JPWO2008026291A1 - 部分放電判定方法及び部分放電判定装置 - Google Patents

Abstract

絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において金属タンク内に伝搬する電磁波信号を電磁波検出器により検出し、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号をＴＥ１１検波装置によって抽出し、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を強度検出装置によって検出して部分放電を判定する方法において、ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備え、上記強度検出装置で検出した上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と、上記構造情報出力手段の内部構造情報より、部分放電の有無を判定する。

Description

この発明は、ガス絶縁機器の内部で発生する部分放電の有無を判定する部分放電判定方法及び部分放電判定装置に関するものである。

従来のガス絶縁機器の部分放電判定方法が、本願の発明者により非特許文献１に開示されている。これは、ガス絶縁機器の内部を伝搬する電磁波をモードレベルで詳細に解析し検証した研究結果を基に、高次のＴＥモードの中から、特にガス絶縁機器の絶縁スペーサの外周方向に顕著な強度分布を持つ特徴を有意に活用できるＴＥ１１モードに着目し、これを検出領域として設定している。ＴＥ１１モードの電磁波が確かに存在していることをガス絶縁機器の絶縁スペーサの外周方向の顕著な強度分布によって検証し、かつ、当該モードの電磁波がガス絶縁機器の内部を伝播するときのモード変化も追跡することで、より確実かつ高度な診断を行うことができるものである。

非特許文献1に開示されている従来の方法では、部分放電によりタンク内部に発生した電磁波が金属タンク内部を伝搬し、外部に漏洩するのを検出しているが、ＧＩＳ（Gas Insulated Switchgear：ガス絶縁開閉装置）を単純な直管，Ｌ字状，Ｔ字状構造とみなして、ガス絶縁機器内部の電界強度分布をモードレベルで検証した結果を利用して、検出方法と検出装置を構築している。しかしながら、実際のＧＩＳにおいては、形状は単純ではなく、中心導体を支えるポストスペーサや電界シールドといった凹凸の構造物が、電磁波が伝搬するタンク内部に存在するため、その部位で生じるモードの変化は非特許文献１に示された考え方とは異なるケースがある。そのため、非特許文献１に開示された方法のみで判定を実施すると、現実の機器においては誤判定を下す恐れがある。

２００５年３月２３日出願 日本国特許出願 特願２００５−０８４３０５の明細書 岡部 成光 他："ＧＩＳ中電磁波モード変換を利用した部分放電診断法"，平成１７年電気学会電力・エネルギー部門大会予稿３３１

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、電磁波がガス絶縁機器の内部を伝播するときのモード変化を追跡する部分放電判定方法および部分放電判定装置において、特にガス絶縁機器の絶縁スペーサの外周方向に顕著な強度分布を持つ特性を有意に活用できるＴＥ１１モードを検出領域として設定する。そして、ガス絶縁機器の内部を伝搬する電磁波をモードレベルで詳細に解析し検証した研究結果に、更にガス絶縁機器の内部の構造に対しての検証結果を加え、ガス絶縁機器の実際の内部構造を加味しながら、より実際のガス絶縁機器に即した精度の高い部分放電判定方法および部分放電判定装置を提供することを目的としたものである。

この発明に係わる部分放電判定方法は、絶縁ガスが封入された円筒形の金属タンクを絶縁スペーサで区画し、中心導体を上記絶縁スペーサで支持して構成したガス絶縁機器を対象とし、上記金属タンクの内部で発生する部分放電の有無を判定するにあたって、上記絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において上記金属タンク内に伝搬する電磁波信号を電磁波検出器により検出し、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号をＴＥ１１検波装置によって抽出し、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を強度検出装置によって検出して部分放電を判定する方法において、上記ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備え、上記強度検出装置で検出した上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と、上記構造情報出力手段の内部構造情報より、部分放電の有無を判定するようにしたものである。

また、この発明に係わる部分放電判定方法において、上記金属タンクはＬ字状の屈曲部を有し、上記屈曲部から２方に伸びる上記金属タンクのそれぞれに上記絶縁スペーサを備えており、上記構造情報出力手段から得た上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造の情報が、上記Ｌ字状の上記金属タンクの軸線を含む平面を基準面とするとき、上記屈曲部の中心導体に上記基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が上記中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でないとき、一方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、上記Ｌ字状の上記金属タンク内で部分放電が発生していると判定するようにしたものである。

さらに、この発明に係わる部分放電判定装置は、絶縁ガスが封入された円筒形の金属タンクを絶縁スペーサで区画し、中心導体を上記絶縁スペーサで支持して構成したガス絶縁機器を対象とし、上記金属タンクの内部で発生する部分放電の有無を判定するにあたって、上記絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において上記金属タンク内に伝搬する電磁波信号を検出する電磁波検出器と、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号を抽出するＴＥ１１検波装置と、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を検出する強度検出装置とを有する部分放電判定装置において、上記ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備えたものである。

この発明の部分放電判定方法又は部分放電判定装置によれば、ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備えたので、強度検出装置で検出した金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と、構造情報出力手段の内部構造情報より、ガス絶縁機器の内部に部分放電が存在するか否かを確度高く特定することができる。
又、この発明の部分放電判定方法又は部分放電判定装置によれば、ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備えたので、強度検出装置で検出した金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と、構造情報出力手段の外形及び内部構造情報より、ガス絶縁機器の内部に部分放電が存在するか否かを確度高く特定することができる。

この発明の実施の形態１における部分放電判定装置をガス絶縁機器に取り付けた構成図である。 図１のＱ−Ｑ方向から見た断面構成図である。 実施の形態１におけるＬ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態２におけるＬ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態３における直管タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。

実施の形態３における直管タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態４におけるＴ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態４におけるＴ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態５におけるＴ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。 実施の形態５におけるＴ字状タンクの部分放電発生時に見られる円周方向の電磁波の強度分布を示す図である。

参考例１における部分放電判定装置をガス絶縁機器に取り付けた構成図である。 図１１のＰ−Ｐ方向から見た断面構成図である。 同軸線路におけるＴＥＭモード，ＴＥ１１モード，及びＴＥ２１モードの電磁界分布を模式的に示す図である。 タンク内で部分放電が生じている場合の電磁波の強度分布の一例を示す図である。 参考例１における直管タンクの部分放電判定方法を説明する図である。 図１１の部分放電判定装置の判定部の他の例を示す構成図である。 図１６の判定部で得られる強度分布パターンの一例を示す図である。

参考例２におけるＬ字状タンクの部分放電判定方法を説明する図である。 参考例２におけるＬ字状タンクの部分放電判定方法を説明する他の例を示す図である。 参考例２におけるＬ字状タンクの部分放電判定方法を説明するさらに他の例を示す図である。 参考例３におけるＴ字状タンクの部分放電判定方法を説明する図である。 参考例３におけるＴ字状タンクの部分放電判定方法を説明する他の例を示す図である。 参考例３におけるＴ字状タンクの部分放電判定方法を説明する他の例を示す図である。 参考例３におけるＴ字状タンクの部分放電判定方法を説明するさらに他の例を示す図である。

符号の説明

１ 金属タンク ２ 絶縁スペーサ
３ 中心導体 ４ 電磁波検出器
５ 移動装置 ６ 移動角検出装置
７ 判定部 ８ ＴＥ１１検波装置
９ 入力部 １０ 強度検出装置
１１ 判定装置 １２ ガイドレール
１３ 部分放電源 １４ パターン認識装置
１５ 基準面 １６ 基準面
２１ ポストスペーサ ２２ パターン認識装置
２３ 検出パターン表示器 ２４ 構造情報出力手段
２５ 想定パターン表示器 ２６ 電界緩和シールド
２７ 屈曲部 ２８ 分岐部

