(57)【要約】【課題】筒状体内に同軸に収容された導体を有する導電装置において、部分放電の強度を知ることができる導電装置の部分放電強度検出装置を得る。【解決手段】タンク１１内の部分放電によって発生する電磁波を電磁波検出器２１にて検出して高速フーリエ変換装置２３にてフーリェ変換を行い、周波数スペクトルを求める。タンク１１と内部高圧導体１２の寸法から想定できるＴＥ２１モードに対応する周波数をあらかじめ求めておき、抽出器２５にて当該周波数例えば６５０ＭＨｚでのスペクトル強度を求め、表示装置２８にスペクトル強度の経時変化等を表示する。ＴＥ２１モードは、筒状体の径方向の位置にほとんど依存しないので、放電強度の指標とできる。【選択図】図３０
2008116476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に収容され上記筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する導電装置における上記筒状体内で発生する電磁波の内のＴＥ２１モードの強度を求めてこれを部分放電強度の指標とする導電装置の部分放電強度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置や電力ケーブル等の導電装置の部分放電発生位置検出装置、特に筒状体の長さ方向と交差する方向の位置を的確に知ることができる導電装置の部分放電発生位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の導電装置であるガス絶縁機器の部分放電検出装置として、部分放電の周波数スペクトルの特性から異常を検出するもので、例えば周波数スペクトルに現れる複数のスペクトル強度の山のスペクトル幅を測定または比較して、コンタクトの接触不良、電気フロート、スペーサのクラックとボイド、金属線等の異常原因を診断しようとするものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１２３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の部分放電検出装置は上記の如きであったが、この方法では部分放電が径方向のどのあたりの位置で発生しているのかを、的確に知ることができなかった。異常の径方向の位置によっては早急に点検を要するものもあり、しばらくは放置しておいても有害ではないものもあることから、径方向の異常位置の判定を的確に行える装置が望まれている。
【０００５】
すなわち、例えばガス絶縁開閉装置（以下ＧＩＳという）の筒状体であるタンク内への異物の混入を考えた場合、同じ形状の異物でもタンク側にある場合は起立→浮上→破壊という段階を踏むのに対し、内部高圧導体側にある場合は直ちに破壊に結び付く可能性がある。よって、異物の径方向の位置を知ることは絶縁診断上重要なことである。
【０００６】
本発明の目的とするところは、上記のような問題点を解決して、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する導電装置における上記筒状体内で発生する部分放電が、筒状体の長さ方向と交差する方向のどの位置で発生したか、すなわち筒状体が円筒状であればその径方向のどの位置で発生したかを知ることができる導電装置の部分放電発生位置検出装置を得ることにある。さらに、部分放電の強度を知ることができる部分放電強度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る本発明の導電装置の部分放電強検出装置においては、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する導電装置における筒状体内で発生する電磁波の内のＴＥ２１モードの強度を求めてこれを部分放電強度の指標とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する導電装置における筒状体内で発生する電磁波の内のＴＥ２１モードの強度を求めてこれを部分放電強度の指標とするものであるので、ＴＥ２１モードは筒状体の長さ方向と交差する方向の位置にほとんど依存しないので本モードを検出することにより放電強度の正確な測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ガス絶縁機器等の導電装置の内部異常は、発生する部分放電の周波数スペクトルを検出することで診断できる。相分離母線ＧＩＳは円筒同軸構造をしているので、電磁波の伝搬に関して同軸導波管と見なすことができる。同軸導波管内を伝搬する電磁波モードには、ＴＥＭモード（ｔａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅ）、ＴＥｍｎモード、ＴＭｍｎモードの基本的に３種類のモードが存在する。ここで、ＴＥｍｎモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｄｅ）の場合は、ｍおよびｎは１以上の整数である。ＴＭｍｎモード（ｔrａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅ）の場合は、ｍは０以上の整数、ｎは１以上の整数である。各電磁波モードはそれぞれのモードに固有の電磁界分布をもつ。
【００１０】
図１〜図４は、各モードの電界分布の一例を示す特性図である。図１はＴＥＭモードとＴＥｍ１モードの特性を示し、図２はＴＭｍ１モードの径方向電界成分の径方向分布を示す。図３は、ＴＥ１１モードとＴＭ０１モードの電界の径方向成分を示す特性図、図４は、各モードの周波数分布図である。
【００１１】
ＴＥＭモードは、良く知られているように同軸中心からの距離に反比例する電界分布を示すことから、図１のように、電界強度と径方向位置とは１対１に対応する。放電発生源がタンク側にある場合、放電発生源から放射された電磁波は、放電発生源が内部高圧導体側にある場合に比べて内部高圧導体との結合が弱くなる。ＴＥＭモードの電磁波が発生するためには導体が２つ必要なことから、タンク側で放電した場合は内部高圧導体側で放電した場合に比べて内部高圧導体との結合が弱い分ＴＥＭモードの電磁波が発生しにくくなっている。
【００１２】
