JPH055064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は高電圧機器内部部分放電監視装置、特
に実運転中の変圧器、密閉型開閉装置等の高電圧
機器の内部で発生する部分放電を監視するのに適
した高電圧機器内部部分放電監視装置に関する。

変圧器や密閉型開閉装置（ミニクラツド装置）
等の高電圧機器は、実系統運転中機器内部におい
て部分放電が発生するとことが発端となつて絶縁
破壊事故を招く可能性がある。一度このような事
故が起こると電力系統の動揺や停止など極めて重
大な影響をおよぼす結果となる。このため実系統
運転中の高電圧機器においては絶縁破壊の前兆と
なる部分放電の発生の有無を連続的あるいは定期
的に監視して、機器の絶縁破壊事故を未然に防ぐ
ことが求められている。

〔従来技術とその問題点〕

運転中の高電圧機器の内部部分放電の検出方法
として電流パルスを検出する方法、放電音を検出
する方法、両者を併用する方法が知られている。
変圧器を例にとつて説明すれば、電流パルスを検
出する方法としては、変圧器内部に部分放電が発
生した際に、電気回路に発生する電流パルスを、
プツシングのPDタツプに接続した検出インピー
タンスや中性点と接地点間に接続した検出インピ
ーダンスにより検出する。しかしながら、実運転
中の変圧器に接続されている電力用送電線のの気
中部分放電や該送電線が拾う誘導雑音（以下これ
らを気中部分放電等という）が部分放電検出回路
に侵入したとき機器内部部分放電として検出され
るおそれがある。一方放電音を検出する方法は機
器のタンク壁にマイクロホンを取付け、このマイ
クロホンにより機器内部に発生した部分放電音を
検出するもので、この方法によれば、送電線の気
中部分放電等の影響がほとんどなく、前述した電
気的方法よりも現地試験に適している。しかしな
がらら、雨音や異物がタンク壁に当つた音や動物
がタンク壁上を動く音（以下これらを雨音等とい
う）により、誤動作する欠点がある。

また、部分放電の発生による電流パルスを検出
し、それにより同期式オシロスコープをトリガー
して、遅れて入る部分放電音によるマイクロホン
出力信号を監視する方法もあるが、この方法はオ
シロスコープに現われる電流パルス信号およびマ
イクロホン信号を監視する熟練した作業員を必要
とし、またこれらの信号が部分放電の消滅に伴な
い直ちに消えるので、実運転中の機器に常時設置
しても十分な信頼性を期待できない。また作業員
による昼夜連続監視は実際上不可能である。

通常、音響的方法では機器の部分放電音を超音
波マイクロホンで電気信号に変換し、それをマイ
クロホン内蔵の増幅器で増幅して、その出力電気
信号が高周波同軸ケーブル監視室まで伝送され
る。電気的方法でも動揺に高周波同軸ケーブルで
伝送される。

高周波同軸ケーブル（以下単にゲーブルとい
う）は電磁遮蔽が施こされ、ノイズの誘導を抑え
るようにできている。しかし、高電圧大電力を扱
う変電所や発電所では、開閉サージ、雷サージあ
るいは短絡大電流（以下これらを開閉サージ等と
いう）といつた大きな起誘導源となる要因が多く
あり、このため信号伝送ケーブルの途中でノイズ
の誘導を受けたりするため誤検出、誤判断を生じ
る。また電流パルス法と放電音法とを併用する方
法としては、たとえば特開昭55−117421号公報が
知られている。この方法は高電圧機器のプツシン
グ等に取り付けられた検出器に電流パルスが検出
されたとき時間カウントを開始し、高電圧機器の
タンク壁の異なる位置に取り付けられた複数個の
超音波マイクロホンに放電音が検出されたとき時
間カウントを停止する複数個のタイマーにより、
電流パルスに対する放電音パルスそれぞれの検出
遅れ時間を求め、この遅れ時間および放電音同志
の検出時間差が所定の範囲であつたとき、内部部
分放電があつたと判定するものである。この方法
は外部ノイズの発生頻度が少ない場合は有効であ
るが、電気的ノイズの発生頻度が高い場合は電気
的ノイズによつて時間カウントを開始してしまう
ために、内部放電があつてもこれをノイズと判定
してしまうような誤まりをおかす欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の状況に鑑みてなされたもの
で、外来ノイズが頻繁に侵入するような条件下で
も誤判断を防止し、信頼性の高い高電圧機器の内
部部分放電監視装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の要点〕

