(57)【要約】【課題】従来よりも高精度で安価に変圧器内部の異常診断を行うことのできる変圧器の内部異常診断方法を提供する。【解決手段】電流センサ４の検出信号が商用電源電圧６と同期し、かつ電流センサ４の検出信号とＡＥセンサ２の検出信号との信号発生時間差Δｔが同一となる場合が一定時間内に所定数以上（閾値数以上）ある場合に、部分放電と判定する。【選択図】図１
2008180681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の内部異常である部分放電を検出する変圧器の内部異常診断方法であって、部分放電によって生じる弾性波を検出するアコースティックエミッションセンサと、接地線に流れる電流を検出する電流センサを設け、前記電流センサの検出信号が変圧器への印加電圧と同期し、かつ前記電流センサの検出信号と前記アコースティックエミッションセンサの検出信号との時間差が同一となる場合が一定時間内に所定数以上ある場合に、部分放電と判定することを特徴とする変圧器の内部異常診断方法。
【請求項２】
前記アコースティックエミッションセンサからの信号と前記電流センサからの信号を、商用電源電圧が瞬時値０Ｖの時点から０．５サイクル分ごとに区切り、０．５サイクルごとに、それぞれの検出信号とその発生時間を記録することにより、前記アコースティックエミッションセンサの検出信号と前記電流センサの検出信号が当該変圧器への印加電圧の波高値と同期するか否かを確認することを特徴とする請求項１に記載の変圧器の内部異常診断方法。
【請求項３】
前記アコースティックエミッションセンサからの信号と前記電流センサからの信号を、商用電源電圧が瞬時値０Ｖの時点から０．５サイクル分毎に区切り、０．５サイクル毎に得られる、前記アコースティックエミッションセンサによる検出信号の大きさＰＡＥと、前記電流センサによる検出信号の大きさＰＣＴを用いてノイズを除去した後、前記アコースティックエミッションセンサによる検出信号の発生時間ＴＡＥと、前記電流センサによる検出信号の発生時間ＴＣＴを用いてグラフを描画し、そのグラフに基づいて部分放電を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器の内部異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器の経年劣化等によって変圧器内部で発生する部分放電（内部異常）を検出するための変圧器の内部異常診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、変圧器の内部異常診断方法としては、変圧器の絶縁油に含まれるガスの成分を分析（油中ガス分析）する方法、変圧器内部の部分放電によって生じる弾性波（超音波等）をアコースティックエミッションセンサ（ＡＥセンサ、超音波センサ）で検出する方法、部分放電発生時に接地線を流れる放電パルス信号を電流センサで検出する方法、前記のＡＥセンサによる信号と電流センサによる信号の時間差が同一のケースが連続した場合に放電と判定する方法（例えば、特許文献１参照）等が実用化されている。
【特許文献１】特開平４−１９４７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の変圧器の内部異常診断方法については、以下のような問題点があった。
【０００４】
まず、油中ガス分析で内部異常を診断する方法は、診断コストが高いため（例えば、診断コストは１５千円/台）、診断頻度が上げられないという問題があり、診断周期が長期化していた（例えば、２年周期で診断）。
【０００５】
また、ＡＥセンサによる方法は、簡便な方法ではあるもののノイズの問題があり、内部の異常によって生じた信号かノイズかの判定が困難で普及には至っていない。
【０００６】
また、電流センサによる方法も、変圧器外部のコロナ放電によるパルス信号を拾ってしまうなどノイズの影響があり、やはり普及には至っていない。
【０００７】
さらに、前記特許文献１のように、ＡＥセンサと電流センサを両方用いて信号検出を行い、両センサからの信号の時間差が同一となる信号検出が複数回続いた場合に部分放電と判定する方法は、偶然連続してノイズを拾ってしまう誤検出を判別できないという問題と、連続して放電しない初期放電を検出できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、従来よりも高精度で安価に変圧器内部の異常診断を行うことのできる変圧器の内部異常診断方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の特徴を有する。
【００１０】
［１］変圧器の内部異常である部分放電を検出する変圧器の内部異常診断方法であって、部分放電によって生じる弾性波を検出するアコースティックエミッションセンサと、接地線に流れる電流を検出する電流センサを設け、前記電流センサの検出信号が変圧器への印加電圧と同期し、かつ前記電流センサの検出信号と前記アコースティックエミッションセンサの検出信号との時間差が同一となる場合が一定時間内に所定数以上ある場合に、部分放電と判定することを特徴とする変圧器の内部異常診断方法。
