JP7115911B2 - 電力ケーブルの絶縁劣化検出装置および絶縁劣化検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブルの絶縁劣化検出装置および絶縁劣化検出方法に関する。

従来、電力ケーブルの絶縁劣化を検出する装置や方法が提案されている。例えば、特許文献１には、活線下で測定対象とする電力ケーブルの遮へい層に交流電源によって商用周波数の整数倍±ａＨｚ（０＜ａ≦１０）の周波数の交流電圧を印加し、電力ケーブルから交流電源を介して接地に流れる電流を電流測定手段により測定し、該電流測定手段により測定した電流に基づいて診断手段により電力ケーブルの絶縁劣化の程度を活線状態で診断する活線電力ケーブルの絶縁劣化診断方法の技術が開示されている。

特許文献１の技術によれば、重畳している電圧が交流電圧であり、直流電圧のようにシース絶縁抵抗を介して生じる迷走電流が増大せず、劣化信号だけが増幅されるとされている。

特許第３３１７３９１号公報

ここで、電流の測定線路によっては、直流成分電流以外のノイズが散見されることがある。こうしたノイズが存在すると、ノイズの影響により劣化信号の検出が困難となる可能性がある。ノイズの影響を低減して絶縁劣化の検出精度を向上できることが望まれている。

本発明の目的は、電力ケーブルの絶縁劣化を高精度に検出することができる電力ケーブルの絶縁劣化検出装置および絶縁劣化検出方法を提供することである。

本発明の電力ケーブルの絶縁劣化検出装置は、電力ケーブルの遮蔽層に対して電気的に接続され、かつ接地されており、活線下において前記遮蔽層に対して交流電圧を印加する交流電源と、前記交流電源が印加する出力周波数を前記電力ケーブルに供給される商用周波数の整数倍からずれた周波数領域で変化させる制御部と、前記電力ケーブルから前記交流電源を介して前記接地に流れる電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部により測定された電流の周波数解析を行う信号解析部と、を備え、前記出力周波数と前記商用周波数の整数倍との差分周波数が０．５［Ｈｚ］以上であることを特徴とする。

本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置は、電力ケーブルの遮蔽層に対して電気的に接続され、かつ接地されており、活線下において遮蔽層に対して交流電圧を印加する交流電源と、交流電源が印加する出力周波数を電力ケーブルに供給される商用周波数の整数倍からずれた周波数領域で変化させる制御部と、電力ケーブルから交流電源を介して接地に流れる電流を測定する電流測定部と、電流測定部により測定された電流の周波数解析を行う信号解析部と、を備える。

出力周波数と商用周波数の整数倍との差分周波数は、０．５［Ｈｚ］以上である。本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置によれば、差分周波数の下限が０．５［Ｈｚ］とされることで、迷走電流等の影響を抑制することができる。よって、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置は、電力ケーブルの絶縁劣化を高精度に検出することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置の概略構成図である。 図２は、第１実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出方法のフローチャートである。 図３は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す図である。 図４は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す他の図である。 図５は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す更に他の図である。 図６は、第１実施形態の周波数解析結果の一覧表示を示す図である。 図７は、劣化信号の周波数特性を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置の概略構成図である。 図９は、第２実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法に係るフローチャートである。 図１０は、第２実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法に係る他のフローチャートである。 図１１は、帯域シフトの一例を説明する図である。 図１２は、帯域シフトの他の例を説明する図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置および絶縁劣化検出方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、電力ケーブルの絶縁劣化検出装置および絶縁劣化検出方法に関する。図１は、第１実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置の概略構成図、図２は、図２は、第１実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出方法のフローチャート、図３は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す図、図４は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す他の図、図５は、第１実施形態の周波数解析結果の表示例を示す更に他の図、図６は、第１実施形態の周波数解析結果の一覧表示を示す図、図７は、劣化信号の周波数特性を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置１（以下、単に「ケーブル劣化検出装置１」と称する。）は、交流電源２、診断装置３、電流測定部４、保安回路５、および周波数取得部２９を有する。劣化検出の測定対象である電力ケーブル１０は、ケーブル端末１１を介して高電圧母線１２に接続されている。電力ケーブル１０は、例えば、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（ＣＶケーブル）である。電力ケーブル１０は、芯線１０ａおよび遮蔽層１０ｂを有する。芯線１０ａと遮蔽層１０ｂとの間には、図示しない絶縁層が設けられている。遮蔽層１０ｂは、絶縁層を外側から覆う層であり、例えば、銅等の導電性を有する金属で構成されている。

交流電源２は、活線下において遮蔽層１０ｂに対して交流電圧を印加する。交流電源２は、交流電圧発生回路２１、変圧器２２、および制御部２５を有する。交流電圧発生回路２１は、交流電圧を発生する回路である。交流電圧発生回路２１は、指令された出力周波数ｆ０の交流電圧を出力する。変圧器２２は、交流電圧発生回路２１が発生する交流電圧を昇圧する。変圧器２２は、一次巻線２３および二次巻線２４を有する。一次巻線２３は、交流電圧発生回路２１の出力側に接続されている。二次巻線２４の一端側は、接続線２６を介して遮蔽層１０ｂに対して電気的に接続されている。二次巻線２４の他端側は、接続線２７を介して接地されている。つまり、二次巻線２４は、遮蔽層１０ｂと接地部２８との間に介在している。接続線２６，２７、および二次巻線２４は、遮蔽層１０ｂを接地する接地線として機能する。なお、接続線２７はコンデンサ接地されてもよい。

制御部２５は、後述する操作部３４に対する操作入力に基づいて交流電圧発生回路２１を制御する。より詳しくは、制御部２５は、操作部３４から送られる指令信号に基づき、交流電圧発生回路２１に対して、発生すべき交流電圧の出力周波数ｆ０を指令する。

電流測定部４は、接続線２７に設けられている。電流測定部４は、接続線２７を流れる電流、言い換えると二次巻線２４と接地部２８との間を流れる電流を測定する。つまり、電流測定部４は、電力ケーブル１０から交流電源２を介して接地に流れる電流を測定する。保安回路５は、二次巻線２４および電流測定部４に対してそれぞれ並列に接続されている。保安回路５は、二次巻線２４および電流測定部４を過電流および過電圧から保護する。

診断装置３は、信号解析部３１、同期回路３２、ディスプレイ３３、操作部３４、データ記録媒体３５、および判定部３６を有する。信号解析部３１は、電流測定部４により測定された電流の周波数解析を行う。信号解析部３１は、電流測定部４と通信可能に接続されており、電流測定部４による測定結果を取得する。信号解析部３１は、取得した測定結果の信号に対する信号解析を行う。本実施形態の信号解析部３１は、取得した信号に対して高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ」とも称する。）による信号解析を実行する。ＦＦＴにより、周波数毎の電流成分が算出される。同期回路３２は、交流電圧発生回路２１の出力周波数ｆ０と、信号解析部３１が取得する検出信号とを同期させる回路である。

ディスプレイ３３は、電流測定部４による測定結果の画像を表示する表示装置である。ディスプレイ３３は、信号解析部３１から取得した情報に基づいて、電流測定部４による測定結果に係る画像を画面に表示する。操作部３４は、ユーザによって操作される操作入力部であり、例えば、スイッチ、ダイヤル、ボタン、タッチパネル等である。操作部３４は、制御部２５と通信可能に接続されている。操作部３４に対する操作入力を示す信号は、制御部２５に送信される。

