JPH0817552A

JPH0817552A - 避雷器の劣化検出装置

Info

Publication number: JPH0817552A
Application number: JP14974694A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Eto; 伸夫江藤; Hiroshi Maekawa; 洋前川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】避雷器の印加電圧に３次高調波成分が含まれ
ていても抵抗分電流を精度よく検出する。【構成】電流検出手段２で検出した避雷器１の漏れ電
流からローパスフィルタ１４で商用周波数成分を抽出
し、避雷器１の容量分電流を仮定して設定し、漏れ電流
の商用周波数成分の実効値電流と容量分電流とから演算
回路１６で演算を行うことによって、精度のよい商用周
波数成分の抵抗分電流の実効値を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酸化亜鉛形避雷器の
特性劣化を検出する避雷器の劣化検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】酸化亜鉛形非直線抵抗体の優れた電圧電
流特性の非直線性を利用して直列ギャップをなくしたい
わゆる酸化亜鉛形避雷器は、常時系統電圧が非直線抵抗
体に印加されているので長期的な使用による劣化の懸念
がある。そのため漏れ電流計測による劣化診断が行われ
ている。しかしながら劣化によって増加し、ひいてはそ
の発熱によって熱暴走の原因となる抵抗分漏れ電流は通
常健全な状態では容量分漏れ電流の１０％程度の小さい
量であり容量分電流にマスクされている。避雷器の接地
線から変流器等の電流検出手段により検出される全漏れ
電流は容量分電流と抵抗分電流の合わさったものであり
この波高値あるいは実効値を測定していても劣化の兆候
を見い出すことはできない。劣化の傾向を早期に検出し
予防保全に役立てるためには全漏れ電流の中から抵抗分
電流を分離抽出する必要がある。

【０００３】図１２は、例えば特開平１−２７２０７５
号公報に記載された従来の避雷器の劣化検出装置の構成
図、１３図は図１２の避雷器の電気的な等価回路図、図
１４は印加電圧と避雷器の漏れ電流の位相関係を示す説
明図である。

【０００４】図１２〜図１４において、避雷器１の接地
線に貫通形高感度変流器からなる電流検出手段２が配設
され、変流器２の２次側に接続されたケーブル３により
アナログ伝送され検出部４にはいる。検出部４ではケー
ブル３が増幅部５につながり、その出力はシュミットト
リガ回路６及びアナログ・ディジタル変換器７に接続さ
れる。シュミットトリガ回路６及びアナログ・ディジタ
ル変換器７の出力は演算部８に入力される。

【０００５】演算部８はシュミットトリガ回路６の出力
をもとに全漏れ電流波形の周期を計測する周期測定部
９、アナログ・ディジタル変換器７より得られたデータ
をもとにキャンセル波の位相を求める位相検出部１０、
アナログ・ディジタル変換器７より得られたデータ、位
相検出部１０より得られたキャンセル波の位相をもとに
キャンセル波の波高値を求める波高値検出部１１及びア
ナログ・ディジタル変換器７より得られたデータ、位相
検出部１０より得られたキャンセル波位相、波高値検出
部１１により得られたキャンセル波波高値をもとにキャ
ンセル波を合成し、全漏れ電流データからキャンセル波
を差し引いて抵抗分電流を得るようにした抵抗分検出部
１２より成る。

【０００６】このような構成を有する本実施例の避雷器
劣化検出装置の作用は次の通りである。避雷器１の接地
線に常時流れている全漏れ電流は変流器２により検出さ
れ、ケーブル３によりアナログ伝送され、増幅部５によ
り適当なレベルの電圧信号に増幅される。シュミットト
リガ回路６は全漏れ電流信号の零点付近で反転する矩波
形を発生し、周期測定部９により全漏れ電流信号の基本
波分の周期Ｔが測定される。アナログ・ディジタル変換
器７は周期測定部９により得られた周期Ｔの整数分の
１、例えば１／２５６の間隔で（２〜３）Ｔの間、全漏
れ電流信号をサンプリングしてディジタイズする。こう
して得られた全漏れ電流信号データＩｏと周期Ｔをもと
に演算部８により抵抗分電流Ｉ_Rを分離・抽出する演算
が行われる。

【０００７】酸化亜鉛形避雷器の電気的等価回路は図１
３のように表されることが知られている。全漏れ電流Ｉ
ｏは容量分電流Ｉｃと抵抗分電流Ｉ_Rのベクトル和であ
る。もし酸化亜鉛形避雷器の静電容量、抵抗ともに線形
であるならば外部から位相信号をもってこないかぎり全
漏れ電流Ｉｏから容量分電流Ｉｃと抵抗分電流Ｉ_Rを分
離することは不可能である。しかし、酸化亜鉛形避雷器
の抵抗は電圧非直線性を有しているため正弦波電圧を印
加した場合に流れる電流には基本波分以上に奇数次の高
調波成分が現れる。

