JP6888329B2 - 異常診断用装置 - Google Patents

Description

本発明は、異常診断用装置に関する。

ガス絶縁開閉器、電力用トランス、配電盤などの電気機器では、絶縁破壊に至る前に部分放電が発生する。この部分放電を検出することによって、絶縁診断、すなわち絶縁破壊に至る兆候を発見することができる。

部分放電時には電磁波、異常電流、超音波、振動等が発生するので、アンテナなどの電磁波センサ、電流センサ、超音波センサ、振動センサ等を利用して、部分放電の有無の診断、即ち機器の異常診断を行うことができる。

機器の異常診断では、電磁波信号や音声信号などを計測対象として、計測対象とする周波数範囲内の複数の周波数毎に得られた計測データ、即ち信号強度の時間変化を示す周波数毎の波形データをまとめた波形データ群において、機器の部分放電に伴うデータを検知したかどうかにより異常診断が行われる。

特許文献１には、計測対象とする周波数帯域を例えば１００分割して、１００個の周波数毎の電磁波等の計測データである波形データを波形データ群として処理することにより、ノイズ成分を除去し、異常診断として、部分放電の有無を判定する部分放電診断装置、即ち異常診断装置が開示されている。

特開２０１６−０６１７３３号公報

機器の部分放電現象は、機器の駆動用として供給されている商用交流電力信号の所定の位相範囲で発生することがわかっている。そのため、異常診断に係る波形データは、商用交流電力信号との間で同期性を有していることが要請される。異常診断の対象となる機器の設置環境によっては、商用交流電力信号を異常診断装置に容易に取り込めない場合が多いため、一般的には、装置内部クロックを使って計測開始時間を管理することにより同期性を確保している。しかし、商用交流電力信号には、しばしば±０．０１％程度の周波数のズレが生じうるため、計測時間が長くなると同期ズレが大きくなることがある。従って、異常診断の際の計測対象となる周波数毎の波形データの計測時間を全周波数について合計した総計測時間は、同期ズレが許容範囲内に収まるように制限される。例えば、総計測時間を１５秒として、周波数のズレが０．０１％あると、１．５ｍｓの同期ズレが生じるが、これを大きく超える同期ズレが生じると部分放電の診断に悪影響が生じる恐れがある。従って、異常診断に係る計測時間は、好ましくは１５ｓ以下、長くても２０ｓ以下に設定されることが望ましい。

特許文献１の部分放電診断装置において異常診断の際の総計測時間を１４ｓとし、計測対象の周波数を１００個とすると、１周波数当たりの計測時間は１４０ｍｓである。１回の計測を、商用交流電力信号の周波数を５０Ｈｚとしたときの、２サイクル分とすると、その計測に要する時間は４０ｍｓであり、周波数切り換えに伴う準備時間を２０ｍｓとすると、１４０ｍｓの計測時間では、１周波数当たり２サイクル分の計測を、３回繰り返して実施することができる。

部分放電には、発生頻度の低い、例えばボイド放電などが含まれうる。このような発生頻度低い部分放電は例えば３回程度の繰り返し計測では必ずしも確実に検知されるとは言えない。発生頻度の低い部分放電の検知確率を高めることにより、異常診断の確度を上げるためには、各周波数における合計計測時間、即ち繰り返し計測回数を増やすことが望ましい。

しかし、異常診断の確度を上げるために、上記条件下で、各周波数毎の繰り返し計測回数を１回増やす毎に、波形データの総計測時間は４ｓずつ増えることになるため、同期性の点で、各周波数毎の計測回数を大きく増やすことは難しい。

本発明は、上記事情の下になされたもので、異常診断用計測において、商用交流電力信号に対する計測データの同期性を確保しつつ、異常診断に係る総計測時間を延長するために利用される情報を取得する異常診断用装置を提供することを目的とする。

本発明に係る異常診断用装置は、機器の異常時に、該機器の動作用に供給される商用交流電力信号に同期して発生する部分放電信号及び一般環境に存在するバックグランド信号の強度の時間変化を複数の周波数毎の波形データとして計測する計測部と、前記計測部による波形データの計測を制御し、前記機器の設置された環境において、前記機器の異常時に発生する部分放電信号を計測せず、バックグランド信号のみが計測される状態に置かれた前記計測部の計測により得られる、予め定められた周波数範囲内で設定された前記複数の周波数毎の波形データを、バックグランド波形データとして入力する制御を行い、入力された前記複数の周波数毎のバックグランド波形データに基づき、前記機器の異常診断の対象から除外する除外周波数を決定する処理を行う制御部と、を備え、前記制御部が、前記複数の周波数毎のバックグランド波形データが、有意なピークデータを含むかどうかを判定し、含む場合には当該周波数を除外周波数として設定し、前記バックグランド波形データに基づき算定された標準偏差が、予め定められた標準偏差閾値を超えるとき、前記バックグランド波形データが、有意なピークデータを含むと判定することを特徴とする。

異常診断用装置は、異常診断の計測に先立つバックグランド計測により、異常診断の対象から除外できる既知ではない除外周波数の情報（以下では除外周波数情報と呼ぶ）を新たに取得することができる。除外周波数情報が得られることにより、異常診断の計測において、除外周波数の計測時間の少なくとも一部を、除外周波数ではない異常診断の対象周波数における波形データの繰り返し計測回数の増加に充当することにより、異常診断の対象周波数における波形データの計測時間の増加を図ることが可能となる。これは、波形データの総計測時間を基本的には増やすことなく、即ち、商用交流電力信号に対する波形データの同期性を確保したまま、異常診断に係る総計測時間を延長できることを意味する。従って、この異常診断用装置は、商用交流電力信号に対する異常診断用の波形データの同期性の確保と、異常診断用の波形データの総計測時間の延長との両立を図るために利用される除外周波数という情報を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る異常診断用装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態１に係る異常診断用装置の計測で得られた波形データ群の例を示す図である。 実施形態１に係る異常診断用装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。 実施形態１に係る異常診断用装置のバックグランド計測に関与する制御部の詳細例を示す図である。 実施形態１に係る異常診断用装置の異常診断計測に関与する制御部の詳細例を示す図である。 除外周波数の設定例を示す図である。 実施形態１に係る異常診断用装置による異常診断の内容を示すフロー図である。 図７に示すバックグランド計測処理の内容を示すフロー図である。 図７に示す除外周波数設定処理の内容を示すフロー図である。 図７に示す診断用計測処理の内容を示すフロー図である。 図７に示すノイズ除去処理の内容を示すフロー図である。 本発明の実施形態２に係る異常診断用装置の構成例を示すブロック図である。 実施形態２に係る異常診断用装置による異常診断の内容を示すフロー図である。 図１３に示す診断用再計測処理の内容を示すフロー図である。

（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係る異常診断用装置の構成例を示す。異常診断用装置１００は、ガス絶縁開閉器、電力用トランス、配電盤などの電気機器の絶縁異常時に発生しうる部分放電の有無により、電気機器の異常を診断する装置である。以下では、電磁波を検出対象として計測することにより得られる複数の周波数毎の波形データに基づき、部分放電を検知する場合を例に、異常診断用装置について説明する。

図１に示す異常診断用装置１００は、電磁波を検出し、波形データとして計測する計測部１と、計測部１の計測を制御すると共に、計測された波形データに基づき、除外周波数情報を提供するための処理および、異常診断の処理を行う制御部２と、制御部２に対して、制御・処理に係る指示を入力する入力装置３と、制御部２の処理結果を出力する出力装置４とを備える。

計測部１は、電磁波を検知するセンサ１０と、このセンサ１０からの電気信号を、与えられた計測条件に従って計測して、複数の周波数毎の波形データとして出力する信号処理部１１とを備える。波形データは計測された電気信号の強度の時間変化を示す。

