JP6960880B2 - Computer system for evaluating electric power equipment and its method - Google Patents

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  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Description

本発明は、電力機器を評価するための計算機システムに係り、特に、電力ケーブルに発生する放電信号を計測して、電力ケーブルの絶縁不良を診断する計算機システム、及び、その方法に関する。 The present invention relates to a computer system for evaluating an electric power device, and more particularly to a computer system that measures a discharge signal generated in an electric power cable and diagnoses an insulation defect of the electric power cable, and a method thereof.

電力機器を診断することは、例えば、電力系統、そして、工場やビル等所定域内の電力システムを安定して運用させるために重要である。一方、電力機器の寿命は長くなっていることと、複数の電力機器ごとに使用される環境が異なることと、そして、電力機器が劣化するメカニズムには多様な要因があること等から、電力機器の異常を診断することは容易くない。そこで、電力機器の診断を支援するシステムが提案されている。 Diagnosis of electric power equipment is important for stable operation of, for example, an electric power system and an electric power system in a predetermined area such as a factory or a building. On the other hand, the life of electric power equipment is long, the environment used for each of multiple electric power equipment is different, and there are various factors in the mechanism of deterioration of electric power equipment. It is not easy to diagnose the abnormality of. Therefore, a system that supports the diagnosis of electric power equipment has been proposed.

例えば、特許文献1には、間欠性放電でも効率よく計測でき、低コストで24時間監視し得る部分放電遠隔監視装置を得る、ことを目的として、部分放電センサの検出信号の強度を現場監視装置の比較回路18の基準強度と比較し、検出信号の強度が基準強度以上である時に、基準強度以上の検出信号が発生したことを監視端末に通信手段を介して送信するシステムが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes the strength of the detection signal of the partial discharge sensor in the field monitoring device for the purpose of obtaining a partial discharge remote monitoring device that can efficiently measure even intermittent discharge and can monitor for 24 hours at low cost. A system is described in which a detection signal having a detection signal equal to or higher than the reference strength is transmitted to a monitoring terminal via a communication means when the strength of the detection signal is equal to or higher than the reference strength of the comparison circuit 18 of the above. ..

さらに、特許文献2には、架設後の電力ケーブルの接続部における異常発生を自動的に検出する電力ケーブルの異常診断装置を提供することを目的として、部分放電センサから出力された信号を信号処理部で処理した後、バッファメモリに与えられる。データ処理部は、部分放電のφ−q分布(又は、φ−q−n分布)における印加電圧のゼロクロス付近の部分放電パルスの波高値の増加によりケーブルの絶縁部の異常を検知する、システムが記載されている。 Further, Patent Document 2 processes a signal output from a partial discharge sensor for the purpose of providing an abnormality diagnosis device for a power cable that automatically detects the occurrence of an abnormality at a connection portion of the power cable after installation. After processing by the part, it is given to the buffer memory. The data processing unit detects an abnormality in the insulation part of the cable by increasing the peak value of the partial discharge pulse near the zero cross of the applied voltage in the φ-q distribution (or φ-q-n distribution) of the partial discharge. Have been described.

特開2007―232495号公報JP-A-2007-232495 特開平5−80112JP-A-5-80112

既述の従来例のシステムが、電力ケーブルの絶縁体内部の間隙部分(油隙、空隙等)で生じる放電信号に基いて電力ケーブルの絶縁性能を診断しようとしても、計測回路の動作周波数が高周波信号に対応できていないかぎり、そもそも、診断のためのプログラムがいかに優れていようが、部分放電信号の計測結果から電力ケーブルの絶縁性能の良否を正確に判定することは困難になる。そこで、本発明は、電力機器から発せられる放電信号を完全に計測できないような場合でも、計測した放電信号に基いて、電力機器を正確に評価できる計算機システム、及び、その方法を提供することを目的とするものである。 Even if the conventional system described above attempts to diagnose the insulation performance of the power cable based on the discharge signal generated in the gap (oil gap, void, etc.) inside the insulator of the power cable, the operating frequency of the measurement circuit is high. As long as the signal is not supported, it is difficult to accurately judge the quality of the insulation performance of the power cable from the measurement result of the partial discharge signal, no matter how good the diagnostic program is. Therefore, the present invention provides a computer system capable of accurately evaluating a power device based on the measured discharge signal even when the discharge signal emitted from the power device cannot be completely measured, and a method thereof. It is the purpose.

前記目的を達成するために、本発明は、交流電力が適用された電力機器から高周波放電信号を計測し、当該高周波放電信号に基いて前記電力機器を評価するための計算機システムであって、センサから出力される前記高周波放電信号を計測する電子回路と、前記電子回路を制御するコントローラと、前記電子回路が計測する高周波放電信号を記録するメモリと、を備え、前記コントローラは、前記高周波放電信号を計測するタイミングを、交流サイクルに基づいて調整するように前記電子回路を制御し、前記メモリから前記電子回路が計測した高周波放電信号を取得し、当該高周波放電信号に基いて、前記電力機器に発生した高周波放電信号を再現する、計算機システムである。本発明は、さらに、電力機器を評価するための方法である。 In order to achieve the above object, the present invention is a computer system for measuring a high frequency discharge signal from a power device to which AC power is applied and evaluating the power device based on the high frequency discharge signal, and is a sensor. The controller includes an electronic circuit that measures the high-frequency discharge signal output from, a controller that controls the electronic circuit, and a memory that records the high-frequency discharge signal measured by the electronic circuit. The electronic circuit is controlled so that the timing of measuring is adjusted based on the AC cycle, the high-frequency discharge signal measured by the electronic circuit is acquired from the memory, and the power device is subjected to the high-frequency discharge signal based on the high-frequency discharge signal. It is a computer system that reproduces the generated high-frequency discharge signal. The present invention is further a method for evaluating electric power equipment.

本発明によれば、電力機器から発せられる放電信号を完全に計測できないような場合でも、計測した放電信号に基いて、電力機器を正確に評価できる計算機システム、及び、その方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a computer system and a method capable of accurately evaluating a power device based on the measured discharge signal even when the discharge signal emitted from the power device cannot be completely measured. can.

電力ケーブルに計算機システムを適用した形態の例に係るハードウェアのブロック図である。It is a block diagram of the hardware which concerns on the example of the form which applied the computer system to the electric power cable. 計算機システムのハードウェアの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware configuration example of a computer system. 商用交流電力(1相分)に同期して、電力ケーブルの絶縁不良個所において発生し、センサによって検出される部分放電信号を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing a partial discharge signal generated at a poorly insulated part of a power cable and detected by a sensor in synchronization with commercial AC power (for one phase). 計算機システムの計測動作の一例を示す波形図である。It is a waveform figure which shows an example of the measurement operation of a computer system. 図2の計算機システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the computer system of FIG. 計算機システムの動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of a computer system. 計算機システムが電力ケーブルを診断する処理の一例に係るフローチャートである。It is a flowchart which concerns on an example of the process which a computer system diagnoses a power cable. 計算機システムの信号計測動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the signal measurement operation of a computer system.

以下、図面を用いて、本発明に係る計算機システムの実施形態を説明する。この計算機システムは電力機器を評価するためのものであって、評価は電力機器の絶縁性能の良否を診断することを含む。電力機器として、電力系統(送電網、配電網)、工場、ビル、商業施設、駅等の大規模需要家への送電網、そして、配電網等に用いられる電力ケーブルを好適な例として説明する。計算機システムは、電力ケーブルから発せられる高周波信号を計測して電力ケーブルの絶縁性能の良否を診断する。高周波信号とは、電力ケーブルの絶縁体内部の間隙部分(油隙、空隙等)で生じる放電信号であってよい。以下、この信号を、部分放電信号、と称する。 Hereinafter, embodiments of the computer system according to the present invention will be described with reference to the drawings. This computer system is for evaluating electric power equipment, and the evaluation includes diagnosing the quality of insulation performance of the electric power equipment. As power equipment, a power system (power transmission network, distribution network), a power transmission network for large-scale consumers such as factories, buildings, commercial facilities, stations, etc., and a power cable used for a power distribution network, etc. will be described as suitable examples. .. The computer system measures the high-frequency signal emitted from the power cable to diagnose the quality of the insulation performance of the power cable. The high-frequency signal may be a discharge signal generated in a gap portion (oil gap, void, etc.) inside the insulator of the power cable. Hereinafter, this signal is referred to as a partial discharge signal.

図1は、電力ケーブルに計算機システムを適用した形態の例に係るハードウェアのブロック図である。符号100は電力ケーブルである。電力ケーブル100は、油浸紙ケーブル(Oil Filled:OF)、又は、CVケーブル(crosslinked polyethylene:CV)でよい。 FIG. 1 is a block diagram of hardware according to an example of a form in which a computer system is applied to a power cable. Reference numeral 100 is a power cable. The power cable 100 may be an oil-immersed paper cable (Oil Field: OF) or a CV cable (crosslinked polyethylene: CV).

符号101は部分放電信号を検出するセンサである。このセンサは、電力ケーブルから部分放電信号を検出するため、電力ケーブルに沿って、101a,101bのように、所定間隔で複数存在する。センサは、高周波CT(Current Transformer:変流器)であってよい。高周波CTのサンプリング周波数は数百MHz以上であって、部分放電信号でも十分に検出できる。 Reference numeral 101 is a sensor that detects a partial discharge signal. Since this sensor detects a partial discharge signal from the power cable, a plurality of sensors are present along the power cable at predetermined intervals, such as 101a and 101b. The sensor may be a high frequency CT (Current Transformer). The sampling frequency of high-frequency CT is several hundred MHz or more, and even a partial discharge signal can be sufficiently detected.

複数のセンサ毎に計算機システム102が存在する。102aはセンサ101aに接続する計算機システムであり、102bはセンサ101bに接続する計算機システムである。計算機システムは、センサから出力される高周波信号(部分放電信号)に基いて電力ケーブルを診断する。 There is a computer system 102 for each of the plurality of sensors. 102a is a computer system connected to the sensor 101a, and 102b is a computer system connected to the sensor 101b. The computer system diagnoses the power cable based on the high frequency signal (partial discharge signal) output from the sensor.

計算機システム102は、パソコン、エッジコンピューティングにおけるフィールド装置、フォグコンピューティングにおけるゲートウェイ、制御コントローラ、PLC(Programmable Logic Controller)、IED(Intelligent Electronic device)、又は、MU(Merging Unit)等でよい。計算機システムは、保護リレーに適用される形態であってもよい。 The computer system 102 may be a personal computer, a field device in edge computing, a gateway in fog computing, a control controller, a PLC (Programmable Logical Controller), an IED (Intelligent Electronic device), a MU (Merging Unit), or the like. The computer system may be in a form applied to a protection relay.