【０００８】一方、静電容量は線形であるため容量分電
流には高調波成分は含まれない。従って、全漏れ電流に
含まれる高調波分は抵抗分電流のもののみであり、これ
から抵抗分電流の位相、及びこれを９０°進めたものと
して容量分電流の位相が得られる。抵抗分電流に含まれ
る高調波分としては第３次のものが最も大きいので、第
３次調波分の位相を用いるのが実用的である。位相検出
部１０では、アナログ・ディジタル変換器７から得られ
た全漏れ電流データｉｏ（ｔ）をもとに図１４に示すよ
うにｔ＝０において、ｉｏ（ｔ）＝０となるようにデー
タを抽出する。そして、下記の数３の式が成り立つよう
に位相ｐａをきめる。数３において、ｐａはキャンセル
波（容量分電流）の位相、Ｔは周期、ωは角周波数（２
π／Ｔ）、εは零または微小な値である。

【０００９】

【数３】

【００１０】波高値検出部１１では容量分電流と抵抗分
電流の直交関係を利用して下記の数４の式が成り立つよ
うにキャンセル波（容量分電流）の波高値Ｉｃｐを求め
る。

【００１１】

【数４】

【００１２】抵抗分検出部１２では、以上により求めた
キャンセル波の位相ｐａと波高値Ｉｃｐをもとに下記の
数５の式から抵抗分漏れ電流ｉ_R（ｔ）を求める。

【００１３】

【数５】

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の避雷器の劣化検
出装置は以上のように構成されているので、避雷器に印
加される電圧に３次高調波成分が含有されているときに
は、３次高調波成分の位相や大きさが変化するので、抵
抗分電流を精度よく求めることが困難であるという問題
点があった。

【００１５】この発明は上記ような問題点を解消するた
めになされたもので、避雷器に印加される電圧に３次高
調波成分が含有していても、抵抗分電流を精度よく求め
ることができる避雷器の劣化検出装置を提供するもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】避雷器の劣化検出装置に
係る発明の請求項１は、酸化亜鉛形避雷器に商用周波数
の電圧Ｖが印加されたときの漏れ電流を測定し、漏れ電
流から抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、漏
れ電流を検出する電流検出手段と、漏れ電流から商用周
波数成分を抽出するローパスフィルタと、避雷器の容量
分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段と、
漏れ電流の商用周波数成分の実効値電流Ｉｏ及び容量分
電流Ｉｃから抵抗分電流Ｉ_Rを数６により算出する演算
回路とを備えたものである。

【００１７】

【数６】

【００１８】請求項２は、酸化亜鉛形避雷器に商用周波
数の電圧Ｖが印加されたときの漏れ電流を測定し、漏れ
電流から抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、
漏れ電流を検出する電流検出手段と、漏れ電流から商用
周波数成分を抽出するローパスフィルタと、避雷器の容
量分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段
と、漏れ電流の商用周波数成分の実効値電流Ｉｏ及び容
量分電流Ｉｃから抵抗分電流Ｉ_Rを数７により算出する
第１の演算回路と、ローパスフィルタの出力の容量分電
流がピーク値をとる時点を抵抗分電流の零点として抵抗
分電流の位相を決定し、抵抗分電流と同位相の正弦波を
発生する正弦波発生回路と、この正弦波発生回路が発生
した正弦波と抵抗分電流とから抵抗分電流の商用周波数
の正弦波形を出力する第２の演算回路とを備えたもので
ある。

【００１９】

【数７】

【００２０】請求項３は、酸化亜鉛形避雷器に商用周波
数の電圧Ｖが印加されたときの漏れ電流を測定し、漏れ
電流から抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、
漏れ電流を検出する電流検出手段と、漏れ電流から商用
周波数成分を抽出するローパスフィルタと、避雷器の容
量分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段
と、容量分電流がピーク値をとる時点を検出して容量分
電流の位相を決定し、容量分電流と同位相の余弦波を発
生する余弦波発生回路と、この余弦波発生回路が発生し
た余弦波と容量分電流とから容量分電流の余弦波形を出
力する演算手段と、電流検出手段が検出した漏れ電流か
ら演算手段が発生した余弦波の容量分電流を減算して高
調波分を含んだ抵抗分電流の波形を出力する減算回路と
を備えたものである。

【００２１】請求項４は、酸化亜鉛形避雷器に商用周波
数の電圧Ｖが印加されたときの漏れ電流を測定し、漏れ
電流から抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、
漏れ電流を検出する電流検出手段と、避雷器の容量分電
流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段と、漏れ
電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展開
し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピー
ク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の係
数が正になったときの第２の係数を抵抗分電流のピーク
値として出力する演算手段とを備えたものである。

