(57)【要約】【課題】より精度良く電気機器の部分放電を検出することができる部分放電検出装置、部分放電検出方法、部分放電検出システム及びコンピュータプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の部分放電検出装置は、アンテナと、部分放電判定部とを持つ。アンテナは、導電体で構成され、箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を受信する。部分放電判定部は、電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する。アンテナは箱体に収納される。【選択図】図１
2019211431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体で構成され、箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を受信するアンテナと、
前記電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、前記電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する部分放電判定部と、
を備え、
前記アンテナは前記箱体に収納される、
部分放電検出装置。
【請求項２】
前記アンテナは、複数の導電体を備え、前記複数の導電体がそれぞれ前記電磁波を受信する請求項１に記載の部分放電検出装置。
【請求項３】
前記受信強度と前記電気信号が取得された日時とに基づいて前記部分放電の発生した位置を特定する位置特定部をさらに備える、
請求項１または２に記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記部分放電判定部によって部分放電が検出された場合、部分放電が発生していることを報知する警報処理を行う警報部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記警報部は、前記部分放電判定部によって検出される部分放電の発生の頻度又は受信強度が予め決定された閾値よりも大きい場合、前記警報処理を行う、請求項４に記載の部分放電検出装置。
【請求項６】
前記アンテナは、前記箱体を構成する６面の金属板の内側に設けられた状態で前記電磁波を受信する請求項１から５のいずれか一項に記載の部分放電検出装置。
【請求項７】
前記金属板と前記アンテナとの間には、前記電磁波と同一の周波数帯の電磁波を遮断する遮蔽材が設けられる請求項６に記載の部分放電検出装置。
【請求項８】
箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を、導電体で構成され、かつ前記箱体に収納されたアンテナを介して受信する受信ステップと、
前記電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、前記電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する部分放電判定ステップと、
を有する、
部分放電検出方法。
【請求項９】
導電体で構成され、箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を受信するアンテナと、
前記電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、前記電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する部分放電判定部と、
を備え、
前記アンテナは前記箱体に収納される、
部分放電検出システム。
【請求項１０】
箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を、導電体で構成され、かつ前記箱体に収納されたアンテナを介して受信する受信ステップと、
前記電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、前記電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する部分放電判定ステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、部分放電検出装置、部分放電検出方法、部分放電検出システム及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器は、経年変化によって電気機器表面又は電気機器内部の絶縁体の絶縁性能が劣化する。絶縁性能が劣化すると、劣化箇所で部分放電が発生する。さらに絶縁性能の劣化が進行した場合、絶縁破壊が起きる。絶縁破壊によって、地絡事故等の重大事故が発生する。このため、電気機器の維持・保守において、部分放電を検出する作業が行われている。部分放電検出装置は、部分放電の信号を捉え、信号の大きさ又は発生頻度等から絶縁性能の劣化状況を推定することで部分放電を検出する。
【０００３】
