JPWO2016088179A1 - 部分放電判別装置及び部分放電判別方法 - Google Patents

Abstract

時間又は周波数に対する第１部分放電の第１信号レベルの第１特性を示すデータを記憶し、電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルを計測し、時間、又は周波数に対する前記交流電流の前記第２信号レベルの第２特性を計測し、時間又は信号レベルに基づく特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する部分放電判別装置を提供する。

Description

本発明は、部分放電判別装置及び部分放電判別方法に関する。

従来、部分放電の計測で、ニューラルネットワーク（Ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ）によって、計測した信号の部分放電信号に対する類似度を評価し、部分放電の有無を判別する方法が知られている（例えば特許文献１等）。

特開平８−３３８８５６号公報

しかしながら、従来の方法では、波形信号のパラメータを比較しないため、部分放電を精度よく判別できない場合があった。

そこで、ノイズ等を含む交流電流の信号から部分放電の信号を精度よく判別できる部分放電判別方法及び部分放電判別装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の一形態における、部分放電判別装置が、時間又は周波数に対する第１部分放電の第１信号レベルの第１特性を示すデータを記憶する記憶部と、電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルを計測し、時間又は周波数に対する前記交流電流の前記第２信号レベルの第２特性を計測する計測部と、時間又は信号レベルに基づく特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する判別部とを有することを特徴とする。

ノイズ等を含む交流電流の信号から部分放電の信号を精度よく判別できる部分放電判別装置及び部分放電判別方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムによる全体処理の一例を示すシーケンス図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムにおける各装置の全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号波形の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る信号の特性パラメータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号の信号強度の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る信号の信号強度に係る特性パラメータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号の周波数成分の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る信号の周波数成分に係る特性パラメータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る確率値に基づく第２信号のマッピングの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るφ−Ｑ−Ｎ分布図の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置にφ−Ｑ−Ｎ計測ボードが接続されるシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電の減衰の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るパルス発生器を用いて第１信号を入力するシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係るパルス発生器を用いて複数の第１信号を入力するシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による減衰率の計算結果の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による減衰率に基づく任意の距離で発生する部分放電の第１信号の予測方法の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による部分放電の発生源の距離を計算する方法の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の電力設備に生じる部分放電を判別する部分放電判別装置及び部分放電判別方法について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。

部分放電計測装置１００は、計測部の一例である。以下、計測部が部分放電計測装置１００である場合を例に説明する。部分放電計測装置１００は、電力設備に流れる部分放電及びノイズ（ｎｏｉｓｅ）等を含む交流電流を計測する。電力設備は、例えばケーブル、接続箱、及びＧＩＳ（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈ）等である。以下の説明では、電力設備がケーブルである場合を例に説明する。交流電流は、例えば６００Ｖを超える電圧の交流電流である。また、部分放電計測装置１００は、部分放電判別装置１０１に接続される。

部分放電計測装置１００は、センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１００Ｈ１と、アンプ（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１００Ｈ２と、波形計測ボード１００Ｈ３とを有する。

センサ１００Ｈ１は、部分放電の計測が行われるケーブルに接続される。具体的には、センサ１００Ｈ１は、高周波計測インピーダンスを有し、センサ１００Ｈ１は、高周波計測インピーダンスを用いてケーブルに流れる交流電流を計測する。次に、センサ１００Ｈ１は、計測される交流電流の電流値を電圧値に変換する。さらに、センサ１００Ｈ１が変換する電圧値は、信号としてアンプ１００Ｈ２に出力される。また、センサ１００Ｈ１が有する出力端子は、アンプ１００Ｈ２の入力端子に接続される。

アンプ１００Ｈ２は、センサ１００Ｈ１から出力される信号を増幅する。また、アンプ１００Ｈ２が有する出力端子は、波形計測ボード１００Ｈ３が有する入力端子に接続される。

波形計測ボード１００Ｈ３は、アンプ１００Ｈ２によって増幅された信号をサンプリングする。

波形計測ボード１００Ｈ３は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１００Ｈ３１と、メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）１００Ｈ３２と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１００Ｈ３３とを有する。

また、波形計測ボード１００Ｈ３は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を実装する電子回路基板である。

Ａ／Ｄコンバータ１００Ｈ３１は、波形計測ボード１００Ｈ３の入力端子を有する。また、Ａ／Ｄコンバータ１００Ｈ３１は、アンプ１００Ｈ２から入力される信号をＡ／Ｄ変換する。なお、Ａ／Ｄコンバータ１００Ｈ３１が有する出力端子は、メモリ１００Ｈ３２が有する入力端子と、ＭＣＵ１００Ｈ３３が有する入力端子とに接続される。

メモリ１００Ｈ３２は、波形計測ボード１００Ｈ３の用いる各種データ及び各種パラメータを記憶する。

ＭＣＵ１００Ｈ３３は、マイクロプロセッサ１００Ｈ３３１を有する。

マイクロプロセッサ１００Ｈ３３１は、波形計測ボード１００Ｈ３が有する各ハードウェアを制御する。

波形計測ボード１００Ｈ３が有する出力端子は、部分放電判別装置１０１が有する入力端子に接続される。

波形計測ボード１００Ｈ３は、サンプリングした信号をデータとして部分放電判別装置１０１に出力し、部分放電判別装置１０１は、出力されるデータ等から部分放電を判別する。

なお、電力設備に流れる部分放電及びノイズ等を含む交流電流の計測は、部分放電計測装置１００による計測に限られない。交流電流は、部分放電計測装置１００以外の計測装置によって計測されてもよい。また、部分放電計測装置１００のハードウェア構成は、オシロスコープ（Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）及びスペクトラムアナライザ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）等の解析装置を有する構成でもよい。

＜部分放電判別装置のハードウェア構成例＞
図２は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。

部分放電判別装置１０１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。

部分放電判別装置１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１Ｈ１と、記憶装置１０１Ｈ２と、入力Ｉ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１０１Ｈ３と、出力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ４とを有する。また、部分放電判別装置１０１が有する各ハードウェアは、バス（ｂｕｓ）によって相互に接続され、各ハードウェアは、相互にデータ等を送受信する。

ＣＰＵ１０１Ｈ１は、記憶装置１０１Ｈ２からプログラム又はデータ等を読み出し、処理を実行することで、部分放電判別装置１０１が行う各種処理を実現する演算装置及び制御装置である。

記憶装置１０１Ｈ２は、メモリ等の主記憶装置及びＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）等の補助記憶装置である。記憶装置１０１Ｈ２は、各種プログラム、各種パラメータ、及び各種データを記憶する。

入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３は、部分放電判別装置１０１に各種データ及び各種パラメータ等を入力するインタフェースである。入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３には、部分放電計測装置１００等の計測装置が接続される。なお、入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３は、ネットワークを介してデータ等を入力する通信用インタフェース等でもよい。さらに、入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等の入力装置が接続されるインタフェースを有してもよい。

出力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ４は、部分放電判別装置１０１からデータ及び処理結果等を出力するインタフェースである。具体的には、出力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ４は、例えばディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）等の出力装置である。なお、出力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ４は、ネットワークを介してデータ等を出力する通信用インタフェース又は記録媒体にデータ等を出力する外部インタフェースでもよい。

なお、入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３及び出力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ４は、入力装置及び出力装置に代えてタッチパネル（ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）等の入出力装置であってもよい。

また、部分放電判別装置１０１のハードウェア構成は、図２に示す構成に限られない。部分放電判別装置１０１は、例えばセンサ１００Ｈ１等の部分放電計測装置１００のハードウェアを有する構成でもよい。また、部分放電判別装置１０１は、タブレット（ｔａｂｌｅｔ）又はサーバ（ｓｅｒｖｅｒ）等の情報処理装置であってもよい。ならびに、部分放電判別装置１０１のハードウェア構成は、例えば部分放電判別装置１０１が有する各ハードウェアを補助する装置を内部又は外部にさらに有する構成等でもよい。さらに、部分放電判別装置１０１は、１つの装置でなくともよい。例えば、部分放電判別装置１０１は、ネットワーク等で接続される２つ以上の情報処理装置によって構成してもよい。

