(57)【要約】【課題】高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようにする。【解決手段】高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法であって、高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得するステップと、取得された電流波形から商用電源周波数成分を除去するステップと、商用電源周波数成分を除去した電流波形が、所定の大きさを超える時間間隔を測定するステップと、測定された間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する診断ステップと、を有する高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法であって、
前記高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得するステップと、
取得された電流波形から商用電源周波数成分を除去するステップと、
商用電源周波数成分を除去した電流波形が、所定の大きさを超える時間間隔を測定するステップと、
測定された間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する診断ステップと、を有することを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法。
【請求項２】
前記高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得するステップは、前記遮蔽層の端末部の接地線あるいは前記遮蔽層と接続された接地線にクランプ型の変流器を挟んで電流を測定することを特徴とする請求項１に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法。
【請求項３】
前記診断ステップにおいて、前記一定周期が、商用電源周波数の半周期あるいは一周期に相当するか否かをさらに判定することを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁劣化診断方法。
【請求項４】
高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断装置であって、
前記高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を測定する電流測定部と、
測定された電流波形から商用電源周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
商用電源周波数成分を除去した電流の大きさが、所定値を超えるタイミングを抽出するコンパレータと、
抽出されたタイミングの時間間隔を計測するタイミング計測部と、
計測された間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する診断判断部と、を備えたことを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化の診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧架空ケーブル用接続体は、電柱に設置され、高圧架空ケーブルを互いに接続するために用いられる。一般に、高圧架空ケーブル用接続体は、高圧架空ケーブル端末のプラグインコネクタと接続するプラグレセップを収めた筒状の絶縁体をアルミケースで被覆した構造となっている。
【０００３】
高圧架空ケーブル用接続体内部の絶縁体において、絶縁劣化が生じると部分放電が発生する。特許文献１には、この部分放電に基づいて、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化を診断することが記載されている。
【０００４】
特許文献１によれば、図６に示すように、４個の接続部を有するπ型の高圧架空ケーブル用接続体２０５の各接続部の外周に電極（２０６〜２０９）を取り付ける。このため、３相分では１２個の電極が取り付けられることになる。絶縁劣化の診断は、部分放電発生部と電極とを容量結合させ、電極の電位変動を信号として検出し、信号を分析することで行なわれる。
【０００５】
そこで、図７に示すような測定装置２１０が用いられる。測定装置２１０は、各電極と接続する端子部２１１と、信号切替え器２１２と、差動増幅器２１３と、信号分析装置２１４を備えている。測定装置２１０では、信号切替え器２１２で選択された２個の電極からの信号について、差動増幅器２１３で同種のノイズ成分が除去され、信号分析装置２１４に入力される。信号分析装置２１４は、スペクトルアナライザ、オシロスコープ等であり、０〜１０ＭＨｚまでの信号の周波数特性を解析することで、部分放電信号を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２３７５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化に用いる信号分析装置は、０〜１０ＭＨｚまでの比較的広帯域の信号を取得して周波数解析を行なっている。このため、差動増幅器２１３や信号分析装置２１４に高性能の部品や高度の高周波回路設計が要求され、信号分析装置の高コスト化を招くことになる。
【０００８】
そこで、本発明は、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断方法は、前記高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得するステップと、取得された電流波形から商用電源周波数成分を除去するステップと、商用電源周波数成分を除去した電流波形が、所定の大きさを超える時間間隔を測定するステップと、測定された間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する診断ステップと、を有することを特徴とする。