データ記録媒体３５は、コンピュータによる読み取りおよび書き込みが可能な記録媒体である。データ記録媒体３５は、電流測定部４による測定結果に関するデータを記録するものであり、例えば、信号解析部３１による解析結果のデータ等を記録する。データ記録媒体３５には、信号解析部３１によって実行されるプログラムが記録されていてもよい。データ記録媒体３５は、診断装置３に対して着脱可能であってもよい。

判定部３６は、信号解析部３１による信号解析の結果に基づいて、電力ケーブル１０の絶縁劣化判定を行う。判定部３６による判定方法については、後述する。

周波数取得部２９は、電力ケーブル１０に供給される商用電源の周波数である商用周波数ｆ１を取得する。周波数取得部２９は、例えば、電力ケーブル１０の芯線１０ａに対して電気的に接続されて実際の商用周波数ｆ１を検出する。周波数取得部２９は、既存の機器から実際の商用周波数ｆ１を取得してもよい。周波数取得部２９は、取得した商用周波数ｆ１の情報を制御部２５に出力する。本実施形態の周波数取得部２９は、制御部２５からの指令に応じて商用周波数ｆ１を検出し、検出結果を制御部２５に送信する。なお、周波数取得部２９は、所定の時間間隔で繰り返し商用周波数ｆ１を検出し、制御部２５からの要求に応じて最新の商用周波数ｆ１の値を送信してもよい。以下の説明では、周波数取得部２９によって取得された実際の商用周波数ｆ１の値を特に「実際の周波数ｆｒ」と称する。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１の動作、およびケーブル劣化検出方法について詳細に説明する。ケーブル劣化検出装置１による劣化検出動作は、例えば、ユーザの指令によって開始される。ユーザは、操作部３４に対して、劣化検出動作の開始を指示する操作入力を行う。また、ユーザは、操作部３４に対して、交流電源２の出力周波数ｆ０を変化させる掃引条件として、幅、分解能、速度等を指定する操作入力を行う。掃引条件の幅は、出力周波数ｆ０を変化させる周波数領域の幅である。分解能は、出力周波数ｆ０を変化させる際の変化幅である。速度は、出力周波数ｆ０が一つの値に設定されてから次の値に変化するまでの時間である。

図２を参照して、本実施形態のケーブル劣化検出装置１の動作、すなわちケーブル劣化検出方法について説明する。ステップＳ１において、制御部２５は、周波数取得部２９から商用周波数ｆ１を取得する。つまり、ステップＳ１において、制御部２５は実際の周波数ｆｒの最新の値を取得する。制御部２５は、その時点における実際の商用周波数ｆ１を周波数取得部２９によって検出させ、検出結果の値を取得してもよい。ステップＳ１が実行されるとステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、制御部２５は、出力周波数ｆ０を決定する。制御部２５は、ステップＳ１において周波数取得部２９から取得した商用周波数ｆ１に基づいて出力周波数ｆ０を算出する。言い換えると、制御部２５は、実際の周波数ｆｒに応じて出力周波数ｆ０を決定する。ステップＳ２が実行されると、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御部２５は、交流電圧発生回路２１によって出力周波数ｆ０の交流電圧を発生させる。交流電圧発生回路２１は、電力ケーブル１０の遮蔽層１０ｂに対して出力周波数ｆ０の交流電圧を印加する。ステップＳ３が実行されると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御部２５は、電流測定部４に電流を測定させる。電流測定部４は、電力ケーブル１０から交流電源２を介して接地部２８に流れる電流を測定する。ステップＳ４が実行されると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、信号解析部３１は、周波数解析を実行する。信号解析部３１は、ステップＳ４において測定された電流値の周波数解析を実行する。周波数解析の結果は、ディスプレイ３３に表示される。ステップＳ５が実行されると、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、制御部２５は、測定を終了するか否かを判定する。本実施形態の制御部２５は、互いに異なる出力周波数ｆ０の交流電圧を遮蔽層１０ｂに対して順番に印加して電力ケーブル１０の劣化を検出する。複数の出力周波数ｆ０の印加が完了していない場合、ステップＳ６で否定判定がなされ、ステップＳ１に移行する。一方、複数の出力周波数ｆ０の印加が完了した場合、ステップＳ６で肯定判定がなされて本制御フローは終了する。

出力周波数ｆ０についてより詳しく説明する。本実施形態の制御部２５は、出力周波数ｆ０を、実際の周波数ｆｒの整数倍からずれた周波数、言い換えると実際の周波数ｆｒの整数倍の近傍の周波数とする。本明細書では、実際の周波数ｆｒの整数倍の周波数を「Ｎ倍周波数ｆｎ」と称する（Ｎ＝０，±１，±２，…）。

Ｎ倍周波数ｆｎからずれた周波数の交流電圧が印加された場合、電力ケーブル１０の絶縁層に加わる電圧Ｖは、下記式（１）で近似される。ただし、ω１＝２πｆｒ、ω２＝２πΔａ、ｆｒは実際の周波数ｆｒ、Δａは出力周波数ｆ０とＮ倍周波数ｆｎとの差分の周波数（以下、単に「差分周波数」と称する。）、Ｖ１は商用電源の電圧、Ｖ２は交流電圧発生回路２１の出力電圧である。つまり、電力ケーブル１０には、商用電源の電圧Ｖ１に加えて周波数が差分周波数Δａである交流の電圧Ｖ２が加わった状態となる。言い換えると、電力ケーブル１０に対して差分周波数Δａの電圧Ｖ２を重畳させたのと同様の状態が実現される。従って、差分周波数Δａの電流成分に基づいて電力ケーブル１０の劣化診断が可能である。
Ｖ＝Ｖ１ｓｉｎω１ｔ－Ｖ２ｓｉｎω２ｔ…（１）

信号解析部３１は、交流電圧発生回路２１による交流電圧の発生開始と同期して、電流測定部４から取得する信号の解析を開始する。この同期は、同期回路３２によってなされる。同期回路３２は、例えば、交流電圧発生回路２１の動作状態に関する情報を制御部２５から取得する。同期回路３２は、交流電圧発生回路２１の動作状態が、交流電圧を発生している状態である場合、信号解析部３１に対して、電流測定部４から取得する信号の解析を実行する指令を行う。解析実行の指令を受けた信号解析部３１は、予め定められた所定期間が経過する間に電流測定部４から取得した信号を対象として信号解析を行う。本実施形態では、所定期間が、例えば２０［秒］とされている。従って、信号解析部３１は、解析実行の指令を受けてから例えば２０秒の間に電流測定部４から取得した信号に対してＦＦＴ解析を実行する。

また、信号解析部３１は、交流電源２が電力ケーブル１０に対して印加する交流電圧を周波数解析する。交流電源２は、交流電圧発生回路２１が生成する交流電圧を測定する図示しない電圧測定部を有している。信号解析部３１は、電圧測定部から取得した測定電圧からＦＦＴ解析によって電圧の周波数特性を算出する。信号解析部３１によって算出された電流の周波数特性データおよび電圧の周波数特性データは、交流電圧の周波数データと共にデータ記録媒体３５に記録される。

ディスプレイ３３は、信号解析部３１による信号解析の結果のグラフを画面に表示する。図３は、ディスプレイ３３に表示されるグラフの一例を示す図である。図３の上段および下段において、横軸は周波数［Ｈｚ］を示す。上段の縦軸は電圧［Ｖ］、下段の縦軸は電流［Ａ］を示す。図３の上段には、交流電圧発生回路２１によって電力ケーブル１０に印加した（重畳した）電圧の周波数特性が示されている。図３の下段には、電流測定部４によって測定された電流の周波数特性（ＦＦＴグラフ）が示されている。図３は、差分周波数Δａの値をΔ１とした場合に測定された電流の周波数特性である。