従来の部分検出装置として、接地に流れ込むパルス電流又は表面電位の変化から部分放電を検出する装置が提案されている。しかし、パルス電流又は表面電位は微弱である。また、周辺機器から発生するノイズが、パルス電流又は表面電位に重畳する。このため、パルス電流や表面電位の検出は困難である場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、より精度良く電気機器の部分放電を検出することができる部分放電検出装置、部分放電検出方法、部分放電検出システム及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の部分放電検出装置は、アンテナと、部分放電判定部とを持つ。アンテナは、導電体で構成され、箱体に収納された電気機器の部分放電によって生じる電磁波を受信する。部分放電判定部は、前記電磁波から生成される電気信号が表す受信強度に基づいて、前記電気機器の部分放電の発生の有無を判定することで部分放電を検出する。前記アンテナは前記箱体に収納される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の部分放電検出装置の機能構成を表す機能ブロック図。
【図２】実施形態の部分放電検出装置の設置された配電盤の斜視図。
【図３】実施形態の部分放電の有無の判定と位置の特定との処理の流れを示すフローチャート。
【図４】実施形態のアンテナの一具体例を表す図。
【図５】実施形態のアンテナの取り付けの一具体例を表す図。
【図６】配電盤に取り付けされたアンテナの一具体例を表す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の部分放電検出装置、部分放電検出方法、部分放電検出システム及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、実施形態の部分放電検出装置１００の機能構成を表す機能ブロック図である。部分放電検出装置１００は、電気機器が収容された箱体に収納される。部分放電検出装置１００は、アンテナ１０１を１つ以上備える。アンテナ１０１は信号線１０２によって部分放電判定装置１０３と接続される。部分放電検出装置１００は、アンテナ１０１によって受信された電磁波に基づいて電気機器から発生した部分放電を検出する。
【００１０】
アンテナ１０１は、アルミニウム、銅又は鉄等の導電体で構成される。アンテナ１０１は電磁波を受信する。電磁波は、例えば電気機器の部分放電によって生じる。部分放電は、例えば、電気機器を構成する遮断機の絶縁性能の劣化によって発生する。アンテナ１０１によって受信された電磁波に基づいて、電気信号が生成される。電気信号は、信号線１０２を通じて部分放電判定装置１０３に入力される。電気信号は、部分放電によって生じる電磁波から得られる受信強度を表す。部分放電判定装置１０３は、アンテナ１０１から入力された電気信号に基づいて、部分放電の有無を判定する。部分放電判定装置１０３は、部分放電判定プログラムを実行することによって通信部１０４、入力部１０５、表示部１０６、信号記憶部１０７及び制御部１０８を備える装置として機能する。アンテナ１０１は、例えば、金属板であってもよい。アンテナ１０１は、例えば、厚みが０．５ｍｍ以下程度の薄板又は金属テープであってもよい。アンテナ１０１は、大きさに限定はなく、どのような大きさであってもよい。図１の部分放電検出装置１００は、アンテナ１０１を複数備えるが、複数に限定されない。例えば、部分放電検出装置１００は、アンテナ１０１を１つ備えるように構成されてもよい。
【００１１】
通信部１０４は、ネットワークインタフェースである。通信部１０４はネットワーク（不図示）を介して、外部のサーバと通信する。通信部１０４は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。
【００１２】
入力部１０５は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部１０５は、入力装置を部分放電検出装置１００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部１０５は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、部分放電検出装置１００に対する指示を示す指示情報）を生成し、部分放電検出装置１００に入力する。
【００１３】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の出力装置である。表示部１０６は、出力装置を部分放電検出装置１００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部１０６は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。
【００１４】
信号記憶部１０７は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。信号記憶部１０７は、信号データを記憶する。信号データは、アンテナ１０１によって受信された電磁波に基づいて生成される。信号データは、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とを少なくとも保持する。なお、部分放電検出装置１００が複数のアンテナ１０１を備える場合、信号データはアンテナ１０１の識別情報を保持してもよい。識別情報は、アンテナ１０１を特定できる情報であればどのような情報であってもよい。
