JPH02261004A - 配電盤の異常検知方式 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は配電盤等に収納して使用さ゛れる電気機器の通
電部における異常温度上昇、並びに電気絶縁部分の部分
放電を検知する配電盤の異常検知方式に関する。

〈従来の技術〉 最近の工業技術の発展に伴い、供給する電力の品質管理
が重要な課題となっており、瞬時の停電も許されない電
気系統が多数増加している。このような重要系統におい
て、例えは配電盤内部の高圧母線の連結部におけるネジ
緩みに起因する過熱による温度異常や、遮断器接触部分
の過熱、又、合成樹脂絶縁材の経年劣化に伴う絶縁異常
に起因する短絡もしくは地絡等の事故、の発生が予見さ
れるが、事故に発展する以前に故障を予知して適切な保
守を実施して保全を計る、予測保全の適用が要請されて
いる。

しかし、通電部の異常過熱による温度上昇と絶縁材の部
分放電を同時に検知しようとする要請に対して、対応で
きる異常検知装置もしくはセンサーの例は少なく、個々
に専用のセンサーもしくは検知装置を設置し、これらを
併置する以外に方法が無く、例えは、過熱に対しては、
各電気機器の通電部位（以下、被検部と呼称する）に設
定温度で動作する温度リレーを過熱温度センサーとして
装着し、この温度リレーの動作によって温度センサーが
内蔵する放電ギャップを放電させ、その放電時に放射さ
れる電磁波をラジオ受信機で受信して警報する装置が知
られており、絶縁異常に関しても同様にコロナ放電によ
って生じる電磁波をラジオ受信機で受信して警報する装
置が知られている。

これは放電ギャップの放電によって生ずる電磁波も、部
分放電によって生ずる電磁波も、適当な信号レベルに増
幅してフィルター回路を通してノイズ部分を除去した後
、検波すると交流電源電圧の周波数の２倍の周波数で繰
り返すパルス列が多く含まれていることから、これらの
規則性を利用して過熱や部分放電に基づく信号を無規則
性のノイズや単発的なモノパルスが混在するパルス列か
ら識別することが可能であるからである。

第３図は従来適用されている過熱温度検知装置の一例を
示す斜視図、第４図は過熱温度検知装置からの電磁波を
受信するラジオ受信機の構成を示す概要ブロック図であ
る。これらの図に基づいて以下説明すると、温度センサ
ー１は高圧母線３の連結部を被検部４とし、その近傍に
電源用変流器２と共に装着されており、温度センサー１
が被検部４の過熱温度を検出すると温度センサー１に内
蔵されている図示しない放電ギャップの放電に伴って電
磁波５が放射される。この電磁波５を同一配電盤内に設
置しであるラジオ受信機３１て受信する。

ラジオ受信機３１は電磁波検出手段の一つである受信ア
ンテナ３０からの信号波のうち、放電ギャップの放電に
より生じた信号波のレベルが最も高い帯域の周波数成分
を通過させるバンドパスフィルター回路３１Ａと、その
出力をＡＭ検波する検波回路３１Ｂとからなっている。

バンドパスフィルター回路３１Ａは放電ギャップの放電
による電磁波とノイズとを大まかに区別するために設け
られたもので、このフィルター回路により、放電ギャッ
プの放電により発生した信号波のレベルがノイズレベル
より充分に高くなっている帯域が選択的に取り出される
。３２は検波回路３１Ｂから得られる検波出力信号を入
力として交流電源電圧の周波数の２倍の周波数成分を取
り出すフィルタ回路３２の出力を入力として異常過熱の
有無を判定する判定回路である。３４は判定回路３３で
判定した結果、警報を外部に出力する外部出力端子であ
る。

