WO2023162324A1

WO2023162324A1 - 部分放電検出装置、及び部分放電検出方法

Info

Publication number: WO2023162324A1
Application number: PCT/JP2022/037968
Authority: WO
Inventors: 淳額賀; 深大佐藤; 喬文細野
Original assignee: 株式会社日立産機システム
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2023-08-31
Also published as: JP2023125237A

Abstract

外部ノイズと内部部分放電が混在する状況下において、内部部分放電と外部ノイズを分離し、しかも内部部分放電を確実に検出することができる部分放電検出装置、及び部分放電検出方法を提供する。　高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する過渡接地電圧センサ１２と、過渡接地電圧センサからの出力される検出信号の内で、内部部分放電に関する部分放電検出信号を選択する部分放電検出信号選択手段１３、１５と、選択された部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出する部分放電発生検出手段１８と、検出された部分放電発生信号を保持する部分放電発生信号保持手段１９、２０と、所定のサンプリング周期が到来する毎に部分放電発生信号保持手段に保持された部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段２３を備えた。

Description

部分放電検出装置、及び部分放電検出方法

　本発明は高電圧装置の内部部分放電を検出する部分放電検出装置に係り、特に、過渡接地電圧センサを使用して高電圧装置の内部部分放電を検出する部分放電検出装置、及び部分放電検出方法に関するものである。

　配電盤、スイッチギヤ、変圧器、開閉機器等の高電圧装置は、設置されてから長期に亘って使用されるが、それに伴い絶縁性能の低下等の経年劣化が生じる。そして、電力設備の絶縁性能が低下すると、内部部分放電が発生することが一般的に知られている。電力設備を構成する高電圧装置の内部で放電（以下、内部部分放電ともいう）が繰返し発生すると絶縁破壊に至り、火災等の災害につながる可能性がある。したがって、電力設備を安全に運用するには、高電圧装置の内部部分放電を正確に検出することが重要である。

　例えば、特開平０９－６８５５６号公報（特許文献１）には、以下に示す内部部分放電を検出する技術が開示されている。具体的には、３相電力設備において、各相に対応する３つのアンテナの出力信号をチャンネルセレクタにより切替えて、チューニングアンプに出力し、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタルデータとして測定し、周波数分析を行ない、内部部分放電の発生の有無を判定する。測定値から求めた評価値（平均等）が、１つのアンテナに関してのみ特異的に大きい場合に、絶縁異常が発生したと判定するものである。

　また、特開平１０－２１０６４７号公報（特許文献２）には、以下に示す内部部分放電を検出する技術が開示されている。具体的には、３つのアンテナ（３相電力設備の各相に対応）とノイズアンテナとの出力信号を、セレクタで切替えて、アンプ、チューナ及びＡ／Ｄ変換器を介して測定し、周波数分析を行なって内部部分放電の発生の有無を判定し、ノイズアンテナの出力レベルがしきい値を超えない周波数ポイントを測定範囲として決定した後、測定範囲で３つのアンテナの出力を測定し、測定値の平均値のレベルに基づいて内部部分放電の発生の有無を判定するものである。

特開平０９－　６８５５６号公報特開平１０－２１０６４７号公報

　ところで、高電圧装置における内部部分放電を検出するために、高電圧装置、例えば配電盤の盤内の壁面等に取り付けた過渡接地電圧センサを用いることが提案されている。ただ、この過渡接地電圧センサを使用して内部部分放電を検出する場合は次のような課題を対策する必要がある。

　高電圧装置の周囲における電磁波は、高電圧装置の内部の絶縁物沿面や絶縁物内部などから放出される内部部分放電に起因する電磁波や、ブッシングなど気中に露出した箇所で発生する気中放電に起因する電磁波や通信波といった外部ノイズとがあり、これらが混在する環境にある。そして、内部部分放電を検出する場合は、外部ノイズを分離して検出する必要がある。

