JPH0697250B2 - 部分放電電荷量測定装置 - Google Patents

部分放電電荷量測定装置

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JPH0697250B2
JPH0697250B2 JP62215781A JP21578187A JPH0697250B2 JP H0697250 B2 JPH0697250 B2 JP H0697250B2 JP 62215781 A JP62215781 A JP 62215781A JP 21578187 A JP21578187 A JP 21578187A JP H0697250 B2 JPH0697250 B2 JP H0697250B2
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建明 高木
欣二郎 伊藤
弘二 芳賀
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高電圧電気機器の絶縁システム中で発生する
部分放電を0.1Hzから60Hz程度までの低周波交流電圧を
印加して測定する部分放電電荷測定装置に関する。
〔従来の技術〕
高電圧電気機器例えば高圧回転電機のコイル絶縁システ
ム等においては、高圧コイル導体を密着して包囲する主
絶縁層中に空隙が存在したり、あるいは主絶縁層を包囲
するコロナ防止層等に電界が集中する損傷が生じたりす
ると、空隙や電界集中部で部分放電が発生して絶縁シス
テムの絶縁性能の低下が促進されることが知られてお
り、部分放電の測定が絶縁システムの絶縁診断方法とし
て重要視されている。また、部分放電の測定は数KVから
十数KVの商用周波交流電圧を絶縁システムに印加して行
う方法が広く行われているが、絶縁システムに流れる充
電電流が大きく、これに伴なって交流高圧電源の容量お
よび重量が増大して既設回転電機の設置場所に装置を持
ち込んで絶縁診断を行なう場合に大きな支障となる。そ
こで、交流高圧電源の周波数を0.1Hz程度の(極)低周
波数に下げて充電電流を低減することにより、交流高圧
電源を軽量化および省電力化する方法が注目されてい
る。
第3図は商用周波数の交流高電圧を印加して行う部分放
電を主対象とした従来の部分放電電荷量測定装置の概略
構成を示すブロック図である。図において、高圧回転電
機等の供試体1に高圧交流電源2により高電圧Vを印加
するとともに、結合コンデンサ3を介して測定器の検出
回路4が接続されることにより、供試体1の絶縁システ
ム中で発生した部分放電パルス10は供試体1→結合コン
デンサ3→検出回路4からなる閉回路を形成し、例えば
同調コイル等からなる検出回路4によって所定周波数の
振動パルスに変換された検出信号が減衰回路5によりレ
ベル調整され、同調増幅回路6で増幅され、検波回路7
で単極性の包絡線パルス10Bに変換され、尖頭値回路8
で波尾時定数150ms程度にパルス幅変調された部分放電
パルス10Bの波高値が電圧計9に表示されることによ
り、その指示値を検正パルスの注入により校正しておく
ことによって最大放電電化量を知ることができる。また
パルス発生頻度は同調増幅回路6の出力振動パルス10A
を入力信号とする係数率計により測定される。
第4図は包絡線パルス10Aの発生状況を印加電圧波形V
と対比して示す波形図であり、波高値の異なる部分放電
パルス10Aがランダムに並んだパルス列として観測され
る。また、電圧計9による最大放電電荷量Qmの指示は、
第4図における最大パルスPmの電荷量を指示することが
望まれるが、パルス幅変調されたパルス10Cの波尾定数
を大きくし過ぎると隣接パルス相互に重なりを生じて実
際より大きな値を指示するし、逆に時定数を短くすると
電圧計がパルス10Cのピーク値に追随できず、実際より
小さな値を指示するために、例えばパルス発生頻度が10
0PPS程度を基準にして波尾時定数が決められる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
高電圧電気機器の絶縁システムにおける部分放電の発生
頻度は印加電圧の波高値を一定とした場合、一般に印加
電圧の周波数にほぼ比例することが知られている。した
がって商用周波数で100PPS程度の部分放電発生頻度を基
準にして時定数が決められた従来装置を、0.1Hz程度の
低い周波数の交流電圧を印加して行う部分放電測定にそ
のまま使用したと仮定すると、部分放電発生頻度が数百
分の一に減少するために、放電電荷量の測定感度が著し
く低下するばかりか、電圧計の振針が動揺し、正しい放