一方、図２のように、ＴＭｍ１モードは中心導体とタンク底面との間においてその強度が極小となる位置があり、電界強度と径方向位置は１対１に対応しない。また、図示はしていないが、ＴＥｍｎ、ＴＭｍｎモードの内ｎが２以上のモードについては、中心導体とタンクとの間においてその強度が極小となる位置があり、電界強度と径方向の位置とは１対１に対応しない。
【００１３】
ところで、部分放電源はＧＩＳのタンク内のある位置に偶発的に存在し、例えば中心導体表面や、タンク底面、スペーサ表面などが可能性としてある。それらの放電源において放電が発生すると電磁波が励起される。前述したように、ＧＩＳのように同軸構造容器内においては放電のエネルギにより各電磁波モードが励起される。励起される電磁波モードそれぞれの強度は放電の大きさや放電源の位置に依存する。
【００１４】
一般に励起源の強度、すなわち放電の強度が同じであれば、モード固有の電界強度分布において電界が高くなる場所で励起するとそのモードが強く励起される。すなわち、図１および図２に示した各モードの電界分布は各モードの電磁波強度の放電源位置依存性を示している。従って、例えば、ＴＥ１１モードの場合はタンク底面に放電源が存在する場合に比較して中心導体側に存在する方が強く励起されることを示している。一方、ＴＥ３１モードに関しては、タンク底面側に存在する方が強く励起されることを示している。
【００１５】
従って、部分放電によって発生するＴＥＭ、ＴＥｍｎ、ＴＭｍｎモードの内、ＴＥＭモード、ＴＥｍ１モードの強度を用いることによって放電源の径方向の位置を知ることができる。
なお、図２に示すようにＴＭモードは電界分布が中心導体表面とタンク底面の間で極小値をもち径方向の位置とモードの強度が１対１に対応しない。また、図示していないが、ＴＥｍｎモードの内、ｎが２以上のモードの場合にもＴＭモードと同様にモードの強度と径方向の位置が必ずしも１対１に対応しない場合がある。ゆえに、ＴＭモードを単独の指標として用いることは適当でない。但し、図３の特性図に示すようにＴＥＭモードやＴＥ１１モードに比べてその値は小さいので、ＴＥＭモードやＴＥ１１モード等に混在していても、それほど影響を与えない。
【００１６】
ところで、部分放電は放電の種類によって、また印加電圧によって決まる放電源周辺の電界によって放電の大きさが異なる。即ち、特定の電磁波モードの強度の違いだけでは、放電の大きさの違いを反映しているのか、あるいは、部分放電発生の径方向位置の違いを反映しているのかを知ることができない。従って、ある特定のモードの強度だけでは、放電源の径方向の位置を同定することは困難である。
【００１７】
放電の大きさは発生の都度変化するが、何らかの方法により放電の大きさの影響を除くことができれば、それは放電の大きさには依存せず、径方向だけに依存することになり、特定の電磁波モードの強度の違いは部分放電発生の径方向の位置の違いを反映することになるはずである。そうすれば、ＴＥＭモード、ＴＥｍ１モードの内のいずれかの電磁波モードの強さを検出することにより、放電源の径方向上の位置を知ることができる。
この発明は、上記のような着想に基づいてなされたもので、以下にいくつかの実施の形態について説明する。
【００１８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態を図５〜図１０について具体的に説明する。図５は筒状体であるＧＩＳのタンク内部に混入した導電性異物と部分放電の検知装置の構成を示す構成図、図６は検知装置の動作を示すフローチャートである。図７は部分放電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図、図８は部分放電がタンク側で発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図、図９は検知装置の検知結果を示す特性図、図１０は検知結果の時間変化を示す特性図である。
【００１９】
ところで、上記で述べたＴＥＭ、ＴＥ、ＴＭの各モードの周波数域は、図４の周波数分布図に示すような関係にある。例えば、ＴＥ１１モードの電磁波はある所定の周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域には存在しない。すなわち各電磁波モードには遮断周波数ｆｃが存在する。遮断周波数ｆｃとはある電磁波モードがその周波数以上でしか存在しないという周波数である。
【００２０】
この遮断周波数ｆｃは例えば、ＧＩＳのような同軸円筒構造の場合には理論的に計算できる。この遮断周波数ｆｃは導波管として働くＧＩＳ１０の形状で決るもので、内部高圧導体１２の外径をｘ、タンク１１の内径をｙとすると、ＴＥｍ１モードの遮断周波数は、近似的に次の（１）式
ｆｃ＝２ｃ・ｍ／π（ｘ＋ｙ）        ここに、ｃ：光速    （１）
で与えられる。例えば、内部高圧導体１２の外径ｘ＝１３０ｍｍ、タンク１１の内径ｙ＝５５０ｍｍとすると、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１は約２８１ＭＨｚとなる。ただし、厳密には電磁界の境界条件にもとづいた数値解析により得ることができる。
【００２１】
遮断周波数ｆｃから電磁波モードを特定することができる場合がある。例えば、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以下ではＴＥＭモードしか存在できないので、ｆｃＴＥ１１以下のスペクトル強度はＴＥＭモードのものであると判定できる。
従って、遮断周波数ｆｃＴＥ１１より小さい所定の周波数における成分の強さを求めれば、それがＴＥＭモードの強さである。そして、放電強度の影響を除くためにこのＴＥＭモードの強度と、ＴＥＭモード以外のＴＥやＴＭモードの強度との比を求めることにより正規化する。この正規化されたＴＥＭモードの径方向電界成分の強度と放電発生の径方向の位置ｄとは、１対１に対応するので、正規化されたＴＥＭモードの強さから、その放電の径方向の発生位置を知ることができる。
【００２２】
図５において、導電装置としてのＧＩＳ１０は次のように構成され、この発明の検知装置２０が設けられている。円筒状のタンク１１の中心部に、断面が中空円形の内部高圧導体１２がタンク１１と同軸になるようにして設けられている。内部高圧導体１２は、タンク１１の長さ方向に所定間隔をおいて設けられたコーン状の絶縁スペーサ１３により支持固定されている。また、タンク１１の内部、すなわち内部高圧導体１２の周囲には、絶縁媒体である六弗化硫黄ガス（以下、ＳＦ６ガスと表す）が充填されている。