センサ１０は、例えばアンテナで構成され、電磁波を受けてその強度に比例した電気信号、例えば電圧信号に変換し出力する。

信号処理部１１は、例えばスペクトラムアナライザで構成される。信号処理部１１は、計測条件に従って、センサ１０から出力された電気信号を、周波数掃引により、複数の周波数毎に計測し、各周波数の波形データとして出力する。周波数軸と時間軸と信号強度を示す波高軸との３次元で各周波数の波形データを示したものが、図２に例示する波形データ群である。計測条件は、計測対象とする複数の周波数、各周波数の１回当たりの計測時間とサンプリング周期、各周波数の繰り返し計測回数、及び各計測の開始のタイミングである。各周波数の１回当たりの計測時間は、異常診断の対象となる電気機器に供給される動作用の商用交流電力信号の少なくとも２サイクル分に相当する時間に設定される。以下に示す例では、一回当たりの計測時間は２サイクル分に相当する時間であるとする。各計測の開始のタイミングは、それぞれの波形データが商用交流電力信号に同期するように、商用交流電力信号の周期の整数倍の時刻に設定される。

入力装置３は、制御部２に各種指示や情報を入力するための装置であり、例えばキーボードやスイッチなどで構成される。入力装置３からの入力情報の代表例がバックグランド計測の開始の指示又は異常診断計測の開始の指示である。

制御部２は、計測制御部２０とデータ取得部２１と記憶部２２とデータ処理部２３と診断部２４と出力制御部２５とを備え、ハードウェアとしては図３に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）５００、内部記憶部５１０、外部記憶部５２０、入力部５３０、出力部５４０及びこれらを接続して信号の通路となるバスライン５５０とで構成される。図１の記憶部２２は、図３の外部記憶部５２０に対応する。制御部２の計測制御部２０、データ取得部２１、データ処理部２３、診断部２４、及び出力制御部２５のそれぞれの機能は、ＣＰＵ５００が、外部記憶部５２０に格納されたプログラムを読み出して、内部記憶部５１０、外部記憶部５２０、入力部５３０、及び出力部５４０を利用して実行することにより実現される。

制御部２の計測制御部２０は、ＢＧ計測制御部２００と診断用計測制御部２０１とを備え、入力装置３からの入力情報に応じて、ＢＧ計測制御部２００又は診断用計測制御部２０１のいずれか一方が機能する。以下では、ＢＧ計測制御部２００の制御による計測をバックグランド計測、診断用計測制御部２０１の制御による計測を異常診断計測と呼ぶ。

バックグランド計測は、異常診断の妨げとなる波形データに対応する周波数を予め抽出し、その周波数を除外周波数として設定するために実施される。設定した除外周波数は、記憶部２２の除外周波数情報２２２に、後述する図４に示す様に、除外周波数設定情報２２２ｂとして格納される。バックグランド計測は、異常診断の対象となる電気機器からの部分放電信号を検知し得ない場所であって、部分放電信号以外の計測環境は異常診断用の計測環境と略同じと見なせる場所に、計測部１のセンサ１０を設置して、異常診断計測に先立って実施される。センサ１０がバックグランド計測を実施できる状態に配置されると、入力装置３を介してバックグランド計測の開始の指示が入力される。この入力に対応して動作するＢＧ計測制御部２００は、信号処理部１１の制御、データ取得部２１の制御、及び得られた波形データのデータ処理部２３での処理の制御を開始する。

異常診断計測は、電気機器からの部分放電を検知対象として異常診断を行うために実施される。従って、異常診断計測は、異常診断の対象となる電気機器からの部分放電信号を検知し得る場所にセンサ１０を設置して実施される。センサ１０が、異常診断計測ができる状態に配置されると、入力装置３を介して異常診断計測の開始の指示が入力される。この入力に対応して動作する診断用計測制御部２０１は、信号処理部１１の制御、データ取得部２１の制御、及び得られた波形データのデータ処理部２３での処理の制御を開始する。

バックグランド計測及び異常診断計測は、上述の計測条件のうち、計測対象とする複数の周波数、各周波数の１回当たりの計測時間とサンプリング周期、及び各計測の開始のタイミングを商用交流電力信号の周期の整数倍の時刻に設定することについては、互いに同じ条件で実施される。しかし、各周波数の繰り返し計測回数については、バックグランド計測と異常診断計測とで異なる。

バックグランド計測においては、各周波数の繰り返し計測回数Ｎ_Ｂは周波数によらず同じ回数に設定される。バックグランド計測においては、波形データと商用交流電力信号との間の同期性は要求されず、同一周波数において繰り返し計測により得られる波形データ間の同期性が問題になるだけである。従って、繰り返し計測回数についての制限は特にない。

一方、異常診断計測においては、除外周波数における繰り返し計測回数をＮ_１、除外周波数でない周波数である診断対象周波数における繰り返し計測回数をＮ_１よりも大きな値であるＮ_２とする。同期性確保の観点から設定された総計測時間をＴとし、計測対象の全周波数での各周波数における繰り返し計測回数を同じ値にしたと仮定することにより得られる繰り返し計測回数をＮ_０（Ｔ＝１４ｓとすると、例えばＮ_０＝３となる）とすると、Ｎ_１はＮ_０よりも小さい値に予め設定され、記憶部２２の計測条件２２１に格納される。除外周波数は異常診断の対象外となる周波数であるため、異常診断計測時には、除外周波数での繰り返し計測回数を０、即ち除外周波数での計測を省いてもよいが、対象とする周波数範囲の予め定めた全周波数での波形データを残しておくという必要がある場合には、例えば１に設定される。

診断対象周波数における繰り返し計測回数Ｎ_２は、診断用計測制御部２０１で算定され、信号処理部１１及びデータ取得部２１に送信される。異常診断計測時の繰り返し計測回数Ｎ_２は、バックグランド計測において設定され、記憶部２２に格納された除外周波数設定情報２２２ｂ（図４参照）の除外周波数の数と、異常診断計測時の総計測時間Ｔとに基づき、診断用計測制御部２０１により算定される。具体的には、Ｎ_２は、総計測時間Ｔのとき、全周波数で同じ繰り返し計測回数としたときの繰り返し計測回数Ｎ_０に対して、除外周波数での繰り返し計測回数をＮ_０より小さいＮ_１にしたことによる計測時間の減少分を、診断対象周波数での繰り返し計測回数の増加に充当することにより得られる値とする。このとき小数点以下の回数については、例えば四捨五入、切り捨て、若しくは切り上げなどの処理により、整数の繰り返し計測回数とする。この処理により、異常診断計測において、計測対象となる全周波数の計測時間の総和は、このような処理を行わないときの異常診断計測に係る計測時間の総和Ｔと予め設定した誤差Δの範囲内で略等しくなる。

ＢＧ計測制御部２００及び診断用計測制御部２０１は、記憶部２２に計測条件２２１として格納されているそれぞれの計測条件を読み込んで、信号処理部１１及びデータ取得部２１に計測条件として送信する。ただし、異常診断計測時の繰り返し計測回数Ｎ_２については、診断用計測制御部２０１が算定した値を使用する。Ｎ_２の算定に必要な、異常診断計測時の総計測時間Ｔは、直接の計測条件ではないが、計測条件２２１に含められる。計測対象となる複数の周波数については、周波数範囲の分割数を計測条件２２１に格納し、そこから読み込んだ分割数と入力装置３が入力する計測対象の周波数範囲とに基づき計測制御部２０が設定してもよい。なお、変更のない計測条件については予め信号処理部１１及びデータ取得部２１に設定しておいても良い。

データ取得部２１は、計測制御部２０の制御により、計測部１からの計測データ、即ち複数の周波数毎の波形データを、設定された繰り返し計測回数分入力し、これに基づき各周波数の代表波形データを求め、これを記憶部２２に格納する。波形データの横軸は時間軸で、具体的にはサンプリング番号に対応する。波形データの縦軸は計測された信号の強度を示すデータである。代表波形データは、同じ周波数での繰り返し計測により得られる複数の波形データに基づき生成された、その周波数を代表する波形データであり、例えば、時間軸の各点に対する信号の強度を示すデータ波高値の最大値により構成された波形データである。記憶部２２の波形データ群２２０は、そのようにして生成された複数の周波数毎の代表波形データで構成される。

