JP6981191B2 - Partial discharge detector - Google Patents
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Description
本発明は、変圧器や回転機の巻線で発生する部分放電を検出する装置に関し、特に面電流を計測して安価なアナログボードで装置を構成できる部分放電検出装置に関するものである。 The present invention relates to a device for detecting a partial discharge generated in a winding of a transformer or a rotating machine, and more particularly to a partial discharge detecting device capable of measuring a surface current and configuring the device with an inexpensive analog board.
図９に従来の部分放電検出装置の一例を示す。図９において、１００は、交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備としての被測定回転機である。１２０は被測定回転機１００を収納する回転機筐体であり、接地線を介して接地されている。
FIG. 9 shows an example of a conventional partial discharge detection device. In FIG. 9,
１０１は、回転機筐体１２０に取り付けられ、被測定回転機１００の部分放電によって生じる漏洩電磁波を検出するアンテナ型センサである。このアンテナ型センサ１０１は、例えば面電流センサから成り、部分放電により回転機筐体１２０を通って接地線へ流れる電流を捉える。
１０２は、アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ成分を除去するフィルタ回路であり、例えばハイパスフィルタ回路により構成されている。
３００はフィルタ回路１０２の出力信号の周波数成分を解析して部分放電の発生判断を行うアナログボードである。
また、部分放電信号を検出して診断対象の絶縁異常を診断する従来の装置として、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。
Further, as a conventional device for detecting an insulation abnormality to be diagnosed by detecting a partial discharge signal, for example, the device described in
特許文献１に記載の「絶縁異常診断装置」では、フィルタ回路にバンドパスフィルタを設け、商用電源周波数の２倍の周波数、つまり５０Ｈｚの２倍である１００Ｈｚの周波数成分のみを検波することにより、部分放電発生判断を行っている。
In the "insulation abnormality diagnostic device" described in
しかしこれでは、被測定物の電源周波数が設計と異なる場合使用できず、例えばインバータ使用時（被測定物がインバータにより駆動されているとき）のように電源周波数が可変である場合、部分放電を検出することはできない。 However, this cannot be used when the power frequency of the object to be measured is different from the design. For example, when the power frequency is variable, such as when using an inverter (when the object to be measured is driven by an inverter), partial discharge is performed. It cannot be detected.
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる部分放電検出装置を提供することにある。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a partial discharge detection device capable of detecting partial discharge without depending on the power frequency of the equipment subject to partial discharge detection.
上記課題を解決するための請求項１に記載の部分放電検出装置は、
交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流が前記電源電流の実効値以上となる期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする。
The partial discharge detection device according to
An antenna type sensor consisting of a surface current sensor that detects the current flowing through the ground line of the equipment to be detected for partial discharge to which an AC power supply voltage is applied, and an antenna type sensor.
A filter that removes low-frequency components from the detection output of the antenna type sensor,
An envelope circuit that converts the output signal of the filter into an envelope signal, and
A current sensor that detects the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection, and
A low-resolution analog board that determines the presence or absence of partial discharge by using the envelope-shaped signal converted by the envelope circuit and the power supply current detected by the current sensor as inputs is provided.
The low resolution analog board is
A signal level determination unit that determines whether or not the input envelope signal is equal to or higher than a preset voltage level threshold signal.
A period during which the current obtained by full-wave rectifying the input power supply current from the enveloped line signal determined by the signal level determination unit to be equal to or higher than the preset voltage level threshold signal becomes equal to or higher than the effective value of the power supply current. A signal extraction unit that extracts a block of waveform of the wrapping line signal in
A counting unit that counts the number of chunks of the envelope of the envelope-shaped signal extracted by the signal extraction unit within a set cycle , and a counting unit.
A partial discharge generation determination unit that determines that a partial discharge has occurred when the number of lumps of the envelope of the envelope signal counted within the set cycle by the count unit is equal to or greater than the set lump number threshold value. It is characterized by having.
請求項２に記載の部分放電検出装置は、
交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流に微分を施した微分信号が０よりも大きい期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする。
The partial discharge detection device according to
An antenna type sensor consisting of a surface current sensor that detects the current flowing through the ground line of the equipment to be detected for partial discharge to which an AC power supply voltage is applied, and an antenna type sensor.
A filter that removes low-frequency components from the detection output of the antenna type sensor,
An envelope circuit that converts the output signal of the filter into an envelope signal, and
A current sensor that detects the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection, and
A low-resolution analog board that determines the presence or absence of partial discharge by using the envelope-shaped signal converted by the envelope circuit and the power supply current detected by the current sensor as inputs is provided.