本発明によれば、上述の目的は、電気的検出器
および複数の音響検出器にそれぞれ対応して設け
られた複数チヤンネルの信号発生部および時刻検
出部によつて、所定のしきい値を超える電流パル
スおよび放電音パルスが検出されたとき個々のパ
ルスをパルスが検出されと時刻信号に変換し、前
記各チヤンネルに対応して設けられた記憶器に時
刻信号を記憶し、制御部によつて記憶データ数が
所定数に達したとき前記信号発生部を一時停止さ
せ、記憶データを判定部に転送する。判定部では
まず電流パルスと放電音パルスの検出時刻信号の
同時性を検定して該当する記憶データを消去し、
ついで電流パルスに対する放電音パルスの検出時
刻信号の遅れ時間および多数条件を検定して非該
当記憶データを消去し、さらに残つた記憶データ
の放電音パルス同志の検出時間差を検定し、所定
の時間差範囲に複数チヤンネルの放電音パルスが
存在するとき内部部分放電と判定して、記憶時刻
信号および警報を出力するよう構成することによ
つて達成された。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図において、１はたとえば変圧器、密閉開
閉装置等の高電圧機器で、この高電圧機器１の高
電圧プツシング２は送電線４に接続されている。
高電圧機器１内で部分放電が発生すると高圧プツ
シング２とPDタツプ３に接続された検出インピ
ーダンス（図示してない）により検出され、ケー
ブル５を介して増幅および波形整形機能を有する
部分放電検出器８に入力される。部分放電検出器
８は市販の物を用いることができる。一方、高電
圧機器１内で部分放電が発生した際に生じる部分
放電音パルスは油等の絶縁媒体中を伝播してタン
ク壁に達し、タンク壁の任意の位置に任意の間隔
を保つて設置された複数個（複数チヤンネル）の
音響的検出器、たとえば超音波マイクロホン６ａ
〜６ｃにより検出され、それぞれケーブル７ａ〜
７ｃを介して増幅および波形整形機能を有する検
出回路８ａ〜８ｃに入力される。ケーブル５，７
ａ〜７ｃはノイズの誘導をできるだけ避けるため
に同軸高周波ケーブルが用いられるか、検出した
電気信号を光信号に変換して光フアイバーで伝送
しかつ受信側で光信号を電気信号に逆変換して信
号処理をするために光フアイバー伝送システムが
用いられる場合がある。また超音波マイクロホン
６ａ〜６ｃとして市販の超音波検出器を用いても
よい。図中１０，１５，１７はトリガ信号発生部
で、部分放電検出器８および検波回路８ａ〜８ｃ
のそれぞれは信号線９，９ａ〜９ｃを介して、そ
の入力信号があらかじめ設定されたしきい値を越
えたときにワンシヨツトパルスを発生する比較器
１０，１０ａ〜１０ｃに入力される。比較器１
０，１０ａ〜１０ｃの出力パルスは制御部１００
からケーブル１０１を介して送られる制御信号に
よつて前記ワンシヨツトパルスの通過を制御され
る論理積回路１５，１５ａ〜１５ｃに伝送され、
制御部の制御信号がＨレベルの時、論理積回路を
通過したワンシヨツトパルスはトリガパルス発生
器１７，１７ａ〜１７ｃに入力される。トリガパ
ルス発生器からは２種類のトリガパルスが発生
し、そ一つはケーブル１８，１８ａ〜１８ｃを介
して時刻検出部６０，６０ａ〜６０ｃに伝送さ
れ、他の一つはメモリーアドレスカウンタ２１，
２１ａ〜２１ｃに伝送される。

時刻検出部６０，６０ａ〜６０ｃはデイジタル
時刻信号発生器５０を備え、データウエイ５１を
介してデイジタル時刻信号を受け入れるように待
機状態にあると同時に、電流パルスまたは放電音
パルスが検出されたときこれに同期してトリガパ
ルス発生器１７，１７ａ〜１７ｃから伝送される
トリガパルスに駆動されて、１個のデイジタル時
刻信号を取り込み、この信号を一時記憶する機能
を有するたとえばテンポラリーメモリーである。
このようにして所定のしきい値を超える電流パル
スおよび放電音パルスは、パルス変換部および時
刻検出部によつてそれぞれ検出時刻に対応した時
刻信号に変換される。７０，７０ａ〜７０ｃは時
刻検出部の各チヤンネルに対応して設けられた記
憶器でメモリーアドレスカウンタ２１，２１ａ〜
２１ｃよりケーブル２２，２２ａ〜２２ｃを介し
て送られる前記トリガパルスと同期した取り込み
指令信号によつて、時刻検出部に一時的に記憶さ
れた時刻信号をデータウエイ６１，６１ａ〜６１
ｃを介して取り込んで各チヤンネル別に順次記憶
する。またメモリアドレスカウンタ２１，２１ａ
〜２１ｃは記憶器の記憶データ数の各チヤンネル
別に計数し、そのうちいずれか１チヤンネルが所
定のデータ数に達したときケーブル１０２，１０
２ａ〜１０２ｃを介して制御部１００に信号を伝
送する。制御部１００はこの信号を受けてケーブ
ル１０１を介して前記論理積回路１５，１５ａ〜
１５ｃに伝送する制御信号をＨからＬレベルに変
えて比較回路１０，１０ａ〜１０ｃからのワンシ
ヨツトパルスの通過を阻止することにより記憶器
のデータ取り込みを一時停止する。制御部１００
はまたケーブル１０５を介して判定部９０に記憶
器７０，７０ａ〜７０ｃの記憶データの読み出し
を指令する。