【００２３】
タンク１１内部の異常状態として、内部高圧導体１２の表面に起立して固定された内部高圧導体固定針１５、タンク１２の内壁面に起立して固定されたタンク固定針１６、固定されていない自由異物１７、がそれぞれ放電発生源となる場合について考える。
【００２４】
検知装置２０は、次のように構成されている。電磁波検出器２１がタンク１１内に設置されている。タンク１１内部において部分放電が発生すると電磁波が発生する。この電磁波を電磁波検出器２１で検出し、検出した信号を増幅器２２で増幅し、高速フーリエ変換装置２３に取り込む。電磁波検出器２１は、タンク１１の内面と面一に形成された平板状のアンテナである。
【００２５】
そして、高速フーリエ変換装置２３により高速フーリエ変換を行い、周波数スペクトルを求める。さらに、抽出器２５によりこの周波数スペクトルのうち、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の第一の周波数ｆ１の成分の大きさＡ１（ｄＢＶ）と、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の第二の周波数ｆ２の成分の大きさＡ２（ｄＢＶ）を取出す。
【００２６】
割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。判定装置２７は、比率Ｕの大きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を図９の曲線Ｄに基づいて算出する。表示装置２８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｕの値を表示する。詳細は、後述する。
なお、図５における高速フーリエ変換装置２３、抽出器２５、割算器２６がこの発明における正規化手段である。
【００２７】
第一、第二の周波数ｆ１，ｆ２は、このＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の周波数の区域と、ｆｃＴＥ１１以上の区域からそれぞれ選ぶ。すると、第一の周波数ｆ１においてはＴＥＭモードの波だけしか含まない。前述のように、例えば内部高圧導体１２の外径ｘ＝１３０ｍｍ、タンク１１の内径ｙ＝５５０ｍｍとすると、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１は約２８１ＭＨｚになる。
【００２８】
例えば、ｆ１＝８０ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨｚに選ぶ。このように選ぶと、第一の周波数ｆ１の成分と第二の周波数ｆ２の成分の各大きさの違いは、電磁波中に含まれるＴＥＭ波とＴＥ波との違いを反映するものになる。そして、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるか、タンク１１側にあるかで電磁波中に含まれるＴＥＭ波の割合が違ってくる。
【００２９】
次に動作について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。タンク１１内に、放電発生源としての上記の各種の異物である内部高圧導体固定針１５、タンク固定針１６、自由異物１７のうちの一つを取り付け、電圧を印加する。ステップＳ１１において、その時の部分放電にともなって発生する電磁波を電磁波検出器２１にて検出し、ステップＳ１２において電磁波検出器２１からの信号を増幅器２２で増幅する。
【００３０】
ステップＳ１３において、増幅した信号を高速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フーリエ変換を行い、周波数スペクトルを求める。放電発生源が内部高圧導体固定針１５（図５参照）の場合の周波数スペクトルを図７に、タンク固定針１６（図５参照）の場合の周波数スペクトルを図８に示す。なお、図７、図８において、横軸が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈｚ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（ｄＢＶ）である。
【００３１】
ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の成分に着目すると、放電発生源が内部高圧導体固定針１５の場合である図７の方が、放電発生源がタンク固定針１６の場合である図８よりもかなり大きくなっている。
【００３２】
ステップＳ１４において、高速フーリエ変換装置２３により求めた周波数スペクトルから、例えばｆ１＝８０ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大きさＡ１，Ａ２を抽出器２５により抽出する。
【００３３】
ステップＳ１５において、割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。上述のように、第一の周波数ｆ１はＴＥＭモードの波だけしか含まないので、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２は、電磁波中に含まれるＴＥＭ波の割合を反映するものになる。なお、比率Ｕを求めて第一の周波数ｆ１の成分Ａ１の値を第二の周波数ｆ２の成分Ａ２により正規化するのは、放電源が同じ場所にあっても放電発生の都度Ａ１やＡ２の大きさは変化するが、放電源が同じ場所にあれば放電電磁波中に含まれるＴＥＭ波の割合はほとんど変わらないので、正規化することにより放電の大きさが変わることの影響をなくすことができるためである。
【００３４】
ステップＳ１６において、判定装置２７は比率Ｕの時間変化の有無を判定する。時間変化があれば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によるものであると判定し、ステップＳ１８において表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。自由異物の場合は内部高圧導体１２とタンク１１との間を行き来するので、すなわち径方向に移動していることになり、比率Ｕが時間的に増減する。この場合、それは自由異物による部分放電により発生した電磁波の信号であると言える。