【００１１】
［２］前記アコースティックエミッションセンサからの信号と前記電流センサからの信号を、商用電源電圧が瞬時値０Ｖの時点から０．５サイクル分ごとに区切り、０．５サイクルごとに、それぞれの検出信号とその発生時間を記録することにより、前記アコースティックエミッションセンサの検出信号と前記電流センサの検出信号が当該変圧器への印加電圧の波高値と同期するか否かを確認することを特徴とする前記［１］に記載の変圧器の内部異常診断方法。
【００１２】
［３］前記アコースティックエミッションセンサからの信号と前記電流センサからの信号を、商用電源電圧が瞬時値０Ｖの時点から０．５サイクル分毎に区切り、０．５サイクル毎に得られる、前記アコースティックエミッションセンサによる検出信号の大きさＰＡＥと、前記電流センサによる検出信号の大きさＰＣＴを用いてノイズを除去した後、前記アコースティックエミッションセンサによる検出信号の発生時間ＴＡＥと、前記電流センサによる検出信号の発生時間ＴＣＴを用いてグラフを描画し、そのグラフに基づいて部分放電を判定することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の変圧器の内部異常診断方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によって、変圧器内の部分放電による内部異常を、高コストであった従来のガス分析による診断方法よりも安価に、また精度の面で問題のあった従来の部分放電診断方法よりも高精度に診断を行うことができる。その結果、変圧器内の部分放電による内部異常を日常点検によって的確に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態において用いる変圧器の内部異常診断システムを示すものである。この診断システムは、診断対象変圧器１内に対して、変圧器１内の部分放電によって生じる弾性波（超音波）信号を検出するアコースティックエミッションセンサ（ＡＥセンサ、超音波センサ）２およびその増幅器（ＡＥプリアンプ）３と、部分放電発生時に接地線を流れる放電パルス信号を検出する電流センサ４と、商用電源６の電圧を検出する電圧検出端子７と、それらの検出データに基づいて演算・画像表示をして部分放電の判定を行う演算・表示装置５から構成されている。ここで、商用電源電圧を検出しているのは、変圧器１への印加電圧は商用電源電圧と同じ位相であるので、印加電圧の検出を商用電源電圧の検出で代用するためである。
【００１６】
なお、図２は、ＡＥセンサ２、電流センサ４、電圧検出端子７から演算・表示装置５に送られてくる信号の一例を示したものである。
【００１７】
そして、この実施形態においては、電流センサ４の検出信号が商用電源電圧（変圧器１への印加電圧）と同期し、かつ電流センサ４の検出信号とＡＥセンサ２の検出信号との信号発生時間差Δｔが同一となる場合が一定時間内に所定数以上（閾値数以上）ある場合に、部分放電と判定するようにしている。
【００１８】
具体的には、商用電源電圧の瞬時値０Ｖを起点として、０．５サイクル（例えば、６０サイクルの場合は１／１２０（Ｓ））毎に区切り、０．５サイクル毎に得られる、ＡＥセンサ２による検出信号の大きさＰＡＥと、電流センサ４による検出信号の大きさＰＣＴを用いてノイズを除去した後、ＡＥセンサ２による検出信号の発生時間ＴＡＥと、電流センサ４による検出信号の発生時間ＴＣＴを用いて、図３に示すような、電流センサ４による検出信号の発生時間ＴＣＴと前述の信号発生時間差Δｔ（＝ＴＡＥ−ＴＣＴ）をベクトル表示したグラフを描画し、そのグラフを網目に区切った区域内の点密度が閾値以上の区域が、電圧放電判定範囲（商用電源電圧の波高値と同期する範囲）にあるとき、部分放電と判定するようにしている。
【００１９】
以下に、図３に示すグラフの描画とそのグラフに基づく部分放電の判定の手順について説明する。
【００２０】
まず、ノイズ除去のために、電流センサ４による検出信号の大きさＰＣＴとＡＥセンサ２による検出信号の大きさＰＡＥの積がある閾値以上（またはある範囲内）であるような信号を取り出す。これは、変圧器１の内部放電により得られる信号の大きさと、変電所単位で発生する大きなノイズ、小さなノイズとを区別することで、大雑把にノイズを取り除くためである。
【００２１】
続いて、残った信号から信号発生時間差Δｔ（＝ＴＡＥ−ＴＣＴ）が負である信号を取り除く。これは、変圧器１内の部分放電によって生じる弾性波（超音波）信号の伝播速度は、部分放電によって接地線を流れる放電パルス信号の伝達速度に比べて遅いので、放電パルス信号を検出する電流センサ４の方が弾性波（超音波）信号を検出するＡＥセンサ２よりも早く信号検出することを利用したノイズ除去である。すなわち、信号発生時間差Δｔが負である信号は、部分放電による信号ではないからである。
【００２２】
上記のようにしておおまかなノイズを除いた信号から、電流信号発生時間ＴＣＴと信号発生時間差Δｔを用いて、図３に示すような、ベクトル表示によるグラフを描画する。
【００２３】