つまり、部分放電判別装置１０１は、部分放電判別装置１０１が行う処理の一部又は全部をネットワーク等で接続する外部装置に並行、分散、又は冗長して処理を行う構成でもよい。

＜全体処理例＞
図３は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムによる全体処理の一例を示すシーケンス図である。

部分放電判別装置１０１は、部分放電を判別するのに基準とする信号（以下、第１信号ＳＩＧ１という。）を入力する。この場合、第１信号ＳＩＧ１は、例えば理想状態で部分放電を示す信号である。また、第１信号ＳＩＧ１は、例えば所定の時間ごとの電圧値が示されたデータで部分放電判別装置１０１に入力される（ステップＳ０１）。

部分放電計測装置１００は、電力設備に流れる交流電流を計測し、計測される交流電圧を電圧値で示す信号（以下、第２信号ＳＩＧ２という。）を部分放電判別装置１０１に出力する。この場合、第２信号ＳＩＧ２は、第１信号ＳＩＧ１と同様に、所定の時間ごとの電圧値が示されたデータによって部分放電判別装置１０１に出力される（ステップＳ０２）。

部分放電判別装置１０１は、第１信号ＳＩＧ１と、第２信号ＳＩＧ２とを比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する（ステップＳ０３）。

なお、全体処理は、図３に示す処理順序に限られない。例えばステップＳ０３の処理は、ステップＳ０２と並行、つまり交流電流の計測中等に行われてもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムにおける各装置の全体処理の一例を示すフローチャートである。

図４（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムにおける部分放電計測装置１００の全体処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳＡ０１では、部分放電計測装置１００は、交流電流の計測を行う。

ステップＳＡ０２では、部分放電計測装置１００は、計測した交流電流を第２信号として出力する。具体的には、ステップＳＡ０２では、部分放電計測装置１００は、ステップＳＡ０１で計測した交流電流を部分放電判別装置１０１に第２信号として出力する。なお、ステップＳＡ０１及びステップＳＡ０２の処理は、図３のステップＳ０２の処理に相当する。

図４（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置を用いるシステムにおける部分放電判別装置１０１の全体処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳＢ０１では、部分放電判別装置１０１は、第１信号を入力する。なお、ステップＳＢ０１の処理は、図３のステップＳ０１の処理に相当する。

ステップＳＢ０２では、部分放電判別装置１０１は、第２信号を入力する。なお、ステップＳＢ０２の処理は、図３のステップＳ０２の処理に相当する。具体的には、ステップＳＢ０２の処理は、ステップＳＡ０２で部分放電計測装置１００が出力する第２信号のデータを入力する処理である。

ステップＳＢ０３では、部分放電判別装置１０１は、第１信号及び第２信号のそれぞれの特性パラメータを比較し、第２信号が部分放電であるか否かを判別する。なお、ステップＳＢ０３の処理は、図３のステップＳ０３の処理に相当する。

＜部分放電の信号波形例＞
図５は、本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号波形の一例を示す図である。

ステップＳ０１で第１信号ＳＩＧ１として部分放電判別装置１０１に入力される信号は、例えば図５で図示する信号等である。なお、第１特性は、図５で図示する第１信号ＳＩＧ１等で示される。また、第１部分放電は、第１信号ＳＩＧ１等で示される放電である。

図５では、横軸が時間を示す軸である。また、図５では、縦軸が時間に対する信号レベルを示す軸である。さらに、図５では、信号レベルは、電圧値で示される。ならびに、第１信号レベルは、図５では、縦軸で示される。

図５で示す信号は、部分放電を示す信号の一例である。この場合、部分放電を示す信号は、図５で図示するように、理想状態では、１０乃至２０ｎｓｅｃ（ナノ秒）程度の立ち上がり時間である等の特徴がある。また、理想状態は、例えばノイズ等がない計測環境、センサの計測特性が反映されていない状態、又は計算で求められる理論値による計測結果等である。部分放電判別装置１０１は、信号の特性を示す特性パラメータを比較して部分放電であるか否かを判別する。

特性パラメータは、信号の電圧又は信号強度等によって部分放電の特性を示すパラメータである。また、信号レベルは、信号の強さ及び出力値等を示す値であり、電圧又は信号強度等で示される。

また、特性パラメータは、電圧の最大値及び極大値等である信号の特徴的な点の値である。具体的には、特性パラメータは、例えば電圧の絶対値の最大値等である。また、特性パラメータは、第１信号ＳＩＧ１のデータから検索、変換、又は計算される。なお、特性パラメータは、比較に用いられる値がデータとして部分放電判別装置１０１に入力されてもよい。

さらに、特性パラメータは、電圧を示すグラフの傾き、電圧の変化量等である信号の変化の度合い、及び変化傾向等を示す値等である。具体的には、特性パラメータは、例えば電圧の立ち上がり変化量又は電圧の立ち下がり変化量等である。

ならびに、特性パラメータは、電圧の所定の変化にかかる時間等である。具体的には、特性パラメータは、例えば電圧の立ち上がり時間、電圧の立ち下がり時間、基準値ＢＬから変化して再度基準値となるまでの時間、及び基準値ＢＬから最大値となるまでの時間と基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間との比率等である。

基準値ＢＬは、例えばグラウンド（ｇｒｏｕｎｄ）の電位である０Ｖ（ボルト）の値、初期値、又は使用者等が任意に設定する値等である。以下、基準値ＢＬは、同様の意味で記載する。

また、特性パラメータは、信号強度において信号の特性を示す値である。具体的には、特性パラメータは、例えば単位時間あたりの信号強度等である。

さらに、特性パラメータは、周波数成分において信号の特性を示す値である。具体的には、特性パラメータは、例えば周波数成分ごとに示される信号強度等である。

なお、特性パラメータは、上述した値に限られない。特性パラメータは、信号の他の特性を示す値でもよい。

図６は、本発明の一実施形態に係る信号の特性パラメータの一例を示す図である。

特性パラメータは、例えば図６で示すパラメータである。なお、特性パラメータは、図６に示すパラメータに限られない。図６で示す各図は、それぞれ特性パラメータを説明する図である。ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、波形形状について、横軸で示す時間軸及び縦軸で示す電圧軸をそれぞれ正規化し、正規化されたグラフから各時間での標準偏差を計算する。部分放電判別装置１０１は、計算される標準偏差に基づいてパターンマッチング（ｐａｔｔｅｒｎ ｍａｔｃｈｉｎｇ）を行い、類似度を計算する。類似度は、極性が逆となる場合を考慮して、交流信号のゼロ点を境に正負を反転させて計算を行い、いずれか大きい方を確率値として採用する。確率値は、パーセントで示され、確率値が所定の値以上となると、部分放電判別装置１０１は、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であると判別する。

図６（Ａ）は、立ち上がり時間の特性パラメータの一例を説明している図である。立ち上がり時間は、信号の電圧値が基準値ＢＬから波形のピーク（ｐｅａｋ）である最大値となるまでの時間である。なお、第１時間は、例えば立ち上がり時間である。

具体的には、立ち上がり時間は、電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間Ｔ１から電圧値が最大値となる時間Ｔ２になるまでの時間である。

特性パラメータが立ち上がり時間である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり時間の値を入力又は入力される信号から立ち上がり時間の値を計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり時間について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｂ）は、立ち上がり変化量の特性パラメータの一例を説明している図である。図６（Ｂ）では、立ち上がり変化量は、信号の電圧値を示す線分と、基準値ＢＬを示す線分とが成す角度及び傾き等で示される。立ち上がり変化量は、電圧値が基準値ＢＬから最大値となるまでの変化において、単位時間あたりの電圧値の変化量である。単位時間における電圧の変化量は、例えば立ち上がり変化量である。