【００３５】
ステップＳ１６において比率Ｕが時間に対して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物であると判定する。
【００３６】
ステップＳ１６の判定において、放電発生源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、図１０の特性Ｅのように所定値Ｕ１、タンク１１近傍にある場合は特性ＦのようにＵ１よりも小さい所定値Ｕ２を示し、時間的に変化しない。また、自由異物であれば特性Ｇのように時間的に所定値Ｕ１と所定値Ｕ２との間を変化する。従って、固定異物か自由異物か判別することができる。なお、図１０において、横軸は時間ｔ（ｍｓ）、縦軸はＵの大きさである。
【００３７】
ステップＳ２０において、部分放電の位置を求める。比率Ｕは、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。図９は、横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦軸に比率Ｕの値をプロットした曲線Ｄを示すものである。
【００３８】
この曲線Ｄは、ＧＩＳの寸法により予め想定することができ、放電発生源が内部高圧導体１２の近傍にあるとき比率Ｕ＝Ｕ１、タンク１１の近くの場合は比率Ｕ＝Ｕ２である。比率Ｕの値が大きいほど部分放電の位置が内部高圧導体１２に近いことが分る。すなわち、放電発生源の径方向、すなわちタンク１１の長さ方向と交差する方向の位置を知ることができる。
【００３９】
従って、ステップＳ２０において、判定装置２７は図９の曲線Ｄに相当するデータテーブルに基づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。
例えばＵ＝Ｕ１の場合は、内部高圧導体１２近傍で部分放電が発生していることが分る。
【００４０】
ステップＳ２１において、表示装置２８に「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステップＳ２０において判定装置２７により求めた放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を例えば「内部高圧導体側」と表示する。あわせて、データテーブルに基づき図９の曲線Ｄを表示し、その上に比率Ｕ＝Ｕ１の値を点Ｈとして表示する。さらに、比率Ｕの時間変化を図１０の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様に時間軸を横軸にとって表示する。
【００４１】
表示装置２８により、図９に示すような予め内部高圧導体１２から放電発生位置までの距離に対応してＵ＝Ａ１／Ａ２をプロットした曲線Ｄ上に比率Ｕ＝Ｕ１を点Ｈとして表示することにより、異物による部分放電発生の位置を視覚的に捉えることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１１〜図１４は、この発明の他の実施の形態を示すものであり、図１１は部分放電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトル、図１２は部分放電がタンク側に発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。図１３は６５０ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存性、図１４は７８５ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存性を示す特性図である。
【００４３】
ところで、上述したように図５の実施の形態においては、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１が２８１ＭＨｚであり、第一の周波数ｆ１を８０ＭＨｚ、第二の周波数ｆ２を１ＧＨｚに選んだ。従って、第一の周波数ｆ１における成分の強さはＴＥＭモードの電磁波の強さであり、第二の周波数ｆ２における成分の強さは図４のようにＴＥＭ、ＴＥ、ＴＭモードの電磁波が混在したものの強さである可能性がある。
【００４４】
図２あるいは図３に示したように、ＴＭモードは電界分布が中心導体表面とタンク底面（内面）との間で極小値をもち、径方向の位置とモードの強度とが１対１に対応しない。このため、上記ＴＭモードを含まないモード、例えばＴＥｍ１モードだけの強さを用いた方が、放電発生の径方向位置を一層感度良く特定できる。以下、具体的に説明する。
【００４５】
検地装置２０は、図５に示したものと同様のものを用いる。但し、この実施の形態においては、抽出器２５が抽出する周波数成分が図５のものとは異なる。
すなわち、高速フーリエ変換装置２３により高速フーリェ変換を行い、求められた周波数スペクトルから抽出器２５により第１のモードであるＴＥ２１モードの成分の大きさＡ１（ｄＢＶ）と、第二のモードであるＴＥ３１モードの成分の大きさＡ２（ｄＢＶ）を取出す。ＴＥ２１、ＴＥ３１モードの周波数の検出方法に関しては後述する。
【００４６】
割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。判定装置２７は、比率Ｕの大きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を図９の曲線Ｄと同様の曲線に基づいて算出する。表示装置２８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｕの値を表示する。
【００４７】
ここで、本実施の形態を実現するためには、検出するべきＴＥ２１モードとＴＥ３１モードの電磁波がいかなる周波数において検出できるかをあらかじめ知っておく必要がある。それぞれのモードの強度を示す周波数は、次のようにして求めることができる。すなわち、ＴＥｍｎモードの電磁波は理論的にタンク円周回転方向にｓｉｎ（ｍθ）あるいはｃｏｓ（ｍθ）なる周期性をもつことが知られている。ここで、θは放電源とセンサのタンク円周方向への回転角度である。すなわち、センサをタンク円周方向に移動させると、その強度はｓｉｎ（ｍθ）あるいはｃｏｓ（ｍθ）なる周期性をもつ。