【００２２】請求項５は、酸化亜鉛形避雷器に商用周波
数の電圧Ｖが印加されたときの漏れ電流を測定し、漏れ
電流から抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、
漏れ電流を検出する電流検出手段と、避雷器の容量分電
流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段と、漏れ
電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展開
し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピー
ク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の係
数が正になったときの基本波の余弦級数の第１の波形デ
ータを漏れ電流の第２の波形データから減算して出力す
る演算手段を備えたものである。

【００２３】請求項６は、請求項１から請求項５のいず
れかにおいて、容量分電流Ｉｃは指令された電圧Ｖによ
って算出するようにしたものである。

【００２４】請求項７は、請求項１から請求項５のいず
れかにおいて、容量分電流Ｉｃを避雷器の静電容量Ｃ、
避雷器の印加電圧Ｖ及び印加電圧の周波数ｆからＩｃ＝
２πｆｃＶにより設定するものである。

【００２５】請求項８は、請求項１から請求項５のいず
れかにおいて、容量分電流を避雷器の印加電圧、避雷器
の漏れ電流、印加電圧の位相及び漏れ電流の位相を測定
して決定するものである。

【００２６】請求項９は、請求項４または請求項５にお
いて、漏れ電流の波形の１サイクルの時間を求めてフー
リエ展開の周期にするものである。

【００２７】請求項１０は、請求項４または請求項５に
おいて、漏れ電流から商用周波数成分を抽出するローパ
スフィルタを設け、商用周波数成分の波形から１サイク
ルの周期を求めてフーリエ展開の周期にするものであ
る。

【００２８】

【作用】請求項１の発明では、検出した避雷器の漏れ電
流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出し、避
雷器の容量分電流を仮定して設定し、漏れ電流の商用周
波数成分の実効値電流と容量分電流とから演算回路で演
算を行うことによって、商用周波数成分の抵抗分電流の
実効値が得られる。

【００２９】請求項２の発明では、検出した避雷器の漏
れ電流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出
し、避雷器の容量分電流を仮定して設定し、漏れ電流の
商用周波数成分の実効値電流と容量分電流とから第１の
演算回路で商用周波数成分の抵抗分電流の実効値を得
る。また、ローパスフィルタの出力の容量分電流がピー
ク値をとる時点を検出して抵抗分電流の位相を決定し、
抵抗分電流と同位相の正弦波を正弦波発生回路で発生
し、正弦波と抵抗分電流とから第２の演算手段で演算を
行うことによって、商用周波数成分の抵抗分電流の波形
を得る。

【００３０】請求項３の発明では、検出した避雷器の漏
れ電流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出
し、避雷器の容量分電流を仮定して設定し、容量分電流
がピーク値をとる時点を検出して容量分電流の位相を決
定し、容量分電流と同位相の余弦波を余弦波発生回路で
発生させる。そして、余弦波と容量分電流とから演算回
路で容量分電流の余弦波形を出力し、電流検出手段で検
出した漏れ電流から余弦波の容量分電流を減算回路で減
算することによって、高調波分を含んだ抵抗分電流の波
形を出力する。

【００３１】請求項４の発明では、避雷器の静電容量、
印加電圧及び印加電圧の周波数から漏れ電流の容量分電
流を仮定して設定し、電流検出手段で検出した避雷器の
漏れ電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展
開し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピ
ーク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の
係数が正であることを演算手段で判断して、第２の係数
を抵抗分電流のピーク値として出力する。

【００３２】請求項５の発明では、避雷器の容量分電流
を仮定して設定し、電流検出手段で検出した避雷器の漏
れ電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展開
し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピー
ク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の係
数が正であることを演算手段で判断して、余弦級数の第
１の波形データを漏れ電流の第２の波形データから減算
して出力する。

【００３３】請求項６の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流を設定するときの電
圧を指令し、印加される電圧の条件によって容量分電流
を設定する。

【００３４】請求項７の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流Ｉｃを避雷器の静電
容量Ｃ、印加電圧Ｖ及び周波数ｆからＩｃ＝２πｆｃＶ
により設定する。

【００３５】請求項８の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流を避雷器の印加電
圧、漏れ電流、印加電圧の位相及び漏れ電流の位相を測
定して設定する。

【００３６】請求項９の発明では、請求項４または請求
項５において、漏れ電流の波形の１サイクルの時間を求
めてフーリエ展開の周期にすることによって、避雷器に
印加される電圧の周波数の変動の影響を低減させる。

【００３７】請求項１０の発明では、請求項４または請
求項５において、漏れ電流から商用周波数成分をローパ
スフィルタで抽出し、商用周波数成分の波形から１サイ
クルの周期を求めてフーリエ展開の周期にすることによ
って、避雷器に印加される電圧の周波数の変動の影響を
低減させる。

