WO2018042588A1 - 部分放電監視システム - Google Patents

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志郎 丸山
中嶋　高
長谷川　伸
永田　純一
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株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the partial discharge monitoring system in a gas insulation apparatus.
  • gas-insulated switchgear such as GIS
  • gas-insulated equipment such as gas-insulated buses and gas-insulated transformers
  • a gas insulating device is a device in which a high voltage conductor is housed in a sealed metal container filled with an insulating gas and supported by an insulator.
  • this gas insulating apparatus it is known that when a defective portion such as a contact failure or a metallic foreign matter is generated inside a metal container, a partial discharge is generated from the defective portion.
  • This system includes a plurality of partial discharge detection units that detect partial discharges inside the gas-insulated equipment, and a data processing device that monitors partial discharge signals from each partial discharge detection unit via a ring-shaped network.
  • An example of a conventional neural network learning method is as follows. (1) A partial discharge is generated by applying a voltage to a sample having a simulated defect, for example, a void in an insulator. Teacher data such as the magnitude (amplitude) of the partial discharge signal detected by the partial discharge sensor, the partial discharge generation phase with respect to the applied voltage, and the partial discharge occurrence frequency are input to the neural network. Thereafter, learning of the neural network is performed so that when teacher data is input, a predetermined value is output from the output layer.
  • a partial discharge is generated by applying a voltage to a sample having another simulated defect, for example, a protrusion having a high voltage conductor, and teacher data on the simulated defect is collected by the partial discharge sensor. Thereafter, learning of the neural network is performed so that a predetermined value is output from the output layer when other simulated defect teacher data is input.
  • the partial discharge sensor used for learning the neural network is installed at one place for the gas-insulated equipment having a three-phase configuration.
  • the AC phase decomposition type pattern corresponding to the representative voltage signal of the main circuit indicates which phase of the three phases depends on the physical position of the cause of the partial discharge. It depends on whether the voltage is applied.
  • the time interval for acquiring the signal from the partial discharge sensor, sampling it, and digitizing it is, for example, an interval in which one cycle is divided into 64 parts. Therefore, when acquiring the training data for learning the neural network corresponding to the phase shift of the three-phase voltage, it is necessary to acquire it according to the position of the simulated defect with respect to the high voltage conductor, and it takes time to acquire the teaching data. . It should be noted that the diagnosis processing unit other than the neural network has a similar problem in the generation of teacher data.
  • An object of an embodiment of the present invention is to obtain a signal from a partial discharge sensor, and to select a time interval for sampling and digitizing appropriately, thereby enabling a time required for acquiring teacher data to be shortened It is to provide a discharge monitoring system.
  • the system of the present embodiment for achieving the above object has the following configuration.
  • a partial discharge sensor provided in a three-phase collective electric device.
  • a conversion device that samples the partial discharge signal at a multiple of 12 for each cycle of the AC voltage phase in synchronization with the main circuit voltage phase of the electrical device.
  • a data processing device connected to the conversion device.
  • a pattern generation unit that converts the sampled partial discharge signal into a pattern corresponding to the AC voltage phase of the generated partial discharge.
  • a diagnostic processing unit that determines whether or not there is a partial discharge occurrence factor based on the pattern.
  • the block diagram which shows the structure of the partial discharge monitoring system of embodiment The block diagram which shows the structure of the data processing part in the system of FIG. Cross-sectional view of a three-phase collective gas insulation device with a partial discharge detector Acquired data diagram in the partial discharge monitoring system of the embodiment Explanatory diagram for explaining the configuration and function of the neural network Explanatory drawing which shows the alternating current phase decomposition type pattern of the partial discharge signal in embodiment Explanatory drawing which shows the case where the reference voltage is changed about the alternating current phase decomposition type pattern of the partial discharge signal in other embodiments
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a partial discharge monitoring system that performs partial discharge identification.
  • a partial discharge sensor 1 installed in a three-phase collective gas-insulated electrical apparatus is connected to a converter 3 by a coaxial cable 2.
  • the conversion device 3 is connected to the data interface device 7 through the data transmission path 4, the HUB 5, and the data transmission path 6.
  • the data interface device 7 is connected to the data processing device 9 through the data transmission path 8.