【００４８】
従って、ある特定の周波数成分の円周方向依存性を測定しその強度の周期がπ/ｍであればその周波数はＴＥｍｎモードと判断することができる。このようにして、ある特定の周波数ピークがどの電磁波モードであるかを知ることができる。従って、工場試験時、あるいは、ＧＩＳ設置場所において模擬放電源等によりセンサと放電源の角度依存性を測定することにより、そのＧＩＳにおける各モードの周波数を知ることができる。
【００４９】
さて、具体的に電磁波モードと周波数との関係の求め方について述べる。図１１は模擬放電源を中心導体上に設置して測定した周波数スペクトル、図１２はタンク底面側に設置して測定した周波数スペクトルである。図中には理論的に計算した各モードＴＥ１１、ＴＥ２１、ＴＥ３１、ＴＥ４１、ＴＥ１２、ＴＥ２２、ＴＭ０１、ＴＭ１１、ＴＭ２１の遮断周波数も記入した。
【００５０】
図１３と図１４は、図１２内に示した周波数スペクトル上の周波数ｆ１と周波数ｆ２での強度に関してセンサと放電源の角度位置を相対的に変化させたときの特性である。周波数ｆ１に関しては山が４個、周波数ｆ２に関しては山が６個あることがわかる。従って、先に述べたように、周波数ｆ１はＴＥ２１モード、周波数ｆ２はＴＥ３１モードのスペクトルピークであることがわかる。このようにして、スペクトルピーク強度の円周位置依存性を測定することにより、各周波数ピークのモードを知ることができる。
【００５１】
以上のことから本実施の形態では、例えば第一の周波数としてＴＥ２１モードであるｆ１＝６５０ＭＨｚを選択し、第２の周波数としてＴＥ３１モードであるｆ２＝７８５ＭＨｚを選ぶ。これらの周波数を選ぶと、第一の周波数ｆ１の成分と第二の周波数ｆ２の成分の大きさの違いは、電磁波中に含まれるＴＥ２１モードとＴＥ３１モードとの違いになる。
【００５２】
次に動作について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。タンク１１内に、放電発生源としての上記の各種の異物である内部高圧導体固定針１５、タンク固定針１６、自由異物１７のうちの一つを取り付け、電圧を印加する。ステップＳ１１において、その時の部分放電にともなって発生する電磁波を電磁波検出器２１にて検出し、ステップＳ１２において電磁波検出器２１からの信号を増幅器２２で増幅する。
【００５３】
ステップＳ１３において、増幅した信号を高速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フーリェ変換を行い、周波数スペクトルを求める。放電発生源が内部高圧導体固定針１５の場合の周波数スペクトルが図１１、タンク固定針１６の場合の周波数スペクトルが図１２である。なお、図１１、図１２において、横軸が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈｚ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（ｄＢＶ）である。ＴＥ２１モードの成分、即ち周波数ｆ１の強度に着目すると、放電発生源が内部高圧導体固定針とタンク固定針１６の場合でほとんど変化しないが。ＴＥ３１モード、即ち周波数ｆ２での強度を見ると、設置タンク固定針の方がその強度は大きい。
【００５４】
ステップＳ１４において、高速フーリエ変換装置２３により求めた周波数スペクトルから、ｆ１＝６５０ＭＨｚ、ｆ２＝７８５ＭＨｚにおける成分の大きさＡ１、Ａ２を抽出器２５により抽出する。
【００５５】
ステップＳ１５において、割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。上述のように、第一の周波数ｆ１はＴＥ２１モードだけしか含まず、第二の周波数ｆ２はＴＥ３１モードしか含まないように選んでいるので、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２は、電磁波中に含まれるＴＥ２１波とＴＥ３１波の比になる。なお、第一の周波数ｆ１の成分Ａ１の値を第二の周波数ｆ２の成分Ａ２により比率Ｕを求めるのは、放電発生の都度Ａ１やＡ２の大きさが変化するが、比によって判定すればこの影響をなくすことができるためである。
【００５６】
ステップＳ１９において、判定装置２７は比率Ｕの時間変化の有無を判定する。時間変化があれば、ステップＳ２０において、この放電は自由異物によるものであると判定し、ステップＳ２１において表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。自由異物の場合は内部高圧導体１２とタンク１１との間を行き来するので、すなわち径方向に移動していることになり、比率Ｕが時間的に増減する。この場合、それは自由異物による部分放電により発生した電磁波のスペクトルであると言える。
【００５７】
ステップＳ１９において比率Ｕが時間に対して変化せず一定の場合は、ステップＳ２１において放電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物であると判定する。
【００５８】
ステップＳ１９の判定において、放電発生源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、所定値Ｕ３、タンク１１近傍にある場合は特性ＦのようにＵ３よりも小さい所定値Ｕ４を示し、時間的に変化しない。また、自由異物であれば時間的に所定値Ｕ３と所定値Ｕ４との間を変化する。従って、固定異物か自由異物か判別することができる。
【００５９】
ステップＳ２０において、部分放電の位置を求める。比率Ｕは、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。従って、予め図９の曲線Ｄと同様の横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦軸に比率Ｕの値をプロットした曲線を求めておく。
【００６０】
