(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体の内側に設けた第１の電磁波センサと、
前記箱体の外側に設けた第２の電磁波センサと、
前記第１の電磁波センサと前記第２の電磁波センサとが接続された絶縁診断装置とを備え、
前記絶縁診断装置は、所定サイクル分の放電信号を１サイクルに合成するとともに、所定の時間幅で重なり合った放電信号をカットして波高値の高い放電信号を抽出する波形合成抽出部と、
前記波高値の高い放電信号の尖頭値を検出するとともに、前記第１の電磁波センサと前記第２の電磁波センサとで検出した尖頭値の時間的変化を比較する尖頭値検出比較部と、
前記尖頭値の時間的変化の増減から絶縁診断を行う絶縁判定部と、を備えたことを特徴とする電力機器の絶縁診断装置。
【請求項２】
前記尖頭値検出比較部で検出した放電信号をウェーブレット変換部に接続することを特徴とする請求項１に記載の電力機器の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記第１の電磁波センサと前記第２の電磁波センサとは、それぞれ３５ｋＨｚ〜１８０ＭＨｚの周波数帯域を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力機器の絶縁診断装置。
【請求項４】
箱体の内側に第１の電磁波センサ、前記箱体の外側に第２の電磁波センサを設け、
前記第１の電磁波センサでは第１の放電信号、前記第２の電磁波センサでは第２の放電信号を取得し、
前記第１の放電信号と前記第２の放電信号とも所定サイクル分の放電信号を１サイクルに合成するとともに、所定の時間幅で重なり合った放電信号をカットして波高値の高い放電信号を抽出し、
前記第１の放電信号では第１の尖頭値、前記第２の放電信号では第２の尖頭値を所定の時間内で検出し、
前記第１の尖頭値と前記第２の尖頭値との時間的変化から絶縁劣化を診断することを特徴とする電力機器の絶縁診断方法。
【請求項５】
前記第１の尖頭値と前記第２の尖頭値とをウェーブレット変換し、放電部位を特定することを特徴とする請求項４に記載の電力機器の絶縁診断方法。
【請求項６】
前記第１の尖頭値と前記第２の尖頭値との時間的変化において、前記第１の尖頭値が前記第２の尖頭値よりも大きく上昇した場合に絶縁劣化と判定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電力機器の絶縁診断方法。
【請求項７】
第１の放電信号と前記第２の放電信号とが時間３０μｓ以内で重なり合ったとき、波高値の低い方の放電信号をカットすることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の電力機器の絶縁診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電磁波センサを用いて電力機器から発生する部分放電を検出する電力機器の絶縁診断装置および絶縁診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部分放電は、スイッチギヤのような電力機器で生じる絶縁劣化を加速させる要因となるので、部分放電の検出による絶縁劣化診断が一般的に行われている。部分放電の検出では、電磁波を検出する手法があり、放電信号とノイズを区分けするため、商用周波電圧と同期しているか否かを判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の周波数帯を計測し、放送波と放電信号を区分けするものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、部分放電は、放電信号が微弱であり、ノイズに埋もれ易く検出感度の向上には限界があった。このため、微弱な放電信号であっても、ノイズとの弁別を精度よく行い、部分放電を検出できるものが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４５９７７号公報
