(57)【要約】【課題】電気機器に対して配置した複数の信号検出器から取り込む信号から欠陥種類の同定またはノイズの判定を行なう絶縁診断装置において、三相交流下での部分放電の発生相の特定および欠陥種類の同定を同時に行なうこと。【解決手段】電気機器11に対して配置された複数の信号検出器12と、複数の信号検出器12から波形取込部14を介して取込んだ信号の波形と、予め学習させておいた、三相交流のうちいずれか複数通りの単相及び相間相を基準相とした参照用の信号の波形15とをそれぞれ比較し、正答率の高い相を部分放電の発生相として判定する信号処理部16とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に対して配置された複数の信号検出器と、
前記複数の信号検出器から取り込んだ信号の波形と、予め学習させておいた、三相交流のうちいずれか複数通りの単相及び相間相を基準相とした参照用の信号の波形とをそれぞれ比較し、正答率の高い相を部分放電の発生相として判定する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする絶縁診断装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、複数通りの相において基準相の相数を選択して比較し、正答率の高い相を部分放電の発生相として判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記信号検出器は、三相交流の各相に対向して配置することを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項４】
前記信号検出器は、三相交流の基準相を連続的に変化させることを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所内で使用されるＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを用いた絶縁開閉装置、変圧器、避雷器、ケーブルなどの電力用機器においては、当該機器内部の絶縁異常を早期に把握するため、絶縁異常の際に発生する部分放電を検出する絶縁診断技術が実用化されている。
【０００３】
ここで言う絶縁診断とは、何らかの信号処理・監視作業に基づいて個々の判定作業、すなわち放電電荷量の校正、欠陥の位置標定、欠陥種類の同定、ノイズ除去、欠陥の長さ・大きさ、残余運転時間、劣化度合の推定などを行なうことである。
【０００４】
ＳＦ６ガスを用いた絶縁開閉装置の内部で発生すると考えられる欠陥の種類は、金属異物、絶縁物ボイドなどであり、これら欠陥の種類を同定するためには、交流位相を横軸、部分放電の大きさを縦軸にした２次元平面にパターン化する信号処理により識別することが可能となる。
【０００５】
このパターン化の信号処理は、人間系においてオシロスコープなどの測定機器を用いても可能であり、またニューラルネットワーク処理あるいはファジィ論理処理などを用いた信号処理手段を施した自動監視・診断システムでも可能である。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０１０１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
部分放電信号により発生する、数十［ＭＨｚ］〜数［ＧＨｚ］の範囲の高周波電磁波が電力用機器の内部を伝搬すると、当該電力用機器の内部に収納された、部分放電検出センサで構成される信号検出器によって、この高周波の電磁波を検出することができる。
【０００８】
この高周波の電磁波信号は、前記ニューラルネットワーク処理あるいはファジィ論理処理などの電算処理によって信号処理されるが、そのほとんどは三相交流のうちの一相に対してのみ有効に機能する。
【０００９】
すなわち、ＳＦ６ガスを用いた絶縁開閉装置には、三相一括母線や単相分離母線などが存在するが、単相分離母線では上述したように高周波の電磁波を検出することができる一方で、三相一括母線では、三相交流を構成する複数通りの相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、ＡＢ相、ＢＣ相、ＣＡ相）の識別が非常に難しく、特に人間による判別は甚だ困難となる。
【００１０】
また通常、信号検出器は、部分放電を検出するだけではなく、検出信号にローパスフィルタなどを施すことで交流位相を得ているが、これが三相交流になった場合、各相の誘導電圧によって信号検出器に誘導される電圧位相が三相交流の各相と一致するかどうかの判断が難しく、信号検出器の形状によって可能な場合と不可能な場合があると考えられる。
