JPH02265129A - Partial discharge supervisory unit of electric equipment - Google Patents

Partial discharge supervisory unit of electric equipment

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JPH02265129A
JPH02265129A JP1084416A JP8441689A JPH02265129A JP H02265129 A JPH02265129 A JP H02265129A JP 1084416 A JP1084416 A JP 1084416A JP 8441689 A JP8441689 A JP 8441689A JP H02265129 A JPH02265129 A JP H02265129A
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partial discharge
sensor
wave
signal
amplified
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JP1084416A
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Tetsuo Yoshida
哲雄 吉田
Masaru Miyagawa
勝 宮川
Masazumi Shiraishi
白石 正純
Toshiomi Shimonaka
下中 俊臣
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Toshiba Corp
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  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To surely detect a fine partial discharge with AE(Acoustic Emission) wave by inserting a band pass filter having a specific resonance between a sensor and an amplifier. CONSTITUTION:A signal of an SE sensor 11 installed on the external wall of a closed case is inputted in a signal processing circuit by a cable 16. That is, a signal AE wave from the SE sensor 11 is connected to a band pass filter(BPF) 17 with a center frequency of 27kHz; and its output is amplified by a preamplifier(PA) 12, and amplified a main amplifier(MA) 14 through a high pass and a low pass filters(F) 13 as occasion demands, and thereafter, analog-to- digital(A/D) conversion is carried out by an analog-to-digital converter 15. Thereby, it is possible to detect the AE wave of a fine particle discharge to transfer it to a control board or a computer supervise it and also give an alarm, etc., so that an insulation trouble can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、スイッチギヤ等の電気機器において、絶縁劣
化に伴う部分放電を監視する部分放電監視装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a partial discharge monitoring device for monitoring partial discharge due to insulation deterioration in electrical equipment such as a switchgear.

(従来の技術) 一般にスイッチギヤ等は、絶縁物や絶縁媒体を介して主
回路充電部を絶縁し、電力の安定供給および開閉を行っ
ている。このスイッチギヤの一例として密閉容器内に略
大気圧のSF6ガスを封入し、かつ内部には、遮断器、
断路器、がいし、母線、ケーブルヘッド、接続導体等が
配設されている。
(Prior Art) In general, a switchgear or the like insulates a main circuit charging part through an insulating material or an insulating medium, and performs stable supply of electric power and opening/closing. As an example of this switchgear, SF6 gas at approximately atmospheric pressure is sealed in a sealed container, and a circuit breaker,
Disconnectors, insulators, busbars, cable heads, connection conductors, etc. are installed.

このような構成のものにおいて、異物の混入や、主回路
充電部の接続不良および温度変化によって絶縁物に熱応
力が加わり絶縁劣化した場合、部分放電が発生する。こ
の部分放電か、長時間持続して発生すると全面的な絶縁
破壊に進展しスイッチギヤの絶縁事故に結びつく危険性
がある。
In such a configuration, if thermal stress is applied to the insulator due to the introduction of foreign matter, poor connection of the main circuit charging section, or temperature change, and the insulation deteriorates, partial discharge occurs. If this partial discharge continues for a long period of time, it may develop into a complete dielectric breakdown and lead to a switchgear insulation failure.

そこで、部分放電を監視してその発生を早い時点で検出
する装置として、特公昭6349845号公報)に開示
されているように部分放電または微小放電に伴う電磁波
を検知するものがある。
Therefore, as a device for monitoring partial discharges and detecting their occurrence at an early stage, there is a device that detects electromagnetic waves associated with partial discharges or minute discharges, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6349845.

史には、部分放電による音波をA E (Acoust
jcEmission)により検知するものがあり、こ
のAEは、前記密閉容器にセンサを取付け、このセンサ
の出力をケーブルにより信号を伝播させ処理を行ってい
る。
Historically, sound waves caused by partial discharge are called AE (Acoust
In this AE, a sensor is attached to the sealed container, and the output of the sensor is processed by transmitting the signal through a cable.

この処理方法を使用した従来の部分放電検出装置の一例
について第5図を参照して説明する。
An example of a conventional partial discharge detection device using this processing method will be described with reference to FIG. 5.

船釣にはAEセンサ11で得られた信号をプリアンプ(
PA)12で増幅させ、フィルター(F)13で周波数
の分類を行い、このフィルター13はバイパスとローパ
スの機能があり、数1011zから数Mllzの周波数
の区別けをしている。区別けした信号は、メインアンプ
(MA)14で更に増幅され、A/D変換器15におい
てアナログからデジタル変換されると共に、部分放電に
よる信号を区別して、図示していない制御盤や計算機へ
転送され処理か行われる。
For boat fishing, the signal obtained by the AE sensor 11 is preamplified (
PA) 12 amplifies the signal, and a filter (F) 13 classifies the frequency. This filter 13 has bypass and low-pass functions and distinguishes frequencies from several 1011z to several Mllz. The differentiated signals are further amplified by the main amplifier (MA) 14, converted from analog to digital by the A/D converter 15, and the signals caused by partial discharge are distinguished and transmitted to a control panel or computer (not shown). processing is performed.

