(57)【要約】  本発明は、微弱な部分放電を高精度に検出できるようにした部分放電検出装置及び部分放電検出方法を提供することを目的とする。  その目的を達成するために、部分放電検出装置であって、回転機への電圧印加により発生する部分放電信号およびノイズ信号を受けるセンサ部と、回転機の駆動電圧の周期に同期した同期信号を生成する同期信号発生部と、センサ部で受けたセンサ信号を同期信号の周期で積算して積算波形を生成する積算処理部と、センサ信号の積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出する部分放電検出部と、部分放電量をもとに回転機の異常を判定する判定部とを備える。  これにより、センサ信号に含まれる微弱な部分放電信号を高精度に検出可能な部分放電検出装置及び部分放電検出方法を提供することができる。
2017022032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機への電圧印加により発生する部分放電信号およびノイズ信号を受けるセンサ部と、
前記回転機の駆動電圧の周期に同期した同期信号を生成する同期信号発生部と、
前記センサ部で受けたセンサ信号を前記同期信号の周期で積算して積算波形を生成する積算処理部と、
前記センサ信号の積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出する部分放電検出部と、
前記部分放電量をもとに回転機の異常を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記部分放電検出部は、前記積算波形から波高値が所定の閾値よりも大きい積算波形を抽出し、抽出した積算波形の面積を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記部分放電検出部は、前記積算波形から波高値および波形幅がそれぞれ所定の閾値よりも大きい積算波形を抽出し、抽出した積算波形の面積を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記積算処理部は、前記同期信号の周期を小区間に分割し、該小区間内における所定値以上の前記センサ部で受けたセンサ信号値の有無を前記同期信号の周期で小区間ごとに積算カウントし、
前記部分放電検出部は、前記積算カウント結果から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出することを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の部分放電検出装置であって、
前記部分放電検出部は、前記積算カウント結果から、前記積算カウント値が所定値以上、且つ、前記積算カウント値が所定値以上の小区間が所定区間連続する小区間を抽出し、抽出した小区間の積算カウントの合計値を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記同期信号発生部における同期信号の周期が変化した場合に、基準周期の時間長となるように前記センサ信号の圧縮伸張処理を行う圧縮伸張処理部を有し、
前記積算処理部は、前記圧縮伸張処理部からの出力信号を前記基準周期で積算することを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記回転機の駆動電圧を検出する駆動電圧検出部を有し、
前記積算処理部は、前記駆動電圧検出部で検出された駆動電圧情報を入力し、駆動電圧を複数レベルに分割して分割電圧レベルごとに前記センサ部で受けたセンサ信号を前記同期信号の周期で積算することを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項８】
回転機の部分放電を検出する部分放電検出方法であって、
前記回転機に設置された部分放電検出センサからの検出センサ信号を、
前記回転機の駆動電圧の周期ごとに積算して積算波形を生成し、
該積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出し、
該部分放電量をもとに回転機の異常を判定することを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の部分放電検出方法であって、
前記積算波形から波高値が所定の閾値よりも大きい積算波形を抽出し、抽出した積算波形の面積を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の部分放電検出方法であって、
前記積算波形から波高値および波形幅がそれぞれ所定の閾値よりも大きい積算波形を抽出し、抽出した積算波形の面積を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の部分放電検出方法であって、
