(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルが接続されたガス絶縁機器内または前記電力ケーブル内で発生した部分放電の位置標定が可能な部分放電位置標定装置であって、
前記ガス絶縁機器に取り付けられ、部分放電信号を検出可能な第１のセンサと、
前記電力ケーブルに取り付けられ、前記部分放電信号を検出可能な第２のセンサと、
前記第１のセンサによる前記部分放電信号の検出時刻と前記第２のセンサによる前記部分放電信号の検出時刻との差である時間差を検出する時間差検出部と、
前記時間差検出部により検出された前記時間差と、前記ガス絶縁機器内での前記部分放電信号の伝搬速度と、前記電力ケーブル内での前記部分放電信号の伝搬速度とに基づいて前記部分放電の発生位置を標定する処理部と、
を備えることを特徴とする部分放電位置標定装置。
【請求項２】
前記第１のセンサから出力された前記部分放電信号から予め決められた検出周波数の成分を選択すると共に前記第２のセンサから出力された前記部分放電信号から前記検出周波数の成分を選択する周波数選択部を備え、
前記時間差検出部は、前記周波数選択部の出力に基づき、前記時間差を検出することを特徴とする請求項１に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項３】
前記周波数選択部は、
局部発振周波数の局部発振信号を生成する局部発振器と、
前記第１のセンサの出力と前記局部発振信号をミキシングする第１のミキサと、
前記検出周波数と前記局部発振周波数との和の周波数を通過周波数とし、前記第１のミキサの出力のうち前記通過周波数の成分のみを通過させる第１のフィルタと、
前記第２のセンサの出力と前記局部発振信号をミキシングする第２のミキサと、
前記第１のフィルタと同一の通過周波数を有し、前記第２のミキサの出力のうち前記通過周波数の成分のみを通過させる第２のフィルタと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタの出力の振幅を一定の大きさに調整する第１の振幅調整回路と、
前記第２のフィルタの出力の振幅を前記一定の大きさに調整する第２の振幅調整回路と、
を備え、
前記時間差検出部は、前記第１の振幅調整回路の出力と前記第２の振幅調整回路の出力とに基づき、前記時間差を検出することを特徴とする請求項３に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタの後段でかつ前記第１の振幅調整回路の前段に配置され、前記第１のフィルタの出力の絶対値を前記第１の振幅調整回路に出力する第１の絶対値回路と、
前記第２のフィルタの後段でかつ前記第２の振幅調整回路の前段に配置され、前記第２のフィルタの出力の絶対値を前記第２の振幅調整回路に出力する第２の絶対値回路と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項６】
前記時間差検出部は、
前記第１の振幅調整回路の出力と基準電圧との大小に応じて異なる値を出力する第１のコンパレータと、
前記第２の振幅調整回路の出力と前記基準電圧との大小に応じて異なる値を出力する第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータの出力と前記第２のコンパレータの出力とに基づいて前記時間差を計数するカウンタと、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項７】
前記ガス絶縁機器と前記電力ケーブルとの接続箇所から前記第１のセンサの位置までの距離をＬ１、前記接続箇所から前記第２のセンサの位置までの距離をＬ２、前記ガス絶縁機器内での前記部分放電信号の伝搬速度をＶ１、前記電力ケーブル内での前記部分放電信号の伝搬速度をＶ２とした場合に、前記処理部は、前記時間差と、（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）の計算値とを比較し、前記時間差が（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）の計算値よりも大きい場合には、前記部分放電は前記電力ケーブル内で発生し、前記時間差が（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）の計算値よりも小さい場合には、前記部分放電は前記ガス絶縁機器内で発生し、前記時間差が（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）の計算値に等しい場合には、前記部分放電は前記接続箇所で発生したと判定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の部分放電位置標定装置。
【請求項８】
前記第１および第２のセンサは、それぞれ箔電極であり、
前記第１のセンサは、絶縁物を介して前記ガス絶縁機器の金属容器上に取り付けられ、
前記第２のセンサは、前記電力ケーブル上に取り付けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の部分放電位置標定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁機器または電力ケーブル内で発生した部分放電の位置標定をする部分放電位置標定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の部分放電位置標定装置は、ガス絶縁機器内または電力ケーブル上に２つの部分放電センサを設置し、これらの部分放電センサで検出された部分放電信号の検出時間差を測定し、この検出時間差を用いて部分放電の発生位置を標定している。【０００３】