【００３８】

【実施例】

実施例１．以下、実施例１を図について説明する。図１
は実施例１の構成図、図２は避雷器の印加電圧と漏れ電
流の位相関係を示す説明図である。図１及び図２におい
て、１，２，Ｉｏ，Ｉｃ，Ｉ_R，Ｖは従来のものと同様
である。

【００３９】１３は増幅器で電流検出手段２で検出した
避雷器１の漏れ電流信号を増幅する。１４はローパスフ
ィルタで、増幅器１３で増幅された漏れ電流信号の商用
周波数成分のみを抽出し、漏れ電流Ｉｏとして出力す
る。１５は容量分電流設定手段で、避雷器１の静電容
量、印加電圧Ｖ及び印加電圧の周波数ｆから容量分電流
Ｉｃ＝２πｆｃＶにより仮定して設定する。１６は避雷
器１の抵抗分電流Ｉ_Rを算出する演算回路で、漏れ電流
の商用周波数成分の実効値電流Ｉｏ及び容量分電流Ｉｃ
から数８によって抵抗分電流Ｉ_Rを算出する。

【００４０】

【数８】

【００４１】容量分電流Ｉｃは、避雷器１に印加される
電圧Ｖがほぼ一定であり、避雷器１の静電容量Ｃが一定
であることから、印加電圧の商用周波数をｆとすると、
Ｉｃ＝２πｆｃＶで求められる。この容量分電流Ｉｃに
対応した信号を容量分電流設定手段１５から演算回路１
６へ出力する。なお、容量分電流Ｉｃは、実際に避雷器
１に電圧を印加して、印加電圧、漏れ電流、印加電圧の
位相及び漏れ電流の位相を実測して仮定した値を設定す
れば、より精度のよい設定値が得られる。

【００４２】避雷器１の等価回路は従来と同様に図１３
のように表される。そして、商用周波数成分のみのとき
のベクトル図は図２のようになる。図２から数９の式が
成り立ち、抵抗分電流Ｉ_Rを数１０によって求めること
ができる。

【００４３】

【数９】

【００４４】

【数１０】

【００４５】図１において、電流検出手段２で検出した
漏れ電流は、増幅器１３で増幅される。増幅された漏れ
電流は、ローパスフィルタ１４を通過することによっ
て、商用周波数成分のみの漏れ電流（実効値Ｉｏ）の信
号となる。この漏れ電流Ｉｏと設定された容量分電流
（実効値Ｉｃ）とが演算回路１６に入力される。演算回
路１６では上記の数１０の式による演算を行って抵抗分
電流（実効値Ｉ_R）を求める。

【００４６】以上により、高調波成分を除いた商用周波
数成分として抵抗分電流の実効値を求めるので、精度の
よい値を得ることができる。

【００４７】実施例２．図３は実施例２の構成図であ
る。図３において、１７は正弦波を発生する正弦波発生
回路で、ゲイン調節器１８と反転増幅器１９と連動スイ
ッチ２０ａ，２０ｂとコンパレータ２１と正弦波発生器
２２とで構成されている。２３は演算手段で、正弦波発
生回路１７が発生した正弦波と抵抗分電流とから商用周
波数の正弦波形を出力する。

【００４８】次に動作について説明する。図２におい
て、抵抗分電流Ｉ_Rは漏れ電流Ｉｏからθだけ位相が遅
れている。従って、漏れ電流Ｉｏからθだけ遅れた時点
から始まる正弦波形が抵抗分電流と同相の波形となる。
一方、このときの容量分電流Ｉｃはピーク値をとること
になるので、これを利用して抵抗分電流Ｉ_Rの位相を決
定することができる。

【００４９】図４は図３の各部の信号状態を示す説明図
である。（ａ）は電流検出手段２で検出した漏れ電流ｉ
ｏ（瞬時値）を容量分電流ｉｃ（瞬時値）及び抵抗分電
流ｉ_R（瞬時値）に分離した波形を示す。（ｂ）は漏れ
電流ｉｏである出力信号１３ａの波形である。（ｃ）は
ローパスフィルタ１４を通ったあとの出力信号１４ａの
波形である。（ｄ）はコンパレータ２１の出力信号２１
ａの波形である。（ｅ）は連動スイッチ２０ａ，２０ｂ
のＯＮ／ＯＦＦを示す。（ｆ）は演算回路２３の出力信
号２３ａの波形である。

【００５０】容量分電流ｉｃは時間ｔ₀から位相がθだ
け遅れてピーク値となり、抵抗分電流ｉ_Rは零となる。
このことから、容量分電流設定手段１５から容量分電流
Ｉｃに対応した信号をゲイン調節器１８に入力して、出
力として容量分電流Ｉｃのピーク値を得る。連動スイッ
チ２０ａはコンパレータ２１の出力信号２１ａがＨレベ
ルのときＯＮとなり、出力信号２１ａがＬレベルのとき
ＯＦＦとなる。また、連動スイッチ２０ｂはコンパレー
タ２１の出力信号２１ａがＨレベルのときＯＦＦとな
り、ＬレベルのときＯＮとなる。