　また、過渡接地電圧センサの検出信号を監視する監視装置は、盤内の制御装置と一体的に構成されていることが多く、内部部分放電のサンプリング周期が監視装置や制御装置側に適合されて、数ＫＨｚと低く設定されている場合がある。一方、内部部分放電に基づく電磁波は数ＭＨｚといった短時間の信号であるため、サンプリング周期が低く設定されていると、内部部分放電の確実な検出が困難になるといった課題がある。

　本発明の目的は、外部ノイズと内部部分放電が混在する状況下において、内部部分放電と外部ノイズを分離し、しかも内部部分放電を確実に検出することができる部分放電検出装置、及び部分放電検出方法を提供することにある。

　本発明は、高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する過渡接地電圧センサと、過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電に関する部分放電検出信号を選択する部分放電検出信号選択手段と、選択された部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出する部分放電発生検出手段と、検出された部分放電発生信号を保持する部分放電発生信号保持手段と、所定のサンプリング周期が到来する毎に部分放電発生信号保持手段に保持された部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段とを備えた部分放電検出装置を特徴とするものである。

　本発明によれば、外部ノイズと内部部分放電が混在する状況下において内部部分放電と外部ノイズを分離し、しかも内部部分放電を確実に検出することができる。

本発明の第1の実施形態になる部分放電検出装置の構成を示すブロック図である。ＴＥＶセンサで計測した部分放電信号と気中放電信号を説明する説明図である。ローパスフィルタを通過する前と、通過した後のＴＥＶセンサの信号波形を説明する説明図である。ベースライン変動抑制回路の構成を示す構成図である。ベースライン変動の抑制状態を説明する説明図である。積分回路の入力信号と出力信号を示し、検出信号の時間幅の延長状態を説明する説明図である。部分放電発生信号を取り込むタイミングの考え方を説明する説明図である。本発明の第２の実施形態になる高電圧装置の部分放電を検出する部分放電検出システムの構成を示す構成図である。第１ＴＥＶセンサと第２ＴＥＶセンサの検出信号を説明する説明図である。本発明の第２の実施形態になる部分放電検出装置の構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。尚、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。

　図1は、本発明の第1の実施形態になる部分放電検出装置の構成を示すものである。本実施形態では、高電圧装置としての受電盤や開閉機器の内部部分放電を過渡接地電圧センサ（以下、ＴＥＶセンサと記載する）によって検出する例を説明する。

　図１においてＴＥＶセンサ１２は、ＴＥＶセンサ１２を取り付けた受電盤や開閉機器等を構成する筐体の金属壁１１の表面に誘起される表面電流を電圧信号として出力する機能を備えている。ここで、筐体の金属壁１１は接地されている。ＴＥＶセンサ１２の後段には検出回路１０が接続されている。

　検出回路１０の前段側には商用周波数付近の外部ノイズ成分を除去するハイパスフィルタ１３と、気中放電による外部ノイズ成分を除去するローパスフィルタ１５が設けられている。ハイパスフィルタ１３とローパスフィルタ１５の間には、インピーダンス分離の目的で利得１倍のアンプ１４が設けられている。これによりハイパスフィルタ１３とローパスフィルタ１５の間の相互作用は無くなることになる。このように、ハイパスフィルタ１３～ローパスフィルタ１５は、外部ノイズの除去機能を備えており、これによって内部部分放電に関係する検出信号が後段の回路素子に送られる。

　ローパスフィルタ１５の後段には、ＴＥＶセンサ１２の信号のベースラインの変動を抑制するために、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、及び切り替えスイッチ１６、１７を設けている。これらの要素はベースラインの変動を抑制する機能を備えている。切り替えスイッチ１６、１７は、ローパスフィルタ１５からの入力信号を出力する出力スイッチ１６と、接地スイッチ１７とから構成されている。