一方、絶縁材内部の部分放電を検出する装置としても部
分放電によって放射される電磁波をラジオ受信機によっ
て受信し、上述した温度センサーに対する処理手順と同
一の手段とによって検知し警報を発するように構成され
ている。　一方、部分放電は電界中に置かれた絶縁材の
内部の微小な空間（ボイド）等で発生し、時間の経過と
共に成長して最後に絶縁層全体に亘フて絶縁破壊に到る
とされているが、上述の温度センサーの放射電波と比較
すると、−船釣に観測される放電エネルギーは１桁以上
小さく、放電初期の段階では５００［ｐＣｌ（ピコクー
ロン）程度であり、この程度ではたとえ電磁波としての
放射があったとしても、受信段階でノイズとの区別が困
難である。しかし、約１０００［ｐＣｌ（ピコクーロン
）〜２０００［ｐＣｌの電荷が放出される程度に部分放
電が成長すると、放電に伴う電磁波を信号として受信す
ることが可能になることが実験的に確認されており、こ
れに対して温度センサーの放射エネルギーは最低でも５
０００［ｐＣ］程度の部分放電と等価な受信レベルに設
定することが可能である。

〈発明が解決しようとする課題〉 過熱温度の検知と部分放電の検知とは、何れも配電盤内
で受信される同一周波数帯域の電磁波から判定するもの
であるから、個別に夫々の専用無線受信装置を同一配電
盤内に設ける必要は無く、受信装置の周波数選択部、検
波回路部等は、温度センサーからの信号も、部分放電に
基づく信号も全く同一の回路、同一手順で検知可能であ
る。しかし、１台の受信装置で受信する場合では、温度
センサーから放射される電磁波と、部分放電に基づく電
磁波とが同時に複合した形で受信されることがある。

このような場合、検波波形に現われるパルス列の中で、
温度センジーからの信号であるパルス列は電源周波数の
１サイクル中に２パルスが、はぼ電源波形が最大値に達
するまでの間に、周期的に現われる。一方、部分放電に
基づく信号のパルス列も、同様乙こ発生周期が電源周波
数の１サイクル中に２パルス以上のパルスが、はぼ電源
波形が最大値に達するまでの間に不規則に現われるため
、過熱放電と、部分放電の何れかを判定することが困難
となり、この結果として過熱温度の異常と、部分放電の
存在を個別に判定して夫々の異常検知を行なう事が出来
なくなり、過熱温度と部分放電を１台の受信装置で検知
する異常検知方式としては信頼度が低いと言う問題があ
った。

〈課題を解決するための手段〉 本考案は上述した問題点を解決すべくなされたもので、
検波回路の出力信号を第１、第２の２つの処理分肢回路
に分岐し、第１の処理分肢には高レベルのスレッシホー
ルドレベルＨ１第２の処理分肢回路に低レベルのスレッ
シホールドＬを設定するレベル設定器を備えたレベル弁
別回路によって高低２レベルのパルス列を抽出する。レ
ベルＨで抽出されたパルス列は温度センサーからの信号
の存在を示し、レベルして抽出されたパルス列には部分
放電に基づく信号と温度センサーからの信号が両者共に
含まれている。

以降の処理は総てデジタル信号として取扱うこととし、
デジタル信号化処理を施して振幅一定の整形された矩形
波のパルス列に変換される。デジタル化されたパルス列
について、第１の処理分肢回路では周期性と継続性を検
定する各検定回路と、電源電圧周波数１周期を単位とし
てパルス数を計数し、電源電圧周波数１周期の間に２個
のパルスが存在することを確認する周期検定回路と計数
回路とを並列に設けて両経路で真偽の判定を行い、両経
路ともに有意である時に初めて温度異常の警報表示する
ために論理演算回路が設けてあり、第２の処理分肢回路
では同様の構成に加えて、計数回路の直後に減算回路を
設けて、計数回路間の演算処理を行ない、得られる演算
結果と、同分肢の検定回路における検定結果が共に真で
有意であった時、絶縁異常を警報表示する論理演算回路
を設ける。