具体的には、立ち上がり変化量は、電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間Ｔ１から電圧値が最大値となる時間Ｔ２になるまでの時間において単位時間あたりの電圧値の変化量である。

特性パラメータが立ち上がり変化量である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり変化量の値を入力又は入力される信号から立ち上がり変化量の値を計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり変化量について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｃ）は、立ち下がり時間の特性パラメータの一例を説明している図である。立ち下がり時間は、電圧値が最大値となる時間Ｔ２から電圧値が最小値となる時間Ｔ３になるまでの時間である。なお、第２時間は、例えば立ち下がり時間である。

特性パラメータが立ち下がり時間である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、立ち下がり時間の値を入力又は入力される信号から計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、立ち下がり時間について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｄ）は、立ち下がり変化量の特性パラメータの一例を説明している図である。図６（Ｄ）では、立ち下がり変化量は、信号の電圧値を示す線分と、基準値ＢＬを示す線分とが成す角度又は傾き等で示される。立ち下がり変化量は、電圧値が最大値から最小値となるまでの変化において、単位時間あたりの電圧値の変化量である。なお、単位時間における電圧の変化量は、例えば立ち下がり変化量である。

具体的には、立ち下がり変化量は、電圧値が最大値となる時間Ｔ２から電圧値が最小値となる時間Ｔ３になるまでの時間において単位時間あたりの電圧値の変化量である。

特性パラメータが立ち下がり変化量である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、立ち下がり変化量の値を入力又は入力される信号から立ち下がり変化量の値を計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、立ち下がり変化量について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｅ）は、絶対値の最大値の特性パラメータの一例を説明している図である。図６（Ｅ）は、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）の波形の絶対値を示す図である。絶対値の最大値は、信号の波形のピークである最大値の電圧値である。なお、絶対値の最大値は、図６（Ｅ）では、電圧値が最大値となる時間Ｔ２の電圧値である。

特性パラメータが絶対値の最大値である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、絶対値の最大値の値を入力又は入力される信号から絶対値の最大値の値を検索する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、絶対値の最大値について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｆ）は、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間の特性パラメータの一例を説明している図である。図６（Ｆ）は、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）の波形の絶対値を示す図である。基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間は、波形の持続時間である。具体的には、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間は、図６（Ｆ）では、電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間Ｔ１から電圧値が再度基準値ＢＬに収束する時間Ｔ４になるまでの時間である。なお、第３時間は、例えば基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間である。

特性パラメータが基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間を入力又は入力される信号から計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図６（Ｇ）は、基準値ＢＬから最大値となるまでの時間と、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間との比率の特性パラメータの一例を説明している図である。図６（Ｇ）は、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）の波形の絶対値を示す図である。基準値ＢＬから最大値となるまでの時間は、電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間Ｔ１から電圧値が最大値となる時間Ｔ２になるまでの時間Ａである。基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間は、電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間Ｔ１から電圧値が再度基準値ＢＬに収束する時間Ｔ４になるまでの時間Ｂである。したがって、基準値ＢＬから最大値となるまでの時間と、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間の比率は、図６（Ｇ）では、Ａ：Ｂである。第１時間と第３時間との比率は、例えば図６（Ｇ）では、Ａ：Ｂである。

特性パラメータが基準値ＢＬから最大値となるまでの時間と、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間との比率である場合、ステップＳ０１では、部分放電判別装置１０１は、比率の値を入力又は入力される信号から計算する。次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、基準値ＢＬから最大値となるまでの時間と、基準値ＢＬから変化して再度基準値ＢＬとなるまでの時間との比率について比較を行い、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

特性パラメータは、図５に示す波形から計算される単位時間あたりの信号強度の時間による変化でもよい。

図７は、本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号の信号強度の一例を示す図である。

図７は、図５に示す信号の信号強度を示す図である。図７は、図５と比較して、縦軸が単位時間あたりの信号強度となっている点が異なる。部分放電判別装置１０１は、図７で図示するように、ステップＳ０１で入力される第１信号の信号強度の時間変化及びステップＳ０２で計測される第２信号ＳＩＧ２のパルス波形の値をステップＳ０３で比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

図８は、本発明の一実施形態に係る信号の信号強度に係る特性パラメータの一例を示す図である。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、同じ第２信号ＳＩＧ２の一例を示す図である。同様に、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）は、同じ第２信号ＳＩＧ２の一例を示す図である。図８（Ａ）及び図８（Ｃ）は、図５と同様に横軸を時間軸及び縦軸を電圧値とする図であり、図８（Ｂ）及び図８（Ｄ）は、図７と同様に横軸を時間軸及び縦軸を単位時間あたりの信号強度とする図である。なお、第２信号ＳＩＧ２の信号強度は、第１信号の信号強度と同一でないことが多いため、計測される第２信号ＳＩＧ２には、正規化の処理が行われてもよい。単位時間あたりの信号強度は、単位時間あたりの信号強度の平均値等でもよい。

第２特性は、第２信号ＳＩＧ２等で示される。図８で示す第２信号ＳＩＧ２が計測されると、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、図７で示す第１信号ＳＩＧ１と第２信号ＳＩＧ２とを信号強度に係る特性パラメータについて比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。

信号強度に係る特性パラメータについての比較は、部分放電判別装置１０１が、例えば図６で示す特性パラメータと同様に、各時間での標準偏差を計算する。そのうえ、部分放電判別装置１０１が、計算される標準偏差に基づいてパターンマッチングを行い、類似度を計算する。類似度は、極性が逆となる場合を考慮して、正又は負の値のうち、いずれか絶対値の大きい方を確率値として採用する。なお、信号強度に係る特性パラメータについて比較は、部分放電判別装置１０１が図７で示す第１信号のグラフ及び図８（Ｂ）で示す第２信号ＳＩＧ２のグラフを画像としてパターンマッチングを行って類似度を計算してもよい。図６で示す特性パラメータと同様に、確率値が所定の値以上となると、部分放電判別装置１０１は、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であると判別する。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）が示す第２信号ＳＩＧ２と、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）が示す第２信号ＳＩＧ２とでは、図８（Ｂ）で示す単位時間あたりの信号強度の時間変化は、図８（Ｄ）で示す単位時間あたりの信号強度の時間変化と比較して、図７に示す単位時間あたりの信号強度の時間変化と類似する。図８（Ｂ）が示すグラフは、例えば図７で示すグラフと同様に極大値が二点ある。また、図８（Ｂ）が示すグラフは、図７で示すグラフと曲率が近い値である等の共通の特徴がある。これに対して、図８（Ｄ）で示すグラフは、図７で示すグラフと共通の特徴が図８（Ｂ）で示すグラフより少ない。したがって、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）が示す第２信号ＳＩＧ２は、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）が示す第２信号ＳＩＧ２より、図７で示す第１信号に類似するといえる。

図５及び図８（Ａ）で示すように、第２信号ＳＩＧ２は、第１信号と逆の極性の電圧値で計測される場合がある。この場合、部分放電判別装置１０１が単位時間あたりの信号強度に基づいて部分放電を判別すると、部分放電判別装置１０１は、図８（Ａ）で示す第２信号ＳＩＧ２等も漏れなく部分放電を示す信号であると判別できる。

また、第２信号ＳＩＧ２は、第１信号に対して各時間の電圧値に一定の差、いわゆるオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）を有する場合等がある。この場合でも、単位時間あたりの信号強度は、オフセットがある場合でも同様の値となる。したがって、部分放電判別装置１０１が単位時間あたりの信号強度に基づいて部分放電を判別すると、部分放電判別装置１０１は、第１信号に対してオフセットを有する第２信号ＳＩＧ２を部分放電信号と判別することができる。

よって、部分放電判別装置１０１が単位時間あたりの信号強度に基づいて部分放電を判別することによって、部分放電判別装置１０１は、オフセットがある場合等でも精度よく部分放電を判別することができる。

