JP7068008B2 - 部分放電検出装置および部分放電検出方法 - Google Patents
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Description
本実施形態による部分放電検出装置は、電位を検知するための複数のセンサー電極を並べて構成される。この部分放電検出装置は、各センサー電極で検知される高周波信号(数100MHz帯、例えば100MHz-500MHz帯)のレベルの大小および検出時間差を相互比較することにより、発生する部分放電(信号)をノイズから分離して識別できる。さらに、部分放電検出装置は、各センサー電極で検出した低周波信号(1MHz-20MHz帯)のレベルがそれぞれ同等であり、かつ高周波信号と同時タイミングで発生しているかを評価する。これによって、部分放電検出装置は、発生した部分放電を確実にノイズから識別できる。
各電極で検出される信号の信号強度は、信号発生源からの距離の2乗に反比例する。また、信号は光速cで伝わるため、距離dにおける信号の遅延時間は、d/cである。
また、図示する例では、電極2aと2bとの間の距離と、電極2bと2cとの間の距離とが等しくなるように、各電極を配置している。このため、電極2aと2bとの間での信号の到達時間差は、電極2bと2cとの間での信号の到達時間差に等しい。
図4は、部分放電判定装置3の内部の構成を示す回路図(回路ブロック図)である。ここで図示する回路図は、部分放電判定装置3が3個の電極2a,2b,2cから信号を取得する場合に対応しているが、電極個数が3以外の場合には、電極個数に合わせて各電極からの信号を処理するように適宜構成される。
部分放電判定装置3は、例えば、電子回路を用いて実現される。また、部分放電判定装置3に含まれる各機能を、コンピューターおよびソフトウェアによって実現するようにしてもよい。
図6は、電極2a,2b,2cで検出される信号の例を示すグラフである。
図6(A)は、時刻に対応させて電極の電位の信号を表したグラフである。このグラフにおいて、横軸は時刻(1目盛が0.5μ秒)であり、縦軸が電位信号レベル(単位は、ボルト)である。このグラフにおいて「Partial discharge」(部分放電)と記した縦線は、部分放電が発生したタイミングを示す。
図6(B)は、時刻に対応させて、上記電位信号の周波数ごとの成分の強度を表したグラフである。このグラフにおいて、横軸は時刻(1目盛が0.5μ秒)であり、縦軸は周波数(単位はMHz)である。図6(B)に示す時刻は、図6(A)の時刻と同期している。また、図6(A)において部分放電のタイミングを示す縦線は、そのまま図6(B)のグラフ内まで延長して描かれている。
図6(C)は、図6(B)の中の特定領域(枠線C内の領域)を拡大して表示したグラフである。
この、部分放電のタイミングで検出される信号を、「部分放電検出信号」と呼ぶ場合がある。
判定部9は、信号2a(H)の強度と信号2b(H)の強度との差が所定の閾値以上である(信号2a(H)のほうが大きい)か否かを判定する。また、判定部9は、信号2b(H)の強度と信号2c(H)の強度との差が所定の閾値以上である(信号2b(H)のほうが大きい)か否かを判定する。また、判定部9は、信号2a(H)における信号検出タイミングと信号2b(H)における信号検出タイミングとの差が所定の閾値以上である(信号2b(H)のほうが大きい)か否かを判定する。また、判定部9は、信号2b(H)における信号検出タイミングと信号2c(H)における信号検出タイミングとの差が所定の閾値以上である(信号2b(H)のほうが大きい)か否かを判定する。
また、判定部9は、高周波信号に関する上記条件が満たされたときに、低周波信号2a(L),2b(L),2c(L)が同時に発生しているか否かを判定する。
なお、これらの判定に用いられる閾値は、適宜設定される。
(条件1)高周波信号の成分と、低周波信号の成分の両方が発生している。
(条件2-1)高周波信号の信号強度は、電極の設置位置に応じた値である(即ち、電磁波漏洩ポイントから遠ざかるほど、距離の2乗に反比例する形で、信号強度は小さくなっていく)。
(条件2-2)高周波信号の到達時刻は、電極の設置位置に応じた値である(即ち、電磁波漏洩ポイントから遠ざかるほど、距離に比例する形で、到達時刻は遅くなっていく)。
(条件3-1)低周波信号の信号強度は、電極の設置位置に関わらず一定の値である(即ち、一定値から、上下に誤差範囲に収まる値である)。
(条件3-2)低周波信号の到達時刻は、電極の設置位置に応じた値である(即ち、電磁波漏洩ポイントから遠ざかるほど、距離に比例する形で、到達時刻は遅くなっていく)。
そして、
(条件1)AND