【００１５】
制御部１０８は、部分放電判定装置１０３の各部の動作を制御する。制御部１０８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えた装置により実行される。制御部１０８は、信号処理プログラムを実行することによって、電気信号取得部１０９、増幅部１１０、フィルタ部１１１、部分放電判定部１１２及び位置特定部１１３として機能する。
【００１６】
電気信号取得部１０９は、アンテナ１０１によって入力された電気信号を取得する。電気信号取得部１０９は、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とを対応付ける。なお、部分放電検出装置１００がアンテナ１０１を複数備える場合、電気信号取得部１０９は、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とアンテナの識別情報とを対応付ける。
【００１７】
増幅部１１０は、取得された電気信号を増幅する。増幅部１１０は、増幅された電気信号をフィルタ部１１１に出力する。フィルタ部１１１は、電気信号に重畳するノイズ成分を除去する。フィルタ部１１１は、例えば、各アンテナ１０１によって生成された電気信号のうち部分放電信号が含まれる周波数帯域のみを通過させるハンドパスフィルタである。これによりフィルタ部１１１は、ノイズが除去された電気信号を部分放電判定部１１２に出力する。
【００１８】
部分放電判定部１１２は、電気信号から部分放電信号を取得する。具体的には、部分放電判定部１１２は、電気信号の受信強度と所定の閾値とに基づいて、部分放電信号の有無を判定することで部分放電を検出する。所定の閾値は予め決定される。部分放電判定部１１２は、例えば、電気信号の受信強度が所定の閾値以上である場合に、部分放電信号は“あり”と判定してもよい。部分放電判定部１１２は、部分放電信号“あり”と判定された場合、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とを信号データとして信号記憶部１０７に記録する。なお、部分放電検出装置１００がアンテナ１０１を複数備える場合、部分放電判定部１１２は、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とアンテナの識別情報とを信号データとして信号記憶部１０７に記録してもよい。
【００１９】
位置特定部１１３は、部分放電による電磁波を複数のアンテナ１０１で受信した場合、部分放電の発生位置を特定する。位置特定部１１３は、部分放電信号“あり”と判定された場合、アンテナ１０１毎に生成された電気信号の信号レベルと電気信号が取得された日時の差とから部分放電の発生位置を特定する。位置特定部１１３は、部分放電の発生位置を特定するにあたり、公知の方法を用いて特定してもよい。例えば、位置特定部１１３は、公知の部分放電発生位置の特定方法として、部分放電信号“あり”の電気信号の信号レベルが最も大きい、又は電気信号が取得された日時が最も早いアンテナ１０１の近傍に部分放電の発生位置があることを特定する方法を用いてもよい。
【００２０】
図２は、実施形態の部分放電検出装置１００の設置された配電盤１０の斜視図である。配電盤１０の内部には、電気機器１１が収納される。電気機器１１は、遮断機、断路器、変流器又は変圧器等の機器（いずれも不図示）によって構成される。電気機器１１は、外部から電源ケーブル１２を介して、高電圧及び大電流を通電する。電気機器１１は、異常時には通電を遮断する機能を有する。なお、配電盤１０の下部には、接地極１３が接続される。配電盤１０は、箱体の一態様である。
【００２１】
符号２０は、電気機器１１を構成する機器（例えば、遮断機）にて、部分放電が発生した位置を示す符号である。符号２１から符号２５は、部分放電によって放射された電磁波の一例を表す符号である。なお、電磁波の放射される方位は符号２１から符号２５の５方位に限定されない。部分放電が発生した場合、電磁波は、部分放電の発生した位置を起点にして空間の全方位に放射される。
【００２２】
部分放電検出装置１００は、配電盤１０の内部に収納される。部分放電検出装置１００は、配電盤１０内部で発生する部分放電を検出する。図２の場合、部分放電検出装置１００は符号２０の位置から放射された電磁波を受信する。図２の場合、アンテナ１０１は正面扉１０ａに取り付けられる。アンテナ１０１は、正面扉１０ａが閉じられた場合、符号２２によって表される電磁波を受信する。受信された電磁波は、信号線１０２を通じて電気信号として部分放電判定装置１０３に入力される。部分放電判定装置１０３は、入力された電気信号によって、部分放電の発生の有無を判定する。部分放電検出装置１００は、例えば、配電盤１０の正面扉１０ａの内側に取り付けされてもよい。
【００２３】
図３は、実施形態の部分放電の有無の判定と位置の特定との処理の流れを示すフローチャートである。部分放電検出装置１００のアンテナ１０１は電磁波を受信する（ステップＳ１０１）。アンテナ１０１は電磁波を電気信号として部分放電判定装置１０３に入力する。電気信号取得部１０９は入力された電気信号を取得する（ステップＳ１０２）。増幅部１１０は、取得された電気信号を増幅する（ステップＳ１０３）。フィルタ部１１１は、電気信号に重畳するノイズ成分を除去する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