符号103は、センサ101が診断装置102に出力する信号の伝送ケーブルである。伝送対象が高周波信号のため、一般に同軸ケーブルでよい。符号104はストレージである。ストレージは、計算機システム102が計測した部分放電信号、電力ケーブルの診断の結果、そして、電力ケーブル100に関連する情報等を蓄積する。電力ケーブに関連する情報は、電力ケーブル100の材質や、各部の寸法、電気的特性のパラメータや重量、ケーブル長、製造年月日、敷設年月日等の属性情報の他、電力ケーブル100の通電電圧、潮流量、過去の運用実績、停電履歴や電力系統上の接続構成、他の系統との接続関係等の電力ケーブルを運用するための各種の情報でよい。 Reference numeral 103 is a signal transmission cable output by the sensor 101 to the diagnostic device 102. Since the transmission target is a high-frequency signal, a coaxial cable may generally be used. Reference numeral 104 is storage. The storage stores the partial discharge signal measured by the computer system 102, the result of the diagnosis of the power cable, the information related to the power cable 100, and the like. Information related to the power cable includes attribute information such as the material of the power cable 100, the dimensions of each part, the parameters and weights of electrical characteristics, the cable length, the date of manufacture, and the date of laying, as well as the information of the power cable 100. Various information for operating the power cable such as energization voltage, tide flow rate, past operation record, power failure history, connection configuration on the power system, and connection relationship with other systems may be used.

符号105はサーバである。サーバ105は複数の計算機システム102を統合管理し、そして、ストレージ104に記録された情報を参照して、電力ケーブルを総合的に判定する。サーバは、例えば、複数の計算機システム102の診断情報を用いて、油隙等の位置の標定を行い、及び/又は、電力ケーブル100の絶縁破壊までの期間を予測する。サーバは、総合的な判定のために、中央給電指令所、制御所、給電所、そして、変電所等と情報を共有するようにしてもよい。サーバ105は処理内容の違いや処理の負荷の分散等の理由により複数存在してもよい。ストレージ104も同様である。 Reference numeral 105 is a server. The server 105 integrates and manages a plurality of computer systems 102, and refers to the information recorded in the storage 104 to comprehensively determine the power cable. The server, for example, uses the diagnostic information of the plurality of computer systems 102 to determine the position of an oil gap or the like, and / or predicts the period until the dielectric breakdown of the power cable 100. The server may share information with a central power supply command center, a control center, a power supply station, a substation, and the like for comprehensive determination. A plurality of servers 105 may exist due to differences in processing contents, distribution of processing load, and the like. The same applies to the storage 104.

ネットワーク106は、計算機システム102、ストレージ104、そして、サーバ105に接続して、これらの間で情報を伝送する。ネットワーク106の実装例は、IEEE 802.3、各種産業用ネットワーク、IEC 61784、IEC 61158、IEC 61850(IEC 61850−90−3含む)、IEC 62439、IEC 61850−7−420、IEC 60870−5−104、DNP(Distributed Network Protocol)3、IEC 61970、IEEE 802.1 AVB、CAN(Controller Area Network:登録商標)、DeviceNet、RS−232C、RS−422、RS−485、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、IEEE 802.15、IEEE 802.1、モバイル通信、OpenADR、ECHONET Lite(登録商標)、OpenFlow(登録商標)等でよい。計算機システム102、ストレージ104、そして、サーバ105間の通信フォーマットは上記プロトコルに従う。 The network 106 connects to the computer system 102, the storage 104, and the server 105, and transmits information between them. Examples of implementation of the network 106 are IEEE 802.3, various industrial networks, IEC 61784, IEC 61158, IEC 61850 (including IEC 61850-90-3), IEC 62439, IEC 61850-7-420, IEC 60870-5. 104, DNP (Distributed Network Protocol) 3, IEC 6970, IEEE 802.1 AVB, CAN (Control Area Network: registered trademark), DeviceNet, RS-232C, RS-422, RS-485, ZigBe (Registered trademark), IEEE 802.15, IEEE 802.15, mobile communication, OpenADR, ECHONET Lite (registered trademark), OpenFlow (registered trademark) and the like may be used. The communication format between the computer system 102, the storage 104, and the server 105 follows the above protocol.

アプリケーション層の通信プロトコルは、web、HTTP(Hypertext Transfer Protocolo)、XML(Extensible Markup Language)、SOAP、RPC(Remote Procedure Call)、又は、SQLであってよい。 The communication protocol of the application layer may be web, HTTP (Hypertext Transfer Protocol), XML (Extension Markup Language), SOAP, RPC (Remote Procedure Call), or SQL.

計算機システム102はネットワーク106に接続せずに存在してもよい。その場合、計算機システム102はストレージの記憶機能を内部に備えればよい。ストレージ104、及び、計算機システム102のデータ記憶機能の実装例は、データベースやファイルサーバ、ストレージデバイス、NAS(Network Attached Storage)、SAN(Storage Area Network)、又は、不揮発性記憶媒体や外部記憶媒体でよい。 The computer system 102 may exist without being connected to the network 106. In that case, the computer system 102 may have a storage function of storage inside. An example of implementing the data storage function of the storage 104 and the computer system 102 is a database, a file server, a storage device, a NAS (Network Attached Storage), a SAN (Storage Area Network), or a non-volatile storage medium or an external storage medium. good.

不揮発性記憶媒体は、ハードディスクドライブ(HDD)やソリッドステートドライブ(SSD)、フラッシュメモリでよい。取り外しが容易な外部記憶媒体として、フロッピーディスク(FD)、CD、DVD、ブルーレイ(登録商標)、USBメモリ、コンパクトフラッシュ(登録商標)等でよい。これらの記憶媒体に対して、計算機システム102は専用の接続インターフェースを備えればよい。 The non-volatile storage medium may be a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or a flash memory. The external storage medium that can be easily removed may be a floppy disk (FD), a CD, a DVD, a Blu-ray (registered trademark), a USB memory, a compact flash (registered trademark), or the like. The computer system 102 may be provided with a dedicated connection interface for these storage media.

次に、計算機システム102のハードウェアの構成例を図2に示す。CPU120は、不揮発性記憶媒体125からプログラムをメモリ124に転送してプログラムを実行する。実行プログラムとしては、オペレーティングシステム(以下、OSと称す)やOS上で動作するアプリケーションプログラムが例示される。CPU120は、マルチコアCPU、メニーコアCPU、又は、FPGA内蔵CPUでよい。 Next, a configuration example of the hardware of the computer system 102 is shown in FIG. The CPU 120 transfers the program from the non-volatile storage medium 125 to the memory 124 and executes the program. Examples of the execution program include an operating system (hereinafter referred to as an OS) and an application program running on the OS. The CPU 120 may be a multi-core CPU, a many-core CPU, or a CPU with a built-in FPGA.

LAN121は、CPU120上で動作するソフトウェアから送信要求、送信データを受け取り、ネットワーク106に対して送信し、そして、ネットワーク106から受信したデータを、バス126を介して、CPU120、メモリ124、及び、不揮発性記憶媒体125へ転送する。LAN121の実装例は、FPGA、CPLD、ASIC、ゲートアレイ等のICでよく、又は、CPU120に一体化されてもよい。LAN121は、MAC層、PHY(物理)層を含めたIEEE 802.3通信デバイスであってもよく、また、PHY機能まで含めたものでもよい。LAN121は、IEEE 802.3規格のMAC(Media Access Control)チップ、PHYチップ、MACとPHYの複合チップでよい。なお、LAN121は、CPU120や、コンピュータ内部の情報経路を制御するチップセットに含まれていてもよい。 The LAN 121 receives a transmission request and transmission data from software running on the CPU 120, transmits the transmission data to the network 106, and transmits the data received from the network 106 via the bus 126 to the CPU 120, the memory 124, and the non-volatile. Transfer to the sex storage medium 125. An example of mounting the LAN 121 may be an IC such as an FPGA, CPLD, ASIC, or gate array, or may be integrated with the CPU 120. The LAN 121 may be an IEEE 802.3 communication device including a MAC layer and a PHY (physical) layer, or may include a PHY function. The LAN 121 may be an IEEE 802.3 standard MAC (Media Access Control) chip, a PHY chip, or a composite chip of MAC and PHY. The LAN 121 may be included in the CPU 120 or a chipset that controls an information path inside the computer.

データ処理IC122はADC123から転送されるセンサデータを計測し、バス126を介して、処理結果を、CPU120、メモリ124、不揮発性記憶媒体125、LAN121のいずれか、または複数に伝送する。CPU120、LAN121等からのアクセスにより、データ処理IC122に情報が設定されてもよい。設定される情報としては、IC(FPGA、CPLD等)としての回路構成情報やセンサデータの計測に関するパラメータである。 The data processing IC 122 measures the sensor data transferred from the ADC 123, and transmits the processing result to one or more of the CPU 120, the memory 124, the non-volatile storage medium 125, and the LAN 121 via the bus 126. Information may be set in the data processing IC 122 by access from the CPU 120, LAN 121, or the like. The information to be set is a parameter related to the measurement of circuit configuration information and sensor data as an IC (FPGA, CPLD, etc.).

データ処理IC122の実装例は、FPGA、CPLD、汎用IC、専用ASIC、ゲートアレイ、プロセッサを内蔵するFPGA、そして、それらの上で動作するソフトウェアである。FPGA、CPLDが実装される場合の回路構成情報(コンフィギュレーションデータ)は、不揮発性記憶媒体125に格納され、必要に応じて読み込まれてもよい。なお、回路構成情報を記憶する不揮発性記憶媒体125は、バス126に接続せず、専用の不揮発性記憶媒体としてデータ処理IC122と直結してもよい。 Implementation examples of the data processing IC 122 are FPGAs, CPLDs, general-purpose ICs, dedicated ASICs, gate arrays, FPGAs with built-in processors, and software that operates on them. The circuit configuration information (configuration data) when the FPGA or CPLD is mounted is stored in the non-volatile storage medium 125 and may be read as needed. The non-volatile storage medium 125 for storing circuit configuration information may not be connected to the bus 126 and may be directly connected to the data processing IC 122 as a dedicated non-volatile storage medium.

ADC123は、センサ101から伝送されるアナログ信号をデジタル変換し、データ処理IC122に伝送するアナログ・デジタル変換回路(Analog to Digital Converter)である。なお、ADC123を複数備えて、それぞれの取り込み位相をずらして部分放電信号を計測してもよい。このようにすればADC123単体のサンプリング周波数が低分解能であっても、高周波の部分放電信号を計測することができる。 The ADC 123 is an analog-to-digital converter that digitally converts an analog signal transmitted from the sensor 101 and transmits the analog signal to the data processing IC 122. A plurality of ADCs 123 may be provided, and the partial discharge signals may be measured by shifting their respective capture phases. In this way, even if the sampling frequency of the ADC 123 alone is low resolution, the high frequency partial discharge signal can be measured.

メモリ124は、プログラムを記憶し、そして、データを一時記憶する記憶領域であり、不揮発性記憶媒体125から転送したOS、アプリケーションプログラム等が格納される。メモリ124として、スタティックRAM、DRAM、NVRAM等が挙げられる。 The memory 124 is a storage area for storing a program and temporarily storing data, and stores an OS, an application program, and the like transferred from the non-volatile storage medium 125. Examples of the memory 124 include static RAM, DRAM, NVRAM and the like.