  • the data interface device 7 inputs a representative voltage signal of the main circuit of the electrical equipment, for example, an A phase voltage, and transmits a reference signal synchronized with the phase of the main circuit voltage to the conversion device 3.
  • the converter 3 samples the partial discharge signal in synchronization with the main circuit voltage phase. That is, the conversion device 3 detects the signal of the sensor 1 for each time-divided region with reference to the zero cross timing of the phase of the main circuit voltage signal detected by the data interface device 7.
  • the data processing device 9 is processed by a data transmission / reception unit 91 that transmits / receives data via the data transmission path 8 and a data processing unit 92 that performs conversion of received data, creation of teacher data, and partial discharge determination processing.
  • the data processing device 9 includes a display device 94 that displays a generated pattern of the processed partial discharge signal, and an input / output unit 95 including an input unit such as a keyboard and a mouse, and an output unit such as a contact signal.
  • the data processing unit 92 converts the partial discharge signal received from the data transmission / reception unit 91 into a pattern (generally called an AC phase decomposition type pattern) with respect to the AC voltage phase of the generated partial discharge.
  • a pattern generation unit 921 is included.
  • a diagnostic processing unit 922 such as a neural network is mounted on the output side of the pattern generation unit 921.
  • the diagnostic processing device 922 In the process of generating diagnostic knowledge by learning based on teacher data, the diagnostic processing device 922 provides a simulated defect between each phase or between each phase and ground, and is obtained from a partial discharge signal generated by this simulated defect. Based on the alternating phase decomposition pattern, the basic teacher data is generated, and the phase of the basic teacher data is shifted in units of sampling intervals, so that each phase that does not result from simulated defects or between each phase and ground Generate teacher data. The diagnosis processing device 922 performs learning according to the teacher data generated in this way, and diagnoses what partial discharge the signal input from the pattern generation unit 921 is.
  • the storage device 93 stores the magnitude (amplitude) of the partial discharge signal, the partial discharge occurrence phase with respect to the applied voltage, and the occurrence frequency of the partial discharge when the partial discharge is detected.
  • these pieces of information are input to the diagnosis processing unit 922, and the determination result of the presence or absence of partial discharge is displayed on the display device 94.
  • the partial discharge signal generation pattern is displayed in a graph with the horizontal axis representing the electrical angle of voltage of 0 to 360 °.
  • the three-phase collective gas-insulated electrical apparatus includes an A-phase conductor 15A, a B-phase conductor 15B and a C-phase conductor 15C disposed in the tank 14, and a tank 14
  • the partial discharge sensor 1 provided in a part of the.
  • partial discharge occurs between phase A and ground, phase B and ground, phase C and ground, phase A and phase B, phase B and phase C, and phase C and phase A.
  • the diagnosis processing unit 922 specifies the generation location based on the AC phase decomposition pattern.
  • FIG. 4 shows the configuration of the AC phase-resolved pattern converted in the data processing unit 92 based on the partial discharge signal received from the partial discharge sensor.
  • a partial discharge signal corresponding to one cycle of the system voltage is displayed with the electrical axis of the voltage being 0 to 360 ° on the horizontal axis.
  • the magnitude of the partial discharge signal in the time region every 15 ° obtained by dividing the electrical angle 0 to 360 ° into 24 is displayed on the vertical axis.
  • This AC phase-resolved pattern is used as teacher data and partial discharge determination data of the diagnosis processing unit 922.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the structure and function of the diagnostic processing unit 922.
  • the diagnostic processing unit 922 has a three-layer structure including an input layer 11, an intermediate layer 12, and an output layer 13.
  • the cells 111 to 113 of the input layer 11 are connected to the cells 121 to 123 of the intermediate layer 12, and the cells 121 to 123 of the intermediate layer 12 are connected to the cells 131 (with partial discharge) and 132 (without partial discharge) of the output layer 13. ).
  • Each cell 111 to 113 of the input layer 11 corresponds to a specific phase range (for example, 0 ° to 18 °) and an amplitude range (for example, 10 to 20 pC) among the information stored in the partial discharge measuring device 7.
  • the number of signals satisfying the range becomes the input value of each cell.
  • evaluation is performed in the intermediate layer 12 and the output layer 13, and evaluation values are obtained in the cells 131 and 132 of the output layer 13.
