JP7130542B2 - 部分放電検出装置及び部分放電検出方法 - Google Patents
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Description
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
<部分放電検出システムの構成例>
始めに、本発明の第1の実施の形態に係る部分放電検出システムの構成例について説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る部分放電検出装置1000を用いて構成される部分放電検出システム1の概略構成例を示すブロック図である。
このように、電力ケーブル30と中間接続箱10に対して、ロゴスキーコイル20と電流測定器40と部分放電検出装置1000を設けて、部分放電検出装置1000と上位計測装置60がデータのやりとりを行うように、部分放電検出システム1が構成される。
低速AD変換器1110は、電力ケーブル30に流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換器に相当するものであり、低周波アナログ入力回路1100に入力された、交流波形のアナログ信号をデジタル化する。低速AD変換器1110においてデジタル化された、交流波形のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部1300に入力される。
高速AD変換器1210は、2種類の異なるサンプリング周波数毎に規定される複数のナイキスト周波数領域にある、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する第2の変換器に相当するものである。このため、高速AD変換器1210は、高周波アナログ入力回路1200から入力された、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル化する。高速AD変換器1210においてデジタル化された、部分放電のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部1300に入力される。
図2は、部分放電のデータの処理に使用される、測定された電流の交流波形の特定の位相間隔の区間分けと、1つの区間の例を示す拡大図である。図2に示すチャートは、横軸を位相、縦軸を電圧として表される。
そして、上位計測装置60において、受信した現在の部分放電の最大の電荷量のデータと、過去に受信した部分放電の最大の電荷量のデータとの比較を、継続的に行うようにすれば、多数の電力ケーブル30全体の劣化の進行状況を随時把握することができる。
図3は、部分放電のデータの処理方法の例を示すフローチャートである。
次に、部分放電検出のデジタル信号処理部1300は、交流波形の所定周期数毎に、区間の電荷量の最大値を抽出する(S2)。これにより、(1周期の区間数×周期数)個のデータが1個のデータに間引かれる。
このようにして、抽出により間引いたデータが上位計測装置60に送信されるので、上位計測装置60に送るデータの量を減らすことができる。
各処理部をハードウェアで構成する場合には、部分放電検出装置1000内に設けられた集積回路等で構成する。
各処理部をコンピュータソフトウェアで構成する場合には、アナログ入力回路、AD変換器、部分放電検出のデジタル信号処理部のそれぞれの機能を実現するプログラムをマイクロコンピュータ等のプロセッサが解釈して、実行可能となるように構成する。
また、一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。
これらの処理部をコンピュータソフトウェアで構成した場合には、計算結果等を記憶するメモリが必要になり、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力も必要となる。
これに対して、ハードウェアで構成した場合には、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力は不要であるため、コンピュータソフトウェアで構成した場合と比較して、部分放電検出装置1000の動作に必要な電力を少なくすることができる。これにより、多数の電力ケーブル30全体に対して、より多くの部分放電検出装置1000を設置することが可能になる。
図4は、部分放電検出装置1000の部分放電検出のデジタル信号処理部1300の詳細な構成例を示すブロック図である。
位相カウンタ1304は、交流波形の位相0が検出されたタイミングで出力される位相ゼロ検出部1301からリセットにより、交流波形の位相カウントをリセットする。その後、高速ADデータ入力回数カウンタ1303から入力する信号を用いて、交流波形の位相をカウントする。
各部1301~1306をハードウェアで構成する場合には、集積回路等で構成する。