電電荷量を測定できないという問題が生ずる。また、こ
の問題を解決するために、0.1Hz程度の極低周波数電圧
に適合したパルス幅変調特性を有する測定器を専用に設
けなければならないという欠点がある。
この発明の目的は、部分放電パルスの発生数および個々
の放電電荷量を把握することにより、放電電荷量の最大
値,平均値および放電電荷の大きさによって分級された
部分発生頻度等を、電源周波数や部分放電パルスの発生
頻度により制約されることなく測定できるようにするこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
従来問題点を解決するために、この発明によれば、低周
波交流電圧が印加される供試体の高電圧部に結合コンデ
ンサを介して接続されて前記供試体で発生した部分放電
パルスをレベル調整された所定周波数の減衰振動パルス
に変換する同調式検出部と、高速A/D変換器,レジス
タ,およびデジタル比較器からなりA/D変換された前記
減衰振動パルスの複数のピーク値データを順次相互に比
較して両側が低レベルのピーク値データに挟まれた高レ
ベルのピーク値データ値を検出し一時保持するピーク値
検出部と、前記高レベルのピーク値データをその大きさ
に対応して複数段階に分級しそれぞれピーク値データお
よびそのデータ数を記憶する記憶部と、記憶データを前
記低周波交流電圧の複数サイクルにわたって分級クラス
別に平均化して最大分級レベルによって最大放電電荷量
とその発生頻度を、他の分級レベルにおいて平均化され
た放電電荷とその発生頻度とを表示器に向けて出力する
放電電化量算出部および発生頻度算出部とを備えるもの
とする。
〔作用〕
上記手段において、供試体の高電圧印加部に結合コンデ
ンサを介して接続された同調式検出部により、部分放電
パルスをA/D変換しやすい所定の周波数の減衰振動パル
スに変換したことにより、放電パルスをA/D変換するに
要する処理時間が確保される。また、減衰振動パルスが
その第1振動波で振幅が大きく,第2波以降ピーク値が
減少するとともに、次の減衰振動パルスの第1波で再び
ピーク値が増大するという経時変化を繰返すことに着目
し、ピーク値検出部において高速A/D変換器でテジタル
変換されレジスタでコード化されたピーク値データを順
次相互に比較し、両側が低レベルのピーク値データに挟
まれた高レベルのピーク値データを検出してレジスタに
一時保持したことにより、次々に検出される部分放電パ
ルスに対応する減衰振動パルスそれぞれの第1振動波に
対応するピーク値データを放電パルスの発生頻度に影響
されることなく逐一精度よく検出することが可能にな
る。また、記憶部において、検出されたピーク値データ
をその大きさに応じて複数段階に分級してそのピーク値
およびデータ数を記憶し、放電電荷量算出部および発生
頻度算出部において電源周波数の複数サイクル分に相応
する記憶データを分級レベル別に平均化して最大分級レ
ベルによって最大放電電荷量とその発生頻度を、他の分
級レベルにおいて平均化された放電電荷量および発生頻
度を求め、その結果をデシタル表示したことにより、時
間的変動の大きい特性データを個々の放電パルスの放電
電荷量の算術平均値として発生頻度や電源周波数に束縛
されることなく表示することが可能となり、0.1Hzから6
0Hzにわたる広い周波数範囲にわたって高い信頼性およ
び測定精度を有する。測定装置が得られる。
〔実施例〕
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。
第1図はこの発明の実施例測定装置を示すブロック図、
第2図は実施例装置における要部のパルス波形図であ
る。図において、同調検出部11は、同調トランスを有す
る検出回路14,充電電流等の低周波成分を除去する低域
濾波器15,感出感度調整用の減衰器16,および増幅器17か
らなり、検出回路14が結合コンデンサ3を介して低周波
交流高圧が印加される供試体1の高電圧部に接続される
ことにより、供試体1で発生する部分放電パルス10を主
に結合コンデンサ3および供試体1の静電容量および同
調トランスのインダクタンスによって決まる振動周波
数,例えば50KHzから500KHz程度の減衰振動パルス10Eに
変換する。
第2図は部分放電パルス10として3個のパルスP1.P2.P3
が発生し、これを検出した同調式検出部11が減衰振動パ
ルス10E(P1),10E(P2),10E(P3)を順次出力した状
態を示したものであり放電の持続時間が数十ns程度と非
常に短かく,したがってパルス幅が極めて狭い部分放電
パルス10がデジタル化可能な周波数の減衰振動パルス10
Eに変換される。