{(条件2-1)OR(条件2-2)}AND
{(条件3-1)OR(条件3-2)}
の条件を満たす場合に、判定部9は、部分放電が検出された(部分放電検出信号である)と判定する。
例えば、判定部9は、複数回判定された部分放電検出信号間の間隔を測定し、その最も長い間隔が所定時間以下である場合に、部分放電検出信号が継続していると判定する。そして、判定部9は、その継続時間を測定する。
また、例えば、判定部9は、所定の時間内に判定された部分放電検出信号の回数をカウントし、その回数を発生頻度とする。
なお、部分放電検出装置71が部分放電を検知した場合、当該箱体を他の箱体と切り離して一般的な部分放電測定器を用いて発生個所を見つけることによって部品交換したり、あるいは箱体全体を交換したりすることができる。
次に、第2の実施形態について説明する。なお、前実施形態において既に説明した事項については説明を省略する場合がある。以下では、本実施形態に特有の事項について説明する。
図9は、本実施形態による部分放電検出装置72の一部分の構成を示した概略図(斜視図)である。図示するように、本実施形態において、電極2a,2b,2cは、金属板35に接触固定するように設けられている。なお、同図では、信号線22や部分放電判定装置3を省略して示している。金属板35は、導電性の高い金属を材料としている。ただし、金属板35を、導電性の高い他の材料で作られた板で置き換えてもよい。本実施形態では、電極2a,2b,2cは、金属板35の辺Aと垂直な方向に並べて設けられている。電極2aが辺Aに最も近く、電極2bがその次に辺Aに近く、電極2cは辺Aから最も遠い。本実施形態における金属板35は、第1の実施形態における箱体1-1の構成板(正面板)と同様に作用する。つまり、金属板35の裏側(電極2a,2b,2cが設けられていない側)で部分放電が発生したとき、部分放電に伴う電磁波が、金属板35の辺Aから、表側(電極2a,2b,2cが設けられている側)に回り込む形で漏洩する。その際、漏洩した電磁波は、金属板35の表面に電流を励起する。また、電磁波は、概ね、金属板35の辺A側から辺B側に向って伝搬する。つまり、金属板35の裏側から表側への漏洩ポイントが辺A側である場合、電極2a,2b,2cの順に早く、高周波信号を検知する。また、各電極が検知する高周波信号の最大強度(振幅)は、電極2a>電極2b>電極2cの順で大きい。
次に、第3の実施形態について説明する。なお、前実施形態までにおいて既に説明した事項については説明を省略する場合がある。以下では、本実施形態に特有の事項について説明する。
図13は、本実施形態による部分放電検出装置74を用いて部分放電を検出するしくみを説明するための概略図(斜視図)である。同図に示す箱体では、母線導体41が、絶縁部材42を介して引き込まれている。絶縁部材42は、例えば、ブッシング(碍管)である。図示するように、本実施形態では、電極2a,2b,2cは、箱体の外側において、箱体とブッシングとを構成する構成板43に接触固定するように設けられている。
図14は、図13に示した構成を、真上側から見た平面図である。図14で示す母線導体41および絶縁部材42は、所定の面におけるそれらの断面図である。
次に、第4の実施形態について説明する。なお、前実施形態までにおいて既に説明した事項については説明を省略する場合がある。以下では、本実施形態に特有の事項について説明する。本実施形態では、部分放電検出装置は、第1実施形態における部分放電判定内部回路4の代わりに、部分放電判定内部回路47を有する。
演算処理部8は、本実施形態においては、平均化処理部51から出力された信号レベルの値を基に、第1の実施形態と同様の処理を行う。即ち、演算処理部8は、平均化処理部51によって平均化した高周波信号間での演算を行う。
本実施形態による部分放電検出装置は、平均化処理部51によるノイズ除去等の作用により、部分放電を検出する感度をさらに向上させることが可能となる。
次に、第5の実施形態について説明する。なお、前実施形態までにおいて既に説明した事項については説明を省略する場合がある。以下では、本実施形態に特有の事項について説明する。本実施形態では、部分放電検出装置は、第1実施形態における部分放電判定内部回路4の代わりに、部分放電判定内部回路48を有する。
これにより、判定部9は、低周波信号の中の特定の周波数帯の信号に基づいた判定を行うことができる。具体的には、高周波信号が発生しているタイミングで、ウェーブレット変換部52が出力する結果の中の、周波数1MHz~20MHzに高い結果が検出されるとき、判定部9は、部分放電であると判定するようにできる。
つまり、判定部9は、ウェーブレット変換部52によって周波数変換された検出信号と、演算処理部8から出力される高周波信号間での演算結果とに基づく判定を行う。