この曲線は、ＧＩＳの寸法により予め決るものであり、放電発生源が内部高圧導体１２の近傍にあるとき比率Ｕ＝Ｕ３、タンク１１の近くの場合は比率Ｕ＝Ｕ４である。比率Ｕの値が大きいほど部分放電の位置が内部高圧導体１２に近いことが分る。すなわち、放電発生源の径方向の位置を知ることができる。
【００６１】
従って、ステップＳ２０において、判定装置２７は比率Ｕと距離ｄとの関係を示すデータテーブルに基づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。例えばＵ＝Ｕ３の場合は、内部高圧導体１２の近傍において部分放電が発生していることが分る。
【００６２】
上記実施例では第１のモードとしてＴＥ２１モード、第２のモードとしてＴＥ３１モードの強度比Ｕ＝Ａ１（ＴＥ２１）／Ａ２（ＴＥ３１）を用いて放電源の径方向位置を推定できるようにしたが、第１のモードとしてＴＥＭモードを用いても強度比Ｕ＝Ａ１（ＴＥＭ）／Ａ２（ＴＥ２１）あるいはＵ＝Ａ１（ＴＥＭ）／Ａ２（ＴＥ３１）にて推定するようにしても良い。
【００６３】
第１のモードとしてＴＥＭモードを用いると次のような効果がある。ＴＥＭモードの最低遮断周波数はＴＥ１１モードの遮断周波数であり、本周波数は前述したように理論的に計算できる。ＴＥ１１モードの遮断周波数以下の周波数ではＴＥＭモードしか存在しないので、ＴＥＭモードの周波数は実験的に円周位置依存性を測定することなく特定できる。従って、ＴＥＭモードを第１の検知周波数とすることにより、モード間の比を求める手順が容易となる。
【００６４】
実施の形態３．
図１５は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す検知装置の構成図である。この実施の形態では、検知装置２０ａは電磁波検出器２１ａ以外は図５の検知装置２０と同様のものである。電磁波検出器２１ａをスペーサ１３の外周部に設置しスペーサ１３から漏れてくる電磁波を検出するようにした。
【００６５】
このような電磁波検出器２１ａとしてはループ型のアンテナを用いることができる。スペーサ１３は誘電体であるので、タンク１１内部の部分放電によって発生した電磁波はスペーサ部からタンク１１外部に漏れてくる。スペーサ外部に設置した電磁波検出器２１ａをスペーサ外周にそって回転させることによって検出している周波数とモードとの関係が明らかにできる。本構成では電磁波検出器を円周方向に回転させることができるので、模擬放電等によって周波数と電磁波モードの関係を知ることが容易となる。
【００６６】
実施の形態４．
ところで、部分放電により発生する電磁波において、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域においてはＴＥ波及びＴＭ波は存在せずＴＥＭ波しか存在しない。しかし、ＴＥＭ波は図４、図１１に示したようにＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の区域においても存在し、ＴＥ波とＴＭ波とＴＥＭ波の三者が混在する。
【００６７】
前述したように、周波数スペクトルにおいて、ある特定の周波数ピークがどのモードであるかを判定するには、模擬的な部分放電を発せさせ、スペクトル強度のタンク円周位置依存性を測定しなければならない。実際の運転中のＧＩＳにおいては、このような模擬的な部分放電を発生させることが困難な場合がある。この場合、ある特定のモードである周波数ｆ２の選定が困難となる。このような場合は、特定の周波数でのスペクトル強度を選ぶのではなく、ある周波数帯でのスペクトル強度の積分値を選べばよい。具体的な区域としては、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の所定範囲の区域における積分値Ｓ１、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の所定範囲の区域における積分値Ｓ２を求め、この両者の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求めればよい。
【００６８】
図１６〜図１８は、上記比率Ｖに基づいて判定するこの発明の他の実施の形態を示すもので、図１６は検知装置の構成図である。図１７は検知装置の動作を示すフローチャート、図１８は図１６の検知装置の検知結果を示す特性図である。図１６において、検知装置３０は、次のように構成されている。増幅器２２で電磁波検出器２１の信号を増幅し、高速フーリエ変換装置２３に供給するのは、図５の検知装置２０と同様である。
【００６９】
積分装置３１は、高速フーリエ変換装置２３により高速フーリエ変換を行って求めた周波数スペクトルに基づき、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ１、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ２を求める。割算器２６は、積分値Ｓ１とＳ２の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。
【００７０】
判定装置２７は、比率Ｖの大きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を算出する。
図１８に比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２をプロットしたものを示す。横軸は、図９と同様、放電発生源の内部高圧導体１２からの距離であり、放電異物が内部高圧導体１２近辺にあるときは所定の値Ｖ１を、タンク１１近傍にあるときは、所定の値Ｖ１より小さい別の所定の値Ｖ２になる。このように、図１８において比率Ｖの値を曲線Ｊ上にプロットすることによっても放電発生源の径方向の位置を知ることができる。
【００７１】
表示装置２８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｖの値を表示する。
なお、図１６における高速フーリエ変換装置２３、積分器３１、割算器２６がこの発明における正規化手段である。
【００７２】
次に動作を図１７のフローチャートによって説明する。
