JPH07181218A - 部分放電検出法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、部分放電波形の周波数特性データ及
び位相特性データの各特徴から、既知の部分放電波形の
みならず未知の部分放電波形をも高精度かつ高速に自動
的に検出すること。 【構成】ガス絶縁機器内に発生した部分放電波形を検出
し、この波形から周波数特性データの特徴及び位相特性
データの特徴を抽出し、ニューラルネットワーク装置(1
5)において、これら抽出した周波数特性データの特徴及
び位相特性データの特徴と学習した周波数特性データ及
び位相特性データとを比較して部分放電を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＦ₆ ガスなど絶縁性
の優れたガスを絶縁媒体としたガス絶縁機器等に係り、
特に絶縁機器内に発生する部分放電を検出する部分放電
検出法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、変電所などを構成する電力機器と
しては、接地電位にある金属容器内に高電圧導体を配設
し、この金属容器内に絶縁性能の優れたガス、例えば、
ＳＦ6ガスを圧縮充填してなるガス絶縁機器が採用され
ることが多い。

【０００３】このようなガス絶縁機器に使用されるＳＦ
₆ ガスは、平等電界のもとでは非常に優れた絶縁特性を
示す反面、不平等電界のもとでは絶縁特性が極端に低下
する。

【０００４】かかる絶縁性ガスを用いたガス絶縁機器に
おいて、その容器内の電界分布を乱す要因としては種々
の要因が考えられる。その主な要因としては、高電圧導
体表面の打痕などの欠陥および組立時あるいは輸送時に
内部に混入する金属異物などが挙げられる。又、組立ミ
スによる高電圧導体部の接触不良、絶縁スペーサにおけ
るボイドなどの欠陥も要因の一つであると考えられる。

【０００５】そして、これらの欠陥により、ガス絶縁機
器内部に不平等電界が形成されると、運転状態において
部分放電が発生し、ついには全路破壊という重大事態に
至る可能性がある。従って、全路破壊に至る前の部分放
電を確実に検出し、全路破壊を未然に防止する必要があ
る。

【０００６】以上のような背景から、ガス絶縁機器内部
に発生する部分放電を検出するための各種の部分放電検
出法が開発されている。その一つとして部分放電検出法
があり、これは部分放電が発生し易くかつノイズが含ま
れにくいとされている特定周波数の信号を取り出すこと
によって部分放電を検出する方法である。

【０００７】図５はかかる部分放電検出法を適用したガ
ス絶縁機器の一例を示す回路図である。ガス絶縁機器
は、金属容器１と、この金属容器１を電気的に分割する
絶縁スペーサ２とを備えており、複数の金属容器１が、
絶縁スペーサ２を介して連結されている。

【０００８】又、金属容器１の内部には、図示していな
い送電線路に電気的に接続された高電圧充電部である高
電圧導体３が収納され、絶縁スペーサ２によって支持さ
れている。なお、金属容器１は、図示していない接地線
によって接地されている。

【０００９】又、絶縁スペーサ２には、検電用の埋設電
極４が設けられ、この埋設電極４と金属容器１との間に
は、浮遊容量Ｃ２が存在し、この浮遊容量Ｃ２はコンデ
ンサ５として示されている。そして、このコンデンサ５
の両端子には、信号引き込み線６を介して部分放電検出
器７が接続されている。

【００１０】この部分放電検出器７は、特定周波数の信
号を取り出すフィルタ８と、取り出した信号を増幅する
増幅回路９と、信号のピーク値を検出するピークディテ
クタおよび積分回路１０と、これらの回路を駆動する電
源１１とから構成されている。

【００１１】かかる構成であれば、高電圧導体３に高電
圧が印加されると、高電圧導体３と埋設電極４の間に存
在する浮遊容量Ｃ１とコンデンサ５とにより分圧器が形
成され、コンデンサ５の両端に分担電圧が発生する。

【００１２】そして、金属容器１内で部分放電パルス
（コロナパルス）が発生すると、コンデンサ５の分担電
圧には、その放電に起因する高周波成分（信号）が重畳
され、信号引き込み線６を介して部分放電検出器７に入
力される。

【００１３】この部分放電検出器７においては、以上の
ような高周波成分を含む信号から、まず、フィルタ８に
よって部分放電パルスに相当する特定周波数の信号が取
り出され、増幅回路９で増幅された後、ピークディテク
タおよび積分回路１０を介して外部に出力される。そし
て、この出力信号により、開閉器内部で部分放電が発生
したことを検知することとなる。このように部分放電パ
ルスに相当する電気信号により絶縁機器内に発生する部
分放電を検出し、その検出出力よりエキスパートが部分
放電発生を判定することになる。