ガス絶縁機器内で発生した部分放電の位置標定をする場合は、部分放電は絶縁ガス中で発生するので、部分放電信号は低周波帯域（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）と高周波帯域（数十ＭＨｚ〜１ＧＨｚ超）の双方で検出可能であり、部分放電信号を高周波帯域（数十ＭＨｚ〜１ＧＨｚ超）で検出することで高いＳ／Ｎ比での位置標定が可能となる。この際、部分放電センサは、ガス絶縁機器に取り付けられた内部型センサまたは露出スペーサ上に取り付けられたアンテナとすることが一般的である。【０００４】
他方、電力ケーブル内で発生した部分放電の位置標定をする場合は、部分放電は電力ケーブル内の絶縁物中で発生するので、部分放電信号は低周波帯域（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）となり、この周波数では、ノイズの影響が大きく、部分放電信号とノイズとの識別が必要となる。【０００５】
通常、部分放電診断及び位置標定は機器の実運用状態で実施される。ノイズは環境により異なるので部分放電診断及び位置標定に用いる周波数はフィールドで容易に変更が可能な仕組みが望ましい。【０００６】
また、ガス絶縁機器と電力ケーブルは一般に納入元が異なることもあり、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているのかを識別することは復旧作業において重要な情報となる。【０００７】
特許文献１では、電力ケーブルでの部分放電検出に関し、スーパーヘテロダイン方式の周波数掃引同調増幅器を利用したスペクトルアナライザによりノイズの周波数スペクトルを求め、較正パルスを電力ケーブルに注入して検出出力を上記スペクトルアナライザにより測定し、ノイズの周波数スペクトルと電力ケーブルに注入された較正パルスの検出出力とを比較して最もＳ／Ｎ比が高くなる周波数を部分放電の検出に用いる技術が開示されている。【０００８】
特許文献２では、２つの検出器の出力を周波数選択器に入力し、周波数選択器で周波数選択された後の部分放電信号のそれぞれのピーク点をピーク位置検出回路で検出し、時間差検出回路で両ピーク点の時間差を検出し、当該時間差により電力ケーブルまたはガス絶縁機器内で発生した部分放電の位置標定をする技術が開示されている。周波数選択器は、バンドパスフィルタまたはヘテロダイン検波器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０４−０７０５７３号公報
【特許文献２】特開平０９−２２９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の部分放電位置標定装置は、ガス絶縁機器用と電力ケーブル用で別の装置であり、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているかを識別するには、ガス絶縁機器用の部分放電位置標定装置を用いてガス絶縁機器での部分放電の位置標定を実施すると共に電力ケーブル用の部分放電位置標定装置を用いて電力ケーブルでの部分放電の位置標定を実施する必要があった。【００１１】
他方、ガス絶縁機器用と電力ケーブル用の区別なく同一の部分放電位置標定装置を用いることも可能ではあるが、この場合でも、同一の部分放電位置標定装置を用いてガス絶縁機器での部分放電の位置標定を実施すると共に電力ケーブルでの部分放電の位置標定を実施する必要がある。【００１２】
つまり、従来は、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているのかを識別するためには、部分放電の測定を２回実施する必要があった。【００１３】
また、特許文献１に記載された従来の技術は、較正パルスを電力ケーブルに注入する工程が必要とされることからもわかるように、電力ケーブルの工場試験で用いられる方法であり、運転中のガス絶縁機器への適用を対象としたものではなく、さらに部分放電の位置標定を実施するものでもない。【００１４】
他方、特許文献２に記載された従来の技術は、部分放電の位置標定に関するものではあるが、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているのかを識別するためには、上記したように、ガス絶縁機器での部分放電の位置標定を実施すると共に電力ケーブルでの部分放電の位置標定を実施し、部分放電の測定を２回実施する必要がある。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているのかを１回の測定で識別可能な部分放電位置標定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る部分放電位置標定装置は、電力ケーブルが接続されたガス絶縁機器内または前記電力ケーブル内で発生した部分放電の位置標定が可能な部分放電位置標定装置であって、前記ガス絶縁機器に取り付けられ、部分放電信号を検出可能な第１のセンサと、前記電力ケーブルに取り付けられ、前記部分放電信号を検出可能な第２のセンサと、前記第１のセンサによる前記部分放電信号の検出時刻と前記第２のセンサによる前記部分放電信号の検出時刻との差である時間差を検出する時間差検出部と、前記時間差検出部により検出された前記時間差と、前記ガス絶縁機器内での前記部分放電信号の伝搬速度と、前記電力ケーブル内での前記部分放電信号の伝搬速度とに基づいて前記部分放電の発生位置を標定する処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガス絶縁機器と電力ケーブルのどちらで部分放電が発生しているのかを１回の測定で識別できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る部分放電位置標定装置が適用される機器構成の一例を示した図