実施の形態を説明する前段において、本願の先願である特許文献１について、参考例として詳述する。
参考例１．
図１１は、参考例１における部分放電判定装置をガス絶縁機器に取り付けた構成図である。判定対象とするガス絶縁機器の一例として、ＧＩＳ（Gas Insulated Switchgear：ガス絶縁開閉装置）を例に説明する。ＧＩＳは、断路器，遮断器等の開閉機器やこれらを保護する電気機器が母線により接続され、各機器の高電圧充電部は絶縁性ガスを充填した金属タンク内に収納されて構成されている。図は、このＧＩＳの母線タンク部分に部分放電判定装置を配置した場合を示している。

図のように、円筒状をした複数の金属タンク１が絶縁スペーサ２を介し連結され、この絶縁スペーサ２に支持された円筒状の中心導体３が金属タンク１と同軸に配置されている。そして、絶縁スペーサ２で区画された金属タンク１内には絶縁ガスが封入されている。なお、金属タンクは以下では単にタンクと称す。

次に、部分放電判定装置の構成について説明する。タンク１を連結する絶縁スペーサ２の外周部に、タンク１内に伝播する電磁波信号を検出する電磁波検出器４を配置する。この電磁波検出器４は、電磁波アンテナで主に構成されており、例えば、ループコイル，ダイポールアンテナ，ログペリアンテナ，ホーンアンテナ等が使用される。電磁波検出器４は、移動装置５によって絶縁スペーサ２の外周方向に移動可能となっており、外周方向の任意の位置で電磁波を測定し検出することができる。移動装置５により電磁波検出器４が絶縁スペーサ２の外周方向に移動したときの電磁波検出器４の位置情報は、移動角検出装置６に送られ、基点からの移動角θとして検出される。

電磁波検出器４からの検出信号と移動角検出装置６からの移動角情報とは、判定部７に送信される。判定部７は、電磁波検出器４の検出信号から後述する遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝播しＴＥ２１モードが伝播しない周波数帯域の電磁波信号を抽出するＴＥ１１検波装置８と、遮断周波数を演算するのに必要なタンク１と中心導体３の外径情報を入力する入力部９と、ＴＥ１１検波装置８の出力信号及び移動角検出装置６からの移動角θを受信し、タンク１の外周方向の電磁波の強度分布を検出する強度検出装置１０と、検出した強度分布とＴＥ１１モード特有の強度分布とを比較して部分放電の有無を判定する判定装置１１とを備えている。上記４〜１１までで、部分放電判定装置の主要部が構成されている。なお、例えばタンク内の異物等は、部分放電源１３となる。

図１２は図１１のＰ−Ｐ方向から見た断面構成図であり、移動装置５によって電磁波検出器４を移動させる場合の一例を示す図である。図のように、絶縁スペーサ２の外周部にガイドレール１２を設け、電磁波検出器４側に設けた係合部をガイドレール１２にスライド可能に係合させている。電磁波検出器４には駆動モータを設けており、移動装置５から指令によりガイドレール１２上を移動できるようになっている。このときの周方向の位置情報を移動角検出装置６に取り込む。例えば、図の垂直下部の位置を基点とすると、４ａの位置で測定する場合は、θを移動角として検出する。
なお、図１２に示す移動装置は、一例であり、絶縁スペーサ２の外周の周方向に移動可能なものであれば、図の構造に限定されない。

次に、部分放電判定装置によって部分放電を検知する方法について説明する。ＧＩＳの母線タンクは、図１１に示すように中心導体３とそれを被うタンク１からなる同軸構造となっている。このような同軸構造を伝播する電磁波のモードには、ＴＥＭモード、ＴＥモード（ＴＥ１１，ＴＥ２１，ＴＥ３１・・・）及びＴＭモードがあり、それぞれのモードは電磁波の異なる伝播形態を表しており、進行方向に対し電界や磁界のベクトルの有無で区別されている。このＴＥＭ，ＴＥ１１モード、ＴＥ２１モード・・・はそれぞれのモードごとに特定の周波数以上の領域に限定して存在していることが知られている。この特定の周波数は遮断周波数と呼ばれており、中心導体径やタンク径などの構成部品の形状や寸法によって、すなわちガス絶縁機器の形状や寸法に応じて決まるものである。例えば、タンク１の半径をａ、中心導体３の半径をｂとし、光速をｃとすると、近似的にＴＥｍ１モードの遮断周波数ｆは式１のように表される。
ｆ＝ｃ・ｍ／〔π（ａ＋ｂ）〕・・・・・・・・・式１
但しｍ＝１，２，３・・・
つまり、タンク１と中心導体３の形状が決定されれば、存在するモードと遮断周波数が特定できることになる。

各モードのうち、ＴＥＭモードはタンク円周方向にピーク分布を持たない静電界と同じ電界分布である。これに対し、ＴＥ（ｍ１）モードは円周方向にピーク分布を持つ電界分布を示す。図１３は、同軸線路の場合のＴＥＭモード，ＴＥ１１モード，及びＴＥ２１モードの電磁界分布を模式的に示す図である。図のように、ＴＥ１１モードは円周方向の１８０°対称の位置に強いピークを持つ電界分布を示し、ＴＥ２１モードは円周方向の９０°対称の位置にピークを持つ電界分布であることがわかる。

図１４は、タンク内で部分放電が生じている場合の電磁波の強度分布の一例を示す図である。周波数別の電磁波強度の強弱とタンクの壁面における分布状況を濃淡で表現している。この図は、発明者らの研究によって明らかにされた実験検証データ例であり、中心導体の長さが約２ｍのタンク内部で部分放電を発生させたものであり、縦軸は、放電源を基点（０°）としタンク外周の円周方向の位置を角度で示し、横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示している。図において、色の濃い部分が電磁波信号の強い部分である。図の上部には、ＴＥＭモード，ＴＥ１１モード，ＴＥ２１モード及びＴＥ３１モードの電磁波信号が伝播する周波数帯域をそれぞれ横棒グラフで示している。

図中に丸を付して例示しているように、ＴＥＭモードは円周方向に一様に信号を有しピーク値を持たないが、ＴＥ１１モードは円周方向において１８０°対向する位置に２つの強度ピークを持ち、また、ＴＥ２１モードは９０°ピッチで４つのピークを持つことがよくわかる。従って、式１を用いて計算された各モードの周波数領域おいてこれらの強度分布が検証されれば、間違いなくそのモードの電磁波が存在していることを意味する。

以上説明したように、部分放電による電磁波は、ＴＥＭ領域から、より高次のモードの信号まで広くＧＩＳ内部に分布している。この分布形状を把握することで、ＧＩＳ内部での部分放電の有無の判断が可能となる。ここで、どのモードに着目するかについては、パターンの見分け易さと、一方で信号処理のし易さとを考慮して決定していく必要がある。信号処理のし易さでは、より低い周波数帯を検出ターゲットとした方が好ましいが、最も周波数の低いところで存在するＴＥＭモードは全周方向に亘り分布を示しているため特徴的な分布パターンは見出しにくい。一方で、高次モードになると、分布の形状が複雑になっていくため、より自然界には存在しないＧＩＳ固有のパターンを見出すことができるようになるが、複雑すぎると、部分放電判定装置の判定アルゴリズムが非常に高度・複雑なものとなり、また高周波信号処理も難しくなって、実際の診断には適さなくなる。
そこで、ここでは、比較的ＧＩＳ固有の特長が見出せ、かつ、信号処理も容易な帯域であるＴＥ１１モードに着目した。なお、実際のＧＩＳタンクでのＴＥ１１モードの周波数帯について、式１で試算すると、タンク径によって異なるが２００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度である。

先に、図１１のＴＥ１１検波装置８によって、遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝播しＴＥ２１モードが伝播しない周波数帯域の電磁波信号を抽出すると説明した周波数帯域とは、式１で求めたＴＥ１１モードの遮断周波数以上で、ＴＥ２１モードの遮断周波数未満の範囲のことである。但し、式１は近似式であり、この式によってモードを完全に峻別できるわけではないので、厳密に範囲を区切る必要はなく前後に多少幅があっても良い。実運用においては、汎用性を考慮して幅を持たせる方が実用的でる。