不揮発性記憶媒体125は、情報の記憶媒体で、OS、アプリケーション、デバイスドライバ等や、CPU120を動作させるためのプログラムの保存、プログラムの実行結果であるデータの保存に利用される。不揮発性記憶媒体125として、ハードディスクドライブ(HDD)やソリッドステートドライブ(SSD)、フラッシュメモリが例示される。また、取り外しが容易な外部記憶媒体として、フロッピーディスク(FD)、CD、DVD、ブルーレイ(登録商標)、USBメモリ、コンパクトフラッシュ(登録商標)等の利用が例示される。 The non-volatile storage medium 125 is an information storage medium, and is used for storing an OS, an application, a device driver, and the like, a program for operating the CPU 120, and data as a result of executing the program. Examples of the non-volatile storage medium 125 include a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), and a flash memory. Further, as an external storage medium that can be easily removed, the use of a floppy disk (FD), a CD, a DVD, a Blu-ray (registered trademark), a USB memory, a compact flash (registered trademark), or the like is exemplified.

バス126は、CPU120、LAN121、メモリ124、不揮発性記憶媒体125をそれぞれ接続する。バス126としては、PCIバス、ISAバス、PCI Expressバス、AMBA(登録商標)バス、システムバス、メモリバス、オンチップバス等が例示される。 The bus 126 connects the CPU 120, the LAN 121, the memory 124, and the non-volatile storage medium 125, respectively. Examples of the bus 126 include a PCI bus, an ISA bus, a PCI Express bus, an AMBA (registered trademark) bus, a system bus, a memory bus, and an on-chip bus.

データ処理IC122、そして、ADC123のサンプリング周波数を200MHz、センサ101から出力される部分放電信号の周波数500MHとすると、計算機システム102は部分放電信号を十分に計測できず、その結果、電力ケーブルの油隙欠陥の程度を正しく診断できない。しかしながら、計算機システム102は、データ処理IC122 が低コストのもので、そのサンプリング周波数がセンサ101から出力される部分放電信号の周波数より劣っていても、計測データに基づいて電力ケーブルに発生する部分放電信号を再現して、電力ケーブルの絶縁性能の劣化程度を正確に診断できるようにしている。なお、「再現」を「推定」と言い換えてもよい。そして、計算機システム102は、サーバ105、及び/又は、ストレージ104を含めたものとして理解されてもよい。複数の計算機システムを纏めて、一つの計算機システムと理解されてもよい。 Assuming that the sampling frequency of the data processing IC 122 and the ADC 123 is 200 MHz and the frequency of the partial discharge signal output from the sensor 101 is 500 MH, the computer system 102 cannot sufficiently measure the partial discharge signal, and as a result, the oil gap of the power cable The degree of defect cannot be diagnosed correctly. However, in the computer system 102, even if the data processing IC 122 has a low cost and its sampling frequency is inferior to the frequency of the partial discharge signal output from the sensor 101, the partial discharge generated in the power cable based on the measurement data The signal is reproduced so that the degree of deterioration of the insulation performance of the power cable can be accurately diagnosed. In addition, "reproduction" may be paraphrased as "estimation". Then, the computer system 102 may be understood as including the server 105 and / or the storage 104. A plurality of computer systems may be collectively understood as one computer system.

図3Aは、商用交流電力(1相分)に同期して、電力ケーブル100の絶縁不良個所において発生し、センサ101によって検出される部分放電信号を示す波形図である。図3Aの符号1000は交流電力を示し、電力ケーブルの絶縁不良個所において、交流電力のサイクル毎に、電圧値、電圧値の変化率に応じた、例えば、部分放電信号a,b,c,・・iが2ns毎に順番に出力される。センサ101は、複数のサイクル(第1サイクル、第2サイクル、第3サイクル、・・・)夫々において、部分放電信号a,b,c,・・iを検出して出力する。 FIG. 3A is a waveform diagram showing a partial discharge signal generated at a poorly insulated portion of the power cable 100 and detected by the sensor 101 in synchronization with commercial AC power (for one phase). Reference numeral 1000 in FIG. 3A indicates AC power. -I is output in order every 2ns. The sensor 101 detects and outputs partial discharge signals a, b, c, ... I in each of a plurality of cycles (first cycle, second cycle, third cycle, ...).

一方、データ処理IC122のサンプリング周波数を5nsとすると、交流電力の1サイクル当り、データ処理IC122は部分放電信号の一部しか計測できない。しかしながら、計算機システム102は、交流サイクルの複数のサイクルを重畳させ、複数のサイクル夫々で計測開始位相をシフトさせながらデータ処理IC122が計測した部分放電信号を合成して、電力ケーブルで実際に発生した高周波部分放電信号のパターンを、少なくとも1サイクル分で再現させ、これを評価することによって、電力ケーブルの絶縁状態を正確に診断できるようにした。計算機システム102は、電力ケーブルの印加電圧サイクル(商用交流電力)に基づいて、交流サイクルを決定してよい。好適には、印加電圧サイクルと同じサイクルでよい。交流サイクルの複数のサイクルが、最小の観測期間であり、観測期間に属する一つのサイクルが単位周期となる。 On the other hand, assuming that the sampling frequency of the data processing IC 122 is 5 ns, the data processing IC 122 can measure only a part of the partial discharge signal per cycle of AC power. However, the computer system 102 superimposes a plurality of AC cycles, synthesizes the partial discharge signal measured by the data processing IC 122 while shifting the measurement start phase in each of the plurality of cycles, and actually generates the power cable. By reproducing the pattern of the high-frequency partial discharge signal in at least one cycle and evaluating it, the insulation state of the power cable can be accurately diagnosed. The computer system 102 may determine the AC cycle based on the applied voltage cycle (commercial AC power) of the power cable. Preferably, it may be the same cycle as the applied voltage cycle. A plurality of AC cycles are the minimum observation period, and one cycle belonging to the observation period is a unit period.

図3Bに示すように、CPU120は、データ処理IC122のサンプリング周波数:200MHzと部分放電信号の周波数:500MHzとに基づいて、重畳されるサイクル数を“3”と決定し、これをデータ処理IC122に設定する。さらに、CPU120は、計測開始位相のシフト量を1nsと決定し、これをデータ処理IC122に設定する。 As shown in FIG. 3B, the CPU 120 determines the number of superimposed cycles to be “3” based on the sampling frequency of the data processing IC 122: 200 MHz and the frequency of the partial discharge signal: 500 MHz, and determines this as “3” in the data processing IC 122. Set. Further, the CPU 120 determines the shift amount of the measurement start phase to be 1 ns, and sets this in the data processing IC 122.

計測サイクルとして、重畳されるサイクル数は、部分放電信号の周波数、そして、診断装置側の動作周波数(ADC123、そして、データ処理IC122夫々の動作周波数等)で決定されればよい。なお、データ処理IC(FPGA)122は、ns単位で信号の取込み位相のシフト量を調整することができる。 As the measurement cycle, the number of superimposed cycles may be determined by the frequency of the partial discharge signal and the operating frequency on the diagnostic device side (the operating frequency of each of the ADC 123 and the data processing IC 122, etc.). The data processing IC (FPGA) 122 can adjust the shift amount of the signal acquisition phase in ns units.

データ処理IC122は、自身の動作周波数である5ns毎に、部分放電信号を計測し、さらに、データ処理IC122は第1サイクルの起点1002から計測開始位相を1nsシフトさせてセンサから出力される部分放電信号の計測を開始すると、第1サイクルにおいて、部分放電信号a,d,f,iを計測できる。 The data processing IC 122 measures a partial discharge signal every 5 ns, which is its own operating frequency, and the data processing IC 122 further shifts the measurement start phase by 1 ns from the starting point 1002 of the first cycle and outputs a partial discharge from the sensor. When the signal measurement is started, the partial discharge signals a, d, f, and i can be measured in the first cycle.

そして、データ処理IC122は、第2サイクルの起点1004から計測開始位相をさらに1ns、合計で2nsシフトさせてセンサから出力される部分放電信号の計測を継続すると、第2サイクルにおいて、部分放電信号b,e,g,jを計測できる。さらに、データ処理IC122は、第3サイクルの起点1006から計測開始位相をさらに1ns、合計で3nsシフトさせてセンサから出力される部分放電信号の計測を継続すると、第3サイクルにおいて、部分放電信号c,hを計測できる。 Then, when the data processing IC 122 continues the measurement of the partial discharge signal output from the sensor by further shifting the measurement start phase by 1 ns from the starting point 1004 of the second cycle, for a total of 2 ns, the partial discharge signal b , E, g, j can be measured. Further, when the data processing IC 122 continues the measurement of the partial discharge signal output from the sensor by further shifting the measurement start phase by 1 ns from the starting point 1006 of the third cycle, for a total of 3 ns, the partial discharge signal c , H can be measured.

CPU120は、第1サイクルから第3サイクルの夫々のサイクルにおいて計測された部分放電信号を、サイクルの起点から部分放電信号の位相差を考慮して合成することによって、図3Aに示す、1サイクルに発生する部分放電信号a,b,・・・・i,jを再現することができる。 The CPU 120 synthesizes the partial discharge signals measured in each of the first to third cycles in consideration of the phase difference of the partial discharge signals from the starting point of the cycle, thereby forming one cycle shown in FIG. 3A. The generated partial discharge signals a, b, ... I, j can be reproduced.

次に、計算機システム102の機能ブロック図(図4)について説明する。図4に示される“モジュール”は、図2に示される一つ又は複数の要素によって実現される。モジュールは、プログラム、及び/又は、ハードウェアによって実現される機能として理解されてよい。モジュールを“手段”、“部”、又は、“要素”等と言い換えてもよい。 Next, a functional block diagram (FIG. 4) of the computer system 102 will be described. The "module" shown in FIG. 4 is realized by one or more elements shown in FIG. Modules may be understood as functions implemented by programs and / or hardware. Modules may be paraphrased as "means", "parts", or "elements".

位相設定モジュール110は、記憶領域115の情報を参照して、既述のシフトされる位相の量(図3Bの“1ns”)を求め、これを計測信号受信モジュール113に設定する。位相設定モジュール110は、電力ケーブル100に印加される電圧の交流周期に基づいて、計測信号受信モジュール113に、交流サイクルの開始、交流サイクルの時間情報、交流サイクルのゼロクロスのタイミング等を設定する。 The phase setting module 110 refers to the information in the storage area 115 to obtain the amount of the phase to be shifted (“1ns” in FIG. 3B) described above, and sets this in the measurement signal receiving module 113. The phase setting module 110 sets the start of the AC cycle, the time information of the AC cycle, the zero cross timing of the AC cycle, and the like in the measurement signal receiving module 113 based on the AC cycle of the voltage applied to the power cable 100.

サイクル数設定モジュール116は、記憶領域115の情報を参照して、既述の重畳されるサイクル数を決定し、これを計測信号受信モジュール113に設定する。なお、記憶領域115は、不揮発性記憶媒体125、及び/又は、ストレージ104に構成されてよい。さらに、なお、位相設定モジュール110は通信モジュール114と接続することにより、外部からの制御情報に基いて位相のシフト量を決定してもよい。また、サイクル数設定モジュール116も、通信モジュール114と接続することにより、外部からの制御情報に基いて、重畳されるサイクル数を決定してもよい。 The cycle number setting module 116 determines the number of superimposed cycles described above with reference to the information in the storage area 115, and sets this in the measurement signal receiving module 113. The storage area 115 may be configured in the non-volatile storage medium 125 and / or the storage 104. Further, the phase setting module 110 may be connected to the communication module 114 to determine the phase shift amount based on the control information from the outside. Further, the cycle number setting module 116 may also determine the number of superimposed cycles based on the control information from the outside by connecting to the communication module 114.