【図２】箔電極の取り付け態様を示した図
【図３】実施の形態に係る部分放電位置標定装置の構成例を示したブロック図
【図４】ＳＡＷフィルタ６ａ、絶対値回路８ａ、ＡＧＣ回路９ａおよびコンパレータ１０ａのそれぞれの出力波形の一例を示した図
【図５】ＳＡＷフィルタ６ｂ、絶対値回路８ｂ、ＡＧＣ回路９ｂおよびコンパレータ１０ｂのそれぞれの出力波形の一例を示した図
【図６】ＳＡＷフィルタ６ａの出力波形の別の例を示した図
【図７】コンパレータ１０ａ，１０ｂの出力から部分放電信号の検出時刻ｔ１，ｔ２の時間差Δｔが決まる様子を示した図
【図８】部分放電の発生位置の算出方法を説明するための図
【図９】図８においてＬ１＝１０ｍ、Ｌ２＝１５ｍの場合のＸと時間差との関係の一例を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る部分放電位置標定装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る部分放電位置標定装置が適用される機器構成の一例を示した図である。図１に示すように、ガス絶縁機器１には電力ケーブル２が接続されている。ガス絶縁機器１は、金属容器２０内に通電部（図示せず）を収納し絶縁ガスを密封して構成される。この通電部には商用周波数の電流が流れる。また、ガス絶縁機器１はケーブルヘッド部２１を備える。ケーブルヘッド部２１には、電力ケーブル２のガス絶縁機器１への接続端２２が接続される。
【００２１】
電力ケーブル２は同軸ケーブルであり、導電性の芯線（図示せず）と、芯線の外周を覆う絶縁体（図示せず）と、絶縁体の外周を覆う導電性の編組線と、編組線の周りを覆う絶縁性のシースとを備えている。ここで、絶縁体は架橋ポリエチレンとすることが一般的である。後述するように、編組線は図２で符号「２ｂ」で示され、シースは図２で符号「２ｃ」で示される。ガス絶縁機器１の通電部と電力ケーブル２の芯線は電気的に接続され、金属容器２０と電力ケーブル２の編組線は接地される。
【００２２】
ガス絶縁機器１には、部分放電信号を検出可能な第１のセンサである箔電極３ａが取り付けられている。電力ケーブル２には、部分放電信号を検出可能な第２のセンサである箔電極３ｂが取り付けられている。
【００２３】
図２は、箔電極３ａ，３ｂの取り付け態様を示した図である。詳細には、図２（ａ）では、箔電極３ａの取り付け態様を示し、図２（ｂ）では、箔電極３ｂの取り付け態様を示している。なお、図２（ａ）では、金属容器２０の縦断面の一部のみを示し、図２（ｂ）では、電力ケーブル２の縦断面の一部のみを示している。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、箔電極３ａは、絶縁物２５を介して金属容器２０上に取り付けられている。箔電極３ａは、箔状もしくはシート状または薄板状の金属電極であり、例えば銅から形成される。絶縁物２５は箔電極３ａと金属容器２０との間に挟持される。箔電極３ａは例えばテープで金属容器２０に貼り付けることができる。第１のセンサに箔電極３ａを用いることで、第１のセンサの取り付けおよび取り外しが容易になる。箔電極３ａと金属容器２０と絶縁物２５によりキャパシタが構成される。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、箔電極３ｂは、電力ケーブル２のシース２ｃ上に取り付けられている。箔電極３ｂは、箔電極３ａと同一の大きさ、形状および材質とすることができる。シース２ｃは絶縁物で形成されるので、図示例のように箔電極３ｂをシース２ｃ上に直接配置した場合でも、箔電極３ｂと電力ケーブル２の編組線２ｂとシース２ｃによりキャパシタが構成される。箔電極３ｂは箔電極３ａと同様にテープで電力ケーブル２に貼り付けることができる。第２のセンサに箔電極３ｂを用いることで、第２のセンサの取り付けおよび取り外しが容易になる。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係る部分放電位置標定装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態に係る部分放電位置標定装置は、箔電極３ａ，３ｂ、ミキサ４ａ，４ｂ、ＰＬＬ（Phase  Locked  Loop：位相同期ループ）シンセサイザ５、周波数設定回路７、ＳＡＷ（Surface  Acoustic  Wave：表面弾性波）フィルタ６ａ，６ｂ、絶対値回路８ａ，８ｂ、ＡＧＣ（Automatic  Gain  Control：自動利得制御）回路９ａ，９ｂ、コンパレータ１０ａ，１０ｂ、基準電圧生成回路１１、カウンタ１２、処理部１３、および表示器１４を備えている。
【００２７】
箔電極３ａはミキサ４ａに接続され、箔電極３ａの出力はミキサ４ａに入力される。同様に、箔電極３ｂはミキサ４ｂに接続され、箔電極３ｂの出力はミキサ４ｂに入力される。箔電極３ａは、ガス絶縁機器１内または電力ケーブル２内で部分放電が発生した場合には、部分放電信号を検出し、この部分放電信号をミキサ４ａに出力する。同様に、箔電極３ｂは、ガス絶縁機器１内または電力ケーブル２内で部分放電が発生した場合には、部分放電信号を検出し、この部分放電信号をミキサ４ｂに出力する。
【００２８】
ＰＬＬシンセサイザ５は、ミキサ４ａ，４ｂに接続される。ＰＬＬシンセサイザ５は、ＰＬＬ方式による周波数シンセサイザである。ＰＬＬシンセサイザ５は、周波数設定回路７で設定された局部発振周波数の信号である局部発振信号を生成し、この局部発振信号をミキサ４ａ，４ｂに出力する。局部発振信号は例えば正弦波または余弦波である。ＰＬＬシンセサイザ５および周波数設定回路７は、局部発振器３０を構成する。
【００２９】