ユーザは、図３の下段の周波数特性に基づいて、電力ケーブル１０の劣化を判断することができる。この周波数特性は、交流電圧発生回路２１によって電力ケーブル１０に対して交流電圧が重畳されたときの各周波数の電流成分を示すものである。差分周波数Δａ（＝Δ１）における電流成分の大きさには、電力ケーブル１０における水トリー等の絶縁劣化の有無や絶縁劣化の度合いが反映されていると考えられる。すなわち、差分周波数Δａにおける電流成分の値が大きい場合、電力ケーブル１０が劣化している可能性が高い。また、差分周波数Δａにおける電流成分の値が大きいほど電力ケーブル１０の絶縁劣化の度合いが大きいと考えられる。ユーザは、例えば、差分周波数Δａにおける電流成分の値と判定値との比較に基づいて電力ケーブル１０の絶縁劣化の有無を判定することができる。

周辺の周波数における電流成分の値と差分周波数Δａにおける電流成分の値との差は、電力ケーブル１０の劣化の有無や劣化の度合いを示している可能性が高い。このため、ユーザは、周辺の周波数における電流成分の値と差分周波数Δａにおける電流成分の値とを比較して電力ケーブル１０の劣化判定を行ってもよい。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１では、制御部２５は、交流電圧発生回路２１の出力周波数ｆ０を複数の値に切り替える。より具体的には、制御部２５は、出力周波数ｆ０をＮ倍周波数ｆｎからずれた周波数領域で変化させる。この周波数領域は、Ｎ倍周波数ｆｎの近傍であって、かつＮ倍周波数ｆｎを含まない領域、すなわち、Ｎ倍周波数ｆｎに隣接する周波数領域である。ここで、近傍とは、例えば、Ｎ倍周波数ｆｎから所定周波数ｂ［Ｈｚ］以内に定められた領域である。所定周波数ｂは、例えば、１０［Ｈｚ］、５［Ｈｚ］、２［Ｈｚ］等であってもよい。また、近傍の周波数領域の幅である所定幅ｃ［Ｈｚ］の大きさは、例えば、１［Ｈｚ］以内や２［Ｈｚ］以内で適宜定められる。出力周波数ｆ０を変化させる周波数領域は、Ｎ倍周波数ｆｎから１［Ｈｚ］ずれた周波数を含む領域とされてもよい。また、この周波数領域は、Ｎ倍周波数ｆｎから１［Ｈｚ］ずれた周波数を中心とする領域とされてもよい。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、出力周波数ｆ０を複数の値に順次変化させ、各出力周波数ｆ０の交流電圧のもとで電流を測定する。ケーブル劣化検出装置１は、それぞれの出力周波数ｆ０において、電流測定部４によって、交流電源２を介して接地に流れる電流を測定する。ケーブル劣化検出装置１は、出力周波数ｆ０の各値について、電流測定部４による測定結果から求めた周波数特性をユーザに提供する。ユーザは、出力周波数ｆ０の各値についての電流値の周波数特性に基づいて、電力ケーブル１０の劣化を判定する。図４には、差分周波数Δａの値をΔ２とした場合に測定された電流の周波数特性が示されている。周波数Δ２は、図３の周波数Δ１よりも高い周波数である。図５には、差分周波数Δａの値をΔ３とした場合に測定された電流の周波数特性が示されている。周波数Δ３は、図４の周波数Δ２よりも高い周波数である。つまり、各周波数Δ１，Δ２，Δ３は、下記式（２）の関係を有する。
Δ１＜Δ２＜Δ３…（２）

図３乃至図５から分かるように、交流電圧発生回路２１の出力周波数ｆ０の変化に応じて、電流の周波数特性におけるピークが遷移している。より詳しくは、図３乃至図５に示されているように、差分周波数Δａの値Δ１，Δ２，Δ３にそれぞれ周波数特性の極大値の山ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ３がある。このように差分周波数Δａの値の変化に追随して周波数特性の山ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ３の位置が変化していく場合、高い信頼性で電力ケーブル１０の絶縁劣化ありと判定することができる。また、差分周波数ΔａをΔ１とした場合（図３）に存在した山ＰＫ１が、差分周波数ΔａをΔ２（図４）およびΔ３（図５）とした場合に現れていない。この場合、印加される交流電圧の差分周波数Δａが周波数Δ１であることと、山ＰＫ１が現れたこととの相関度が高く、山ＰＫ１は電力ケーブル１０の劣化を示している可能性が高い。従って、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、電力ケーブル１０の絶縁劣化判定を高精度で行うことを可能とする判定材料を提供することができる。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１によるケーブル劣化の検出例について、より詳細に説明する。本実施形態の制御部２５は、差分周波数Δａを、例えば±１．５［Ｈｚ］、±１．２５［Ｈｚ］、±１．０［Ｈｚ］、±０．７５［Ｈｚ］、±０．５［Ｈｚ］に変化させる。つまり、制御部２５は、出力周波数ｆ０を、例えば０．２５［Ｈｚ］刻みで異なる五つの周波数に変化させる。図６には、以下の条件で取得された周波数特性のグラフが示されている。なお、下記のＦＦＴ解析時間は、ＦＦＴ解析の対象とする電流の測定期間である。つまり、本実施形態では、差分周波数Δａの一つの値について電流測定部４によって電流がＴ１秒間測定され、このＴ１秒間の測定データに対してＦＦＴ解析がなされる。ＦＦＴ解析時間のＴ１は、例えば、数十秒とされる。
整数Ｎ：２ （Ｎ倍周波数ｆｎ＝２×ｆｒ［Ｈｚ］）
ＦＦＴ解析時間：Ｔ１［秒］

ケーブル劣化検出装置１は、Ｔ１秒ごとに差分周波数Δａを±１．５［Ｈｚ］から±０．５［Ｈｚ］へと０．２５［Ｈｚ］刻みで変化させていく。制御部２５は、取得した実際の周波数ｆｒの２倍に差分周波数Δａを加算した値を出力周波数ｆ０として設定する。交流電圧発生回路２１は、設定された出力周波数ｆ０を生成する。ケーブル劣化検出装置１は、それぞれの差分周波数Δａにおいて電流測定部４によって電流を測定し、各測定結果からＦＦＴ解析によって周波数特性を算出する。ケーブル劣化検出装置１は、電流の測定およびＦＦＴ解析が完了する毎に、ＦＦＴグラフを順次ディスプレイ３３に表示する。これにより、ディスプレイ３３には、図６（ａ）から（ｅ）へとＦＦＴグラフが順次追加的に表示される。本実施形態では、ＦＦＴ解析時間がＴ１［秒］であるため、Ｔ１秒毎にディスプレイ３３上にＦＦＴグラフが追加されていく。

図６の（ａ）乃至（ｅ）において、横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は電流［Ａ］を示す。横軸における差分周波数Δａの位置には、目印として破線が示されている。図６（ａ）に示すように、差分周波数Δａを±１．５［Ｈｚ］とした場合の周波数特性には、差分周波数Δａに山ＰＫａが認められる。この周波数特性に基づいて電力ケーブル１０に絶縁劣化が生じていると判定することが可能である。ただし、この山ＰＫａは、ノイズ等の他の原因により発生している可能性もある。図６（ｂ）に示すように、差分周波数Δａが±１．２５［Ｈｚ］に切り替えられると、１．２５［Ｈｚ］の位置に山ＰＫｂが認められる。従って、図６（ｂ）の周波数特性も電力ケーブル１０に絶縁劣化が発生していることを示唆しているといえる。図６（ｃ）に示すように、差分周波数Δａが±１．０［Ｈｚ］とされた場合の周波数特性は、１．０［Ｈｚ］の位置に山ＰＫｃを有する。この山ＰＫｃは、山ＰＫａ，ＰＫｂよりも突出度合いが大きい。従って、山ＰＫｃは、電力ケーブル１０における絶縁劣化の存在を明瞭に示していると考えられる。