前記駆動電圧の周期を小区間に分割し、該小区間内における所定値以上の前記検出センサ信号の有無を、前記駆動電圧の周期で前記小区間ごとに積算カウントし、
前記積算カウント結果から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出することを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の部分放電検出方法であって、
前記積算カウント結果から、前記積算カウント値が所定値以上、且つ、前記積算カウント値が所定値以上の小区間が所定区間連続する小区間を抽出し、抽出した小区間の積算カウントの合計値を部分放電量とすることを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の部分放電検出方法であって、
前記駆動電圧の周期が変化した場合に、基準周期の時間長となるように、前記検出センサ信号の圧縮伸張処理を行ない、
前記圧縮伸張処理した信号を前記基準周期で積算することを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の部分放電検出方法であって、
前記回転機の駆動電圧を検出し、
該駆動電圧を複数レベルに分割して分割電圧レベルごとに前記検出センサ信号を前記回転機の駆動電圧の周期ごとに積算することを特徴とする部分放電検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用モータ、インバータ等の電機品の故障検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機の固定子巻線は、稼働中のストレスによって絶縁劣化が発生する。そして、絶縁劣化が進展すると、最終的に絶縁破壊事故に至る。絶縁破壊を防止し、電機品の稼働率を向上させるため、回転機で発生する部分放電信号を検出して故障予兆を検出する予兆診断技術がある。【０００３】
本技術分野に関する従来技術として、特開平１１−９４８９７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、「部分放電とノイズを含んだ全パルスを検出する検出手段と、前記検出手段で検出したパルスから部分放電計測に必要な信号量を取り出しデジタル化する信号処理手段と、前記信号処理手段で処理したデジタル信号を計測データとして一時保存する第１記憶手段と、前記第１記憶手段にアクセスして計測データを保存すると共に、部分放電信号とノイズの特性量に基づく第１演算処理によって前記計測データを信号とノイズとに識別し、ノイズ除去後の信号を部分放電として表示すると共に保存する電子計算手段と、を備える」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９４８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の部分放電検出方法は、センシングデータから部分放電信号とノイズを適切に識別するためには、センシングデータの信号強度が大きい必要がある。センシングデータの信号強度が微弱の場合は、部分放電信号とノイズの識別が困難であるという課題があった。【０００６】
本発明の目的は、センサシングデータに含まれる部分放電の信号強度が微弱であっても、部分放電信号の検出精度を高めることができる部分放電検出装置及び検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、部分放電検出装置であって、回転機への電圧印加により発生する部分放電信号およびノイズ信号を受けるセンサ部と、回転機の駆動電圧の周期に同期した同期信号を生成する同期信号発生部と、センサ部で受けたセンサ信号を同期信号の周期で積算して積算波形を生成する積算処理部と、センサ信号の積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出する部分放電検出部と、部分放電量をもとに回転機の異常を判定する判定部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、センサ信号に含まれる微弱な部分放電信号を高精度に検出可能な部分放電検出装置及び部分放電検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る部分放電検出装置の構成の一例を示すブロック図。
【図２】実施例１に係る積算処理の一例を示す波形図。
【図３】実施例１に係る部分放電検出装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図４】実施例１に係るユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例。
【図５】実施例２に係る積算処理の一例を示す波形図。
【図６】実施例２に係るユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例。
