JPH10210647A - 絶縁異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気機器の絶縁異常診断装置において、部分
放電による電磁波と外来ノイズとを判別可能とすること
により、部分放電の検出感度を改善する。 【解決手段】 判定部２７は、ノイズアンテナ１４によ
り外来ノイズを検出し、３００〜１０００ＭＨｚの診断
周波数帯で、外来ノイズが少ない周波数を所定数選択
し、これらを診断周波数として決定する。判定部は、診
断処理時に、異常電磁波検出アンテナ１３が検出した信
号の内、診断周波数の検出信号を用いて絶縁異常の有無
を判定する。これにより、外来ノイズの影響を受けず
に、部分放電による電磁波のみを用いて絶縁異常を診断
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の内部に
発生する部分放電による電磁波を検出することにより、
電気機器の絶縁異常を診断する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】タンク形遮断器、ガス絶縁開閉装置など
の電気機器の内部に金属の切り粉又はバリなどの金属異
物が存在すると、これらの金属異物の先端から部分放電
が生じることがある。また、導体の接触部に接触不良が
ある場合にも、該部分に部分放電が発生することがあ
る。この部分放電を放置しておくと、やがて絶縁破壊が
生じて重大な事故に発展するおそれがある。

【０００３】したがって、電気機器の事故を未然に防ぐ
には、電気機器の内部の金属異物の存在の有無、即ち、
部分放電の発生の有無を監視する必要がある。そこで、
部分放電により発生する異常電磁波をアンテナ（セン
サ）により検出することにより、電気機器の絶縁異常を
診断する装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】異常電磁波を検出する
ためのアンテナは、電気機器から漏れ出る微弱な部分放
電による電磁波と共に、外来の強度の電磁波（ノイズ）
も検出する。この外来ノイズとしては、他の電気機器か
らのノイズ、公衆放送波、無線局、２サイクルエンジン
などの発する電磁波がある。このため、絶縁異常診断装
置においては、部分放電による電磁波と外来ノイズとを
判別する必要がある。

【０００５】本発明は、電気機器の絶縁異常診断装置に
おいて、部分放電による電磁波と外来ノイズとを判別可
能とすることにより、部分放電の検出感度を改善するこ
とを目的するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明においては、
電気機器の部分放電により発生する電磁波を検出するた
めの異常電磁波検出アンテナと、異常電磁波検出アンテ
ナの検出出力に基づいて、電気機器内部に部分放電が発
生しているか否かを判定する判定部を具備する電気機器
用絶縁異常診断装置に、外来ノイズを検出するためのノ
イズアンテナを設ける。

【０００７】また、判定部は、ノイズアンテナにより検
出した電磁波の内、３００〜１０００ＭＨｚの診断周波
数帯で、外来ノイズが少ない周波数を所定数選択し、こ
れらを診断周波数として決定する診断周波数設定手段を
含む。判定部は、診断処理時に、異常電磁波検出アンテ
ナが検出した信号の内、診断周波数設定手段が設定した
診断周波数の検出信号を用いて絶縁異常の有無を判定す
る。これにより、外来ノイズの影響を受けずに、部分放
電による電磁波のみを用いて絶縁異常を診断することが
できる。

【０００８】また、本発明においては、診断周波数を設
定する際に、外来ノイズ又は過大な内部部分放電によ
り、ノイズアンテナが過大なレベルの信号を検出した時
は、診断周波数帯を高域に変更する。通常、高い周波数
帯では、伝搬距離による減衰が顕著となるため、強度な
外来ノイズは稀となる。したがって、過大な外来ノイズ
の影響を避けて絶縁異常診断が行える。さらに、このよ
うにノイズアンテナが過大なレベルの信号を検出した時
は、受信強度の調整を図るために、異常電磁波検出アン
テナの出力回路中にアッテネータを挿入する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の絶縁異常診断装置を、タ
ンク形遮断器に適用した例について、図を用いて説明す
る。図１は、タンク形遮断器に対する絶縁異常診断装置
のアンテナの配置を示す。図において、１０はタンク形
遮断器である。このタンク形遮断器は、各相ごとに、内
部に遮断部を収納してガスを封入した金属タンク１１の
上部にＣＴを収納したケース１５があり、その上部に接
続線引出し用の碍子１２が配置されている。