電極を等間隔に並べることにより、隣接する電極間での信号到達時刻の差が一定(あるいは、誤差を含みほぼ一定)となる。これにより、判定部9による判定を簡単化することができた。しかし、代わりに、複数の電極を等間隔ではない配置で並べてもよい。この場合、部分放電検出信号は、電極間の距離に応じた時間遅延を伴って伝達する。つまり、各電極は他の電極との距離に応じた遅延時間で部分放電検出信号を検知する。また、各電極で検出する信号の強度は、部分放電検出信号の発生源からの距離の2乗に反比例して小さくなっていく。つまり、電極間の間隔が等間隔でなくても、演算処理部8および判定部9は、これらの電極の配置に応じて、信号強度や遅延時間を算出し、部分放電が発生したか否かを判断する。
Claims (10)
- 電気または磁気に関する物理量を検知するための複数のセンサーと、
前記複数のセンサーから出力される検出信号に含まれる所定の閾値周波数以上の周波数の信号である高周波信号をそれぞれ抽出するフィルター部と、
前記複数のセンサーに対応する前記高周波信号間での演算を行う演算処理部と、
前記複数のセンサーから出力される前記検出信号と、前記演算処理部から出力される前記高周波信号間での演算結果とに基づき、部分放電検出信号の有無を判定する判定部と、
前記複数のセンサーから出力される前記検出信号のそれぞれを周波数変換する周波数変換部と、
を具備し、
前記判定部は、前記周波数変換部によって周波数変換された前記検出信号と、前記演算処理部から出力される前記高周波信号間での演算結果とに基づく判定を行う、
部分放電検出装置。 - 前記フィルター部から出力される前記高周波信号について所定の時間区間における平均値を算出して平均化した高周波信号を出力する平均化処理部、
をさらに具備し、
前記演算処理部は、前記平均化処理部によって平均化した前記高周波信号間での演算を行う、
請求項1に記載の部分放電検出装置。 - 前記センサーは、電位を検知するための電極であり、
前記演算処理部は、前記高周波信号間における、信号強度の差または信号到達時刻の差の少なくともいずれかを演算して演算結果とするものであり、
前記判定部は、前記信号強度の差または前記信号到達時刻の差の少なくともいずれかが、前記センサーの設置位置に応じた値であるか否かに基づいて、前記部分放電検出信号の有無を判定する、
請求項1または2に記載の部分放電検出装置。 - 前記判定部は、さらに、所定時間に渡る前記演算処理部の演算結果に基づき、(A)前記信号強度が所定の信号強度閾値を超えたか否か、(B)前記部分放電検出信号の発生頻度が所定の頻度閾値を超えたか否か、(C)前記部分放電検出信号が所定の継続時間閾値を超えて継続して発生したか否か、
の少なくともいずれかに基づいて、部分放電の有無を判定する、
請求項3に記載の部分放電検出装置。 - 前記判定部が、前記信号強度と、前記部分放電検出信号の発生頻度と、前記部分放電検出信号の継続時間との積の値が所定の閾値を超えたか否かに基づいて、部分放電の有無を判定する、
請求項3に記載の部分放電検出装置。 - 前記複数のセンサーを接触固定させた金属板、
をさらに具備する請求項3から5までのいずれか一項に記載の部分放電検出装置。 - 電気機器を収納した箱体を構成する構成板に前記複数のセンサーを接触させた、
請求項3から5までのいずれか一項に記載の部分放電検出装置。 - 前記構成板の縁の近傍から、前記縁に垂直の方向に、前記複数のセンサーが並ぶように配置した、
請求項7に記載の部分放電検出装置。 - 前記センサーの数が3以上であり、
前記複数のセンサーを、直線状に等間隔で並べて配置した、
請求項1から8までのいずれか一項に記載の部分放電検出装置。 - 複数のセンサーが、電気または磁気に関する物理量を検知する過程と、
フィルター部が、前記複数のセンサーから出力される検出信号に含まれる所定の閾値周波数以上の周波数の信号である高周波信号をそれぞれ抽出する過程と、
演算処理部が、前記複数のセンサーに対応する前記高周波信号間での演算を行う過程と、
判定部が、前記複数のセンサーから出力される前記検出信号と、前記演算処理部から出力される前記高周波信号間での演算結果とに基づき、部分放電検出信号の有無を判定する過程と、
周波数変換部が、前記複数のセンサーから出力される前記検出信号のそれぞれを周波数変換する過程と、
を含み、
前記判定部が判定する過程においては、前記周波数変換部によって周波数変換された前記検出信号と、前記演算処理部から出力される前記高周波信号間での演算結果とに基づく判定を行う、
部分放電検出方法。
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