特性パラメータは、図５に示す波形から計算される電圧値の周波数成分でもよい。

図９は、本発明の一実施形態に係る部分放電を示す信号の周波数成分の一例を示す図である。

図９は、図５に示す信号の周波数成分を示す図である。図９は、縦軸が信号強度及び横軸が周波数を示す図である。部分放電判別装置１０１は、図９で図示するように、ステップＳ０１で入力される第１信号の周波数成分及びステップＳ０２で計測される第２信号ＳＩＧ２の周波数成分をステップＳ０３で比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。部分放電判別装置１０１が周波数解析を行い、周波数解析で得られる周波数分布によって周波数成分が示される。周波数解析では、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）又はウェーブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）変換等の周波数変換が行われる。なお、図８等と同様に、計測される第２信号ＳＩＧ２には、正規化の処理が行われてもよい。即ち、図９は、図５で示す信号に対してＦＦＴ等の周波数解析を行った解析結果の一例である。

図１０は、本発明の一実施形態に係る信号の周波数成分に係る特性パラメータの一例を示す図である。

図１０（Ａ）及び図８（Ａ）は、同じ第２信号ＳＩＧ２の一例を示す図である。図１０（Ａ）は、図８（Ａ）で示す第２信号ＳＩＧ２を周波数成分で示す図の一例である。同様に、図１０（Ｂ）及び図８（Ｃ）は、同じ第２信号ＳＩＧ２の一例を示す図である。また、図１０（Ｂ）は、図８（Ｃ）で示す第２信号ＳＩＧ２を周波数成分で示す図の一例である。

図１０（Ａ）が示すグラフは、例えば図１０（Ｂ）と比較して、含まれる周波数成分が多く、低い周波数帯域にも分布している。図９が示すグラフも同様に、含まれる周波数成分が多く、低い周波数帯域に分布している。したがって、図１０（Ａ）が示す第２信号ＳＩＧ２は、図１０（Ｂ）が示す第２信号ＳＩＧ２より、図９で示す第１信号ＳＩＧ１に類似するといえる。

第２信号ＳＩＧ２は、第１信号ＳＩＧ１に対して信号の大きさが大きく異なる場合がある。この場合でも、周波数成分は、信号の大きさが大きく異なる場合でも同様の分布となる。したがって、部分放電判別装置１０１が周波数成分に基づいて部分放電を判別すると、部分放電判別装置１０１は、第１信号ＳＩＧ１に対してオフセットを有する第２信号ＳＩＧ２を部分放電信号と判別することができる。

第２信号ＳＩＧ２は、第１信号ＳＩＧ１に対してオフセットを有する場合等がある。周波数成分は、オフセットがある場合でも同様の値となる。したがって、部分放電判別装置１０１が周波数成分に基づいて部分放電を判別すると、部分放電判別装置１０１は、第１信号ＳＩＧ１に対してオフセットを有する第２信号ＳＩＧ２を部分放電信号と判別することができる。

よって、部分放電判別装置１０１が周波数成分に基づいて部分放電を判別することによって、部分放電判別装置１０１は、オフセットがある場合等でも精度よく部分放電を判別することができる。

なお、部分放電判別装置１０１は、図６乃至図１０で示す特性パラメータのうち、２つ以上の特性パラメータを用いて第２信号ＳＩＧ２を判別してもよい。

例えば部分放電判別装置１０１は、図７等で示す単位時間あたりの信号強度の特性パラメータ及び図９等で示す周波数成分の特性パラメータを用いて、第２信号ＳＩＧ２をそれぞれ判別する。この場合、部分放電判別装置１０１は、いずれか一方の特性パラメータを用いる判別より精度よく部分放電を判別することができる。

例えば部分放電判別装置１０１は、図６（Ａ）で示す立ち上がり時間及び図６（Ｂ）で示す立ち上がり変化量の特性パラメータを用いて第２信号ＳＩＧ２をそれぞれ判別する。立ち上がり時間及び立ち上がり変化量の特性パラメータは、いずれも最大値までのデータで計算することができる。したがって、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり時間及び立ち上がり変化量の特性パラメータに基づいて判別する場合、少ないデータで精度よく部分放電を判別することができる。

例えば、部分放電判別装置１０１は、図６（Ａ）で示す立ち上がり時間及び図６（Ｅ）で示す絶対値の最大値の特性パラメータを用いて第２信号ＳＩＧ２をそれぞれ判別する。この場合、立ち上がり時間及び絶対値の最大値の特性パラメータは、少ない計算コストで計算できる。したがって、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり時間及び絶対値の最大値の特性パラメータに基づいて判別する場合、少ない計算コストで精度よく部分放電を判別することができる。

例えば、部分放電判別装置１０１は、図６（Ｂ）で示す立ち上がり変化量及び図６（Ｅ）で示す絶対値の最大値の特性パラメータを用いて第２信号ＳＩＧ２をそれぞれ判別する。この場合、立ち上がり変化量及び絶対値の最大値の特性パラメータは、いずれも信号の大きさが異なる場合等でも誤差が少なく計算することができる。したがって、部分放電判別装置１０１は、立ち上がり変化量及び絶対値の最大値の特性パラメータに基づいて判別する場合、信号の大きさが異なる場合等でも精度よく部分放電を判別することができる。

２つ以上の特性パラメータを用いる場合、例えば部分放電判別装置１０１は、各特性パラメータの確率値から平均値を計算し、平均値に基づいて判別を行う。

また、２つ以上の特性パラメータを用いる場合、例えば部分放電判別装置１０１は、各特性パラメータでそれぞれ第２信号ＳＩＧ２を判別し、各判別結果の論理和（ＯＲ）、論理積（ＡＮＤ）、及び排他的論理和（ＸＯＲ）をそれぞれ任意に組み合わせて判別を行う。

論理和によって判別する場合、２つ以上の特性パラメータのうち、少なくともいずれか１つの特性パラメータに基づく判別で部分放電であると判別されると、部分放電判別装置１０１は、ステップＳ０３で第２信号ＳＩＧ２が部分放電であると判別する。したがって、論理和によって判別する場合、１つの特性パラメータによって判別する場合と比較して、第２信号ＳＩＧ２が部分信号である場合を見逃す確率を減らすことができ、部分放電判別装置１０１は、精度よく部分放電を判別することができる。

論理積によって判別する場合、２つ以上の特性パラメータのうち、各特性パラメータに基づく判別ですべて部分放電であると判別されると、部分放電判別装置１０１は、ステップＳ０３で第２信号ＳＩＧ２が部分放電であると判別する。したがって、論理積によって判別する場合、１つの特性パラメータによって判別する場合と比較して、第２信号ＳＩＧ２が部分信号である確率を増やすことができ、部分放電判別装置１０１は、精度よく部分放電を判別することができる。

排他的論理和によって判別する場合、２つ以上の特性パラメータのうち、各特性パラメータに基づく判別で異なる判別がされると、部分放電判別装置１０１は、ステップＳ０３で第２信号ＳＩＧ２が部分放電であると判別する。したがって、排他的論理和よって判別する場合、１つの特性パラメータによって判別する場合と比較して、第２信号ＳＩＧ２が部分信号である場合を見逃す確率を減らすことができ、部分放電判別装置１０１は、精度よく部分放電を判別することができる。

部分放電判別装置１０１が判別に２つの特性パラメータを用いる場合、部分放電判別装置１０１は、各特性パラメータに基づいて計算される確率値をマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）してもよい。

図１１は、本発明の一実施形態に係る確率値に基づく第２信号ＳＩＧ２のマッピングの一例を示す図である。

以下、部分放電判別装置１０１が図７等で示す単位時間あたりの信号強度及び図９等で示す周波数成分の２つの特性パラメータを用いる場合を例に説明する。図１１では、縦軸が周波数成分の特性パラメータに基づく確率値及び横軸が単位時間あたりの信号強度の特性パラメータに基づく確率値を示す。即ち、図１１は、第１特性パラメータが単位時間あたりの信号強度の特性パラメータであり、第２特性パラメータが周波数成分の特性パラメータである例を示す図である。