く作　用〉 温度センサーからの電磁波は、電源周期の２分の１の時
間間隔を周期として繰り返される規則正しいパルス列と
して検出されるので、電源の１サイクルに２パルスのパ
ルス列となる以外のパルス列は発生せず、１サイクル中
に１．３．５パルス等の奇数となることは無い。又、確
率的には非常に稀れではあるが、同一配電盤内の複数の
被検部で異常温度上昇があった場合でも、これらの複数
の温度センサーから放射されるパルス列は電源波形のピ
ーク値とほぼ同期しているので重複したパルス列として
検出され、パルス数が１サイクルに奇数本環われること
は無く、必ず偶数となって観測される。

一方、部分放電に基づくパルス列も基本的には電源波形
のピークとほぼ同期したものではあるが、部分放電の発
生する場所、放電間隙としてのボイドの形状は特定出来
ないので、多種多様な放電が行なわれ、パルス数は２以
上の整数として計数され、奇数となることもある。従フ
てスレッシホールドレベルの異なるＨ、Ｌ２つの処理分
肢において、夫々に電源周波数１周期分のパルス列が計
数された時、部分放電に基づくＬ処理分肢回路の計数値
から、温度センサーに対応するＨ処理分肢回路での計数
値を減算した結果の数値Ｒには部分放電に基づく信号の
存在に関して以下の法則性が得られる。

１、Ｒ＝０の時、部分放電に基づく信号は無い。

２、Ｒ＝１の時、必ずしも、部分放電があるとは言えな
い。

３、Ｒ≧２の時、必ず部分放電に基づく信号が有る。

ここに、Ｒ＝１の場合は有意性があいまいであるため、
安全をとって単発性のノイズの混入と判断しているもの
で、結局Ｒ≦１とＲ≧２の２つのグループに分類出来る
ことになる。

この法則性の適用によってＲ≦１の時温度センサーから
の信号と判定し、Ｒ≧２の時に部分放電に基づく信号と
判定することによって両者を分離することが可能となる
。

〈実施例〉 以下図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す異常検知装置の受信装
置の概要ブロック図である。図において、３０は受信用
アンテナ等の電磁波検出手段、３１はラジオ受信機、３
１Ａは放電によって生じた電磁波の信号レベルが最も高
い帯域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルター
回路、３１Ｂはこのフィルター回路の出力を検波する検
波回路で、これらの受信装置は従来のものと変わらない
。

１１．１１’は夫々に図示しないレベル設定回路を備え
たレベル弁別回路で、この弁別回路によって検波後の信
号パルス列は高低２つの経路に分離されてデジタル信号
化処理を受け、処理分肢回路ＨＩＯと処理分肢回路Ｌ２
０に分岐する。

これらの処理分肢回路１０．２０の構成は何れも同一の
もので、周期性検定回路１２．１２’、継続時間検定回
路１３．１３’、計数回路１４．１４’、で構成され、
加算回路１６が処理分肢回路Ｌ２０側の計数回路１４″
の後に付加されている点のみが異なっている。１５．１
５’は論理積回路、５１は過熱異常の警報表示出力、５
２は絶縁異常の警報表示出力である。

このような構成の受信装置から出力される検波後の信号
波形は、例えば第２図に示すように、約１１０μｓのパ
ルス幅を有するパルス列となっている。

これはラジオ受信機の中間周波増幅回路の通過帯域幅が
９　ｋ　Ｉｆ　ｚに設定されていることから、その逆数
で与えられたものである。ここに、同図（イ）は電源電
圧波形、（ロ）は検波回路直後の出力波形で、点線で示
すスレッシホールドレベルＨより丈の高いパルスが温度
センサーからの信号、スレッシボールドレベルＬより低
い無数の小パルスはノイズを示し、ＨレベルとＬレベル
の中間までパルス頭が伸びているのが部分放電に基づく
信号、（ハ）は処理分肢回路ＨＩＯで計数される温度セ
ンサーからの信号パルスが矩形波に整形されたデジタル
信号波形、（ニ）は処理分肢回路Ｌ２０で計数される部
分放電に基づく信号が矩形波に整形されたデジタル信号
波形である。