更に、図６（ｄ）および（ｅ）に示すように、差分周波数Δａを±０．７５［Ｈｚ］、±０．５［Ｈｚ］とした場合にも周波数特性にはそれぞれ明瞭な山ＰＫｄ，ＰＫｅが存在している。ユーザは、これらのデータに基づいて、検出対象の電力ケーブル１０に水トリー等の絶縁劣化が発生していると判定することが可能である。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、差分周波数Δａの下限を０．５［Ｈｚ］としている。これにより、以下に図７を参照して説明するように、検出精度の向上が図られる。図７は、劣化信号の周波数特性を示す図である。図７は、絶縁劣化が生じている電力ケーブルに対してケーブル劣化検出装置１によって実測された電流値が示されている。例えば、１．０［Ｈｚ］に対してプロットされている電流値は、差分周波数Δａを１．０［Ｈｚ］とした場合に測定された電流における１．０［Ｈｚ］の成分値である。

図７に示すように、差分周波数Δａが小さくなるに従って、差分周波数Δａにおける電流成分の大きさが小さくなる。また、差分周波数Δａが小さくなると、電流測定部４によって測定される電流値において、測定回路上の直流電流の影響が支配的となりやすい。言い換えると、出力周波数ｆ０がＮ倍周波数ｆｎに近すぎると、迷走電流等が劣化検出の精度に影響を与えやすくなる。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１では、差分周波数Δａの下限が定められている。本実施形態では、差分周波数Δａの下限値が０．５［Ｈｚ］とされている。これにより、直流電流の影響を抑えて劣化検出の精度を向上させることができる。

また、本実施形態のケーブル劣化検出装置１では、差分周波数Δａの上限が定められている。本実施形態では、差分周波数Δａの上限値が１．５［Ｈｚ］とされている。これにより、商用電源（５０［Ｈｚ］、６０［Ｈｚ］）の影響を避けて劣化検出を行うことができる。

本実施形態では、上記の下限値および上限値に基づき、差分周波数Δａの許容範囲Ｂｘが定められている。許容範囲Ｂｘは、０．５［Ｈｚ］を下限とし、１．５［Ｈｚ］を上限とする周波数の範囲である。つまり、ケーブル劣化検出装置１は、Ｎ倍周波数ｆｎを中心とする０．５［Ｈｚ］未満の範囲には出力周波数ｆ０を設定しない。また、ケーブル劣化検出装置１は、Ｎ倍周波数ｆｎから１．５［Ｈｚ］よりも遠い範囲には出力周波数ｆ０を設定しない。本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、許容範囲Ｂｘにおいて差分周波数Δａを変化させることで、劣化検出の精度を向上させることができる。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、測定電流の周波数解析結果を提供することに加えて、判定部３６によって電力ケーブル１０の絶縁劣化を判定することができる。判定部３６は、電流測定部４によって測定された電流値の周波数解析結果に基づいて電力ケーブル１０の絶縁劣化を検出する。例えば、判定部３６は、データ記録媒体３５から差分周波数Δａの値と、この差分周波数Δａに対応する周波数特性のデータを読み出す。判定部３６は、読み出した周波数特性のデータから、差分周波数Δａにおける電流成分の大きさを取得する。本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、複数の差分周波数Δａにおいて電流の周波数特性を算出および記録している。従って、検出対象の電力ケーブル１０に対して、差分周波数Δａの値と差分周波数Δａにおける電流成分の大きさとの組み合わせが複数存在している。

電力ケーブル１０が絶縁劣化しているか否かの基本的な判定方法は、電流成分の大きさと判定値との比較結果による。判定部３６は、例えば、少なくとも一つの差分周波数Δａの値について電流成分の大きさが判定値以上である場合に電力ケーブル１０が絶縁劣化していると判定してもよい。このようにすれば、絶縁劣化を見落としてしまう誤判定を未然に防ぐことが可能である。また、判定部３６は、所定数以上の差分周波数Δａの値において電流成分の大きさが判定値以上である場合に電力ケーブル１０が絶縁劣化していると判定してもよい。この所定数は、差分周波数Δａを変化させた総数のうち過半数となる個数とされてもよい。判定部３６は、変化させた全ての差分周波数Δａの値において電流成分の大きさが判定値以上である場合に電力ケーブル１０が絶縁劣化していると判定してもよい。

判定部３６は、差分周波数Δａにおける山ＰＫｘ（ｘ＝１，２，３，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）の突出量に基づいて絶縁劣化の有無を判定してもよい。突出量は、差分周波数Δａの近傍の周波数における電流成分の大きさの平均値と、山ＰＫｘのピーク値との差分とされてもよい。この突出量が突出量に関する判定値以上である場合に、電力ケーブル１０が絶縁劣化していると判定される。この判定においても、少なくとも一つの差分周波数Δａにおいて突出量が判定値以上である場合に絶縁劣化していると判定されてもよい。あるいは、所定数以上の差分周波数Δａの値において突出量が判定値以上である場合に電力ケーブル１０が絶縁劣化していると判定されてもよい。

また、判定部３６は、ノイズレベルが低い周波数領域に基づいて絶縁劣化の判定を行うようにしてもよい。例えば、図６に示す周波数特性では、差分周波数Δａを変化させる０．５［Ｈｚ］から１．５［Ｈｚ］の周波数領域において、低周波側の電流成分の大きさは、高周波側の電流成分の大きさよりも小さい。つまり、この周波数領域では、低周波のノイズレベルが高周波のノイズレベルよりも小さい。こうした周波数特性である場合、判定部３６は、差分周波数Δａが低周波側の値であるときに得られた周波数特性に基づいて絶縁劣化の判定を行うようにしてもよい。その一例として、図６のような周波数特性を示す電力ケーブル１０に対しては、差分周波数Δａを中心周波数である１．０［Ｈｚ］よりも低周波側の値とした場合の周波数特性に基づいて絶縁劣化を判定するようにしてもよい。

また、判定部３６は、絶縁劣化の判定に関して、ノイズレベルに応じた重み付けを行うようにしてもよい。例えば、複数の差分周波数Δａにおいて電流成分の大きさが判定値以上である場合に、ノイズレベルが低い領域の差分周波数Δａに対する重み付けを大きくし、ノイズレベルが高い領域の差分周波数Δａに対する重み付けを小さくして絶縁劣化の判定を行うようにしてもよい。一例として、ノイズレベルが低い領域の差分周波数Δａにおいて電流成分が判定値以上である場合、当該箇所に対してそれぞれ１ポイントが与えられ、ノイズレベルが高い領域の差分周波数Δａにおいて電流成分が判定値以上である場合、当該箇所に対してそれぞれ０．５ポイントが加算される。電流成分が判定値未満である場合、当該箇所に対してそれぞれ０ポイントが与えられる。合計ポイントや平均ポイントに基づいて電力ケーブル１０の絶縁劣化の有無や絶縁劣化の度合いが判定される。