【図７】実施例３に係る部分放電検出装置の構成の一例を示すブロック図。
【図８】実施例３に係る交差点検出処理の一例を示すタイミング図。
【図９】実施例３に係る圧縮伸張処理の一例を示す波形図。
【図１０】実施例４に係る部分放電検出装置の構成の一例を示すブロック図。
【図１１】実施例４に係る積算処理の一例を示すタイミング図。
【図１２】実施例４に係るユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例に係る部分放電検出装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は回転機、２は回転機１に三相電力を供給する駆動電源、３は駆動電源２から回転機１に給電するための給電ケーブル（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）である。４は電流センサであり、部分放電検出センサとして機能し、給電ケーブル３の三相分を一括して貫通するように設置されている。電流センサ４により検出された電流センサ信号４ａは、部分放電信号およびノイズ信号を含んでおり、予兆診断部５に供給される。【００１２】
予兆診断部５において、増幅部６は、電流センサ信号４ａを入力し、信号振幅の増幅と電流／電圧変換を施し、Ａ／Ｄ変換部７に出力する。また、増幅部６は、ハイパスフィルタ回路を備えており、これにより電流センサ信号４ａに含まれる低周波ノイズを除去し、高い周波数成分から成る部分放電信号が抽出される。Ａ／Ｄ変換部７は、増幅部６からのアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、積算処理部８に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部７では、変換したデジタル信号値と基準値とを引き算し、その絶対値をデジタル信号値に置換してもよい。基準値とは、回転機１が無負荷時に取得したデジタル信号値の平均値、または駆動電源２の停止時に取得したデジタル信号値の平均値、またはユーザによる任意の設定値などである。上記置換処理により、電流センサ信号４ａの極性を正符号のみで処理可能となる。これにより、部分放電信号が両極性で発生した場合に、積算処理部８の積算処理によって部分放電信号が相殺されてしまう事態を回避することができる。【００１３】
同期信号発生部１１は、駆動電源２が駆動する交流信号の１周期と同期した同期信号１１ａを生成し、積算処理部８に出力する。同期信号１１ａの生成は、駆動電源２が駆動する周波数情報を予め同期信号発生部１１にインプットし、この情報をもとに同期信号発生部１１で生成してもよいし、駆動電源２から駆動周波数に関する制御情報を入力する手段を設けて、この情報をもとに同期信号発生部１１で生成してもよい。【００１４】
積算処理部８は、同期信号１１ａに同期して、Ａ／Ｄ変換部７からのデジタル信号の積算処理を指定回数実行し、指定回数の積算が完了した積算データを部分放電検出部９に出力する。【００１５】
部分放電検出部９は、積算データを解析して部分放電成分とノイズ成分を分離し、部分放電量を算出する。部分放電検出部９は、算出した部分放電量を判定部１０に通知し、判定部１０は、受信した部分放電量をＰＣやタブレット型端末などで構成されるユーザＩ／Ｆ１２を介して部分放電量を表示する。【００１６】
図１において、部分放電検出装置としては、電流センサ４、予兆診断部５、ユーザＩ／Ｆ１２で構成される。【００１７】
以下、図２を用いて、積算処理の詳細を説明する。図２は、本実施例における積算処理および部分放電量算出処理の一例を説明するための波形図である。図２は、同期信号発生部１１の同期信号１１ａに同期して、Ａ／Ｄ変換部７からのデジタル信号についてｍ周期分の積算処理を行ったものである。【００１８】
図２において、２１は部分放電信号、２２、２３はノイズ（２３は、単発的または駆動周波数に同期して発生する高周波ノイズを想定）である。また、第１周期からｍ周期までのデータを積算した第１〜ｍ周期積算データ内に記載した２４は、積算波形の波高値である積算波形の振幅が閾値よりも大きい波形を抽出するための振幅判定閾値である。部分放電検出部９は、振幅判定閾値２４以上の積算データ（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）を抽出し、部分放電成分の候補とする。部分放電検出部９は、続いて、抽出した部分放電成分の候補に対し、振幅判定閾値２４を底辺とする波形幅（ΔＴａ、ΔＴｂ、ΔＴｃ）を算出する。この結果、波形幅が波形幅判定閾値（ΔＴｔｈと呼ぶ）以上の積算データを部分放電成分と判定する。例えば、ΔＴａ＞ΔＴｔｈ、ΔＴｂ＜ΔＴｔｈ、ΔＴｃ＞ΔＴｔｈの場合、２５ａ、２５ｃは部分放電成分、２５ｂはノイズ成分となる。ここで、振幅判定閾値２４には、回転機１が無負荷時に取得したデジタル信号値、または駆動電源２の停止時に取得したデジタル信号値を利用してデジタル信号値の標準偏差σを求め、標準偏差σのＮ倍（Ｎ＝１２４、・・・）を設定してもよいし、あるいはユーザによる任意の設定値を用いてもよい。波形幅判定閾値ΔＴｔｈについては、ユーザにより任意に設定可能であるが、部分放電現象が回転機１の駆動周期と同期せずばらつきをもって発生することから、例えば、事前検証により部分放電の発生タイミングの分布を確認し、発生分布幅よりも小さい値をΔＴｔｈに設定すればよい。【００１９】
