JPH01131467A - 部分放電計測における外来ノイズの判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （７）技術分野 この発明は、部分放電と外来ノイズとを区別し、的確に
部分放電を検出できるようにした部分放電と外来ノイズ
の判別装置に関する。

部分放電というのは、トランス、コンデンサ、ガス絶縁
開閉装置などの内部で、部分的に起こる放電現象の事で
ある。

高電圧の受電設備に於て、大型の変圧器やガス絶縁開閉
装置（ＧＩＳ　）などが用いられる。

これらの装置は、大電圧、大電流を扱うものであるから
事故が起こるとその被害は大きいものになる。

定期点検により異常の有無を調べる、という管理がなさ
れてきた。

しかし、点検時と次の点検時の間に、異常が発生しこれ
が進行し、事故につながることもある。

そこで、異常の発生を予知するという事が強く望まれる
ようになる。

これらの装置の中で異常な事が発生しても、それが直ち
に事故をひきおこすわけではない。異常な条件がある程
度そろって、はじめて事故を起す。

事故につながる前兆現象として、部分放電、分解ガス発
生、動作時間の増大、圧力低下、異常温度上昇、漏れ電
流増大などの現象がみられる。

部分放電は、コロナとも呼ばれる。一部に絶縁が不十分
である部分が発生し、ここで微弱な放電が間欠的）ζ起
こるものである。

放電の頻度や電流の大きさなどを計測することにより、
異常を予知する事ができる。

（イ）従来技術 部分放電計測のため、第４図のような回路がＪＥＣに記
載されている。電源Ｖａｃとインピーダンスス１供試物
Ｃａ、検出インピーダンスＺｄが直列につながっている
。検出インピーダンスＺｄに、放電電流による電圧が発
生するので、これを測定するようになっている。

第５図は検出インピーダンスとして変流器３を用いたも
のを示す。供試物１の中に部分放電が発生すると、これ
による電流が接地線２に流れる。

変流器３によってこれを検出し、増幅器４で増幅する。

さらに、波形変換器５で矩形波に変換し、計数器６でパ
ルスの数を計数する。

こうして、部分放電の発生頻度を計測する事ができる。

（ロ）　発明が解決しようとする問題点供試物は、　Ｇ
ＩＳ、　　）ランス、コンデンサなどであって、大電圧
、大電流を扱うものである。部分放電によって流れる電
流の他に外来ノイズによる電流、電圧のパルス的な変化
が存在する。

第４図、第５図に於て、供試物といっているのは部分放
電の発生を検出すべき対象機器である。

トランス、コンデンサ、　ＧＩＳなど高電圧、大電流を
扱う受変電設備に用いられるものである。

第５図の回路に於て、供試物内で部分放電が発生したと
する。この瞬間に部分放電電流が接地線２に流れる。

変流器３でこの電流を検出し、増幅器４で増幅すると、
第６図に示すような減衰振動波形Σが得られる。

減衰振動の持続する時間Ｔｓをここでは、収束時間と呼
ぶ。

ところが、電源や接地線から外来ノイズが、この測定回
路に入る事がある。外来ノイズにより、接地線２に電流
が流れる。これが変流器３で検出゛され、増幅器４で増
幅されると、第７図に示すような減衰振動波形となる。

この減衰振動■も、同様に波形変換されて、ひとつのパ
ルスになり、計数器６でカウントされる。

もともと、放電によるものではなく、外来ノイズによる
ものであるのにこれも計数器６で計数されるので、計測
誤差をひき起す。

外来ノイズ波形■と、部分放電波形Σとはいずれも減衰
振動である。持続する時間を収束時間とここでは呼ぶ。

収束時間はいずれも短い。外来ノイズの収束時間Ｔｎの
内に、振動が何周勘合まれるか、収束時間の長さは如何
か、という事は、ノイズの原因により多様である。

外来ノイズ■と、部分放電Σとを区別しなければ、精度
の高い部分放電計測ができない。

００　　目　　　　　的 外来ノイズを的確に判別しこれを除去して、精度の高い
、内部放電計測を行なう事のできる装置を提供する事が
本発明の目的である。

（４）構　成 本発明者は、内部放電波形Σ、および外来ノイズ波形Ｈ
の多くの例シζついて波形を調べた。

この結果、部分放電は第６図に示すように、１度電圧が
正負に変わるだけのものである。１周期の減衰振動であ
る、という事が分った。また、外来ノイズは第７図に示
すように１周期では終らず、一般に、２周期以上の減衰
振動である事が分った。