計測信号受信モジュール113は、設定された情報に基いて、センサ101から出力される部分放電信号を計測する。計測信号受信モジュール113は、CPUやマイクロコンピュータ、CPU、イクロコンピュータ内の特定のハードウェア機能モジュール、FPGA(Field Programmable Gate Array)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、専用IC、そして、アナログ・デジタル変換回路の一つ又は複数によって実現される。なお、計測信号受信モジュール113は、計測信号が正しく測定されたものであることを確認してから、計測値を取り入れてもよい。これはセンサ101やADC123の異常、データ処理IC122が利用するFPGAにソフトエラーの可能性があるためである。 The measurement signal receiving module 113 measures the partial discharge signal output from the sensor 101 based on the set information. The measurement signal receiving module 113 includes a CPU, a microcomputer, a CPU, a specific hardware function module in an icrocomputer, an FPGA (Field Programmable Gate Array), a CPLD (Complex Programmable Logical Device), a dedicated IC, and an analog / digital conversion. It is realized by one or more circuits. The measurement signal receiving module 113 may incorporate the measured value after confirming that the measured signal has been measured correctly. This is because there is a possibility of an abnormality in the sensor 101 or the ADC 123 or a soft error in the FPGA used by the data processing IC 122.

計測信号受信モジュール113は、計測した信号を記憶領域115に記憶する。計測信号受信モジュール113は取り込んだ部分放電信号を記憶領域115に記憶すべきかどうかを判定した上で部分放電信号を記憶領域115に記憶させてもよいし、計測した部分放電信号に所定の演算を加えた結果を記憶領域115に記憶させてもよい。 The measurement signal receiving module 113 stores the measured signal in the storage area 115. The measurement signal receiving module 113 may store the captured partial discharge signal in the storage area 115 after determining whether or not the captured partial discharge signal should be stored in the storage area 115, or may perform a predetermined calculation on the measured partial discharge signal. The added result may be stored in the storage area 115.

診断モジュール112は、記憶領域115を参照して、計測信号受信モジュール113が取り込んだ部分放電信号に基づいて、診断対象である電力ケーブル100の異常を判定し、判定結果を記憶領域115に格納する。 The diagnosis module 112 refers to the storage area 115, determines an abnormality in the power cable 100 to be diagnosed based on the partial discharge signal captured by the measurement signal receiving module 113, and stores the determination result in the storage area 115. ..

通信モジュール114は、ネットワーク106を介して、計算機システム102への指令・設定パケットの受信や、計算機システム102からストレージ104やサーバ105へパケットを送信する。通信モジュール114は、ネットワーク106のプロトコルフォーマットにしたがように信号を整形して通信する。 The communication module 114 receives a command / setting packet to the computer system 102 and transmits a packet from the computer system 102 to the storage 104 and the server 105 via the network 106. The communication module 114 shapes the signal and communicates according to the protocol format of the network 106.

通信モジュール114は、他の計算機システム102やストレージ104、サーバ105に一定遅延内での所定処理(例えば、他の計算機システム102への計測データ記憶処理)を実行させるため、通信の最大遅延を保証するリアルタイム通信方式を備えてもよい。 Since the communication module 114 causes the other computer system 102, the storage 104, and the server 105 to execute a predetermined process (for example, measurement data storage process to the other computer system 102) within a constant delay, the maximum communication delay is guaranteed. A real-time communication system may be provided.

記憶領域115は、位相設定モジュール110での位相シフト量の決定、サイクル数設定モジュール116での重畳されるサイクル数の決定のために必要な関連情報を記憶する。関連情報は、電力ケーブル100の材質や、電力ケーブル100の各部の寸法、電力ケーブル100の電気的特性のパラメータや重量、電力ケーブル100のケーブル長、電力ケーブル100の製造年月日、そして、電力ケーブル100の敷設年月日等の電力ケーブル100の属性情報、通電電圧、潮流量、過去の運用実績、油浸紙ケーブルにおける油圧の履歴、停電履歴や電力系統上の接続構成、他の系統との接続関係等の電力ケーブル100の運用情報、部分放電信号の実測値(電荷量、位相)、部分放電信号の過去の計測値等の部分放電信号の履歴情報、計算機システム102の属性除法(データ処理IC122、ADCの動作周波数等)、そして、既述の重畳されるサイクル数等の計測の属性の一つ又は複数でよい。CPU120は、位相のシフト量を、データ処理IC122の動作周波数、重畳されるサイクル数に基づいて決定してよい。CPU120は、部分放電信号の周波数、そして、電荷量を、電力ケーブルの属性情報と運用情報とから予測するようにしてもよい。CPU120は、部分放電信号の周波数とデータ処理IC122の動作周波数とに基づいて、重畳されるサイクル数を決定してもよい。 The storage area 115 stores related information necessary for determining the phase shift amount in the phase setting module 110 and determining the number of superimposed cycles in the cycle number setting module 116. Related information includes the material of the power cable 100, the dimensions of each part of the power cable 100, the parameters and weight of the electrical characteristics of the power cable 100, the cable length of the power cable 100, the date of manufacture of the power cable 100, and the power. Attribute information of the power cable 100 such as the laying date of the cable 100, energization voltage, tide flow rate, past operation results, history of hydraulic pressure in oil-immersed paper cable, power failure history and connection configuration on the power system, with other systems Operation information of the power cable 100 such as the connection relationship of the power cable 100, the measured value (charge amount, phase) of the partial discharge signal, the history information of the partial discharge signal such as the past measured value of the partial discharge signal, the attribute elimination method (data) of the computer system 102. The processing IC 122, the operating frequency of the ADC, etc.), and one or more of the measurement attributes such as the number of superimposed cycles described above may be used. The CPU 120 may determine the phase shift amount based on the operating frequency of the data processing IC 122 and the number of superimposed cycles. The CPU 120 may predict the frequency of the partial discharge signal and the amount of electric charge from the attribute information and the operation information of the power cable. The CPU 120 may determine the number of superposed cycles based on the frequency of the partial discharge signal and the operating frequency of the data processing IC 122.

時刻同期モジュール118は、所定の時刻同期プロトコルにしたがって、計算機システム102を他の計算機システム102、ストレージ104、サーバ105のいずれか一つ、又は、複数と同期させる。時刻同期モジュール118は同期のための方式として、GPS、NTP、IEEE1588、IRIG−B等を実施する。同期する時刻体系は、図1のシステムを閉じて運用する場合は相対時刻でもよいし、外部のシステムと連携する場合は絶対時刻でもよい。 The time synchronization module 118 synchronizes the computer system 102 with one or more of the other computer systems 102, the storage 104, and the server 105 according to a predetermined time synchronization protocol. The time synchronization module 118 implements GPS, NTP, IEEE1588, IRIG-B, etc. as a method for synchronization. The time system to be synchronized may be a relative time when the system of FIG. 1 is closed and operated, or an absolute time when linked with an external system.

複数の計算機システム102の夫々は時刻同期モジュール118を備えることによって、相互に時刻同期されている。複数の計算機システム102の夫々で計測された信号は、計測時の時刻情報を付与して、ストレージ104に記憶される。 Each of the plurality of computer systems 102 is time-synchronized with each other by including the time synchronization module 118. The signals measured by each of the plurality of computer systems 102 are added with the time information at the time of measurement and stored in the storage 104.

サーバ105は、さらに、複数の計算機システム夫々が電力ケーブルのどの部分を対象としているかの情報を管理しており、複数の計算機システム夫々の判定結果を参照して、同時刻に、電力ケーブルのどの箇所に部分放電が発生しているかを特定することができる。 The server 105 also manages information on which part of the power cable each of the plurality of computer systems targets, and refers to the determination result of each of the plurality of computer systems, and at the same time, which part of the power cable It is possible to identify whether a partial discharge is occurring at the location.

次に、計算機システム102の動作の一例を図5のフローチャートに基づいて説明する。計算機システム102は、所定時間毎(例えば、10分毎)に図5のフローチャートを実行する。以下、図5のフローチャートを図2,4のブロック図に対応させながら説明する。 Next, an example of the operation of the computer system 102 will be described with reference to the flowchart of FIG. The computer system 102 executes the flowchart of FIG. 5 at predetermined time intervals (for example, every 10 minutes). Hereinafter, the flowchart of FIG. 5 will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 2 and 4.

CPU120は、部分放電信号計測の開始を待機する(S001)。この間、位相設定モジュール110は、交流サイクルの起点を検知し、これを部分放電信号の計測の開始点として、計測信号受信モジュール113に設定し、さらに、サイクル数設定モジュール116は、重畳されるサイクル数(図3Bの3サイクル)を計測信号受信モジュール113に設定する。重畳された複数のサイクル数の期間を、以後、便宜上“計測サイクル”と略称する。さらに、位相設定モジュール110はシフトされる位相量(図3B“1ns”)を決定する。サイクル設定モジュール116は計測サイクルのサイクル数を、位相設定モジュール110はシフトされる位相量を、記憶領域115に記録する。 The CPU 120 waits for the start of partial discharge signal measurement (S001). During this time, the phase setting module 110 detects the starting point of the AC cycle, sets this as the starting point of the measurement of the partial discharge signal in the measurement signal receiving module 113, and further, the cycle number setting module 116 superimposes the cycle. The number (3 cycles in FIG. 3B) is set in the measurement signal receiving module 113. The period of a plurality of superimposed cycles is hereinafter abbreviated as "measurement cycle" for convenience. Further, the phase setting module 110 determines the amount of phase to be shifted (FIG. 3B “1ns”). The cycle setting module 116 records the number of cycles of the measurement cycle, and the phase setting module 110 records the amount of phase to be shifted in the storage area 115.

CPU120は待機処理(S001)を終了すると、S002に移行して計測受信信号受信モジュール113に、部分放電信号の計測を実行させる。計測信号受信モジュール113は、部分放電信号を検出すると、部分放電信号の放電電荷量と、サイクルの起点(図3Bの1002,1004,1006)から部分放電信号を計測するまでの位相を取得し、これを記憶領域115に累積記憶する。 When the CPU 120 finishes the standby process (S001), it shifts to S002 and causes the measurement reception signal receiving module 113 to execute the measurement of the partial discharge signal. When the measurement signal receiving module 113 detects the partial discharge signal, it acquires the discharge charge amount of the partial discharge signal and the phase from the start point of the cycle (1002, 1004, 1006 in FIG. 3B) to the measurement of the partial discharge signal. This is cumulatively stored in the storage area 115.

計測信号受信モジュール113は、部分放電信号の計測を開始するとタイマに所定時間をセットし、所定時間が経過すると(S003)計測を終了する。所定時間とは、診断モジュール112が部分放電信号を再現するために必要な計測データを得るのに必要にして十分な時間でよい。例えば、商用電力50Hz(20ミリ秒)の1サイクルを10サイクル評価する場合は200ミリ秒となる。 The measurement signal receiving module 113 sets a predetermined time in the timer when the measurement of the partial discharge signal is started, and ends the measurement when the predetermined time elapses (S003). The predetermined time may be a time necessary and sufficient for the diagnostic module 112 to obtain the measurement data necessary for reproducing the partial discharge signal. For example, when evaluating one cycle of commercial power of 50 Hz (20 milliseconds) for 10 cycles, it is 200 milliseconds.