減衰振動パルス10Eを入力信号とするピーク値検出部21
は、高速A/D変換器22,二つのレジスタ23,およびデジタ
ル比較器24で構成され、制御部20からの制御信号に基づ
いて次のように、動作する。以下その動作を第2図のア
ナログ波形を利用して説明する。第2図において、部分
放電パルスP1が発生し、同調式検出部11から減衰振動パ
ルス10E(P1)が出力されると、高速A/D変換器22はこれ
をデジタル信号に変換し、レジスタ23が第1波のピーク
値E1および第2波のピーク値E2をそれぞれコード化し、
最初のピータ値データE1を第1のレジスタに保持すると
ともに、両ピーク値データE1およびE2がデジタル比較器
24で相互に比較される。このとき、最新データE2のピー
ク値がE1のそれより小さいので、比較器はE2を減衰振動
波の第2波と判断して制御部20の指令信号に基づきE1
第2のレジスタに、E2を第1のレジスタに保留する。
次に部分放電パルスP2に対応する減衰振動パルス10E(P
2)が入力されると、その第1波のピーク値データE3
コード化されて比較器でE2と比較され、E2より大きい最
新データE3が次の放電パルスと判断されて第1のレジス
タがリセットされ、第1のレジスタに最新データE3が新
たに保持されつぎのピーク値データE4と比較される。こ
のときE3が最新データE4より大きいのでE3が部分放電パ
ルスの第1波と判断され、制御部20の指令信号に基づい
て第2のレジスタに保持されたピーク値データE1が後述
する記憶部に向けて出力されて第2のレジスタがリセッ
トされ、新たにピーク値データE3が第2のレジスタに保
持されるとともに、リセットされた第1のレジスタに最
新データE4が保持される。以下、E4対E5.E5対E6.E6対E7
の順序で相互比較が行われる。すなわち、第1のレジス
タに保持されたピーク値データ(En−)より最新デー
タ(En)が大きいときに第2のレジスタに保持されたピ
ーク値データが記憶部に向けて出力されるとともにピー
ク値データEnが第1のレジスタに保持され、次の比較で
最新データ(En+)が第1のレジスタに保持されたピ
ーク値データ(En)より小さいときにピーク値データEn
が第2のレジスタに,ピーク値データEn+が第1のレ
ジスタにそれぞれ保持されるという動作が各ピーク値デ
ータそれぞれについて繰返されることにより、部分放電
パルスP1,P2,P3等それぞれに対応する減衰振動パルスの
第1波のピーク値E1,E3,E6等がそれぞれ検出される。ま
たピーク値検出部21のデジタル処理に要する時間が減衰
振動パルスの振動周期によって確保される。なお、上記
ピーク値検出部21の動作は比較器24のピーク値検出信号
を制御部20が受けて発する制御信号により、レジスタの
セット,リセットおよび保持データの移送制御が行われ
る。
記憶部31はピーク値検出部21の第2のレジスタに保持さ
れたピーク値信号E1,E3,E6等を受けてあらかじめ設定さ
れた複数階段の分級レベルに基づいて入力データを複数
グループに分離して出力するレベル分級器32と、レベル
分級器32によって分級されたピーク値データをそれぞれ
記憶する記憶部33,および分級されたピーク値データ数
それぞれカウントする計数部34からなり、制御部20の指
令信号に基づいて制御される 放電電荷量算出部33は制御部20の指令信号に基づいて記
憶部33の記憶データを分級レベル別に取り込み、電源周
波数の1ないし10サイクル程度に相応する所定時間のピ
ーク値データを平均化したピーク値データを出力するも
のであり、供試体1に既知の模擬電荷を注入してピーク
値データを部分放電電荷量に換算する換算係数をあらか
じめ求めておけば、表示器50に最大放電電荷量,分級レ
ベル別に平均化された放電電荷量を表示することができ
る。また、発生頻度算出部42は制御部の指令信号に基づ
いて計数部34の分級レベル別カウントデータ数を平均化
して発生頻度に換算し表示器50に向けて出力する。な
お、同調式検出部11に部分放電パルスの極性切換回路を
設けることにより、放電電荷量,放電発生頻度を部分放
電パルスの正負極性別に分離して表示できることはいう
までもないことである。
〔発明の効果〕
以上、実施例装置についての説明によって明らかなよう
に、供試体としての高電圧電気機器の絶縁システムで発
生する急しゅんな波形の部分放電パルスをA/D変換可能
な振動周期の減衰振動パルスに変換し、ピーク値検出部
によりコード化された複数のピーク値データの中から減
衰振動パルスの第1波に相応するピーク値データを検出
し、これを分級してピーク値データを記憶部に,ピーク
値データ数を計数部にそれぞれ記憶するように構成し