The low resolution analog board is
A signal level determination unit that determines whether or not the input envelope signal is equal to or higher than a preset voltage level threshold signal.
The differential signal obtained by differentiating the input power supply current from the envelope signal determined by the signal level determination unit to be equal to or higher than the preset voltage level threshold signal is greater than 0. A signal extractor that extracts a mass of enveloped signal waveforms over a large period of time,
A counting unit that counts the number of chunks of the envelope of the envelope-shaped signal extracted by the signal extraction unit within a set cycle, and a counting unit.
A partial discharge generation determination unit that determines that a partial discharge has occurred when the number of lumps of the envelope of the envelope signal counted within the set cycle by the count unit is equal to or greater than the set lump number threshold value. It is characterized by having.
請求項３に記載の部分放電検出装置は、請求項１又は２において、
前記アンテナ型センサは、部分放電検出対象設備を収納する筐体に取り付けられ、該筐体を通って接地線に流れる電流を検出することを特徴としている。
Partial discharge detection device according to
The antenna type sensor is attached to a housing for accommodating equipment for partial discharge detection, and is characterized in that it detects a current flowing through the housing and flowing to a ground wire.
本発明によれば、電流センサにより検出された部分放電検出対象設備の電源電流の、設定した期間のみで検波を行い、部分放電発生の判断を行っているため、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。 According to the present invention, the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection detected by the current sensor is detected only for a set period to determine the occurrence of partial discharge. Therefore, the power supply frequency of the equipment subject to partial discharge detection is determined. Partial discharge can be detected without depending on.
このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。 Therefore, even if the power frequency of the equipment subject to partial discharge detection is variable, such as when using an inverter, partial discharge can be detected.
また、アンテナ型センサの出力信号を、フィルタおよび包絡線回路に通して包絡線状信号に変換し、アナログボードにて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。 In addition, the output signal of the antenna type sensor is converted into an envelope signal by passing it through a filter and an envelope circuit, and the presence or absence of partial discharge is determined by the analog board, so a low resolution analog board is used. Partial discharge can be detected. Therefore, the cost can be reduced.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。まず、図９の従来の部分放電検出装置において、部分放電で発生した信号変化をアンテナ型センサ１０１により捉えた際の信号の模式図を図１０に示す。図１０は、アンテナ型センサ１０１の出力電圧と被測定回転機１００（図示では被測定物と表記）の電源電流の各波形を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. First, in the conventional partial discharge detection device of FIG. 9, a schematic diagram of a signal when the signal change generated by the partial discharge is captured by the
図９および図１０において、回転機筐体１２０を流れる信号は通常であればノイズ成分だけである。部分放電が発生した場合は電源電流のピーク付近で放電現象による大きな信号の変動が発生する。
In FIGS. 9 and 10, the signal flowing through the
ただし、この信号の変動はメガヘルツ以上の高周波な現象である。よって、従来型部分放電検出装置のアナログボード３００は高周波成分に対応することが求められ、且つ周波数分解能も高くなくてはならない。このようなアナログボードは一般的に高価である。
However, this signal fluctuation is a high-frequency phenomenon of megahertz or higher. Therefore, the
しかし、部分放電を検出することが目的であれば、この高周波信号をそのまま計測する必要はなく、部分放電に起因する変化が捉えられれば良い。そこで本実施形態例では、アンテナ型センサの出力信号を直接アナログボードに入力するのではなく、一旦アナログの包絡線回路を通してアナログボードに入力する回路方式を採用した。 However, if the purpose is to detect a partial discharge, it is not necessary to measure this high frequency signal as it is, and it is sufficient if the change caused by the partial discharge can be captured. Therefore, in the present embodiment, instead of directly inputting the output signal of the antenna type sensor to the analog board, a circuit method is adopted in which the output signal is once input to the analog board through the analog envelope circuit.
また、部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサを設け、電源電流のピーク時又は電源電流の立ち上がり、立ち下がり時のタイミングのみ検波を行うように構成することで、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電検出が行えるようにした。 In addition, by providing a current sensor that detects the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection, and by configuring it to detect only the timing of the peak of the power supply current or the rise and fall of the power supply current, the equipment subject to partial discharge detection Partial discharge detection can be performed without depending on the power supply frequency of.