  • the cause of the partial discharge or the presence / absence of the partial discharge is determined based on the magnitude relationship of these evaluation values.
  • a partial discharge is generated by applying a voltage to a sample having a simulated defect 1, for example, a void in an insulator.
  • a simulated defect 1 for example, a void in an insulator.
  • a sample having a simulated defect 2 for example, a protrusion having a high-voltage conductor portion, is applied to generate a partial discharge.
  • the output value of the cell 132 of the output layer 13 is “1”, and the output values of the cell 131 and the cell 133 are “
  • the neural network is learned so that it becomes “0”. Further, when a partial discharge is not generated using a healthy sample, the neural network is set so that the output value of the cell 133 of the output layer 13 is “1” and the output values of the cell 131 and the cell 132 are “0”. To learn. Then, after learning a sufficient number of times, the cause of partial discharge or the presence / absence of a partial discharge is determined for a new sample.
  • FIGS. 6A and 6B show AC phase-resolved patterns of the partial discharge signals detected.
  • FIG. 6A is an AC phase-resolved pattern when there is a void defect in the insulator between the A-phase conductor and the ground (tank 14).
  • the horizontal axis represents the electrical angle of A-phase to ground voltage as 0 to 360 °.
  • the partial discharge is generated in the voltage phase of 0 to 90 ° and 165 to 285 ° with respect to the A phase applied voltage.
  • FIG. 6B shows an AC phase decomposition pattern in the case where the insulator between the A phase and the B phase has a void defect.
  • partial discharge occurs according to the voltage phase between the A and B phases. Therefore, the partial discharge occurs at the voltage phase of ⁇ 30 ° to 60 ° and 135 ° to 355 ° of the applied voltage of the A phase. Has occurred.
  • the number of samplings at an electrical angle of 0 to 360 ° of the voltage is 24, which is a multiple of 12. Therefore, the AC phase-resolved pattern data of the partial discharge signal corresponding to FIG. 6B can be realized by shifting the data in FIG. 6A by, for example, two sampling data with a sampling interval as a unit. It becomes.
  • phase A and ground In gas-insulated electrical equipment with a three-phase configuration, it occurs between phase A and ground, phase B and ground, phase C and ground, phase A and phase B, phase B and phase C, and phase C and phase A.
  • These partial discharges have the same distance between the conductors of each phase and the tank, and the same distance between the conductors of each phase. It is almost identical. Since the distances between the conductors 15A to 15C of the respective phases and the sensor 1 are not exactly the same, there are slight differences, but they can be ignored when viewed as the teacher data of the diagnostic processing unit 922.
  • the partial discharge signal generated by the simulated defect between the A phase and the ground is converted into the AC phase-resolved pattern data by the pattern generation unit 921, and the A data is output by the teacher data generation unit 922.
  • the teacher data is created and the diagnosis processing unit 922 learns.
  • the diagnosis processing unit 922 also learns when a partial discharge using another simulated defect and a healthy sample has not occurred. In this way, with respect to the phase A to the ground, an AC phase decomposition pattern corresponding to the cause of partial discharge and the physical position of the cause is acquired, and this data is learned by the diagnosis processing unit 922.
  • the teacher data between the A phase and the ground created in this way that is, the AC phase decomposition type pattern of FIG. 6A and the partial discharge determination result obtained thereby are stored in the storage unit 93 and stored in other parts.
  • the learning result of the diagnosis processing unit 922 is also stored in the storage unit 93.
  • teacher data is created by shifting the phase of the AC phase decomposition type pattern between phase A and ground, and diagnostic processing is performed.
  • Part 922 is learned. In this case, how much the phase is shifted with respect to which partial discharge is determined by giving the same simulated defect to each part, detecting the AC phase-resolved pattern, and comparing the phases.
  • the partial discharge signal from the sensor 1 is taken into the data processing unit 92 as in the conventional partial discharge monitoring system. .
  • the partial discharge signal is converted into an AC phase-resolved pattern, and this is processed by the diagnosis processing unit 922. It is determined whether or not. [1-3. effect]
  • learning data for learning of the diagnosis processing unit 922 is collected, data of other physical positions is collected by collecting data of one partial discharge occurrence factor and physical position. Can be easily obtained.