このベクトル表示によるグラフは、図３（ａ）に示すように、電流信号発生時間ＴＣＴを原点Ｏからの距離で表し、信号発生時間差Δｔを縦軸から円周方向への回転角度で表したものである。
【００２４】
これにより、電流信号発生時間がＴＣＴ１で、信号発生時間差がΔｔ１である信号は、図３（ａ）中のＡ点（ＴＣＴ１、Δｔ１）の位置に表示され、電流信号発生時間がＴＣＴ２で、信号発生時間差がΔｔ２である信号は、図３（ａ）中のＢ点（ＴＣＴ２、Δｔ２）の位置に表示される。
【００２５】
そして、上記のようにして描画されたグラフにおいては、変圧器１内で部分放電現象がある場合は、
（ア）部分放電の発生は印加電圧の波高値と同期する。
（イ）放電点が同一の場合、信号発生時間差Δｔが同一の信号が得られる。
という特性から、描画される点が図３（ｂ）に示すように偏在することになる。
【００２６】
そこで、この偏在具合について、図３（ｂ）に示すように、グラフをグリッド状（網目状）に区切った区域内の点数として検出し、点数の多い（密度の高い）区域が印加電圧（商用電源電圧）の波高値と同期している場合は、部分放電であると判定する。
【００２７】
これに対して、ノイズの場合は、信号発生時間差Δｔが一定でないため、グラフ上に全面的に分布することとなり、図３（ｂ）に示すような偏在は生じない。
【００２８】
このようにして、この実施形態では、ＡＥセンサおよび電流センサによる診断方法が本質的にノイズを拾い易いという点を克服することができる。
【００２９】
また、前記特許文献１に記載の診断方法の問題点である、偶然連続してノイズを拾ってしまう誤検出を判別できないという問題や連続して放電しない初期放電を検出できないという問題についても、この実施形態では、検出信号の全体的傾向から部分放電を判定しているうえ、印加電圧波高値と同期する検出信号を重視することで更なるノイズ除去が可能となっており、より高精度で部分放電を検知することができる。
【００３０】
さらに、検出信号を図３に示したようなグラフに描画することにより、演算・表示装置５による判定結果を作業者が視覚的に最終確認することができる。
【００３１】
したがって、この実施形態においては、変圧器１内の部分放電による内部異常を、高コストであった従来のガス分析による診断方法よりも安価に、また精度の面で問題のあった従来の部分放電診断方法よりも高精度に診断を行うことができる。その結果、変圧器１内の部分放電による内部異常を日常点検によって的確に検知することが可能となる。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例として、上記の実施形態に基づいて、変圧器の内部異常（部分放電）の診断を行った例を示す。
【００３３】
なお、その際に使用した各診断機器の諸元は、
ＡＥセンサ      周波数帯域：３００ｋＨｚ〜２．２ＭＨｚ
ＡＥプリアンプ  周波数帯域：１００Ｈｚ〜２０ＭＨｚ
ＡＥテスタ      最大入力電圧：５０ｍＶｐ−ｐ
周波数特性：１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ（−３ｄＢ）
検出感度：５０μＶ〜５ｍＶ
電流センサ      周波数特性：２０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚ
である。
【００３４】
そして、その診断結果を図４、図５に示す。それぞれの図において、（ａ）が各センサからの信号であり、（ｂ）が電流信号発生時間ＴＣＴと信号発生時間差Δｔをベクトル表示で描画したグラフである。
【００３５】
図４については、図４（ｂ）に示すように、描画された点が偏在しており、その偏在した区域が商用電源電圧の波高値と同期していることから、部分放電であると判定された。
【００３６】
これに対して、図５については、図５（ｂ）に示すように、描画された点がグラフ上に散らばって存在しており、部分放電ではないと判定された。
【００３７】
このようにして、変圧器の内部異常診断を的確に行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態における内部異常診断システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における各センサからの信号の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるベクトル表示グラフを示す図である。
【図４】本発明の実施例における診断結果を示す図である（内部放電あり）。
【図５】本発明の実施例における診断結果を示す図である（内部放電なし）。
【符号の説明】
【００３９】
１  変圧器
２  ＡＥセンサ
３  ＡＥプリアンプ
４  電流センサ
５  演算・表示装置
６  商用電源
７  電圧検出端子
【図１】
2008180681.tif 000003
【図２】
2008180681.tif 000004
【図３】
2008180681.tif 000005
【図４】
2008180681.tif 000006
【図５】
2008180681.tif 000007