図１は本実施例１による部分放電検出装置の構成を示し、図９と同一部分は同一符号をもって示している。図１において図９と異なる点は、アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ成分を除去したフィルタ回路１０２の出力信号を包絡線状信号に変換して波形形成を行う包絡線回路１０３を設け、被測定回転機１００に交流電力を導く回転機電源ケーブル１３０に介挿され、被測定回転機１００の電源電流を検出して電源周波数を取得する電流センサ１０４を設け、周波数分解能の高いアナログボード３００に代えて、包絡線回路１０３の出力信号と電流センサ１０４の出力信号を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボード１０５を設けた点にあり、その他の部分は図９と同一に構成されている。
FIG. 1 shows the configuration of the partial discharge detection device according to the first embodiment, and the same parts as those in FIG. 9 are indicated by the same reference numerals. The difference from FIG. 9 in FIG. 1 is that the
前記包絡線回路１０３の具体例を図２に示す。図２において、５１は、フィルタ回路１０２の出力信号（アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ（低周波）成分を除去した信号）がアノード側に入力されるダイオードである。
A specific example of the
ダイオード５１のカソード側にはコンデンサ５２および抵抗５３の各一端が接続され、コンデンサ５２および抵抗５３の各他端は共通接続されている。
One end of each of the
この図２の回路により、ダイオード５１のアノード側に入力された信号は、その高周波成分が除去されて、出力側（抵抗５３の両端間）には入力波形の包絡線に近い波形、すなわち包絡線状信号が得られる。
By the circuit of FIG. 2, the high frequency component of the signal input to the anode side of the
図２の包絡線回路１０３から出力される包絡線状信号の一例を図３に示す。図３のような包絡線状信号であれば、分解能が数１０ｋＨｚ単位のアナログボードのような低分解能のアナログボード（１０５）であってもサンプリングすることができ、これにより、部分放電検出機能が得られる。
FIG. 3 shows an example of the envelope-shaped signal output from the
この低分解能アナログボード１０５は、本実施例１では図４のように構成されている。図４において、包絡線回路１０３の出力である包絡線状信号ａは、コンパレータ１１（ｃｏｍｐ１）の正側入力端およびスイッチ１４（Ｓ１）の一端に入力される。
This low-
コンパレータ１１は、正側入力端に入力される前記包絡線状信号ａと、負側入力端に入力される、図示省略の制御電源の電圧を抵抗１２および可変抵抗１３（ＶＲ１）で分圧して得られた電圧レベル閾値信号ｂ（予め設定した電圧レベル閾値信号）とを比較して電圧レベル判定結果信号ｃを出力する。
The
スイッチ１４はコンパレータ１１から出力される電圧レベル判定結果信号ｃによってオン、オフ制御され、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂ以上であるときはオンとなり、前記ａがｂに満たない場合はオフとなる。
The
このため、スイッチ１４の他端には予め設定した電圧レベル閾値信号ｂ以上の包絡線状信号ａのみが得られる。
Therefore, only the envelope signal a having a voltage level threshold signal b or more set in advance is obtained at the other end of the
前記コンパレータ１１、抵抗１２、可変抵抗１３およびスイッチ１４によって、本発明の信号レベル判定部を構成している。
The
前記スイッチ１４の他端はスイッチ１５（Ｓ２）の一端に接続されており、前記電流センサ１０４の出力信号である電源電流瞬時値ｄ（被測定回転機１００の電源電流を回転機電源ケーブル１３０からセンシングした信号）は、ダイオードブリッジ１６（全波整流回路）および実効値検波回路１７に入力される。ダイオードブリッジ１６は電源電流瞬時値ｄを整流して電源電流の全波整流信号ｅに変換し、コンパレータ１８（ｃｏｍｐ２）の正側入力端に入力する。
The other end of the
実効値検波回路１７は、電源電流瞬時値ｄを電源電流の実効値信号ｆに変換してコンパレータ１８の負側入力端に入力する。
The effective
コンパレータ１８は、電源電流の全波整流信号ｅと電源電流の実効値信号ｆを比較して電源電流のピーク抽出信号ｇを出力する。
The
スイッチ１５はコンパレータ１８から出力される電源電流のピーク抽出信号ｇによってオン、オフ制御され、電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも大きい場合はオンとなり、前記ｅがｆよりも小さい場合はオフとなる。
The
このためスイッチ１５の他端には、電源電流が実効値以上、すなわち電源電流がピークとなる付近のタイミングの包絡線状信号ａのみが得られる。
Therefore, at the other end of the
前記スイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、実効値検波回路１７およびコンパレータ１８によって、本発明の信号抽出部を構成している。
The
前記スイッチ１５の他端は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力端および抵抗２０の一端に接続され、抵抗２０の他端は接地されている。
The other end of the
包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５を通して入力される、電源電流がピークとなる付近のタイミングの包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントし、ディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。
The wrapping line signal
２１は、所定周波数の信号を発振して水晶発振器出力信号ｈを出力する水晶発振器である。