部分放電検出部９は、部分放電成分を抽出後、ΔＴａ、ΔＴｃの積算データの合計値、すなわち、面積の加算値である２６ａと２６ｃのを求め、これを部分放電量とし、判定部１０に通知する。判定部１０は、受信した部分放電量をユーザＩ／Ｆ１２を介して部分放電量を表示する。また、判定部１０は、部分放電量が規定の数値よりも大きい場合は、回転機１の故障や故障予兆と判断し、駆動電源制御信号１０ａにより、駆動電源２を停止、または出力低下などの対応を行う。【００２０】
図３は、部分放電検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、上記説明のとおり、積算処理を規定回数実行し（Ｓ３０１）、積算データを振幅判定閾値２４および波形幅判定閾値ΔＴｔｈにより部分放電成分を検出し（Ｓ３０２）、部分放電成分を検出した場合は部分放電量を算出し（Ｓ３０３）、部分放電量をユーザＩ／Ｆ１２を介して通知する（Ｓ３０４）。【００２１】
次に、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の一連の処理を規定回数実行したか否かを判定し、規定回数実行した場合は終了、規定回数実行していない場合はステップＳ３０６に進み、一定時間、例えば１時間とか半日等の待ち時間後、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４が実行される。これらのステップにより、定期的に部分放電量を計測し、部分放電量の時間変化をモニタリングすることができる。また、最新の部分放電量と過去に取得した部分放電量を比較することにより、劣化予兆を検出することができる。【００２２】
図４は、ユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例である。４１は、部分放電量の時間変動を示すグラフであり、故障判定閾値を設けて、部分放電量が閾値を超えた場合は、故障発生が近いと判定し、判定部１０が駆動電源制御信号１０ａを介して駆動電源２を停止、または出力低下などの対応を行う。また、４２は予兆診断部５における各種パラメータをユーザが設定するためのパラメータ設定画面である。なお、基準値や振幅判定閾値、故障判定閾値に関しては、電流値［Ａ］による設定のほか、電荷量［Ｃ］による設定ができるようにしても良い。また電圧でも良い。【００２３】
なお、上記実施例において、ノイズの影響が小さい場合は、波形幅判定閾値は省略して、振幅判定閾値のみで部分放電成分と判定しても良い。これにより処理が簡単となる。また、故障判定閾値を設けず、ユーザサイドで部分放電量の時間変動を示すグラフから判断しても良い。【００２４】
以上のように、本実施例は、部分放電検出装置であって、回転機への電圧印加により発生する部分放電信号およびノイズ信号を受けるセンサ部と、回転機の駆動電圧の周期に同期した同期信号を生成する同期信号発生部と、センサ部で受けたセンサ信号を同期信号の周期で積算して積算波形を生成する積算処理部と、センサ信号の積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出する部分放電検出部と、部分放電量をもとに回転機の異常を判定する判定部とを備える。【００２５】
また、回転機の部分放電を検出する部分放電検出方法であって、回転機に設置された部分放電検出センサからの検出センサ信号を、回転機の駆動電圧の周期ごとに積算して積算波形を生成し、積算波形から部分放電とノイズを分離して部分放電量を算出し、部分放電量をもとに回転機の異常を判定するように構成する。【００２６】
言い換えれば、本実施例は、部分放電は回転機の駆動電流の周期に応じて発生するので、駆動電流の周期毎に部分放電信号を積算することで部分放電信号を高精度に検出できる。【００２７】
よって、本実施例によれば、回転機の駆動信号周期と同期した電流センサ信号の積算処理を行い、積算データを元に部分放電成分とノイズ成分を分別することで、微弱な部分放電信号を高精度に検出できるため、回転機の故障予兆を早期に検出することができる。また、センサ信号に含まれる微弱な部分放電信号を高精度に検出可能な部分放電検出装置及び部分放電検出方法を提供することができる。
【実施例２】
【００２８】
図５は、本実施例における積算処理および部分放電量算出処理の一例を説明するための波形図である。なお、本実施例における部分放電検出装置の構成は、実施例１と同一であり、その説明は省略する。【００２９】