判定部３６は、交流電源２が交流電圧を印加している場合の周波数特性と、交流電源２が交流電圧を印加していない場合の周波数特性との比較に基づいて絶縁劣化の判定を行ってもよい。このようにすれば、定常的なノイズの影響を低減して絶縁劣化の判定精度を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、交流電源２と、制御部２５と、電流測定部４と、信号解析部３１と、を有する。交流電源２は、電力ケーブル１０の遮蔽層１０ｂに対して電気的に接続され、かつ接地されている。交流電源２は、活線下において遮蔽層１０ｂに対して交流電圧を印加する。

制御部２５は、交流電源２が印加する出力周波数ｆ０を商用周波数ｆ１の整数倍からずれた周波数領域で変化させる。電流測定部４は、電力ケーブル１０から交流電源２を介して接地に流れる電流を測定する。信号解析部３１は、電流測定部４により測定された電流の周波数解析を行う。

出力周波数ｆ０と商用周波数ｆ１の整数倍との差分周波数Δａは、０．５［Ｈｚ］以上である。よって、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、迷走電流等の直流電流の影響を受けにくくして劣化検出の精度を向上させることができる。

本実施形態の差分周波数Δａは、１．５［Ｈｚ］以下である。これにより、商用電源の影響を受けにくくして劣化検出の精度を向上させることができる。

本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、更に、電力ケーブル１０に供給されている商用電源の実際の周波数ｆｒを取得する周波数取得部２９を有する。ケーブル劣化検出装置１は、商用周波数ｆ１として実際の周波数ｆｒを用いる。よって、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、実際の周波数ｆｒが規定の周波数からずれている場合であっても精度よく劣化検出を行うことができる。

本実施形態の制御部２５は、差分周波数Δａを異なる値に変化させる場合、周波数取得部２９から最新の実際の周波数ｆｒの値を取得して出力周波数ｆ０を設定する。よって、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、実際の周波数ｆｒが短期的に変動している場合であっても精度よく劣化検出を行うことができる。

なお、本実施形態では、Ｎ倍周波数ｆｎの整数Ｎ＝２であったが、これに限定されず、整数Ｎは他の偶数であってもよい。本実施形態では、商用周波数ｆ１として実際の周波数ｆｒが用いられたが、これには限定されない。商用周波数ｆ１の値として、規定の周波数である５０［Ｈｚ］や６０［Ｈｚ］が用いられてもよい。

交流電源２において、交流電圧発生回路２１が発生する交流電圧を昇圧する構成は、変圧器２２には限定されない。交流電源２は、例えば、変圧器２２に代えて差動アンプによって交流電圧を昇圧させてもよい。交流電源２の出力周波数ｆ０を変化させる掃引条件（幅、分解能、速度）は、ユーザによって入力される代わりに、ケーブル劣化検出装置１によって指定されてもよい。

［第１実施形態の変形例］
第１実施形態の変形例について説明する。整数Ｎは奇数とされてもよい。整数Ｎが奇数である場合、電力ケーブル１０の絶縁層に加わる電圧Ｖは、下記式（３）で近似される。なお、αは係数、ω１＝２πｆｒ、ω２＝２πΔａである。
Ｖ＝（Ｖ１＋α・ω２）ｓｉｎω１ｔ…（３）

つまり、整数Ｎが奇数である場合、電力ケーブル１０に加わる電圧の振幅が差分周波数Δａに応じて変化する。従って、交流電源２による交流電圧を印加する前後の電流の測定結果に基づいて電力ケーブル１０の絶縁劣化を検出することが可能である。例えば、交流電源２による交流電圧の印加前および印加時において、それぞれ電流測定部４により電流が測定される。印加前後の測定結果は、それぞれ信号解析部３１によって信号解析がなされ、周波数特性が算出される。印加前の周波数特性と印加時の周波数特性との比較結果に基づいて、電力ケーブル１０の絶縁劣化が検出される。二つの周波数特性の比較では、例えば、実際の周波数ｆｒやＮ倍周波数ｆｎにおける電流成分の大きさ同士が比較される。

交流電源２の出力周波数ｆ０は、実際の周波数ｆｒの整数分の１倍からずれた周波数領域で変化してもよい。出力周波数ｆ０は、例えば、下記式（４）で示される。なお、式（４）において、Ｍは２以上の整数である。
ｆ０＝（ｆｒ／Ｍ）±Δａ…（４）

このような出力周波数ｆ０の交流電圧が電力ケーブル１０に印加された場合に得られる劣化信号の周波数ｆ２は、下記式（５）のようになる。つまり、測定電流を周波数解析して得られる周波数特性から、周波数ｆ２の電流成分に基づいて電力ケーブル１０の絶縁劣化を検出することができる。
ｆ２＝｜Ｍ・ｆ０－ｆ１｜…（５）

［第２実施形態］
図８から図１２を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図８は、第２実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化検出装置の概略構成図、図９は、第２実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法に係るフローチャート、図１０は、第２実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法に係る他のフローチャート、図１１は、帯域シフトの一例を説明する図、図１２は、帯域シフトの他の例を説明する図である。

第２実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、例えば、ケーブル劣化検出装置１が判定不能の原因を推測する機能や、対処方法のアドバイスを行う機能を有する点である。また、第２実施形態のケーブル劣化検出装置１は、遮蔽層１０ｂに印加させる交流電圧の周波数帯域をシフトさせることにより判定精度の向上を図る機能を有する。

図８に示すように、第２実施形態に係るケーブル劣化検出装置１は、交流電源２、診断装置３、電流測定部４、保安回路５、切替回路６、直流電源７、および周波数取得部２９を有する。交流電源２、電流測定部４、保安回路５、および周波数取得部２９は、上記第１実施形態の交流電源２、電流測定部４、保安回路５、および周波数取得部２９と同様である。

切替回路６は、遮蔽層１０ｂに印加する電圧を交流電圧または直流電圧に切り替える回路である。より詳しくは、切替回路６は、遮蔽層１０ｂを交流電源２または直流電源７の何れかに電気的に接続することができる。また、切替回路６は、遮蔽層１０ｂを交流電源２および直流電源７の何れからも遮断することができる。切替回路６は、第一リレー６１および第二リレー６２を有する。第一リレー６１は、交流電源２の二次巻き線２４の一端側と接続線２６との間に介在している。第一リレー６１は、二次巻き線２４と接続線２６とを接続または遮断する。

直流電源７は、直流電圧を出力する電源であり、例えばバッテリである。直流電源７の負極は、接続線２７を介して接地されている。第二リレー６２は、直流電源７の正極と接続線２６との間に介在している。第二リレー６２は、直流電源７と接続線２６とを接続または遮断する。第一リレー６１および第二リレー６２は、例えば、制御部２５によって開閉される。

第２実施形態の診断装置３は、信号解析部３１、ディスプレイ３３、操作部３４、判定部３６、およびデジタルフィルタ３７を有する。第２実施形態に係る信号解析部３１、ディスプレイ３３、および操作部３４は、上記第１実施形態の信号解析部３１、ディスプレイ３３、および操作部３４と同様である。なお、診断装置３は、上記第１実施形態の診断装置３と同様に、同期回路３２およびデータ記録媒体３５を含んでいてもよい。

本実施形態の判定部３６は、以下に説明するように、判定不能の原因推測、ユーザに対する対処方法のアドバイス、および帯域シフトによる判定精度の向上、の各ステップを実行する。判定部３６は、予め記憶されているプログラムに基づいて上記のステップを実行する。判定部３６は、交流電源２の制御部２５と接続されており、制御部２５の動作を制御することができる。

また、判定部３６は、ディスプレイ３３と接続されており、ディスプレイ３３に各種の情報を表示させる。例えば、ディスプレイ３３には、ユーザに対する質問やユーザに対するアドバイスが表示される。第２実施形態のディスプレイ３３は、タッチパネルを有している。ユーザは、ディスプレイ３３に表示された質問に対する回答をタッチパネルに入力する。判定部３６は、タッチパネルに入力された回答に基づいて各種の判断やアドバイス等を行う。