記憶部２２は、波形データ群２２０と計測条件２２１と除外周波数情報２２２と診断用波形データ群２２３と診断結果２２４とを格納する。波形データ群２２０と計測条件２２１については既に説明した通りである。計測条件２２１の内容は、入力装置３からの入力により書き換えることができるようにしてもよい。

除外周波数情報２２２は、除外周波数既知情報２２２ａと、除外周波数設定情報２２２ｂとを含む。除外周波数既知情報２２２ａは、ノイズ源となることがわかっている、例えば通信波等の予め知られている周波数の情報のことであり、異常診断の対象から除外してもいいということがわかっている周波数の情報である。除外周波数設定情報２２２ｂは、除外周波数既知情報２２２ａとバックグランド計測により得られた波形データ群２２０から、後述する処理により設定された有効データ有りの代表波形データに対応する周波数の情報とから最終的に設定された除外周波数の情報である。除外周波数設定情報２２２ｂに含まれる周波数は異常診断の対象外とされる。

診断用波形データ群２２３は、異常診断計測時に記憶部２２に格納される波形データ群であり、波形データ群２２０から、データ処理部２３での処理により、ノイズ成分に係る波形データ等を除いて得られる異常診断の対象となる波形データ群のことである。

診断結果２２４は、診断部２４の処理により得られ、記憶部２２に格納される、電気機器の異常状況を示す情報である。

データ処理部２３は、有効データ有無判定部２３０と除外周波数設定部２３１とノイズ除去部２３２とを備える。データ処理部２３の処理内容はバックグランド計測か異常診断計測かにより異なる。図４及び図５は、バックグランド計測時及び異常診断計測時のそれぞれにおけるデータ処理部２３での処理内容と記憶部２２に格納されているどの情報が使用され、どの情報が格納されるかを示す。

まず初めに、バックグランド計測時のデータ処理部２３の処理内容について説明する。バックグランド計測時には、図４に示すように、ＢＧ計測制御部２００の制御により、データ処理部２３の中の有効データ有無判定部２３０と除外周波数設定部２３１とが動作する。なお、データ処理部２３は、データ取得部２１からバックグランド計測における各周波数の代表波形データが記憶部２２に格納された旨の通知を受けることにより動作を開始する。

有効データ有無判定部２３０は、除外周波数情報２２２の中の除外周波数既知情報２２２ａを読み出す。有効データ有無判定部２３０は、除外周波数既知情報２２２ａに含まれていない周波数について、記憶部２２に格納されている波形データ群２２０から各周波数の代表波形データを読み出し、その代表波形データに有効データが含まれているかどうかの判定を実施する。有効データとは、波形データ中の、他の部位から識別できる程度に顕著な波高値を有するデータのことである。

有効データ有無の判定は、２つの判定式で実行される。最初の判定式は次の（１）式に示すとおりである。
算定標準偏差＞標準偏差閾値 （１）
（１）式を満たせば有効データ有りと判定され、満たさなければ有効データ無しと判定されるが、より確実な判定を行う場合には、（１）式を満たすという判定がでた場合に、後述するもう一つの判定を実行する。

算定標準偏差は、代表波形データの平均値に、経験則により設定された裕度を加えた値を閾値Ｈｔｈとし、代表波形データにおいて、この閾値Ｈｔｈ以下の波高値を、全て閾値Ｈｔｈに置き換え、閾値を超える波高値はそのまま残した代表波形データから算定した標準偏差とする。標準偏差閾値は、算定標準偏差に対して予め設定された閾値である。

２番目の判定式は、次の（２）式に示すとおりである。Ｍａｘは代表波形データの最大値、Ａｖは代表波形データの平均値である。比の閾値Ｊは予め設定された閾値である。
Ｍａｘ／Ａｖ＞Ｊ （２）
Ｊ；比の閾値
代表波形データが（２）式を満たすとき、その代表波形データには有効データがあると判定され、（２）式を満たさないときは有効データが無いと判定される。

（２）式による判定は、通信波等のノイズ信号に起因する波形データにおいて、ノイズ成分が時間的に略一定のときと途切れるときとが混在する様な場合に必要となる。このような代表波形データにおいては、代表波形データの波高値が、代表波形データの平均値に基づく閾値Ｈｔｈを超える可能性が高くなるため、上記（１）式による判定では、有効データが存在すると誤判定されることがある。（２）式による判定はこのような誤判定を防止するためのものであり、（１）式による判定で、有効データが存在するという判定がなされたときに（２）式による判定が実行される。波形データに有効データが含まれているときはＭａｘが大きな値となるため、有効データが含まれていないときに比べると、代表波形データの平均値Ａｖに対する最大値Ｍａｘの比は大きくなる。従って、比の閾値Ｊを予め適当な値に設定することにより、（２）式により有効データの有無を判定することができる。即ち（１）式、（２）式共に満たしたときその代表波形は有効データを有すると判定され、それ以外は有効データを有さないと判定される。なお、状況によっては（１）式、（２）式のいずれか一方で有効データの有無を判定しても良い。

有効データ有無判定部２３０は、有効データがあれば、対応する周波数の情報を除外周波数として、除外周波数設定部２３１に送信し、有効データが無ければ、次の計測対象とする周波数の代表波形データの処理に移行する。

除外周波数設定部２３１は、有効データ有無判定部２３０から送信される除外周波数の情報と除外周波数既知情報２２２ａとを合わせた１次除外周波数情報に基づき最終的な除外周波数を設定し、記憶部２２の除外周波数設定情報２２２ｂとして格納する。除外周波数は、１次除外周波数情報とその近傍の周波数とで構成される。「近傍」の範囲は、予め設定された定義に従って決められる。例えば、１次除外周波数情報に含まれる周波数の両隣の周波数も除外周波数とし、更にこのように設定された除外周波数の一塊であるブロック間にブロックに含まれない計測対象周波数が例えば１つしかない場合は、この周波数も除外周波数に設定する。このような処理の例を図６に示す。図６の最上段の項目「周波数」は、周波数範囲を５００〜１５００ＭＨｚとし、この間を１００等分したときの計測対象とする周波数である。項目「１次除外範囲」は、１次除外周波数情報に対応しており、対応する箇所をハッチングで示したものである。項目「ブロック」は、１次除外周波数情報に含まれる周波数の両隣の周波数を含めた範囲をブロックとしてハッチングを付して示している。項目「除外範囲」は、ブロック範囲に基づき最終的に設定される除外周波数の範囲を、ハッチングを付して示したものである。「除外範囲」は、例えば、各ブロック間にブロックに含まれない周波数が、１箇所存在したときは、この周波数も除外周波数に含めるという基準に従ったものである。

バックグランド計測において上記の様に除外周波数を設定する理由は、次の通りである。部分放電の信号を検知すると代表波形データ中には有効データが現れるが、部分放電の信号を検知し得ない環境下で行ったバックグランド計測において、取得された代表波形データに有効データが含まれている場合は、この有効データは部分放電に起因するものではなく、ノイズ成分であるということは明白である。この周波数又は近傍の計測対象とする周波数においては、異常診断計測で取得された波形データにおいても、同様の有効データが、ノイズ成分として含まれる可能性が高い。このような有効データを含む波形データは、異常診断の際に誤診断の原因となりかねない。このような事態を避けるために、異常診断の処理の際、この周波数とその近傍の周波数を除外周波数として異常診断の対象から除外する。

次に、異常診断計測時のデータ処理部２３の処理内容について説明する。この内容は特許文献１に開示された内容に準拠しているが、構成要素の名称等については一部変更されている。異常診断計測時には、図５に示すように、診断用計測制御部２０１の制御により、データ処理部２３の中の有効データ有無判定部２３０とノイズ除去部２３２と診断部２４と出力制御部２５とが動作する。なお、データ処理部２３は、データ取得部２１から異常診断計測における各周波数の代表波形データが記憶部２２に格納された旨の通知を受けることにより動作を開始する。