  • simulated defects are A phase-to-ground, B-phase to ground, C-phase to ground, A-phase to B-phase, B-phase to C-phase, and C-phase. It was necessary to acquire the teacher data by collecting the partial discharges generated between the phases A and arranged by the sensors arranged respectively.
  • the number of samplings per cycle of the AC voltage phase is a multiple of 12, for example, sampling data acquired under the condition between the A phase and the ground can be shifted in units of 30 °.
  • Conditional teacher data can be easily created. For this reason, it becomes possible to provide an inexpensive and easy-to-use partial discharge monitoring system.
  • FIG. 7A shows a partial discharge mode displayed on the display unit 94 in which the reference voltage of the voltage phase axis is the A phase voltage.
  • FIG. 7B shows a partial discharge mode in which the same data as FIG. 7A is used and the reference voltage of the voltage phase axis is set to the voltage between the A phase and the B phase.
  • the display unit 94 can be provided with a function of changing the reference voltage of the voltage phase axis from the A phase voltage to the A phase-B phase voltage for display. As a result, it is possible to display the phenomenon with the same cause of partial discharge as the same visual image, and it is possible to provide an easy-to-use partial discharge monitoring system.
  • the number of samplings at the electrical angle of 0 to 360 ° of the voltage is 24, but the number of samplings is not limited to 24 and may be a multiple of 12. In creating other teacher data by shifting the phase of the AC phase decomposition pattern, it is sufficient if the phase can be shifted in accordance with the number of samplings.
  • the embodiment can also be applied to a partial discharge monitoring system having a diagnostic processing unit that requires teacher data other than the diagnostic processing unit 922.

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Abstract

教師データの取得に要する時間を短縮した部分放電監視システムを提供する。変換装置３は、電気機器の主回路電圧位相と同期して、部分放電信号を交流電圧位相１サイクル毎のサンプリング数が１２の倍数でサンプリングする。各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成する。基礎となる教師データの位相をサンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する。これらの教師データに基づいて診断処理部９２２の学習を行う。