２２は、水晶発振器出力信号ｈが立ち上がる度にカウントアップして水晶発振器カウンタ出力信号ｉを出力する水晶発振器用カウンタ回路である。
２３は、前記水晶発振器カウンタ出力信号ｉが、自身に設定された設定値（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２のカウント時間を決める設定値）に達したか否かを解読するデコーダ回路である。
23 indicates whether or not the crystal oscillator counter output signal i has reached a set value set for itself (a set value for determining the count time of the enveloped signal block
デコーダ回路２３のデコーダ出力信号ｊは、水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値未満であるとき非アクティブとなり、水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値に達するとアクティブとなる。
The decoder output signal j of the
このデコーダ出力信号ｊは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２に導入され、デコーダ出力信号ｊがアクティブとなった場合、前記カウンタ回路１９および２２のカウント動作を各々リセットさせ、包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋおよび水晶発振器カウンタ出力信号ｉを０にする。
This decoder output signal j is introduced into the envelope signal block
このため、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５から、電源電流がピークとなる付近の包絡線状信号ａが入力される度に０からカウントアップし続け、デコーダ出力信号ｊによりリセットされると包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力０に戻す。
Therefore, the wrapping line signal
したがって、この包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋには、設定した時間内の包絡線状信号ａの波形の塊数が得られる。 Therefore, in this envelope signal block number counter output signal k, the number of waveforms of the waveform of the envelope signal a within a set time can be obtained.
包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋはＤ／Ａ変換回路２４に入力されてディジタル−アナログ変換され、Ｄ／Ａ変換回路２４からはＤ／Ａ変換出力信号ｌが出力される。このためＤ／Ａ変換出力信号ｌは、ディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋに相当するアナログの電圧信号である。
The wraparound signal mass counter output signal k is input to the D /
前記包絡線状信号塊数カウンタ回路１９、抵抗２０、水晶発振器２１、水晶発振器用カウンタ回路２２、デコーダ回路２３およびＤ／Ａ変換回路２４によって、本発明のカウント部を構成している。
The counting unit of the present invention is composed of the enveloped signal block
２５は、前記Ｄ／Ａ変換出力信号ｌが正側入力端に入力されるコンパレータ（ｃｏｍｐ３）である。
コンパレータ２５は、正側入力端に入力されたＤ／Ａ変換出力信号ｌと、負側入力端に入力される、図示省略の制御電源の電圧を抵抗２６および可変抵抗２７（ＶＲ２）で分圧して得られた包絡線状信号塊数閾値信号ｍ（設定した塊数閾値）とを比較して部分放電検出信号ｎをＣＰＵ２８に出力する。
The
この部分放電検出信号ｎは、Ｄ／Ａ変換出力信号ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも大きい場合はアクティブとなり、これをもってＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なし、前記ｌがｍよりも小さい場合は非アクティブとなり、これをもってＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なさない。
This partial discharge detection signal n becomes active when the D / A conversion output signal l is larger than the envelope signal block number threshold signal m, and the
前記コンパレータ２５、抵抗２６、可変抵抗２７およびＣＰＵ２８によって、本発明の部分放電発生判断部を構成している。
The
図１〜図４に示す実施例１の部分放電検出装置の要部構成のみをブロックで表すと図５のとおりである。 FIG. 5 shows only the main configuration of the partial discharge detection device of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in terms of blocks.
次に、図１〜図５に示す実施例１の部分放電検出装置の動作を、低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す図６とともに説明する。 Next, the operation of the partial discharge detection device of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 will be described together with FIG. 6 showing the processing of the output signal of the antenna type sensor in the low resolution analog board.