ミキサ４ａは、ＳＡＷフィルタ６ａに接続される。第１のミキサであるミキサ４ａは、箔電極３ａの出力とＰＬＬシンセサイザ５の出力をミキシングする。具体的には、ミキサ４ａは、箔電極３ａの出力とＰＬＬシンセサイザ５の出力を乗算して両出力の積をＳＡＷフィルタ６ａに出力する。第１のフィルタであるＳＡＷフィルタ６ａは、ミキサ４ａの出力のうち通過周波数の成分のみを通過させる。なお、通過周波数については後述する。ＳＡＷフィルタ６ａは、狭帯域フィルタであり、通過周波数はＳＡＷフィルタ６ａの周波数帯域の中心周波数である。同様に、ミキサ４ｂは、ＳＡＷフィルタ６ｂに接続される。第２のミキサであるミキサ４ｂは、箔電極３ｂの出力とＰＬＬシンセサイザ５の出力をミキシングする。具体的には、ミキサ４ｂは、箔電極３ｂの出力とＰＬＬシンセサイザ５の出力を乗算して両出力の積をＳＡＷフィルタ６ｂに出力する。第２のフィルタであるＳＡＷフィルタ６ｂは、ミキサ４ｂの出力のうち通過周波数の成分のみを通過させる。ここで、ＳＡＷフィルタ６ｂは、ＳＡＷフィルタ６ａと同じ通過周波数を有する。
【００３０】
ミキサ４ａ，４ｂ、局部発振器３０、およびＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂは、周波数選択部３１を構成する。周波数選択部３１は、箔電極３ａから出力された部分放電信号から検出周波数の成分を選択し出力すると共に、箔電極３ｂから出力された部分放電信号から同一の検出周波数の成分を選択し出力する。ここで、検出周波数は、部分放電信号の検出に用いられる予め決められた周波数であり、箔電極３ａ，３ｂに共通の周波数である。
【００３１】
絶対値回路８ａは、ＳＡＷフィルタ６ａの後段に接続される。第１の絶対値回路である絶対値回路８ａは、ＳＡＷフィルタ６ａの出力の絶対値を出力する。同様に、絶対値回路８ｂは、ＳＡＷフィルタ６ｂの後段に接続される。第２の絶対値回路である絶対値回路８ｂは、ＳＡＷフィルタ６ｂの出力の絶対値を出力する。
【００３２】
ＡＧＣ回路９ａは、絶対値回路８ａの後段に接続される。第１の振幅調整回路であるＡＧＣ回路９ａは、絶対値回路８ａの出力に対して利得を自動調整し、絶対値回路８ａの出力の振幅を予め決められた一定の大きさに調整する。同様に、ＡＧＣ回路９ｂは、絶対値回路８ｂの後段に接続される。第２の振幅調整回路であるＡＧＣ回路９ｂは、絶対値回路８ｂの出力に対して利得を自動調整し、絶対値回路８ｂの出力の振幅を絶対値回路８ａの出力の振幅と同じ大きさに調整する。すなわち、ＡＧＣ回路９ａ，９ｂは、絶対値回路８ａ，８ｂの出力の振幅を正規化する。このように振幅の正規化を行うことにより、部分放電の大きさおよび伝搬による部分放電信号の減衰の影響を抑制することができ、位置標定の精度を向上させることができる。
【００３３】
コンパレータ１０ａは、ＡＧＣ回路９ａの後段に接続される。第１のコンパレータであるコンパレータ１０ａは、ＡＧＣ回路９ａの出力と基準電圧生成回路１１で生成された基準電圧とを比較し、ＡＧＣ回路９ａの出力と基準電圧との大小に応じて異なる値を出力する。例えば、コンパレータ１０ａは、ＡＧＣ回路９ａの出力が基準電圧よりも大きい場合は、ＶＨを出力し、ＡＧＣ回路９ａの出力が基準電圧よりも小さい場合は、ＶＬ（＜ＶＨ）を出力する。ここで、基準電圧は、検出周波数でのノイズの大きさよりも大きい値に設定される。ノイズの大きさは、ガス絶縁機器１が実運用される環境下で評価される。従って、コンパレータ１０ａの出力がＶＬからＶＨになった時に部分放電信号が検出され、その時刻が箔電極３ａによる部分放電信号の検出時刻となる。
【００３４】
同様に、コンパレータ１０ｂは、ＡＧＣ回路９ｂの後段に接続される。第２のコンパレータであるコンパレータ１０ｂは、ＡＧＣ回路９ｂの出力と基準電圧生成回路１１で生成された基準電圧とを比較し、ＡＧＣ回路９ｂの出力と基準電圧との大小に応じて異なる値を出力する。基準電圧生成回路１１からコンパレータ１０ｂに出力される基準電圧の大きさは、基準電圧生成回路１１からコンパレータ１０ａに出力される基準電圧の大きさと同じである。例えば、コンパレータ１０ｂは、ＡＧＣ回路９ｂの出力が基準電圧よりも大きい場合は、ＶＨを出力し、ＡＧＣ回路９ｂの出力が基準電圧よりも小さい場合は、ＶＬ（＜ＶＨ）を出力する。従って、コンパレータ１０ｂの出力がＶＬからＶＨになった時に部分放電信号が検出され、その時刻が箔電極３ｂによる部分放電信号の検出時刻となる。
【００３５】
コンパレータ１０ａ，１０ｂの後段には、カウンタ１２が接続されている。カウンタ１２は、コンパレータ１０ａの出力とコンパレータ１０ｂの出力とに基づいて部分放電信号が箔電極３ａ，３ｂで検出された時間差を計数する。すなわち、カウンタ１２は、コンパレータ１０ａ，１０ｂのうちの一方で部分放電信号が検出された検出時刻からコンパレータ１０ａ，１０ｂのうちの他方で部分放電信号が検出された検出時刻までの時間差を計数する回路である。カウンタ１２は、計数した時間差を出力する。
【００３６】
コンパレータ１０ａ，１０ｂ、基準電圧生成回路１１およびカウンタ１２は、箔電極３ａによる部分放電信号の検出時刻と箔電極３ｂによる部分放電信号の検出時刻との差である時間差を検出する時間差検出部３２を構成する。この時間差は、部分放電信号の箔電極３ａ，３ｂへの信号到達時間差である。
【００３７】
カウンタ１２の後段には、処理部１３が接続されている。処理部１３は、例えばマイクロコンピュータである計算機である。処理部１３には、カウンタ１２の出力である時間差が入力される。後述するように、処理部１３は、この時間差と、ガス絶縁機器１内での部分放電信号の伝搬速度と、電力ケーブル２内での部分放電信号の伝搬速度とに基づいて、部分放電の発生位置を標定する。処理部１３には表示器１４が接続され、表示器１４には処理部１３により標定された部分放電の発生位置が表示される。
【００３８】