本態様によれば、広帯域の信号処理が不要となるため、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようになる。
【００１０】
ここで、前記高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得するステップは、前記遮蔽層の端末部の接地線あるいは前記遮蔽層と接続された接地線にクランプ型の変流器を挟んで電流を測定することができる。
これにより、遮蔽層を切断することなく電流波形を取得することができる。
【００１１】
前記診断ステップにおいて、前記一定周期が、商用電源周波数の半周期あるいは一周期に相当するか否かをさらに判定することができる。
これにより、診断精度を高めることができる。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断装置は、前記高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を測定する電流測定部と、測定された電流波形から商用電源周波数成分を除去するハイパスフィルタと、商用電源周波数成分を除去した電流の大きさが、所定値を超えるタイミングを抽出するコンパレータと、抽出されたタイミングの時間間隔を計測するタイミング計測部と、計測された間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する診断判断部と、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、広帯域の信号処理が不要となるため、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る絶縁劣化診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】絶縁劣化が生じた高圧架空ケーブル用接続体に接続された高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流を示す図である。
【図３】本実施形態の絶縁劣化診断方法の手順について説明するフローチャートである。
【図４】絶縁劣化が発生している場合のハイパスフィルタの出力波形を示す図である。
【図５】絶縁劣化が発生している場合のコンパレータの出力波形を示す図である。
【図６】電極を取り付けた高圧架空ケーブル用接続体を示す図である。
【図７】従来の測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る絶縁劣化診断装置１００の構成を示すブロック図である。絶縁劣化診断装置１００は、高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁劣化を診断する装置である。高圧架空ケーブル用接続体１０は、商用電源を伝送する高圧架空ケーブルを接続するものとする。
【００１６】
本図の例では、高圧架空ケーブル用接続体１０は、π型であり、接続部として、幹線２１と接続する幹線部１１、幹線２２と接続する幹線部１２、分岐線２３と接続する分岐部１３、分岐線２４と接続する分岐部１４を備えている。ただし、高圧架空ケーブル用接続体の構成は本例に限られない。例えば、Ｔ型であってもよいし、ポールドロップ（ＰＤ）アダプタ用の接続部を備えていてもよい。
【００１７】
また、本図の例では、分岐線２４を利用して高圧架空ケーブル用接続体１０の分岐部１４の絶縁劣化を診断しているが、他の高圧架空ケーブル２１〜２３を利用して各接続部１１〜１３の絶縁劣化を診断することができる。
【００１８】
絶縁劣化診断装置１００は、高圧架空ケーブル用接続体１０に接続された高圧架空ケーブルの遮蔽層を流れる電流を測定する電流測定部１１０、商用電源周波数成分を除去するハイパスフィルタ１２０、電流信号の大きさが閾値を超えたことを検出し、検出結果に応じた２値信号を出力するコンパレータ１３０、２値信号の変化タイミングを計測するタイミング計測部１４０、２値信号の変化タイミングに基づいて高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁劣化を診断する診断部１５０を備えている。
【００１９】
コンパレータ１３０は、０を中心に正負両方に閾値を持っており、例えば、入力信号が正の閾値を超えると出力がローレベルからハイレベルに変化し、その後、入力信号が負の閾値を超えると出力がハイレベルからローレベルに変化する。
【００２０】
電流測定部１１０は、高圧架空ケーブルの遮蔽層を流れる電流を非切断状態で測定することが望ましいため、非接触で電流測定可能なクランプ型の変流器を用いるものとする。ただし、非接触方式の他の電流測定器を用いてもよい。
【００２１】
ハイパスフィルタ１２０、コンパレータ１３０は、１００ｋＨｚ程度で動作するアナログ回路等で構成することができ、タイミング計測部１４０、診断部１５０は、汎用マイコン等で構成することができる。
【００２２】
ここで、本実施形態の絶縁劣化診断の原理について図２を参照して説明する。図２は、絶縁劣化が生じた高圧架空ケーブル用接続体１０に接続された高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流を示している。ここでは、商用電源は、５０Ｈｚとしている。
【００２３】