図５において、積算処理部８は、同期信号発生部１１からの同期信号１１ａの１周期区間を小区間に等分割し、小区間ごとに積算処理を行う。積算処理部８は、Ａ／Ｄ変換部７からのデジタル信号と、規定のカウント閾値５１とを比較してその大小を判定し、当該小区間にカウント閾値５１以上のデジタル信号が含まれる場合は当該小区間の積算値を１、当該小区間にカウント閾値５１以上のデジタル信号が含まれない場合は当該小区間の積算値を０として積算処理を行う（符号５２を参照）。【００３０】
部分放電検出部９では、積算データをもとに部分放電成分とノイズ成分を分別する。具体的には、積算カウント閾値５３を設けて、積算データの中から積算値が積算カウント閾値５３以上の小区間を抽出する（５４ａ〜５４ｆ）。次に、部分放電検出部９は、抽出した小区間が隣り合う連続区間数ｗを求める。そして、連続区間数ｗが連続区間判定閾値（ΔＷｔｈと呼ぶ）以上であれば、それらの区間を部分放電成分と判定する。例えば、ΔＷｔｈ＝２とした場合、小区間５４ａ、５４ｂにより連続区間数ｗ＝２、区間５４ｄ、５４ｅ、５４ｆにより連続区間数ｗ＝３が得られ、これらは部分放電成分と判定される。一方、小区間５４ｃは、連続区間数ｗ＝１であるため、ノイズ成分と判定される。部分放電検出部９は、上記処理により部分放電成分を検出後、小区間５４ａ、５４ｂ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの合計値を求め、これを部分放電量とし、判定部１０に通知する。判定部１０は、受信した部分放電量をユーザＩ／Ｆ１２を介して部分放電量を表示する。また、判定部１０は、部分放電量が規定の数値よりも大きい場合は、回転機１の故障や故障予兆と判断し、駆動電源制御信号１０ａにより、駆動電源２を停止、または出力低下などの対応を行う。【００３１】
図６は、ユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例である。図４で示した実施例１のユーザＩ／Ｆとの差異は、予兆診断部５のパラメータ設定画面６１である。すなわち、図４のパラメータ設定画面４２と比較して、振幅判定閾値、故障判定閾値の代わりに、カウント閾値５１、積算カウント閾値５３、連続区間判定閾値ΔＷｔｈに変更した構成となっている。【００３２】
なお、上記実施例において、ノイズの影響が小さい場合は、連続区間判定閾値は省略して、積算カウント閾値のみで部分放電成分と判定しても良い。これにより処理が簡単となる。【００３３】
以上、本実施例の部分放電検出装置は、回転機１の駆動信号周期を複数の小区間に分割し、小区間ごとに信号量の大小に基づいた積算処理を行うようにしたことで、実施例１と比較して積算処理に必要な演算負荷を低減することができる。
【実施例３】
【００３４】
図７は、本実施例における部分放電検出装置の構成図であり、実施例１の図１で示した対応する構成部分には同一の符号を付している。【００３５】
本実施例の特徴は、給電ケーブル３の相電流を検出するための電流センサ７４を取り付け、信号周期検出部７１を設けて、駆動電源２が出力する駆動信号の周期変動を検出する構成としたこと、また、Ａ／Ｄ変換部７と積算処理部８の間に、バッファ部７２と圧縮伸張部７３を設けて、デジタル信号の圧縮伸張処理を施す構成としたことである。その他の構成は実施例１の図１と同じであるため、詳細な説明は省略する。【００３６】
図７において、電流センサ７４は、駆動電源２が出力する三相信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の何れかに取り付けられ、検出された電流センサ信号７４ａを信号周期検出部７１に出力する。信号周期検出部７１は、電流センサ信号７４ａの電流波形と基準レベルとが交差するポイントを検出し、交差ポイントを検出するとバッファ部７２に交差検出信号７１ａを出力する。すなわち、図１で示した、電流センサ４は、三相分を一括して貫通するように設置されているので、その電流センサ信号４ａは周期が分からない。そのために、何れか１相に設置した電流センサ７４で、電流センサ信号７４ａの周期を検出する。【００３７】
図８は、信号周期検出部７１における交差点検出処理の一例を示すタイミング図である。信号周期検出部７１は、電流センサ信号７４ａと基準レベルを比較し、電流センサ信号７４ａが負側から正側に変化する交差ポイントを検出する。信号周期検出部７１は、交差ポイントを検出すると、交差検出信号７１ａを出力する。なお、基準レベルは、電流センサ信号７４ａの振幅の中心付近に設定されることが望ましい。また、電流センサ信号７４ａに部分放電信号や高周波ノイズが含まれている場合、基準レベル付近で発生したこれらの信号成分により、交差ポイントを誤検出することがある。このため、電流センサ信号７４ａにローパスフィルタを適用して部分放電信号や高周波ノイズを除去し、その後に基準レベルとの交差ポイントを検出することが望ましい。【００３８】