次に、具体的なガス絶縁機器での判定方法について説明する。図１５は、参考例１の部分放電判定装置を用いた部分放電判定方法を説明する図である。図の（ａ）は２個の絶縁スペーサ２ａ，２ｂで区画された直管のタンク１内で部分放電が発生した場合の発生位置を示し、（ｂ）は部分放電発生位置のｚ軸に垂直方向の断面図であり、部分放電源１３が、例えば水平方向を基準として角度θの位置に存在する場合を示している。また、（ｃ）は部分放電による電磁波信号が直管のタンク１の接続部に設けた絶縁スペーサ２ａ又は２ｂで観測される際の、周方向の電磁波の強度分布を示すものである。

なお、部分放電源１３は、分かりやすいために絶縁スペーサのすぐ近傍に図示しているが、タンク１内であればどこでもよい。また、電磁波信号の強度分布は、主にピークが現れる方向や現れ方を視覚的に分かりやすく説明するため単純化して表示しており、実測値を正確に表したものではない。以下の説明でも同様である。部分放電の測定は、電磁波検出器４を移動装置５によって絶縁スペーサ２ａの外周方向へ移動させながら、外周方向の複数の位置で実施する。このとき、基準点からの測定位置の情報は移動角検出装置６によって角度情報θとして検出し、部分放電判定装置の判定部７へ送信される。

ＧＩＳタンク内部に発生する部分放電源１３が、例えば水平方向を基準として角度θの位置（位置１３と１８０°対向する位置１３ａでも同じ）に存在した場合、電磁波信号も同じく角度θの方向に強く放射され、絶縁スペーサ２ａにおいて、図の（ｃ）に示すように、ほぼ角度θの位置に強い信号ピークを持つ分布が確認される。そこで、絶縁スペーサ２ａの外周方向の複数箇所で測定した電磁波検出器４からの電磁波信号を、図１１で説明したような部分放電判定装置の判定部７に取り込み、信号処理をして外周方向の強度分布として表せば、ＴＥ１１モードの電磁波が存在した場合、すなわち部分放電による電磁波である場合は、ほぼ１８０°対向する位置に強いピーク値が見られることになる。従って、検出結果の強度分布がこのようなＴＥ１１モード特有の分布を示すかどうかにより部分放電の有無を判定することができる。

強度検出装置１０の具体例としてパターン認識装置を使用した場合について説明する。図１６は図１１の部分放電判定装置の強度検出装置にパターン認識装置１４を使用した場合のブロック図である。パターン認識装置１４以外は図１１と同じなので説明は省略する。ＴＥ１１検波装置８からのＴＥ１１の信号と、移動角検出装置６からの移動角θの情報をパターン認識装置１４へ入力するとパターン認識装置１４では、絶縁スペーサ２の外周上の電磁波信号の強度分布パターンを生成する。強度分布パターンの一例を図１７に示す。図の縦軸に信号強度、横軸に周方向の位置（角度）をとり、各位置での信号強度をグラフにすれば太線のような強度分布パターンが得られる。判定装置１１では、例えば、θ₁とθ₂の間隔やピーク値から、ＴＥ１１モード特有のモードかどうかを判定する。

θ₁，θ₂のような顕著なピーク値がほぼ１８０°対向する位置に確認できれば、ＴＥ１１モード特有の分布であると判断でき、部分放電による電磁波が検出されたと判定できる。このように、絶縁スペーサ２の外周方向の測定において、ほぼ１８０°離れた位置に２つのピークが存在することを再現性をもって確認することで、外部ノイズではなく内部に部分放電が存在することを特定できる。
なお、パターン認識装置は、現在一般に行われている各種信号処理技術を利用することで対応できる。

また、図１５の（ａ）のように、タンク１の両端に絶縁スペーサ２ａと絶縁スペーサ２ｂとが配置されている場合、この絶縁区画内部に部分放電源１３が存在すると、上記のような２つのピークを持つ分布の形状は、直管のタンクであれば崩れることなく両側へ伝播し、隣接する絶縁スペーサ２ａ，２ｂで同じ位置にピーク値が現れる。
そこで、直管のタンク１において２つ以上の絶縁スペーサが存在する場合、絶縁スペーサ２ａで測定した電磁波信号から、周方向でほぼ１８０°対称の位置にピーク値を有するＴＥ１１モードの信号を検出し、かつ、そのピーク値が隣接する絶縁スペーサ２ｂで同じ位置に確認できた場合に、電磁波検出器４が検出した信号は、タンク１の内部における部分放電信号であると判定する。両者のピーク位置が異なる場合には、部分放電によるものではなく外部ノイズであると判定する。

また、上記の説明のように、ピーク信号は、部分放電源１３の円周方向の位置と同じ方向に現れる。このことを利用し、測定したピーク信号がタンク１の円周方向のどの位置に立つかという位置（角度）情報によって、部分放電源１３の円周方向の位置を推定することができる。但し、図１５（ｂ）で部分放電源が位置１３にある場合と位置１３ａにある場合の区別や、タンク１側か中心導体３側かの区別はしない。
上記までの説明では、電磁波検出器４によって絶縁スペーサ２の外周方向の複数箇所で測定するやり方として、移動装置５を用いて移動させる場合について説明したが、移動装置５によらずに、例えば、測定者が電磁波検出器４を絶縁スペーサ２の外周方向に移動させながら測定しても良い。また、位置（角度）情報も、移動角検出装置６から自動的に取り込むのではなく、測定者がその情報を強度検出装置１０に入力するようにしても良い。

また、遮断周波数を演算するために、タンク１と中心導体３の径情報を入力部９から入力するようにしたが、その都度入力するのではなく、予め記憶部に記憶させておいても良く、対象ガス絶縁機器が特定されているような場合は、径情報から計算される遮断周波数を直接利用しても良い。
更にまた、測定結果から部分放電の有無を判定する際に、強度検出装置によって強度分布が得られた段階で、熟練者であれば強度分布を見れば、特に後段の判定装置を使用しなくても、部分放電の有無を判定することが可能である。例えば、強度検出装置として上述のようなパターン認識装置を使用し、結果を強度分布パターンとして視覚的に表示させれば、その図からＴＥ１１モードの存在を確認することが可能である。従って、部分放電判定装置として、判定部７の中の判定装置１１は必須ではない。

以上のように、参考例１によれば、絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において電磁波信号を検出し、ＴＥ１１検波装置によってＴＥ１１モードが伝播しＴＥ２１モードが伝播しない周波数帯域の信号を抽出し、抽出した信号の強度と電磁波検出器の周方向の位置情報とからタンクの外周方向の電磁波の強度分布を検出し、その強度分布がＴＥ１１モード特有の分布を示すかどうかにより部分放電の有無を判定するようにしたので、部分放電で発生する電磁波の中に含まれるＴＥ１１モードの信号を効率よく捕捉でき、そのモード特有の特徴を抽出できるので、外来ノイズの影響を抑制して部分放電の有無を判定できる信頼性の高い部分放電判定方法又は部分放電判定装置を提供できる。
また、部分放電の有無の判定は、判定装置を用いて強度検出装置で得られた電磁波の強度分布とＴＥ１１モード特有の分布とを比較して判定するようにしたので、上記の効果に加え、更に精度の良い判定を行うことができる。

更にまた、直管のタンクの軸方向に設けた２個の絶縁スペーサのそれぞれにおいて測定して得た電磁波の強度分布を比較し、強度分布のピーク位置が同じであれば、直管内で部分放電が発生していると判定するようにしたので、直管タンクにおける部分放電の発生の有無を精度良く判定できる。

参考例２．
図１８〜図２０は参考例２による部分放電判定方法を説明する図である。図１８，図１９の（ａ）はＬ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は一方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布、（ｃ）は他方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。図のように、Ｌ字状のタンク１ｃ、１ｄに対して、そのＬ字の屈曲部の前後に絶縁スペーサ２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されている。タンク１ｃ，１ｄがＬ字状をしている以外の構成は、参考例１で説明した図１１と同等であり、また部分放電判定装置も参考例１で説明した図と同等なので詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