Description

部分放電監視システム
　本発明の実施形態は、ガス絶縁機器内部における部分放電監視システムに関する。
　変電所などの電力施設では、ＧＩＳなどのガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線、ガス絶縁変圧器等のガス絶縁機器が用いられている。ガス絶縁機器は、絶縁ガスを充填した密閉金属容器内に高電圧導体を収納し、これを絶縁物により支持してなる機器である。このガス絶縁機器において、金属容器内部に接触不良、金属異物混入などの欠陥部が生じると、その欠陥部分から部分放電が発生することが知られている。
　ガス絶縁機器内の部分放電を放置しておくと、やがて絶縁破壊に至り、重大な事故発生に進展する可能性がある。したがって、部分放電を早期に発見し、欠陥部分を補修するなど、何らかの対策を施し重大事故を未然に防ぐことが重要である。
　ガス絶縁機器の絶縁診断に対する予防保全技術として、ニューラルネットワークを利用して部分放電が発生したか否も含め、判別させるシステムが提案されている。このシステムは、ガス絶縁機器の内部の部分放電を検出する複数の部分放電検出ユニットと、各部分放電検出ユニットからの部分放電信号をリング状のネットワークを介して監視するデータ処理装置とを備える。これらの従来技術は、例えば、特許文献１～３に記載されている。
特開平０７－１８１２１８号公報 特開平１１－２３７４３２号公報 特開２０１５－７８８８２号公報
　従来技術におけるニューラルネットワークの学習方法の一例は、次のとおりである。（１）模擬欠陥、例えば絶縁物内のボイドを有した試料を課電して部分放電を発生させる。部分放電センサにより検出された部分放電信号の大きさ（振幅）、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度などの教師データをニューラルネットワークに入力する。その後、教師データを入力した場合に、出力層から所定の値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。
（２）他の模擬欠陥、例えば高電圧導体部の突起を有した試料を課電して部分放電を発生させ、部分放電センサにより、その模擬欠陥についての教師データを収集する。その後、他の模擬欠陥の教師データを入力した場合に、出力層から所定の値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。
（３）健全な試料を用いて部分放電が発生していない場合の教師データを収集し、健全な教師データを入力した場合に、それに対応する値が出力されるように、ニューラルネットワークの学習を行う。
（４）前記（１）から（３）のようにして、充分な回数の学習を行った後、新たな試料に対して部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。
　通常、ニューラルネットワークの学習に当たって使用される部分放電センサは、３相一括構成のガス絶縁機器に対して、１か所の設置となる。しかし、３相のガス絶縁機器に部分放電監視システムを適用する場合、主回路の代表電圧信号に対応した交流位相分解型パターンは、部分放電の発生原因の物理的位置により、３相のどの相の電圧が印加されるのかに応じて、異なってくる。
　このため、ニューラルネットワーク等の診断ソフト学習用の教師データを収集するためには、模擬欠陥を有した資料によるデータ収集、又は印加電圧位相を変更してのデータ収集が必要であった。
　また、従来のシステムにおいては、部分放電センサからの信号を取得して、サンプリングしてディジタル化する時間間隔が、例えば、１サイクルを６４分割される間隔であった。そのため、３相電圧の位相ずれに対応したニューラルネットワーク学習用の教師データ取得に当たっては、模擬欠陥の高電圧導体に対する位置に応じて取得する必要があり、教師データの取得に時間を要していた。なお、ニューラルネットワーク以外の診断処理部についてても、教師データの作成について、同様な問題があった。
　本発明の実施形態の目的は、部分放電センサからの信号を取得して、サンプリングしてディジタル化する時間間隔を適切に選択する構成により、教師データの取得に要する時間の短縮を可能とした部分放電監視システムを提供することにある。
　上記のような目的を達成するための本実施形態のシステムは、次のような構成を有する。
（１）３相一括型の電気機器に設けられた部分放電センサ。
（２）前記電気機器の主回路電圧位相と同期して、部分放電信号を交流電圧位相１サイクル毎のサンプリング数が１２の倍数でサンプリングする変換装置。
（３）前記変換装置に接続されたデータ処理装置。
（４）サンプリングされた部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターンに変換するパターン生成部。
（５）前記パターンに基づいて部分放電の発生要因、または有無の判定を行う診断処理部。