図１１は、横軸が第１確率値を示し、かつ、縦軸が第２確率値を示す例である。なお、部分放電判別装置１０１によるマッピングは、図１１で示す横軸及び縦軸に限られない。例えば第１確率値及び第２確率値は、図１１に示す特性パラメータ以外の特性パラメータに基づく確率値でもよい。

複数の第２信号ＳＩＧ２を部分放電判別装置１０１が計測すると、部分放電判別装置１０１は、各第２信号ＳＩＧ２について、単位時間あたりの信号強度及び周波数成分の２つの特性パラメータに基づいてそれぞれ確率値を計算する。次に、部分放電判別装置１０１は、計算される確率値に対応する座標に各第２信号ＳＩＧ２を点としてマッピングする。

部分放電判別装置１０１が複数の第２信号ＳＩＧ２をマッピングすると、第２信号ＳＩＧ２は、各特性パラメータについて同様の値となり、分布に偏りが生じる。例えば、図１１で図示するように、第２信号ＳＩＧ２は、２つの集中する分布となる場合がある。ここで、図１１では、全範囲の第２信号ＳＩＧ２、即ち、計測される第２信号ＳＩＧ２をすべて含むグループを第１グループＧ１とする。また、図１１では、第１グループＧ１に含まれる第２信号ＳＩＧ２のうち、第２信号ＳＩＧ２の１つのグループを第２グループＧ２とする。さらに、図１１では、第１グループＧ１に含まれる第２信号ＳＩＧ２のうち、第２グループＧ２とは異なる第２信号ＳＩＧ２のグループを第３グループＧ３とする。

ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、例えば確率値が６０パーセント以上７０パーセント未満であると、部分放電の可能性ありとし、確率値が７０パーセント以上８０パーセント未満であると、高い確率で部分放電であるとし、確率値が８０パーセント以上であると、部分放電と判別する。なお、各値は、第１信号ＳＩＧ１の入力方法等によって設定で変更されてもよい。

次に、ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、マッピングされた分布に基づいて分布データを生成する。分布データは、例えばφ−Ｑ−Ｎ分布図で示されるデータである。

図１２は、本発明の一実施形態に係るφ−Ｑ−Ｎ分布図の一例を示す図である。

図１２では、横軸は、第２信号ＳＩＧ２が示す電力設備に流れる交流電流の位相φを示す軸であり、縦軸は、横軸で示される電力設備に流れる交流電流の位相φで得られる電荷を示す軸である。また、電荷は、電荷量Ｑで示される。さらに、図１２では、各点の色は、位相φで得られる各電荷が単位時間あたりに発生する発生頻度Ｎを示す。なお、発生頻度Ｎは、単位時間あたりに同じ位相φ、かつ、同じ電荷量Ｑの電荷が発生する場合を積算して求められる。

図１２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る第１グループＧ１のφ−Ｑ−Ｎ分布図の一例を示す図である。

図１２（Ａ）では、第２グループＧ２及び第３グループＧ３のφ−Ｑ−Ｎ分布図が含まれる。

図１２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る第２グループＧ２のφ−Ｑ−Ｎ分布図の一例を示す図である。

図１２（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る第３グループＧ３のφ−Ｑ−Ｎ分布図の一例を示す図である。

図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）で示すように、第２グループＧ２と、第３グループＧ３とでは、各グループに含まれる信号が示す交流電流の位相φ及び電荷量Ｑ等が異なり、異なる性質の交流電流であることがわかる。したがって、φ−Ｑ−Ｎ分布図を生成することで、第２信号ＳＩＧ２の詳細な解析を行うことができる。

なお、分布データは、部分放電判別装置１０１が生成する構成に限られない。

図１３は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置にφ−Ｑ−Ｎ計測ボードが接続されるシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。

φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、Ａ／Ｄコンバータ１０４Ｈ１と、メモリ１０４Ｈ２と、ＭＣＵ１０４Ｈ３とを有する。

φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、ＦＰＧＡ等を実装する電子回路基板である。

φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、第２信号ＳＩＧ２に基づいて分布データを生成する。φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、第２信号ＳＩＧ２に含まれる各波形の極大点であるピーク点をデジタルフィルタ処理によって算出する。この際、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、位相の基準点と、マイクロプロセッサ１０４Ｈ３１の内部カウンタとを用いることによって、φ−Ｑ−Ｎ計測の際のピーク点における位相φを算出する。

メモリ１０４Ｈ２は、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４が用いる各種データ及び各種パラメータを記憶する。メモリ１０４Ｈ２が有する出力端子は、ＭＣＵ１０４Ｈ３が有する入力端子に接続される。

ＭＣＵ１０４Ｈ３は、マイクロプロセッサ１０４Ｈ３１を有する。

マイクロプロセッサ１０４Ｈ３１は、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４が有する各ハードウェアを制御する。

φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４が有する入出力端子は、部分放電判別装置１０１が有する入出力端子に接続される。

φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４は、部分放電判別装置１０１に生成する分布データを出力し、部分放電判別装置１０１は、分布データをφ−Ｑ−Ｎ分布図等で表示する。

検波処理回路１０５は、検波処理を行う。検波処理は、第２信号ＳＩＧ２に含まれる各波形の有無を検出する。また、検波処理回路１０５が有する出力端子は、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４が有する入力端子に接続される。さらに、検波処理回路１０５が有する入力端子は、フィルタ１０６が有する出力端子に接続される。

なお、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４で検出される電荷量Ｑは、部分放電計測装置１００でサンプリングした信号波形にデジタルフィルタ処理を行うことで求めてもよい。

フィルタ１０６は、バンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）である。フィルタ１０６は、アンプ１００Ｈ２が増幅させた第２信号ＳＩＧ２から特定の周波数帯域の信号を取り出す。なお、フィルタ１０６が有する入力端子は、アンプ１００Ｈ２が有する出力端子に接続される。

位相検出用センサ１０７は、ケーブル等の電力設備に取り付けられる。また、位相検出用センサ１０７は、電力設備に流れる高電圧の電流又は電圧を検出する。なお、位相検出用センサ１０７が有する出力端子は、位相信号処理回路１０８が有する入力端子に接続される。

位相信号処理回路１０８は、位相検出用センサ１０７から入力される信号のゼロクロス（ｚｅｒｏ−ｃｒｏｓｓ）を検出する。次に、位相信号処理回路１０８は、検出したゼロクロスに基づいて、基準点をφ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４及び部分放電計測装置１００に出力する。なお、位相信号処理回路１０８が有する出力端子は、φ−Ｑ−Ｎ計測ボード１０４の入力端子及び部分放電計測装置１００が有する入力端子に接続される。

部分放電判別装置１０１は、各特性パラメータに基づいて計算される確率値に基づいて第２信号ＳＩＧ２をマッピングすることで、部分放電を精度よく判別することができる。さらに、部分放電判別装置１０１は、マッピングによって第２信号ＳＩＧ２のグループ分けを行い、φ−Ｑ−Ｎ分布図を生成することで、第２信号ＳＩＧ２の詳細な解析を行うことができる。

なお、部分放電判別装置１０１は、２つの特性パラメータを用いて判別を行う場合に限られない。具体的には、部分放電判別装置１０１は、３つ以上の特性パラメータを用いて判別を行ってもよい。

＜実施の形態２＞
ケーブル等の電力設備で部分放電が発生すると、部分放電は、部分放電が流れるケーブルの伝搬特性及び部分放電が流れる経路上に設置されるジョイント（ｊｏｉｎｔ）等によって減衰する。