ここで、メインアンプ14より出力される信号(B点)
は、部分放電によるものとフィルターで通過させた周波
数、即ちノイズが重畳されている。
Here, the signal output from the main amplifier 14 (point B)
The frequency caused by partial discharge and the frequency passed by the filter, that is, noise are superimposed.

(発明が解決しようとする課題) 以上のような部分放電が長時間持続すると絶縁破壊に結
びつくので、その信号を適確に処理ししなければならな
いが、第5図のB点に出力される波形には、部分放電の
信号とノイズか重畳されている。ノイズは、前記したと
うりフィルターで通過された周波数の他に、静電的や電
磁的に結合された各周波数、特に数1.00 kHz以
上のノイズおよび検出系の電源より侵入するものがあり
、これらか部分放電によるAE波に重畳される。これら
のことより、微弱な部分放電ではAE波形の出力電圧も
小さいのでノイズがAE波より大きくなることがあり検
出感度がおちることがある。つまり、絶縁破壊に到る直
前のような大きな部分放電は検知されるものの、絶縁劣
化を起こし始めるような微弱な部分放電を確実に検出す
ることか極めて難しいという欠点がある。
(Problem to be solved by the invention) If the above partial discharge continues for a long time, it will lead to dielectric breakdown, so the signal must be processed appropriately, but it is output to point B in Figure 5. The partial discharge signal and noise are superimposed on the waveform. In addition to the frequencies passed by the filter as described above, noise includes electrostatically and electromagnetically coupled frequencies, especially noise of several 1.00 kHz or more, and noise that enters from the power supply of the detection system. , these are superimposed on the AE wave due to partial discharge. From these facts, in the case of a weak partial discharge, the output voltage of the AE waveform is also small, so the noise may become larger than the AE wave, and the detection sensitivity may decrease. In other words, although large partial discharges such as those immediately before dielectric breakdown can be detected, it is extremely difficult to reliably detect weak partial discharges that begin to cause insulation deterioration.

そこで、本発明は、微弱な部分放電をAE波で確実に検
知できる電気機器の部分放電監視装置を得ることを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a partial discharge monitoring device for electrical equipment that can reliably detect weak partial discharges using AE waves.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 電気機器の箱体に取付けられこの箱体に伝わる微弱な超
音波を電気信号に変換するアコースティックエミッショ
ンセンサと、このセンサの信号を増幅しフィルターを介
して部分放電をアコースティックエミッションにより検
出するものにおいて、前記センサと増幅器の間に、中心
周波数27kHzの共振を持ったバンドパスフィルター
を挿入したことを特徴とするものである。
[Structure of the invention] (Means for solving the problem) An acoustic emission sensor that is attached to a box of an electrical device and converts weak ultrasonic waves transmitted through the box into an electrical signal, and a filter that amplifies the signal of this sensor. The device detects partial discharge by acoustic emission via the sensor, and is characterized in that a bandpass filter having resonance at a center frequency of 27 kHz is inserted between the sensor and the amplifier.

(作用) 本発明によれば、部分放電による音波をAE波で見ると
、中心周波数が27 kHzであるので、AEセンサか
らの信号処理に、27 kHzを中心周波数トしたバン
ドパスフィルターを接続することにより、中心周波数が
27 kHzと異なる周波数成分を持ったノイズが侵入
せず、部分放電とノイズとの区別が容易となる。
(Function) According to the present invention, when looking at sound waves caused by partial discharge as AE waves, the center frequency is 27 kHz, so a bandpass filter with a center frequency of 27 kHz is connected to signal processing from the AE sensor. This prevents noise having a frequency component whose center frequency is different from 27 kHz from entering, and it becomes easy to distinguish between partial discharge and noise.

(実施例) 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明装置が適用される電気機器の一例としてのスイッ
チギヤは第1図のように)111成されている。
A switchgear as an example of electrical equipment to which the device of the present invention is applied is constructed as 111 (as shown in FIG. 1).