【００１１】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気機器に内装して配置するか、あるいは隣接して外装するように配置した複数の信号検出器から取り込む信号から欠陥種類の同定またはノイズの判定を行なう絶縁診断装置において、三相交流下での部分放電の発生相の特定および欠陥種類の同定を同時に行なうことが可能な絶縁診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態の絶縁診断装置は、電気機器に対して配置された複数の信号検出器と、前記複数の信号検出器から取り込んだ信号の波形と、予め学習させておいた、三相交流のうちいずれか複数通りの単相及び相間相を基準相とした参照用の信号の波形とをそれぞれ比較し、正答率の高い相を部分放電の発生相として判定する信号処理手段と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る絶縁診断装置の機能構成を示す図。
【図２】同実施形態に係る交流位相を横軸、部分放電の大きさを縦軸とした２次元パターン化の例を示す図。
【図３】第３の実施形態に係る電気機器に対する信号検出器の具体的な配置構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］  
（構成）  
図１は、第１の実施形態に係る絶縁診断装置の機能構成を示す図である。
【００１５】
同図において、絶縁の診断対象となる電気機器１１に、内装あるいは隣接外装で信号検出器１２を配置する。この信号検出器１２が検出する高周波電磁波信号を、波形取込部１４により取り込んでＡ／Ｄ変換処理によりデジタルデータ化した後、信号処理部１６に送る。
【００１６】
この信号処理部１６には、電気機器１１の交流位相１３が与えられる他、参照用の信号処理波形１５が予め与えられる。
【００１７】
信号処理部１６は、交流位相の相毎に欠陥種類の同定およびノイズの判定処理を行う。この信号処理部１６が処理した各相毎の欠陥種類の同定およびノイズの判定結果に対し、位相判定部１７が最も欠陥種類と部分放電が発生している位相を決定して出力する。
【００１８】
（動作）  
次に前述した装置での動作について説明する。  
図２は、信号処理部１６が実行する、欠陥の種類の同定処理を示すものである。信号処理部１６は、電気機器１１から取得する交流位相１３を横軸とし、信号処理部１６が波形取込部１４から取得した部分放電の大きさを縦軸として２次元パターン化することで、欠陥を同定する。
【００１９】
さらに、例えば交流位相１３と部分放電の大きさｑに加えて、部分放電の発生パルス数ｎを含めた３次元パターンφ−ｑ−ｎを算出することで、より高精度に欠陥を同定するものとしてもよい。
【００２０】
その場合に信号処理部１６では、これらの欠陥の種類、またはノイズをパターン化した信号処理の波形を、予め事前試験などによって参照用の信号処理波形１５として取得しておくものとする。
【００２１】
電気機器１１がＳＦ６ガス絶縁の開閉装置であった場合を例に挙げると、欠陥の種類には、タンク側のフリー異物、高圧導体側の異物、沿面に付着した異物、ボイド、接触不良などがあり、ノイズには気中コロナや携帯電話の出力電波などがある。
【００２２】
上記信号処理部１６は、前述した判定結果を各欠陥に対するパーセント表示で出力する。これらの処理を三相交流のすべての相、すなわち単相であるＡ相、Ｂ相、Ｃ相、及び、相間であるＡＢ相、ＢＣ相、ＣＡ相に対して行なうことで、複数通りの相に対する判定結果をパーセント表示で得る。
【００２３】
こうして得た判定結果に対し、位相判定部１７が最も正答率の高い結果をもって欠陥種類と部分放電が発生している位相とを決定する。
【００２４】
（作用効果）  
前記電気機器１１が正常に運転されている場合には、三相交流のすべての相がほぼ理論通りの位相差を有することとなる。すなわち、Ａ相＝０°、Ｂ相＝２４０°、Ｃ相＝１２０°、ＡＢ相＝２１０°、ＢＣ相＝９０°、ＣＡ相＝３３０°となる。信号処理部１６はこれらすべての相の誘導電圧を測定、検出することなく、前述したようにソフトウェア的な手法で処理することが可能である。したがって、電気機器１１の管理を行なう人間での直接の判別が困難な三相交流下であっても、部分放電が発生している相の特定、および欠陥種類の同定とを同時に行うことができる。
【００２５】
［第２の実施形態］  
（構成）  
以下、第２の実施形態に係る絶縁診断装置について説明する。  
なお、本実施形態に係る絶縁診断装置の機能構成自体は、前記図１に示した内容と基本的に同様であるものとして、同一部分には同一符号を用いて、その図示と説明とを省略する。
【００２６】
本実施形態において、信号処理部１６は、基準相の相数を選択して信号処理する。例えば，対地間の単相（Ａ相，Ｂ相、Ｃ相）だけが必要で、相間（ＡＢ相、ＢＣ相、ＣＡ相）を見る必要がない場合には、基準相の相数を６から３に選択した上で信号処理を行う。
【００２７】
（動作）  
例えば、ＳＦ6ガス絶縁開閉装置の三相一括母線の内部には、高電圧主導体を接地タンクから支持するための絶縁スペーサがある。その絶縁スペーサの形状も種々あり、接地タンクの全周方向、すなわち、対地間、相間を含んで跨がるものから、相間のみで支持する形状のものもある。
【００２８】
この相間のみで支持する形状の絶縁スペーサの場合、ＡＢ相、ＢＣ相、およびＣＡ相の各相間は絶縁物ではなくＳＦ6ガスであるため、絶縁スペーサ内部でのボイド放電は、原理上発生しない。
【００２９】