有効データ有無判定部２３０は、異常診断計測時には、波形データ群２２０から異常診断の対象となる代表波形データを選別するために有効データの有無を判定する。有効データ有無判定部２３０は、除外周波数情報２２２中の除外周波数設定情報２２２ｂを読み出すことにより除外周波数の情報を取得し、計測対象とする周波数から除外周波数を削除してノイズ除去の対象となる診断対象周波数を設定する。有効データ有無判定部２３０は、診断対象周波数について、記憶部２２に格納されている波形データ群２２０から各周波数の代表波形データを読み出し、その代表波形データに有効データが含まれているかどうかの判定を実施する。判定の内容は既に説明したとおりである。有効データが含まれていないと判定したときはその代表波形データは異常診断の対象外となり、データ処理部２３は、次の診断対象周波数の代表波形データの処理に移行する。

有効データが含まれていると判定したときは、その代表波形データはノイズ除去部２３２により処理される。ノイズ処理部２３は、含まれている有効データがノイズに依るものかどうかを判定し、ノイズによるものと判定した場合はその代表波形データを診断対象から除外する。ノイズによるものではない有効データが含まれていると判定した場合は、その代表波形データを記憶部２２に診断用波形データ群２２３として格納するが、ケースによっては代表波形データ中のノイズに起因すると判定した有効データを、その周囲のデータで置き換えることにより得られる代表波形データを、診断用波形データ群２２３として格納する。ノイズ処理部２３は、処理結果を診断部２４に送信する。ノイズ除去部２３２は、有効データ数算定部２３２ａと第１有効データ数判定部２３２ｂと有効データ数偏り判定部２３２ｃと第２有効データ数判定部２３２ｄと継続時間判定部２３２ｅと同期性判定部２３２ｆとを備え、これらにより上記処理を次のようにして実施する。

有効データ数算定部２３２ａは、各周波数の代表波形データに含まれる有効データの数Ｎｅｆｆを算定する。ただし、有効データが連続する場合はこれらを結合して連続する部分全体を１と数える。有効データの数Ｎｅｆｆは、代表波形データを例えば二値化することによって簡単に算定することができる。二値化は、代表波形データの各波高値が予め設定された閾値Ｈｔｈ’を超えたとき例えば「１」、そうでないとき「０」とする。有効データ数Ｎｅｆｆは、「１」の塊数を計数することにより得られる。閾値Ｎｔｈ’は、例えば、代表波形データの平均値に所定の裕度を加えた値とする。

第１有効データ数判定部２３２ｂは、有効データ数算定部２３２ａで得られた有効データ数Ｎｅｆｆが、次式（３）を満たすかどうかを判定する。
Ｎｅｆｆ＞Ｎｍａｘ （３）
Ｎｍａｘ; 第１の有効データ数閾値で、例えば８に設定される。

電気機器の部分放電は、動作用に供給されている商用交流電力信号の強度が、０と極大値又は極小値との間の増加する位相範囲で発生する。このような位相範囲は、それぞれが１／４周期の位相範囲であり、一回の計測時間を商用交流電力信号の２サイクル分としたときは４箇所存在する。Ｎｅｆｆを後述する塊化処理したあとの数とすれば、Ｎｍａｘを４に設定できるが、ノイズ成分除去処理の初めの段階の、ノイズに起因する有効データが含まれる可能性が高い代表波形データで塊化処理を実行すると不都合が生じるため、（３）式は塊化処理実施前における予備的な判定式という位置づけになる。そのため、Ｎｍａｘは４よりも大きな裕度をとり、例えば８とする。尚、Ｎｍａｘは波形データとして取得されるサイクル数に依存して設定される。

（３）式が満たされる場合は、第１有効データ数判定部２３２ｂは、この代表波形データはノイズ成分を多く含むと判断し、これを診断対象波形データ群に含めず、データ処理部２３は次の診断対象周波数の代表波形データの処理に移行する。（３）式が満たされない場合は、有効データ数偏り判定部２３２ｃでの処理が実行される。

有効データ数偏り判定部２３２ｃは、有効データについて後述する塊化処理を行い、代表波形データのある１サイクル分と他の１サイクル分（波形データが２サイクル分のデータの場合は最初の１サイクル分と次の１サイクル分）にそれぞれ含まれる有効データの数Ｎｅｆｆ_１、Ｎｅｆｆ_２を塊化処理後の塊の数として算定し、次式（４）を満たすかどうかを判定する。
ΔＮ＝｜Ｎｅｆｆ_１−Ｎｅｆｆ_２｜＞ΔＮｄ （４）
ΔＮｄ；偏りの閾値で、例えば２に設定される。

塊化処理とは、有効データが時間軸に沿って連続する場合に、連続する有効データ群を一塊として処理したあと、隣り合う有効データ群の間に有効データでない領域が予め設定された閾値（即ち時間軸上の設定ポイント数）以下であれば、この領域も有効データ群に含めるという処理である。この塊化処理も、２値化データを使用することにより簡便に実行することができる。この閾値は例えば４ポイントに設定される。

有効データが部分放電に起因するもののみであればΔＮは、適切に設定されたΔＮｄ、例えば２、を超えることはない。そのため、（４）式を満たす場合は、有効データ数偏り判定部２３２ｃは、この代表波形データがノイズ成分である有効データを含むと判断し、この代表波形データを異常診断の対象から除外し、データ処理部２３は、次の診断対象周波数の代表波形データの処理を開始する。（４）式を満たさない場合は、第２有効データ数判定部２３２ｄでの処理が実行される。

第２有効データ数判定部２３２ｄは、有効データ数偏り判定部２３２ｃが、ΔＮは（４）式を満たさない、と判定したとき、塊化処理後の有効データ数Ｎｅｆｆｃを算定し、Ｎｅｆｆｃが次式（５）を満たすかどうかを判定する。
Ｎｅｆｆｃ＞Ｎｍａｘｃ （５）
Ｎｍａｘｃ；第２の有効データ数閾値で、例えば４に設定される。

第２有効データ数判定部２３２ｄは、Ｎｅｆｆｃが（５）式を満たす場合は、この代表波形データがノイズ成分である有効データを含むと判断し、この代表波形データを異常診断の対象から除外し、データ処理部２３は、次の診断対象周波数の代表波形データの処理を開始する。（５）式を満たさない場合は、継続時間判定部２３２ｅでの処理が実行される。

継続時間判定部２３２ｅは、有効データの塊化処理後のｊ番目（ｊ＝１〜ｊ_ｍａｘ）の塊の領域の波形データ時間軸上での幅、即ちサンプリングポイント数を継続時間Ｔｃｊとして算定し、ｊ番目の塊の継続時間Ｔｃｊが次式（６）を満たすかどうかを判定する。
Ｔｃｊ＞Ｔｔｈ （６）
Ｔｔｈ；予め設定された継続時間の閾値である。
Ｔｔｈは、部分放電が発生しうる１／４位相範囲に対応するポイント数であり、波形データの時間軸のサンプリングポイント数を１００ポイントとしたときは、例えば１０−１４ポイントに設定される。

継続時間判定部２３２ｅは、式（６）が満たされていると判定したときは、当該ｊ番目の塊にかかる有効データの部位は、継続時間の観点から、部分放電に起因したものではなく、ノイズ成分であると判定する。

継続時間判定部２３２ｅは、継続時間Ｔｃｊのｊ＝１，２・・ｊ_ｍａｘのうち一つでも式（６）を満たすと判定したときは、その代表波形データをノイズ成分と見なして診断用波形データ群２２３から削除し、データ処理部２３は次の診断対象周波数の代表波形データの処理を開始する。継続時間Ｔｃｊが全て式（６）を満たさないと判定したときは、その代表波形データは同期性判定部２３２ｆでの処理に移される。なお、継続時間判定部２３２ｅは、判定後の処理について他の方法を採用してもよい。例えば、算定した継続時間Ｔｃｊのｊ＝１，２・・ｊ_ｍａｘのすべてが式（６）を満たすと判定したとき、継続時間判定部２３２ｅは、対応する代表波形データをノイズ成分と見なして診断用波形データ群２２３から除去し、データ処理部２３は次の診断対象周波数の代表波形データの処理を開始する。そして、算定した継続時間Ｔｃｊの一部のみが、式（６）を満たす、すなわちノイズ成分であると判定したときは、当該継続時間Ｔｃｊに対応する有効データの部位を診断対象から除く処理、例えば、対応する部位の代表波形データをその有効データの部位に隣接する部位の代表波形データの値で内挿して置き換えるという処理を行う。そのような継続時間Ｔｃｊを有する有効データの部位がなければ、代表波形データはそのままにする。いずれの場合もその代表波形データは同期性判定部２３２ｆでの処理に移される。