判定部９０はデータウエイ８０を介して記憶器
７０，７０ａ〜７０ｃの記憶データを読み出し、
まず電流パルスと放電音パルスの検出時刻の同時
性を検定して該当する時刻信号をノイズと判定し
て記憶器から消去する。ついでそれぞれの電流パ
ルスの検出時刻を基準にして、それより遅れた所
定時間範囲内に放電音パルスが各チヤンネル全数
または各チヤンネルの過半数に検出されているか
否かを検定し、この条件を満足しない電流パルス
あるいは放電音パルスの検出時刻信号を記憶器か
ら消去する。つぎに残された電気パルスおよび放
電音パルスの検出時刻信号の前記条件を満たす一
組または多数組のパルス群それぞれについて、放
電音パルスの検出時刻信号相互の検出時間差を検
定し、検出時間差が所定の時間範囲にあつたとき
はじめて被監視機器の内部部分放電と判定する。
さらに内部放電と判定されたパルス群が所定の数
あつた場合パルス群の時刻信号をケーブル９３を
介してプリンタ９４にプリントアウトするととも
に、警報信号を出力ケーブル９１を介して警報器
９２に出力する。判定部９０において上述の検定
が終ると、ケーブル１１０を介して制御部１００
に信号が出力され、ケーブル１０１を介して論理
回路１５に送られている制御信号がＬからＨレベ
ルに変わり、監視装置は再び監視動作を開始す
る。

つぎに判定部９０における各種判定操作の根拠
について説明する。まず開閉サージ等に起因する
誘導ノイズは電気的検出器および音響検出器のい
ずれにおいても同一時刻に検出されるので、これ
を利用して電流パルスと放電音パルスの同時性を
検定して時刻信号を消去することができる。つぎ
に高電圧機器１内で、内部部分放電が発生した場
合の超音波の伝播時間は、伝播媒質中の超音波の
伝播速度、高電圧機器の大きさ、高電圧機器にと
りつけられたマイクロホンの位置等で決まる一定
の範囲内に有る。たとえば、高電圧機器が油入電
力用変圧器である場合、機器の大きさにもよるが
通常は50マイクロ秒〜10ミリ秒の範囲であり、こ
の事に基づいて、判定部では電流パルスに対する
放電音パルスそれぞれの遅れ時間が高電圧機器内
の伝播媒質中の超音波の伝播速度、高電圧機器の
大きさ、高電圧機器にとりつけられたマイクロホ
ンの位置等を考慮して設定される最小伝播時間ｔ
minおよび最大伝播時間ｔ maxの範囲にある
かどうかを判断する。またそれぞれの放電音パル
ス相互の検出時間の差が高電圧機器内の伝播媒質
中の超音波の伝播速度、高電圧機器の大きさ、高
電圧機器にとりつけられたマイクロホンの位置等
を考慮して設定される最小伝播時間差td以上の差
がある事に基づいて、この条件を満たしたパルス
群のみを内部部分放電と判定する。すなわち、同
時性の検定でノイズと判断されず、遅れ時間の検
定でいずれもその遅れ時間がｔ minより大き
く、ｔ maxより小さい事が判断され、かつ、
検出時間差の検定で音パルス相互の検出時間差が
あると判断された時のみ内部放電として判断され
る。