た。その結果、コード化されたピーク値データによって
部分放電パルスそれぞれの放電電荷量を正確に測定する
ことが可能になり、かつ放電電荷量の表示値が部分放電
の発生頻度の影響を受けて変化するという従来技術の問
題点が排除されるので、商用周波数から0.1Hz程度の極
低周波数の商電圧を印加して行う絶縁システムの部分放
電測定を1台の測定器によってカバーできる汎用性の高
い部分放電電荷量測定装置を提供することができる。ま
た、個々の放電電荷量をその発生頻度に影響されること
なく正確に求められるので、放電電荷量およびその発生
頻度を電源周波数の複数サイクル分にわたって分級レベ
ル別に平均化して精度よく求めることが可能になり、部
分放電現象の時間的変動の影響がピーク値データを平均
化することによって排除され、絶縁システムの欠陥の解
明や絶縁診断,放電現象の解明等に有効な信頼性の高い
特性データを得ることができる。さらに、最大放電電荷
量,分級レベル別発生頻度および平均放電電荷量等を求
めるデータ処理が、個々の部分放電パルスのピーク値デ
ータに基づいて正確にかつほぼ完全に自動化された状態
で行われ、表示されるので、測定の人為的誤差が排除さ
れて広範囲かつ正確な特性データが得られるとともに、
部分放電測定作業およびそのデータ処理を著しく省力化
できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例装置の構成を示すブロック
図、第2図は実施例装置における要部の検出信号波形
図、第3図は従来装置を示すブロック図、第4図は従来
装置における部分放電パルス波形図である。 1:供試体、2:高電圧電源、3:結合コンデンサ、10:部分
放電パルス、10E:減衰振動パルス、11:同調式検出部、2
1:ピーク値検出部、31:記憶部、41:放電電荷算出部、4
2:発生頻度算出部、20:制御部、50:表示器、E1,E2
E7:ピーク値(ピーク値データ)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−53577(JP,A) 特開 昭50−81748(JP,A) 特開 昭57−144468(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低周波交流電圧が印加される供試体の高電
    圧部に結合コンデンサを介して接続されて前記供試体で
    発生した部分放電パルスをレベル調整された所定周波数
    の減衰振動パルスに変換する同調式検出部と、高速A/D
    変換器,レジスタ,およびデジタル比較器からなりA/D
    変換された前記減衰振動パルスの複数のピーク値データ
    を順次相互に比較して両側が低レベルのピーク値データ
    に挟まれた高レベルのピーク値データを検出し一時保持
    するピーク値検出部と、前記高レベルのピーク値データ
    をその大きさに対応して複数段階に分級しそれぞれピー
    ク値データおよびそのデータ数を記憶する記憶部と、記
    憶データを前記低周波交流電圧の複数サイクルにわたっ
    て分級クラス別に平均化して最大分級レベルによって最
    大放電電荷量とその発生頻度を、他の分級レベルにおい
    て平均化された放電電荷とその発生頻度とを表示器に向
    けて出力する放電電荷量算出部および発生頻度算出部と
    を備えたことを特徴とする部分放電電荷量測定装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
    て、ピーク値検出部が第1および第2のレジスタを持
    ち、比較ずみピーク値データを第1のレジスタに保持し
    て最新ピーク値データとの比較を行うとともに、第1の
    レジスタに保持されたピーク値データのレベルがその前
    後のピーク値データのそれに比べて大きいとき第1のレ
    ジスタに保持されたピーク値データを減衰振動パルスの
    第1波のピーク値データと判定して第2のレジスタに保
    持するものであることを特徴とする部分放電電荷量測定
    装置。
JP62215781A 1987-08-29 1987-08-29 部分放電電荷量測定装置 Expired - Lifetime JPH0697250B2 (ja)

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JPS6459084A JPS6459084A (en) 1989-03-06
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