【００５１】したがって、連動スイッチ２０ｂがＯＮの
ときはゲイン調節器１８の出力信号１８ａが、そのまま
出力信号２０ｃとなる。また、連動スイッチ２０ａがＯ
Ｎのときは、出力信号１８ａが反転増幅器１９で（−
１）倍した逆極性の出力信号２０ｃとなる。そのため、
ｔ₁時点では出力信号１４ａの方が出力信号２０ｃより
大きくなるので、コンパレータ２１の出力信号２１ａが
Ｈレベルとなり、連動接点２０ａがＯＮ、連動接点２０
ｂがＯＦＦとなる。この一連の動作から出力信号２０ｃ
は容量分電流Ｉｃの負のピーク値となる。

【００５２】ｔ₂時点では出力信号１４ａが出力信号２
０ｃより小さくなるので、コンパレータ２１の出力信号
２１ａがＬレベルとなり、ｔ₁時点とは逆に連動スイッ
チ２０ａがＯＦＦ、連動スイッチ２０ｂがＯＮとなる。
この結果、出力信号２０ｃは容量分電流Ｉｃの正のピー
ク値となる。そして、ｔ₃時点で再びｔ₁時点と同じ動作
となり、以後は上記の動作を繰り返すことになる。

【００５３】コンパレータ２１の出力信号２１ａのクロ
ック信号は、抵抗分電流と同期しているので、この波形
を積分器や市販されているマルチファンクションＩｃを
適用した正弦波発生器２２で正弦波形に変換する。この
正弦波形は、大きさが一定で位相が変わるのみである。
そこで、演算回路２３で正弦波発生回路２２の出力であ
る正弦波と演算回路１６の出力である抵抗分電流とを乗
算して補正することによって、商用周波数成分の抵抗分
電流の波形を出力信号２３ａとして得る。この出力信号
２３ａを波形観測に利用できる。

【００５４】実施例３．図５は実施例３の構成図であ
る。図において、２４は出力信号２４ａとして余弦波を
出力する余弦波発生回路で、ゲイン調節器１８と反転増
幅器１９と連動スイッチ２０ａ，２０ｂとコンパレータ
２１と余弦波発生器２５とで構成されている。２６は演
算手段で、容量分電流波形を出力信号２６ａとして出力
する。２７は減算回路で、高調波分を含んだ抵抗分電流
波形の出力信号２７ａを出力する。

【００５５】図６は図５の各部の信号状態を示す説明図
である。（ａ）〜（ｅ）は図４のものと同様である。
（ｆ）は演算回路２６の出力信号２６ａである。（ｇ）
は減算回路２７の出力信号２７ａで、高調波分を含んだ
抵抗分電流の波形である。

【００５６】図５において、コンパレータ２１の出力信
号２１ａを余弦波発生器２５で余弦波形に変形する。そ
して、演算回路２６で余弦波と容量分電流設定手段１５
の出力信号１５ａとを乗算して補正することによって、
容量分電流波形を出力信号２６ａとして得る。さらに、
減算回路２７で増幅器１３の出力信号１３ａ（図６
（ｂ））から演算回路２６の出力信号２６ａ（図６
（ｆ））を減算することによって、出力信号２７ａが高
調波分を含んだ抵抗分電流の波形として図６（ｇ）のよ
うに得られる。以上によって得られた出力信号２７ａを
波形観測として利用することができる。

【００５７】実施例４．上記実施例１〜３は、アナログ
方式でもデジタル方式でも適用できるが、以下に説明す
るのはＣＰＵを用いた信号処理が可能な方式である。図
７は実施例４の構成図である。

【００５８】図７において、２８はＡ／Ｄ回路で、増幅
回路１３のアナログの出力信号１３ａをデジタル信号２
８ａに変換する。２９はデジタル信号２８ａを記憶する
メモリである。３０はＣＰＵを有する演算回路で、メモ
リ２９の内容を読み出して処理する。

【００５９】演算回路３０は漏れ電流の波形を商用周波
数の逆数の周期でフーリエ展開し、基本波の余弦級数の
係数（ａ₁）と容量分電流のピーク値とがほぼ等しく、
かつ基本波の正弦級数の係数（ｂ₁）が正になったとき
の係数ｂ₁を抵抗分電流のピーク値として出力する。