　ここで、出力スイッチ１６と接地スイッチ１７とは、動作タイミングが到来すると逆の動作を行うもので、後述する監視装置２３からの切換信号によって動作される。出力スイッチ１６が「オン」の状態では接地スイッチ１７は「オフ」となり、部分放電検出信号が後段のコンパレータ１８に出力される。

　一方、出力スイッチ１６が「オフ」の状態では接地スイッチ１７は「オン」となり、部分放電検出信号はコンパレータ１８には出力されない。部分放電検出信号が出力されない場合は、過渡接地電圧センサ１２側は接地状態となり、オフセットが「０Ｖ」となる。

　この切り替えスイッチ１６、１７の動作タイミングは任意の周期でよいものであるが、後述するリセットスイッチ２１、２２のタイミングとの兼ね合いで決めることもできる。
尚、リセットスイッチ２１、２２のタイミングは、監視装置２３でのサンプリング周期に同期している。

　ハイパスフィルタ１３から切り替えスイッチ１６、１７までが、過渡接地電圧センサへ入力された入力信号の内で、内部部分放電に関係する部分放電検出信号を選択する「部分放電検出信号選択手段」としての機能である。尚、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、切り替えスイッチ１６、１７は、必要でなければ省略することも可能である。

　切り替えスイッチ１６、１７の後段には、コンパレータ１８が設けられ、所定の閾値以上の部分放電検出信号が、部分放電発生信号として判断される。コンパレータ１８は、選択された部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出する「部分放電発生検出手段」として機能する。

　部分放電発生信号が発生したと判断されると、この部分放電発生信号は、発生する度に後段の積分回路１９、２０に出力される。コンパレータ１８は外部入力により閾値の設定が変更可能となっている。この閾値の設定は、例えば予め出荷時に設定することができ、本実施形態でも出荷時に設定している。ただ、高電圧装置の使用状況や環境条件等によって変更することも可能である。

　コンパレータ１８の後段には、積分回路１９、２０が接続されている。この積分回路１９、２０は直列的に接続された２段構成となっており、第１積分回路１９と、これに続く第２積分回路２０とから構成されている。第1積分回路１９は、部分放電発生信号の時間的な信号幅（時間幅）の延長機能を備え、第２積分回路２０は、部分放電発生信号に基づく電荷を蓄積する蓄積機能を備えている。これらの積分回路１０、２０は、部分放電発生信号を保持する「部分放電発生信号保持手段」として機能する。

　第1積分回路１９は、オペアンプＯＰ１を主要素にして、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びコンデンサＣ２から構成されている。また、第２積分回路２０は、オペアンプＯＰ２を主要素にして、抵抗Ｒ６、Ｒ７、及びコンデンサＣ３から構成されている。第１積分回路１９と第２積分回路２０の間には、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３が介装されている。

　更に、第２積分回路２０には、抵抗Ｒ６に並列配置されたリセットスイッチ２１、及びコンデンサＣ３に並列配置されたリセットスイッチ２２が設けられている。リセットスイッチ２１、２２はフォトダイオードで構成されている。このリセットスイッチ２１、２２によって、第２積分回路２０に蓄積された電荷が放電されてリセットされる。

　このリセットされる前の電荷量が、内部部分放電の発生と、その強度を示すことになる。そして、リセットスイッチ２１、２２のリセット動作が、監視装置２３のサンプリング周期と同期され、この時の電荷量を監視装置２３が検出して、内部部分放電の発生を判断している。これらが積分回路１９、２０に保持された部分放電発生信号をサンプリングする「サンプリング手段」として機能する。

　次に、図1に示す検出回路１０の動作について、図２～図７に基づいて説明する。図２は、ＴＥＶセンサ１２から出力される高電圧装置の部分放電信号と気中放電信号を示し、図３は、ローパスフィルタを通過する前と通過した後のＴＥＶセンサ１２の検出信号の波形を示し、図４は、ベースラインの変動防止回路の構成を示し、図５はベースラインの変動抑制状態を示し、図６は積分回路による入力信号と出力信号の時間幅の比較を示し、図７は検出装置の検出タイミングの考え方を示している。