（１）アンテナ型センサ１０１は回転機筐体１２０を通して流れる電流を検出し、電流センサ１０４は回転機電源ケーブル１３０に流れる被測定回転機１００の電源電流を検出する。アンテナ型センサ１０１の出力は、フィルタ回路１０２（例えばハイパスフィルタ回路）に入力されて低周波成分が除去される。
(1) The
（２）フィルタ回路１０２から出力された信号は、包絡線回路１０３に入力されて図３のような包絡線状信号ａに変換される。
(2) The signal output from the
（３）包絡線回路１０３から出力された包絡線状信号ａおよび電流センサ１０４から出力された電源電流瞬時値ｄは低分解能アナログボード１０５に入力され、低分解能アナログボード１０５において下記（３−１）〜（３−４）に示す信号処理がなされて部分放電検出が行われる。
(3) The envelope signal a output from the
（３−１）図４において、可変抵抗１３（ＶＲ１）で設定した電圧レベル閾値信号ｂと包絡線回路１０３から出力された包絡線状信号ａをコンパレータ１１で比較し、電圧レベル判定結果信号ｃを出力する。包絡線状信号ａと電圧レベル閾値信号ｂの関係は図６の上段のものとなる。包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂよりも大きい場合には、電圧レベル判定結果ｃによりスイッチ１４がオンとなる。また、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂよりも小さい場合には電圧レベル判定結果ｃによりスイッチ１４がオフとなり、入力信号（ａ）の電圧レベルが閾値（ｂ）に満たない場合は除去される。これにより、予め設定した電圧レベル閾値信号ｂ以上の包絡線状信号ａのみを得る。
(3-1) In FIG. 4, the voltage level threshold signal b set by the variable resistor 13 (VR1) and the envelope signal a output from the
（３−２）電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６によって電源電流の全波整流信号ｅへと変換され、コンパレータ１８の正側入力端に入力される。また、実効値検波回路１７により電源電流瞬時値ｄは電源電流の実効値信号ｆに変換され、コンパレータ１８の負側入力端に入力される。
(3-2) The instantaneous value of the power supply current d is converted into a full-wave rectified signal e of the power supply current by the
電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも大きい場合、コンパレータ１８から出力される電源電流のピーク抽出信号ｇによりスイッチ１５がオンとなる。また、電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも小さい場合、電源電流のピーク抽出信号ｇによりスイッチ１５がオフとなる。
When the full-wave rectified signal e of the power supply current is larger than the effective value signal f of the power supply current, the
これにより、電源電流が実効値以上、つまり電源電流がピークとなる前後のタイミングの包絡線状信号ａのみが得られる。したがって、図６の中段に示すように、電源電流の全波整流信号ｅと実効値信号ｆの関係がｅ＞ｆとなる期間（すなわち電源電流ピーク付近）のアンテナ型センサ出力（包絡線状信号ａ）のみが抽出される。 As a result, only the envelope signal a at the timing before and after the power supply current reaches the effective value, that is, the power supply current peaks can be obtained. Therefore, as shown in the middle part of FIG. 6, the antenna type sensor output (enclosed line signal) during the period in which the relationship between the full-wave rectified signal e of the power supply current and the effective value signal f is e> f (that is, near the power supply current peak). Only a) is extracted.
（３−３）スイッチ１５がオンの間、包絡線状信号ａは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９に入力され、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントしディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。
(3-3) While the
一方、水晶発振器２１からの水晶発振器出力信号ｈは水晶発振器用カウンタ回路２２に入力され、水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉを出力し、水晶発振器カウンタ出力信号ｉはデコーダ回路２３に入力される。
On the other hand, the crystal oscillator output signal h from the
水晶発振器出力信号ｈが立ち上がる度に水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉをカウントアップする。水晶発振器カウンタ出力信号ｉが予めデコーダ回路２３内に設定しておいた設定値に達すると、デコーダ回路２３のデコーダ出力信号ｊはアクティブとなる。水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値未満の場合、デコーダ出力信号ｊは非アクティブとなる。
Every time the crystal oscillator output signal h rises, the crystal
デコーダ出力信号ｊがアクティブになると、水晶発振器用カウンタ回路２２および包絡線状信号塊数カウンタ回路１９をリセットする。リセットされた包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２は、それぞれの出力信号、すなわち包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋおよび水晶発振器カウンタ出力信号ｉを０にする。
When the decoder output signal j becomes active, the crystal
包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５を介して包絡線状信号塊が入力される度に、デコーダ出力信号ｊによりリセットされるまで、包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを０からカウントアップし続け、前記ｊによりリセットされると包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力０に戻す。
Each time the
この包絡線状信号塊数カウンタ回路１９でのカウント処理の様子は図６下段のとおりである。図６下段において、破線で囲まれた信号は、図６中段のｅ＞ｆの範囲で抽出された（電源電流ピーク付近の）包絡線状信号ａ（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力信号）であり、図６下段に表記された「設定周期」は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９がカウントを開始しデコーダ出力信号ｊによりリセットされるまでの期間であり、デコーダ回路２３内の設定値に相当する。
The state of the counting process in the envelope-shaped signal
（３−４）包絡線状信号塊数カウンタ回路１９から出力された包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋはＤ／Ａ変換回路２４に入力され、Ｄ／Ａ変換回路２４は包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋに応じたＤ／Ａ変換出力ｌを出力し、コンパレータ２５に入力される。
(3-4) The wrapping line signal lump number counter output signal k output from the wrapping line signal lump
Ｄ／Ａ変換出力ｌはコンパレータ２５によって、可変抵抗２７（ＶＲ２）で設定された包絡線状信号塊数閾値信号ｍと比較され、Ｄ／Ａ変換出力ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも大きい場合には、部分放電検出信号ｎをアクティブにし、ＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なす。
The D / A conversion output l is compared with the envelope signal block number threshold signal m set by the variable resistor 27 (VR2) by the
また、Ｄ／Ａ変換出力ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも小さい場合には、コンパレータ２５によって部分放電検出信号ｎは非アクティブとなり、ＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なさない。
Further, when the D / A conversion output l is smaller than the envelope signal mass threshold signal m, the
上記により、低分解能アナログボードを用いた部分放電検出機能が得られる。 From the above, a partial discharge detection function using a low resolution analog board can be obtained.