次に、計算機システム102が電力ケーブル100を診断する処理を説明する。図6はそのフローチャートである。CPU120は、所定時間毎(例えば、1時間毎)にこのフローチャートをスタートし、診断モジュール112を起動させる。診断モジュール112は記憶領域115を参照し、未評価の計測信号(部分放電信号)の有無を判定する(S100)。診断モジュール112が、この判定を否定、即ち、記憶領域115に未評価の計測信号がないことを判定するとフローチャートを終了する。なお、電力ケーブルに部分放電が発生していない場合、或いは、計測信号が所定値以下の場合には、記憶領域115には計測信号が記録されないために、診断モジュール112はS100を判定否定する。 Next, a process in which the computer system 102 diagnoses the power cable 100 will be described. FIG. 6 is a flowchart of the flow chart. The CPU 120 starts this flowchart at predetermined time intervals (for example, every hour) to activate the diagnostic module 112. The diagnostic module 112 refers to the storage area 115 and determines the presence or absence of an unevaluated measurement signal (partial discharge signal) (S100). When the diagnostic module 112 denies this determination, that is, determines that there are no unevaluated measurement signals in the storage area 115, the flowchart ends. If the power cable is not partially discharged, or if the measurement signal is equal to or less than a predetermined value, the measurement signal is not recorded in the storage area 115, so that the diagnostic module 112 determines and denies S100.

診断モジュール112が未評価の計測信号があることを判定(S100:Y)すると、計測信号の電荷量と位相とに基いて、電力ケーブルにおける部分放電信号を再現する(S102:図3Bを参照)。なお、診断モジュール112は、部分放電を再現するに際して、検出した信号からノイズを除去することがよい。ノイズの除去は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、フーリエ変換、ウェーブレット変換等の信号処理技術を用いた方法が例示される。 When the diagnostic module 112 determines that there is an unevaluated measurement signal (S100: Y), it reproduces the partial discharge signal in the power cable based on the charge amount and phase of the measurement signal (S102: see FIG. 3B). .. The diagnostic module 112 may remove noise from the detected signal when reproducing the partial discharge. For noise removal, a method using a signal processing technique such as a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, a Fourier transform, or a wavelet transform is exemplified.

次いで、診断モジュール112は、再現された部分放電信号の特徴から、電力ケーブルの絶縁性能の良否を診断するための指標値を算出する(S104)。この指標値は、例えば、部分放電信号の計測値の最大放電電荷量、計測信号の最初の発現位相、計測信号の頻度、複数の計測信号の放電電荷量の合計値、複数の計測信号の位相間隔の最小値、最大値、平均値、標準偏差、複数の計測信号の放電電荷量の変化率、そして、計測信号を周波数スペクトルに変換した場合の最大振幅等の一つ、又は、複数でよい。 Next, the diagnostic module 112 calculates an index value for diagnosing the quality of the insulation performance of the power cable from the characteristics of the reproduced partial discharge signal (S104). This index value is, for example, the maximum discharge charge amount of the measured value of the partial discharge signal, the initial appearance phase of the measurement signal, the frequency of the measurement signal, the total value of the discharge charge amount of the plurality of measurement signals, and the phase of the plurality of measurement signals. One or more of the minimum value, maximum value, average value, standard deviation, rate of change of discharge charge amount of a plurality of measurement signals, and maximum amplitude when the measurement signal is converted into a frequency spectrum may be used. ..

次いで、診断モジュール112は、評価値としきい値を比較する(S106)。診断モジュール112は、評価値がしきい値に対して特定の関係にあるとき、電力ケーブルに異常があると判定する(S108)。特定の関係とは、例えば、評価値がしきい値より大きい場合、評価値がしきい値に等しい場合、評価値がしきい値より小さい場合、評価値がしきい値を含む場合、又は、評価値がしきい値を含まない場合でよい。評価値としきい値との関係は判定方法に依存してもよい。 Next, the diagnostic module 112 compares the evaluation value with the threshold value (S106). The diagnostic module 112 determines that there is an abnormality in the power cable when the evaluation value has a specific relationship with the threshold value (S108). Specific relationships are, for example, when the evaluation value is greater than the threshold value, when the evaluation value is equal to the threshold value, when the evaluation value is smaller than the threshold value, when the evaluation value includes the threshold value, or. The evaluation value may not include the threshold value. The relationship between the evaluation value and the threshold value may depend on the determination method.

診断モジュール112は、部分放電の開始位相が所定位相よりも早い場合、部分放電信号の最小電荷量が所定のしきい値よりも低い場合、又は、部分放電信号の発現位相の発生間隔の最小値が所定のしきい値よりも低い場合に、電力ケーブルに異常があると判定してもよい。さらにまた、診断モジュール112は、部分放電信号が間欠して発生している状態が、部分放電信号が連続して発生にする状態に変化した場合に、電力ケーブルに異常があると判定してもよい。診断モジュール112は、指標値の履歴に基づいて指標値の変化度合いを求め、これを所定のしきい値と比較して、電力ケーブルを評価してもよい。 The diagnostic module 112 determines that the start phase of the partial discharge is earlier than the predetermined phase, the minimum charge amount of the partial discharge signal is lower than the predetermined threshold value, or the minimum value of the generation interval of the manifestation phase of the partial discharge signal. If is lower than a predetermined threshold value, it may be determined that there is an abnormality in the power cable. Furthermore, even if the diagnostic module 112 determines that there is an abnormality in the power cable when the state in which the partial discharge signal is intermittently generated changes to the state in which the partial discharge signal is continuously generated. good. The diagnostic module 112 may determine the degree of change in the index value based on the history of the index value, compare this with a predetermined threshold value, and evaluate the power cable.

評価モジュール112は、電力ケーブルの評価に際して、複数の判定方式を組み合わせてもよい。その場合、診断モジュール112は、複数の判定方式夫々のパラメータ(例えば、指標値としきい値との差分)を線形和で加算した値を統合パラメータとしてしきい値と比較してもよい。あるいは、診断モジュールは、複数の判定方式のうち所定数以上の判定方式において電力ケーブルが異常と判定された場合に限り、電力ケーブルの異常を最終的に判定してもよい。診断モジュールは、複数の判定方式を並列に実行してよく、或いは、複数の判定方式を順番に実行してもよい。診断モジュールは、複数の判定方式を階層的に実行してもよい。例えば、診断モジュールは最初に部分放電電荷量の最大値に関する判定を実行する。判定モジュールがこの方式を異常と判定した場合に、次に、部分放電電荷量の最小値に関する異常判定を適用する。診断モジュールは最大電荷量を異常と判定しなかった場合に、周波数スペクトルの振幅に対する判定方式を実行する。このように、診断モジュールは、判定方式を階層的に実行することによって、診断のための精度を順次向上することができる。 The evaluation module 112 may combine a plurality of determination methods when evaluating the power cable. In that case, the diagnostic module 112 may compare the value obtained by adding the parameters of each of the plurality of determination methods (for example, the difference between the index value and the threshold value) by a linear sum as an integrated parameter with the threshold value. Alternatively, the diagnostic module may finally determine the abnormality of the power cable only when the power cable is determined to be abnormal in a predetermined number or more of the determination methods among the plurality of determination methods. The diagnostic module may execute a plurality of determination methods in parallel, or may execute a plurality of determination methods in order. The diagnostic module may execute a plurality of determination methods hierarchically. For example, the diagnostic module first makes a determination regarding the maximum value of the partial discharge charge. When the determination module determines that this method is abnormal, then an abnormality determination regarding the minimum value of the partial discharge charge amount is applied. The diagnostic module executes a determination method for the amplitude of the frequency spectrum when the maximum charge amount is not determined to be abnormal. In this way, the diagnostic module can sequentially improve the accuracy for diagnosis by executing the determination method hierarchically.

診断モジュールは、計測信号に基く判定を、連続した複数のサイクルに基づいて、電力ケーブルの部分放電を再現するだけでなく、複数の計測サイクルに存在するサイクルを組み合わせて部分放電を再現してもよい。 The diagnostic module not only reproduces the partial discharge of the power cable based on a plurality of consecutive cycles, but also reproduces the partial discharge by combining the cycles existing in the multiple measurement cycles. good.

診断モジュール112は、電力ケーブルの異常を判定すると、これを外部に報知してフローチャートを終了する。報知は、ネットワーク106経由で、ストレージ104、サーバ105に異常であることを通知すること、又は、診断装置102自身がLEDなどを点灯、警告音などのアラーム出力をするものでよい。診断モジュール112は、S106を、特定の関係がないと判定すると、フローチャートを終了する。 When the diagnostic module 112 determines that the power cable is abnormal, it notifies the outside of the abnormality and ends the flowchart. The notification may be to notify the storage 104 and the server 105 of the abnormality via the network 106, or the diagnostic device 102 itself may turn on the LED or the like and output an alarm such as a warning sound. When the diagnostic module 112 determines that S106 has no specific relationship, it ends the flowchart.

次に、計測信号受信モジュール113の信号計測動作(図5:S002)を、図3Bに示す計測例に基いてフローチャート(図7)にしたがって説明する。CPU120は、計測信号受信モジュール113に対して、計測サイクルと位相のシフト量に基づいて、信号計測動作をスタートさせる。計測信号受信モジュール113は、交流サイクル1000の起点1002を判定(S200)すると、信号取込み開始位相を1nsシフトさせる(S202)。これによって、第1サイクルの期間中、計測信号受信モジュール113は、5ns毎に、部分放電信号a,d,f,iを順番に計測する。計測信号受信モジュール113は、計測された部分放電信号の電荷量と位相とを記憶領域115に格納する(S204)。 Next, the signal measurement operation (FIG. 5: S002) of the measurement signal receiving module 113 will be described with reference to the flowchart (FIG. 7) based on the measurement example shown in FIG. 3B. The CPU 120 starts the signal measurement operation for the measurement signal receiving module 113 based on the measurement cycle and the phase shift amount. When the measurement signal receiving module 113 determines the starting point 1002 of the AC cycle 1000 (S200), the signal acquisition start phase is shifted by 1 ns (S202). As a result, during the period of the first cycle, the measurement signal receiving module 113 sequentially measures the partial discharge signals a, d, f, and i every 5 ns. The measurement signal receiving module 113 stores the charge amount and the phase of the measured partial discharge signal in the storage area 115 (S204).

次に、計測信号受信モジュール113は、計測サイクルに次のサイクルが含まれている場合(S206:Y)にはS200にリターンし、計測サイクルに次のサイクルが含まれていない場合(S206:N)にはS003(図5)に移行する。 Next, the measurement signal receiving module 113 returns to S200 when the measurement cycle includes the next cycle (S206: Y), and returns to S200 when the measurement cycle does not include the next cycle (S206: N). ) Shifts to S003 (FIG. 5).