ＧＩＳが直管のタンクから構成されている場合は、電磁波の挙動は参考例１で説明したように単純であったが、実際のＧＩＳではＬ字状やＴ字状をしたタンクが複数組み合わさって構成されているため、このＬ字やＴ字の屈曲部分で電磁波モードの変換が発生し、信号の円周方向の分布が崩れる。まず、図１８のように、Ｌ字屈曲部の手前側のタンク１ｃ内部において部分放電源１３が存在した場合について説明する。図中での方向を特定するために、タンク１ｃ，１ｄの軸線を含む平面を基準面１５とする。部分放電源１３は、タンク１ｃ側で軸心を通り基準面１５に平行な方向（ｘ軸方向）にある場合を説明する。

この場合、絶縁スペーサ２ｃにおいては図の（ｂ）のように基準面１５と平行な方向（ｘ軸方向）にピーク値を持つＴＥ１１モードの強度分布が確認される。そして、Ｌ字部（屈曲部）を通過した後の絶縁スペーサ２ｄにおいては、２ｃにおける分布とは異なり、図の（ｃ）のように全周方向に亘ってほぼ同レベルの強度分布を示すことが発明者らの研究によって確認された。この結果、Ｌ字状のタンクの屈曲部の前後に絶縁スペーサ２ｃ，２ｄが存在する場合には、両絶縁スペーサ２ｃ，２ｄにおいて電磁波検出器４によってＴＥ１１モードの電磁波の強度分布を測定し、一方の絶縁スペーサ２ｃにおいて基準面１５にほぼ平行な方向に２点のピーク値が存在した場合に、他方の絶縁スペーサ２ｄにおいて全周方向に亘る分布が再現性をもって存在することを確認できれば、外部ノイズではなく、当該タンク内部において部分放電が発生していると判定することができる。そのため、Ｌ字状のタンク内の周方向で基準面に平行な位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

次に、図１９は図１８と同様にＬ字状のタンクであるが、（ａ）に示すように、部分放電源１３が、タンク１ｃ内で軸心を通り基準面１５に垂直な方向（ｙ軸方向）にある場合である。このとき、絶縁スペーサ２ｃにおいて観測される部分放電によるＴＥ１１モードの電磁波は図の（ｂ）のように基準面１５に垂直方向（ｙ軸方向）にピーク値を有し、Ｌ字屈曲部を通過した後の絶縁スペーサ２ｄで観測した信号でも、図の（ｃ）のように基準面１５に垂直方向にピーク値を持つ信号分布が確認される。

この結果から、Ｌ字状のタンク１ｃ，１ｄの双方に絶縁スペーサ２ｃ，２ｄがある場合には、両絶縁スペーサ部で電磁波検出器４によってＴＥ１１モードの電磁波の周方向の強度分布を測定し、一方の絶縁スペーサ２ｃにおいて基準面１５にほぼ垂直方向に２点のピーク値が存在した場合には、他方の絶縁スペーサ２ｄにおいて同じくほぼ垂直方向に２点のピーク値が再現性をもって存在することを確認すれば、当該タンク内部において部分放電が発生していると判定することができる。そのため、Ｌ字状のタンク内部の周方向で基準面に垂直な位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

以上までは、部分放電信号が基準面１５に対し垂直もしくは水平方向に侵入した場合について説明した。次に、部分放電源１３が基準面１５に対して斜め方向に位置している場合について説明する。斜め方向に信号が進入した場合については、斜め信号を水平成分と垂直成分に分離して考えることができることが確認された。次に、これを説明する。

図２０は、基準面に斜め方向に部分放電源１３が存在した場合の、Ｌ字屈曲部でのＴＥ１１モードの電磁波の分布の変化につい説明する図である。図の（ａ）に示すように、水平方向（基準面）を基準に角度θの位置に部分放電源１３が存在した場合、部分放電源１３があるタンク１ｃ側の絶縁スペーサ２ｃでは図の（ｂ）「入力」に示すように、水平成分と垂直成分の和として角度θの位置に強い信号ピークを持つ分布が確認される。これは、角度θで侵入した大きさＡの信号は、水平成分（Ａｃｏｓθ）と、垂直成分（Ａｓｉｎθ）に分割し、これらを足し合わせた結果として考えることができる。一方、Ｌ字屈曲部を通過した側の絶縁スペーサ２ｄでは、図の（ｂ）「出力」に示すように、水平成分，垂直成分それぞれの屈曲部でモードが変換された結果を足し合わせた右下のような分布を示すことが確認された。

そこで、実際の測定においては、Ｌ字屈曲部の前後の絶縁スペーサで観測された信号の外周方向の分布が、ここで予測される分布と一致した場合、すなわち、一方の絶縁スペーサ部で傾斜を持つ方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の絶縁スペーサ部で垂直な方向の成分と全周方向の成分との和に相当する強度分布が確認された場合、当該タンク内部で部分放電が発生していると判定することができる。そのため、Ｌ字状のタンク内部の周方向で基準面に傾斜を持つ位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

参考例３．
図２１〜図２４は参考例３による部分放電判定方法を説明する図である。図の（ａ）はＴ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）〜（ｄ）は各絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。図のように、直管部とこの直管部の途中からＴ字状に分岐した分岐管部からなるＴ字状のタンクに対して、分岐点から３方に伸びるタンク１ｅ、１ｆ，１ｇのそれぞれに絶縁スペーサ２ｅ、２ｆ，２ｇを備えている。タンクがＴ字状をしている以外の構成は、参考例１で説明した図１１と同等であり、また部分放電判定装置も参考例１で説明した図と同じなので詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図中での方向を特定するために、タンク１ｅ〜１ｇの軸線を含む平面を基準面１６とする。まず、図２１のように、部分放電源１３がタンク１ｅ側でタンク軸心を通り基準面１６に平行な方向にある場合を説明する。図のような位置に部分放電源１３が存在した場合、絶縁スペーサ２ｅでは（ｂ）に示すように基準面１６に平行な方向（ｘ軸方向）に２つのピーク値を持つＴＥ１１モードの信号分布が確認される。このとき、分岐部を通過した後の分岐管１ｆ側の絶縁スペーサ２ｆと直管１ｇ側の絶縁スペーサ２ｇにおいては、絶縁スペーサ２ｅにおける分布とは異なり、（ｃ）及び（ｄ）のように全周方向に亘ってほぼ同レベルの強度分布を示すことがわかる。なお、部分放電源１３が直管１ｇ側の同方向にある場合も同様である。

一方、図２２の（ａ）に示すように、部分放電源１３が、分岐管１ｆ側で軸心を通り基準面１６に平行な方向（ｚ軸方向）に存在した場合は、絶縁スペーサ２ｆにおいては、（ｂ）に示すように基準面に平行に２点のピーク値を持つ分布が確認され、分岐部を通過した後の直管１ｅ，１ｇ側の絶縁スペーサ２ｅ，２ｇにおいては、（ｃ）のように周方向で全周に亘ってほぼ同レベルの信号を有する強度分布を示すことがわかる。
この結果、Ｔ字状のタンクにおいて、図のように直管部の両側と分岐管側に絶縁スペーサが有る場合には、各絶縁スペーサ２ｅ〜２ｇにおいて、電磁波検出器４により電磁波を検出し、ＴＥ１１モードの周波数を検波してタンク外周方向の強度分布として見た場合、いずれか１つの絶縁スペーサ部で基準面１６にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、残り２個の絶縁スペーサ部で全周に亘ってほぼ同レベルの信号を有する強度分布が再現性をもって確認された場合に、当該タンクの内部で部分放電が発生していると判定することができる。そのため、Ｔ字状のタンク内部の周方向で、基準面に平行な位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