【特許文献２】特開平９−２９２４３３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、電力機器の内部から発生する部分放電による微弱な放電信号を、外部から伝搬してくるノイズと区分けし、確実に絶縁診断を行うことのできる電力機器の絶縁診断装置および絶縁診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の電力機器の絶縁診断装置は、箱体の内側に設けた第１の電磁波センサと、前記箱体の外側に設けた第２の電磁波センサと、前記第１の電磁波センサと前記第２の電磁波センサとが接続された絶縁診断装置とを備え、前記絶縁診断装置は、所定サイクル分の放電信号を１サイクルに合成するとともに、所定の時間幅で重なり合った放電信号をカットして波高値の高い放電信号を抽出する波形合成抽出部と、前記波高値の高い放電信号の尖頭値を検出するとともに、前記第１の電磁波センサと前記第２の電磁波センサとで検出した尖頭値の時間的変化を比較する尖頭値検出比較部と、前記尖頭値の時間的変化の増減から絶縁診断を行う絶縁判定部と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例に係る電力機器の絶縁診断装置の構成を示す構成図。
【図２】本発明の実施例に係る電力機器の絶縁診断方法を説明するフロー図。
【図３】本発明の実施例に係る波形合成と波形カットを説明する図。
【図４】本発明の実施例に係る電磁波センサによる放電信号の測定例。
【図５】本発明の実施例に係る放電信号の出力例。
【図６】本発明の実施例に係る放電信号の出力例。
【図７】本発明の実施例に係る放電信号の尖頭値の時間的変化を示す特性図。
【図８】本発明の実施例に係る放電信号の尖頭値の時間的変化を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
本発明の実施例に係る電力機器の絶縁診断装置を図１〜図８を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る電力機器の絶縁診断装置の構成を示す構成図、図２は、本発明の実施例に係る電力機器の絶縁診断方法を説明するフロー図、図３は、本発明の実施例に係る波形合成と波形カットを説明する図、図４は、本発明の実施例に係る電磁波センサによる放電信号の測定例、図５、図６は、本発明の実施例に係る放電信号の出力例、図７、図８は、本発明の実施例に係る放電信号の尖頭値の時間的変化を示す特性図である。
【００１０】
図１に示すように、箱体１内には、電流計測の変流器２、受電のケーブルヘッド３、電圧計測の変成器４、主回路を開閉する電源側の断路器５、主回路を保護する遮断器６、隣接盤との接続を行う母線７が収納されている。箱体１内の壁面には、例えばループアンテナからなる第１の電磁波センサ８が設けられ、箱体１外の壁面には、第１の電磁波センサ８と同様の例えばループアンテナからなる第２の電磁波センサ９が設けられている。第１の電磁波センサ８と第２の電磁波センサ９の出力は、それぞれ絶縁診断装置１０に入力されている。
【００１１】
絶縁診断装置１０は、周波数３５ｋＨｚ〜１８０ＭＨｚの帯域を持つフィルタ部１１、アンプ部１２、波形合成抽出部１３、尖頭値検出比較部１４、ウェーブレット変換部１５、絶縁判定部１６で構成されている。なお、第１、第２の電磁波センサ８、９も周波数３５ｋＨｚ〜１８０ＭＨｚの帯域を有する。
【００１２】
次に、絶縁診断方法を図２〜図８を参照して説明する。
【００１３】
図２に示すように、先ず、第１の電磁波センサ８と第２の電磁波センサ９を同時に起動し、部分放電に伴う第１、第２の放電信号の検出を行う（ｓｔ１−１、ｓｔ１−２）。第１の電磁波センサ８と第２の電磁波センサ９とも、所定の商用周波サイクル分の第１、第２の放電信号をそれぞれ取得する（ｓｔ２−１、ｓｔ２−２）。数サイクル分を取得した第１、第２の放電信号を波形合成抽出部１３でそれぞれ１サイクル上に合成し、所定の時間幅（位相幅）で重なり合ったものは波高値の低い方をカットし、波高値の高いものをそれぞれ抽出する（ｓｔ３−１、ｓｔ３−２）。図３に３サイクル連続して発生した第１（第２）の放電信号の合成と抽出の例を示す。
【００１４】
所定の時間幅で重なり合う放電信号をカットすることは、周波数の変化を防ぐためである。即ち、単に合成すると、近い時間で重なり合ったものは周波数が高くなり、本来の放電信号が持つ周波数成分と異なってくるためである。代表的な放電信号を図４に示すが、真空放電では約３５ｋＨｚ、絶縁物のボイド放電では約１２５ＭＨｚ、気中放電では約１８０ＭＨｚの周波数を持っていた。
【００１５】
被放電部位での周波数が変化しないように波形を合成し、抽出したときの結果を図５、図６に示す。図５では、放電信号がない場合であり、図５（ａ）が電磁波センサ８、９の出力、図５（ｂ）が波形合成し、抽出後である。図６では、放電信号がある場合であり、図６（ａ）が電磁波センサ８、９の出力、図６（ｂ）が波形合成し、抽出後であり、放電信号が確実に抽出されている。なお、電力機器には、真空機器が収納されるので、上述の代表的な放電信号のうち、少なくとも最も周波数の低い約３５ｋＨｚが抽出されるように、時間約３０μｓ以内で重なり合う放電信号はカットするものとする。