【００６０】ここで、図２のθをｘに置き変えて、ｘの
任意の角度で漏れ電流Ｉｏの波形をフーリエ変換する
と、係数ａ₁及び係数ｂ₁は数１１の式で表される。

【００６１】

【数１１】

【００６２】この関係を縦軸にｘ、横軸に係数ａ₁，ｂ₁
として表したのが図８である。図８からわかるように、
ｘ＝θの時点が図２の関係にあるときの漏れ電流波形を
フーリエ展開したときで、係数ａ₁及びｂ₁が共に正であ
る。この時点で係数ａ₁が容量分電流Ｉｃのピーク値に
ほぼ等しい値（Ａ点）であって、係数ｂ₁が抵抗分電流
のピーク値である。

【００６３】以上の関係を利用して図９の処理によって
抵抗分電流を求めることができる。図８において、サン
プリング間隔を１０°程度にして遂次変更しながら実施
する。したがって、サンプリング間隔が連続的でないの
で、容量分電流Ｉｃのピーク値と係数ａ₁とが必ずしも
一致しない場合があるため、係数ａ₁が容量分電流Ｉｃ
のピーク値にほぼ等しい値で位相判定するようにしてい
る。なお、図８のＣ点でも係数ａ₁が容量分電流Ｉｃの
ピーク値に等しい値になるがｂ₁が負になるので、図９
のフローの終了条件を満足しない。

【００６４】図９で、抵抗分電流の求め方を示すフロー
チャートである。図９において、ステップＳ₁で波形の
フーリエ変換をする。次にステップＳ₂で余弦級数の係
数ａ₁が容量分電流のピーク値とほぼ等しいかどうかの
判断を行う。ほぼ等しい場合はステップＳ₃で正弦級数
の係数ｂ₁が正か負かを判断する。係数ｂ₁が正の場合は
ステップＳ₄で係数ｂ₁の値を出力する。この係数ｂ₁が
抵抗分電流のピーク値である。また、ステップＳ₂で係
数ａ₁が容量分電流のピーク値と等しくない場合、また
は等しくても係数ｂ₁が負の場合には、ステップＳ₅でフ
ーリエ変換の位相を変えて再びステップＳ₁からの処理
を行う。

【００６５】上記の説明では容量分電流設定手段１５か
ら容量分電流Ｉｃの信号を入力しているが、演算回路３
０にデータとして保存しておくこともできる。以上のよ
うに、漏れ電流の波形をフーリエ展開することによっ
て、マイクロコンピュータなどのＣＰＵで簡単に商用周
波数成分の抵抗分電流を演算処理できる。

【００６６】実施例５．図１０は実施例５の処理を示す
フローチャートである。図１０において、ステップＳ₁
〜Ｓ₃，Ｓ₅は図１０と同様である。図１０において、ス
テップＳ₆で漏れ電流データから抵抗分電流データを減
算することによって、高調波成分を含んだ抵抗分電流の
波形データが得られる。

【００６７】実施例６．上記各実施例では容量分電流Ｉ
ｃが一定値であることを仮定しているが、実際には容量
分電流Ｉｃ＝２πｆｃＶの式から印加電圧Ｖが変化する
と、その変化分が誤差になる。この印加電圧Ｖに相当す
る電圧は、通常は変電所の監視室等で検出して管理され
ている。そこで、検出された印加電圧Ｖを使用すること
によって、精度よく抵抗分電流の検出を行うことができ
る。

【００６８】実施例７．上記実施例４及び実施例５で
は、フーリエ展開の周期を一定として計算しているが、
系統の電源周波数（商用周波数）が若干ではあるが変動
することが考えられる。この変動によって、フーリエ展
開の出力係数に誤差が発生する。そこで、図７の演算回
路３０で漏れ電流波形の１サイクル、例えば図６（ｂ）
に示すｔ₀時点からの時間Ｔを求めて、この時間Ｔをフ
ーリエ展開の周期にする。これによって、精度よく抵抗
分電流の検出を行うことができる。

【００６９】実施例８．図１１は実施例８の構成図であ
る。上記実施例７において、漏れ電流波形に高調波成分
が含まれていて検出精度が悪くなる場合に、図１１のよ
うに商用周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ
１４を設ける。このように商用周波数成分の信号に変換
してから波形の周期を求める。そして、求められた周期
を使用して漏れ電流の波形のフーリエ展開を行うことに
よって、精度よく抵抗分電流の検出を行うことができ
る。

【００７０】

【発明の効果】請求項１の発明では、検出した避雷器の
漏れ電流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出
し、避雷器の容量分電流を仮定して設定し、漏れ電流の
商用周波数成分の実効値電流と容量分電流とから演算回
路で演算を行うことによって、精度のよい商用周波数成
分の抵抗分電流の実効値を得ることができる。

