JPS59180465A - 高電圧機器の内部部分放電監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（ミニクラッド装置）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
生するとこれが発端となっ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１Ｌ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にあるいは
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２両者
を併用する方法が知られている。

変圧器を例にとって説明すれば、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、ブッシングのＰＤタ
ップに接続した検出インピーダ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。一方散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、雨音や異物がタンク壁に当った音や動物がタン
ク壁土を動く音（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２、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。壕だ作業員によ
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
ブルで監視室まで伝送される。電気的方法でも同様に高
周波同軸ケーブルで伝送される。

高周波同軸ケーブル（以下単にケーブルという）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）といっ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に誤検出、誤判断を生
じる。

また大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ブッシング等に取り付
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にあったとき、内部部分
放電があっ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に有効であるが、電気的ノ
づズの発生頻度が高い場合は電気的ノイズによって時間
カウントを開始してしまうために、内部放電があっても
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秦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ャ
ンネルの信号発生部および時刻検出部によって、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た時刻信号
に変換し、前記各チャ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、制御部によって記憶データ数が
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、さらに残った記
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ャ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って達成された。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を添付図面を珍魚しつつ説明する
。

第２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の高電圧ブッシング
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ブッシング
２のＰＤタップ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
って設置された複数個（複数チャンネル）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７８〜７ｃを介して増幅および
波形整形機能を有する検波回路８ａ〜８ｃに入力される
。ケーブル５，７ａ〜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ァイバーで伝送し
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フンショットパルスを
発生する比較器１０゜１０ａ〜１０ｃに入力される。比
較器１０　、１０ａ’ｒ−７”ｌ” 〜１０ｃの出力パルスは制御部ＸＯＯ紅ぢ１ｊ１＋を介
して送られる制御信号によって前記ワンショットパルス
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
路を通過したフンショッ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、その一つはケ
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はディジタル時刻信号
発生器５０を備え、データウェイ５１を介してディジタ
ル時刻信号を受は入れるよう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個のディジタ
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−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ってそれ
ぞれの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ャンネル磁対応し
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
令信号によって、時刻検出部に一時的に記憶された時刻
信号をデータウェイ６１．６１ａ〜６１ｃを介して取り
込んで各チャ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
タ数を各チャンネル別に計数し、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
゜１０２ａ〜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１０
１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からのワンショットパルヌの通過を阻止
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９
ｏ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はデータウェイ８ｏを介して記憶器７０．７
０ａ〜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ャンネ
ル全数または各チャ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
っ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った
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、警報信号を出カ
ケープル９１を介して警報器９２に出力する。判定部９
０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今る場
合、機器の大きさにもよるが通常は５０マイクロ秒〜１
０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ｔｍｉ
ｎ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
刻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ｔｍｉｎより太きく、ｔ　ｍａ
ｘ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刻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＋′ｉ電流パルスおよび放電音ノクルスのタイム
チャートである。図においてＣＨＩは電流ノくルス、Ｃ
ＨＡ　−Ｃ’ＨＣ’は放電音パルスを示し、（イ）城内
部放電が発生したときの無形的なノ（シス群Ｓ。

ＳＩ〜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〜ｔ５時間遅れて放
電音パルス５ｌ−８ｓが検出されているＯしたがってｔ
　ｍｉｎ＜ｔｌ　、　ｔ２　、　ｔ４　＜ｔ　ｒｎａｘ
の検定と実音同志検出時間差１Ｔａ−Ｔｂ　１．　Ｉ’
ｒｂ−Ｔｅ　１．１Ｔｃ−Ｔａｌ〉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
音ノくルスの検出時刻でえば外来電気ノイズを特定でき
、Ｎｐ、Ｎｐ＋〜Ｎ　Ｔｌ　ｓが消去された後のパルス
群Ｓ　、　５ｔ−８ｓ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ャ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ってディジタル化された検
出時刻信号に変換し、これをチャ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決の検定、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、最後に残ったパルス群が所定
数あったときはじめて内部部分放電があったものと判定
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構成し
た。その結果、まず検出パルスがディジタル化された検
出時刻信号に変換されているので、多くのデータをマイ
クロコンピュータ等に収録することができ、また各種検
定２判定作業が迅速かつ容易になった。

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９判定を繰り返すことによっ
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
う構成し、かつ複数の内部放電パルス群が検出された時
はじめて内部部分放電警報を発するようにした。したが
っ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０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す部分放電監視装置のブ
ロック図、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ャートである。 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、９
０　・判定部、１００・制御部、９２　警報器、９４・
・プリンタ、である。 １ＵＵ 第１図 第２図

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
   記憶器の記憶信号数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
   記憶器の記憶信号を取り込み電流パルス検出時刻信号と
   放電音検出時刻信号との検出時間差および放電音検出時
   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っ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記憶時刻信号の出力
   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っ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、時刻検出部がディジタル時刻信号を発する時刻信
   号発生器と、前記パルス変換部の出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。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の装置にお
   いて、判定部が、複数の記憶器相互の時刻信号を比較し
   て各記憶器に同一時刻信号があったとき当該時刻信号を
   記憶器から消去する雑音消去手段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Ｃ。