　先ず、図２の（Ａ）は、ＴＥＶセンサ１２で計測した高電圧装置の筐体内部の部分放電検出信号を示し、（Ｂ）は高電圧装置の筐体外部の気中放電検出信号を示している。高周波成分は内部部分放電で８０ＭＨｚ、気中放電で９０ＭＨｚと同等の周波数であるが、高周波振動の包絡成分の周波数成分は、内部部分放電では４ＭＨｚであるのに対し、気中放電では１０ＭＨｚと約２．５倍の違いがある。したがって、包絡周波数成分を区別してやれば、内部部分放電を選択することができる。

　気中放電の場合においては、気中放電が電磁波として直接的に筐体に到達し、筐体表面に誘起された表面電流がＴＥＶセンサ１２で検出される。これに対し、筐体内部の内部部分放電においては、内部部分放電の電磁波が筐体の内側に誘起した表面電流がブッシング部分などから漏れ、筐体外側を伝搬してＴＥＶセンサ１２で検出される成分に加え、筐体の接地線を介して筐体に流入した接地電流成分がＴＥＶセンサ１２で検出される。この接地電流成分が比較的低い周波数成分となる。

　そこで、先ず商用周波数付近の外部ノイズを除くため、ＴＥＶセンサ１２の検出信号に対して、カットオフ周波数を数十ｋＨｚ程度としたハイパスフィルタ１３を通過させることにより、低周波帯域の外部ノイズ成分を取り除いている。次に内部部分放電と気中放電を分離するために、カットオフ周波数が７ＭＨｚ～９ＭＨｚとなるローパスフィルタ１５を通過させることで、気中放電の包絡周波数成分をカットして、部分放電検出信号を選択、抽出する。

　これにより、ＴＥＶセンサ１２の信号波形は、図３に示すように部分放電信号の包絡成分が残ることになる。図３の上側は、ＴＥＶセンサ１２で計測した高電圧装置の筐体内部の部分放電信号であり、下側はロ―パスフィルタ１５を通過した包絡成分の信号を示している。ハイパスフィルタ１３、及びローパスフィルタ１５のカットオフ周波数は、高電圧装置が設置された使用状況や環境条件等により変化する。好ましくは、それぞれのカットオフ周波数を可変としたフィルタを用いることが好ましい。これによって、適宜カットオフ周波数を変更して、検出精度を向上することができる。

　また、本実施形態では、部分放電検出信号のベースラインの変動を防ぐため、ローパスフィルタ１５の後段に、図４に示すような抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、及び切り替えスイッチ１６、１７からなるベースライン電圧変動抑制回路２４を設けている。このベースライン抑制回路２４は、ベースラインの電圧変動を抑制する機能を備えている。

　切り替えスイッチである、部分放電検出信号を出力する出力スイッチ１６と接地スイッチ１７は、部分放電検出信号を出力するタイミングで、出力スイッチ１６が「オン」の状態では接地スイッチ１７は「オフ」となり、部分放電検出信号を出力しない待ちのタイミングで、出力スイッチ１６が「オフ」の状態では接地スイッチ１７が「オン」となる。このため、ＴＥＶセンサ１２側は接地状態となり、オフセットが「０Ｖ」となる。

　このような、ベースライン変動を抑制するベースライン電圧変動抑制回路２４の動作を図５に示している。図５の（Ａ）は、ベースライン抑制回路２４を通過する前の抵抗Ｒ１の入力側（ａ）の部分放電検出信号を示しており、ベースラインの電圧変動が影響していることを示している。

　図５の（Ｂ）は、ベースライン電圧変動抑制回路２４を通過した後の出力スイッチ１６の出力側（ｂ）の部分放電検出信号を示しており、ベースラインの電圧変動の影響が抑制されている。ここで、（Ｃ）は、接地スイッチ１７のタイミングを示しており、接地スイッチが「オフ」（逆に出力スイッチ１６が「オン」）の時に、部分放電検出信号が後段のコンパレータ１８に入力される。