同期性判定部２３２ｆは、塊化処理後の有効データの同期性の判定に先立ち、幅拡張処理を行う。幅拡張処理は、塊化処理して得られるそれぞれの一塊の有効データの部位について、有効データの範囲を両端に予め設定したポイント数分、例えば１−２ポイント分拡張するという処理である。二値化処理の場合は、一塊の「１」の領域の両端の１−２ポイントの「０」の値を「１」に置き換える処理となる。この処理はこの後に実行される同期性判定において時間的な裕度を持たせるために行われる。以下の同期性判定処理については、説明の便宜上、幅拡張処理後の二値化データを使用するものとして説明する。

同期性判定部２３２ｆは、幅拡張処理後の二値化データに基づき、その有効データ部である値「１」の領域が、各サイクル間で同期しているかどうかを判定する。この判定は次の処理を含む。まず、幅拡張後の二値化データを商用交流電力信号の１サイクル毎に分割し、分割後の二値化データの時間軸の原点を揃える。このとき、あるサイクルの二値化データの「１」の領域と、他のサイクルの二値化データの「１」の領域との間に、時間軸上で重なるポイントが存在するかどうかを判定する。重なるポイントが存在するときは同期性があり、存在しない時は同期性がないと判定する。

同期性判定部２３２ｆは、その代表波形データについて同期性がないと判定したときは、その代表波形データを診断対象外とする。部分放電に起因する信号は同期性を有するので、互いに同期性のない場合は、これをノイズ成分であると判定するのである。一方、同期性があると判定したときは、その結果を診断部２４に送信するとともに、対応する代表波形データを、記憶部２２に診断用波形データ群２２３として格納する。いずれの場合もデータ処理部２３は次の診断対象周波数の代表波形データについて、これまで説明した処理を繰り返す。

同期性判定に、継続時間について幅拡張を行った後の二値化データを使用するのは、同期性判定に裕度を持たせるためである。部分放電の同期性はそれほど厳密なものではなく、若干の位相誤差を伴うものである。そのため、同期性判定において、有効データ部の継続時間が短いと、２つのサイクル間の有効データ部が、略同期している場合でも厳密に同期していないときは、それらは同期していないと判断されてしまう。このような事態を避けるために同期性判定に幅拡張後の二値化データを使用し、同期性判定に裕度を持たせる。

診断部２４は、各周波数の代表波形データ毎の同期性判定結果及び／又はノイズ成分を除去した診断用波形データ群２２３のデータを使って異常診断を行う。以下に診断処理の一例を説明する。

診断部２４は、同期性判定部２３２ｆの判定後、診断用波形データ群２２３から、同期性のある有効データ数が、例えば４個以下の適正な数存在すると判定された代表波形データの数Ｎａｂを算定する。この代表波形データでは、部分放電信号（ＰＤ信号）が検知された可能性が高いといえるので、ＮａｂをＰＤ検出数と呼ぶことにする。診断部２４は、ＰＤ検出数Ｎａｂが次式（７）を満たすと判定したときは、部分放電ありと診断する。
Ｎａｂ＞Ｎａｂｓ （７）
Ｎａｂｓ；部分放電ありと診断するときの閾値で、例えば５。
閾値Ｎａｂｓが大きいほど、診断の信頼性が向上する。診断部２４は、診断の結果を記憶部２２に格納するとともに出力制御部２５を介して出力装置４に出力する。

図７に、異常診断用装置１００による動作を示すフロー図を示す。異常診断用装置１００の計測制御部２０は、入力装置３から入力される周波数範囲、計測の種別を含む計測開始の指示により動作を開始する。計測制御部２０は、入力される計測開始の指示がバックグランド計測の指示であるか、異常診断計測の指示であるかを判定する（図７のステップＳ１）。バックグランド計測の指示であれば（ステップＳ１；ＹＥＳ）、バックグランド計測を開始し、異常診断計測の指示であれば（ステップＳ１；ＮＯ）、異常診断計測を開始する。バックグランド計測の指示は異常診断計測の指示に先行して入力される。従って、バックグランド計測が実行され、除外周波数が設定された後、異常診断計測が実行される。なお、計測環境が変わらないと判断できれば、バックグランド計測のあと、異常診断計測を複数回実行してもよい。

バックグランド計測の指示が入力されたと判定された場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）について説明する。このときは、ＢＧ計測制御部２００の制御により、バックグランド計測処理が実行される（ステップＳ２）。

ステップＳ２のバックグランド計測処理の詳細を、図８に示す。ＢＧ計測制御部２００は、バックグランド計測に係る計測条件を設定する（図８のステップＳ２０）。ＢＧ計測制御部２００は、記憶部２２から計測条件２２１を読み出して、計測対象とする周波数、１回の計測時間、即ち商用交流電力信号の例えば２サイクル分に相当する計測時間、同一周波数での繰り返し計測回数Ｎ_Ｂなどの計測条件を設定する。それぞれの計測は商用交流電力信号と同期するように計測開始のタイミングが設定される。計測対象とする周波数は、入力された周波数範囲を予め定められた分割点数ｉ_ｍａｘ、例えばｉ_ｍａｘ=１００で分割したときのそれぞれの分割点を代表する周波数Ｆｉ(ｉ=１〜ｉ_ｍａｘ)に設定される。

ＢＧ計測制御部２００は、設定した計測条件に従って、計測部１とデータ取得部２１とを制御することにより、計測部１での周波数Ｆｉの例えば２サイクル分の波形データの計測を行い（ステップＳ２１）、データ取得部２１を介して、計測した波形データを取得する（ステップＳ２２）。この計測は、ステップＳ２３及びステップＳ２４を介して、繰り返し計測回数ｋがＮ_Ｂに等しくなるまで行われる。繰り返し計測回数ｋがＮ_Ｂ回になると（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、データ取得部２１は、取得したＮ_Ｂ個の波形データから周波数Ｆｉの代表波形データを生成し（ステップＳ２５）、波形データ群２２０の一部として記憶部２２に格納する（ステップＳ２６）。ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、ステップＳ２７及びステップＳ２８を介して、計測条件で設定された計測対象とする周波数Ｆｉの全て（ｉ＝１〜ｉ_ｍａｘ）について実行され、ｉ＝ｉ_ｍａｘになると（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、データ取得部２１はバックグランド計測が終了した旨の信号をデータ処理部２３に送信する。その後、データ処理部２３は、次の除外周波数設定処理を開始する（図７のステップＳ３）。

除外周波数設定処理の詳細を図９に示す。ＢＧ計測制御部２００の制御により、図４に示すデータ処理部２３の有効データ有無判定部２３０と除外周波数設定部２３１とが図９に示すフロー図に従って図７の除外周波数設定処理（ステップＳ３）を実行する。

データ処理部２３は、データ取得部２１から送信されたバックグランド計測が終了した旨の信号を受けると除外周波数設定処理（図７のステップＳ３、即ち図９に示す処理）を開始する。この処理が開始されると、有効データ有無判定部２３０は、前処理として、記憶部２２の除外周波数既知情報２２２ａを読み込み（図９のステップＳ３０）、波形データ群２２０の中の処理対象とする代表波形データの周波数Ｆｉが、除外周波数既知情報２２２ａに含まれている既知の除外周波数かどうかを判定する（ステップＳ３１）。既知の除外周波数であれば（ステップＳ３１；ＹＥＳ）、ステップＳ３５とステップＳ３６を介して、次の周波数に移行し、ステップＳ３１の処理に戻る。

周波数Ｆｉが、既知の除外周波数でなければ（ステップＳ３１；ＮＯ）、有効データ有無判定部２３０は、記憶部２２の波形データ群２２０から周波数Ｆｉの代表波形データを読み込み（ステップＳ３２）、この代表波形データについて有効データ有無の判定を行う（ステップＳ３３）。有効データなしという判定結果（ステップＳ３３；ＮＯ）の場合は、有効データ有無判定部２３０は、ステップＳ３５とステップＳ３６を介して、次の周波数に移行し、ステップＳ３１の処理に戻る。