次に、部分放電源１３が、タンク軸心を通り基準面１６と垂直な方向（Ｙ軸方向）に存在する場合について説明する。図２３（ａ）に示すように、Ｔ字状のタンクの直管１ｅ側で基準面１６に垂直な方向に部分放電源１３がある場合である。この場合、部分放電源１３があるタンク１ｅ側の絶縁スペーサ２ｅにおいては、（ｂ）のように部分放電によるＴＥ１１モードの電磁波は基準面１６に対し垂直方向に２点のピーク値を持ち、さらに、分岐部を通過した後の分岐管１ｆ側の絶縁スペーサ２ｆと直管１ｇ側の絶縁スペーサ２ｇにおいても、電磁波信号は（ｃ），（ｄ）のように同じく基準面１６に対し垂直方向に２点のピーク値を持つ強度分布が確認される。

同様に、図２４（ａ）に示すように、部分放電源１３が分岐管１ｆ側で軸心を通り基準面１６に垂直な方向に存在した場合について説明すると、部分放電源１３の存在するタンク側の絶縁スペーサ２ｆにおいては、部分放電によるＴＥ１１モードの電磁波は（ｂ）のように基準面１６に対し垂直方向に２点のピーク値を有し、分岐部を通過した後の直管１ｅ，１ｇに設けた絶縁スペーサ２ｅ，２ｇで観測した電磁波信号は、（ｃ）のように同じく基準面１６に垂直方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認されている。

これらの結果から、Ｔ字状のタンクの３方に絶縁スペーサが有る場合には、各絶縁スペーサ２ｅ〜２ｇにおいて電磁波検出器４によって検出した電磁波信号を処理し、タンク外周方向の強度分布を取得し、いずれか１つの絶縁スペーサ部において基準面１６にほぼ垂直方向に２点のピーク値が存在した場合には、その他の絶縁スペーサ部において同じく基準面１６にほぼ垂直方向に２点のピーク値が再現性をもって存在することを確認することで、すなわち、全ての絶縁スペーサ部において基準面１６にほぼ垂直方向に２点のピーク値を有することを確認することで、当該タンクの内部で部分放電が発生していると判定する。そのため、Ｔ字状のタンク内部の外周方向で、基準面に垂直な位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

以上までの説明では、簡単のために部分放電源が基準面１６に対し垂直もしくは水平方向にある場合について説明した。部分放電源が基準面１６に対し斜め方向にある場合については、参考例２で説明したと同様に、斜め方向の信号を水平成分と垂直成分に分離して、それぞれのモード変換結果を再度重ね合わせることによってＴＥ１１モードの強度分布が得られる。図示は省略するが、部分放電源１３が基準面１６に対し斜め方向に位置する場合、３個の絶縁スペーサ部の内の何れか一箇所で基準面１６と傾斜を持つ方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、残り２個の絶縁スペーサ部で全周方向の成分と垂直な方向の成分の和に相当する強度分布が確認されることを検証した。
従って、実際の測定では、Ｔ字状のタンクの各絶縁スペーサ部において、電磁波検出器４により電磁波を検出し、信号処理によって各絶縁スペーサ部の外周方向のＴＥ１１モードの電磁波の強度分布を取得し、その結果が上記のような強度分布を示した場合に、当該タンク内で部分放電が発生していると判定し、それ以外は外部ノイズであると判定することができる。そのため、Ｔ字状のタンク内部の周方向で、基準面に傾斜を持つ方向の位置に発生する部分放電の有無を精度良く判定することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における部分放電判定装置をガス絶縁機器に取り付けた構成図である。図２は図１のＱ−Ｑ方向から見た断面構成図である。明細書中の各図において、同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を一部省略する。ガス絶縁機器は、円筒状をした複数のタンク１が絶縁スペーサ２を介し連結され、この絶縁スペーサ２に支持された円筒状の中心導体３がタンク１と同軸に配置されて構成されている。そして、絶縁スペーサ２で区画されたタンク１内には絶縁ガスが封入されている。ＧＩＳは、このように基本的には図１に示すように中心導体３とそれを被うタンク１からなる同軸構造となっているが、場合によっては中心導体３を支えるために、中心導体３の軸上の点を中心とした点対称でない構造のポストスペーサ２１が挿入されていることもある。また、電界シールドが挿入されていることもある。

ＧＩＳ内部で部分放電が発生した場合、部分放電より電磁波が発生しタンク内部を伝播する。この同軸のタンク構造を伝搬する電磁波のモードとして、参考例と同様に、ＴＥ１１モードの信号に着目して、部分放電判定装置が構成されている。ＴＥ１１モードの特徴を活かして部分放電の判定をするには、タンク１の外周方向、測定に当たっては、絶縁スペーサ２の外周方向の電磁波の強度分布を知る必要がある。図１において、参考例１と同様に、電磁波検出器４は絶縁スペーサ２の外周方向に沿って移動可能となっており、絶縁スペーサ２の外周方向に沿った電磁波検出器４の出力を判定部７に入力することで、ＴＥ１１モードを利用した部分放電の判定が可能となる。なお、５は移動装置、６は移動角検出装置、１２はガイドレールである。

部分放電判定装置は、絶縁スペーサ２の外周方向の複数箇所においてタンク１内に伝搬する電磁波信号を検出する電磁波検出器４と、検出した電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号を抽出するＴＥ１１検波装置８を有する。さらに、部分放電判定装置は、ＴＥ１１検波装置８で抽出した信号の強度と電磁波検出器４の外周方向の位置情報θとからタンク１の外周方向の電磁波の強度分布を検出する強度検出装置を有する。この強度検出装置は、図１６，図１７で説明したようにパターン認識装置２２で構成できる。パターン認識装置２２のパターン化出力は、図１５の（ｃ），図１８の（ｂ）（ｃ）等のような円形の強度分布図として、検出パターン表示器２３に表示できる。

構造情報出力手段２４には、判定対象のガス絶縁機器の外形及び内部の構造情報が入力され記憶されている。構造情報出力手段２４に記憶される外形構造情報としては、判定対象のガス絶縁機器の直管タンク，Ｌ字状タンク，Ｔ字状タンク等の情報であり、各タンクにおける絶縁スペーサの位置も取り込んでも良い。構造情報出力手段２４に記憶される内部構造情報としては、判定対象のガス絶縁機器内部におけるポストスペーサや電界シールドの有無、それらの取り付け位置，取り付け方向や形状等である。想定パターン表示器２５は、判定対象のガス絶縁機器の１つの絶縁スペーサで検出した強度分布情報をパターン認識装置２２から得ると共に、外形及び内部の構造情報を構造情報出力手段２４から得る。

これらの情報から、想定パターン表示器２５では、上記判定対象のガス絶縁機器の他の絶縁スペーサで部分放電発生時に想定される強度分布をパターン化して表示する。そのため、想定パターン表示器２５には、それらの情報から判定対象のガス絶縁機器の他の絶縁スペーサで部分放電発生時に想定される強度分布が、事例として記録されている。例えば、後述する図３における外形及び内部の構造情報と、絶縁スペーサ２ｃの強度分布情報から、想定される部分放電発生時の絶縁スペーサ２ｄの強度分布が記録されている。なお、想定パターン表示器２５の表示は図１５の（ｃ），図１８の（ｂ）（ｃ）等のような円形の強度分布図とすることができる。なお又、想定パターン表示器２５では、構造情報出力手段２４の外形及び内部の構造情報だけを表示するようにすることもできる。
判定装置１１では、上記他の絶縁スペーサで実際に検出した強度分布を基にパターン認識装置２２でパターン化した出力と、想定パターン表示器２５の想定される上記パターン化出力とを比較し、マッチング度により、判定対象のガス絶縁機器の内部における部分放電の有無を判定する。