次に、本実施の形態の動作について説明する。ガス絶縁機器１の通電部と電力ケーブル２の芯線は接続され、ガス絶縁機器１の金属容器２０と電力ケーブル２の編組線が接地されているので、ガス絶縁機器１および電力ケーブル２のいずれで部分放電が発生しても、部分放電は他方に伝搬する。なお、部分放電は箔電極３ａ，３ｂ間で発生しているとする。このような設定は、箔電極３ａ，３ｂの取り付け位置を調整することで常に可能である。
【００３９】
ガス絶縁機器１内または電力ケーブル２内で部分放電が発生すると、部分放電はガス絶縁機器１内および電力ケーブル２内を伝搬し、箔電極３ａ，３ｂの設置位置に至り、箔電極３ａ，３ｂはそれぞれ部分放電信号を検出する。
【００４０】
箔電極３ａの出力は、ミキサ４ａにてＰＬＬシンセサイザ５から出力された局部発振信号と乗算され、ミキサ４ａからは箔電極３ａの出力と局部発振信号との積が出力される。ミキサ４ａの出力はＳＡＷフィルタ６ａに入力され、ＳＡＷフィルタ６ａはミキサ４ａの出力のうち通過周波数の成分のみを通過させる。部分放電信号の検出周波数をｆ、局部発振周波数をｆ０とすると、ミキサ４ａの出力は周波数（ｆ０＋ｆ）の成分と周波数（ｆ０−ｆ）の成分を有する。そこで、本実施の形態では、ＳＡＷフィルタ６ａの通過周波数を（ｆ０＋ｆ）に設定する。
【００４１】
同様に、箔電極３ｂの出力は、ミキサ４ｂにてＰＬＬシンセサイザ５から出力された局部発振信号と乗算され、ミキサ４ｂからは箔電極３ｂの出力と局部発振信号との積が出力される。ミキサ４ｂの出力はＳＡＷフィルタ６ｂに入力され、ＳＡＷフィルタ６ｂはミキサ４ｂの出力のうちＳＡＷフィルタ６ａと同一の通過周波数の成分のみを通過させる。部分放電信号の検出周波数をｆ、局部発振周波数をｆ０とすると、ミキサ４ｂの出力は周波数（ｆ０＋ｆ）の成分と周波数（ｆ０−ｆ）の成分を有する。ＳＡＷフィルタ６ｂの通過周波数は、ＳＡＷフィルタ６ａの通過周波数と同じに設定される。
【００４２】
このように、ＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂは、ミキサ４ａ，４ｂの出力のうち上側波帯を選択しかつ上側波帯のうちの特定の周波数の成分のみを通過させる。
【００４３】
例えば部分放電信号から５ＭＨｚの信号成分のみを取り出したい場合は、ＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂの通過周波数を３０ＭＨｚに固定し、ＰＬＬシンセサイザ５の局部発振周波数を２５ＭＨｚに設定する。５ＭＨｚの信号と２５ＭＨｚの信号の積算の場合、生成される周波数は３０ＭＨｚと２０ＭＨｚとなるが、上記したように、本実施の形態では周波数が高い方の３０ＭＨｚを選択する構成とする。また、部分放電信号から１０ＭＨｚの信号成分のみを取り出したい場合は、ＰＬＬシンセサイザ５の局部発振周波数を２０ＭＨｚに設定すればよい。
【００４４】
このように、ミキサ４ａ，４ｂの出力のうち周波数の高い方（ｆ０＋ｆ）の成分をＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂで選択するのは、部分放電の位置標定を実施する際、信号波形の時間分解能を高くするためである。すなわち、周波数の高い方（ｆ０＋ｆ）の成分を用いることで、周波数の低い方（ｆ０−ｆ）の成分を用いる場合に比べて、部分放電信号の立ち上がりまたは立ち下がりを精度よく検出でき、部分放電信号の検出時刻をより高精度で検出できる。
【００４５】
また、部分放電信号から検出周波数の成分を抽出するのは、電力ケーブル２で部分放電が発生した場合は、部分放電信号の周波数帯域は低周波帯域（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）となり、この周波数帯域では一般に環境によるノイズが大きいため、この周波数帯域の中でノイズがより小さい周波数を用いて位置標定を実施するためである。なお、部分放電信号がガス絶縁機器１内で発生した場合には、部分放電信号の周波数帯域は、低周波帯域（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）のみならず高周波帯域（数十ＭＨｚ〜１ＧＨｚ超）にも及ぶが、本実施の形態では、部分放電がガス絶縁機器１および電力ケーブル２のどちらかで発生した場合でも位置標定を可能とするため、部分放電信号の検出周波数を低周波帯域（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）のうちからノイズを考慮して選択する。
【００４６】
次に、ＳＡＷフィルタ６ａの出力は絶対値回路８ａに入力される。絶対値回路８ａは、ＳＡＷフィルタ６ａの出力の絶対値を取った後に出力する。すなわち、ＳＡＷフィルタ６ａを通過した電圧信号は、絶対値回路８ａにて負の電圧値が正の電圧値に変換される。同様に、ＳＡＷフィルタ６ｂの出力は絶対値回路８ｂに入力される。絶対値回路８ｂは、ＳＡＷフィルタ６ｂの出力の絶対値を取った後に出力する。すなわち、ＳＡＷフィルタ６ｂを通過した電圧信号は、絶対値回路８ｂにて負の電圧値が正の電圧値に変換される。
【００４７】
次に、絶対値回路８ａの出力はＡＧＣ回路９ａに入力される。ＡＧＣ回路９ａは、絶対値回路８ａの出力の振幅を予め決められた一定の大きさに調整する。同様に、ＡＧＣ回路９ｂは、絶対値回路８ｂの出力の振幅を上記一定の大きさに調整する。このように、絶対値回路８ａ，８ｂの出力はＡＧＣ回路９ａ，９ｂにて振幅の正規化がなされる。
【００４８】
次に、ＡＧＣ回路９ａの出力はコンパレータ１０ａに入力される。コンパレータ１０ａは、ＡＧＣ回路９ａの出力と基準電圧生成回路１１で生成された基準電圧とを比較し、ＡＧＣ回路９ａの出力と基準電圧との大小関係に応じて異なる値を出力する。同様に、ＡＧＣ回路９ｂの出力はコンパレータ１０ｂに入力される。コンパレータ１０ｂは、ＡＧＣ回路９ｂの出力と基準電圧生成回路１１で生成された基準電圧とを比較し、ＡＧＣ回路９ｂの出力と基準電圧との大小関係に応じて異なる値を出力する。