図3Bによれば、計測診断モジュール112は、S206を肯定判定してS200にリターンし、サイクルの起点1004を判定すると、信号取込み開始位相を2nsシフトさせる。これによって、サイクルの期間中、計測信号受信モジュール113は、5ns毎に部分放電信号を計測できるため、b,e,g,jの部分放電信号を計測することができる。計測信号受信モジュール113は、計測された部分放電信号の電荷量と位相とを記憶領域115に格納する。 According to FIG. 3B, the measurement / diagnosis module 112 positively determines S206 and returns to S200, and when it determines the start point 1004 of the cycle, it shifts the signal acquisition start phase by 2 ns. As a result, the measurement signal receiving module 113 can measure the partial discharge signal every 5 ns during the cycle, so that the partial discharge signal of b, e, g, and j can be measured. The measurement signal receiving module 113 stores the charge amount and the phase of the measured partial discharge signal in the storage area 115.

次に、計測診断モジュール112は、S206を肯定判定してS200にリターンし、サイクルの起点1004を判定すると、信号取込み開始位相を3nsシフトさせる。これによって、サイクルの期間中、計測信号受信モジュール113は、5ns毎に部分放電信号を計測できるため、c,hの部分放電信号を計測することができる。計測信号受信モジュール113は、計測された部分放電信号の電荷量と位相とを記憶領域115に格納する。 Next, the measurement / diagnosis module 112 positively determines S206 and returns to S200, and when it determines the start point 1004 of the cycle, it shifts the signal acquisition start phase by 3 ns. As a result, the measurement signal receiving module 113 can measure the partial discharge signal every 5 ns during the cycle, so that the partial discharge signals of c and h can be measured. The measurement signal receiving module 113 stores the charge amount and the phase of the measured partial discharge signal in the storage area 115.

続いて、計測診断モジュール112は、計測サイクルのサイクル数が“3”であり、次のサイクルは無いことから、S206を否定判定してS003(図5)にリターンする。 Subsequently, since the number of measurement cycle cycles of the measurement diagnosis module 112 is “3” and there is no next cycle, the measurement diagnosis module 112 negatively determines S206 and returns to S003 (FIG. 5).

計測サイクルを構成する、交流サイクルのサイクル数Cは、データ処理IC122のサンプリング周波数を“FIC”、部分放電信号の周波数を“FPDM”とすると、

Figure 0006960880
を満足するものであればよい。 Assuming that the sampling frequency of the data processing IC 122 is "FIC" and the frequency of the partial discharge signal is "FPDM", the number C of the AC cycle constituting the measurement cycle is assumed to be "FIC".
Figure 0006960880
Anything that satisfies the above.

そして、サイクル毎にシフトされる位相の量“Tshift”は次式のようにする。

Figure 0006960880
“IIC”はデータ処理IC122における1サンプリングの時間である(1s/200MHz=5ns)。サイクル数“C”を3とすると、“Tshift”は1.67になる。しかしながら、シフトできる位相の量は、データ処理IC122における最小調整可能単位時間(例えば、“1ns”)に依存するため、実際にシフトされる位相の量は“1ns”、又は、“2ns”であればよい。シフトできる位相の量は、最小調整可能単位時間によって制限されるため、サイクル数“C”は大きいほどよい。サイクル数が大きくなると、計測信号受信モジュール113は、その分多くの部分放電信号を取り込めるため、1サイクルの部分放電信号を再現する際の分解能を向上させることができる。 Then, the amount of the phase "Tshift" shifted for each cycle is set as follows.
Figure 0006960880
“IIC” is the time for one sampling in the data processing IC 122 (1s / 200MHz = 5ns). Assuming that the number of cycles "C" is 3, "Tshift" is 1.67. However, since the amount of phase that can be shifted depends on the minimum adjustable unit time (for example, "1ns") in the data processing IC 122, the amount of phase that is actually shifted may be "1ns" or "2ns". Just do it. Since the amount of phase that can be shifted is limited by the minimum adjustable unit time, the larger the number of cycles "C", the better. As the number of cycles increases, the measurement signal receiving module 113 can take in a larger number of partial discharge signals, so that the resolution when reproducing the partial discharge signal of one cycle can be improved.

サイクル数の上限は、例えば、絶縁体の形状、及び/又は、部分放電信号の出力が一定とみなせる期間にしたがって決定されてよい。ADC123の分解能に基づいて、電力ケーブル100の部分放電状態(複数の部分放電信号の発生態様)が“100ms”の間は変化がないと見做せる場足、1サイクルは“20ms”であるため、“5”サイクル(100ms/20ms)がサイクル数の上限となる。サイクル数設定モジュール116は、式1で決定するサイクル数を下限とし、上限のサイクル数との間で計測サイクルのサイクル数を決定してよいし、さらに、サイクル数を変動させてもよい。 The upper limit of the number of cycles may be determined according to, for example, the shape of the insulator and / or the period during which the output of the partial discharge signal can be regarded as constant. Based on the resolution of the ADC 123, it can be considered that there is no change in the partial discharge state (generation mode of a plurality of partial discharge signals) of the power cable 100 during "100 ms", because one cycle is "20 ms". , "5" cycles (100ms / 20ms) is the upper limit of the number of cycles. The number of cycles setting module 116 may determine the number of cycles of the measurement cycle with the number of cycles determined by Equation 1 as the lower limit and the number of cycles of the measurement cycle may be changed from the upper limit of the number of cycles.

測定対象の電力ケーブル100と同じ材質、長さ、構造を持つ電力ケーブルに対して、油隙を模して交流電圧を課電して、部分放電の変化がないと見なせる期間を、実証することによって、複数の部分放電信号の発生態様に変化がない期間を得るようにしてもよい。あるいは、サイクル毎の評価値を比較し、所定のしきい値と比較して変化がないと見られる期間を部分放電状態に変化がない期間としてもよい。計測信号受信モジュール113は、ネットワーク106経由で、サーバ105、及び/又は、システム管理者からのリクエストに基づいてサイクル数を変更してもよい。 To demonstrate a period in which an AC voltage is applied to a power cable having the same material, length, and structure as the power cable 100 to be measured, imitating an oil gap, and it can be considered that there is no change in partial discharge. Therefore, a period in which there is no change in the generation mode of the plurality of partial discharge signals may be obtained. Alternatively, the evaluation values for each cycle may be compared, and the period in which there is no change in comparison with the predetermined threshold value may be set as the period in which the partial discharge state does not change. The measurement signal receiving module 113 may change the number of cycles based on a request from the server 105 and / or the system administrator via the network 106.

診断モジュール112は、計測サイクルを構成するサイクル数が多くなると、計測サイクルの間計測された部分放電信号から、電力ケーブルに生じた部分放電信号を再現する際の分解能を高くでき、その結果、異常判定の精度を向上し得るが、多い数のサイクル数の間部分放電信号が変動してしまう確率は高まり、その分、再現の精度が低下してしまう相反性に影響されてしまう。そこで、既述のように、部分放電信号が変動しない範囲内でも、再現の精度が低下しないようにサイクル数の上限以下でサイクル数を制限してもよい。 When the number of cycles constituting the measurement cycle increases, the diagnostic module 112 can increase the resolution when reproducing the partial discharge signal generated in the power cable from the partial discharge signal measured during the measurement cycle, resulting in an abnormality. Although the accuracy of the determination can be improved, the probability that the partial discharge signal fluctuates during a large number of cycles increases, and the reciprocity that reduces the accuracy of reproduction is affected by that amount. Therefore, as described above, the number of cycles may be limited below the upper limit of the number of cycles so that the accuracy of reproduction does not deteriorate even within the range in which the partial discharge signal does not fluctuate.

既述の説明では、位相設定モジュール110が交流サイクルの1サイクル毎に計測開始位相をシフトさせることを説明したが、複数サイクル毎に計測開始位相をシフトさせてもよい。既述の説明では、診断モジュール112は、連続する複数のサイクルにおいて計測された部分放電信号に基いて、電力ケーブルの部分放電を再現したが、連続しない数サイクルを合わせて部分放電を再現してもよい。例えば、診断モジュール112は、ノイズ信号、外れ値等不適当信号が加わったサイクルを除いた数サイクル夫々の計測信号を合わせて部分放電信号を再現してもよい。 In the above description, the phase setting module 110 shifts the measurement start phase every one cycle of the AC cycle, but the measurement start phase may be shifted every plurality of cycles. In the above description, the diagnostic module 112 reproduces the partial discharge of the power cable based on the partial discharge signals measured in a plurality of consecutive cycles, but reproduces the partial discharge by combining several non-continuous cycles. May be good. For example, the diagnostic module 112 may reproduce the partial discharge signal by combining the measurement signals of several cycles excluding the cycle in which an inappropriate signal such as a noise signal or an outlier is added.

診断モジュール112は、ノイズ信号、外れ値を、クラスタリング分類などの統計的手法を用いて判定してもよい。診断モジュール112は、周波数スペクトルを求めて、高周波帯や高調波の信号を計測信号から取り除いてもよい。診断モジュール112は、この除去を、他のサイクルに対する演算(統計手法や周波数スペクトル)結果に基づいて実行してもよい。例えば、特定の周波数帯の信号があるサイクルで測定された場合、診断モジュール112は、これをノイズとして、他のサイクルにおいて、フィルタをかけて除去し、逆フーリエ変換して除去等すればよい。また、診断モジュール112は、計測結果の物理的特性から、高調波などのノイズ信号の周波数を判定、あるいは、推定できる場合は、この周波数帯の計測信号をフィルタすればよい。 The diagnostic module 112 may determine the noise signal and outliers using a statistical method such as clustering classification. The diagnostic module 112 may obtain the frequency spectrum and remove the high frequency band or harmonic signal from the measurement signal. The diagnostic module 112 may perform this removal based on the results of operations (statistical methods or frequency spectra) for other cycles. For example, when a signal in a specific frequency band is measured in a certain cycle, the diagnostic module 112 may use this as noise, remove it by filtering in another cycle, and remove it by inverse Fourier transform. Further, if the diagnostic module 112 can determine or estimate the frequency of a noise signal such as a harmonic from the physical characteristics of the measurement result, the measurement signal in this frequency band may be filtered.

既述の説明では、位相設定モジュール110は、計測された部分放電信号の特徴の如何に拘わらず、位相をシフトさせることを説明したが、部分放電の変化度合いが所定しきい値をこえた場合等に位相をシフトさせるようにしてもよい。 In the above description, the phase setting module 110 shifts the phase regardless of the characteristics of the measured partial discharge signal, but when the degree of change in the partial discharge exceeds a predetermined threshold value. Etc. may be used to shift the phase.

既述の説明では、位相設定モジュール110は、位相のシフト量を一定値にしていることを説明したが、部分放電信号の特徴の変化、ノイズの発現周期の変化等に応じて、シフト量を変更してもよい。位相設定モジュール110は、位相のシフト量を、サイクルに応じてランダムに変更してもよい。位相設定モジュール110は、ランダムに変更する位相シフト量を下限値、及び/又は、上限値に制限してもよい。位相設定モジュール110は、ランダムに設定した位相シフト量を、部分放電信号を計測後評価し、それに基づいて、位相のシフト量を決めてもよい。この評価は、ランダムに設定した位相シフト量を、電力ケーブルの異常と診断した回数、その頻度、計測データの記憶を要と判定された回数、その頻度等に応じたものでよい。位相設定モジュール110が、評価によって、位相のシフト量が適当でないと判定した場合、再度、ランダムに位相のシフト量を設定すればよい。 In the above description, the phase setting module 110 has set the phase shift amount to a constant value, but the shift amount is changed according to the change in the characteristics of the partial discharge signal, the change in the noise appearance cycle, and the like. You may change it. The phase setting module 110 may randomly change the phase shift amount according to the cycle. The phase setting module 110 may limit the randomly changing phase shift amount to a lower limit value and / or an upper limit value. The phase setting module 110 may evaluate a randomly set phase shift amount after measuring the partial discharge signal, and determine the phase shift amount based on the partial discharge signal. This evaluation may be performed according to the number of times the randomly set phase shift amount is diagnosed as an abnormality of the power cable, the frequency thereof, the number of times it is determined that the measurement data needs to be stored, the frequency thereof, and the like. When the phase setting module 110 determines by the evaluation that the phase shift amount is not appropriate, the phase shift amount may be randomly set again.