このように構成された部分放電判定装置をＬ字状タンクの測定に適用した場合について説明する。参考例２と図１８を参照して、Ｌ字状のタンク１ｃ，１ｄに対して、そのＬ字状の屈曲部の前後に絶縁スペーサ２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されている。図中での方向を特定するために、タンク１ｃ，１ｄの軸線を含む平面を基準面１５とする。部分放電源１３は、タンク１ｃ側で軸心を通り基準面１５に平行な方向（ｘ軸方向）にある場合を説明する。

電磁波がこのタンク内部を伝搬する際に、Ｌ字状の屈曲部を通過する場合、この屈曲部でモードの変換が起き、参考例２で説明したように、信号の円周方向の分布が崩れる。この場合、図１８に示すように、絶縁スペーサ２ｃにおいては図１８の（ｂ）のように基準面１５とほぼ平行な方向（ｘ軸方向）にピーク値を持つＴＥ１１モードの強度分布が確認される。そして、Ｌ字状屈曲部を通過した後の絶縁スペーサ２ｄにおいては、２ｃにおける分布とは異なり、図１８の（ｃ）のように全周方向に亘ってほぼ同レベルの強度分布を示す。

しかしながら、基準面１５とほぼ平行な方向（ｘ軸方向）にピーク値を持つＴＥ１１のモード分布に対して、図３の（ａ）に示す、片側のみのポストスペーサ２１のように、屈曲部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でない場合、図３の（ｃ）のように、図１８の（ｃ）とは異なるモードの変化が見られることが新たに分かった。なお、図３の（ａ）はポストスペーサがある場合のＬ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は一方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布、（ｃ）は他方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。図３（ａ）の２６はポストスペーサ２１の電界緩和シールドを示す。電界緩和シールドを装着したポストスペーサ２１は、中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない。Ｌ字状のタンクの屈曲部にはハンドホールが設けられることがあり、ポストスペーサ２１はそのハンドホールを利用して、Ｌ字状のタンクの屈曲部に設置され中心導体を支持する。なお、Ｌ字状のタンクの屈曲部とは、拡がりのあるタンク１ｃとタンク１ｄの交わる部分で、図３の破線で囲む部分２７である。

基準面１５とほぼ平行な方向（ｘ軸方向）にピーク値を持つ信号がＬ字状屈曲部に侵入した場合に、その信号の分布を持つ方向に対し、軸上の点を中心とした点対称ではなく片側にのみ構造物が存在するがために、信号の伝搬経路が片方にだけズレが生じる。そのため、最終的に絶縁スペーサ２ｄにおける分布に影響を与えたものと考えられ、基準面１５とほぼ平行な方向にピーク値を持つ分布が顕著に観測される。

このように、信号の強度分布と重なるように、屈曲部の中心導体に上記基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でない場合、一方の絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、Ｌ字状のタンク内で部分放電が発生していると判定できる。

具体的な判定法として、内部構造の情報が取得できた場合、中心導体の軸上の点を中心とした点対称でない構造物が屈曲部２７に無いときには、一方の絶縁スペーサで基準面（ｘ軸方向又は水平方向）にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の絶縁スペーサで全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が確認された場合に、Ｌ字状のタンク内で部分放電が発生していると判定する。
他方、内部構造の情報が取得できた場合、屈曲部２７の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が中心導体の軸上の点を中心とした点対称でないときには、一方の絶縁スペーサで基準面（ｘ軸方向又は水平方向）にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の絶縁スペーサで基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、Ｌ字状のタンク内で部分放電が発生していると判定する。

また、内部構造の情報が取得できない場合（内部構造の情報が不明の場合）には、一方の絶縁スペーサで基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の絶縁スペーサで基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認されるか、全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が確認された場合に、Ｌ字状のタンク内で部分放電が発生していると判定する。

上記の具体的判定法を、図１の部分放電判定装置に当てはめて説明する。構造情報出力手段２４には、外形及び内部構造情報として、“Ｌ字状のタンクで中心導体の軸上の点を中心とした点対称でない構造物が屈曲部に無い”が入力され記憶されている。構造情報出力手段２４の情報は想定パターン表示器２５に表示することもできる。ここにおいて、一方の絶縁スペーサ２ｃ（図１８（ａ））で測定が行われ、基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認される（図１８（ｂ））。この確認情報は、パターン認識装置２２の出力として検出パターン表示器２３に表示される。想定パターン表示器２５では、構造情報出力手段２４の情報とパターン認識装置２２の強度分布情報とから、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される強度分布を、記録されている事例から選択して、想定パターン（図１８の（ｃ）のパターン）として表示する。

続いて、他の絶縁スペーサ２ｄで実際に測定し、パターン認識装置２２で強度分布を得る。この強度分布は検出パターン表示器２３で表示できる。パターン認識装置２２のパターン化した出力は、判定装置１１に入力され、想定パターン表示器２５の先の想定パターンと比較され、両パターンのマッチング度で、Ｌ字状のタンク１内に部分放電が発生しているか否か判別できる。
なお、判定装置１１がない場合にも、一方の絶縁スペーサ２ｃで検出された強度分布情報と、構造情報出力手段２４の内部構造情報から、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される強度分布を測定者が想定することができるので、想定された強度分布と、実際に他の絶縁スペーサ２ｄで検出された強度分布とを、測定者が比較することによりガス絶縁機器の内部に部分放電が存在するか否かを判定することができる。なお又、構造情報出力手段２４の構造情報としては、内部構造情報があれば、外形構造情報がなくとも測定者は外見的に知ることができ判定できる。外形構造情報は、判定装置を自動化するときに必要である。
また、絶縁スペーサ２ｃ（図１８（ｂ）のパターン）と絶縁スペーサ２ｄ（図１８の（ｃ）のパターン）の測定順序が逆になっても、同様に判定できる。

次に、構造情報出力手段２４には、外形及び内部構造情報として、“Ｌ字状のタンクで屈曲部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ、中心導体の軸上の点を中心とした点対称でない上記構造物がある”が入力され記憶されている。ここにおいて、一方の絶縁スペーサ２ｃで測定が行われ、基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認される（図３（ｂ））。この確認情報は、パターン認識装置２２の出力として検出パターン表示器２３に表示される。想定パターン表示器２５では、構造情報出力手段２４の情報とパターン認識装置２２の強度分布情報とから、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される強度分布を想定パターン（図３の（ｃ）のパターン）として表示する。

続いて、他の絶縁スペーサ２ｄで実際に測定し、パターン認識装置２２で強度分布を得る。この強度分布は検出パターン表示器２３で表示できる。パターン認識装置２２のパターン化した出力は、判定装置１１に入力され、想定パターン表示器２５の先の想定パターンと比較され、両パターンのマッチング度で、Ｌ字状のタンク１内に部分放電が発生しているか否か判別できる。またこのケースでも、、判定装置１１がない場合、一方の絶縁スペーサ２ｃで検出された強度分布情報と、構造情報出力手段２４の内部構造情報から、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される強度分布を測定者が想定することができるので、想定された強度分布と、実際に他の絶縁スペーサ２ｄで検出された強度分布とを、測定者が比較することによりガス絶縁機器の内部に部分放電が存在するか否かを判定することができる。

また、タンクの内部構造の情報が不明の場合がある。このときにおいても、一方の絶縁スペーサ２ｃで測定が行われ、基準面（水平方向）にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認されたとする（図３（ｂ））。この確認情報は、パターン認識装置２２の出力として検出パターン表示器２３に表示される。想定パターン表示器２５では、構造情報出力手段２４からの情報が不明であるので、パターン認識装置２２の強度分布情報のみから、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される２つの強度分布を想定パターン（図３の（ｃ）と図１８の（ｃ）のパターン）として表示する。