外来ノイズといっても、ラインから入るサイリスタノイ
ズや外部電波に起因するノイズなどがある。

ラインから入るノイズは、最初は鋭く短いパルスであっ
ても、伝送線を伝わる間に拡がり、鈍い波形になる。

外来ノイズが２周期以上持続するといっても、決定的で
はない。１周期で終るものもある。

多くの測定を実行して、部分放電の収束時間Ｔｓの方が
外来ノイズの収束時間Ｔｎより短いという事が分った。

そして、境界Ｉ／−なる時間が約７０μｓｅｃである事
が分った。

つまり、境界値を’ｒ□として、部分放電収束時間Ｔｓ
と、外来ノイズ収束時間Ｔｎの間にＴｓ　（Ｔ□　（Ｔ
ｎ　　　　　　　　　（１）のような統計的法則のある
事が分った。

本発明はこのような知見を利用して、外来ノイズを判別
除去するものである。

第１図は本発明の装置の回路図を示す。第５図とほぼ同
じであるが、判別器７を新しく加えている。

電源Ｖ’ａｃ　、インピーダンスス１供試物１、接地線
２が直列に接続されている。接地線２には変流器３が設
けてあり、ここに流れる電流を検出する。

これを増幅器４で増幅し、さらに波形変換器５で矩形波
にする。

減衰波形をそのまま矩形波しζするのではない、ひとか
たまりの減衰波形はひとつの矩形波にする。

第２図に波形変換器５の内部を示す。

検波回路８で振動波形を整流して正の波形にしたものの
エンベロープ波形にする。これは、ダイオード、コンデ
ンサ抵抗よりなる半波整流回路で構成できる。

比較器９は、ある基準電圧と入力信号を比較し入力信号
の方が基準電圧より大きい時に”Ｈ″、小さい時にｆｆ
　ＬＩ＋の出力を生ずる。

こうして、波形変換器５は、ひとつづきの減衰振動波形
をひとつの矩形波シー変換する。検波回路８がなければ
、減衰振動がいくつもの矩形波になるが、検波回路８の
作用によって、ひとつの矩形波になる。

矩形波のパルス幅かもとの減衰波形の収束時間Ｔである
。

判別器７は、入力矩形波が外来ノイズによるものか、部
分放電によるものかを判別する回路である。境界時間Ｔ
ｏより矩形波の持続（収束）時間が長いか短いかによっ
て判別する。’ｒ□　）　Ｔであれば、これは部分放電
によるものである。’ｒ□＜’ｒであれば、これは外来
ノイズによるものである。

第２図に判別器７の一例を示す。これは、反転器１０と
リトリガブルワンショツトマルチバイブレータ１１を並
列にし、両者に波形変換器５からの信号を入力したもの
である。

リトリガブルワンショツトマルチバイブレータ１１は、
入力パルスの立上りによって、パルス幅がＴｏのワンシ
ョットパルスを生スル。

反転器１０は、正論理を負論理に変化させるものである
。

ＡＮＤ回路１２は、リトリガブルワンショツトマルチバ
イブレータ１１と反転器１０の出力の積演算を行う。

パルス持続時間ＴがＴ　（’ｒ□であれば、矩形パルス
が判別器７に入った時刻をｔ＝０として、ｔ＝０〜Ｔｏ
まで、マルチバイブレータの出力は”Ｈ”である。ｔ＝
０〜丁まで反転器の出力はＬ”である。