計算機システム102が部分放電信号の計測を開始する際、位相設定モジュール116に位相シフト量を式2の値より少なく設定させ、サイクル数設定モジュール116にサイクル数を式1の値より大きく設定させて、部分放電信号を計測するサンプリングの分解能を高くして、計測を開始する際、部分放電信号の計測を取りこぼさないようにする。その後、計測信号受信モジュール113が、部分放電信号を計測しない場合等、測定開始後、計算機システム102は、位相シフト量を大きくし、計測サイクルのサイクル数を少なくさせてサンプリングの分解能を下げてもよい。このように、計算機システムは、部分放電信号の計測の進展に合わせて、位相シフト量、計測サイクルのサイクル数を変更させてもよい。またさらに、計算機システム102は、位相のシフト量を動的に決定、例えば、再現された部分放電信号の特性に基づいて、位相のシフト量を変更、調整、制御、又は、設定してもよい。 When the computer system 102 starts measuring the partial discharge signal, the phase setting module 116 is set to have a phase shift amount less than the value of Equation 2, and the cycle number setting module 116 is made to set the number of cycles to be larger than the value of Equation 1. , The sampling resolution for measuring the partial discharge signal is increased so that the measurement of the partial discharge signal is not missed when the measurement is started. After that, when the measurement signal receiving module 113 does not measure the partial discharge signal, for example, after the measurement is started, the computer system 102 increases the phase shift amount, reduces the number of measurement cycle cycles, and lowers the sampling resolution. good. In this way, the computer system may change the phase shift amount and the number of cycles of the measurement cycle according to the progress of the measurement of the partial discharge signal. Furthermore, the computer system 102 may dynamically determine the phase shift amount, for example, change, adjust, control, or set the phase shift amount based on the characteristics of the reproduced partial discharge signal. ..

計測信号受信モジュール113は、計測された部分放電信号を評価、例えば、部分放電信号の電荷量が所定値以上であるか否か、ノイズの影響があるか否かを評価して、部分放電信号を記憶領域115に記憶するか否かを決めてよい。計測信号受信モジュール113は、記憶可能容量、又は、記憶可能スループットに基づいて、計測した信号を記憶させるか否かを判定してもよい。 The measurement signal receiving module 113 evaluates the measured partial discharge signal, for example, whether or not the charge amount of the partial discharge signal is equal to or higher than a predetermined value, and whether or not there is an influence of noise, and the partial discharge signal is evaluated. May be determined whether or not to store in the storage area 115. The measurement signal receiving module 113 may determine whether or not to store the measured signal based on the storable capacity or the storable throughput.

サーバ105は、計算機システム102が判定した電力ケーブル100の異常に基づいて、所定の対策を立案することができる。例えば、サーバ105は、異常が判定された電力ケーブルに潮流を流さないように系統運用する、絶縁破壊までの期間を推定し、その期間内における定期点検を計画する、及び/又は、電力ケーブルの交換、保守を勧める等である。 The server 105 can devise a predetermined countermeasure based on the abnormality of the power cable 100 determined by the computer system 102. For example, the server 105 operates the system so as not to flow the tidal current to the power cable determined to be abnormal, estimates the period until dielectric breakdown, plans a periodic inspection within that period, and / or the power cable. Replacement, maintenance, etc. are recommended.

サーバ105は、絶縁破壊までの期間を、事前に行われた実証試験の結果に基づいて決定でき、或いは、過去の履歴情報に基いて推定してもよい。サーバ105は、この推定に機械学習や統計手法を応用することもできる。実証評価において、絶縁破壊まで電力ケーブルを課電してもよいし、絶縁破壊の発生前に課電をやめ、解体した電力ケーブル内の状態について目視、または画像処理を適用して、絶縁破壊の有無を確認するようにしてもよい。 The server 105 can determine the period until dielectric breakdown based on the result of the verification test conducted in advance, or may estimate it based on the past historical information. The server 105 can also apply machine learning and statistical methods to this estimation. In the empirical evaluation, the power cable may be charged until the dielectric breakdown, or the power supply may be stopped before the dielectric breakdown occurs, and the state inside the disassembled power cable may be visually checked or image processing may be applied to the dielectric breakdown. You may want to check for the presence or absence.

サーバ105が、単独の計算機システム102が計測した放電電荷量の特性に基づいて油隙の位置を評定するようにしてもよい。サーバ105は、実績データに対する機械学習によって、油隙の位置を予測することができ、或いは、放電電荷量の絶対値と電力ケーブルの抵抗成分による減衰量を推定して、油隙の位置を評定することもできる。サーバ105は、一つ又は複数の計算機システム102の診断結果に基づいて、計算機システムの新規設置個所、或いは、変更箇所の案を提示してもよい。例えば、2つの計算機システム102が部分放電信号を計測したが、サーバ105が、放電電荷量が微弱で正確に油隙の位置を評定できない場合には、2つの計算機システムの位置の間に新たな計算機システム102を設定することのリクエストを提示してよい。この提示された位置に、部分放電を計測していない計算機システムを移設するようにしてもよい。 The server 105 may evaluate the position of the oil gap based on the characteristics of the amount of discharge charge measured by a single computer system 102. The server 105 can predict the position of the oil gap by machine learning on the actual data, or estimate the absolute value of the discharge charge amount and the amount of attenuation due to the resistance component of the power cable to evaluate the position of the oil gap. You can also do it. The server 105 may present a proposal for a new installation location or a change location of the computer system based on the diagnosis results of one or more computer systems 102. For example, if the two computer systems 102 measure the partial discharge signal, but the server 105 cannot accurately assess the position of the oil gap due to the weak discharge charge, a new one is placed between the positions of the two computer systems. A request to set up the computer system 102 may be presented. A computer system that does not measure partial discharge may be relocated to this presented position.

サーバ105は、中央給電指令所、制御所、そして、変電所等電力ケーブルとの系統施設からの電力ケーブルの運用情報に基いて、計算機システム102、及び/又は、ストレージ104に計測データの出力をリクエストしてもよい。例えば、サーバ105は、電力ケーブル100での潮流の変化(潮流の増加、減少、逆潮流)や、所定しきい値との比較(潮流が増えて、所定しきい値を超えたなど)が起きた時刻と、その前後の所定期間の計測データを出力するように指示してもよい。 The server 105 outputs measurement data to the computer system 102 and / or the storage 104 based on the operation information of the power cable from the central power supply command center, the control center, and the system facility with the power cable such as the substation. You may request it. For example, in the server 105, changes in the tidal current in the power cable 100 (increase, decrease, reverse power flow of the tidal current) and comparison with a predetermined threshold value (increased tidal current, exceeding the predetermined threshold value, etc.) occur. You may instruct to output the measurement data of the time and the predetermined period before and after the time.

また、サーバ105は、OFケーブルの油圧系の異常や変化、油中ガス分析を実施した日時の前後の所定期間の計測データを出力するように指示してもよい。さらに、また、サーバ105は、遮断器、断路器への開閉操作の事象に対して、その前後の所定期間の計測データを出力するように指示してもよい。開閉操作による開閉サージが部分放電との契機ともなり得るため、開閉操作にともなう計測データを観測することは重要である。 Further, the server 105 may be instructed to output measurement data for a predetermined period before and after the abnormality or change in the hydraulic system of the OF cable and the date and time when the oil gas analysis is performed. Furthermore, the server 105 may be instructed to output measurement data for a predetermined period before and after the event of opening / closing operation to the circuit breaker and disconnector. It is important to observe the measurement data associated with the opening / closing operation because the opening / closing surge caused by the opening / closing operation can also trigger a partial discharge.

さらにまた、サーバ105は、落雷といった気象事象の発生時刻に基づいて計測データを出力させるようにしてもよい。例えば、観測対象の電力ケーブル付近への落雷が発生した時にサーバは落雷時刻を取得して、その時刻前後の所定期間の計測データを出力するように指示してもよい。サーバ105は、計算機システム102、及び/又は、ストレージ104に基づいて、計算機システム102と同様にして、電力ケーブルの電力ケーブルの診断を実行することができる。サーバ105は、計算機システム102、及び/又は、ストレージ104に目的のデータを出力させる代わりに、目的データに基づく診断を計算機システム102に実行させ、その結果を取得してもよい。 Furthermore, the server 105 may output measurement data based on the time of occurrence of a meteorological event such as a lightning strike. For example, when a lightning strike occurs near the power cable to be observed, the server may be instructed to acquire the lightning strike time and output measurement data for a predetermined period before and after that time. Based on the computer system 102 and / or the storage 104, the server 105 can execute the power cable diagnosis of the power cable in the same manner as the computer system 102. Instead of causing the computer system 102 and / or the storage 104 to output the target data, the server 105 may cause the computer system 102 to perform a diagnosis based on the target data and acquire the result.

サーバ105は、計算機システム102が行う電力ケーブルの診断結果に基づいて、電力網の情報や機械学習等の分析を行い、電力ケーブルの絶縁破壊までの期間を推定し、その推定期間によって電力ケーブル100の資産管理を行うことができる。サーバ105は、電力ケーブルの絶縁破壊までの日数、電力ケーブルの重要度、更新のための費用・予算に基づいて、電力ケーブルを更新するための優先度を決定してよい。サーバ105は、優先度を決定する際、部分放電に影響し得る外部事象(系統操作、運用、気象等)の影響を算出する。サーバ105は、例えば、落雷の発生確率が高い地域の電力ケーブルの優先度を高くする、開閉操作をし得る変電所と接続する電力ケーブルの優先度を高くする、又は、電力ケーブルが絶縁破壊された場合の影響度合い(停電範囲や接続する電力ケーブルの分岐数等)に応じて優先度を決定してよい。計算機システム102の電力ケーブルに対する設置位置は、定期的に、或いは、電力ケーブルの保守結果に基づいて、変更されてもよい。 The server 105 analyzes the information of the power grid, machine learning, etc. based on the diagnosis result of the power cable performed by the computer system 102, estimates the period until the dielectric breakdown of the power cable, and determines the period until the dielectric breakdown of the power cable. Can manage assets. The server 105 may determine the priority for renewing the power cable based on the number of days until dielectric breakdown of the power cable, the importance of the power cable, and the cost / budget for renewal. When determining the priority, the server 105 calculates the influence of external events (system operation, operation, weather, etc.) that may affect the partial discharge. The server 105, for example, raises the priority of the power cable in the area where the probability of lightning strikes is high, raises the priority of the power cable connected to the substation that can be opened and closed, or the power cable is dielectrically broken down. The priority may be determined according to the degree of influence (range of power failure, number of branches of connected power cable, etc.). The installation position of the computer system 102 with respect to the power cable may be changed periodically or based on the maintenance result of the power cable.