有効データ有りという判定結果（ステップＳ３３；ＹＥＳ）の場合は、有効データ有無判定部２３０は、周波数Ｆｉを除外周波数として設定すると共に、その旨を除外周波数設定部２３１に通知し（ステップＳ３４）、ステップＳ３５及びステップＳ３６を介して、次の周波数に移行し、ステップＳ３１の処理に戻る。

ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理は、ステップＳ３５及びステップＳ３６を介して、計測対象とする周波数Ｆｉの全て（ｉ＝１〜ｉ_ｍａｘ）について実行され、ｉ＝ｉ_ｍａｘになると（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、除外周波数設定部２３１は、記憶部２２の除外周波数既知情報２２２ａと有効データ有無判定部２３０から除外周波数であると通知された周波数とに基づき、図６に除外範囲として例示するように、除外周波数を拡大して最終的な除外周波数を設定する（ステップＳ３７）。これにより、図７のステップＳ３に示す除外周波数設定処理が終了する。

除外周波数設定部２３１は、図７のステップＳ３で設定された除外周波数を記憶部２２の除外周波数設定情報２２２ｂとして格納する（図７のステップＳ４）。

次に、図７のステップＳ１で、異常診断計測の指示が入力されたと判定された場合（ステップＳ１；ＮＯ）について説明する。このときは、診断用計測制御部２０１の制御により、診断用計測処理が実行される（ステップＳ５）。

図７のステップＳ５の診断用計測処理の詳細を図１０に示す。診断用計測制御部２０１は、まず、記憶部２２の除外周波数設定情報２２２ｂを読み込む（ステップＳ５０）。次に、診断用計測制御部２０１は、異常診断計測に係る計測条件を設定する（図１０のステップＳ５１）。計測条件の設定にあたって、診断用計測制御部２０１は、記憶部２２から計測条件２２１を読み出して、計測周波数、１回当たりの計測時間、即ち商用交流電力信号の例えば２サイクル分に相当する計測時間、同一周波数での繰り返し計測回数などの計測条件を設定する。それぞれの計測は商用交流電力信号と同期するように計測開始のタイミングが設定される。計測対象とする周波数は、対応するバックグランド計測と同じに設定される。

なお、診断用計測制御部２０１は、異常診断計測における繰り返し計測回数のうち、除外周波数についての繰り返し計測回数Ｎ_１については、計測条件２２１から読み出し、診断対象周波数についての繰り返し計測回数Ｎ_２については、既に説明した方法により算定して設定する。

次に、診断用計測制御部２０１は、計測対象とする周波数Ｆｉ（ｉ＝１〜ｉ_ｍａｘ）について、除外周波数設定情報２２２ｂに含まれている除外周波数であるかどうかを判定する（図１０のステップＳ５２）。除外周波数であれば（ステップＳ５２；ＹＥＳ）、その周波数Ｆｉについては、繰り返し計測回数Ｎ＝Ｎ_１とし（ステップＳ５３）、除外周波数でなければ（ステップＳ５２；ＮＯ）、その周波数Ｆｉについては、繰り返し計測回数Ｎ＝Ｎ_２とする（ステップＳ５４）。診断用計測制御部２０１は、このように設定された繰り返し計測回数Ｎを含む計測条件に従って、計測部１及びデータ取得部２１を制御して、周波数Ｆｉの波形データを計測し（ステップＳ５５）、取得する（ステップＳ５６）。この計測は、ステップＳ５７とステップＳ５８を介して、各周波数においてＮ回、即ち、除外周波数ではＮ_１回、診断対象周波数ではＮ_２回、繰り返される。繰り返し計測回数ｋがＮ回になると（ステップＳ５７；ＹＥＳ）、得られたＮ個の波形データから代表波形データが生成され（ステップＳ５９）、記憶部２２に格納され、波形データ群２２０が構成される。なお、Ｎが１の場合は、代表波形データは計測された波形データそのものとなる。ステップＳ５２〜Ｓ６０の処理は、ステップＳ６１とステップＳ６２を介して、各周波数Ｆｉにおいて実行され、ｉ＝ｉ_ｍａｘとなったとき（ステップＳ６１；ＹＥＳ）完了する。以上で図７のステップＳ５の診断用計測処理が完了し、次のステップＳ６のノイズ除去処理が実行される。

図７のステップＳ６のノイズ除去処理の詳細を図１１に示す。図１１は、図５に示す異常診断計測時のデータ処理部２３について説明した内容をフロー図で示したものであるため、詳細についての説明は省略するが、データ処理部２３での処理内容は、図１１に示すフロー図と次の様に対応している。有効データ有無判定部２３０の処理内容は図１１のステップＳ７０〜Ｓ７３に対応する。なお、ステップＳ７１では、診断対象周波数をＦｎ’（ｎ＝１〜ｎ_ｍａｘ）として明示した。有効データ数算定部２３２ａの処理内容はステップＳ７５に、第１有効データ数判定部２３２ｂの処理内容はステップＳ７６にそれぞれ対応する。有効データ数偏り判定部２３２ｃの処理内容はステップＳ７７とステップＳ７８に対応する。第２有効データ数判定部２３２ｄの処理内容はステップＳ７９、ステップＳ８０に対応する。継続時間判定部２３２ｅの処理内容はステップＳ８１、ステップＳ８２に対応する。同期性判定部２３２ｆの処理内容はステップＳ８３〜Ｓ８７に対応する。ステップＳ７３、ステップＳ８２、ステップＳ８４のいずれかがＮＯのとき、及びステップＳ７６、ステップＳ７８、ステップＳ８０のいずれかがＹＥＳのときは、それぞれにおいてステップＳ８７とステップＳ７４を介して、診断対象周波数Ｆｎ’（ｎ＝１〜ｎ_ｍａｘ）の各周波数について、ステップＳ７２以降、最大でステップＳ８６までの処理が実行される。なお、ステップＳ８２に示す継続時間判定部２３２ｅの処理内容は、一例であり、図５に関して説明した継続時間判定部２３２ｅの処理内容も選択することができる。図７のステップＳ６のノイズ除去処理の後はステップＳ７の異常診断処理に移行する。

異常診断処理（ステップＳ７）、診断結果の出力（ステップＳ８）については、図５の診断部２４における説明と同じである。

異常診断用装置１００は、異常診断計測に先立つバックグランド計測により、異常診断の対象から除外する除外周波数を求める。異常診断計測の際には、除外周波数における繰り返し計測回数Ｎ_１を先に説明したＮ_０よりも小さくすることによる計測時間の減少分を、診断対象周波数での繰り返し計測回数の増加に充当する。これにより診断対象周波数Ｆｎ’での総計測時間を延長することができる。すなわち、この異常診断用装置１００は、異常診断計測において、商用交流電力信号に対する計測データの同期性の確保と、異常診断に係る計測時間の延長との両立を図るために利用される除外周波数という情報を提供することができる。その結果、異常診断用装置１００は、除外周波数の情報を利用することにより、例えばボイド放電などの発生頻度の低い部分放電の検知確度を高めることができ、異常診断の確度を向上させることができる。

異常診断計測時の除外周波数における繰り返し計測回数Ｎ_１は１又は０ではなくてもよく、Ｎ_０よりも小さければ、Ｎ_２は、同じ総計測時間Ｔでの従来のＮ_２よりも大きくすることができる。また、図９のステップＳ３７の除外周波数の拡大設定処理の内容も、図６に例示したものに限定されない。

異常診断用装置１００の異常診断方法も、上記に限定されない。異常診断に周波数毎の波形データを計測するものであればどのような装置であってもよい。そのような異常診断用装置であれば、バックグランド計測により設定した除外周波数は、これまで説明したように、除外周波数を除いた診断対象周波数Ｆｎ’における繰り返し計測回数Ｎを増加させるために利用できる。