　コンパレータ１８では、所定の閾値と部分放電検出信号とが比較される。所定の閾値は、内部部分放電が発生したことを判定するための閾値であり、この閾値を超えると内部部分放電が発生したと見做している。そして、コンパレータ１８によって内部部分放電が発生したと認識された部分放電発生検出信号が第1積分回路19に入力される。ここで、高電圧装置の使用状況や環境条件等により判定したい部分放電信号強度が変化することがある、したがって、コンパレータ１８の閾値の設定は調整可能とされているのが好ましい。

　コンパレータ１８により出力される部分放電発生信号は、後段の積分回路１９、２０に入力され、積分回路１９、２０で時間的な信号幅（時間幅）を拡大させる。上述したように、積分回路１９、２０は直列的に接続された２段構成となっている。

　そして、１段目の積分回路１９によって、部分放電発生信号の時間幅が拡大される。この時間幅は、監視装置２３のサンプリング周期、バンド幅でサンプリング可能な時間幅となるように、オペアンプＯＰ1に接続される抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とコンデンサＣ２の値が設定されている。

　図６にシミュレーションの結果を示している。積分回路１９の入力側に、一例として１２５ｎｓの時間幅を持つ入力信号を入力したときに、積分回路１９を通過した後の出力側には４００μｓの時間幅を持つ出力信号が出力された。このように、コンパレータ１８からの部分放電発生信号は、サンプリング周期に対応できるように時間幅が拡大されることがわかる。

　次に、２段目の積分回路２０によって部分放電発生信号による電荷を蓄積している。この蓄積された電荷量によって内部部分放電の強度を判定することができる。そして、監視装置２３によって、蓄積された電荷量が内部部分放電の出力値として取り込まれる。この取り込まれた出力値の大きさによって、監視装置２３では内部部分放電の強度を判定する。

　そして、出力値が取り込まれた後に、監視装置２３から第２積分回路２０に対してリセット信号が入力され、リセットスイッチ１２、１３が「オン」となって電荷が放電される。このように、リセット信号の周期を監視装置２３のサンプリング周期と同期させることで、検出精度を向上することができる。

　図７に、積分回路１９、２０によって蓄積された電荷を取り込むタイミングの考え方について説明する。

　監視装置２３からのリセット信号の立下りで、出力スイッチ１６を「オン」、接地スイッチ１７を「オフ」にすることで、積分回路１９、２０に部分放電発生信号を入力する。
そして、所定の時間に亘る信号取込区間を設定し、この状態を維持して部分放電発生信号に基づく電荷を蓄積する。尚、信号取込区間を終了すると、出力スイッチ１６は「オフ」、接地スイッチ１７は「オン」に変更される。この時、第２積分回路２０に蓄積された電荷は保持された状態となる。

　次に、監視装置２３からのリセット信号の到来に合わせて蓄積された電荷量を取り込む。この場合は、リセット信号の立ち上がりで蓄積された電荷量を取り込み、立下りで蓄積された電荷が放電され、これを繰り返すことになる。このような動作により、監視装置２３には、サンプリング周期が数ｋＨｚで部分放電発生信号に基づいた出力値が入力され、高速のオシロスコープなどの測定機器を用いなくとも、高電圧装置に設置した監視装置で内部部分放電の発生の有無を確実に検出することができるようになる。

　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、気中放電を検出する第２のＴＥＶセンサを設けたことを特徴としている。

　図８において、高電圧装置２５には、電極２６、２７が設けられており、電極間に絶縁用の絶縁物２８が配置されている。高電圧装置２５の筐体には第１ＴＥＶセンサ１２が設けられており、伝送線２９を介して監視装置２３に接続されている。高電圧装置２５には、ブッシング３０、印可線３１を介して電源３２と接続されている。