上記のように本実施例１によれば、部分放電検出対象設備（被測定回転機１００）の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。 As described above, according to the first embodiment, the partial discharge can be detected without depending on the power frequency of the equipment subject to partial discharge detection (measured rotating machine 100). Therefore, even if the power frequency of the equipment subject to partial discharge detection is variable, such as when using an inverter, partial discharge can be detected.
また、アンテナ型センサ１０１の出力信号を、フィルタ回路１０２および包絡線回路１０３に通して包絡線状信号に変換し、低分解能アナログボード１０５にて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。
Further, the output signal of the
実施例１では、被測定回転機１００の電源電流がピークとなる付近において部分放電を検出する方式に構成されていた。しかし、図１０に示すように、アンテナ型センサ１０１を用いて部分放電を検出する場合、そのセンサ出力は被測定回転機１００の電源電流のピーク付近のみならず、電源電流の立ち上がり時および立ち下がり時においても大きく変動する場合がある。
In the first embodiment, the method is configured to detect the partial discharge in the vicinity of the peak of the power supply current of the
そこで本実施例２では、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりから電源電流がピークに至るまでの期間において、部分放電を検出する方式とした。 Therefore, in the second embodiment, a method is adopted in which the partial discharge is detected in the period from the rise or fall of the power supply current to the peak of the power supply current.
本実施例２による部分放電検出装置は、図１、図５における低分解能アナログボード１０５に代えて、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりから電源電流がピークに至るまでの期間において部分放電を検出する低分解能アナログボード２０５を設けたものであり、その他の部分は図１、図５と同一に構成されている。
The partial discharge detection device according to the second embodiment replaces the low-
本実施例２の低分解能アナログボード２０５は図７のように構成されている。図７において、図４と同一部分は同一符号をもって示している。図７において図４と異なる部分は、図４の信号抽出部を構成しているスイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、実効値検波回路１７、コンパレータ１８の回路に代えて、スイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、微分回路３１およびコンパレータ３２（ｃｏｍｐ４）の回路で構成した信号抽出部を設けた点にあり、その他の部分は図４と同一に構成されている。
The low-
図７において、電流センサ１０４の出力信号である電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６に入力される。ダイオードブリッジ１６は、電源電流瞬時値ｄを整流して電源電流の全波整流信号ｅに変換し、微分回路３１に入力する。
In FIG. 7, the power supply current instantaneous value d, which is an output signal of the
微分回路３１は電源電流の全波整流信号ｅを微分し、全波整流電源電流の微分信号ｐをコンパレータ３２の正側入力端に入力する。
The differentiating
コンパレータ３２は、前記入力された全波整流電源電流の微分信号ｐと負側入力端の接地電位（０）とを比較して全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑを出力する。
The
スイッチ１５は、コンパレータ３２から出力される全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによってオン、オフ制御され、全波整流電源電流の微分信号ｐが接地電位０よりも大きい場合はオンとなり、前記ｐが０よりも小さい場合はオフとなる。
The
このためスイッチ１５の他端には、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至る期間の包絡線状信号ａのみが得られる。
Therefore, at the other end of the
次に、図１、図５の低分解能アナログボード１０５の代わりに図７の低分解能アナログボード２０５を用いた本実施例２の動作を、低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す図８とともに説明する。
Next, the operation of the second embodiment using the low-
まず、アンテナ型センサ１０１、フィルタ回路１０２、包絡線回路１０３および電流センサ１０４の各動作は、前述の実施例１の動作（１）、（２）と同一の動作となる。
First, the operations of the
次に、低分解能アナログボード２０５の動作のうち、信号レベル判定部が行う、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂ以上であるか否かを判定する動作は、前述の実施例１の動作（３−１）と同一となる。尚、包絡線状信号ａと電圧レベル閾値信号ｂの関係は、図６上段と同一の、図８の上段のものとなる。
Next, among the operations of the low-
また、部分放電発生判断部が行う、カウント部によりカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数（ｋ、ｌ）が、設定した塊閾値（ｍ）以上であるとき、部分放電が発生したと判断する動作は、前述の実施例１の動作（３−４）と同一である。 Further, when the number (k, l) of the waveform of the envelope-shaped signal counted by the counting unit, which is performed by the partial discharge generation determination unit, is equal to or larger than the set mass threshold value (m), a partial discharge has occurred. The operation of determining that is the same as the operation (3-4) of the first embodiment described above.