すなわち、密閉容器1内に略大気圧のSF6ガスを密封
し、かつ密閉容器]内には遮断器2、遮断器2に接続さ
れた断路器3、および一方の断路器3にはかいし4に固
定された母線5へ接続され、また他方の断路器3にはケ
ーブルへツー・′6へ接続され、これらの機器は接続導
体7で接続されているものがある。密閉容器1の前面開
口部には扉1aが設けられている。
That is, SF6 gas at approximately atmospheric pressure is sealed in a closed container 1, and a circuit breaker 2 is installed in the closed container, a disconnect switch 3 connected to the circuit breaker 2, and a switch 4 is connected to one of the disconnect switches 3. The other disconnector 3 is connected to a busbar 5 fixed to the busbar 5, and the other disconnector 3 is connected to a cable 2'6, and these devices are connected by a connecting conductor 7. A door 1a is provided at the front opening of the closed container 1.

しかしてコロナ放電の検出を行うために、密閉容器1の
外壁に11が取付けられ、このAEセンザ11の信号は
ケーブル16によって、以下に述べる信号処理回路に入
力される。すなわち、AEセンザ11からの信号、即ち
AE波は27kHzに中心周波数を持ったバンドパスフ
ィルター(BPF)17に接続されている。そしてバン
ドパスフィルター17の出力は従来装置と同様にプリア
ンプ(PA)12で増幅し、必要に応じてノーイパスと
ローパスのフィルター(F)13を介し、メインアンプ
(MA)14で増幅した後、A/D変換器15でアナロ
グとデジタル変換(A/D)を行い、部分放電のAE波
を検知して図示していない制御盤や計算機へ転送し、監
視すると共にアラーム等を出し、未然に絶縁小数を防ぐ
ものである。
In order to detect corona discharge, an AE sensor 11 is attached to the outer wall of the closed container 1, and a signal from the AE sensor 11 is inputted to a signal processing circuit described below via a cable 16. That is, the signal from the AE sensor 11, that is, the AE wave, is connected to a band pass filter (BPF) 17 having a center frequency of 27 kHz. Then, the output of the bandpass filter 17 is amplified by a preamplifier (PA) 12 as in the conventional device, passed through a noi-pass and low-pass filter (F) 13 as necessary, and amplified by a main amplifier (MA) 14. The A/D converter 15 performs analog-to-digital conversion (A/D), detects the AE wave of partial discharge, and transfers it to a control panel or computer (not shown) for monitoring and issuing alarms, etc., to prevent insulation. It prevents decimals.

ここで、バンドパスフィルター17の周波数特性につい
て第3図を参照して説明するが、中心周波数が27kH
zで±3kHzの幅を持った周波数を通過させ、それ以
外の周波数領域は最大で120dB減衰させる機能を持
っている。また、外来ノイズとして比較的高い周波数は
IMIIzて90dBの減衰特性を有している。
Here, the frequency characteristics of the bandpass filter 17 will be explained with reference to FIG. 3, and the center frequency is 27kHz.
It has the function of passing frequencies with a width of ±3 kHz in z, and attenuating other frequency regions by a maximum of 120 dB. Further, a relatively high frequency as external noise has an attenuation characteristic of 90 dB in IMIIz.

このようなバイトパスフィルター17を介したAE波を
第4図に示すが、AE波V は、第2図のメインアンプ
14の出側のA点での信号である。
FIG. 4 shows the AE wave passing through such a byte-pass filter 17, and the AE wave V is a signal at point A on the output side of the main amplifier 14 in FIG.

AE波V は、部分放電のパルスPDが発生すると小さ
なノイズの後、即ち、部分放電による音波か伝搬する時
間T (ms)後に現われ、27 kHzの周波数であ
り、あらかじめ設定しておいたしきい値Vl)を越えれ
ば、部分放電として検知できる。
The AE wave V appears after a small noise when the partial discharge pulse PD occurs, that is, after the propagation time T (ms) of the sound wave due to the partial discharge, has a frequency of 27 kHz, and has a preset threshold value. If it exceeds Vl), it can be detected as partial discharge.

AE波V の大きさは部分放電の大きさや発生類度によ
って異なり、また、伝播時間Tは絶縁媒体(ここではS
F6ガスであり、To−135III/sec・20℃
となる)により異なって(るか、AE波の周波数は変化
せずバンドパスフィルター17によりノイズが抑制され
、部分放電による2 7 kllZの周波数だけか通過
し増幅されるので、微弱な部分放電でも確実に検出でき
る。これは、ノイズが小さいためにAE波V が現われ
やすくなり、更に、しきい値Vbを下げられるので検出
感度が向上するためである。
The magnitude of the AE wave V varies depending on the magnitude and degree of occurrence of the partial discharge, and the propagation time T varies depending on the insulating medium (here S
F6 gas, To-135III/sec・20℃
The frequency of the AE wave does not change, noise is suppressed by the band pass filter 17, and only the frequency of 2 7 kllZ due to partial discharge is passed through and amplified, so even a weak partial discharge can be detected. Detection is possible reliably.This is because the AE wave V 2 appears more easily because the noise is small, and the detection sensitivity is improved because the threshold value Vb can be lowered.