バッファ部７２は、Ａ／Ｄ変換部７からのデジタル信号を一時蓄積する。バッファ部７２は、信号周期検出部７１からの交差検出信号７１ａを受信すると、１つ前の交差検出信号７１ａを受信した時点から蓄積されたデジタル信号をＦＩＦＯで圧縮伸張部７３に出力する。【００３９】
図９は、圧縮伸張部７３における圧縮伸張処理の一例を示す波形図である。同図において、７２ａは、バッファ部７２からのバッファ出力信号７２ａであり、圧縮伸張処理が行われる前のデジタル信号波形である。７３ａは、圧縮伸張処理が行われた後のデジタル信号波形であり、圧縮伸張信号７３ａとして積算処理部８に出力される。図９に示すように、第１周期を積算周期Ｔｉと規定し、第２周期以降において積算周期Ｔｉからの差異（バッファ出力信号７２ａのデータ数増減）が生じた場合は、積算周期Ｔｉと一致するように、バッファ出力信号７２ａの圧縮伸張を行う。圧縮処理の場合は、バッファ出力信号７２ａのデータ間引き、伸張処理の場合は、バッファ出力信号７２ａのデータ補間などが実施される。同図の例では、駆動電源２が出力する駆動信号の周波数が徐々に高くなっていく様子を示しており、第１周期に対して第２周期以降の周期が短縮されるため、第２周期以降に対して伸張処理が施されている。後段の積算処理部８では、圧縮伸張信号７３ａを入力し、実施例１と同様の積算処理が行われる。【００４０】
なお、本実施例は、実施例２と組合せても良い。【００４１】
以上、本実施例の部分放電検出装置は、駆動電源２が出力する信号周期の変化を検出し、積算処理の周期が信号周期と一致するように電流センサ信号の圧縮伸張処理を施すようにした。このため、駆動電源２の信号周期が変化しても、中断なく積算処理を継続して実行することができる。
【実施例４】
【００４２】
図１０は、本実施例における部分放電検出装置の構成図であり、実施例１の図１で示した対応する構成部分には同一の符号を付している。【００４３】
本実施例の特徴は、給電ケーブル３の相電圧を検出するための電圧センサ１０２を取り付け、駆動電圧検出部１０１を設けて、駆動電源２が出力する駆動信号の電圧変動を検出する構成としたこと、また、駆動電圧の大きさ応じて積算処理を分割して行う構成としたことである。【００４４】
図１０において、電圧センサ１０２は、駆動電源２が出力する三相信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の何れかに取り付けられ、検出された電圧センサ信号１０２ａを駆動電圧検出部１０１に出力する。駆動電圧検出部１０１は、電圧センサ信号１０２ａと、同期信号発生部１１からの同期信号１１ａをもとに、同期信号１１ａの区間内における電圧センサ信号１０２ａの電圧レベルを測定し、電圧レベル情報１０１ａを積算処理部８に出力する。電圧レベルは、最大値、平均値、実効値などが用いられる。【００４５】
図１１は、積算処理部８における積算処理の一例を示すタイミング図である。図１１（ａ）は、横軸を時間、縦軸を駆動電圧（すなわち、駆動電圧検出部１０１より受信した電圧レベル情報１０１ａ）としたグラフである。駆動電圧に対し、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２（Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２）の２つの電圧レベルを設定し、Ｖｔｈ１以上の駆動電圧を領域Ｈ、Ｖｔｈ２以上かつＶｔｈ１未満の駆動電圧を領域Ｍ、Ｖｔｈ２未満の駆動電圧を領域Ｌとする。【００４６】
図１１（ｂ）は、積算処理Ｈ、Ｍ、Ｌを設けて、駆動電圧に応じて適用される積分処理を切り替える様子を示している。すなわち、駆動電圧が領域Ｈを遷移しているときは積算処理Ｈ（Ｈ１）、領域Ｍを遷移しているときは積算処理Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）、領域Ｌを遷移しているときは積算処理Ｌ（Ｌ１、Ｌ２）が適用される。積算処理Ｈ、Ｍ、Ｌはそれぞれ指定回数の積算処理を行った後、それぞれの積算データを部分放電検出部９に出力し、他の実施例と同様の部分放電量の算出処理がそれぞれの積算データに対して行われる。【００４７】
Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の閾値は、具体的には例えば、Ｖｔｈ１は回転機１の定格電圧、Ｖｔｈ２は定格電圧の７５％や５０％などの電圧を設定すればよい。また、閾値は２つに限定されるものではなく、１つであってもよく、また３つ以上を設定してもよい。なお、駆動電圧検出部１０１での電圧検出処理は、駆動信号１周期分の処理時間を要するため、積算処理部８での積算処理に対して、１周期分の遅延が発生する。電圧レベル情報１０１ａの１周期分のミスマッチを回避するため、積算処理部８では、Ａ／Ｄ変換部７からのデジタル信号を１周期分遅延させてから積算処理を行う構成とすることが望ましい。【００４８】