また、各部1301~1306をコンピュータソフトウェアで構成する場合には、各部1301~1306のそれぞれの機能を実現するプログラムを使用して、マイクロコンピュータ等のプロセッサがプログラムを解釈して、実行するように構成する。
また、各部1301~1306の一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。
図5は、高速AD変換器1210のサンプリング切換タイミングの例を示す説明図である。
以上により、サンプリング定理を満たさない高速AD変換器1210であっても、確実に部分放電パルスを観測することができる。
次に、部分放電のデータの処理方法のうちの、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出について、図7及び図8を参照して説明する。
図7は、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出処理の例を示すフローチャートである。
図8は、交流波形の1周期で大小判定部1306が部分放電を検出する様子を示す説明図である。
この時、図8に示すように、交流波形1310が左端のゼロクロス点となっている。
次に、部分放電のデータの処理方法のうちの、部分放電情報テーブル1305のクリアと、部分放電情報の通信部1400への送信について、図4、図9及び図10を参照して説明する。
図9は、部分放電情報テーブル1305をクリアする処理と、部分放電情報の通信部1400への送信処理の例を示すフローチャートである。
図10は、部分放電情報テーブル1305がクリアされるタイミングと、部分放電情報が送信されるタイミングの例を示す説明図である。
次に、上位計測装置60におけるデータの推移の監視について説明する。
上位計測装置60は、部分放電検出装置1000の通信部1400から受信した部分放電情報テーブル1305のデータを、過去に受信した部分放電情報テーブル1305を参照して、比較を行う。そして、通信部1400から受信した、現在の部分放電情報テーブル1305のデータが、参照した過去に受信した部分放電情報テーブル1305のデータと比較して、部分放電の検出最大値の増加が大きいと判定した場合には、電力ケーブル30に絶縁劣化の兆候があることを警告する。
また、部分放電の検出最大値の増加が大きいと判定する基準としては、例えば、検出最大値が2倍以上になる等、所定の基準を選定すればよい。
次に、電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定方法について、説明する。
図11は、上位計測装置60が電力ケーブルの絶縁劣化の有無を判定する処理の例を示すフローチャートである。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成例について、図12~図15を参照して説明する。
図13は、部分放電検出装置1000の部分放電検出のデジタル信号処理部1300Aの詳細な構成例を示すブロック図である。
上述したように、位相カウンタ1304の位相(0,3.75,7.5,・・・,356.25)毎に、200MHzのサンプリングデータと180MHzのサンプリングデータの値(入力値)が、部分放電情報テーブル1305から取得された交流波形10周期分の検出最大値と比較される。そして、最大値(部分放電情報テーブル1305の検出最大値)<入力値の場合、大小判定部1306Aは、部分放電情報テーブル1305の最大値(検出最大値)を、入力値に更新する。
上述した各実施の形態では、交流波形1310の特定の位相間隔を、96分割の位相3.75°の区間とし、さらに電荷量の最大値を抽出する交流波形1310の所定周期を10周期とした例で説明を行った。しかし、交流波形の特定の位相間隔の分割の数や、電荷量の最大値を抽出する交流波形の周期の数は、この例に限定されず、その他の数としてもよい。
そして、位相間隔の分割の数や、交流波形の周期の数をパラメータとして、任意に設定を変更できるよう制御可能なコンピュータプログラム等で構成してもよい。
これに対して、部分放電のデジタル信号処理部1300,1300Aは、交流波形の特定の位相間隔のうちの一部の区間について、部分放電の電荷量を求める処理を行うことも可能である。一部の区間について部分放電の電荷量を求めることにより、全区間について部分放電の電荷量を求めるよりも、データの量を予め減らすことが可能になる。
部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理の方法は、上述した実施の形態と変形例の方法に限定されず、その他の方法を採用することもできる。その他の方法を採用する場合でも、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。これにより、部分放電のデジタル信号を交流波形の位相と対応させることができるので、特定の位相であるゼロクロス近傍に発生しやすい部分放電をより確実に検出しつつ、部分放電のデジタル信号の量を低減することが可能になる。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Claims (6)