検波後の信号の流れを以下に詳細に説明する。

検波回路３１Ｂによって包路線検波されて得られたパル
ス列は次の段階でスレッシホールドレベルの異なる処理
分肢回路ＨＩＯ１処理分肢回路Ｌ２０に分岐して、図示
しないレベル設定回路を有するレベル弁別回路１１．１
１’によって、スレッシホールドレベルＨ，Ｌで定まる
一定波高値以上のもののみが夫々に取り出される。本実
施例では、処理分肢回路Ｌ２０が部分放電に基づく信号
を弁別する回路であり、通常の配電盤内で観測されるホ
ワイトノイズレベルが約５００［ＰＣ］の部分放電に相
当していることから、スレッシホールドレベルＬは約２
０００［１）Ｃ］の部分放電に対応するように設定しで
ある。また、スレッシホールドレベルＨは温度センサー
からの信号に対応するもので、約２００００〜３０００
０［ＰＣ］に対応しており、充分な信号対雑音比を確保
している。

この場合、スレッシホールドレベルＬを約１ｏｏｏｃｐ
Ｃ］程度に下げて、より初期の部分放電を検出すること
も可能ではあるが、単発的に飛び込んで来るノイズの中
には１０００［ＰＣ］　〜１５００［ｐＣ１程度のもの
も多いので弁別の精度はかえって低下すること、又、２
０００［ｐＣ］程度の部分放電であれば即座に絶縁破壊
に到る危険性は無く尚余裕が有ることから確実に部分放
電として判定出来るレベルとして設定したものである。

処理分肢回路ＨＩＯ１処理分肢回路Ｌ２０に分岐した信
号パルス列は、夫々にデジタル信号化処理されて矩形波
に整形され、更に分岐して周期性検定回路１２．１２’
、継続時間検定回路１３．１３’による検定並びに計数
回路１４．１４’によって電源電圧周波数の１周期分に
相当する一部ゲート時間内に含まれるパルス数の計数が
行なわれ、計数値が零であれば出力は零となるので論理
回路へは偽が出力され、計数値があれば奇数か偶数かの
判断を行なっている。偶数である時は真を出力するが、
奇数の場合は処理分肢回路Ｈでは偽と判断して棄却し、
処理分肢回路りでは次の減算回路の出力Ｒの値について
Ｒ≧２の時にのみ真であると判定し、他は偽として棄却
している。

周期性検定回路１２．１２’は具体的にはリドリガー動
作の単安定マルチバイブレータで構成されており、トリ
ガーパルスの立ち上がりから、６０１１ｚの電源電圧周
波数の１周期１６．６［ｎ＋Ｓ］の２分の１である８、
３［ｍＳ］より少し大きい目の８．５［：ｍｓ］のパル
ス幅に設定された単パルスを発生するように設定されて
いるが、若し、トリガーパルスがパルス幅の８．５［＋
ｉＳ］よりも短い間隔で入力するとリドリガー動作によ
ってその時点から継続して更に８．５［ｍＳ］の単発パ
ルスを出力するので結局１７［ｍＳ］の単発パルスが出
力されることになる。従フて電源周波数の２倍の周波数
で到来するパルス列が継続すれば、そのパルス間隔は８
．５［＋ｎＳ］よりも短いのでリドリガー動作が継続し
、出力の単発パルスのパルス幅はそのような入力パルス
列が継続する限り増大し継続することになる。

従って継続性の検定回路１３．１３’はこの単安定マル
チバイブレータの出力パルスの継続時間を測定し、予め
設定された時間、例えば１０分〜２０分以上異常信号と
してのパルス列が継続発信されており、単発性のノイズ
では無く、定常的に温度センサー１からの異常温度上昇
を検知した信号、もしくは部分放電に基づく信号が発信
されていることが確認される。