デジタルフィルタ３７は、電流測定部４によって測定された信号に対するフィルタ処理を行う。デジタルフィルタ３７は、例えば、位相検波、ロックインアンプ等のデジタルフィルタ処理により、ノイズに埋もれた劣化信号を検出する。デジタルフィルタ３７によって処理がなされた後の情報は、例えば、ディスプレイ３３に表示される。デジタルフィルタ３７によって処理がなされた後の情報に対して、更に信号解析部３１による解析がなされ、その解析結果がディスプレイ３３に表示されてもよい。判定部３６は、デジタルフィルタ３７と接続されている。判定部３６は、電流測定部４によって検出された信号をデジタルフィルタ３７に処理させるか否かを切り替える。

図９から図１２を参照して、第２実施形態に係る絶縁劣化検出方法について説明する。図９に示すフローチャートは、判定対象の電力ケーブル１０に対するケーブル劣化検出装置１の取り付けが完了した状態で実行される。図９のフローチャートは、例えば、ユーザによる測定開始の指令に応じて開始される。

ステップＳ２１において、判定部３６は、遮蔽層１０ｂのシース絶縁抵抗Ｒｓを測定する。シース絶縁抵抗Ｒｓは、第一リレー６１を開放し、かつ第二リレー６２を閉じた状態で測定される。以下の説明では、第一リレー６１が開き、かつ第二リレー６２が閉じた状態、すなわち遮蔽層１０ｂに対して直流電源７が直流電圧を印加している状態を「第一の状態」と称する。また、第一リレー６１が閉じ、かつ第二リレー６２が開いた状態、すなわち遮蔽層１０ｂに対して交流電源２が交流電圧を印加している状態を「第二の状態」と称する。

判定部３６は、制御部２５によって第一リレー６１および第二リレー６２を第一の状態とさせる。判定部３６は、第一の状態において電流測定部４によって検出された電流値に基づいて、シース絶縁抵抗Ｒｓを算出する。シース絶縁抵抗Ｒｓの測定が完了すると、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２において、判定部３６は、シース絶縁抵抗Ｒｓが２５０［ｋΩ］未満であるか否かを判定する。ステップＳ２２では、ステップＳ２１で測定されたシース絶縁抵抗Ｒｓの値と、判定値である２５０［ｋΩ］との比較がなされる。ステップＳ２２の判定の結果、シース絶縁抵抗Ｒｓが２５０［ｋΩ］未満であると肯定判定された場合（ステップＳ２２－Ｙ）にはステップＳ２３に進み、否定判定された場合にはステップＳ３１に進む。

ステップＳ２３において、判定部３６は、劣化判定が不能であると判断し、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、判定部３６は、ユーザに対して端末を清掃済みであるかを質問する。シース絶縁抵抗Ｒｓが低下している場合、その原因の一つとして、遮蔽層１０ｂの端末の汚損が考えられる。判定部３６は、ディスプレイ３３に「端末を清掃済みであるか？」との質問を表示する。判定部３６は、ユーザから「端末を清掃済みである」との回答が入力された場合、ステップＳ２５に進む。一方、判定部３６は、ユーザから「端末の清掃が済んでいない」との回答が入力された場合、ステップＳ２６に進み、端末の清掃をしてから再測定を開始した方がよいとのアドバイスをディスプレイ３３に表示する。ステップＳ２６が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ２５において、判定部３６は、ユーザに対して接地線の金属接触を離したかを質問する。シース絶縁抵抗Ｒｓが低下している場合、その原因の一つとして、接続線２６の金属接触が考えられる。判定部３６は、ディスプレイ３３に「接続線２６を金属から離すよう処置したか？」との質問を表示する。判定部３６は、ユーザから「接続線２６を金属から離してある」との回答が入力された場合、ステップＳ２７に進む。一方、判定部３６は、ユーザから「接続線２６を金属から離す処置をしていない」との回答が入力された場合、ステップＳ２８に進み、再測定の開始前に接続線２６を金属から離すようにとのアドバイスをディスプレイ３３に表示する。ステップＳ２８が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ２７において、判定部３６は、ユーザに対して天候が雨であるかを質問する。シース絶縁抵抗Ｒｓが低下している場合、その原因の一つとして、降雨が考えられる。判定部３６は、ディスプレイ３３に「天候が雨であるか？」との質問を表示する。判定部３６は、ユーザから「雨である」との回答が入力された場合、ステップＳ３０に進み、日を変えて測定するようにとのアドバイスをディスプレイ３３に表示する。端末の清掃がなされており（ステップＳ２４－Ｙ）、かつ接地線が金属から離されている（ステップＳ２５－Ｙ）場合、シース絶縁抵抗Ｒｓの低下原因が降雨である可能性が高い。判定部３６は、天候が降雨以外であるときに再測定を実行するように、とのアドバイスをディスプレイ３３に表示する。ステップＳ３０が実行されると、本フローは終了する。

判定部３６は、ユーザから「雨ではない」との回答が入力された場合、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９において、判定部３６は、判定不能であると判断する。判定部３６は、現在の状態では電力ケーブル１０の絶縁劣化を判定することが困難である旨をディスプレイ３３に表示する。ステップＳ２９が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ３１において、判定部３６は、交流重畳電流Ｉｓａが判定値未満であるか否かを判定する。判定値は、例えば、１０［ｎＡ］であるが、これには限定されない。判定部３６は、第一リレー６１および第二リレー６２を第二の状態として、交流重畳電流Ｉｓａ［Ａ］を測定する。判定部３６は、第二の状態で交流電源２の交流電圧を遮蔽層１０ｂに対して印加させる。交流重畳電流Ｉｓａを計測するときの出力周波数ｆ０は、実際の周波数ｆｒに差分周波数Δａを加算した周波数値である。交流重畳電流Ｉｓａは、電流測定部４によって測定された電流値の周波数解析結果であって、差分周波数Δａに対応する電流成分の値である。判定部３６は、例えば、差分周波数Δａを１．０［Ｈｚ］としたときの交流重畳電流Ｉｓａの値に基づいてステップＳ３１の判定を行う。

なお、判定部３６は、図６に示すように、予め定められた周波数領域（例えば、０．５［Ｈｚ］－１．５［Ｈｚ］）で差分周波数Δａの値を変化させ、差分周波数Δａの各値における電流成分の値ＰＫａ，ＰＫｂ，ＰＫｃ，ＰＫｄ，Ｐｋｅからから交流重畳電流Ｉｓａを算出してもよい。この場合、交流重畳電流Ｉｓａは、例えば、電流成分の各値ＰＫａ，ＰＫｂ，ＰＫｃ，ＰＫｄ，Ｐｋｅの平均値や最大値とされてもよい。

判定部３６は、交流重畳電流Ｉｓａの値と、判定値との比較を行う。ステップＳ３１の判定の結果、交流重畳電流Ｉｓａが判定値未満であると肯定判定された場合（ステップＳ３１－Ｙ）にはステップＳ３２に進み、否定判定された場合にはステップＳ３３に進む。