部分放電判定部１１２は電気信号の信号レベルが予め決定された閾値よりも大きいか否か判定する（ステップＳ１０５）。電気信号の信号レベルが予め決定された閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、部分放電判定部１１２は、電気信号に対して部分放電信号“あり”と判定する（ステップＳ１０６）。部分放電判定部１１２は、部分放電信号“あり”と判定された場合、電気信号が取得された日時と電気信号が表す受信強度とを信号データとして信号記憶部１０７に記録する（ステップＳ１０７）。位置特定部１１３は、部分放電信号“あり”と判定された場合、アンテナ１０１毎に生成された電気信号が表す受信強度と電気信号が取得された日時の差とから部分放電の発生位置を特定する（ステップＳ１０８）。
【００２５】
電気信号の信号レベルが予め決定された閾値以下の場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、部分放電判定部１１２は、電気信号に対して部分放電信号“なし”と判定する（ステップＳ１０９）。
【００２６】
図４は、実施形態のアンテナ１０１の一具体例を表す図である。アンテナ１０１は、例えば、図４に表されるように、複数個の金属片１０１ａから１０１ｏを並べて構成されてもよい。この場合、複数個の金属片の個数及び大きさに限定はなく、どのような個数及び大きさであってもよい。金属片は、例えば、アルミニウム、銅又は鉄等の導電体である。アンテナ１０１ａから１０１ｏは、それぞれで電磁波を受信する。受信された電磁波は、信号線１０２を介して部分放電判定装置１０３に入力される。このように複数個の金属片を並べることで、アンテナ１０１はより感度よく電磁波を受信することができる。また、位置特定部１１３は、図４に表されるアンテナ１０１が配電盤１０に設けられる場合、１つのアンテナ１０１を取り付けることで、部分放電の発生位置を特定することが可能になる。したがって、複数のアンテナ１０１を配電盤１０に設けることなく、位置特定部１１３は、部分放電の発生位置を特定することが可能になる。
【００２７】
図５は、実施形態のアンテナ１０１の取り付けの一具体例を表す図である。図５では、アンテナ１０１は、配電盤１０を構成する正面扉１０ａ、上面板１０ｂ、背面板１０ｃ、底面板１０ｄ、第一側面板１０ｅ及び第二側面板１０ｆの６面の金属板の内側に設けられる。アンテナ１０１は、配電盤１０を構成する６面の金属板の内側に設けられた状態で電磁波を受信する。アンテナ１０１は、図４に表されるように複数の金属片によって構成されるアンテナであってもよい。図５では、アンテナ１０１は６面の金属板のそれぞれに１つずつ設けられているが、複数設けられてもよい。この場合、アンテナ１０１は、金属板の一面に、縦に並べて設けられてもよいし、横の並べて設けられてもよいし、ランダムに設けられてもよい。図５では、アンテナ１０１は６面の金属板のそれぞれに設けられているが、６面の金属板のすべてに設けられていなくてもよい。例えば、アンテナ１０１は、上面板１０ｂに設けられていなくてもよいし、背面板１０ｃに設けられていなくてもよい。このように、アンテナ１０１は、設けられる場所及び設けられる個数に限定はない。
【００２８】
アンテナ１０１は、薄い金属板又は金属テープとすることで、配電盤１０を構成する正面扉１０ａ、上面板１０ｂ、背面板１０ｃ、底面板１０ｄ、第一側面板１０ｅ及び第二側面板１０ｆの６面の金属板に容易に取り付けることが可能になる。また、薄い金属板又は金属テープによって構成されたアンテナ１０１は、平面以外の形状で金属板に取り付けることが可能になる。平面以外の形状は、例えば、湾曲した形状であってもよいし、立体的な形状としてもよい。また、アンテナ１０１は、配電盤１０の内側の各面に取り付けられることで、部分放電によって発生する電磁波を複数のアンテナ１０１で受信することが可能になる。位置特定部１１３は、アンテナ１０１毎に生成された電気信号が表す受信強度と電気信号が取得された日時の差とに基づいて、部分放電の発生位置を特定することができる。
【００２９】
図６は、配電盤１０に取り付けされたアンテナ１０１の一具体例を表す図である。図６では、正面扉１０ａに取り付けられたアンテナ１０１を例として説明する。正面扉１０ａとアンテナ１０１との間に遮蔽材３０が設けられる。遮蔽材３０は、アンテナ１０１に伝導するノイズを遮断する。遮蔽材３０は、部分放電によって発生する電磁波と同一の周波数帯域の成分を遮断する。遮蔽材３０は、部分放電によって発生する電磁波の周波数帯域において抵抗値が高くなるインダクタンスを構成する素材であってもよい。なお、部分放電の周波数帯域は数十ＭＨｚから数百ＭＨｚである。遮蔽材３０は、例えば、磁性シートが用いられてもよいし、板状のフェライトコアが用いられてもよい。なお、遮蔽材３０は、アンテナ１０１の側面を囲むように設けられてもよい。遮蔽材３０は、アンテナ１０１が正面扉１０ａに接しない大きさで構成される。遮蔽材３０は、複数種類の素材を重ねて設けられてもよい。
【００３０】