【００７１】請求項２の発明では、検出した避雷器の漏
れ電流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出
し、避雷器の容量分電流を仮定して設定し、漏れ電流の
商用周波数成分の実効値電流と容量分電流とから第１の
演算回路で商用周波数成分の抵抗分電流の実効値を得
る。また、ローパスフィルタの出力の容量分電流がピー
ク値をとる時点を抵抗分電流の位相を決定し、抵抗分電
流と同位相の正弦波を正弦波発生回路で発生し、正弦波
と抵抗分電流とから第２の演算手段で演算を行うことに
よって、商用周波数成分の抵抗分電流の波形が得られる
ので、波形の観測ができる。

【００７２】請求項３の発明では、検出した避雷器の漏
れ電流からローパスフィルタで商用周波数成分を抽出
し、避雷器の容量分電流を仮定して設定し、容量分電流
がピーク値をとる時点を検出して容量分電流の位相を決
定し、容量分電流と同位相の余弦波を余弦波発生回路で
発生させる。そして、余弦波と容量分電流とから演算回
路で容量分電流の余弦波形を出力し、電流検出手段で検
出した漏れ電流から余弦波の容量分電流を減算回路で減
算することによって、高調波分を含んだ抵抗分電流の波
形が得られるので、波形の観測ができる。

【００７３】請求項４の発明では、避雷器の静電容量、
印加電圧及び印加電圧の周波数から漏れ電流の容量分電
流を仮定して設定し、電流検出手段で検出した避雷器の
漏れ電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展
開し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピ
ーク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の
係数が正であることを演算手段で判断して、第２の係数
を抵抗分電流のピーク値として出力する。これによっ
て、抵抗分電流を容易に演算処理で得ることができる。

【００７４】請求項５の発明では、避雷器の容量分電流
を仮定して設定し、電流検出手段で検出した避雷器の漏
れ電流の波形を商用周波数の逆数の周期でフーリエ展開
し、基本波の余弦級数の第１の係数と容量分電流のピー
ク値とがほぼ等しく、かつ基本波の正弦級数の第２の係
数が正であることを演算手段で判断して、余弦級数の第
１の波形データを漏れ電流の第２の波形データから減算
して出力する。これによって、高調波成分を含んだ抵抗
分電流を容易に演算処理で得ることができる。

【００７５】請求項６の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流を設定するときの電
圧を指令し、印加される電圧の条件によって容量分電流
を設定するので、精度のよい抵抗分電流を得ることがで
きる。

【００７６】請求項７の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流Ｉｃを避雷器の静電
容量Ｃ、印加電圧Ｖ及び周波数ｆからＩｃ＝２πｆｃＶ
により設定するので、設定が容易にできる。

【００７７】請求項８の発明では、請求項１から請求項
５のいずれかにおいて、容量分電流を避雷器の印加電
圧、漏れ電流、印加電圧の位相及び漏れ電流の位相を測
定して設定するので、精度のよい設定ができる。

【００７８】請求項９の発明では、請求項４または請求
項５において、漏れ電流の波形の１サイクルの時間を求
めてフーリエ展開の周期にすることによって、避雷器に
印加される電圧の周波数の変動の影響を低減させるの
で、フーリエ展開の演算精度を向上を図ることができ
る。

【００７９】請求項１０の発明では、請求項４または請
求項５において、漏れ電流から商用周波数成分をローパ
スフィルタで抽出し、商用周波数成分の波形から１サイ
クルの周期を求めてフーリエ展開の周期にすることによ
って、避雷器に印加される電圧の周波数の変動の影響を
低減させるので、周期の判定が容易になり、演算精度の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施例１の構成図である。