【００１４】しかしながら、このような部分放電検出法
では、次に述べるような問題点がある。即ち、部分放電
検出の判定を豊富な知識を有するエキスパートにより行
なう場合、各エキスパートにより個人差があるため、検
出結果が必ずしも同一なものにはならず、又知識や経
験、再現性には限界がある。

【００１５】このため人為的ミスが発生する可能性も残
り、特に未知の部分放電波形あるいは発生要因が複合し
ている場合等の検出には、これらの問題はさらにクロー
ズアップされる。

【００１６】一方、実際に複数の変電所の構成や環境、
部分放電検出器の接続位置等によって部分放電波形の周
波数特性データが異なることが明らかである。しかし、
部分放電信号の中にノイズが含まれていた場合、これが
部分放電なのかノイズなのか高精度に検出することは困
難となっている。なお、以上のような問題点はガス絶縁
機器だけでなく絶縁油を封入した絶縁機器などの部分放
電を検出する場合も同様に生じている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように部分放電
検出の判定をエキスパートにより行うのは、人為的ミス
の発生する可能性があり、又ノイズの影響により高精度
に部分放電を検出することは困難である。

【００１８】そこで本発明は、既知の部分放電波形でな
く未知の放電波形に対しても高精度にかつ高速に自動的
に検出できる部分放電検出法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、絶縁
媒体を封入した接地電位の金属容器内に高電圧部を配置
してなる絶縁機器内に発生する部分放電を検出する部分
放電検出法において、絶縁機器内に発生の可能性のある
複数の部分放電波形の周波数特性データ及び交流印加電
圧を基準とした複数の部分放電波形の位相特性データを
予めニューラルネットワークに学習させ、絶縁機器内に
発生した部分放電波形及びノイズ波形を検出するステッ
プと、このステップで検出された部分放電波形から周波
数特性データの特徴を抽出すると共に交流印加電圧を基
準として部分放電波形の位相特性データの特徴を抽出す
るステップと、このステップで得られた周波数特性デー
タの特徴及び位相特性データの特徴とニューラルネット
ワークに学習させた周波数特性データ及び位相特性デー
タとをそれぞれ比較して部分放電を判定するステップ
と、を有して上記目的を達成しようとする部分放電検出
法である。

【００２０】請求項２によれば、周波数特性データの抽
出を２つ以上の周波数領域の波形をパターン化するもの
である。請求項３によれば、絶縁媒体を封入した接地電
位の金属容器内に高電圧部を配置してなる絶縁機器内に
発生する部分放電を検出する部分放電検出装置におい
て、絶縁機器内に発生した部分放電波形及びノイズ波形
を検出する部分放電検出器と、この部分放電検出器によ
り検出された部分放電波形から周波数特性データの特徴
を抽出すると共に交流印加電圧を基準として部分放電波
形の位相特性データの特徴を抽出する特徴抽出手段と、
絶縁機器内に発生の可能性のある複数の部分放電の波形
の周波数特性データ及び交流印加電圧を基準とした複数
の部分放電波形の位相特性データを予め学習し、特徴抽
出手段により得られた周波数特性データの特徴及び位相
特性データの特徴と予め学習した周波数特性データ及び
位相特性データとをそれぞれ比較して部分放電を判定す
るニューラルネットワーク手段と、を備えて上記目的を
達成しようとする部分放電検出装置である。

【００２１】

【作用】請求項１によれば、各部分放電波形の周波数特
性データ及び交流印加電圧を基準とした各部分放電波形
の位相特性データを予めニューラルネットワークに学習
させておき、この状態に、絶縁機器内に発生した部分放
電波形及びノイズ波形を検出し、これら波形から周波数
特性データの特徴を抽出すると共に部分放電波形の位相
特性データの特徴を抽出する。そして、これら周波数特
性データの特徴及び位相特性データの特徴を、それぞれ
ニューラルネットワークに学習させた周波数特性データ
及び位相特性データと比較して部分放電を判定する。

【００２２】請求項２によれば、周波数特性データの抽
出を２つ以上の周波数領域の波形をパターン化してい
る。請求項３によれば、絶縁機器内に発生した部分放電
波形及びノイズ波形を部分放電検出器により検出し、こ
の検出された部分放電波形から特徴抽出手段により周波
数特性データの特徴を抽出すると共に交流印加電圧を基
準として部分放電波形の位相特性データの特徴を抽出す
る。これら抽出された周波数特性データの特徴及び位相
特性データの特徴を、それぞれニューラルネットワーク
手段において学習した周波数特性データ及び位相特性デ
ータと比較して部分放電を判定する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図１はガス絶縁機器に
適用した部分放電検出装置の構成図である。金属容器１
と埋設電極４とには、信号引き込み線６を介して各部分
放電検出器７、１２が接続されている。