このように構成された部分放電検出装置１００では、アンテナ１０１が電気機器の部分放電によって発生する電磁波を受信する。部分放電は、電気機器の絶縁体の絶縁性能の低下によって発生する。アンテナ１０１は、配電盤１０との間に遮蔽材３０が設けられるため、他の装置からのノイズが遮断された状態で電磁波を受信できる。このため、部分放電検出装置１００は、より精度高く部分放電の有無を検出することが可能になる。また、アンテナ１０１は、金属片を複数個並べた構成としたり、電気機器が収納される配電盤に複数個設けられたりすることで、電磁波を複数のアンテナで受信できる。位置特定部１１３は、複数のアンテナで電磁波を受信した場合、アンテナごとの電気信号が表す受信強度と電気信号が取得された日時の差とから部分放電の発生位置を特定する。したがって、さらに精度よく部分放電の有無を検出することが可能になる。
【００３１】
（変形例）
制御部１０８は、故障予測部をさらに備えるように構成されてもよい。故障予測部は、電気機器の故障予測を行う。電気機器は、絶縁劣化が進行すると、部分放電の頻度が高まる。故障予測部は、例えば、部分放電の頻度に関する閾値よりも部分放電判定部１１２によって検出される部分放電の頻度が高くなった場合、電気機器の故障の可能性が高まっていることを報知する警報発報指示を送信してもよい。また、電気機器は、絶縁劣化が進行すると、部分放電の信号の強度は強くなる。故障予測部は、部分放電の受信強度が、受信強度に関する閾値よりも大きくなった場合、電気機器の故障の可能性が高まっていることを報知する警報発報指示を送信してもよい。なお、部分放電の頻度に関する閾値又は信号の強度に関する閾値は、予め決定された閾値が用いられてもよい。
【００３２】
部分放電判定部１１２は、部分放電“あり”と判定した場合、部分放電が発生していることを報知する警報発報指示を送信するように構成されてもよい。この場合、制御部１０８は、警報部をさらに備える。警報部は警報発報指示を受け付ける。警報部は、受け付けた警報発報指示に基づいて警報処理を行う。警報処理は、警告音を発報してもよいし、あらかじめ指定された宛先に対してメール又はＳＭＳ（Short Message Service）等の電文を送信してもよい。警報処理は予め指定された処理であればどのような処理であってもよい。また、電気機器は、複数の位置で部分放電が発生する場合がある。位置特定部１１３は、複数の部分放電の位置を特定する。位置特定部１１３によって複数の部分放電の位置が特定された場合、故障予測部は、複数の位置で部分放電が発生していることを報知する警報発報指示を送信してもよい。警報処理が行われることで、部分放電が発生した場合に、より迅速に部分放電の解消を行うことが可能になる。
【００３３】
警報部は、受け付けた警報発報指示によって異なる警報処理を行ってもよい。例えば、警報部は、故障予測部から電気機器の故障の可能性が高まっていることを報知する警報発報指示を受け付けた場合、外部の装置に電文を送信するように構成されてもよい。警報部は、部分放電判定部１１２から部分放電が発生していることを報知する警報発報指示を受け付けた場合、警告音を発報するように構成されてもよい。警報部は、複数の位置で部分放電が発生していることを報知する警報発報指示を受け付けた場合、外部の装置に電文を送信し、かつ警告音を発報するように構成されてもよい。
【００３４】
本実施形態では、部分放電検出装置１００は、一台の装置であるとして説明したが、複数の装置として構成されてもよい。部分放電検出装置１００は、クラウドコンピューティングシステムによって構成されてもよい。
【００３５】
上記各実施形態では、電気信号取得部１０９、増幅部１１０、フィルタ部１１１、部分放電判定部１１２及び位置特定部１１３はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ又は電気回路等のハードウェア機能部であってもよい。
【００３６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、アンテナ１０１及び位置特定部１１３を持つことにより、より精度高く部分放電の有無を検出することができる。
【００３７】
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、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ものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０…配電盤、１１…電気機器、１２…電源ケーブル、１３…接地極、３０…遮蔽材、１００…部分放電検出装置、１０１…アンテナ、１０２…信号線、１０３…部分放電判定装置、１０４…通信部、１０５…入力部、１０６…表示部、１０７…信号記憶部、１０８…制御部、１０９…電気信号取得部、１１０…増幅部、１１１…フィルタ部、１１２…部分放電判定部、１１３…位置特定部
【図１】
2019211431.tif 000003
【図２】
2019211431.tif 000004
【図３】
2019211431.tif 000005
【図４】
2019211431.tif 000006
【図５】
2019211431.tif 000007
【図６】
2019211431.tif 000008