【００１６】
ノイズ性の信号は、単発性のものが多く、連続して発生して位相が重なり合うことが殆どないので、波形合成によりカットされるものが少なく、信号はそのまま累積される。このため、ノイズ特有の周波数成分を持ったものとなる。
【００１７】
次に、波形合成し、抽出した第１、第２の放電信号を尖頭値検出比較部１４で第１、第２の尖頭値を検出する（ｓｔ４−１、ｓｔ４−２）。そして、第１、第２の尖頭値の時間経過に伴う変化を比較する（ｓｔ５）。連続性の放電では短時間の比較でよいが、突発性のノイズを考慮する場合、数秒の長時間を比較するものとなる。図７には、絶縁劣化に伴う放電がない場合を示す。丸印が第１の放電信号の第１の尖頭値、三角印が第２の放電信号の第２の尖頭値の特性であるが、時間経過とともに同様な傾向で変化している。即ち、時間ｔ１に第１の尖頭値が上昇しているが、第２の尖頭値も同様に上昇しているので、外部ノイズの侵入によるものと考えることができる。
【００１８】
図８には、箱体１の内部で放電が起こった場合を示す。丸印、三角印は、図７と同様であり、時間ｔ１に第１の尖頭値に上昇がみられるが、第２の尖頭値には上昇がみられない。即ち、箱体１内部で放電が起こり、第１の尖頭値は上昇したものの、第２の尖頭値は箱体１外でありその影響を受けなかったものと考えられる。このため、第１、第２の尖頭値の時間的変化をみることで絶縁診断することができる。
【００１９】
次に、第１、第２の放電信号（第１、第２の尖頭値）を周波数の時間的変化を解析するウェーブレット変換部１５で公知技術の連続ウェーブレット、離散ウェーブレット、マザーウェーブレットなどを用い、それぞれウェーブレット変換し（ｓｔ６−１、ｓｔ６−２）、絶縁劣化の判定を行う（ｓｔ７）。ウェーブレット変換では、より確実に放電信号を解析することができ、周波数を特定することで真空放電、ボイド放電、気中放電など放電部位を特定することができる。
【００２０】
これらのことより、箱体１の内側には第１の電磁波センサ８、外側には第２の電磁波センサ９を設けて絶縁劣化に伴う放電信号を検出し、この放電信号を波形合成抽出部１３においてそれぞれ所定サイクルで波形合成し、波高値の高いものを抽出して、尖頭値検出比較部１４で尖頭値を検出した後、尖頭値の時間的変化を比較しているので、先ず、箱体１のような構造物で内部に侵入するノイズを物理的に遮断することができる。また、尖頭値の時間的変化より、時間軸に対してランダムに発生するノイズと、一定の規則で発生する絶縁劣化に伴う放電信号を確実に区分けすることができる。更に、感度よく検出した放電信号をウェーブレット変換することにより、放電部位を特定することができる。
【００２１】
上記実施例の電力機器の絶縁診断装置によれば、箱体１の内外にそれぞれ電磁波センサ８、９を設けて放電信号を検出し、この放電信号の波形合成、抽出を行って尖頭値を検出して時間経過による変化を測定しているので、箱体１内部での放電信号とノイズを確実に区分けすることができ、電力機器の絶縁劣化を未然に防ぐことができる。
【００２２】
上記実施例では、尖頭値検出比較部１４の出力にウェーブレット変換部１５、判定部１６を接続して絶縁診断することで説明したが、ウェーブレット変換部１５をパスして、尖頭値検出比較部１４の出力に判定部１６を直接、接続しても絶縁診断を行うことができる。尖頭値検出比較部１４によって放電信号とノイズを効率よく区分けすることができるためである。
【００２３】
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】
【００２４】
１  箱体
２  変流器
３  ケーブルヘッド
４  変成器
５  断路器
６  遮断器
７  母線
８  第１の電磁波センサ
９  第２の電磁波センサ
１０  絶縁診断装置
１１  フィルタ
１２  アンプ
１３  波形合成抽出部
１４  尖頭値検出比較部
１５  ウェーブレット変換部
１６  絶縁判定部
【図１】
0006605992.tif 000002
【図２】
0006605992.tif 000003
【図３】
0006605992.tif 000004
【図４】
0006605992.tif 000005
【図５】
0006605992.tif 000006
【図６】
0006605992.tif 000007
【図７】
0006605992.tif 000008
【図８】
0006605992.tif 000009