続いて、他の絶縁スペーサ２ｄで実際に測定し、パターン認識装置２２で強度分布を得る。この強度分布は検出パターン表示器２３で表示できる。パターン認識装置２２のパターン化した出力は、判定装置１１に入力され、想定パターン表示器２５の先の２つの想定パターンとそれぞれ比較され、いずれかのマッチング度で、Ｌ字状のタンク１内に部分放電が発生しているか否か判別できる。
なお、このケースでも、判定装置１１がない場合にも、一方の絶縁スペーサ２ｃで検出された強度分布情報から、部分放電発生時に、他の絶縁スペーサ２ｄで想定される２つの強度分布を測定者が想定することができるので、想定された２つの強度分布のいずれかと、実際に他の絶縁スペーサ２ｄで検出された強度分布とを、測定者が比較することによりガス絶縁機器の内部に部分放電が存在するか否かを判定することができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１とは、部分放電源１３の位置が異なり、部分放電源１３がタンク１ｃ側で基準面１５に垂直な方向（ｙ軸方向）に発生したときの例である。Ｌ字状のタンク１において、構造物（ポストスペーサ）２１が図３と同様に、屈曲部２７の中心導体に基準面に並行に接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではないものである。図４の（ａ）はＬ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は一方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布、（ｃ）は他方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例２の図１９に示すように、絶縁スペーサ２ｃにおいて観測される部分放電によるＴＥ１１モードの電磁波は図１９（ｂ）のように基準面１５に垂直方向（ｙ軸方向）にピーク値を有し、Ｌ字状屈曲部を通過した後の絶縁スペーサ２ｄで観測した信号でも、図１９（ｃ）のように基準面１５に垂直方向にピーク値を持つ信号分布が確認される。

これに対して、図４に示すように、ポストスペーサ２１が屈曲部２７の中心導体に基準面に並行に接続され、かつポストスペーサ２１が中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない場合について検証した。それによると、絶縁スペーサ２ｃにおいて観測される部分放電による電磁波は図４（ｂ）のように基準面１５に垂直方向（ｙ軸方向）にピーク値を有し、Ｌ字状屈曲部を通過した後の絶縁スペーサ２ｄで観測した信号でも、図４（ｃ）のように基準面１５に垂直方向にピーク値を持つ信号分布が確認された。
その結果、単純にピークに着目する判定の考え方においては、図１９（ｂ）（ｃ）と図４（ｂ）（ｃ）とは、ほぼ同様の分布を示すと言ってよい。

実施の形態３．
Ｌ字状タンク以外にも直管タンクやＴ字状タンクにポストスペーサを設置した場合について検証した。実施の形態３は、直管タンクにポストスペーサを設置した場合の例である。図５に示すように、中心導体を支えるポストスペーサ２１が底面側に設置されている。ポストスペーサ（構造物）２１は、中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない。図５の（ａ）は直管のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は一方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布、（ｃ）は他方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例１の図１５で説明したように、水平方向（ｘ軸方向）に放電が発生した場合、絶縁スペーサ２ａ，２ｂのいずれにおいても水平方向に電磁波の２点ピークが観測される。ポストスペーサ２１が図５のように設置された場合においても、水平方向（ｘ軸方向）に放電が発生した場合、中心導体の軸に対して点対称でない構造物の存在にも係わらず、絶縁スペーサ２ａ，２ｂのいずれにおいても水平方向に２点ピークが観測された。これは、ポストスペーサ２１における中心導体の軸方向の位置を変えても同じであった。そのため、構造物の存在の有無に係わらず、傾向は変わらず、同じ判定アルゴリズムが成立する。

一方、垂直方向（ｙ軸方向）に放電が発生した場合、中心導体の軸に対して点対称でない構造物（ポストスペーサ）２１が底面側に存在すると、図６（ｂ）に示すように、絶縁スペーサ２ａで測定される電磁波の強度分布は垂直方向に２点ピークが観測される。図６（ｃ）に示すように、絶縁スペーサ２ｂで測定される電磁波の強度分布はそのパターンの形状が崩れ、垂直方向以外の成分が増えるが、垂直方向に２点ピークが観測されるという点においては大きくは変わらない。これは、構造物２１における中心導体の軸方向の位置を変えても同じであった。そのため、これらの現象を知っておくと、部分放電の有無を精度を上げて判定できる。なお、図６の（ａ）は直管のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は一方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布、（ｃ）は他方の絶縁スペーサでの電磁波の強度分布を示している。

実施の形態４．
実施の形態４は、Ｔ字状タンクにポストスペーサを設置した場合の例である。Ｔ字状タンクは直管部とこの直管部の途中からＴ字状に分岐した分岐管部とを有し、分岐部から３方に伸びる上記タンクのそれぞれに絶縁スペーサを備えている。構造物（ポストスペーサ）は、Ｔ字状のタンクの軸線（直管部の軸線と分岐管部の軸線）を含む平面を基準面とするとき、分岐部の中心導体に基準面に並行に接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではないものである。Ｔ字状のタンクの分岐部にはハンドホールが設けられることがあり、ポストスペーサはそのハンドホールを利用して、Ｔ字状のタンクの分岐部に設置され中心導体を支持する。なお、Ｔ字状のタンクの分岐部とは、拡がりのある直管タンクと分岐管タンクの交わる部分で、図７の破線で囲む部分２８である。

図７には、Ｔ字状タンクの直管部の一方に、軸心をとおり基準面１６に平行な方向（ｘ軸方法又は水平方向）に部分放電源１３がある場合を示す。図７の（ａ）はＴ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は絶縁スペーサ２ｅでの電磁波の強度分布、（ｃ）は絶縁スペーサ２ｆでの電磁波の強度分布、（ｄ）は絶縁スペーサ２ｇでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例３の図２１で示すように、絶縁スペーサ２ｅでは、基準面にほぼ平行に電磁波の２点ピークが観測され、絶縁スペーサ２ｆ，２ｇでは、ともに全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が観測される。
一方、分岐部２８の中心導体に基準面に並行に構造物（ポストスペーサ）２１が接続され、かつその構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない場合は、絶縁スペーサ２ｅでは、水平方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認される。絶縁スペーサ２ｆ，２ｇにおいては、垂直方向（ｙ軸方向）に広がりがあるものの水平方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された。なお、このときは、構造情報出力手段２４には、外形及び内部構造情報として、“Ｔ字状のタンクで分岐部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない”が入力される。

このように、Ｔ字状タンクにおいて、構造情報出力手段から得たガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が、Ｔ字状のタンクで分岐部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でないとき、３個の絶縁スペーサの全てにおいて、基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、タンク内で部分放電が発生していると判定する。

図８には、図７と部分放電源の位置が異なるものを示し、Ｔ字状タンクの直管部の一方に、基準面に垂直な方向（ｙ軸方法）に部分放電源１３がある場合を示す。図８の（ａ）はＴ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は絶縁スペーサ２ｅでの電磁波の強度分布、（ｃ）は絶縁スペーサ２ｆでの電磁波の強度分布、（ｄ）は絶縁スペーサ２ｇでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例３の図２３で示すように、すべての絶縁スペーサ２ｅ，２ｆ，２ｇで、垂直方向に電磁波の２点ピークが観測される。
一方、Ｔ字状のタンクで分岐部２８の中心導体に基準面に並行に構造物（ポストスペーサ）２１が接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない場合においても、図８（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示されるように、すべての絶縁スペーサ２ｅ，２ｆ，２ｇで、垂直方向に電磁波の２点ピークが観測される。そのため、構造物の存在の有無に係わらず、傾向は変わらず、同じ判定アルゴリズムが成立する。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態４とは、部分放電源１３の位置が異なり、部分放電源１３が分岐管部側に発生したときの例である。構造物（ポストスペーサ）は、実施の形態４と同じで、Ｔ字状のタンクで分岐部２８の中心導体に基準面に並行に接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではないものである。図９には、部分放電源１３がＴ字状タンクの分岐管部側で軸心をとおり基準面１６にほぼ平行な方向（ｘ軸方向）に発生した場合を示す。図９の（ａ）はＴ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は絶縁スペーサ２ｆでの電磁波の強度分布、（ｃ）は絶縁スペーサ２ｅ，２ｇでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例３の図２２で示すように、絶縁スペーサ２ｆでは、基準面にほぼ平行に電磁波の２点ピークが観測され、絶縁スペーサ２ｅ，２ｇでは、ともに全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が観測される。
一方、分岐部２８の中心導体に基準面に並行に構造物（ポストスペーサ）２１が接続され、かつその構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない場合は、絶縁スペーサ２ｆでは、基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認される。絶縁スペーサ２ｅ，２ｇにおいては、基準面に垂直な方向（ｙ軸方向）に広がりがあるものの基準面に平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された。なお、このときは、構造情報出力手段２４には、外形及び内部構造情報として、“Ｔ字状のタンクで分岐部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつその構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない”が入力される。