ところがｔ　：　Ｔ　、　’ｒ□に於て、マルチバイブ
レータの出力、反転器の出力がともにＨ”になる。ＡＮ
Ｄ回路１２の出力がこの時間″Ｈ″しζなる。

Ｔ　（’ｒＯということは、部分放電による波形だとい
う事である。これをＡＮＤ回路１２の出力”Ｈ”になる
事で検出できる。

判別器７に入力された矩形パルスの持続時間Ｔが’ｒ＞
’ｒ□であったとする、ｔ＝０〜Ｔｏでマルチバイブレ
ータ出力が”Ｈ”である。以後、この出力が”Ｌ”にな
る。反転器１０の出力はｔ＝Ｔ以後にｎ　Ｈ１１となる
が、この時マルチバイブレータ出力が“Ｌ”に戻ってい
る。このためＡＮＤ回路１２の出力は“Ｈ”に立上らな
い。”Ｌ”のままである。

Ｔ　）　’ｒ（、ということは外来ノイズという事であ
る。

ＡＮＤ回路１２の出力から外来ノイズが除去されている
という事が分る。

ワンショットマルチバイブレータは、パルスの立上り又
は立下りに同期して、Ｔｏのワンショットパルスを生ず
るものである。ワンショットパルスが持続している間に
、次の入力パルスが与えられに時、いったん出力が”Ｌ
”に下ることな（、ｎｌ（Ｉｔを持続し、次の入力パル
スが入った瞬間からＴ。

だけ、Ｈ”を持続するのが６リトリガブル”という事で
ある。

リトリガブルワンショツトマルチバイブレータを使うの
は、接近した２つの部分放電を区別するためである。

判別器７は、Ｔ≧ＴＯを判別すればよいのである。

以上述べたものはアナログ回路の例である。その他に、
クロックパルスＣ１を使って、パルス幅Ｔを計測するよ
うにしてもよい。

これはデジタル回路となる。たとえば、１μｓｅｃのク
ロックパルスを使い、入力矩形波の長さを計測する。こ
れは、アンドゲート、発振器、カウンタによって構成で
きる。こうして、矩形波の長さが分ると、これを’ｒ□
　＝　７０μｓｅｃと比較し、長いか短イカヲ、デジタ
ルコンパレータで検出する。

さらに、コンピュータ全便い、ソフトウェアにより、電
圧波形の収束時間を計測し、これをＴＯと比較して、外
来ノイズ除去を行うようにする事も可能である。

（６）作　用 第２図の回路例について、作用を説明する。

第３図は部分放電、外来ノイズ、接近した２つの部分放
電が波形変換器５に入力された時の、（イ）検波回路の
入力波形 （ロ）検波回路の出力、比較器の入力の波形（ハ）比較
器の出力の波形 に）　ワンショットマルチバイブレータの出力の波形 （ホ）反転器の出力の波形 （へ）　ＡＮＤ回路の出力の波形 をそれぞれ示している。

増幅器４で増幅され波形変換器５の検波回路８に、部分
放電による波形３１、外来ノイズ３２、近接したふたつ
の部分放電波形３３，３４が入力されたとする。

検波回路８は、これをダイオード検波し、コンデンサに
より平滑化する。それゆえ、部分放電波形３１は、ひと
つづきの正電圧波形３５になる。

外来ノイズは何周期かを含む減衰振動であったが、これ
も、やや長い正電圧波形３６になる。

ふたつの部分放電は、ふたつの正電圧波形３７．３８に
なる。

こうなるためには、部分放電の間隔が、検波回路の時定
数より長くなければならない。

検波回路の時定数は、減衰振動の周期より長ければよい
。

部分放電が検波回路の時定数より短い間隔で発生すると
、これらを区別できず、ひとつの部分放電として数えて
しまう。

しかし、部分放電が繰返し、このように短い間隔で発生
する確率は低い。

これらはアナログ波形であったが、比較器９を通る事に
より、矩形波３９．４０．４１．４２に変換される。部
分放電による矩形波３９，４１．４２の持続時間は、Ｔ
ｏより短い。外来ノイズによる矩形波４０の持続時間は
’ｒ□より長い。