計算機システム102は電力ケーブルの異常を判定すると、近接の計算機システム102に対して、異常を判定した時刻の計測データを記録、又は、出力するように指令してもよい。一方、計算機システム102は、サーバ等診計算機システム以外の指令によって計測データを記録するようにしてもよい。これによって、電力ケーブルに油隙が発生するおそれがある位置が、異常を判定した計算機システム102よりも遠方にあっても、油隙のおそれ位置の計算機システム102に計測データを記録させることができる。計算機システム102が他の計算機システム102に対して、計測データの記録、出力を指令できるようにするために、ネットワーク106はリアルタイム通信方式を備えればよい。計算機システム102は、リアルタイム通信方式における最悪保証遅延に応じた容量を記憶できるようにすればよい。 When the computer system 102 determines the abnormality of the power cable, the computer system 102 may instruct the nearby computer system 102 to record or output the measurement data at the time when the abnormality is determined. On the other hand, the computer system 102 may record the measurement data by a command other than the diagnosis computer system such as a server. As a result, even if the position where the oil gap may occur in the power cable is farther than the computer system 102 in which the abnormality is determined, the computer system 102 at the position where the oil gap may occur can record the measurement data. .. In order for the computer system 102 to command another computer system 102 to record and output measurement data, the network 106 may be provided with a real-time communication method. The computer system 102 may be able to store the capacity according to the worst guaranteed delay in the real-time communication method.

CPU102は、図5のフローチャートを常時繰り返し、特定日時である場合、計測データの記憶容量が所定の条件になった場合に、フローチャートを終了するようにしてもよい。本発明が適用できる電力機器は電力ケーブルに限らない。部分放電が発生し得る、遮断器、変圧器、又は、断路器等電力機器であってよい。 The CPU 102 may constantly repeat the flowchart of FIG. 5, and terminate the flowchart when the storage capacity of the measurement data reaches a predetermined condition at a specific date and time. The electric power device to which the present invention can be applied is not limited to the electric power cable. It may be a power device such as a circuit breaker, a transformer, or a disconnector that can generate a partial discharge.

100 … 電力ケーブル、101… センサ、102… 計算機システム、103… 同軸ケーブル、104 … ストレージ、105 … サーバ、106… ネットワーク、110… 位相請求項モジュール、112 …診断モジュール、113 … 計測信号受信モジュール、114 … 通信モジュール、115 …記憶領域、118 … 時刻同期モジュール、120 … CPU、121 … LAN、122 … データ処理IC、123 … ADC、124 … メモリ、125 … 不揮発性記憶媒体、126 … バス 100 ... Power cable, 101 ... Sensor, 102 ... Computer system, 103 ... Coaxial cable, 104 ... Storage, 105 ... Server, 106 ... Network, 110 ... Phase claim module, 112 ... Diagnostic module, 113 ... Measurement signal receiving module, 114 ... Communication module, 115 ... Storage area, 118 ... Time synchronization module, 120 ... CPU, 121 ... LAN, 122 ... Data processing IC, 123 ... ADC, 124 ... Memory, 125 ... Non-volatile storage medium, 126 ... Bus

Claims (11)

交流電力が適用された電力機器から高周波放電信号を計測し、当該高周波放電信号に基づいて前記電力機器を評価するための計算機システムであって、
センサから出力される前記高周波放電信号を計測する電子回路と、
前記電子回路を制御するコントローラと、
前記電子回路が計測する高周波放電信号を記録するメモリと、
を備え、
前記コントローラは、
前記高周波放電信号を計測するタイミングを、交流サイクルに基づいて調整するように前記電子回路を制御し、
前記メモリから前記電子回路が計測した高周波放電信号を取得し、
当該高周波放電信号に基づいて、前記電力機器に発生した高周波放電信号を再現し、

前記電子回路が前記高周波放電信号を計測するタイミングを調整することは、
前記コントローラによって、前記交流サイクルのうち複数のサイクルが設定されることと、
前記電子回路が前記複数のサイクルに跨って前記高周波放電信号を計測することと、
前記電子回路が前記複数のサイクルの夫々のサイクルにおいて、前記高周波放電信号の計測を開始する位相をサイクルの起点からシフトさせる、ことと、
を含み、

さらに、前記コントローラは、前記複数のサイクルのサイクル数を、前記高周波放電信号の周波数が前記電子回路のサンプリング周波数で除された値以上とする、
計算機システム。
A computer system for measuring a high-frequency discharge signal from a power device to which AC power is applied and evaluating the power device based on the high-frequency discharge signal.
An electronic circuit that measures the high-frequency discharge signal output from the sensor,
A controller that controls the electronic circuit and
A memory that records the high-frequency discharge signal measured by the electronic circuit, and
With
The controller
The electronic circuit is controlled so that the timing of measuring the high-frequency discharge signal is adjusted based on the AC cycle.
The high frequency discharge signal measured by the electronic circuit is acquired from the memory, and the high frequency discharge signal is acquired.
Based on the high-frequency discharge signal, the high-frequency discharge signal generated in the power device is reproduced.

Adjusting the timing at which the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal
The controller sets a plurality of cycles of the AC cycle, and
When the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal over the plurality of cycles,
In each of the plurality of cycles, the electronic circuit shifts the phase at which the measurement of the high-frequency discharge signal is started from the starting point of the cycle.
Including

Further, the controller sets the number of cycles of the plurality of cycles to be equal to or higher than a value obtained by dividing the frequency of the high-frequency discharge signal by the sampling frequency of the electronic circuit.
Computer system.
前記コントローラは、前記位相のシフト量を、前記電子回路のサンプリング周波数が前記複数のサイクルのサイクル数で除された値に基づいて設定する、
請求項記載の計算機システム。
The controller sets the phase shift amount based on a value obtained by dividing the sampling frequency of the electronic circuit by the number of cycles of the plurality of cycles.
The computer system according to claim 1.
交流電力が適用された電力機器から高周波放電信号を計測し、当該高周波放電信号に基づいて前記電力機器を評価するための計算機システムであって、
センサから出力される前記高周波放電信号を計測する電子回路と、
前記電子回路を制御するコントローラと、
前記電子回路が計測する高周波放電信号を記録するメモリと、
を備え、
前記コントローラは、
前記高周波放電信号を計測するタイミングを、交流サイクルに基づいて調整するように前記電子回路を制御し、
前記メモリから前記電子回路が計測した高周波放電信号を取得し、
当該高周波放電信号に基づいて、前記電力機器に発生した高周波放電信号を再現し、

前記電子回路が前記高周波放電信号を計測するタイミングを調整することは、
前記コントローラによって、前記交流サイクルのうち複数のサイクルが設定されることと、
前記電子回路が前記複数のサイクルに跨って前記高周波放電信号を計測することと、
前記電子回路が前記複数のサイクルの夫々のサイクルにおいて、前記高周波放電信号の計測を開始する位相をサイクルの起点からシフトさせる、ことと、
を含み、

さらに、前記コントローラは、
前記位相のシフト量を前記複数のサイクルのサイクル毎に大きくなるように設定する、
計算機システム。
A computer system for measuring a high-frequency discharge signal from a power device to which AC power is applied and evaluating the power device based on the high-frequency discharge signal.
An electronic circuit that measures the high-frequency discharge signal output from the sensor,
A controller that controls the electronic circuit and
A memory that records the high-frequency discharge signal measured by the electronic circuit, and
With
The controller
The electronic circuit is controlled so that the timing of measuring the high-frequency discharge signal is adjusted based on the AC cycle.
The high frequency discharge signal measured by the electronic circuit is acquired from the memory, and the high frequency discharge signal is acquired.
Based on the high-frequency discharge signal, the high-frequency discharge signal generated in the power device is reproduced.

Adjusting the timing at which the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal
The controller sets a plurality of cycles of the AC cycle, and
When the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal over the plurality of cycles,
In each of the plurality of cycles, the electronic circuit shifts the phase at which the measurement of the high-frequency discharge signal is started from the starting point of the cycle.
Including

Further, the controller
The phase shift amount is set to be large for each of the plurality of cycles.
Computer system.
前記コントローラは、
前記位相のシフト量を前記複数のサイクルのサイクル毎にランダムに大きくなるようにする、
請求項3記載の計算機システム。
The controller
The amount of the phase shift is randomly increased for each of the plurality of cycles.
The computer system according to claim 3.
前記電力機器は電力ケーブルであり、
前記高周波放電信号は、前記電力ケーブルの絶縁体の部分的な間隙に前記交流電力が適用されることによって生じる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
The power device is a power cable
The high frequency discharge signal is generated by applying the AC power to a partial gap of an insulator of the power cable.
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記電子回路のサンプリング周波数が前記センサから出力される前記高周波放電信号の周波数より小さいために、前記電子回路は前記センサから出力される全ての信号のうちの一部の信号を計測する、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
Since the sampling frequency of the electronic circuit is smaller than the frequency of the high frequency discharge signal output from the sensor, the electronic circuit measures a part of all the signals output from the sensor.
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記コントローラは、前記交流サイクルとして、前記交流電力のサイクルを前記電子回路に設定する、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
The controller sets the AC power cycle in the electronic circuit as the AC cycle.
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記電子回路が前記高周波放電信号を計測するタイミングを前記交流サイクルに基づいて調整することは、
前記コントローラによって、前記交流サイクルのうち複数のサイクルが設定されることと、
前記電子回路が前記複数のサイクルに跨って前記高周波放電信号を計測するタイミングを調整することと、
を含む、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
Adjusting the timing at which the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal based on the AC cycle
The controller sets a plurality of cycles of the AC cycle, and
Adjusting the timing at which the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal over the plurality of cycles, and
including,
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記電子回路が前記高周波放電信号を計測するタイミングを調整することは、前記交流サイクルに基づいて前記高周波放電信号の計測を開始する位相をシフトすること、を含む、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
Adjusting the timing at which the electronic circuit measures the high-frequency discharge signal includes shifting the phase at which the measurement of the high-frequency discharge signal is started based on the AC cycle.
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記コントローラは、
前記再現された高周波放電信号に基づいて、電力ケーブルの絶縁性能の良否を診断し、
診断結果を出力する、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
The controller
Based on the reproduced high-frequency discharge signal, the quality of the insulation performance of the power cable is diagnosed.
Output diagnostic results,
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
前記複数のサイクルの間に計測された複数の高周波放電信号夫々の電荷量と、
前記高周波放電信号が計測されたサイクルの起点に対する、当該高周波放電信号が計測された位相と、
に基づいて、
前記コントローラは、前記交流電力によって前記電機器に生じた高周波放電信号を再現する、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の計算機システム。
The amount of charge of each of the plurality of high-frequency discharge signals measured during the plurality of cycles,
The phase in which the high-frequency discharge signal was measured with respect to the starting point of the cycle in which the high-frequency discharge signal was measured, and
On the basis of,
Wherein the controller reproduces the high frequency discharge signal produced in the power equipment by the AC power,
The computer system according to any one of claims 1 to 4.
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