図１２は、ユーザＩ／Ｆ１２の表示画面の一例である。１２１は、駆動電圧の大きさに応じて積算処理を分割して行うために必要となるパラメータ設定であり、駆動電圧閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２のほか、積算処理Ｈ、Ｍ、Ｌのそれぞれに対して積算回数、振幅判定閾値、波形幅判定閾値を設定することもできる。また、１２２は、部分放電量のモニタリング画面であり、１２３は積算処理Ｈ、１２４は積算処理Ｍ、１２５は積算処理Ｌの時間変化を示す。また、１２６は故障予兆判定閾値であり、１２７は故障判定閾値である。積算処理Ｈは、高い駆動電圧に対する部分放電量の推移であるため、積算処理Ｍ、積算処理Ｌと比較して部分放電量が多く検出されるため、積算処理Ｈの時間変化を監視することで、故障予兆を早期に検出することができる。例えば、積算処理Ｈが故障予兆判定閾値１２６を超えた場合には、故障予兆として早期に検出でき、判定部１０から、例えばアラーム等を発することができる。【００４９】
一方、積算処理Ｍ、積算処理Ｌは、積算処理Ｈと比較して低い駆動電圧に対する部分放電量の推移であるため、回転機１の絶縁劣化が比較的進行した段階で部分放電量が検出され始めることになる。特に積算処理Ｌは、最も低い駆動電圧に対する部分放電量の推移であるため、故障診断の用途に利用することが可能であり、例えば、積算処理Ｌが故障判定閾値１２７を超えた場合には、絶縁劣化による故障発生が近いと判断し、判定部１０から駆動電源２を制御して駆動電源２を停止、または出力低下などを行う。なお、本実施例では、積算処理Ｍによる部分放電量については、特に故障判定を行わないが、積算処理ＬとＨの中間として、積算処理ＬとＨの故障判定の補助を行う処理としても良い。【００５０】
以上、本実施例の部分放電検出装置は、稼働中回転機１の駆動電圧の大きさに応じて積算処理を分割して行うことを可能とした。これにより、高い駆動電圧に対する積算データを利用して故障予兆を早期に検出できると共に、低い駆動電圧に対する積算データを利用して故障間近であることを検出し、駆動電源２の動作を停止、または低下させることができる。【００５１】
さらに、本実施例の部分放電検出装置は、鉄道や自動車に用いられる回転機に対して適用が可能である。例えば、鉄道に取り付けられた部分放電検出装置において、積算処理Ｌが、故障判定閾値１２７を超えた場合、駆動電圧を徐々に低下させていくことで、走行中の鉄道を安全に停止させることができる。また、自動車に取り付けられた部分放電検出装置において、積算処理Ｌが故障判定閾値１２７を超えた場合、自車の周囲に安全に停止できる場所があるときは、駆動電圧を徐々に低下させていき、自動運転制御と連動して、停止場所まで安全に自動車を誘導することができる。もし、周囲に停止できる場所がない場合は、広範囲で停止可能な場所を検索し、停止可能な場所に到着するまで絶縁劣化による故障が生じない大きさに駆動電圧を低下させる制御を行うことで、安全に自動車を誘導することができる。【００５２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…回転機、２…駆動電源、３…給電ケーブル、４…電流センサ、４ａ…電流センサ信号、５…予兆診断部、６…増幅部、７…Ａ／Ｄ変換部、８…積算処理部、９…部分放電検出部、１０…判定部、１０ａ…駆動電源制御信号、１１…同期信号発生部、１１ａ…同期信号、１２…ユーザＩ／Ｆ、２１…部分放電信号、２２，２３…ノイズ、２６ａ，２６ｃ…部分放電量、４１，１２２…部分放電量の時間変動グラフ、４２，６１，１２１…パラメータ設定画面、７１…信号周期検出部、７１ａ…交差点検出信号、７２…バッファ部、７２ａ…バッファ出力信号、７３…圧縮伸張部、７３ａ…圧縮伸張信号、７４…電流センサ、７４ａ…電流センサ信号、１０１…駆動電圧検出部、１０１ａ…電圧レベル情報、１０２…電圧センサ、１０２ａ…電圧センサ信号
【図１】
2017022032.tif 000003
【図２】
2017022032.tif 000004
【図３】
2017022032.tif 000005
【図４】
2017022032.tif 000006
【図５】
2017022032.tif 000007
【図６】
2017022032.tif 000008
【図７】
2017022032.tif 000009
【図８】
2017022032.tif 000010
【図９】
2017022032.tif 000011
【図１０】
2017022032.tif 000012
【図１１】
2017022032.tif 000013
【図１２】
2017022032.tif 000014
【国際調査報告】
2017022032.tif 000015
2017022032.tif 000016
2017022032.tif 000017
2017022032.tif 000018