ステップＳ３２において、判定部３６は良判定を行う。判定部３６は、電力ケーブル１０の絶縁状態が良好であるとの判定結果をディスプレイ３３に表示する。ステップＳ３２が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ３３において、判定部３６は、仮劣化判定を行い、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、判定部３６は、シース絶縁抵抗Ｒｓが１［ＭΩ］未満であるか否かを判定する。判定部３６は、第一リレー６１および第二リレー６２を第一の状態として測定されたシース絶縁抵抗Ｒｓの値に基づいてステップＳ３４の判定を行う。ステップＳ３４におけるシース絶縁抵抗Ｒｓの判定値は、ステップＳ２２におけるシース絶縁抵抗Ｒｓの判定値よりも大きな値である。ステップＳ３４の判定の結果、シース絶縁抵抗Ｒｓが１［ＭΩ］未満であると肯定判定された場合（ステップＳ３４－Ｙ）にはステップＳ２４に進み、否定判定された場合にはステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５において、判定部３６は、不平衡充電電流Ｉａｃが例えば１００［ｍＡ］以上であるか否かを判定する。不平衡充電電流Ｉａｃは、電力ケーブル１０における三相不平衡による電流値である。判定部３６は、不平衡充電電流Ｉａｃを取得する。不平衡充電電流Ｉａｃの値が大きい場合、交流重畳電流Ｉｓａが影響を受けてしまい、劣化判定が困難となる。ステップＳ３５において不平衡充電電流Ｉａｃが１００［ｍＡ］以上であると肯定判定された場合（ステップＳ３５－Ｙ）にはステップＳ３６に進み、否定判定された場合にはステップＳ３９に進む。

ステップＳ３６において、判定部３６は、ユーザに対してケーブル条長が例えば１［ｋｍ］以上であるか否かを質問する。判定部３６は、ディスプレイ３３に「電力ケーブル１０の条長が１［ｋｍ］以上であるか？」との質問を表示する。判定部３６は、ユーザから「条長が１［ｋｍ］以上である」との回答が入力された場合はステップＳ３７に進み、「条長が１［ｋｍ］以上ではない」との回答が入力された場合はステップＳ３８に進む。

ステップＳ３７において、判定部３６は、不平衡充電電流Ｉａｃの原因が各相の長さ違いによる静電容量のアンバランスである可能性があることをディスプレイ３３に表示する。判定部３６は、ディスプレイ３３の表示により、停電診断などで電力ケーブル１０における静電容量のアンバランスを調査するようにユーザにアドバイスする。ステップＳ３７が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ３８において、判定部３６は、不平衡充電電流Ｉａｃの原因が遮蔽銅テープの破断等の要因による静電容量のアンバランスである可能性があることをディスプレイ３３に表示する。判定部３６は、ディスプレイ３３の表示により、停電診断などで電力ケーブル１０における静電容量のアンバランスの要因を調査するようにユーザにアドバイスする。ステップＳ３８が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ３９において、判定部３６は、帯域シフトを行う。本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、不平衡充電電流Ｉａｃが判定値未満である（ステップＳ３５－Ｎ）場合に、帯域シフトを実行する。判定部３６は、帯域シフトによって、遮蔽層１０ｂに印加する交流電圧の周波数帯域をシフトさせる。帯域シフトによって、ノイズの影響を低減して絶縁劣化の判定精度を向上させることができる。図１０から図１２を参照して、帯域シフトについて説明する。

ステップＳ４１において、判定部３６は、帯域毎のスペクトル値の大きさを比較する。ステップＳ４１で比較されるスペクトル値は、［数１］に示す中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１と、［数２］に示す低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０である。

図１１には、中間帯域Ｂ１および低周波数帯域Ｂ０の一例が示されている。中間帯域Ｂ１は、差分周波数Δａを変化させる周波数領域として現在設定されている帯域である。中間帯域Ｂ１は、例えば、０．９［Ｈｚ］－１．１［Ｈｚ］の帯域である。低周波数帯域Ｂ０は、中間帯域Ｂ１よりも低周波側の帯域である。本実施形態の低周波数帯域Ｂ０は、中間帯域Ｂ１と連続した帯域である。本実施形態の低周波数帯域Ｂ０は、例えば０．７［Ｈｚ］－０．９［Ｈｚ］の帯域である。

中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１は、中間帯域Ｂ１のスペクトル値の総和である。言い換えると、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１は、図１１の領域Ｃ１の面積である。低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０は、低周波数帯域Ｂ０のスペクトル値の総和である。言い換えると、低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０は、図１１の領域Ｃ０の面積である。

ステップＳ４１では、低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満の値であるか否かが判定される。ステップＳ４１の判定の結果、低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満の値であると肯定判定された場合（ステップＳ４１－Ｙ）にはステップＳ４２に進み、否定判定された場合にはステップＳ４３に進む。

ステップＳ４２において、判定部３６は、低周波数帯域Ｂ０への帯域シフトを実行する。判定部３６は、遮蔽層１０ｂに印加する交流電圧の差分周波数Δａを低周波数帯域Ｂ０の周波数値に変更する。帯域シフトがなされると、変更後の差分周波数Δａにおける交流重畳電流Ｉｓａが計測される。新たに計測される交流重畳電流Ｉｓａは、例えば、低周波数帯域Ｂ０の中心値を差分周波数Δａとして設定したときの電流成分の値であってもよい。あるいは、差分周波数Δａを低周波数帯域Ｂ０における複数の値に変化させ、それぞれの電流成分の値から交流重畳電流Ｉｓａが算出されてもよい。

低周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ０が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満であることから、低周波数帯域Ｂ０のノイズレベルは中間帯域Ｂ１のノイズレベルよりも低いと考えられる。従って、低周波数帯域Ｂ０への帯域シフトによって、絶縁劣化の判定精度の向上を図ることができる。ステップＳ４２が実行されると、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４３において、判定部３６は、帯域毎のスペクトル値の大きさを比較する。ステップＳ４３で比較されるスペクトル値は、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１と、［数３］に示す高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２である。

図１２には、中間帯域Ｂ１および高周波数帯域Ｂ２の一例が示されている。高周波数帯域Ｂ２は、中間帯域Ｂ１よりも高周波側の帯域である。本実施形態の高周波数帯域Ｂ２は、中間帯域Ｂ１と連続した帯域である。本実施形態の高周波数帯域Ｂ２は、例えば１．１［Ｈｚ］－１．３［Ｈｚ］の帯域である。

高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２は、高周波数帯域Ｂ２のスペクトル値の総和である。言い換えると、高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２は、図１２の領域Ｃ２の面積である。

ステップＳ４３では、高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満の値であるか否かが判定される。ステップＳ４３の判定の結果、高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満の値であると肯定判定された場合（ステップＳ４３－Ｙ）にはステップＳ４４に進み、否定判定された場合にはステップＳ４５に進む。

ステップＳ４４において、判定部３６は、高周波数帯域Ｂ２への帯域シフトを実行する。判定部３６は、遮蔽層１０ｂに印加する交流電圧の差分周波数Δａを高周波数帯域Ｂ２の周波数値に変更する。帯域シフトがなされると、新たな差分周波数Δａにおける交流重畳電流Ｉｓａが計測される。新たに計測される交流重畳電流Ｉｓａは、例えば、高周波数帯域Ｂ２の中心値を差分周波数Δａとして設定したときの電流成分の値であってもよい。あるいは、差分周波数Δａを高周波数帯域Ｂ２における複数の値に変化させ、それぞれの電流成分の値から交流重畳電流Ｉｓａが算出されてもよい。