リトリガブルワンショツトマルチバイブレータ１１が、
入カパルスの立上りでトリガされ、幅Ｔ。

のワンショットパルスを生ずる。これが定幅のパルス４
３．４４としている。

近接したふたつの部分放電４１，４２によるものは、Ｔ
ｏより短い時間に継起しているので、４１．４２に対し
て、ひとつのパルス４５が生じている。

これは、４１によって励起されたワンショットパルス４
５が終る前に、４２による再トリガが行われるため、４
６からＴＯの幅のパルスとなるのである。

反転器１０の出力は、比較器出力（ハ）を反転しただけ
である。矩形パルス３９の立上りによって、立下り４７
が生じ、負パルス４９を生ずる。矩形パルス３９が終る
と、Ｈレベル４８になる。負ノ（′ルス（Ｌレベル）５
０，５１．５２は、（ハ）の正パルス４０．４１．４２
を反転したものである。Ｌレベル５１と５２の間に、Ｈ
レベル５３が生ずる。

ＡＮＤ回路１２の出力は、に）と（ホ）の積演算である
から、ワンショットパルス４３と、（ホ）のＨレベル４
８の積から、正パルス６０が生ずる。これは部分放電３
１に対応するものである。

外来ノイズに対しては、負パルス５０が長すぎ（Ｔ＞Ｔ
ｏ）るので、ワンショットパルス４４との積が１”にな
らない。つまりパルスが生じない。

外来ノイズを除去できた事になる。Ｌレベル６１のまま
である。

ふたつの部分波形によるワンショットパルス４５が十分
に長いので、中間に生ずるＨレベル５３との積により、
ひとつの正パルス６２が生ずる。これがはじめの部分放
電３３に対応する短いパルスである。

（ホ）の負パルス５２の持続時間はＴＯより短いから、
Ｈレベル５４の方がパルス４５の終りより、早く生じる
。このため・、もうひとコの正パルス６３が生ずること
になる。これは、あとの部分放電３４に対応する。

このようにして、（へ）に部分放電に対応して、検出パ
ルス６０．６２．６３が生ずる。外来ノイズは除去され
ている。

パルス幅が異なるが、これは差支えのない事である。

計数器６では、パルスの立上り、又は立下りに同期して
、パルスカウントするのであるから、幅はどうでもよい
。

（ホ）効　果 変圧器、コンデンサ、ＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）など
の内部に発生する部分放電の頻度を的確に計測する事が
できる。外来ノイズを除去できるからである。

部分放電の発生は、その機器の内部になんらかの異常が
発生したという事を意味する。部分放電の頻度が高くな
ったという事は、機器異常の状態が進行しているという
事である。

部分放電計測により、故障、事故の将来に於ける発生を
予知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の部分放電計測装置の略構成図。 第２図は波形変換器と判別器の一例を示す構成図。 第３図は第２図の回路の（イ）〜（へ）の接続点に於い
て、外来ノイズ、部分放電による電圧波形の変化を示す
波形図。 第４図はＪＥＣで定められた部分放電計測回路図。 第５図は従来の部分放電測定回路図。 第６図は部分放電波形図。 第７図は外来ノイズ波形図。 １・・・・・・供試物 ２・・・・・・接地線 ３・・・・・・変流器 ４・・・・・・増幅器 ５・・・・・・波形変換器 ６・・・・・・計数器 ７・・・・・・判別器 ８・・・・・・検波回路 ９・・・・・・比較器 １０・・・・・・反転器 １１　・・・・・・　リトリガブルワンショットマルチ
ノ９プレータ１２・・・・・・ＡＮＤ回路 発　明　者　　　山　　地　　真　　嗣特許出願人　　
日新電機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部放電の発生を計測すべき供試物と、電源と、検出イ
   ンピーダンスＺｄが直列に接続されており、検出インピ
   ーダンスＺｄの電圧波形から外来ノイズを除き部分放電
   の頻度を測定すべき装置であつて、検出インピーダンス
   Ｚｄの電圧を増幅する増幅器４と、増幅された電圧信号
   に含まれるひと続きの減衰波形をその収束時間にほぼ等
   しいパルス幅Ｔの矩形波に変換する波形変換器５と、矩
   形波のパルス幅Ｔと境界値Ｔ＿０とを比較しＴ＜Ｔ＿０
   の矩形波のみを出力する判別器７と、判別器７から出力
   された矩形波を計数する計数器とよりなる事を特徴とす
   る部分放電計測における外来ノイズの判別装置。