このように、部分放電の検出感度か向上することにより
、絶縁劣化をする前段階の微弱な部分放電を検出でき、
gl前にアラーム等を出し、絶縁破壊事故を未然に防ぐ
ことができる。また、複雑とならない単純系の回路構成
で外部からのノイズに影響されず感度よく検出できる。
In this way, by improving the detection sensitivity of partial discharges, it is possible to detect weak partial discharges before insulation deterioration.
It is possible to prevent insulation breakdown accidents by issuing an alarm etc. before GL. In addition, the simple circuit configuration is not complicated, and detection is possible with high sensitivity without being affected by external noise.

[発明の効果] 本発明による電気機器の部分放電監視装置によれば、部
分放電により伝搬する音波の周波数と同等の中心周波数
27 kHzを持ったバンドパスフィルターをAEセン
サに接続することにより、外部からのノイズの影響を抑
制し、微弱な部分放電をAE波として確実に検知でき、
スイッチギヤ等の電気機器の絶縁劣化事故を未然に防ぐ
ことかできる。
[Effects of the Invention] According to the partial discharge monitoring device for electrical equipment according to the present invention, by connecting a bandpass filter having a center frequency of 27 kHz, which is equivalent to the frequency of sound waves propagated by partial discharge, to the AE sensor, the external suppresses the influence of noise from the source, and can reliably detect weak partial discharges as AE waves.
It is possible to prevent insulation deterioration accidents in electrical equipment such as switch gears.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による部分放電検出装置を設置したスイ
ッチギヤの一例を示す側面図、第2図は本発明による電
気機器の部分放電検出装置の一実施例を示すブロック図
、第3図は本発明の一実施例によるバンドパスフィルタ
ーの周波数特性図、第4図は本発明の一実施例による部
分放電パルスとAE波のオシログラム、第5図は従来の
部分放電検出装置の一例を示すブロック図である。 1・・・密閉容器、2・・・遮断器、3・・・断路器、
4・・・がいし、5・・・母線、6・・・ケーブルヘッ
ド、7・・・接続導体、8・・・センサ、9・・・ケー
ブル、]1・・・AEセンサ、]2・・・プリアンプ、
13・・・フィルター 14・・・メインアンプ、15
・・A/D変換器、17・・・バイパスフィルター出願
人代理人 弁理士 鈴江武彦
FIG. 1 is a side view showing an example of a switchgear equipped with a partial discharge detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a partial discharge detecting device for electrical equipment according to the present invention, and FIG. A frequency characteristic diagram of a bandpass filter according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an oscillogram of a partial discharge pulse and an AE wave according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional partial discharge detection device. It is a diagram. 1... Airtight container, 2... Circuit breaker, 3... Disconnector,
4... Insulator, 5... Bus bar, 6... Cable head, 7... Connection conductor, 8... Sensor, 9... Cable, ]1... AE sensor, ]2...・Preamplifier,
13... Filter 14... Main amplifier, 15
...A/D converter, 17...Bypass filter Patent attorney Takehiko Suzue

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電気機器の箱体に取付けられこの箱体に伝わる微弱な超
音波を電気信号に変換するアコースティックエミッショ
ンセンサと、このセンサの信号を増幅しフィルターを介
して部分放電をアコースティックエミッションにより検
出するものにおいて、前記センサと増幅器の間に、中心
周波数27kHzの共振を持ったバンドパスフィルター
を挿入したことを特徴とする電気機器の部分放電監視装
置。
Acoustic emission sensors are attached to the box of electrical equipment and convert weak ultrasonic waves transmitted through the box into electrical signals, and sensors amplify the sensor signal and detect partial discharge through a filter using acoustic emission. A partial discharge monitoring device for electrical equipment, characterized in that a bandpass filter having resonance at a center frequency of 27 kHz is inserted between the sensor and the amplifier.
JP1084416A 1989-04-03 1989-04-03 Partial discharge monitoring device for electrical equipment Expired - Lifetime JP2950425B2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5177375A (en) * 1974-12-27 1976-07-05 Babcock Hitachi Kk AKOOSUTEITSUKUEMITSUSHONNYORU KOZOBUTSUNO HAKAIYOCHIHOHO

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5177375A (en) * 1974-12-27 1976-07-05 Babcock Hitachi Kk AKOOSUTEITSUKUEMITSUSHONNYORU KOZOBUTSUNO HAKAIYOCHIHOHO

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