【００１０】このタンク形遮断器１０は、金属容器１１
で内部がシールドされているため、部分放電により発生
した電磁波を検出するには、金属容器１１から漏れ出た
電磁波を検出しなければならない。この電磁波の漏れ出
る場所としては、碍子部１２が最良であるので、３相の
碍子部１２のそれぞれに異常電磁波検出アンテナ（セン
サ）１３を取り付ける。

【００１１】３相分の異常電磁波検出アンテナ１３は、
絶縁異常診断装置２０に接続される。絶縁異常診断装置
２０には、更に、外来ノイズを検出するためのノイズア
ンテナ１４が設けられる。なお、このノイズアンテナ１
４の設置場所は、絶縁異常診断装置２０に限らず、任意
の場所に配置することができる。図２は、絶縁異常診断
装置２０の内部回路を示す。

【００１２】絶縁異常診断装置２０は、３相分の異常電
磁波検出アンテナ１３とノイズアンテナ１４の検出出力
を順次切り換えるセレクタ２１、選択された信号を増幅
するアンプ（高周波用増幅器、プリアンプ）２２、時系
列的に与えられる電磁波を検波するチューナ２５、チュ
ーナ２５からの信号をディジタル化するアナログディジ
タル変換器２６、ディジタル化された信号を処理する判
定部２７を具備する。

【００１３】アンプ２２は、その終端に接続及び切り離
し可能なアッテネータ２３を含む。判定部２７は、ＣＰ
Ｕから構成され、セレクタ２１とチューナ２３のコント
ロールと、アンプ２２におけるアッテネータの接続又は
切り離しと、電気機器１０内部の部分放電の有無の判定
を行う。図２の回路の診断動作について図３のフローチ
ャートを用いて説明する。ステップＳ１１で、絶縁異常
診断装置２０のハードウェアの初期化処理を行う。

【００１４】ステップＳ１２で、ＦＤ又はＲＯＭから、
設定値を取得する。ステップＳ１３で、アンテナ１３，
１４の接続確認を行う。ここでは、セレクタ２１を順
次、３相分の異常電磁波検出アンテナ１３とノイズアン
テナ１４に切り替え、チューナ２５をテレビ放送の周波
数帯にチューニングする。ステップＳ１４で、管理レベ
ル以上でテレビ信号を受信したか否かを判定する。ここ
で、ＮＧであれれば、そのアンテナの接続状態が不良な
のであるから、ステップＳ１３へ戻り、各アンテナの再
接続作業を行う。ＯＫであれば、ステップＳ１５へ進
む。

【００１５】ステップＳ１５では、診断周波数の設定を
行う。この設定処理の詳細については後述する。ステッ
プＳ１６では、診断周波数の設定がＯＫであるか否かを
判定する。診断に最適な周波数が所定数確保できない場
合は、設定時間経過後に、ステップＳ１５へ戻って、再
度設定を行う。ＯＫである場合には、ステップＳ１７へ
進む。

【００１６】ステップＳ１７で診断処理を行う。この診
断処理の詳細については後述する。次に、上述のステッ
プＳ１５の診断周波数設定処理について図を用いて説明
する。図４は、ノイズパターンを示すグラフであり、
（ａ）は、電気機器の絶縁が正常状態にあるとき、即
ち、バックグラウンドノイズＢＧＮのみを検出している
状態を示し、（ｂ）は、電気機器内部から部分放電によ
る電磁波を検出した時の状態を示す。

【００１７】一般的に、電気機器から発生する定常ノイ
ズは、低周波の領域に存在するのに対し、部分放電によ
る電磁波は比較的幅広い周波数領域に存在する。また、
公衆放送波、無線局などは、固有周波数に固定されてい
る。ここで、特に留意しなければならないノイズは架線
で発生する部分放電である。しかし、図４に示すよう
に、一般的に架線で発生する部分放電の発周波数帯域は
ＶＨＦ帯（せいぜい２００ＭＨｚ程度）である。したが
って、診断周波数帯域としては、気中部分放電の観測さ
れないＵＨＦ帯を中心として、３００ＭＨｚ〜８００Ｍ
Ｈｚとする。これにより、架線に部分放電が発生して
も、その影響を受けずにタンク形遮断器のみの異常の診
断を行うことができる。

