来するピークが現れている。
図5(B)でで示したように、二次微分スペクトルには、赤外スペクトルに埋もれているピークに由来する極小値が現われる。したがって、二次微分スペクトルから、少なくとも1つの化学種のピークの波数を抽出することで、診断対象の劣化が進むにつれて出現する化学種を捉えることができる。
図6には、波数が3700〜3100cm−1の領域(図3中の領域RN1)における赤外スペクトルが示されている。この波数領域には、劣化の進行とともにOH基に由来するピークが現れる。
図6では、さらに、ある1つの化学種のピークと少なくとも1本の直線L1との交点の波数は、特定の化学種のピークの位置が低波数側または高波数側にシフトしているかどうかを示す指標となり得る。具体的には、ある1本の直線L1と特定の化学種のピークとの交点の波数が、劣化が進むにつれて減少している場合には、このピークの位置が低波数側にシフトしていることが分かる。逆に、ある1本の直線L1と特定の化学種のピークとの交点の波数が、劣化が進むにつれて増加している場合、このピークの位置が高波数側にシフトしていることが分かる。
図7には、波数が2600〜2000cm−1の領域(図3中の領域RN4)における赤外スペクトルが示されている。この波数領域には赤外スペクトルの直線部が現れている。
次に、図2に示した絶縁劣化診断処理のうち、複数の数値データに基づいて診断対象の表面抵抗率を算出する工程(ステップS30)の処理手順について詳細に説明する。
上述の実施の形態1では、複数の数値データと表面抵抗率との関係式を生成する手法として、表面抵抗率を目的変数とし、複数の数値データを説明変数として多変量解析を行なう構成について説明したが、実施の形態2では、複数の数値データを、多変量解析を用いて単一の指標に変換し、この指標と表面抵抗率との関係を示す検量線を生成する構成について説明する。
実施の形態3に従う絶縁劣化診断としては、赤外スペクトルに現れる単一の化学種に由来するピークの形状から複数の数値データを抽出し、その抽出した複数の数値データを用いて診断対象の表面抵抗率を算出する構成とすることができる。
実施の形態4に従う絶縁劣化診断としては、赤外スペクトルに現れる複数の化学種のピークの形状から、複数の数値データを抽出し、抽出した複数の数値データを用いて診断対象の表面抵抗率を算出する構成とすることができる。
実施の形態5に従う絶縁劣化診断としては、赤外スペクトルに現れる少なくとも1つの化学種のピークの形状と、赤外スペクトルの直線部の形状とから、複数の数値データを抽出し、抽出した複数の数値データを用いて診断対象の表面抵抗率を算出する構成とすることができる。
実施の形態1において抽出した数値データ(1)〜(7)のうちのいずれか1つの数値データが診断対象の表面抵抗率に相関がある場合には、表面抵抗率が既知の樹脂絶縁物について、該数値データと表面抵抗率との関係式を作成し、作成した関係式を用いて診断対象の表面抵抗率を推定してもよい。
Claims (14)
- 樹脂絶縁物の劣化を診断する絶縁劣化診断方法であって、
診断対象となる樹脂絶縁物の表面に赤外光を照射し、その反射光または透過光を分光することにより、前記診断対象の赤外スペクトルを取得する工程と、
取得された前記赤外スペクトルに現れる複数の化学種に由来するピークの形状および前記赤外スペクトルの直線部の形状から、複数の数値データを抽出する工程と、
抽出された前記複数の数値データに基づいて、前記診断対象の表面抵抗率を算出する工程とを備える、絶縁劣化診断方法。 - 前記複数の数値データは、
前記複数の化学種のうち少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記複数の化学種のうち少なくとも1つの化学種のピーク波数、
前記赤外スペクトルの一次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記一次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク波数、
前記赤外スペクトルの二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク波数、
少なくとも1つの化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の数、
少なくとも1つの化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の波数、および
前記赤外スペクトルにおける少なくとも1つの直線部の傾き、のうち少なくとも2つを含む、請求項1に記載の絶縁劣化診断方法。 - 前記少なくとも1つの化学種は、OH基、C=O基、C−O基、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも1つを含む、請求項2に記載の絶縁劣化診断方法。
- 前記複数の数値データは、
前記複数の化学種のうち第1の化学種のピーク強度、
前記第1の化学種のピーク波数、
前記一次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク強度、
前記一次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク波数、
前記二次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク強度、