　更に、高電圧装置２５の外周囲には金属から形成された外部アンテナ３３が設けられ、これに第２ＴＥＶセンサ３４が取り付けられている。第２ＴＥＶセンサ３４は、これも伝送線２９によって監視装置２３に接続されている。尚、絶縁物２８からは内部部分放電に基づく電磁波Ｅｍ１が放射され、ブッシング３０からは気中放電に基づく電磁波ＥＭ２が放射される。電磁波Ｅｍ１は、第１ＴＥＶセンサ１２で計測され、電磁波Ｅｍ２は第２ＴＥＶセンサ３４で計測される。

　図９に、内部部分放電が発生した時の第１ＴＥＶセンサ１２と第２ＴＥＶセンサ３４の検出信号を示している。図９の（Ａ）は第１ＴＥＶセンサ１２の信号波形であり、（Ｂ）は第２ＴＥＶセンサ３４の信号波形である。高電圧装置２５の絶縁物２８から内部部分放電によって、例えば２０ｐＣ程度の微小信号が発生した場合、第１ＴＥＶセンサ１２には筐体に直達する電磁波が引き起こす表面電流による信号が検出される。一方、第２ＴＥＶセンサ３４には内部部分放電の信号は検出されない。したがって、これらの挙動から内部部分放電の発生を検出することができる。

　図１０に、第２の実施形態の検出回路を示している。第１ＴＥＶセンサ１２の側の回路構成は、第１の実施形態と同じ構成であるので、説明は省略する。

　第２ＴＥＶセンサ３４の側の検出装置も、実質的に第１の実施形態に示すハイパスフィルタ１３～コンパレータ１８の前までの回路構成と同じである。

　具体的には、商用周波数付近の外部ノイズ成分を除去するハイパスフィルタ３５と、外部ノイズ成分を除去するローパスフィルタ３７が設けられている。第１ＴＥＶセンサ１２の側のロ―パスフィルタ１５は、内部部分放電と気中放電に基づく検出信号の包絡成分を通過させるカットオフ周波数が設定されている。第２ＴＥＶセンサ３４側のロ―パスフィルタ３７は、気中放電に基づく検出信号の包絡成分を通過させるカットオフ周波数が設定されている。

　また、ハイパスフィルタ３５とローパスフィルタ３７の間には、インピーダンス分離の目的で利得１倍のアンプ３６が設けられている。これによりハイパスフィルタ３５とローパスフィルタ３７の間の相互作用は無くなることになる。

　ローパスフィルタ３７の後段には、第２ＴＥＶセンサ３４の信号のベースラインの電圧変動を抑制するために、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、及び切り替えスイッチ３８、３９を設けている。これらの回路要素はベースラインの電圧変動を抑制する機能を備えている。
切り替えスイッチ３８、３９は、ローパスフィルタ３７からの入力信号を出力する出力スイッチ３８と、接地スイッチ３９とから構成されている。

　ここで、出力スイッチ３８と接地スイッチ３７とは、動作タイミングが到来すると逆の動作を行うもので、後述する監視装置２３からの切換信号によって動作される。出力スイッチ３８が「オン」の状態では接地スイッチ３９は「オフ」となり、気中放電検出信号が後段のコンパレータ１８に出力される。

　一方、出力スイッチ３８が「オフ」の状態では接地スイッチ３９は「オン」となり、気中放電検出信号はコンパレータ１８には出力されない。気中放電検出信号が出力されない場合は、第２ＴＥＶセンサ３４側は接地状態となり、オフセットが「０Ｖ」となる。

　図１０にある通り、コンパレータ１８への入力が、第１ＴＥＶセンサ１２からの部分放電検出信号と、第２ＴＥＶセンサ３４からの気中放電検出信号とされている。そして、第１ＴＥＶセンサ１２の部分放電検出信号のみが閾値を超えた場合を内部部分放電として後段の積分回路１９、２０に出力する。