【００４９】
図４は、ＳＡＷフィルタ６ａ、絶対値回路８ａ、ＡＧＣ回路９ａおよびコンパレータ１０ａのそれぞれの出力波形の一例を示した図、図５は、ＳＡＷフィルタ６ｂ、絶対値回路８ｂ、ＡＧＣ回路９ｂおよびコンパレータ１０ｂのそれぞれの出力波形の一例を示した図、図６は、ＳＡＷフィルタ６ａの出力波形の別の例を示した図である。なお、図４から図６の各図では、横軸は時間、縦軸は出力である電圧を表している。また、図４では、ＡＧＣ回路９ａの利得を１とした場合を例に説明する。
【００５０】
具体的には、図４（ａ）では、ＳＡＷフィルタ６ａの出力波形を示している。出力波形は部分放電信号を表している。図４（ｂ）では、絶対値回路８ａの出力波形を示しており、図４（ａ）の出力波形のうち電圧が負の部分が正に反転している。また、上記したように、ＡＧＣ回路９ａの利得を１としているので、絶対値回路８ａの出力波形はＡＧＣ回路９ａの出力波形に等しい。従って、コンパレータ１０ａは、図４（ｂ）の出力波形と基準電圧Ｖ０（＞０）とを比較する。その結果、時刻ｔ１で、コンパレータ１０ａの出力がＶＬからＶＨに変化する。すなわち、時刻ｔ１は、箔電極３ａによる部分放電信号の検出時刻である。図４（ｃ）では、部分放電信号が立ち上がって検出された際のコンパレータ１０ａの出力波形を示している。なお、図４（ｃ）では、ＶＬ＝０としている。
【００５１】
図５（ａ）では、ＳＡＷフィルタ６ｂの出力波形を示している。図４（ａ）と比べると、部分放電信号が遅れて到達し、振幅も異なっている。図５（ｂ）では、絶対値回路８ｂの出力波形を一点鎖線で示し、併せてＡＧＣ回路９ｂの出力波形を実線で示している。ＡＧＣ回路９ｂの出力波形の振幅は、図４（ｂ）に示したＡＧＣ回路９ａの出力波形の振幅に等しくなるように調整される。従って、コンパレータ１０ｂは、ＡＧＣ回路９ｂの出力波形（実線）と基準電圧Ｖ０とを比較する。その結果、時刻ｔ２で、コンパレータ１０ｂの出力がＶＬからＶＨに変化する。すなわち、時刻ｔ２は、箔電極３ｂによる部分放電信号の検出時刻である。図５（ｃ）では、部分放電信号が立ち上がって検出された際のコンパレータ１０ｂの出力波形を示している。
【００５２】
なお、図５（ｂ）では、絶対値回路８ｂの出力をコンパレータ１０ｂに入力させた場合の部分放電信号の検出時刻をｔ３で示している。この例からわかるように、ｔ３はｔ２と異なる。つまり、部分放電信号の立ち上がりの傾きが絶対値回路８ｂの出力波形とＡＧＣ回路９ｂの出力波形では異なるので、このような傾きの相違が検出時刻の相違となる。そこで、本実施の形態では、ＡＧＣ回路９ａ，９ｂにより、絶対値回路８ａ，８ｂの出力波形の振幅を予め決められた一定の振幅となるようにすることで、箔電極３ａ，３ｂによる部分放電信号の検出時刻の誤差を抑制している。
【００５３】
また、コンパレータ１０ａ，１０ｂの前段に絶対値回路８ａ，８ｂを設ける理由は以下の通りである。ミキサ４ａ，４ｂの出力は、局部発振信号を部分放電信号で変調した信号となる。その際、ミキサ４ａ，４ｂの出力波形が正側に立ち上がるのか、あるいは負側に立ち下がるのかは、ＰＬＬシンセサイザ５の位相状態で決定される。図６は、ミキサ４ａから出力されＳＡＷフィルタ６ａを通過した出力波形を示しているが、図４とは異なり、部分放電信号が立ち下がりで検出された例である。上記したように、後段のコンパレータ１０ａ，１０ｂでは、基準電圧Ｖ０と比較することで部分放電信号の検出時刻を求めるため、コンパレータ１０ａ，１０ｂの前段に絶対値回路８ａ，８ｂを設けない場合には、立ち下りの部分放電信号に対しては信号の検出時刻が遅れるので、検出時刻の誤差の要因となる。換言すれば、コンパレータ１０ａ，１０ｂの前段に絶対値回路８ａ，８ｂを設けることで、部分放電信号の検出時刻の遅れを抑制することができる。
【００５４】
次に、コンパレータ１０ａ，１０ｂの出力は、カウンタ１２に入力される。カウンタ１２は、コンパレータ１０ａ，１０ｂのうちの一方で部分放電信号が検出された検出時刻からコンパレータ１０ａ，１０ｂのうちの他方で部分放電信号が検出された検出時刻までの時間差を計数する。
【００５５】
図７は、コンパレータ１０ａ，１０ｂの出力から部分放電信号の検出時刻ｔ１，ｔ２の時間差Δｔが決まる様子を示した図である。すなわち、カウンタ１２は、コンパレータ１０ａの出力から部分放電信号が検出された時刻ｔ１から、コンパレータ１０ｂの出力から部分放電信号が検出された時刻ｔ２までの時間差Δｔを計数する。なお、コンパレータ１０ａ，１０ｂのどちらで先に部分放電信号が検出されるのかは部分放電の発生位置に依存するので、カウンタ１２は、コンパレータ１０ａ，１０ｂの一方を基準にして、一方で部分放電信号が検出された時刻から他方で部分放電信号が検出された時刻までの時間差を正負の符号まで含めて出力する。例えば、コンパレータ１０ｂを基準にする場合には、Δｔは（ｔ１−ｔ２）で与えられ、図示例では、Δｔは負の値となる。
【００５６】
次に、カウンタ１２の出力は、処理部１３に入力される。処理部１３は、時間差Δｔと、ガス絶縁機器１内での部分放電信号の伝搬速度Ｖ１と、電力ケーブル２内での部分放電信号の伝搬速度Ｖ２とに基づいて、部分放電の発生位置を標定する。
【００５７】
図８は、部分放電の発生位置の算出方法を説明するための図である。図８では、ガス絶縁機器１と電力ケーブル２との接続箇所（Ｃ）から箔電極３ａの位置（Ａ）までの距離をＬ１、接続箇所（Ｃ）から箔電極３ｂの位置（Ｂ）までの距離をＬ２、接続箇所（Ｃ）から部分放電の放電点（Ｄ）までの距離をＸで示している。なお、部分放電の発生位置の算出では、部分放電の伝搬方向の距離が問題となるので、図８では、ガス絶縁機器１および電力ケーブル２を直線的に描いて伝搬方向である軸方向の距離を示している。ここで軸方向は、ガス絶縁機器１の場合は、金属容器２０の軸方向であり、電力ケーブル２の場合は、芯線の方向である。接続箇所（Ｃ）は、電力ケーブル２のガス絶縁機器１への接続端２２であり、ガス絶縁機器１と電力ケーブル２との境界である。