【図２】避雷器の印加電圧と漏れ電流の位相関係を示
す説明図である。

【図３】発明の実施例２の構成図である。

【図４】図３の各部の信号状態を示す説明図である。

【図５】発明の実施例３の構成図である。

【図６】図５の各部の信号状態を示す説明図である。

【図７】発明の実施例４の構成図である。

【図８】フーリエ展開時の係数の関係を示す説明図で
ある。

【図９】発明の実施例４の処理を示すフローチャート
である。

【図１０】発明の実施例５の処理を示すフローチャー
トである。

【図１１】発明の実施例８の構成図である。

【図１２】従来の避雷器の劣化検出装置の構成図であ
る。

【図１３】酸化亜鉛形避雷器の電気的等価回路図であ
る。

【図１４】避雷器の印加電圧と漏れ電流との関係を示
す説明図である。

【符号の説明】

１避雷器、２電流検出手段、１５容量分電流設定
手段、１７正弦波発生回路、２４余弦波発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛形避雷器に商用周波数の電圧Ｖ
が印加されたときの漏れ電流を測定し、上記漏れ電流か
ら抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、上記漏
れ電流を検出する電流検出手段と、上記漏れ電流から商
用周波数成分を抽出するローパスフィルタと、上記避雷
器の容量分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定
手段と、上記漏れ電流の商用周波数成分の実効値電流Ｉ
ｏ及び上記容量分電流Ｉｃから抵抗分電流Ｉ_Rを数１に
より算出する演算回路とを備えたことを特徴とする避雷
器の劣化検出装置。【数１】
【請求項２】酸化亜鉛形避雷器に商用周波数の電圧Ｖ
が印加されたときの漏れ電流を測定し、上記漏れ電流か
ら抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、上記漏
れ電流を検出する電流検出手段と、上記漏れ電流から商
用周波数成分を抽出するローパスフィルタと、上記避雷
器の容量分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定
手段と、上記漏れ電流の商用周波数成分の実効値電流Ｉ
ｏ及び上記容量分電流Ｉｃから抵抗分電流Ｉ_Rを数２に
より算出する第１の演算回路と、上記ローパスフィルタ
の出力の上記容量分電流がピーク値をとる時点を上記抵
抗分電流の零点として上記抵抗分電流の位相を決定し、
上記抵抗分電流と同位相の正弦波を発生する正弦波発生
回路と、この正弦波発生回路が発生した上記正弦波と上
記抵抗分電流とから上記抵抗分電流の商用周波数の正弦
波形を出力する第２の演算回路とを備えたことを特徴と
する避雷器の劣化検出装置。【数２】
【請求項３】酸化亜鉛形避雷器に商用周波数の電圧Ｖ
が印加されたときの漏れ電流を測定し、上記漏れ電流か
ら抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、上記漏
れ電流を検出する電流検出手段と、上記漏れ電流から商
用周波数成分を抽出するローパスフィルタと、上記避雷
器の容量分電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定
手段と、上記容量分電流がピーク値をとる時点を検出し
て上記容量分電流の位相を決定し、上記容量分電流と同
位相の余弦波を発生する余弦波発生回路と、この余弦波
発生回路が発生した上記余弦波と上記容量分電流とから
上記容量分電流の余弦波形を出力する演算手段と、上記
電流検出手段が検出した上記漏れ電流から上記演算手段
が発生した上記余弦波の上記容量分電流を減算して高調
波分を含んだ抵抗分電流の波形を出力する減算回路とを
備えたことを特徴とする避雷器の劣化検出装置。
【請求項４】酸化亜鉛形避雷器に商用周波数の電圧Ｖ
が印加されたときの漏れ電流を測定し、上記漏れ電流か
ら抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、上記漏
れ電流を検出する電流検出手段と、上記避雷器の容量分
電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段と、上
記漏れ電流の波形を上記商用周波数の逆数の周期でフー
リエ展開し、基本波の余弦級数の第１の係数と上記容量
分電流のピーク値とがほぼ等しく、かつ上記基本波の正
弦級数の第２の係数が正になったときの上記第２の係数
を上記抵抗分電流のピーク値として出力する演算手段と
を備えたことを特徴とする避雷器の劣化検出装置。
【請求項５】酸化亜鉛形避雷器に商用周波数の電圧Ｖ
が印加されたときの漏れ電流を測定し、上記漏れ電流か
ら抵抗分電流を算出する劣化検出装置において、上記漏
れ電流を検出する電流検出手段と、上記避雷器の容量分
電流Ｉｃを仮定して設定する容量分電流設定手段と、上
記漏れ電流の波形を上記商用周波数の逆数の周期でフー
リエ展開し、基本波の余弦級数の第１の係数と上記容量
分電流のピーク値とがほぼ等しく、かつ上記基本波の正
弦級数の第２の係数が正になったときの上記基本波の上
記余弦級数の第１の波形データを上記漏れ電流の第２の
波形データから減算して出力する演算手段を備えたこと
を特徴とする避雷器の劣化検出装置。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、容量分電流Ｉｃは指令された電圧Ｖによって算出す
ることを特徴とする避雷器の劣化検出装置。
【請求項７】請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、容量分電流Ｉｃは避雷器の静電容量Ｃ、上記避雷器
の印加電圧Ｖ及び上記印加電圧の周波数ｆからＩｃ＝２
πｆｃＶにより設定することを特徴とする避雷器の劣化
検出装置。
【請求項８】請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、容量分電流は避雷器の印加電圧、上記避雷器の漏れ
電流、上記印加電圧の位相及び上記漏れ電流の位相を測
定して決定することを特徴とする避雷器の劣化検出装
置。
【請求項９】請求項４または請求項５において、漏れ
電流の波形の１サイクルの時間を求めてフーリエ展開の
周期にすることを特徴とする避雷器の劣化検出装置。
【請求項１０】請求項４または請求項５において、漏
れ電流から商用周波数成分を抽出するローパスフィルタ
を設け、上記商用周波数成分の波形から１サイクルの周
期を求めてフーリエ展開の周期にすることを特徴とする
避雷器の劣化検出装置。