次に、低分解能アナログボード２０５の動作のうち、信号抽出部が行う、前述の実施例１の動作（３−２）とは異なる動作（１３−２）と、カウント部が行う、前述の実施例１の動作（３−３）とは異なる動作（１３−３）とを述べる。
Next, among the operations of the low-
（１３−２）図７のスイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、微分回路３１およびコンパレータ３２から成る信号抽出部において、電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６によって電源電流の全波整流信号ｅへ変換され、微分回路３１に入力される。また微分回路３１により電源電流の全波整流信号ｅは全波整流電源電流の微分信号ｐに変換され、全波整流電源電流の微分信号ｐはコンパレータ３２に入力される。
(13-2) In the signal extraction unit including the
全波整流電源電流の微分信号ｐが接地電位である０よりも大きい場合、コンパレータ３２の出力である全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによりスイッチ１５がオンとなる。また、全波整流電源電流の微分信号ｐが０よりも小さい場合、全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによりスイッチ１５がオフとなる。
When the differential signal p of the full-wave rectified power supply current is larger than 0, which is the ground potential, the
これにより、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間の包絡線状信号ａのみが得られる。すなわち、電源電流の全波整流信号ｅを微分した全波整流電源電流の微分信号ｐが、図８の中段に示すようにｐ＞０である期間（すなわち電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間）のアンテナ型センサ出力（包絡線状信号ａ）のみが抽出される。 As a result, only the envelope signal a during the period from the rise or fall of the power supply current to the peak can be obtained. That is, the period in which the differential signal p of the full-wave rectified power supply current obtained by differentiating the full-wave rectified signal e of the power supply current is p> 0 as shown in the middle stage of FIG. Only the antenna type sensor output (enclosed line signal a) for the period up to that point is extracted.
（１３−３）スイッチ１５がオンの間、包絡線状信号ａは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９に入力され、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントしディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。
(13-3) While the
一方、水晶発振器２１からの水晶発振器出力信号ｈは水晶発振器用カウンタ回路２２に入力され、水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉを出力し、水晶発振器カウンタ出力信号ｉはデコーダ回路２３に入力される。
On the other hand, the crystal oscillator output signal h from the
水晶発振器出力信号ｈが立ち上がる度に水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉをカウントアップする。水晶発振器カウンタ出力信号ｉが予めデコーダ回路２３内に設定しておいた設定値に達すると、デコーダ回路２３のデコーダ出力信号ｊはアクティブとなる。水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値未満の場合、デコーダ出力信号ｊは非アクティブとなる。
Every time the crystal oscillator output signal h rises, the crystal
デコーダ出力信号ｊがアクティブになると、水晶発振器用カウンタ回路２２および包絡線状信号塊数カウンタ回路１９をリセットする。リセットされた包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２は、それぞれの出力信号、すなわち包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋおよび水晶発振器カウンタ出力信号ｉを０にする。
When the decoder output signal j becomes active, the crystal
包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５を介して包絡線状信号塊が入力される度に、デコーダ出力信号ｊによりリセットされるまで、包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを０からカウントアップし続け、前記ｊによりリセットされると包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力０に戻す。
Each time the
この包絡線状信号塊数カウンタ回路１９でのカウント処理の様子は図８下段のとおりである。図８下段において、破線で囲まれた信号は、図８中段のｐ＞０の範囲で抽出された（電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間の）包絡線状信号ａ（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力信号）であり、図８下段に表記された「設定周期」は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９がカウントを開始しデコーダ出力信号ｊによりリセットされるまでの期間であり、デコーダ回路２３内の設定値に相当する。
The state of the counting process in the envelope-shaped signal block
以上のように本実施例２では、前述した動作（１）、（２）、（３−１）、（１３−２）、（１３−３）、（３−４）によって、実施例１と同様の効果が得られる。 As described above, in the second embodiment, the above-mentioned operations (1), (2), (3-1), (13-2), (13-3), and (3-4) are performed with the first embodiment. A similar effect can be obtained.