- 電力ケーブルにおける部分放電を検出して前記電力ケーブルの絶縁劣化状態を把握するための部分放電検出装置であって、
前記電力ケーブルに接続されたロゴスキーコイルから出力された商用周波数の交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換器と、
前記電力ケーブル同士を接続する中間接続箱が有する接地線に設けられた電流測定器が測定した前記部分放電の電流であって、第1のサンプリング周波数によって規定される複数のナイキスト領域、及び、前記第1のサンプリング周波数とは異なる第2のサンプリング周波数によって規定される複数のナイキスト領域の範囲内に含まれる部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する第2の変換器と、
前記第1の変換器で変換された前記電力ケーブルに流れる前記交流波形のデジタル信号から求めた前記交流波形の1周期を所定の位相間隔に分割して得られる区間の全区間について、前記第2の変換器で変換された前記部分放電の電流の前記デジタル信号から求めた電流値の最大値又は総和を算出し、前記最大値又は前記総和によって示される前記部分放電の電荷量の最大値の大きさに基づいて、前記部分放電の有無を検出する信号処理部と、を備え、
第1のサンプリング周波数及び第2のサンプリング周波数は、前記第1のサンプリング周波数の1/2の値と、前記第2のサンプリング周波数の1/2の値との最小公倍数の値が、前記部分放電の周波数帯域より大きくなる値に設定される
部分放電検出装置。 - 前記信号処理部は、前記第2の変換器によって前記第1のサンプリング周波数で変換された前記デジタル信号のデータ、及び前記第2のサンプリング周波数で変換された前記デジタル信号のデータを前記交流波形の1周期を分割した所定の位相間隔毎に記録するテーブルと、
前記テーブルに記録された前記データと、前記第2の変換器により変換された前記デジタル信号のデータとを同じ前記位相間隔毎に比較して大小判定を行い、前記テーブルに記録された前記データより大きい前記デジタル信号のデータにより前記テーブルに記録された前記データを更新する大小判定部と、を有する
請求項1に記載の部分放電検出装置。 - 前記第2の変換器は、前記第1のサンプリング周波数で前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する処理と、前記第2のサンプリング周波数で前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する処理とを、前記交流波形の所定の周期毎に交互に切換えて行う
請求項2に記載の部分放電検出装置。 - 前記第2の変換器は、前記第1のサンプリング周波数で前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する処理と、前記第2のサンプリング周波数で前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する処理とを、同じ前記位相間隔毎に行う
請求項2に記載の部分放電検出装置。 - さらに、前記テーブルに記録された前記データを、外部ネットワークに接続され、前記部分放電を監視する上位計測装置に出力する通信部を備える
請求項2~4のいずれか一項に記載の部分放電検出装置。 - 電力ケーブルにおける部分放電を検出して前記電力ケーブルの絶縁劣化状態を把握するための部分放電検出方法であって、
前記電力ケーブルに接続されたロゴスキーコイルから出力された商用周波数の交流波形のアナログ信号を第1の変換器がデジタル信号に変換し、
前記電力ケーブル同士を接続する中間接続箱が有する接地線に設けられた電流測定器が測定した前記部分放電の電流であって、第1のサンプリング周波数によって規定される複数のナイキスト領域、及び、前記第1のサンプリング周波数とは異なる第2のサンプリング周波数によって規定される複数のナイキスト領域の範囲内に含まれる部分放電の電流のアナログ信号を第2の変換器がデジタル信号に変換し、
前記第1の変換器で変換された前記電力ケーブルに流れる前記交流波形のデジタル信号から求めた前記交流波形の1周期を所定の位相間隔に分割して得られる区間の全区間について、前記第2の変換器で変換された前記部分放電の電流の前記デジタル信号から求めた電流値の最大値又は総和を算出し、前記最大値又は前記総和によって示される前記部分放電の電荷量の最大値の大きさに基づいて、前記部分放電の有無を検出し、
第1のサンプリング周波数及び第2のサンプリング周波数は、前記第1のサンプリング周波数の1/2の値と、前記第2のサンプリング周波数の1/2の値との最小公倍数の値が、前記部分放電の周波数帯域より大きくなる値に設定される
部分放電検出方法。
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