図１４は、本発明の一実施形態に係る部分放電の減衰の一例を説明する図である。

図１４（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電の発生箇所と、本発明の一実施形態に係る部分放電計測装置１００による第２信号ＳＩＧ２の計測箇所との距離を説明する図である。

例えば図１４では、部分放電計測装置１００によって第２信号ＳＩＧ２が計測される箇所を計測点Ｐ０とする。即ち、計測点Ｐ０の距離は、「０」である。さらに、図１４（Ａ）で図示するように、計測点Ｐ０とは距離がそれぞれ異なる地点Ｐ１及び地点Ｐ２があるとし、地点Ｐ２が地点Ｐ１より距離が長い、計測点Ｐ０から遠い地点とする。以下、図１４（Ａ）で示す三地点を例に説明する。また、図１４では、三地点で同一の部分信号が発生し、発生した部分信号をすべて計測点Ｐ０で部分放電計測装置１００によって計測する場合を例に説明する。

図１４では、電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルは、計測点Ｐ０である第２地点で計測される。また、図１４では、第１部分放電は、地点Ｐ１及び地点Ｐ２で発生する部分放電である。

図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電計測装置１００によって計測点Ｐ０で計測した第２信号ＳＩＧ２の一例を説明する図である。具体的には、図１４（Ｂ）は、図５と同様に、横軸を時間軸及び縦軸を電圧軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。また、図１４（Ｃ）は、図９と同様に、横軸を周波数軸及び縦軸を信号強度軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。ならびに、図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ）で示す第２信号ＳＩＧ２を周波数解析した解析結果である。

計測点Ｐ０で計測される第２信号ＳＩＧ２は、減衰が少ないため、波形が急峻であり、高周波成分が多く計測される。

図１４（Ｄ）及び図１４（Ｅ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電計測装置１００によって地点Ｐ１で計測した第２信号ＳＩＧ２の一例を説明する図である。具体的には、図１４（Ｄ）は、図１４（Ｂ）と同様に、横軸を時間軸及び縦軸を電圧軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。また、図１４（Ｅ）は、図１４（Ｃ）と同様に、横軸を周波数軸及び縦軸を信号強度軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。ならびに、図１４（Ｅ）は、図１４（Ｄ）で示す第２信号ＳＩＧ２を周波数解析した解析結果である。

図１４（Ｆ）及び図１４（Ｇ）は、本発明の一実施形態に係る部分放電計測装置１００によって地点Ｐ２で計測した第２信号ＳＩＧ２の一例を説明する図である。具体的には、図１４（Ｆ）は、図１４（Ｂ）と同様に、横軸を時間軸及び縦軸を電圧軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。また、図１４（Ｇ）は、図１４（Ｃ）と同様に、横軸を周波数軸及び縦軸を信号強度軸として第２信号ＳＩＧ２を示す図である。ならびに、図１４（Ｇ）は、図１４（Ｆ）で示す第２信号ＳＩＧ２を周波数解析した解析結果である。

図１４の各図で図示するように、第２信号ＳＩＧ２は、距離によって減衰し、距離が長くなるほど減衰が顕著となる。したがって、図１４（Ｆ）で図示するように、減衰した第２信号ＳＩＧ２は、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｄ）で示す第２信号ＳＩＧ２より、減衰によって、波形が鈍い形状となる。また、図１４（Ｇ）で図示するように、減衰した第２信号ＳＩＧ２は、図１４（Ｃ）及び図１４（Ｅ）で示す第２信号ＳＩＧ２より、減衰によって、各周波数成分の信号強度が低下する。特に高周波成分は、低周波成分と比較して距離による減衰が顕著となる。

図１５は、本発明の一実施形態に係るパルス発生器を用いて第１信号を入力するシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。

図１５で示す構成は、図１で示す構成と比較して、センサ１００Ｈ１がパルス発生器（ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０３が接続された電力設備に接続される点が異なる。箔状の電極を使用する環境では、パルス発生器１０３は、駆動すると、検出電極の隣に設けられる注入用の電極からパルスを注入する間接注入を行う。若しくは、パルス発生器１０３は、駆動すると、高圧電圧部分と接地部分との間にパルスを注入する直接注入を行う。この場合、パルス発生器１０３が注入するパルスは、部分放電に相当する信号となる。つまり、パルス発生器１０３は、部分放電を模擬するパルスを発生させる。なお、第１地点は、例えば注入用の電極が設けられる地点である。

また、パルスの注入は、箔状の電極が使用される方法に限られず、例えば、導体とグラウンドとの間にパルスが注入される方法又はコンデンサのカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）によってパルスが注入される方法等でもよい。

部分放電判別装置１０１は、パルス発生器１０３が発生させるパルスを第１信号ＳＩＧ１として入力する。この場合、パルス発生器１０３が発生させるパルスは、電力設備を介して部分放電判別装置１０１に入力されるため、センサ１００Ｈ１の接続方法及び計測対象となる電力設備の構造及び接地線の長さ等の影響を受ける。したがって、パルス発生器１０３が発生させるパルスを第１信号ＳＩＧ１として入力する場合、第１信号ＳＩＧ１には、電力設備の特徴及びセンサ１００Ｈ１の信号検出特性等が反映される。よって、部分放電判別装置１０１は、理想状態の第１信号ＳＩＧ１と比較して、パルス発生器１０３が発生させるパルスを第１信号ＳＩＧ１として入力する場合の方が第２信号ＳＩＧ２を精度よく判別できる。

なお、第１信号ＳＩＧ１は、部分放電計測装置１００等によって計測される電圧値の特性であってもよい。つまり、例えば部分放電計測装置１００が計測する信号のうち、部分放電信号と思われる信号を選び、第１信号ＳＩＧ１として部分放電判別装置１０１が記憶してもよい。この場合、理想状態の第１信号ＳＩＧ１と比較して、電力設備の特徴及びセンサ１００Ｈ１の信号検出特性等が反映された第１信号ＳＩＧ１を用いるため、部分放電判別装置１０１は、第２信号ＳＩＧ２を精度よく判別できる。

なお、パルス発生器１０３が距離が異なる点で接続され、各点でパルスを注入し、部分放電判別装置１０１は、複数の第１信号ＳＩＧ１を記憶してもよい。

図１６は、本発明の一実施形態に係るパルス発生器を用いて複数の第１信号を入力するシステム構成の一例を説明するシステム構成図である。

図１６は、図１４（Ａ）と同様の三地点を例に説明する図である。具体的には、図１６で図示するように、パルス発生器１０３は、例えば計測点Ｐ０、地点Ｐ１、及び地点Ｐ２に接続される。この場合、センサ１００Ｈ１は、計測点Ｐ０、地点Ｐ１、及び地点Ｐ２でパルス発生器１０３が注入するパルスを計測点Ｐ０で計測する。なお、図１６では、計測点Ｐ０が第２地点であり、地点Ｐ１及び地点Ｐ２が第１地点である。

部分放電判別装置１０１は、計測点Ｐ０で注入されるパルスを第１信号ＳＩＧ１として記憶する。同様に、部分放電判別装置１０１は、地点Ｐ１及び地点Ｐ２で注入されるパルスを第１信号ＳＩＧ１として記憶する。各地点で注入されるパルスによる第１信号ＳＩＧ１は、電力設備の特徴及びセンサ１００Ｈ１の信号検出特性等が反映され、かつ、図１４で示す距離による減衰も反映される。つまり、地点Ｐ１で注入されるパルスによる第１信号ＳＩＧ１は、理想状態の第１信号ＳＩＧ１と比較して、理想状態の第１信号ＳＩＧ１より図１４（Ｄ）及び図１４（Ｅ）に示す信号に類似の信号となる。同様に、地点Ｐ２で注入されるパルスによる第１信号ＳＩＧ１は、理想状態の第１信号ＳＩＧ１と比較して、理想状態の第１信号ＳＩＧ１より図１４（Ｆ）及び図１４（Ｇ）に示す信号に類似の信号となる。

ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、第２信号ＳＩＧ２を記憶する複数の第１信号ＳＩＧ１とそれぞれ比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。この場合、複数の第１信号ＳＩＧ１は、それぞれ距離による減衰等が反映されているため、第２信号ＳＩＧ２が減衰している場合であっても、部分放電判別装置１０１は、部分放電と判別できる。

したがって、部分放電判別装置１０１は、距離が異なる点について複数の第１信号ＳＩＧ１を記憶することによって、地点Ｐ１及び地点Ｐ２等で発生する第２信号ＳＩＧ２を部分放電か否か精度よく判別することができる。

部分放電判別装置１０１は、減衰率を計算してもよい。パルス発生器１０３は、状況によって必ずしも長い距離の地点からパルスを注入できるとは限らない。

図１７は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による減衰率の計算結果の一例を示す図である。

部分放電判別装置１０１は、例えば周波数ごとに距離に対する減衰率ＤＡＲを計算する。図１７で図示するように、横軸で示す各周波数に対して、それぞれ距離による減衰の結果が縦軸で示される。

部分放電判別装置１０１は、例えば計測点Ｐ０で計測される第１信号ＳＩＧ１に基づいて、任意の距離で発生する部分放電の第１信号ＳＩＧ１を予測する。

図１８は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による減衰率に基づく任意の距離で発生する部分放電の第１信号の予測方法の一例を示す図である。

図１８では、部分放電判別装置１０１は、計測点Ｐ０で計測される第１信号ＳＩＧ１の部分放電信号データＤＰ０を入力する。この場合、部分放電信号データＤＰ０は、図１４（Ａ）で示す波形と同様の波形を示すデータである。部分放電判別装置１０１は、任意の距離となる地点ＰＮで発生する部分放電の第１信号ＳＩＧ１を予測する。

図１８で図示するように、部分放電判別装置１０１は、任意の距離となる地点ＰＮの距離に対応する減衰率ＤＡＲを特定する。次に、部分放電判別装置１０１は、部分放電信号データで示す波形の周波数成分を減衰率ＤＡＲに基づいてそれぞれ減衰させ、任意の距離となる地点ＰＮの計測データＤＰＮを生成する。なお、任意の距離となる地点ＰＮの計測データＤＰＮは、任意の距離となる地点ＰＮで発生する部分放電を示す信号（以下、第３信号ＳＩＧ３という。）である。

部分放電判別装置１０１は、ウェーブレット変換による周波数変換等によって、部分放電信号データで示す波形の周波数分布を求める。次に、部分放電判別装置１０１は、減衰率ＤＡＲに基づいて各周波数を減衰させ、ウェーブレット変換の逆変換等によって、第３信号ＳＩＧ３を生成する。さらに、部分放電判別装置１０１は、生成する任意の距離となる地点ＰＮの計測データＤＰＮを第３信号ＳＩＧ３として記憶する。この場合、第２部分放電は、第３信号ＳＩＧ３等で示される。なお、第３特性は、例えば第３信号ＳＩＧ３の電圧値等である第３信号レベルで示される。

なお、実施形態は、部分放電判別装置１０１が第３信号ＳＩＧ３を生成する場合に限られない。部分放電判別装置１０１は、減衰率ＤＡＲに基づいて各周波数を減衰させる補正を行ってもよい。例えば図９で示すように、部分放電判別装置１０１が周波数解析を行う場合、部分放電判別装置１０１は、周波数解析の結果を減衰率ＤＡＲに基づいて各周波数を減衰させ、予測される周波数分布を計算する。この場合、部分放電判別装置１０１は、計算される周波数分布に基づいて第２信号ＳＩＧ２の判別を行ってもよい。

部分放電判別装置１０１は、距離に対する減衰率を計算する。次に、部分放電判別装置１０１は、距離に対する減衰率を特定し、記憶する第１信号ＳＩＧ１を減衰率に基づいて減衰させて第３信号ＳＩＧ３を生成する。さらに、部分放電判別装置１０１は、第１信号ＳＩＧ１を用いる場合と同様に、第３信号ＳＩＧ３と第２信号ＳＩＧ２とを比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電が否かを判別する。

部分放電判別装置１０１が第３信号ＳＩＧ３を生成することによって、部分放電判別装置１０１は、任意の距離で発生する部分放電を精度よく判別することができる。また、部分放電判別装置１０１が第３信号ＳＩＧ３を生成するため、第３信号ＳＩＧ３に対応する地点の第１信号ＳＩＧは不要となり、パルス発生器１０３を接続し、パルスを注入する作業負荷が軽減できる。

部分放電判別装置１０１は、部分放電の発生する距離を計算してもよい。

図１９は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置による部分放電の発生源の距離を計算する方法の一例を示す図である。

部分放電判別装置１０１は、例えば図示するように六地点の第１信号ＳＩＧ又は第３信号ＳＩＧ３を記憶する。つまり、計測点Ｐ０の部分放電信号データＤＰ０、距離が１００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ１００、距離が２００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ２００、距離が３００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ３００、距離が４００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ４００、及び距離が５００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ５００は、図１６で示すようにパルス発生器１０３が発生するパルスに基づく第１信号ＳＩＧ１、図１８で示す減衰率に基づく第３信号ＳＩＧ３、又はこれらの組み合わせによって部分放電判別装置１０１に記憶されるデータである。

ステップＳ０２で、例えば図１９に図示する第２信号データＤＳＩＧ２の第２信号ＳＩＧ２が計測された場合を例に説明する。

ステップＳ０３では、部分放電判別装置１０１は、各地点の部分放電信号データと第２信号データＤＳＩＧ２をそれぞれ比較し、確率値を求め、確率値が最も高い値となる地点を部分放電の発生源の距離と判別する。

例えば図１９では、計測点Ｐ０の部分放電信号データＤＰ０に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「６０％」である。同様に、図１９では、距離が１００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ１００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「７５％」である。同様に、図１９では、距離が２００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ２００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「９０％」である。同様に、図１９では、距離が３００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ３００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「７５％」である。同様に、図１９では、距離が４００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ４００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「６０％」である。同様に、図１９では、距離が５００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ５００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値は、「４０％」である。したがって、図１９では、距離が２００ｍである地点の部分放電信号データＤＰ２００に対する第２信号データＤＳＩＧ２の確率値が最も高い値となるため、部分放電判別装置１０１は、部分放電の発生源が、距離が２００ｍとなる地点にあると判別する。

部分放電判別装置１０１は、各地点の部分放電信号データと第２信号データとを比較する。したがって、部分放電判別装置１０１は、部分放電の発生源の距離を計算することができる。

なお、部分放電判別装置１０１は、六地点のデータを用いる場合に限られない。６か所以上又は６か所未満の計測地点のデータを用いる構成でもよい。

＜機能構成例＞
図２０は、本発明の一実施形態に係る部分放電判別装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

部分放電判別装置１０１は、記憶部１０１Ｆ１と、計測部１０１Ｆ２と、判別部１０１Ｆ３と、確率値計算部１０１Ｆ４と、マッピング部１０１Ｆ５とを有する。

記憶部１０１Ｆ１は、第１信号ＳＩＧ１に係るデータ等の各種データ及び各種パラメータを記憶する。記憶部１０１Ｆ１は、例えば記憶装置１０１Ｈ２等によって実現される。記憶部１０１Ｆ１は、図５等で示す第１信号ＳＩＧ１のデータ、図６等で示す第１信号ＳＩＧ１の各種数値であるパラメータＰＡＲＳＩＧ１、又は図１６等で示すパルス発生器１０３が発生するパルスを第１信号ＳＩＧ１としてデータで記憶する。また、記憶部１０１Ｆ１は、図１８及び図１９では、第３信号ＳＩＧ３のデータを記憶する。

計測部１０１Ｆ２は、電力設備に流れる交流電流を計測し、第２信号ＳＩＧ２を計測する。計測部１０１Ｆ２は、例えば部分放電計測装置１００及び入力Ｉ／Ｆ１０１Ｈ３等によって実現される。