　一方、気中放電の場合は、高電圧装置２５の筐体もアンテナとなることで、第１ＴＥＶセンサ１２からの気中放電検出信号と第２ＴＥＶセンサ３４からの気中放電検出信号も同時に閾値を超えた場合は、気中放電によるものとして後段の積分回路１９、２０には出力しないようにしている。これにより内部部分放電と気中放電を分離可能とし、かつ監視装置２３での部分放電の確認が可能となる。

　図１０に示す第２の実施形態の特徴は以下の通りに総括できる。

　高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する第１過渡接地電圧センサと、第1過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電、及び気中放電に関する放電検出信号を選択する高電圧装置側放電検出信号選択手段と、高電圧装置の外部に位置する外部アンテナに設けられ、気中放電を検出する第２過渡接地電圧センサと、第２過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、気中放電に関する放電検出信号を選択する外部アンテナ側放電検出信号選択手段と、外部アンテナ側放電検出信号選択手段からの放電検出信号が入力され、また、高電圧装置側放電検出信号選択手段からの放電検出信号が入力され、外部アンテナ側放電検出信号選択手段からの放電検出信号と高電圧装置側放電検出信号選択手段からの放電検出信号の組み合わせから内部部分放電の発生を検出する部分放電発生検出手段と、検出された部分放電発生信号を保持する放電発生信号保持手段と、所定のサンプリング周期が到来する毎に放電発生信号保持手段に保持された部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段とを備えたことを特徴としている。

　また、第１の実施形態、及び第２の実施形態における検出回路を、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とアナログ素子を用いて実装することができる。これによると、回路定数等の変更が簡便となり、環境に合わせた回路パラメータの設定が基板での素子変更をしないでも可能となる効果が得られる。

　以上述べた通り、本発明は、高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する過渡接地電圧センサと、過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電に関する部分放電検出信号を選択する部分放電検出信号選択手段と、選択された部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出する部分放電発生検出手段と、検出された部分放電発生信号を保持する部分放電発生信号保持手段と、所定のサンプリング周期が到来する毎に部分放電発生信号保持手段に保持された部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段とを備えた部分放電検出装置を特徴とするものである。

　これによれば、外部ノイズと内部部分放電が混在する状況下において内部部分放電と外部ノイズを分離し、しかも内部部分放電を確実に検出することができる。

　尚、本発明は上記したいくつかの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

　１０…検出装置、１１…金属壁、１２…過渡接地電圧（ＴＥＶ）センサ、１３…ハイパスフィルタ、１４…アンプ、１５…ローパスフィルタ、１６…出力スイッチ、１７…接地スイッチ、１８…コンパレータ、１９…第1積分回路、２０…第２積分回路、２１…リセットスイッチ、２２…リセットスイッチ、２３…監視装置。