【００１８】ノイズが少ない周波数帯の選択を行うに
は、まず、セレクタ２１をノイズアンテナ１４側に切り
替える。３００ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの間で、１００点
程の周波数ポイントがデフォルト値として用意される。
なお、この１００点程の周波数ポイントとしては、移動
電話などのように使用されている周波数が明確なもの
は、予め除外されている。このデフォルト値として用意
された周波数ポイントを、チューナ２５で、順次、一通
りのノイズパターンを計測する。

【００１９】次に、そのノイズパターンの内、決められ
たＢＧＮレベルを超えている周波数ポイントは診断に適
さないものとみなす。そのポイントの周波数ｆをわずか
な周波数δｆだけずらし、新たにｆ＝ｆ＋δｆとして、
再度ノイズパターンを計測する。これを数回繰り返し、
全ての周波数ポイントでのノイズレベルが決められたレ
ベル以下になった時点で計測ポイントを最終的に決定す
る。

【００２０】ただし、ある周波数ポイントにおいて、５
回以上繰り返してもＢＧＮ以下の周波数ポイントが見つ
からない場合は、その周波数ポイントは無効とし、以下
使用しないこととする。以上のことを自動で行う。その
結果、設定された周波数ポイントを診断周波数として設
定する。図４では、診断周波数ポイントとして設定され
た周波数ポイントにハッチングを施している。

【００２１】次に、前述のステップＳ１７の診断処理に
ついて図５、図６のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ２１で、設定した診断時刻になったか否かが
判定される。Ｎｏであれば、ステップＳ２２へ進む。ス
テップＳ２２で、自己点検時刻になったか否かが判定さ
れる。Ｎｏであれば、ステップＳ２１へ戻り、ＹｅＳで
あれば、ステップＳ２３で自己点検を行う。ここでは、
セレクタ２１により順次アンテナを選択し、チューナ２
５でテレビ周波数にチューニングし、受信状態によって
アンテナの接続の健全性を確認する。この後、ステップ
Ｓ２１へ戻る。

【００２２】ステップＳ２１で設定した診断時刻になる
とステップＳ２４へ進み、過大ノイズの有無の判定が行
われる。ここでは、セレクタ２１をノイズアンテナ１４
側へ切り替え、その検出レベルが所定値（例えば、−５
５ｄＢ）を超えたときは、ステップＳ２５へ進む。ステ
ップＳ２５では、診断周波数帯域を７００ＭＨｚ〜１０
００ＭＨｚに変更する。この周波数帯域において、予め
使用されていることが判明している周波数ポイントを除
いて、デフォルト値として用意された所定数の診断周波
数が使用される。通常、７００ＭＨｚ以上の高い周波数
帯では、伝搬距離による減衰が顕著となるので、強度な
電磁波の到来は稀である。したがって、この高域の周波
数帯域を使用する場合は、前述の図３のステップＳ１６
のようなノイズチェックを行う必要がない。また、アン
プ２２の終端に、２０ｄＢのアッテネータ２３を挿入し
て、過大ノイズ検出時と通常時の受信レベルを揃える。

【００２３】ステップＳ２４で過大ノイズがないと判定
されたとき、及び、ステップＳ２５で診断周波数を変更
した後、ステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、
セレクタ２１を、順次、各相の異常電磁波検出アンテナ
１３に切り替え、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２
７では、判定部２７は、チューナ２５をコントロールす
ることにより、順次、所定数の診断周波数ポイントにお
ける検出信号レベルを計測する。

【００２４】ステップＳ２８では、計測した信号レベル
に基づいて、電気機器１０内部に部分放電が発生してい
るか否かを判定する。この判定方法としては、任意の方
法を使用できるが、本例では、１００ポイント程度の診
断周波数ポイントのレベルを全ポイントに渡って平均し
た値を基準にして判定する。異常の発生のないときは、
図４（ａ）から明らかなように、平均値は低いレベルと
なる。異常が発生すると、図４（ｂ）から明らかなよう
に、平均値のレベルは上昇する。