ステップＳ３４において、高速フーリエ変換装置２３により求めた周波数スペクトルから、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１を例えば上述のｆｃＴＥ１１＝２８１ＭＨｚとし、ｆ＝０〜２８０ＭＨｚまでの範囲におけるスペクトル強度の積分値Ｓ１、及びｆ＝２８１〜１２００ＭＨｚまでの範囲におけるスペクトル強度の積分値Ｓ２を積分器３１により求める。
【００７３】
ステップＳ３５において、割算器２６により、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。上述のように、得られた周波数スペクトルはｆｃＴＥ１１未満の区域においてはＴＥＭモードだけしか含まず、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２は、電磁波中に含まれるＴＥＭ波の割合を反映するものになる。比率Ｖを求めて積分値Ｓ１を積分値Ｓ２により正規化するのは、放電発生の都度Ｓ１やＳ２の大きさが変化するので、この影響を正規化することによりなくすためである。
【００７４】
ステップＳ１６において判定装置２７は、比率Ｖの時間変化の有無を判定する。時間変化があれば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によるものであるとして、ステップＳ１８において表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。
【００７５】
ステップＳ１６において比率Ｖが時間に対して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物であるとする。放電発生源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、図１８の曲線Ｊにおける所定値Ｖ１、タンク１１近傍にある場合は上記Ｖ１よりも小さい所定値Ｖ２を示し、時間的に変化しない。
【００７６】
ステップＳ３６において、部分放電の位置を求める。比率Ｖは、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。図１８は、横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦軸に比率Ｖの値をプロットした曲線Ｊを示すものである。この曲線Ｊは、上述の図９の曲線Ｄと同様にＧＩＳの寸法により予め想定することができ、放電発生源が内部高圧導体１２近傍にあるとき比率Ｖ＝Ｖ１、タンク１１の近くにある場合は比率Ｖ＝Ｖ２である。
【００７７】
従って、ステップＳ３６において、判定装置２７は図１８の曲線Ｊに相当するデータテーブルに基づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。
例えばＶ＝Ｖ２の場合は、図１８において曲線Ｊ上のＫ点であり、タンク１１側で部分放電が発生していることが分る。
【００７８】
ステップＳ２１において、表示装置２８に「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステップＳ２１において判定装置２７により求めた放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を例えば「タンク側」と表示する。あわせて、データテーブルに基づき図１８の曲線Ｊを表示し、その上に比率Ｖ＝Ｖ２の値を点Ｋとして表示する。さらに、比率Ｖの時間変化を図１０の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様にして表示する。
【００７９】
なお、上記実施の形態では、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域のスペクトル強度の積分値Ｓ１とＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の区域のスペクトル強度の積分値Ｓ２という２つの積分値の違いを用いた。しかし、この２つ以外に全周波数域に亘るスペクトル強度の積分値ＳＴを用いてもよい。
【００８０】
つまり３つの積分値Ｓ１，Ｓ２，ＳＴのうち任意の２つを選んで、すなわちＶ＝Ｓ１／Ｓ２の代りに、Ｗ＝Ｓ１／ＳＴあるいはＸ＝Ｓ２／ＳＴを求めて、予め求めておいた図１８の曲線Ｊと同様のデータターブルに基づいて放電発生源の径方向の位置を同定できる。また、この比率Ｗや比率Ｘの時間変化を追うことによって放電発生源が固定異物なのか自由異物なのかを知ることができる。
【００８１】
実施の形態５．
また、実際にＧＩＳが稼働している場所においては、センサ位置は固定の場合が多い。また、試験的に部分放電源をＧＩＳ内部に設置して、図１３、１４のようなセンサと放電源の角度依存性を測定することも、困難である。従って、特定の周波数ピークがどのモードであるかを実験的に知るのは困難な場合がある。
【００８２】
このような場合は、特定のモードに対応する周波数のスペクトル強度を選ぶのではなく、ＧＩＳの構造から計算したＴＥ３１モードの遮断周波数を境界として、それ以上とそれ以下の周波数スペクトル強度の積分値を選んでも良い。具体的な区域としては、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１未満の所定範囲の区域における積分値Ｓ１、ＴＥ３１モードのｆｃＴＥ３１より大きい所定範囲の区域における積分値Ｓ２を求め、この両者の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求めればよい。
【００８３】
検知装置は、図１６の検知装置３０と同様のものであるが、その動作が若干異なる。積分装置３１は、高速フーリエ変換装置２３により高速フーリェ変換を行って求めた周波数スペクトルに基づき、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１以下の区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ１、ｆｃＴＥ３１より大きい区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ２を求める。割算器２６は、積分値Ｓ１とＳ２の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。
【００８４】