Claims

　高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する過渡接地電圧センサと、
　前記過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電に関する部分放電検出信号を選択する部分放電検出信号選択手段と、
　選択された前記部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出する部分放電発生検出手段と、
　検出された前記部分放電発生信号を保持する部分放電発生信号保持手段と、
　所定のサンプリング周期が到来する毎に前記部分放電発生信号保持手段に保持された前記部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段とを備えた
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項１に記載の部分放電検出装置において、
　部分放電検出信号選択手段はフィルタリング手段から構成されており、前記フィルタリング手段は、
　前記過渡接地電圧センサからの検出信号に対して、商用周波数付近の外部ノイズを除去するハイパスフィルタと、
　前記ハイパスフィルタに接続され、気中放電に基づく外部ノイズを除去するローパスフィルタとから構成されている
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項２に記載の部分放電検出装置において、
　前記ハイパスフィルタと前記ローパスフィルタの間には、利得が1倍のアンプが配置されている
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項２に記載の部分放電検出装置において、
　前記ローパスフィルタは、前記ハイパスフィルタからの検出信号の周波数成分の包絡成分をカットオフ周波数とする
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項２に記載の部分放電検出装置において、
　前記部分放電発生検出手段は、コンパレータであり、前記コンパレータは、
　前記ローパスフィルタからの前記部分放電検出信号と所定の閾値とを比較し、前記部分放電検出信号が前記閾値を超えると内部部分放電が発生したと判断して前記部分放電発生信号を出力する
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項５に記載の部分放電検出装置において、
　前記ローパスフィルタと前記コンパレータの間には、ベースラインの電圧変動を抑制するベースライン電圧変動抑制回路が設けられている
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項５に記載の部分放電検出装置において、
　前記部分放電発生信号保持手段は、直列的に接続された第１積分回路と第２積分回路から構成されており、
　前記第１積分回路は、前記コンパレータと接続され、前記コンパレータからの前記部分放電発生信号の時間的な信号幅を延長する延長機能を備え、
　前記第１積分回路に接続された前記第２積分回路は、前記部分放電発生信号に基づく電荷を蓄積する蓄積機能を備えている
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項７に記載の部分放電検出装置において、
　前記サンプリング手段は、部分放電の発生を監視する監視装置であり、
　前記監視装置は、サンプリング周期に同期して前記第２積分回路に蓄積された電荷量を取り込むと共に、前記電荷量が取り込まれると前記第２積分回路に蓄積された電荷を放電させる
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項８に記載の部分放電検出装置において、
　前記第２積分回路は、蓄積された前記電荷を放電させるリセットスイッチを備えており、前記サンプリング周期に合せて前記リセットスイッチによって前記電荷の放電が行われる
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項９に記載の部分放電検出装置において、
　前記第２積分回路の前記リセットスイッチは、フォトダイオードから構成されている
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項２から請求項９のいずれか1項に記載の部分放電検出装置において、
　回路系をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とアナログ素子を用いて形成し、回路パラメータが変更できる
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項５に記載の部分放電検出装置において、
　前記コンパレータの前記閾値は、外部から変更できる
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する第１過渡接地電圧センサと、
　前記第1過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電、及び気中放電に関する放電検出信号を選択する高電圧装置側放電検出信号選択手段と、
　前記高電圧装置の外部に位置する外部アンテナに設けられ、気中放電を検出する第２過渡接地電圧センサと、
　前記第２過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、気中放電に関する放電検出信号を選択する外部アンテナ側放電検出信号選択手段と、
　前記外部アンテナ側放電検出信号選択手段からの前記放電検出信号が入力され、また、前記高電圧装置側放電検出信号選択手段からの前記放電検出信号が入力され、前記外部アンテナ側放電検出信号選択手段からの前記放電検出信号と前記高電圧装置側放電検出信号選択手段からの前記放電検出信号の組み合わせから内部部分放電の発生を検出する部分放電発生検出手段と、
　検出された部分放電発生信号を保持する放電発生信号保持手段と、
　所定のサンプリング周期が到来する毎に前記放電発生信号保持手段に保持された前記部分放電発生信号をサンプリングするサンプリング手段とを備えた
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　請求項１３に記載の部分放電検出装置において、
　前記部分放電発生検出手段は、前記部分放電発生信号だけが検出された時を部分放電の発生とする
ことを特徴とする部分放電検出装置。
　高電圧装置に設けられ過渡接地電圧を計測する過渡接地電圧センサを用いて前記高電圧装置の内部部分放電を検出する部分放電検出装置の部分放電検出方法において、
　前記過渡接地電圧センサから出力される検出信号の内で、内部部分放電に関する部分放電検出信号を選択し、
　選択された前記部分放電検出信号から内部部分放電の発生を示す部分放電発生信号を検出し、
　検出された前記部分放電発生信号を保持し、
　所定のサンプリング周期が到来する毎に保持された前記部分放電発生信号をサンプリングする
ことを特徴とする部分放電検出装置の部分放電検出方法。