すなわち、部分放電検出対象設備（被測定回転機１００）の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。 That is, the partial discharge can be detected without depending on the power supply frequency of the equipment for partial discharge detection (measured rotating machine 100). Therefore, even if the power frequency of the equipment subject to partial discharge detection is variable, such as when using an inverter, partial discharge can be detected.
また、アンテナ型センサ１０１の出力信号を、フィルタ回路１０２および包絡線回路１０３に通して包絡線状信号に変換し、低分解能アナログボード２０５にて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。
Further, the output signal of the
１１、１８、２５、３２…コンパレータ
１２、２０、２６、５３…抵抗
１３、２７…可変抵抗
１４、１５…スイッチ
１６…ダイオードブリッジ
１７…実効値検波回路
１９…包絡線状信号塊数カウンタ回路
２１…水晶発振器
２２…水晶発振器用カウンタ回路
２３…デコーダ回路
２４…Ｄ／Ａ変換回路
２８…ＣＰＵ
３１…微分回路
５１…ダイオード
５２…コンデンサ
１００…被測定回転機
１０１…アンテナ型センサ
１０２…フィルタ回路
１０３…包絡線回路
１０４…電流センサ
１０５、２０５…低分解能アナログボード
１２０…回転機筐体
１３０…回転機電源ケーブル
11, 18, 25, 32 ...
31 ... Differentiating
Claims (3)
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流が前記電源電流の実効値以上となる期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする部分放電検出装置。 An antenna type sensor consisting of a surface current sensor that detects the current flowing through the ground line of the equipment to be detected for partial discharge to which an AC power supply voltage is applied, and an antenna type sensor.
A filter that removes low-frequency components from the detection output of the antenna type sensor,
An envelope circuit that converts the output signal of the filter into an envelope signal, and
A current sensor that detects the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection, and
A low-resolution analog board that determines the presence or absence of partial discharge by using the envelope-shaped signal converted by the envelope circuit and the power supply current detected by the current sensor as inputs is provided.
The low resolution analog board is
A signal level determination unit that determines whether or not the input envelope signal is equal to or higher than a preset voltage level threshold signal.
A period during which the current obtained by full-wave rectifying the input power supply current from the enveloped line signal determined by the signal level determination unit to be equal to or higher than the preset voltage level threshold signal becomes equal to or higher than the effective value of the power supply current. A signal extraction unit that extracts a block of waveform of the wrapping line signal in
A counting unit that counts the number of chunks of the envelope of the envelope-shaped signal extracted by the signal extraction unit within a set cycle , and a counting unit.
A partial discharge generation determination unit that determines that a partial discharge has occurred when the number of lumps of the envelope of the envelope signal counted within the set cycle by the counting unit is equal to or greater than the set lump number threshold value. A partial discharge detection device characterized by having.
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流に微分を施した微分信号が０よりも大きい期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする部分放電検出装置。 An antenna type sensor consisting of a surface current sensor that detects the current flowing through the ground line of the equipment to be detected for partial discharge to which an AC power supply voltage is applied, and an antenna type sensor.
A filter that removes low-frequency components from the detection output of the antenna type sensor,
An envelope circuit that converts the output signal of the filter into an envelope signal, and
A current sensor that detects the power supply current of the equipment subject to partial discharge detection, and
A low-resolution analog board that determines the presence or absence of partial discharge by using the envelope-shaped signal converted by the envelope circuit and the power supply current detected by the current sensor as inputs is provided.
The low resolution analog board is
A signal level determination unit that determines whether or not the input envelope signal is equal to or higher than a preset voltage level threshold signal.
The differential signal obtained by differentiating the input power supply current from the envelope signal determined by the signal level determination unit to be equal to or higher than the preset voltage level threshold signal is greater than 0. A signal extractor that extracts a mass of enveloped signal waveforms over a large period of time,
A counting unit that counts the number of chunks of the envelope of the envelope-shaped signal extracted by the signal extraction unit within a set cycle, and a counting unit.
A partial discharge generation determination unit that determines that a partial discharge has occurred when the number of lumps of the envelope of the envelope signal counted within the set cycle by the counting unit is equal to or greater than the set lump number threshold value. A partial discharge detection device characterized by having.
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