【００２４】このうち一方の部分放電検出器７は部分放
電波形の位相特性データ検出用であり、他方の部分放電
検出器１２は部分放電波形の周波数特性データ検出用で
ある。

【００２５】又、これら部分放電検出器７、１２の各出
力端子には、それぞれ特徴抽出部１３、１４が接続され
ている。このうち特徴抽出部１３は、位相特性データの
特徴を抽出・規格化し、さらにパターン化する機能を有
している。

【００２６】又、特徴抽出部１４は、周波数特性データ
の特徴を抽出・規格化し、さらにパターン化する機能を
有している。ニューラルネットワーク装置１５は、ガス
絶縁機器内に発生の可能性のある複数の部分放電波形の
周波数特性データ及び交流印加電圧（ＡＣ印加電圧）を
基準とした複数の部分放電波形の位相特性データを予め
学習している。

【００２７】そして、このニューラルネットワーク装置
１５は、特徴抽出部１３により抽出された位相特性デー
タの特徴、及び特徴抽出部１４により抽出された周波数
特性データの特徴と、それぞれ学習した周波数特性デー
タ及び位相特性データとを比較して部分放電、又はノイ
ズかを判定する機能を有している。

【００２８】又、このニューラルネットワーク装置１５
は、部分放電波形データと、その部分放電の発生要因と
の関係を予め学習しており、部分放電の発生要因を分析
する機能を有している。

【００２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図２に示す部分放電判定の処理手順流れ図に従って
説明する。高電圧導体３に高電圧が印加されると、高電
圧導体３と埋設電極４の間に存在する浮遊容量Ｃ１とコ
ンデンサ５とにより分圧器が形成され、コンデンサ５の
両端に分担電圧が発生する。そして、ステップ＃１にお
いて金属容器１内で部分放電パルス（コロナパルス）が
発生すると、コンデンサ５の分担電圧には、その放電に
起因する高周波成分（信号）が重畳され、信号引き込み
線６を介して各部分放電検出器７，１２に入力される。

【００３０】次にステップ＃２において、一方の部分放
電検出器７は、放電に起因する高周波成分の重畳した電
圧を受け、その部分放電波形から図３に示すような位相
特性データを検出する。

【００３１】これと共に他方の部分放電検出器１２は、
放電に起因する高周波成分の重畳した電圧を受け、その
部分放電波形から図４に示すような周波数特性データを
検出する。

【００３２】そして、これら位相特性データ、周波数特
性データは、それぞれ特徴抽出部１３、１４に送られ
る。次にステップ＃３において、特徴抽出部１３は位相
特性データの特徴を抽出して規格化し、これと共に特徴
抽出部１４は周波数特性データの特徴を抽出して規格化
する。そして、次にステップ＃４において、それぞれ抽
出して規格化された位相特性データの特徴、及び周波数
特性データの特徴はパターン化され、次のステップ＃５
においてニューラルネットワーク装置１５に入力され
る。

【００３３】このニューラルネットワーク装置１５は、
ステップ＃６において、特徴抽出部１３により抽出され
た位相特性データの特徴、及び特徴抽出部１４により抽
出された周波数特性データの特徴と、学習した周波数特
性データ及び位相特性データとをそれぞれ比較して部分
放電、又はノイズかを判定する。

【００３４】又、このニューラルネットワーク装置１５
は、予め学習した周波数特性データ及び位相特性データ
に対する部分放電の発生要因と、それぞれ検出し抽出さ
れた周波数特性データ及び位相特性データと比較を比較
して部分放電の発生要因を分析する。

【００３５】そして、ステップ＃７において、ニューラ
ルネットワーク装置１５は、部分放電又はノイズかの判
定結果、部分放電の発生要因の分析結果を表示出力す
る。このように上記一実施例においては、ガス絶縁機器
内に発生した部分放電波形を検出し、この波形から周波
数特性データの特徴及び位相特性データの特徴を抽出
し、これら抽出した周波数特性データの特徴及び位相特
性データの特徴と学習した周波数特性データ及び位相特
性データとを比較して部分放電を判定するようにしたの
で、部分放電又はノイズによって発生したかを高速かつ
高精度に判定することができ、そのうえニューラルネッ
トワークを用いることにより既知の部分放電を判定で
き、さらに未知の部分放電の波形も高速かつ高精度に判
定できる。そして、この判定では、エキスパートによる
人為的ミスを発生することなく自動的に判定結果を得る
ことができる。