このように、Ｔ字状タンクにおいて、構造情報出力手段から得たガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が、Ｔ字状タンクで分岐部の中心導体に基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でないとき、３個の絶縁スペーサの全てにおいて、基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、タンク内で部分放電が発生していると判定する。

図１０には、図９と部分放電源の位置が異なるものを示し、部分放電源１３がＴ字状タンクの分岐管部側で基準面１６にほぼ垂直な方向（ｙ軸方向）に発生した場合を示す。図１０の（ａ）はＴ字状のタンクにおける部分放電の発生位置を示し、（ｂ）は絶縁スペーサ２ｆでの電磁波の強度分布、（ｃ）は絶縁スペーサ２ｅ，２ｇでの電磁波の強度分布を示している。

ポストスペーサ２１がない場合は、参考例３の図２４で示すように、すべての絶縁スペーサ２ｆ，２ｅ，２ｇで、垂直方向に電磁波の２点ピークが観測される。
一方、Ｔ字状のタンクで分岐部２８の中心導体に基準面に並行に構造物（ポストスペーサ）２１が接続され、かつ上記構造物は中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造ではない
場合においても、図１０（ｂ）（ｃ）に示されるように、すべての絶縁スペーサ２ｆ，２ｅ，２ｇで、垂直方向に電磁波の２点ピークが観測される。そのため、構造物の存在の有無に係わらず、傾向は変わらず、同じ判定アルゴリズムが成立する。

以上で説明したように、ガス絶縁機器の内部に設置される電界緩和シールドを装着したポストスペーサは、ガス絶縁機器では一般的に用いられるものである。そのポストスペーサをガス絶縁機器の内部に設置したときで、部分放電発生時に想定される各絶縁スペーサの電磁波の強度分布は、事例として、知っておくか、想定パターン表示器に記憶させておくことにより、部分放電発生時の判定の精度を上げることができる。さらに、ガス絶縁機器の内部に設置される他の構造物に対して、その構造情報と部分放電発生時の各絶縁スペーサの強度分布の事例を積み重ねて、それらに対する構造情報と部分放電発生時の各絶縁スペーサの強度分布を知っておくか、記録しておくことにより、部分放電発生時の判定の精度を上げることができる。

Claims (8)

1. 絶縁ガスが封入された円筒形の金属タンクを絶縁スペーサで区画し、中心導体を上記絶縁スペーサで支持して構成したガス絶縁機器を対象とし、上記金属タンクの内部で発生する部分放電の有無を判定するにあたって、
   上記絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において上記金属タンク内に伝搬する電磁波信号を電磁波検出器により検出し、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号をＴＥ１１検波装置によって抽出し、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を強度検出装置によって検出して部分放電を判定する方法において、
   上記ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備え、
   上記強度検出装置で検出した上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と、上記構造情報出力手段の内部構造情報より、部分放電の有無を判定するようにした部分放電判定方法。
2. 請求項１記載の部分放電判定方法において、
   上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備え、
   上記強度検出装置で検出した上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布と上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報より、部分放電の有無を判定するようにした部分放電判定方法。
3. 請求項２記載の部分放電判定方法において、上記金属タンクはＬ字状の屈曲部を有し、上記屈曲部から２方に伸びる上記金属タンクのそれぞれに上記絶縁スペーサを備えており、
   上記構造情報出力手段から得た上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が、上記Ｌ字状の上記金属タンクの軸線を含む平面を基準面とするとき、上記屈曲部の中心導体に上記基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が上記中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でないとき、
   一方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、
   上記Ｌ字状の上記金属タンク内で部分放電が発生していると判定するようにした部分放電判定方法。
4. 請求項２記載の部分放電判定方法において、上記金属タンクはＬ字状の屈曲部を有し、上記屈曲部から２方に伸びる上記金属タンクのそれぞれに上記絶縁スペーサを備えており、
   上記構造情報出力手段から得た上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造の情報が、上記屈曲部の中心導体に構造物が接続され、かつ上記構造物が上記中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造であるとき、
   上記Ｌ字状の上記金属タンクの軸線を含む平面を基準面とするとき、一方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の上記絶縁スペーサで全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が確認された場合に、
   上記Ｌ字状の上記金属タンク内で部分放電が発生していると判定するようにした部分放電判定方法。
5. 請求項２記載の部分放電判定方法において、上記金属タンクは直管部とこの直管部の途中からＴ字状に分岐した分岐管部とを有し、分岐部から３方に伸びる上記金属タンクのそれぞれに絶縁スペーサを備えており、
   上記構造情報出力手段から得た上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が、上記Ｔ字状の上記金属タンクの軸線を含む平面を基準面とするとき、上記分岐部の中心導体に上記基準面に並行に構造物が接続され、かつ上記構造物が上記中心導体の軸上の点を中心とした点対称構造でないとき、
   上記３個の絶縁スペーサの全てにおいて、上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認された場合に、上記金属タンク内で部分放電が発生していると判定することを特徴とする部分放電判定方法。
6. 絶縁ガスが封入された円筒形の金属タンクを絶縁スペーサで区画し、中心導体を上記絶縁スペーサで支持して構成したガス絶縁機器を対象とし、上記金属タンクの内部で発生する部分放電の有無を判定するにあたって、
   上記絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において上記金属タンク内に伝搬する電磁波信号を電磁波検出器により検出し、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号をＴＥ１１検波装置によって抽出し、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を強度検出装置によって検出して部分放電を判定する方法において、
   上記強度検出装置で検出した上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を基に、部分放電の有無を判定するようにした部分放電判定方法であって、
   上記金属タンクはＬ字状の屈曲部を有し、上記屈曲部から２方に伸びる上記金属タンクのそれぞれに上記絶縁スペーサを備えており、
   上記ガス絶縁機器の内部構造の情報が不明のとき、
   上記Ｌ字状の上記金属タンクの軸線を含む平面を基準面とするとき、一方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認され、かつ、他方の上記絶縁スペーサで上記基準面にほぼ平行な方向に２点のピーク値を有する強度分布が確認されるか、全周に亘ってほぼ同レベルの強度分布が確認された場合に、
   上記Ｌ字状の上記金属タンク内で部分放電が発生していると判定するようにした部分放電判定方法。
7. 絶縁ガスが封入された円筒形の金属タンクを絶縁スペーサで区画し、中心導体を上記絶縁スペーサで支持して構成したガス絶縁機器を対象とし、上記金属タンクの内部で発生する部分放電の有無を判定するにあたって、
   上記絶縁スペーサの外周方向の複数箇所において上記金属タンク内に伝搬する電磁波信号を検出する電磁波検出器と、検出した上記電磁波信号から遮断周波数を利用してＴＥ１１モードが伝搬しＴＥ２１モードが伝搬しない周波数帯域の信号を抽出するＴＥ１１検波装置と、上記ＴＥ１１検波装置で抽出した信号の強度と上記電磁波検出器の上記外周方向の位置情報とから上記金属タンクの外周方向の電磁波の強度分布を検出する強度検出装置とを有する部分放電判定装置において、
   上記ガス絶縁機器の内部構造情報が出力される構造情報出力手段を備えたことを特徴とする部分放電判定装置。
8. 請求項７記載の部分放電判定装置において、
   上記構造情報出力手段は上記ガス絶縁機器の外形及び内部構造情報が出力されるものである部分放電判定装置。

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