判別部１０１Ｆ３は、各種パラメータＰＡＲＳＩＧ１で示される特性パラメータのうち、少なくともいずれか１つの特性パラメータに基づいて、ステップＳ０３の処理によって、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。判別部１０１Ｆ３は、例えばＣＰＵ１０１Ｈ１等によって実現される。

確率値計算部１０１Ｆ４は、記憶部１０１Ｆ１が記憶するデータに基づいて計測部１０１Ｆ２が計測する第２信号ＳＩＧ２の確率値を計算する。確率値計算部１０１Ｆ４は、例えばＣＰＵ１０１Ｈ１等によって実現される。

マッピング部１０１Ｆ５は、確率値計算部１０１Ｆ４が計算する確率値に基づいて、図１１に示すマッピングを行う。マッピング部１０１Ｆ５は、例えばＣＰＵ１０１Ｈ１等によって実現される。

部分放電判別装置１０１は、記憶部１０１Ｆ１が記憶するデータ等による第１信号ＳＩＧ１等と計測部１０１Ｆ２が計測する第２信号ＳＩＧ２とを確率値計算部１０１Ｆ４が計算する確率値等で比較し、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを判別する。部分放電判別装置１０１は、記憶部１０１Ｆ１が記憶する第１信号ＳＩＧ１のデータ等に基づいて、特性パラメータを用いて比較するため、第２信号ＳＩＧ２が部分放電であるか否かを精度よく判別することができる。

また、確率値計算部１０１Ｆ４が確率値を計算し、マッピング部１０１Ｆ５が確率値に基づいてマッピングすることによって図１１に示すようなマッピングから部分放電を精度よく判別することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の時間又は周波数に対する第１部分放電の第１信号レベルの第１特性を示すデータを記憶する記憶部と、電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルを計測し、時間又は周波数に対する前記交流電流の前記第２信号レベルの第２特性を計測する計測部と、時間又は信号レベルに基づく特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する判別部とを有する部分放電判別装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。

１００ 部分放電計測装置
１０１ 部分放電判別装置
１０１Ｆ１ 記憶部
１０１Ｆ２ 計測部
１０１Ｆ３ 判別部
１０１Ｆ４ 確率値計算部
１０１Ｆ５ マッピング部
１０３ パルス発生器
１０４ φ−Ｑ−Ｎ計測ボード
１０５ 検波処理回路
１０６ フィルタ
１０７ 位相検出用センサ
１０８ 位相信号処理回路
ＳＩＧ１ 第１信号
ＳＩＧ２ 第２信号
ＳＩＧ３ 第３信号
ＢＬ 基準値
Ｔ１ 電圧値が基準値ＢＬから変化し始める時間
Ｔ２ 電圧値が最大値となる時間
Ｔ３ 電圧値が最小値となる時間
Ｇ１ 第１グループ
Ｇ２ 第２グループ
Ｇ３ 第３グループ
Ｐ０ 計測点
Ｐ１、Ｐ２ 地点
ＤＡＲ 減衰率
ＤＰ０ 計測データ
ＤＰ１００ 距離が１００ｍである地点の部分放電信号データ
ＤＰ２００ 距離が２００ｍである地点の部分放電信号データ
ＤＰ３００ 距離が３００ｍである地点の部分放電信号データ
ＤＰ４００ 距離が４００ｍである地点の部分放電信号データ
ＤＰ５００ 距離が５００ｍである地点の部分放電信号データ

Claims (12)

1. 時間又は周波数に対する第１部分放電の第１信号レベルの第１特性を示すデータを記憶する記憶部と、
   電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルを計測し、時間又は周波数に対する前記交流電流の前記第２信号レベルの第２特性を計測する計測部と、
   時間又は信号レベルに基づく特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する判別部と
   を有する部分放電判別装置。
2. 前記時間に対する前記第１部分放電の前記第１信号レベルの前記第１特性を周波数変換するとともに、前記時間に対する前記放電の前記第２信号レベルの前記第２特性を周波数変換する変換部をさらに有し、
   前記判別部は、前記変換部で周波数変換された前記第１特性と前記変換部で周波数変換された前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する請求項１に記載の部分放電判別装置。
3. 前記第１特性が時間に対する電圧又は信号強度で示される場合、
   前記特性パラメータは、前記電圧の絶対値の最大値、前記電圧が前記電圧を示すのに基準となる値である基準値から前記電圧が前記最大値となるまでにかかる第１時間、単位時間における前記電圧の変化量、前記電圧の絶対値が前記最大値から最小値となるまでにかかる第２時間、前記電圧が前記基準値から変化して前記基準値となるまでにかかる第３時間、前記第１時間と前記第３時間との比率、及び単位時間あたりの前記信号強度のうち、少なくともいずれか１つである請求項１又は２に記載の部分放電判別装置。
4. 前記第１特性が周波数に対する信号強度で示される場合、
   前記特性パラメータは、前記第１特性の周波数に対する信号強度である請求項１又は２に記載の部分放電判別装置。
5. 部分放電を示す前記放電を発生させるパルスを前記電力設備に注入するパルス発生器が前記電力設備に接続され、
   前記第１特性は、前記パルス発生器を駆動すると、前記パルス発生器が前記電力設備に注入する前記パルスによって発生する前記放電を計測して得られる請求項１乃至４のいずれかに記載の部分放電判別装置。
6. 前記パルス発生器が前記電力設備に接続される第１地点で前記パルス発生器が前記パルスを注入し、
   前記記憶部は、前記第１地点と前記計測部が前記電力設備に接続される第２地点との距離がそれぞれ異なる前記第１地点に発生する前記放電を計測して得られる前記データを複数記憶し、
   前記判別部は、距離に対する前記第１信号レベルの減衰を示す減衰率を計算し、前記減衰率を用いて、時間又は周波数に対する所定の距離で発生する第２部分放電の第３信号レベルの第３特性に基づいて前記特性パラメータを計算し、前記特性パラメータを用いて、前記第２特性と前記第３特性とを比較して、前記放電が前記第１部分放電又は前記第２部分放電であるか否かを判別する請求項５に記載の部分放電判別装置。
7. 前記第１特性は、時間又は周波数に対する前記放電の前記第２信号レベルの特性である請求項１乃至６のいずれかに記載の部分放電判別装置。
8. 前記判別部は、２つ以上の前記特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する請求項１乃至７のいずれかに記載の部分放電判別装置。
9. 前記判別部は、２つ以上の前記特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、
   前記特性パラメータには、少なくとも前記単位時間あたりの信号強度が用いられる請求項３に記載の部分放電判別装置。
10. 前記判別部は、２つ以上の前記特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、
    前記特性パラメータには、少なくとも前記第１特性の周波数に対する信号強度が用いられる請求項４に記載の部分放電判別装置。
11. 前記判別部は、第１特性パラメータ及び第２特性パラメータである２つの前記特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、
    前記第１特性パラメータに基づいて前記放電が前記第１部分放電である確率を示す第１確率値と、前記第２特性パラメータに基づいて前記放電が前記第１部分放電である確率を示す第２確率値とをそれぞれ計算する確率値計算部と、
    前記第１確率値に対する前記第２確率値に前記放電の点をマッピングするマッピング部と
    を有する請求項８乃至１０のいずれかに記載の部分放電判別装置。
12. 部分放電計測装置が、
    時間又は周波数に対する第１部分放電の第１信号レベルの第１特性を示すデータを記憶する記憶手順と、
    電力設備に交流電流が流れることによって生じる放電の第２信号レベルを計測し、時間又は周波数に対する前記交流電流の前記第２信号レベルの第２特性を計測する計測手順と、
    時間又は信号レベルに基づく特性パラメータを用いて、前記第１特性と前記第２特性とを比較し、前記放電が前記第１部分放電であるか否かを判別する判別手順と
    を有する部分放電判別方法。