実施形態の部分放電監視システムの構成を示すブロック図 図１のシステムにおけるデータ処理部の構成を示すブロック図 部分放電検出装置を取り付けた３相一括型ガス絶縁機器の断面図 実施形態の部分放電監視システムにおける取得データ図 ニューラルネットワークの構成及び機能を説明するための説明図 実施形態における部分放電信号の交流位相分解型パターンを示す説明図 他の実施形態における部分放電信号の交流位相分解型パターンについて、その基準電圧を変更した場合を示す説明図
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
　以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（１）システム全体構成
　図１は、部分放電識別を行う部分放電監視システムの説明図である。３相一括型のガス絶縁電気機器に設置された部分放電センサ１は、同軸ケーブル２により変換装置３に接続される。変換装置３は、データ伝送路４、ＨＵＢ５、データ伝送路６を介して、データ・インターフェイス装置７に接続される。データ・インターフェイス装置７は、データ伝送路８を介して、データ処理装置９に接続される。
　データ・インターフェイス装置７は、電気機器の主回路の代表電圧信号、例えばＡ相電圧を入力し、主回路電圧の位相と同期した基準信号を変換装置３に送信する。変換装置３は、主回路電圧位相と同期して部分放電信号をサンプリングする。すなわち、変換装置３は、データ・インターフェイス装置７により検出された主回路電圧信号の位相のゼロクロスタイミングを基準として、時間分割された領域毎にセンサ１の信号を検出する。
　データ処理装置９は、データ伝送路８を介してデータの送受信を行うデータ送受信部９１と、受信したデータの変換や教師データの作成及び部分放電の判定処理を行うデータ処理部９２と、処理されたデータを保存する記憶部９３を備える。データ処理装置９は、処理された処理された部分放電信号の発生パターンの表示を行う表示装置９４と、キーボードやマウス等の入力部や接点信号等の出力部からなる入出力部９５を備える。
　図２に示すように、データ処理部９２には、データ送受信部９１から受け取った部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターン（一般に、交流位相分解型パターンと呼ばれる）に変換するパターン生成部９２１を有する。パターン生成部９２１の出力側は、ニューラルネットワーク等の診断処理部９２２が実装される。
　診断処理装置９２２は、教師データに基づいた学習により診断知識を生成する過程において、各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成するとともに、基礎となる教師データの位相をサンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する。診断処理装置９２２は、このようにして生成された教師データに従って学習を行い、パターン生成部９２１から入力された信号がどのような部分放電であるかを診断する。
　記憶装置９３には、部分放電の検出時において、部分放電信号の大きさ（振幅）、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度が記憶される。ニューラルネットワークの実運用時には、これらの情報が診断処理部９２２に入力され、部分放電の有無の判別結果が表示装置９４に表示される。表示装置９４において、部分放電信号の発生パターンは、横軸を電圧の電気角０～３６０°とするグラフで表示される。
（２）部分放電の検出
　図３に示すように、３相一括型のガス絶縁電気機器は、タンク１４内に配置されたＡ相導体１５Ａ、Ｂ相導体１５ＢおよびＣ相導体１５Ｃと、タンク１４の一部に設けられた部分放電センサ１を備える。３相一括構成のガス絶縁電気機器において、部分放電は、Ａ相－対地間、Ｂ相－対地間、Ｃ相－対地間、Ａ相－Ｂ相間、Ｂ相－Ｃ相間、Ｃ相－Ａ相間に発生し、これらの部分放電をセンサ１によって検出し、その交流位相分解パターンに基づいて診断処理部９２２が発生個所を特定する。
（３）交流位相分解型パターンの構成
　図４には、部分放電センサから受信した部分放電信号に基づいて、データ処理部９２において変換された交流位相分解型パターンの構成を示す。図４では、系統電圧の１サイクル分に相当する部分放電信号を、横軸を電圧の電気角０～３６０°として表示している。また、電気角０～３６０°を２４分割した１５°毎の時間領域における部分放電信号の大きさを縦軸に表示する。この交流位相分解型パターンが、診断処理部９２２の教師データおよび部分放電判定データとしてて使用される。
（４）ニューラルネットワークの構造と機能
　図５は診断処理部９２２の構造および機能を説明するための説明図である。この診断処理部９２２は、一例として、入力層１１、中間層１２、出力層１３の３層構造となっている。入力層１１の各セル１１１～１１３は中間層１２の各セル１２１～１２３と接続され、中間層１２の各セル１２１～１２３は出力層１３のセル１３１（部分放電あり）と１３２（部分放電なし）に接続される。