本図に示すように、絶縁劣化が生じていると、商用電源の５０Ｈｚの正弦波電流に加えて、約１０ｍｓ間隔で周期的にパルス状の電流が流れている。周期的なパルス状の電流は、例えば、２ｍＡ程度であり、他のノイズ電流よりも十分大きく現われている。このパルス状の電流は、健全な高圧架空ケーブル用接続体１０では観測されないものである。
【００２４】
すなわち、高圧架空ケーブル用接続体１０に絶縁劣化が生じていると、接続されている高圧架空ケーブルの遮蔽層に、商用電源周波数の約半周期毎にパルス状の電流が流れることになる。具体的には、商用電源が５０Ｈｚであれば約１０ｍｓ間隔で現われ、商用電源が６０Ｈｚであれば約８．４ｍｓ間隔で現われる。そこで、周期的なパルス電流を検出することで、高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁劣化を診断することができる。
【００２５】
図３のフローチャートを参照して、本実施形態の絶縁劣化診断方法の手順について説明する。まず、診断に用いる高圧架空ケーブルを選択する（Ｓ１０１）。絶縁劣化は、高圧架空ケーブル用接続体１０のそれぞれの接続部（１１〜１４）で発生する可能性があるため、それぞれの接続部（１１〜１４）に接続された高圧架空ケーブル２１〜２４を順次選択することが望ましい。
【００２６】
そして、選択された高圧架空ケーブルの遮蔽層に変流器（電流測定部１１０）を取り付ける（Ｓ２０１）。高圧架空ケーブルの遮蔽層はシースに覆われているが、一般に、高圧架空ケーブルの遮蔽層は、端末部で接地されているため、例えば、端末部の接地線にクランプ型の変流器を挟むことで取り付けることができる。また、高圧架空ケーブルと高圧架空ケーブル用接続体１０との接続部から遮蔽層の接地線が引き出される場合には、その接地線にクランプ型の変流器を挟むことで取り付けることができる。
【００２７】
そして、高圧架空ケーブルの遮蔽層を流れる電流波形を取得する（Ｓ１０３）。この電流波形には、商用電源の周波数成分が含まれるため、ハイパスフィルタ１２０を用いて、商用電源の周波数以下の周波数成分を除去する（Ｓ１０４）。なお、絶縁劣化時に生じるパルス電流が、商用電源の周波数成分よりも十分に大きい場合には、ハイパスフィルタ１２０による処理を省くようにしてもよい。
【００２８】
図４は、絶縁劣化が発生している場合のハイパスフィルタ１２０の出力波形である。すなわち、処理（Ｓ１０３）で取得された電流波形から商用電源の周波数数成分を除去して得られた波形を示している。
【００２９】
つぎに、ハイパスフィルタ１２０から出力された電流波形が所定の大きさを超える時間間隔を測定する（Ｓ１０４）。このために、ハイパスフィルタ１２０の出力信号をコンパレータ１３０に入力する。コンパレータ１３０は、正負の閾値を有しており、入力信号が閾値を超えたタイミングで出力信号が反転する。これにより、正の閾値よりも大きくなったタイミングと負の閾値よりも小さくなったタイミングとを取得することができる。なお、コンパレータ１３０の閾値は、絶縁劣化時に発生するパルス状の電流を検出できる程度の値とする。
【００３０】
図５は、図４に示したハイパスフィルタ１２０の出力波形を入力したときの、コンパレータ１３０の出力波形を示している。なお、コンパレータ１３０は、入力信号の大きさが閾値を超えた場合に、短パルスを出力するものであってもよい。
【００３１】
そして、タイミング計測部１４０が、コンパレータ１３０の出力波形が切り替わる間隔を測定する（Ｓ１０５）。タイミング計測部１４０は、図５に示したコンパレータ出力波形の時間ａのように、立ち上がり、立ち下がりを含めた波形の切り替わり間隔を測定することが好ましいが、時間ｂのように立ち上がりの間隔や、時間ｃのように立ち下がりの間隔を測定するようにしてもよい。
【００３２】
診断部は、タイミング計測部１４０の測定時間が一定周期であれば、高圧架空ケーブル用接続体１０で絶縁劣化が生じていると診断する（Ｓ１０６）。一定周期は、厳密な一定間隔でなくてもよい。このとき、判定精度を高めるために、測定時間が、商用電源周波数の半周期あるいは一周期であるかどうかをさらに判定するようにしてもよい。この場合、例えば、測定時間が一定周期であっても、商用電源周波数と無関係であれば、絶縁劣化とは無関係であると診断してもよい。また、例えば、商用電源周波数の半周期に１回の割合で出力波形が切り替われば、絶縁劣化と診断するようにしてもよい。
【００３３】
また、絶縁劣化の状態によっては、パルスが毎周期発生するとは限られないため、複数回の計測で統計を取り、所定回数以上、測定時間が一定周期であれば、高圧架空ケーブル用接続体１０で絶縁劣化が生じていると診断してもよい。
【００３４】
他の高圧架空ケーブルを用いて診断を行なう場合には（Ｓ１０７：Ｎｏ）、ケーブルの選択（Ｓ１０１）以降の処理を繰り返す。
【００３５】
本実施形態の絶縁劣化診断手法によれば、ハイパスフィルタ１２０、コンパレータ１３０は、１００ｋＨｚ程度で動作するアナログ回路等で構成することができ、タイミング計測部１４０、診断部１５０は、汎用マイコン等で構成することができるため、安価に実現することができる。また、回路設計も容易に行なうことができる。このため、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なえるようになる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  高圧架空ケーブル用接続体
１１-１３  接続部
２１-２４  高圧架空ケーブル
１００  絶縁劣化診断装置
１１０  電流測定部
１２０  ハイパスフィルタ
１３０  コンパレータ
１４０  タイミング計測部
１５０  診断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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