第２図は電流パルスおよび放電音パルスのタイ
ムチヤートである。図においてCHIは電流パル
ス、CHA〜CHCは放電音パルスを示し、イは内
部放電が発生したときの典形的なパルス群Ｓ，S₁
〜S₃のパターンを、ロは外来電気ノイズNpが重
畳した場合をそれぞれ示している。イの場合、電
流パルスＳが検出されてからt₁〜t₃時間遅れて放
電音パルスS₁〜S₃が検出されている。したがつて
ｔ min＜t₁，t₂，t₃＜ｔ maxの検定と、音同
志検出時間差｜Ta−Tb｜、｜Tb−Tc｜、｜Tc−
Ta｜＞０の検定とを行なえば内部部分放電を特
定できる。ただしTa〜Tcは放電音１の検出時刻
である。またロの場合電流パルス検出時刻T₀と
放電音パルスの検出時刻Ta〜Tcの同時性検定を
行なえば外来電気ノイズを特定でき、Np，Np₁
〜Np₃が消去された後のパルス群Ｓ，S₁〜S₃が内
部放電か否かの判定は前記イについて説明したと
同様に判定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検え出されたノイズを含む電
流パルスおよび放電音パルスを各チヤンネル毎に
設けられたパルス変換部および時刻検出部によつ
てデイジタル化された検出時刻信号に変換し、こ
れをチヤンネル毎に設けられた記憶器に記憶さ
せ、所定数の記憶データが得られた時に記憶デー
タを判定部に読み出し、判定部において同時性の
検定、遅れ時間および多数の検定、ならびに音同
志の時間差検定を順次行ない、その度にノイズと
判定した検出時刻信号を記憶器から消去し、最後
に残つたパルス群が所定数あつたときはじめて内
部部分放電があつものと判定して、それぞれのパ
ルス群中の各パルスの検出時刻をプリントアウト
するとともに、警報を出力するように構成した。
その結果、まず検出パルスがデイジタル化された
検出時刻信号に変換されているので、多くのデー
タをマイクロコンピユータ等に収録することがで
き、また各種検定、判定作業が迅速かつ容易にな
つた。また多くの情報をもとにして内部放電か否
かの判定ができるため判定精度を著しく向上でき
た。また判定部において、４段階におよぶ検定、
判定を繰り返すことによつてノイズと判断される
時刻信号を記憶器から消去するように構成し、か
つ複数の内部放電パルスが検出された時はじめて
内部部分放電警報を発するようにした。したがつ
て従来方法のように内部放電を外部ノイズと誤判
断する危険性が著しく減少し、かつ警報の信頼性
を向上することができた。またプリントアウトさ
れる時刻信号は内部部分放電による電流パルスお
よび音響パルス群のみに整理されているので、た
とえば内部部分放電の発生位置を標定したいよう
な場合にプリントアウトされたデータを有効に利
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の示す部分放電監視
装置のブロツク図、第２図は電流パルスおよび放
電音パルスの検出時刻の特徴を説明するためのタ
イムチヤートである。 図において、１……被監視電器、３，８……電
気的検出回路、６……音響検出器、１０……比較
器、１５……論理積回路、１７……トリガパルス
発生器、（１０，１５，１７……パルス変換部）、
６０……時刻検出部、７０……記憶器、９０……
判定部、１００……制御部、９２……警報器、９
４……プリンタ、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高電圧機器の要所に取り付けられた電流パル
   ス検出器および複数個の放電音検出器にそれぞれ
   対応して設けられた前記各検出器の検出パルスが
   所定のしきい値を超えたときトリガ信号を発する
   パルス変換部と、このパルス変換部に対応して設
   けられトリガ信号の発生時刻を検出してデイジタ
   ル化された時刻信号に変換しかつこの時刻信号を
   一時記憶する複数個の時刻検出部と、前記時刻検
   出部のそれぞれに対応して設けられ時刻信号を所
   定数記憶する複数個の記憶器と、前記記憶器の記
   憶信号が所定数に達したとき時刻の検出を一時停
   止して記憶信号の転送を指令する制御部と、前記
   記憶器から転送された記憶信号を取り込み電流パ
   ルスと放電音パルスの検出時刻の同時性を検定し
   て該当する時刻信号を記憶器から消去し、ついで
   前記電流パルスにの検出時刻を基準にしてそれよ
   り遅れた所定時間内範囲に放電音パルスが各検出
   器または各検出器の過半数に検出されているかを
   検定して非該当記憶信号を消去し、さらに残つた
   記憶信号の放電音パルス検出時刻信号同志の検出
   時間差を求め各検出時間差が所定の範囲にあるパ
   ルス群が所定数あつたとき内部部分放電が発生し
   たと判定して警報信号ならびに内部部分放電によ
   る電流パルス検出時刻信号および前記放電音パル
   ス検出時刻信号のそれぞれの出力を指令する判定
   部とを備えたことを特徴とする高電圧機器の内部
   部分放電監視装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   パルス変換部が所定のしきい値を超える電流パル
   スおよび放電音パルスが検出されたときパルス信
   号を発する比較器と、前記制御部からの信号によ
   つて前記パルス信号を開閉制御する論理積回路
   と、この論理積回路の出力パルスに同期して２種
   類のトリガ信号を発する信号発生器とを含むこと
   を特徴とする高電圧機器の内部部分放電監視装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装
   置において、デイジタル化された時刻信号を発す
   る時刻信号発生器からなる時刻検出部が、前記パ
   ルス変換部の出力トリガ信号を受けたときデイジ
   タル時刻信号を一つ取り込んで一時記憶するテン
   ポラリメモリを備えたことを特徴とする高電圧機
   器の内部部分放電監視装置。