各計数回路１４．１４’では電源電圧周波数の１周期に
相当する時間内に何個のパルスが存在するかを計数し、
処理分肢回路ＨＩＯでは、この計数値が偶数であること
と継続性の検定結果が真であることとの論理積１５によ
り、又、処理分肢回路Ｌ２０では計数結果から処理分肢
回路ＨＩＯの計数結果を加算回路１６で減算して、温度
センサーからの信号による影響を除去した残留値Ｒが少
なくとも２より大なるときに部分放電の発生を確認し、
更に検定結果が真であると判定した時、論理積１５′に
よって確実な情報として絶縁異常５２の警報を発するよ
うに構成しており、若し、残留値Ｒの値が１のときはノ
イズによる偽信号であると判断して警報を発せず、次回
のサイクルに対する判断に移行するよう構成されている
。

く効　果〉 複数の処理分肢回路を設け、温度センサーからの異常信
号と部分放電に基づく信号の存在を個別に確認すると共
に、夫々の処理分肢回路に現われるパルス数を計数して
、処理分肢回路間で演算を行うことによって、温度セン
サーからの信号に対するレベルＨより低いスレッシホー
ルドレベルして計数されるパルス数から温度センサーか
らの信号による影響を除去して判断するようにしたので
、例え、温度センサーからの異常信号と、部分放電に基
づく信号が重複して受信されても、確実に個別判定が可
能となり、予防保全に対する信頼度の向上に顕著な効を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる異常検知装置及び検知方法にお
ける電磁波受信後の信号処理の手順を示す概要ブロック
図、第２図は概要ブロック図の各所における信号の波形
を示すタイムチャー１・図、第３図は従来の温度センサ
ーによる過熱温度検知装置の一実施例を示す概要斜視図
、第４図は従来の過熱温度検知装置に使用するラジオ受
信機の処理手順を示す概要ブロック図である。 １・・・温度センサー　２・・・電源変流器３・・・高
圧母線　　　４・・・被検部５・・・電磁波 １０・・処理分肢回路Ｈ １１　・ １２　・ １３　・ １４　・ １５　・ １６　・ ２０　・ ３０　φ １Ａ １Ｂ ３２　・ ３３　Φ ３４　・ ５１　φ ５２　・ ・レベル弁別回路 ・周期性検定回路 ・継続時間検定回路 ・計数回路 ・論理積回路 ・減算回路 ・処理分肢回路Ｌ ・受信アンテナ　３１・・ラジオ受信機・・バンドパス
フィルター回路 ・・検波回路 ・フィルター回路 ・測定回路 ・外部出力端子 ・温度異常警報 ・絶縁異常警報

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配電盤容器の内部に収納された異常検知装置の無線
   受信装置において、 検波出力を入力とする第１並びに第２の処理分肢回路の
   夫々に設けられた、スレッシホールドレベル設定機能を
   有するレベル弁別回路、一定のゲート時間内に検出され
   るパルス列のバルス数を計数する計数回路、この計数回
   路と並列に設けられた、パルス列のトリガー入力間隔が
   電源電圧周波数１周期の２分の１を下回らない範囲の時
   間内に在るとき、再トリガーするリトリガー方式の単安
   定マルチバイブレータからなる周期性検定回路、この周
   期性検定回路が出力するパルスのパルス幅が一定時間以
   上継続することを検出する継続性検定回路、前記第１の
   処理分肢回路の前記計数回路が出力する計数値を前記第
   ２の処理分肢回路の計数回路の計数値から減算する減算
   回路、前記計数回路と前記継続性検定回路の検定結果と
   の論理演算によって、温度センサーから放射された電磁
   波と判定する回路、この判定結果に基づき温度異常を警
   報表示する回路、並びに前記減算回路と前記第２の処理
   分肢回路の検定回路の検定結果との論理演算によって絶
   縁材から放射された部分放電に基づく電磁波と判定する
   回路、この判定結果に基づき絶縁異常を警報表示する回
   路とから構成されることを特徴とする配電盤の異常検知
   方式