【００５８】
まず、Ｘ＞０の場合を考える。この場合は、部分放電が電力ケーブル２内で発生した場合である。部分放電信号がＤからＡに至るまでの時間はＬ１／Ｖ１＋Ｘ／Ｖ２となり、部分放電がＤからＢに至るまでの時間は（Ｌ２−Ｘ）／Ｖ２となるので、箔電極３ｂでの部分放電信号の検出時刻を基準にした場合、時間差Δｔは次式で与えられる。
Δｔ＝（Ｌ１／Ｖ１＋Ｘ／Ｖ２）−（Ｌ２−Ｘ）／Ｖ２
＝（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）＋２Ｘ／Ｖ２
＝Δｔ０＋２Ｘ／Ｖ２      ・・・（１）
ここで、Δｔ０＝（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）と定義した。この場合、（１）からわかるように、Δｔ−Δｔ０＞０、すなわち、Δｔ＞Δｔ０である。
【００５９】
次に、Ｘ＜０の場合を考える。この場合は、部分放電がガス絶縁機器１内で発生した場合である。部分放電信号がＤからＡに至るまでの時間は（Ｌ１＋Ｘ）／Ｖ１となり、部分放電がＤからＢに至るまでの時間は（−Ｘ／Ｖ１＋Ｌ２／Ｖ２）となるので、箔電極３ｂでの部分放電信号の検出時刻を基準にした場合、時間差Δｔは次式で与えられる。
Δｔ＝（Ｌ１＋Ｘ）／Ｖ１−（−Ｘ／Ｖ１＋Ｌ２／Ｖ２）
＝（Ｌ１／Ｖ１−Ｌ２／Ｖ２）＋２Ｘ／Ｖ１
＝Δｔ０＋２Ｘ／Ｖ１      ・・・（２）
この場合、（２）からわかるように、Δｔ−Δｔ０＜０、すなわち、Δｔ＜Δｔ０である。
【００６０】
なお、Δｔ０は、Ｘ＝０の場合、すなわち、部分放電が接続箇所（Ｃ）で発生した場合の時間差であることは明らかである。
【００６１】
ここで、箔電極３ａ，３ｂを取り付けた後、Ｌ１，Ｌ２は計測することができるので、Ｌ１，Ｌ２は既知であり、Ｌ１，Ｌ２の計測データを予め処理部１３に入力しておく。また、ガス絶縁機器１内での部分放電信号の伝搬速度Ｖ１は絶縁ガスの誘電率から決まり、電力ケーブル２内での部分放電信号の伝搬速度Ｖ２は電力ケーブル２内の絶縁体の誘電率から決まるので、誘電率データを予め処理部１３に入力しておく。なお、絶縁ガスをＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスとした場合、ＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスの比誘電率はほぼ１であり、電力ケーブル２の絶縁体を架橋ポリエチレンとした場合、架橋ポリエチレンの比誘電率は２.３程度である。従って、Ｖ１はほぼ光速であり、Ｖ２は光速の１／√（２．３）倍程度となる。
【００６２】
処理部１３による位置標定は次のようになされる。処理部１３は、入力された誘電率データから媒質中の電磁波の伝搬速度と誘電率との既知の関係を用いてＶ１，Ｖ２を算出する。なお、誘電率データの代わりに、Ｖ１，Ｖ２のデータを処理部１３に予め入力しておいてもよい。処理部１３は、Ｌ１，Ｌ２，Ｖ１，Ｖ２を用いて、Δｔ０を算出する。なお、予め算出されたΔｔ０を処理部１３に入力しておいてもよい。
【００６３】
次に、処理部１３は、カウンタ１２から出力された時間差Δｔを計算値であるΔｔ０と比較する。
【００６４】
比較の結果、Δｔ＞Δｔ０の場合は、（１）の場合に相当するので、
Ｘ＝（Δｔ−Δｔ０）×Ｖ２／２      ・・・（３）
で与えられる。つまり、Δｔ＞Δｔ０の場合は、Ｘ＞０であり、部分放電は電力ケーブル２内で発生したと判定でき、具体的な位置は（３）で与えられる。
【００６５】
比較の結果、Δｔ＜Δｔ０の場合は、（２）の場合に相当するので、
Ｘ＝（Δｔ−Δｔ０）×Ｖ１／２      ・・・（４）
で与えられる。つまり、Δｔ＜Δｔ０の場合は、Ｘ＜０であり、部分放電はガス絶縁機器１内で発生したと判定でき、具体的な位置は（４）で与えられる。
【００６６】
比較の結果、Δｔ＝Δｔ０であれば、上記したように、部分放電は接続箇所（Ｃ）で発生したと判定できる。
【００６７】
図９は、図８においてＬ１＝１０ｍ、Ｌ２＝１５ｍの場合のＸと時間差との関係の一例を示したグラフである。横軸はＸ（ｍ）、縦軸は時間差（ｎｓ）である。この関係は、Ｖ１＝３．０×１０８（ｍ／ｓ）、Ｖ２＝１／√（２．３）×Ｖ１として計算した結果である。Ｘ＝０を境に傾きが変化するが、これはＶ１とＶ２が異なることによる。
【００６８】
以上に説明したように、本実施の形態に係る部分放電位置標定装置は、ガス絶縁機器１に取り付けられた箔電極３ａと、電力ケーブル２に取り付けられた箔電極３ｂと、箔電極３ａによる部分放電信号の検出時刻と箔電極３ｂによる前記部分放電信号の検出時刻との差である時間差を検出する時間差検出部３２と、時間差検出部３２により検出された前記時間差と、ガス絶縁機器１内での前記部分放電信号の伝搬速度Ｖ１と、電力ケーブル２内での前記部分放電信号の伝搬速度Ｖ２とに基づいて前記部分放電の発生位置を標定する処理部１３と、を備えるので、ガス絶縁機器１と電力ケーブル２のどちらで部分放電が発生しているのかを１回の測定で識別することができる。
【００６９】
また、本実施の形態に係る部分放電位置標定装置は、箔電極３ａから出力された前記部分放電信号から予め決められた検出周波数の成分を選択すると共に箔電極３ｂから出力された前記部分放電信号から前記検出周波数の成分を選択する周波数選択部３１を備えるので、時間差検出部３２は、箔電極３ａによる前記部分放電信号の検出時刻と箔電極３ｂによる前記部分放電信号の検出時刻を同一の検出周波数の成分に基づいて求めることができ、時間差の検出精度が向上し、位置標定の精度が向上する。