高周波数帯域のスペクトル値ＴＳＰ２が中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１の半分未満であることから、高周波数帯域Ｂ２のノイズレベルは中間帯域Ｂ１のノイズレベルよりも低いと考えられる。従って、高周波数帯域Ｂ２への帯域シフトによって、絶縁劣化の判定精度の向上を図ることができる。ステップＳ４４が実行されると、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４５において、判定部３６は、デジタルフィルタ処置を実行する。判定部３６は、電流測定部４によって検出された信号をデジタルフィルタ３７によって処理させ、処理後の信号を信号解析部３１によって解析させる。判定部３６は、信号解析部３１の解析結果から交流重畳電流Ｉｓａを取得する。ステップＳ４５が実行されると、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６において、判定部３６は、交流重畳電流Ｉｓａが判定値未満であるか否かを判定する。判定値は、例えば、１０［ｎＡ］であるが、これには限定されない。ステップＳ４６の判定の結果、交流重畳電流Ｉｓａが判定値未満であると肯定判定された場合（ステップＳ４６－Ｙ）にはステップＳ４７に進み、否定判定された場合にはステップＳ４８に進む。

ステップＳ４７において、判定部３６は、良判定を行う。判定部３６は、電力ケーブル１０の絶縁状態が良好であるとの判定結果をディスプレイ３３に表示する。ステップＳ４７が実行されると、本フローは終了する。

ステップＳ４８において、判定部３６は、劣化判定を行う。判定部３６は、電力ケーブル１０において絶縁劣化が発生していると判定する。判定部３６は、ディスプレイ３３に、電力ケーブル１０において絶縁劣化が発生しているとの判定結果を表示する。ステップＳ４８が実行されると、本フローは終了する。

本実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法は、帯域変更ステップを含む。帯域変更ステップは、周波数解析結果のスペクトル分布に基づいて、交流電源２が遮蔽層１０ｂに印加する交流電圧の周波数領域を変更させるステップ（ステップＳ４２，Ｓ４４）である。本実施形態の電力ケーブルの絶縁劣化検出方法によれば、交流電圧の周波数領域を変更させることにより、電力ケーブル１０の絶縁劣化を高精度に検出することができる。ケーブル劣化検出装置１は、許容範囲Ｂｘの範囲内で周波数領域を変更する。よって、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、迷走電流や商用電源の影響を抑制しつつ低ノイズの領域に周波数領域をシフトさせることができる。

上記のように、本実施形態に係るケーブル劣化検出装置１は、測定条件、測定結果、ＦＦＴ解析結果からノイズの影響を低減する手段を判断・選択する診断支援ロジック（図９，図１０）を有する。ディスプレイ３３は、測定結果、ノイズ要因排除のアドバイス、ＦＦＴ解析結果、デジタルフィルタ処理結果等を表示する。

よって、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、測定条件、測定結果から、測定環境に起因するノイズ要因を排除する手段をアドバイスすることができる。また、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、ＦＦＴ解析結果に基づいて、よりノイズの影響が少ない周波数帯域に劣化信号をシフトする（図１０）。従って、本実施形態のケーブル劣化検出装置１は、ユーザの熟練度にかかわらず測定環境やノイズの影響を低減することができ、高精度での電力ケーブル１０の絶縁劣化判定を可能とする。

なお、上記のフローチャートにおける判定値の数値は一例であり、異なる値とされてもよい。ケーブル劣化検出装置１は、帯域シフトを行うことなく絶縁劣化の有無を判定してもよい。例えば、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１が予め定められた値よりも小さい場合には、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１と他のスペクトル値ＴＳＰ０，ＴＳＰ２との比較が行われなくてもよい。この場合、中間帯域Ｂ１の交流重畳電流Ｉｓａの値に基づいて絶縁劣化の有無が判定される。

帯域シフトの判定基準は、例示した基準には限定されない。上記の例では、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１に対して他のスペクトル値ＴＳＰ０，ＴＳＰ２が半分未満である場合に帯域シフトがなされた。しかしながら、中間帯域のスペクトル値ＴＳＰ１に乗じられる係数は１／２には限定されない。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ ケーブル劣化検出装置（電力ケーブルの絶縁劣化検出装置）
２ 交流電源
３ 診断装置
４ 電流測定部
５ 保安回路
６ 切替回路
７ 直流電源
１０ 電力ケーブル
１０ａ 芯線
１０ｂ 遮蔽層
１１ ケーブル端末
１２ 高電圧母線
２１ 交流電圧発生回路
２２ 変圧器
２３ 一次巻線
２４ 二次巻線
２５ 制御部
２６，２７ 接続線
２８ 接地部
２９ 周波数取得部
３１ 信号解析部
３２ 同期回路
３３ ディスプレイ
３４ 操作部
３５ データ記録媒体
３６ 判定部
３７ デジタルフィルタ
６１ 第一リレー
６２ 第二リレー
Δａ 差分周波数
Ｂ０ 低周波数帯域
Ｂ１ 中間帯域
Ｂ２ 高周波数帯域
Ｂｘ 許容範囲
ｆ０ 出力周波数
ｆ１ 商用周波数
ｆｎ Ｎ倍周波数
ｆｒ 実際の周波数
Ｉａｃ 不平衡充電電流
Ｉｓａ 交流重畳電流
ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ３ 山
ＰＫａ，ＰＫｂ，ＰＫｃ，ＰＫｄ，ＰＫｅ 山
Ｒｓ シース絶縁抵抗
ＴＳＰ０ 低周波数帯域のスペクトル値
ＴＳＰ１ 中間帯域のスペクトル値
ＴＳＰ２ 高周波数帯域のスペクトル値
Ｖ１ 商用電源の電圧
Ｖ２ 出力電圧

Claims (4)

1. 電力ケーブルの遮蔽層に対して電気的に接続され、かつ接地されており、活線下において前記遮蔽層に対して交流電圧を印加する交流電源と、
   前記電力ケーブルに供給されている商用電源の実際の周波数を取得する周波数取得部と、
   前記交流電源が印加する出力周波数を前記実際の周波数の整数倍からずれた周波数領域で変化させる制御部と、
   前記電力ケーブルから前記交流電源を介して前記接地に流れる電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部により測定された電流の周波数解析を行う信号解析部と、
   を備え、
   前記出力周波数と前記実際の周波数の整数倍との差分周波数が０．５［Ｈｚ］以上であり、
   前記制御部は、前記出力周波数を互いに異なる複数の周波数に変化させ、
   前記互いに異なる複数の周波数は、前記差分周波数の値が０．５［Ｈｚ］である周波数を含む
   ことを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化検出装置。
2. 前記差分周波数が１．５［Ｈｚ］以下であり、
   前記互いに異なる複数の周波数は、前記差分周波数の値が１．５［Ｈｚ］である周波数を含む
   請求項１に記載の電力ケーブルの絶縁劣化検出装置。
3. 前記制御部は、前記差分周波数を異なる値に変化させる場合、前記周波数取得部から最新の前記実際の周波数の値を取得して前記出力周波数を設定する
   請求項１または２に記載の電力ケーブルの絶縁劣化検出装置。
4. 電力ケーブルの遮蔽層に対して活線下において交流電源から交流電圧を印加し、
   前記電力ケーブルに供給されている商用電源の実際の周波数を取得し、
   前記交流電源の出力周波数を、前記実際の周波数の整数倍からずれた周波数領域で互いに異なる複数の周波数に変化させつつ、前記電力ケーブルから前記交流電源を介して接地に流れる電流を電流測定部によって測定し、
   前記電流測定部によって測定された電流値の周波数解析結果に基づいて前記電力ケーブルの絶縁劣化を検出し、
   前記出力周波数と前記実際の周波数の整数倍との差分周波数が０．５［Ｈｚ］以上であり、
   前記互いに異なる複数の周波数は、前記差分周波数の値が０．５［Ｈｚ］である周波数を含む
   ことを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化検出方法。

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