【００３６】又、部分放電の判定のみでなく、この部分
放電の発生要因をも分析してその結果を表示出力でき
る。なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでな
く次の通りに変形してもよい。

【００３７】例えば、周波数特性データの抽出を２つ以
上の周波数領域の波形とし、これら抽出した各周波数特
性データをパターン化してニューラルネットワーク装置
１５に入力するようにしてもよい。これにより、部分放
電の判定を、より高速かつ高精度にできる。

【００３８】又、処理手順の具体的内容や、使用する具
体的な装置などは適宜選択可能である。さらにガス絶縁
機器だけでなく、絶縁油を封入した接地電位の金属容器
内に高電圧部を配設してなる油入絶縁機器などの部分放
電検出をする方法としても同様に適用可能であり、上記
一実施例と同様に優れた効果を奏することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、部
分放電波形の周波数特性データと位相特性データの特徴
からニューラルネットワークを用いて既知の部分放電ば
かりでなく未知の部分放電をも高精度にかつ高速に自動
的に検出できる信頼性の高い部分放電検出法及びその装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る部分放電検出法を適用したガス絶
縁機器の一実施例を示す構成図。

【図２】部分放電検出法による処理手順を示す流れ図。

【図３】部分放電検出器の検出出力である位相特性デー
タを示す図。

【図４】部分放電検出器の検出出力である周波数特性デ
ータを示す図。

【図５】従来の部分放電検出法を適用したガス絶縁機器
を示す回路図。

【符号の説明】

１…金属容器、２…絶縁スペーサ、３…高電圧導体、４
…埋設電極、５…コンデンサ、６…信号引き込み線、７
…部分放電検出器（位相特性検出用）、１２…部分放電
検出器（周波数特性検出用）、１３，１４…特徴抽出
部、１５…ニューラルネットワーク装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大木 功 東京都中央区入船一丁目４番10号 東京電 力株式会社システム研究所内 (72)発明者 斉藤 琢 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 若林 誠二 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 ▲榊▼原 高明 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 丸山 志郎 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 長岡 聡 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁媒体を封入した接地電位の金属容器
   内に高電圧部を配置してなる絶縁機器内に発生する部分
   放電を検出する部分放電検出法において、 前記絶縁機器内に発生の可能性のある複数の部分放電波
   形の周波数特性データ及び交流印加電圧を基準とした複
   数の部分放電波形の位相特性データを予めニューラルネ
   ットワークに学習させ、 前記絶縁機器内に発生した前記部分放電波形及びノイズ
   波形を検出するステップと、 このステップで検出された部分放電波形から周波数特性
   データの特徴を抽出すると共に交流印加電圧を基準とし
   て前記部分放電波形の位相特性データの特徴を抽出する
   ステップと、 このステップで得られた周波数特性データの特徴及び位
   相特性データの特徴と前記ニューラルネットワークに学
   習させた周波数特性データ及び位相特性データとをそれ
   ぞれ比較して前記部分放電を判定するステップと、を有
   することを特徴とする部分放電検出法。
2. 【請求項２】 周波数特性データの抽出を２つ以上の周
   波数領域の波形をパターン化することを特徴とする請求
   項１記載の部分放電検出法。
3. 【請求項３】 絶縁媒体を封入した接地電位の金属容器
   内に高電圧部を配置してなる絶縁機器内に発生する部分
   放電を検出する部分放電検出装置において、 前記絶縁機器内に発生した部分放電波形及びノイズ波形
   を検出する部分放電検出器と、 この部分放電検出器により検出された部分放電波形から
   周波数特性データの特徴を抽出すると共に交流印加電圧
   を基準として前記部分放電波形の位相特性データの特徴
   を抽出する特徴抽出手段と、 前記絶縁機器内に発生の可能性のある複数の部分放電波
   形の周波数特性データ及び交流印加電圧を基準とした複
   数の部分放電波形の位相特性データを予め学習し、前記
   特徴抽出手段により得られた周波数特性データの特徴及
   び位相特性データの特徴と予め学習した周波数特性デー
   タ及び位相特性データとをそれぞれ比較して前記部分放
   電を判定するニューラルネットワーク手段と、を具備し
   たことを特徴とする部分放電検出装置。