なお、計測作業者は、高感度に異常診断を行うために、センサである例えばアンテナを、計測時間中、手持ちで異常診断の対象となる機器に押し当てておく必要があることが多い。このような状況下では、異常診断に係る総計測時間は、計測作業者の負担の軽減のために、例えば２０ｓ以下など、できるだけ短くすることが望ましい。計測データの同期性確保のために総計測時間を所定値以下に制限するということは、計測作業者の負担の軽減にも繋がる。なお、バックグランド計測においては、センサを異常診断の対象となる機器に押し当てるという作業は発生しないため、その計測時間は計測作業者の負担という点では大きな問題とはならない。

異常診断計測のとき、除外周波数の数から算定される、診断対象周波数での繰り返し計測回数Ｎ_２の算定値は、通常は、小数部を含む値になることが多い。繰り返し計測回数Ｎ_２は整数値でなければならないため、小数部を含む場合には、例えば切り捨て、四捨五入等の処理を行ってＮ_２を設定する。四捨五入等の処理の場合は、総計測時間が大きくなることがあるが、その増加分は大きなものとはならないので同期性の点で許容することができる。

各周波数における代表波形データは、図８のステップＳ２５、又は図１０のステップＳ５９に示す様に、Ｎ回の繰り返し計測後に得られたＮ個の波形データから、例えば時間軸上の各ポイントでのデータ値を最大値とすることによって得られる波形データであるとした。しかし、代表波形データは、Ｎ個の波形データが揃ってから生成するのではなく、波形データが得られる都度、その一つ前の波形データと比較して、時間軸上の各ポイントにおいて大きい方の値を選択して暫定的な代表波形とし、この操作をＮ個の波形データについて実行することにより代表波形データを生成しても良い。

代表波形データは、Ｎ個の波形データに基づき、時間軸上の各ポイントでＮ個のデータ値を平均することによって得られる波形データとしてもよい。

バックグランド計測により得られる除外周波数の数が多いほど、異常診断計測時の診断対象周波数での繰り返し計測回数Ｎ_２の増加の程度を大きくすることができる。除外周波数は、図９のステップＳ３３における有効データ有無の判定結果に依存して決まる。従って、バックグランド計測時の繰り返し計測回数を大きくすることにより、有効データを検知する確率を向上させて、除外周波数の数を増加させることができる。

図１に例示する異常診断用装置１００は、バックグランド計測とそれに伴う除外周波数の設定処理、及び異常診断計測とそれに伴う異常診断処理の両方の機能を備えたものとして説明したが、バックグランド計測とそれに伴う除外周波数の設定処理を行う装置をバックグランド計測装置とし、異常診断計測とそれに伴う異常診断処理を行う装置を異常診断装置として互いに別の装置としてもよい。このときのバックグランド計測装置においては、図１の計測制御部２０はＢＧ計測制御部２００となり、データ処理部２３及び記憶部２２は図４に示すデータ処理部２３及び記憶部２２と同じ構成となる。設定された除外周波数情報は除外周波数設定情報２２２ｂとして記憶部２２に格納され、異常診断計測に利用できる。設定された除外周波数情報を異常診断装置に送信しても良い。

部分放電の検知には電磁波信号以外に音波、超音波などを利用しても良い。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る異常診断用装置１００の構成例を図１２に示す。図１２に示す異常診断用装置１００は、図１に示す異常診断用装置１００の制御部２に再計測判定部２６を追加したものであり、他の構成は変わらない。

再計測判定部２６は、診断部２４の診断の結果等から、再計測の条件を満たすかどうかを判定する。満たさなければ、再計測は行わず、診断部２４の診断結果を最終診断結果として記憶部２２の診断結果２２４に格納すると共に、出力制御部２５を介して出力装置４に出力する。再計測の条件を満たす場合は、再計測判定部２６は、診断用計測制御部２０１に、再度の異常診断計測を実施する指示を行う。この指示を受けた診断用計測制御部２０１は、以下に説明するように、計測対象とする周波数を絞り込み、絞り込んだ後の各周波数における繰り返し計測回数Ｎ_３を算定し、絞り込んだ計測対象とする各周波数において、異常診断用の波形データの計測をＮ_３回繰り返して実行する。得られたＮ_３個の波形データから代表波形データを生成し、このときの計測対象とする各周波数を診断対象周波数とすることにより、診断対象周波数での代表波形データに基づき、ノイズ除去部２３２によるノイズ除去処理と診断部２４による異常診断処理を行うという点については実施形態１で説明した通りである。

再計測判定部２６の処理内容について、図１３及び図１４のフロー図を使ってより詳しく説明する。図１３は、実施形態２に係る異常診断用装置１００の動作を示すフロー図であり、図７に示すフロー図のステップＳ１〜Ｓ８の処理はそのまま踏襲され、ステップＳ７の後に再計測判定部２６の処理内容であるステップＳ９〜Ｓ１１を追加したものである。

再計測判定部２６は、記憶部２２の除外周波数設定情報２２２ｂを読み込み、除外周波数の数Ｎｒを算定し、除外周波数の数Ｎｒが、次式（８）を満たすかどうかを判定する（図１３のステップＳ９）。
Ｎｒ≦Ｎｒｔｈ （８）
Ｎｒｔｈ；予め設定された再計測に係る除外周波数の数の閾値。
計測対象とする周波数Ｆｉが例えば１００点ある場合は、Ｎｒｔｈは例えば３０に設定される。Ｎｒが（８）式を満たさないときは（ステップＳ９；ＮＯ）、診断部２４の診断結果をそのまま記憶部２２に格納し、出力装置４に出力する（ステップＳ８）。

除外周波数の数Ｎｒが、（８）式を満たすときは（ステップＳ９；ＹＥＳ）、再計測判定部２６は、例えば、診断部２４から、ＰＤ検出数Ｎａｂを取得し、次式（９）を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１０）。
１≦Ｎａｂ≦Ｎａｂｈ （９）
Ｎａｂｈ；予め設定された再計測に係るＰＤ検出数の上限閾値。
Ｎａｂｈは、通常、式（７）の異常判定に係る閾値Ｎａｂｓと同じ値に設定される。計測対象となる周波数が例えば１００点の場合は、例えばＮａｂｈは５に設定される。

再計測判定部２６は、Ｎａｂが（９）式を満たさないと判定したときは（ステップＳ１０；ＮＯ）、処理をステップＳ８に移行させる。Ｎａｂが（９）式を満たすと判定したときは（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、診断用計測制御部２０１にその旨通知する。通知を受けた診断用計測制御部２０１は診断用再計測処理（ステップＳ１１）を実行する。

図１４に、診断用再計測処理の処理内容をフロー図で示す。図１４は図１０に対応したもので、図１０のステップＳ５０、ステップＳ５２、ステップＳ５３を省き、ステップＳ５１をステップＳ５１’に、ステップＳ５４をステップＳ５４’に、ステップＳ６１をステップＳ６１’に変更したものである。

診断用計測制御部２０１は、まず再計測時の計測条件の中の計測対象とする周波数を次の様にして設定する。診断用計測制御部２０１は、診断用波形データ群２２３に対応する周波数の範囲内で、診断用波形データ群２２３に対応する周波数において連続するＮａｂｈ個、例えば５個の周波数からなる周波数帯をスキャンし、各代表波形データに含まれる残存する有効データ数の合計が最も多い周波数帯の周波数を、Ｆｉ”（ｉ＝１〜Ｎａｂｈ）として、再計測時の計測対象とする周波数に設定する。診断用計測制御部２０１は、計測対象とする周波数の数がＮａｂｈであるとして、総計測時間が同期性を確保できる時間Ｔと予め定めた誤差の範囲で等しくなるようにＮ_３を算定する（図１４のステップＳ５１’）。

ステップＳ５４’は、図１０のステップＳ５４でＮ_２をＮ_３に変更したものであり、ステップＳ６１’は、図１０のステップＳ６１において、ｉの最大値をＮａｂｈに変更したものに対応している。