【００７０】
なお、箔電極３ａによる前記部分放電信号の検出時刻と箔電極３ｂによる前記部分放電信号の検出時刻をそれぞれ異なる検出周波数の成分に基づいて求めることも可能ではあるが、この場合は、本実施の形態と比べて、時間差の検出精度が低くなる。
【００７１】
また、本実施の形態では、ＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂは、ミキサ４ａ，４ｂの出力のうち上側波帯を選択しかつ上側波帯のうちの特定の周波数の成分のみを通過させる。こうすることで、信号波形の時間分解能を高くすることができ、時間差の検出精度が向上し、位置標定の精度が向上する。
【００７２】
なお、ＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂが、ミキサ４ａ，４ｂの出力のうち下側波帯を選択しかつ下側波帯のうちの特定の周波数の成分のみを通過させるようにすることも可能ではあるが、この場合は、本実施の形態と比べて、時間差の検出精度が低くなる。
【００７３】
また、本実施の形態では、ＳＡＷフィルタ６ａの出力の振幅を一定の大きさに調整するＡＧＣ回路９ａと、ＳＡＷフィルタ６ｂの出力の振幅を前記一定の大きさに調整するＡＧＣ回路９ｂを設けている。こうすることで、ＳＡＷフィルタ６ａ，６ｂの出力について、部分放電の大きさおよび伝搬による部分放電信号の減衰の影響を抑制することができ、時間差の検出精度が向上し、位置標定の精度が向上する。
【００７４】
なお、ＡＧＣ回路９ａ，９ｂを設けない構成も可能ではあるが、この場合は、本実施の形態と比べて、時間差の検出精度が低くなる。
【００７５】
また、本実施の形態では、ＳＡＷフィルタ６ａの後段でかつＡＧＣ回路９ａの前段に絶対値回路８ａを配置すると共に、ＳＡＷフィルタ６ｂの後段でかつＡＧＣ回路９ｂの前段に絶対値回路８ｂを配置している。こうすることで、ミキサ４ａ，４ｂによる変調後、部分放電信号が立ち上がりで検出されるか、あるいは、立ち下がりで検出されるかによらずに、後段のコンパレータ１０ａ，１０ｂにて部分放電信号と正の基準電圧Ｖ０とを比較することで、部分放電信号の検出時刻を精度よく検出することができる。
【００７６】
なお、絶対値回路８ａ，８ｂを設けずに、時間差検出部３２において、部分放電信号がＶ０より大きいか、あるいは、−Ｖ０より小さいかを判定することで、本実施の形態と同様に、部分放電信号の検出時刻を求めることも可能である。
【００７７】
また、本実施の形態では、時間差検出部３２をコンパレータ１０ａ，１０ｂ、基準電圧生成回路１１およびカウンタ１２で構成している。こうすることで、簡素な構成で時間差を精度よく検出することができる。
【００７８】
本実施の形態によれば、処理部１３は、検出された時間差Δｔと予め算出されたΔｔ０との大小を比較することで、部分放電がガス絶縁機器１側で発生したか、あるいは、電力ケーブル２側で発生したのかを容易に判定することができると共に、上記した（３）、（４）を用いることにより、発生位置を具体的に求めることができる。特に、本実施の形態の構成により、部分放電の位置標定の精度が向上するので、ガス絶縁機器１と電力ケーブル２との境界を含む数ｍの範囲で発生した部分放電の位置標定をする場合に、その誤差は数ｃｍまで抑制することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、箔電極３ａ，３ｂを第１および第２のセンサとしている。箔電極３ａ，３ｂは取り付けおよび取り外しが容易で、設置場所にも自由度がある。また、箔電極３ａ，３ｂの大きさおよび形状を揃えることで、同じ感度のセンサで部分放電の検出ができる。さらにまた、箔電極３ａ，３ｂを用いることで、本実施の形態に係る部分放電位置標定装置を可搬型とすることができる。
【００８０】
なお、第１および第２のセンサに箔電極３ａ，３ｂ以外のセンサを用いることも可能である。
【００８１】
また、本実施の形態では、周波数選択部３１は、スーパーヘテロダイン方式を利用した構成となっているが、他の構成を利用して予め決められた検出周波数の成分を選択することも可能である。
【００８２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  ガス絶縁機器、２  電力ケーブル、２ｂ  編組線、２ｃ  シース、３ａ，３ｂ  箔電極、４ａ，４ｂ  ミキサ、５  ＰＬＬシンセサイザ、６ａ，６ｂ  ＳＡＷフィルタ、７  周波数設定回路、８ａ，８ｂ  絶対値回路、９ａ，９ｂ  ＡＧＣ回路、１０ａ，１０ｂ  コンパレータ、１１  基準電圧生成回路、１２  カウンタ、１３  処理部、１４  表示器、２０  金属容器、２１  ケーブルヘッド部、２２  接続端、２５  絶縁物、３０  局部発振器、３１  周波数選択部、３２  時間差検出部。
【要約】
ガス絶縁機器に取り付けられた箔電極３ａと、電力ケーブルに取り付けられた箔電極３ｂと、箔電極３ａによる部分放電信号の検出時刻と箔電極３ｂによる部分放電信号の検出時刻との差である時間差を検出する時間差検出部３２と、時間差検出部３２により検出された時間差とガス絶縁機器内での部分放電信号の伝搬速度と電力ケーブル内での部分放電信号の伝搬速度とに基づいて部分放電の発生位置を標定する処理部１３とを備えた部分放電位置標定装置を提供する。【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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【図８】
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【図９】
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