したがって、前述したように絶縁スペーサの形状によっては、信号処理部１６が対象とする、発生位相を減じて信号処理することができる。このように絶縁スペーサの形状から発生位相を減じて処理することができる場合、信号処理部１６における演算時間を短縮することができると共に、誤診を生じる可能性を大幅に減じることができる。
【００３０】
（作用効果）  
本実施例によれば、信号処理部１６が繰返し実行する演算の量を絶縁スペーサの形状に応じて合理的に減じることで、効率的な計算時間短縮を図ることができ、かつ誤診を生じる可能性も減らすことができる。
【００３１】
［第３の実施形態］  
（構成）  
本実施形態に係る絶縁診断装置の全体の機能構成自体は、前記図１に示した内容と基本的に同様であるものとして、同一部分には同一符号を用いて、その図示と説明とを省略する。
【００３２】
図３は、前記電気機器１１に対する信号検出器１２の具体的な配置構成を示す。同図において、電気機器１１内で三相交流の各相、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相とそれぞれ対向するように信号検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃを配置し、それぞれの検出信号を波形取込部１４に入力する構成としている。
【００３３】
（動作）  
電気機器１１において部分放電により発生する信号は、数十［ＭＨｚ］〜数［ＧＨｚ］の高周波電磁波である。そのため、ＳＦ6ガスの絶縁開閉装置内部で部分放電が発生すれば、高周波電磁波はすべての信号検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃに伝搬するために、発生した高周波電磁波を検出することが可能となる。
【００３４】
一方、前記各信号検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃが検出する信号には、高周波の電磁波信号の強度差が発生するために、相の特定がし易くなる。例えば、Ａ相付近で部分放電が発生していれば、Ａ相に対向させた信号検出器１２ａで大きな信号強度が発生し、Ｂ相、Ｃ相に対向させた信号検出器１２ｂ，１２ｃではそれよりも多少減衰した信号強度が現れる。
【００３５】
したがって、位相判定部１７においては波形取込部１４で取込んだ各信号検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出信号の相毎の強度によって、部分放電が発生している相を容易に判定できる。
【００３６】
（作用効果）  
以上に説明した如く本実施例によれば、相毎に得られる検出信号の強度の差によって、部分放電が発生している相を容易に判定することができ、誤診を生じる可能性を大幅に減らすことができる。
【００３７】
［第４の実施形態］  
（構成）  
本実施形態に係る絶縁診断装置の機能構成は、前記図１に示した内容と基本的に同様であるものとして、同一部分には同一符号を用いて、その図示と説明とを省略する。
【００３８】
加えて上記位相判定部１７として、三相交流の基準相をソフトウェア処理により連続的に変化させる機能を備えるものとする。すなわち、系統の運転状況によっては、三相の対称位相（Ａ相＝０°、Ｂ相＝２４０°、Ｃ相＝１２０°、ＡＢ相＝２１０°、ＢＣ相＝９０°、ＣＡ相＝３３０°）から微妙にずれる場合もあり得る。この場合、基準相を固定としたままでは、信号処理部１６によりソフトウェア的に処理しても、正確な正答率が得られない。そこで、信号処理部１６で交流位相１３をソフトウェア的に処理し、その時点で発生しているずれ量を認識して吸収する。
【００３９】
（動作）  
信号処理部１６は、交流位相１３の基準相をソフトウェアにより連続的に変化させることで、波形取込部１４から取得した各相毎の信号波形と順次比較する。それらの比較結果に対し、各相毎の比較結果から全体に欠陥種類とノイズの値の各相違値が最も小さい場合を、その時点で生じているずれ量に対応した正しい基準相であるものとして処理し、位相判定部１７がその場合の欠陥種類と部分放電が発生している位相とを決定する。
【００４０】
（作用効果）  
本実施例によれば、実際に波形取込部１４で取得される信号波形が、基準となる三相交流の対称位相から微妙にずれた場合においても、そのずれ量に的確に対応して、正答率を向上させることができる。
【００４１】
以上、各実施形態を説明したが、前記各実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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ともに、特許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。
【符号の説明】
【００４２】
１１…電気機器、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…信号検出器、１３…交流位相、１４…波形取込部、１５…参照用の信号処理波形、１６…信号処理部、１７…位相判定部。
【図１】
2018040724.tif 000003
【図２】
2018040724.tif 000004
【図３】
2018040724.tif 000005