　入力層１１の各セル１１１～１１３は、部分放電測定器７に記憶される情報の内、特定の位相範囲（例えば０°～１８°）と振幅範囲（例えば１０～２０ｐＣ）に対応しており、その範囲を満たす信号の数が各セルの入力値となる。入力層１１の各セルに値が入力されると、中間層１２および出力層１３において評価がなされ、出力層１３のセル１３１と１３２に評価値が得られる。これら評価値の大小関係により部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。
（５）ニューラルネットワークの学習方法
　診断処理部９２２の学習方法を説明する。まず、模擬欠陥１、例えば絶縁物内のボイドを有した試料を課電して部分放電を発生させる。部分放電検出センサにより検出された部分放電信号の大きさ（振幅）、課電圧に対する部分放電発生位相、部分放電の発生頻度を診断処理部９２２に入力した場合に、出力層１３のセル１３１の出力値が「１」、セル１３２、セル１３３の出力値が「０」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。
　模擬欠陥２、例えば高電圧導体部の突起を有した試料を課電して部分放電を発生させ、出力層１３のセル１３２の出力値が「１」、セル１３１、セル１３３の出力値が「０」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。さらに、健全な試料を用いて部分放電が発生していない場合に出力層１３のセル１３３の出力値が「１」、セル１３１、セル１３２の出力値が「０」になるように、ニューラルネットワークの学習を行う。そして、充分な回数の学習を行った後、新たな試料に対して部分放電の発生要因、または有無の判定を行う。
［１－２．作用］
　以下、本実施形態の作用を説明する。図６（ａ）（ｂ）に検出された部分放電信号の交流位相分解型パターンを示す。
（１）交流位相分解型パターン
　図６（ａ）は、Ａ相導体－対地（タンク１４）間の絶縁物にボイド欠陥がある場合の交流位相分解型パターンである。横軸はＡ相－対地間電圧の電気角０～３６０°として表示している。図６（ａ）では、Ａ相の課電電圧に対し、電圧上昇領域０～９０°、１６５～２８５°の電圧位相にて部分放電が発生している。
　図６（ｂ）は、Ａ相－Ｂ相間の絶縁物にボイド欠陥がある場合の交流位相分解型パターンである。図６（ｂ）では、Ａ－Ｂ相間の電圧位相に応じて部分放電が発生するため、Ａ相の課電電圧の－３０°～６０°、１３５°～３５５°の電圧位相にて部分放電が発生している。
（２）基礎となる教師データ作成と診断処理部９２２の学習
　前記（１）のように、３相一括構成のガス絶縁電気機器における部分放電信号の交流位相分解型パターンは、部分放電原因の物理的位置により異なるため、ニューラルネットワーク等の診断ソフト学習用の教師データを収集するためには、物理的位置の異なる模擬欠陥を有した資料によるデータ収集が必要である。
　一方、本実施形態においては、電圧の電気角０～３６０°のサンプリング数が１２の倍数である２４である。そのため、図６（ｂ）に相当する部分放電信号の交流位相分解型パターンデータは、図６（ａ）のデータを、サンプリング間隔を単位として、例えば２サンプリングデータ分ずらすことで実現することが可能となる。
　３相一括構成のガス絶縁電気機器において、Ａ相－対地間、Ｂ相－対地間、Ｃ相－対地間、Ａ相－Ｂ相間、Ｂ相－Ｃ相間、Ｃ相－Ａ相間に発生するが、これらの部分放電は、各相の導体とタンク間の距離が等しいこと、および各相の導体間の距離が等しいことから、各相の交流電圧の位相が異なるだけで、交流位相分解型パターン自体はほとんど同一のものとなる。各相の導体１５Ａ～１５Ｃとセンサ１との距離が全く等しいわけではないので、微小な差異はあるものの、診断処理部９２２の教師データとしてみた場合、無視できる。
　そのため、本実施形態においては、まず、Ａ相－対地間の模擬欠陥によって発生した部分放電信号をパターン生成部９２１によって交流位相分解型パターンデータに変換し、教師データ作成部９２２によりＡ相－対地間の教師データを作成して、診断処理部９２２の学習を行う。その後、他の模擬欠陥および健全な試料を用いた部分放電が発生していない場合についても、診断処理部９２２の学習を行う。このようにして、Ａ相－対地間に関し、部分放電の発生要因、発生要因の物理的位置に応じた交流位相分解型パターンを取得して、このデータを診断処理部９２２に学習させる。
　このようにして作成したＡ相－対地間の教師データ、すなわち図６（ａ）の交流位相分解型パターンとそれによって求められる部分放電の判定結果は、記憶部９３に保存され、他の部分の教師データの基礎となる。また、診断処理部９２２の学習結果も、記憶部９３に保存される。
（３）他の部分の教師データ作成と診断処理部９２２の学習
　Ａ相－対地間の部分放電について、診断処理部９２２の学習が終わった後は、記憶部９３に保存されているＡ相－対地間の交流位相分解型パターンデータを読み出し、その位相を－３０°ずらすことより、図６（ｂ）のＡ－Ｂ相間に発生する交流位相分解型パターンを、パターン生成部９２１により作成する。その後、位相をずらした交流位相分解型パターンをＡ－Ｂ相間に発生する部分放電検出の教師データとして、診断処理部９２２に入力し、診断処理部９２２の学習を行う。