前記二次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク波数、
前記第1の化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の数、および
前記第1の化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の波数、のうち少なくとも2つを含む、請求項1に記載の絶縁劣化診断方法。 - 前記第1の化学種は、硝酸塩または硫酸塩である、請求項4に記載の絶縁劣化診断方法。
- 前記診断対象の表面抵抗率を算出する工程では、予め取得されている前記複数の数値データと前記樹脂絶縁物の表面抵抗率との関係式を用いて、抽出された前記複数の数値データに基づいて前記診断対象の表面抵抗率を算出する、請求項1から5のいずれか1項に記載の絶縁劣化診断方法。
- 前記診断対象の表面抵抗率を算出する工程では、抽出された前記複数の数値データを多変量解析することによって単一の指標に変換し、予め取得されている前記単一の指標と前記樹脂絶縁物の表面抵抗率との関係を示す検量線を用いて、変換された前記単一の指標に基づいて前記診断対象の表面抵抗率を算出する、請求項6に記載の絶縁劣化診断方法。
- 表面抵抗率が既知である複数の樹脂絶縁物の各々の赤外スペクトルに現れる前記複数の化学種に由来するピークの形状および直線部の形状から抽出される前記複数の数値データを用いて、前記複数の数値データと前記樹脂絶縁物の表面抵抗率との関係式を生成する工程をさらに備える、請求項6に記載の絶縁劣化診断方法。
- 前記樹脂絶縁物は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂のいずれかである、請求項1から8のいずれか1項に記載の絶縁劣化診断方法。
- 樹脂絶縁物の劣化を診断する絶縁劣化診断装置であって、
診断対象となる樹脂絶縁物の表面に赤外光を照射し、その反射光または透過光を分光することにより、前記診断対象の赤外スペクトルを取得する分光装置と、
前記分光装置により取得された前記赤外スペクトルに現れる複数の化学種に由来するピークの形状および前記赤外スペクトルの直線部の形状から、複数の数値データを抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の数値データに基づいて、前記診断対象の表面抵抗率を算出する算出部とを備える、絶縁劣化診断装置。 - 前記複数の数値データは、
前記複数の化学種のうち少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記複数の化学種のうち少なくとも1つの化学種のピーク波数、
前記赤外スペクトルの一次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記一次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク波数、
前記赤外スペクトルの二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク強度、
前記二次微分スペクトルにおける、少なくとも1つの化学種のピーク波数、
少なくとも1つの化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の数、
少なくとも1つの化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の波数、および
前記赤外スペクトルにおける少なくとも1つの直線部の傾き、のうち少なくとも2つを含む、請求項10に記載の絶縁劣化診断装置。 - 前記複数の数値データは、
前記複数の化学種のうち第1の化学種のピーク強度、
前記第1の化学種のピーク波数、
前記一次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク強度、
前記一次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク波数、
前記二次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク強度、
前記二次微分スペクトルにおける、前記第1の化学種のピーク波数、
前記第1の化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の数、および
前記第1の化学種のピークと前記赤外スペクトルの波数軸に平行な少なくとも1本の直線との交点の波数、のうち少なくとも2つを含む、請求項10に記載の絶縁劣化診断装置。 - 前記算出部は、予め取得されている前記複数の数値データと前記樹脂絶縁物の表面抵抗率との関係式を用いて、抽出された前記複数の数値データに基づいて前記診断対象の表面抵抗率を算出する、請求項10から12のいずれか1項に記載の絶縁劣化診断装置。
- 前記算出部は、抽出された前記複数の数値データを多変量解析することによって単一の指標に変換し、予め取得されている前記単一の指標と前記樹脂絶縁物の表面抵抗率との関係を示す検量線を用いて、変換された前記単一の指標に基づいて前記診断対象の表面抵抗率を算出する、請求項10から12のいずれか1項に記載の絶縁劣化診断装置。
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