実施形態２に係る異常診断用装置１００は、除外周波数の数Ｎｒが少ない場合、即ち診断対象周波数の数が十分に低減しない場合、診断対象周波数での繰り返し計測回数をあまり増やすことができない。このような状況下であっても、部分放電に起因する有効データを含むと判定された周波数の数、即ちＰＤ検出数Ｎａｂが、予め設定した数Ｎａｂｈ、例えば５より多い場合は、異常が発生していると判定できるが、ＰＤ検出数Ｎａｂが、予め設定した数、例えば５以下で０でもない、即ち１〜５の場合、異常が発生していないとは言えないが異常が発生していると判定することも難しい状況となる。実施形態２に係る異常診断用装置１００は、このような状況下であっても、再計測に係る計測対象とする周波数を部分放電の検知確率が高いと考えられる狭い周波数帯内の所定数の周波数に絞り、これを診断対象周波数とすることにより、計測対象とする周波数における繰り返し計測回数を大幅に増やすことができる。これにより、より確度の高い異常診断を行うことが可能となる。

なお、再計測された代表波形データに有効データが含まれるかどうかの判定に使用される（１）式の標準偏差閾値を実施形態１で設定した値より小さい値とし、（２）式の閾値Ｊを実施形態１で設定した値より大きい値としてもよい。このように閾値を設定することにより判定式（１）（２）を満たすケースが増える。換言すれば、有効データが抽出されやすくなる。抽出された有効データはノイズ除去部２３２での処理によりノイズ成分は除外されるので、繰り返し計測回数の増加と相まって、微小で、低頻度の部分放電信号を検知しやすくなる。

１ 計測部
２ 制御部
３ 入力装置
４ 出力装置
１０ センサ
１１ 信号処理部
２０ 計測制御部
２１ データ取得部
２２ 記憶部
２３ データ処理部
２４ 診断部
２５ 出力制御部
２６ 再計測判定部
１００ 異常診断用装置
２００ ＢＧ計測制御部
２０１ 診断用計測制御部
２２０ 波形データ群
２２１ 計測条件
２２２ 除外周波数情報
２２２ａ 除外周波数既知情報
２２２ｂ 除外周波数設定情報
２２３ 診断用波形データ群
２２４ 診断結果
２３０ 有効データ有無判定部
２３１ 除外周波数設定部
２３２ ノイズ除去部
２３２ａ 有効データ数算定部
２３２ｂ 第１有効データ数判定部
２３２ｃ 有効データ数偏り判定部
２３２ｄ 第２有効データ数判定部
２３２ｅ 継続時間判定部
２３２ｆ 同期性判定部
５００ ＣＰＵ
５１０ 内部記憶部
５２０ 外部記憶部
５３０ 入力部
５４０ 出力部
５５０ バスライン

Claims (5)

1. 機器の異常時に、該機器の動作用に供給される商用交流電力信号に同期して発生する部分放電信号及び一般環境に存在するバックグランド信号の強度の時間変化を複数の周波数毎の波形データとして計測する計測部と、
   前記計測部による波形データの計測を制御し、前記機器の設置された環境において、前記機器の異常時に発生する部分放電信号を計測せず、バックグランド信号のみが計測される状態に置かれた前記計測部の計測により得られる、予め定められた周波数範囲内で設定された前記複数の周波数毎の波形データを、バックグランド波形データとして入力する制御を行い、入力された前記複数の周波数毎のバックグランド波形データに基づき、前記機器の異常診断の対象から除外する除外周波数を決定する処理を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記複数の周波数毎のバックグランド波形データが、有意なピークデータを含むかどうかを判定し、含む場合には当該周波数を除外周波数として設定し、前記バックグランド波形データに基づき算定された標準偏差が、予め定められた標準偏差閾値を超えるとき、前記バックグランド波形データが、有意なピークデータを含むと判定する、
   ことを特徴とする異常診断用装置。
2. 前記バックグランド波形データに基づき算定される標準偏差は、前記バックグランド波形データの平均値以下のデータを、該平均値に基づき定めた値で置き換えた波形データに基づき算定される標準偏差である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の異常診断用装置。
3. 機器の異常時に、該機器の動作用に供給される商用交流電力信号に同期して発生する部分放電信号及び一般環境に存在するバックグランド信号の強度の時間変化を複数の周波数毎の波形データとして計測する計測部と、
   前記計測部による波形データの計測を制御し、前記機器の設置された環境において、前記機器の異常時に発生する部分放電信号を計測せず、バックグランド信号のみが計測される状態に置かれた前記計測部の計測により得られる、予め定められた周波数範囲内で設定された前記複数の周波数毎の波形データを、バックグランド波形データとして入力する制御を行い、入力された前記複数の周波数毎のバックグランド波形データに基づき、前記機器の異常診断の対象から除外する除外周波数を決定する処理を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記複数の周波数毎のバックグランド波形データが、有意なピークデータを含むかどうかを判定し、含む場合には当該周波数を除外周波数として設定し、前記バックグランド波形データにおいて、その最大値のその平均値に対する比が、予め定められた比の閾値を超えるとき、前記バックグランド波形データが、前記有意なピークデータを含むと判定する、
   ことを特徴とする異常診断用装置。
4. 機器の異常時に、該機器の動作用に供給される商用交流電力信号に同期して発生する部分放電信号及び一般環境に存在するバックグランド信号の強度の時間変化を複数の周波数毎の波形データとして計測する計測部と、
   前記計測部による波形データの計測を制御し、前記機器の設置された環境において、前記機器の異常時に発生する部分放電信号を計測せず、バックグランド信号のみが計測される状態に置かれた前記計測部の計測により得られる、予め定められた周波数範囲内で設定された前記複数の周波数毎の波形データを、バックグランド波形データとして入力する制御を行い、入力された前記複数の周波数毎のバックグランド波形データに基づき、前記機器の異常診断の対象から除外する除外周波数を決定する処理を行う制御部と、
   前記除外周波数を求める計測処理と、前記計測部が前記機器の異常を検知しうる位置に配置された状態で実行される異常診断に係る異常診断計測処理のいずれを実行するかを指示する入力部と、を備え、
   前記制御部は、前記入力部を介して入力された指示に基づき、前記除外周波数を求める計測処理と前記異常診断計測処理のいずれか一方を実行する制御を行い、
   前記制御部は、前記除外周波数を決定した後、前記異常診断計測処理を実行する制御を行い、
   前記異常診断計測処理において、前記制御部は、計測対象とする周波数を前記除外周波数を求める計測処理の場合と同じ複数の周波数とし、前記複数の周波数毎の波形データの計測時間の総計が予め定められた値Ｔに対して、予め定められた誤差Δの範囲で一致するように、前記複数の周波数のうち前記除外周波数でない周波数である診断対象周波数毎の波形データの繰り返し計測回数を、前記除外周波数毎の波形データの繰り返し計測回数よりも大きくして、前記計測部による波形データの計測を実行し、前記診断対象周波数毎の繰り返し計測により得られる波形データに基づき、前記診断対象周波数毎の代表波形データを生成し、前記診断対象周波数毎の代表波形データに基づき前記機器の異常診断処理を実行する、
   ことを特徴とする異常診断用装置。
5. 制御部は、
   前記除外周波数の数が、予め設定された除外数閾値以下であると判定した場合であって、
   前記異常診断処理により、前記診断対象周波数毎の代表波形データが、前記機器の部分放電に起因する有意なピークデータを有する有意波形データであるかどうかを判定し、
   前記有意波形データの数が、１以上、且つ予め定められた異常判定閾値以下であると判定したときは、前記診断対象周波数の範囲内で、前記診断対象周波数において連続する、予め設定された数Ｎ_ａｂｈ個の周波数から成る周波数帯を、スキャンさせたとき、前記周波数帯内の前記有意波形データの数が最大となる周波数帯の周波数を再計測周波数に設定し、前記再計測周波数毎の波形データの計測時間の総計が、前記Ｔに対して前記誤差Δの範囲で一致するように、該再計測周波数毎の繰り返し計測回数Ｎを算定し、前記計測部を介して実行される、前記再計測周波数毎の前記Ｎ回の繰り返し計測で得られる波形データから、前記再計測周波数毎の代表波形データを生成し、該再計測周波数毎の代表波形データに基づき前記機器の異常診断処理を再度実行する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の異常診断用装置。

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