　以下、同様にして、Ａ相－対地間とＡ相－Ｂ相間以外の部分放電についても、Ａ相－対地間の交流位相分解型パターンの位相をずらすことにより、教師データを作成し、診断処理部９２２の学習を行う。この場合、どの個所の部分放電についてどの程度位相をずらすかについては、各部について同一の模擬欠陥を与えて交流位相分解型パターンを検出し、その位相を比較することで決定する。
（４）実運用時の判定
　診断処理部９２２について、各部の部分放電に関する学習が終了した後は、従来の部分放電監視システムと同様に、センサ１からの部分放電信号をデータ処理部９２に取り込む。データ処理部９２のパターン生成部９２１では、部分放電信号を交流位相分解型パターンに変換し、これを診断処理部９２２によって処理することで、いずれの個所で、どのような部分放電が発生しているかを判定する。
［１－３．効果］
　以上述べたように、本実施の形態では、診断処理部９２２の学習用の教師データを収集する場合に、１つの部分放電発生要因、物理的位置のデータ収集により、他の物理的位置のデータを容易に取得することが可能となる。特に、３相一括構成のガス絶縁電気機器においては、模擬欠陥を、Ａ相－対地間、Ｂ相－対地間、Ｃ相－対地間、Ａ相－Ｂ相間、Ｂ相－Ｃ相間、Ｃ相－Ａ相間に設けて、それによって発生する部分放電をそれぞれに配置したセンサにより収集して、教師データを取得する必要があった。本実施の形態では、交流電圧位相１サイクル毎のサンプリング数が１２の倍数であるため、例えばＡ相－対地間の条件で取得したサンプリングデータを３０°単位でずらすことが可能であり、他の条件の教師データを容易に作成することが可能となる。このため、安価で使い勝手の良い部分放電監視システムを提供することが可能となる。
［２．他の実施形態］
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
（１）図７（ａ）には、電圧位相軸の基準電圧をＡ相電圧とした表示部９４に表示される部分放電様相を示す。図７（ｂ）には、図７（ａ）と同一のデータを、電圧位相軸の基準電圧をＡ相－Ｂ相間電圧とした部分放電様相を示す。この変形例では、表示部９４に、電圧位相軸の基準電圧をＡ相電圧から、Ａ相－Ｂ相間電圧に変更して表示する機能を設けることができる。これにより、部分放電発生原因が同一である現象を同一の視覚イメージとして表示することが可能となり、使い勝手の良い部分放電監視システムを提供することが可能となる。
（２）図示の実施形態は、電圧の電気角０～３６０°のサンプリング数を２４としたが、サンプリング数は２４に限らず、１２の倍数であればよい。交流位相分解型パターンの位相をずらして他の教師データを作成するに当たり、サンプリング数に合わせて位相をずらすことができれば良い。
（３）診断処理部９２２以外の教師データを必要とする診断処理部を有する部分放電監視システムにも前記実施形態を適用できる。
１…部分放電センサ
２…同軸ケーブル
３…変換装置
４…データ伝送路
５…ＨＵＢ
６…データ伝送路
７…データ・インターフェイス装置
８…データ伝送路
９…データ処理装置
１１…入力層
１２…中間層
１３…出力層
１４…タンク
１５Ａ…Ａ相導体
１５Ｂ…Ｂ相導体
１５Ｃ…Ｃ相導体
９１…データ送受信部
９２…データ処理部
９２１…パターン生成部
９２２…診断処理部
９３…記憶部
９４…表示部
９５…入出力部

Claims (3)

  1. 　３相一括型の電気機器に設けられた部分放電センサと、
    　前記電気機器の主回路電圧位相と同期して、部分放電信号を交流電圧位相１サイクル毎のサンプリング数が１２の倍数でサンプリングする変換装置と、
    　前記変換装置に接続されたデータ処理装置を備え、
    　前記データ処理装置は、
    　サンプリングされた部分放電信号を、発生した部分放電の交流電圧位相に対するパターンに変換するパターン生成部と、
    　前記パターンに基づいて部分放電の発生要因、または有無の判定を行う診断処理部とを備えた部分放電監視システム。
  2. 　前記診断処理部は、教師データに基づいた学習により診断知識を生成する過程において、
    　各相間または各相と接地間のいずれかに模擬欠陥を設け、この模擬欠陥によって発生した部分放電信号から得られた交流位相分解型パターンに基づいて、基礎となる教師データを生成するとともに、
    　前記基礎となる教師データの位相を前記サンプリング間隔を単位としてずらすことで、模擬欠陥に起因しない各相間または各相と接地間の教師データを生成する、部分放電監視システム。
  3. 　前記データ処理装置に表示部が設けられ、
    　前記表示部が、表示される電圧位相軸の基準電圧を、各相電圧と各相間電圧とに変更して表示するものである請求項１また請求項２に記載の部分放電監視システム。
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