【００２５】ここで、異常がないと判定された場合は、
ステップＳ２９へ進み、診断周波数を３００ＭＨｚ〜８
００ＭＨｚに再設定して、ステップＳ２１へ戻る。異常
があると判定された場合は、ステップＳ３０へ進む。ス
テップＳ３０で、ステップＳ２８で異常ありと判定され
た回数がカウントされ、ステップＳ３１で、カウント数
が設定値に達したか否かが判定される。ここで、達して
いなければ、ステップＳ２９へ戻り、再度診断処理を行
う。異常ありの状態が、例えば２時間又は２４時間連続
すると、カウント数が設定値に達するので、ステップＳ
３２へ進む。なお、この時の異常判定時間は２系統と
し、通常は判定時間２４時間を使用するが、平均的にレ
ベルの高い状態を維持した出力が検出された場合は比較
的短い判定時間２時間を使用する。

【００２６】ステップＳ３２で、診断周波数を再度設定
し直す。ここで、セレクタ２１をノイズアンテナ１４に
切り替え、前述と同様に、３００ＭＨｚ〜８００ＭＨｚ
の周波数範囲でノイズが少ない周波数ポイントを選択す
る。ステップＳ３３で、診断周波数の設定が正常に設定
されたか否かを判定する。ここでは、１００点の周波数
ポイントの内、例えば９０点以上でノイズが少ない周波
数ポイントが得られればＯＫとして、ステップＳ３５へ
進む。ここでＮｏであれば、ステップＳ３４で、診断周
波数を変更する。ここでの処理は、前述のステップＳ２
５（図５）と同様である。

【００２７】ステップＳ３５で、再計測を行う。この再
計測は、前述のステップＳ２７の処理と同様に平均値化
などの処理を行う。また、架線の外部部分放電、近傍の
疑似部分放電ノイズとの識別を行うため、各相の比較に
より、一番レベルの高い相と低い相の差から、特定相の
突出レベルを計算し、この突出性を判定する。具体的に
は、３相分の３つのデータを大きい順に並べ替え、一番
上と他の２相との差を計算し、ある特定相が他の相より
設定値以上に高くなった場合に異常と判定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における、絶縁異常診断装置のアンテナ
の配置を示す図。

【図２】本発明における、絶縁異常診断装置の内部回路
を示す図。

【図３】図２の回路の動作を説明するためのフローチャ
ート。

【図４】本発明における、正常状態及び部分放電発生時
の電磁波レベルを示す図。

【図５】図３の診断処理を詳細に説明するためのフロー
チャート（その１）。

【図６】図３の診断処理を詳細に説明するためのフロー
チャート（その２）。

【符号の説明】

１０…タンク形遮断器 １１…金属容器 １２…碍子 １３…異常電磁波検出アンテナ １４…ノイズアンテナ １５…ＣＴ収納ケース ２０…絶縁異常診断装置 ２１…セレクタ ２２…アンプ ２３…アッテネータ ２５…チューナ ２６…アナログディジタル変換器 ２７…判定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金万 直弘 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 斉藤 宗敬 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 堀越 和彦 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器の部分放電により発生する電磁
   波を検出するための異常電磁波検出アンテナと、該異常
   電磁波検出アンテナの検出出力に基づいて、電気機器内
   部に部分放電が発生しているか否かを判定する判定部と
   を具備する絶縁異常診断装置において、該絶縁異常診断
   装置は、更に外来ノイズを検出するためのノイズアンテ
   ナを具備し、前記判定部は、前記ノイズアンテナにより
   検出した信号に基づいて、３００〜１０００ＭＨｚの診
   断周波数帯で、外来ノイズが少ない周波数を所定数選択
   し、この選択した周波数を診断周波数として設定する診
   断周波数設定手段を含み、前記異常電磁波検出アンテナ
   が検出した信号の内、前記診断周波数設定手段が設定し
   た診断周波数の検出信号を用いて部分放電の有無を判定
   することを特徴とする絶縁異常診断装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁異常診断装置は、更に前記異常
   電磁波検出アンテナの出力回路中に挿入可能なアッテネ
   ータを具備し、前記判定部は、通常時は、診断周波数と
   して前記診断周波数帯の低域の周波数を使用して絶縁異
   常を判定し、前記ノイズアンテナが検出した信号レベル
   が所定値を超えたときは、診断周波数として前記診断周
   波数帯の高域の周波数を使用し、かつ、前記アッテネー
   タを前記異常電磁波検出アンテナの出力回路中に挿入し
   て、絶縁異常を判定することを特徴とする請求項１記載
   の絶縁異常診断装置。