判定装置２７は、比率Ｖの大きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を算出する。図７と同様に、比率Ｖの値を曲線Ｊ上にプロットすることによっても放電発生源の径方向の位置を知ることができる。表示装置２８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｖの値を表示する。
【００８５】
次に動作は図１７のフローチャートと同様であるので、これによって説明する。
ステップＳ３５において、高速フーリエ変換装置２３により求めた周波数スペクトルから、ｆ＝０〜７３０ＭＨｚまでの範囲におけるスペクトル強度の積分値Ｓ１、及びｆ＝７３０〜１２００ＭＨｚまでの範囲におけるスペクトル強度の積分値Ｓ２を積分器３１により求める。７３０ＭＨｚはＴＥ３１モードの遮断周波数である。
【００８６】
ステップＳ３５において、割算器２６により、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。上述のように、得られた周波数スペクトルは７３０ＭＨｚ以下の区域においてはＴＥＭモード、ＴＥ１１、ＴＥ２１だけしか含まない。これらのモードはすべて放電源が中心導体に近いほどその強度が大きくなるモードである。一方、７３０ＭＨｚ以上の周波数成分は中心導体に近いほどその強度が弱くなる。従って、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２は、その大きさが放電源の径方向の位置と１対１に対応する。積分値Ｓ１と積分値Ｓ２の比率Ｖを求めて径方向位置の判断基準とするのは、放電発生の都度Ｓ１とＳ２の大きさが比例関係を保ちつつ変化するので、この影響をなくすためである。
【００８７】
ステップＳ１６において判定装置２７は、比率Ｖの時間変化の有無を判定する。時間変化があれば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によるものであるとして、ステップＳ１８において表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。
【００８８】
ステップＳ１６において比率Ｖが時間に対して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物であるとする。放電発生源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、所定値Ｖ３、タンク１１近傍にある場合は上記Ｖ３よりも小さい所定値Ｖ４を示し、時間的に変化しない。
【００８９】
ステップＳ３６において、部分放電の位置を求める。比率Ｖは、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦軸に比率Ｖの値をプロットした曲線は、上述の図１７の曲線Ｊと同様にＧＩＳの寸法により予め決るものであり、放電発生源が内部高圧導体１２の近傍にあるとき比率Ｖ＝Ｖ３、タンク１１の近くの場合は比率Ｖ＝Ｖ４である。
従って、ステップＳ３６において、判定装置２７は比率Ｕと距離ｄのデータテーブルに基づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。
【００９０】
ステップＳ２１において、表示装置２８に「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステップＳ３６において判定装置２７により求めた放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を例えば「タンク表面上」と表示する。あわせて、データテーブルに基づき図１７の曲線Ｊと同様の曲線を表示し、その上に比率Ｖの値を点として表示する。さらに、比率Ｖの時間変化を図１０の特性Ｅ、Ｆ、Ｇと同様にして表示する。
【００９１】
実施の形態６．
図１９〜図２４は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図１９は検知装置の構成図、図２０は検知装置の動作を示すフローチャートである。図２１、図２２は内部高圧導体側において部分放電が発生したときに発生する電磁波のそれぞれ低い方の帯域フィルタ、高い方の帯域フィルタを通過した波形である。図２３、図２４はタンク側において部分放電が発生したときに発生する電磁波のそれぞれ低い方の帯域フィルタ、高い方の帯域フィルタを通過した波形である。
【００９２】
この実施の形態は、図５や図１６に示した実施の形態のように周波数スペクトルを求めなくとも放電発生源の径方向の位置、及び放電発生源が固定異物なのか自由異物なのかを判断することができるものである。
【００９３】
図１９において、検知装置４０は、次のように構成されている。低い方の帯域フィルタ４１は、増幅器２２で増幅された電磁波検出器２１の信号のうち、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１、例えば上述のｆｃＴＥ１１＝２８１ＭＨｚ未満の区域における所定の周波数帯域、例えば１５０〜２５０ＭＨｚの信号を通過させる。低い方の帯域フィルタ４１を通過した信号は整流器４２に整流され、ピークホールド回路４３にてその最大値Ｂ１が記憶される。
【００９４】
高い方の帯域フィルタ４４は、増幅器２２で増幅された電磁波検出器２１の信号のうち、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の区域における所定の周波数帯域、例えば９００〜１０００ＭＨｚの信号を通過させる。高い方の帯域フィルタ４４を通過した信号は整流器４５にて整流され、ピークホールド回路４６にてその最大値Ｂ２が記憶される。
【００９５】
割算器２６は、各最大値Ｂ１，Ｂ２の比率Ｙ＝Ｂ１／Ｂ２を求める。判定装置２７は、比率Ｙの大きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を算出する。
表示装置２８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｙの値を表示する。
なお、図１９における帯域フィルタ４１，４４、整流回路４２，４５、ピークホールド回路４３，４６、割算器２６がこの発明における正規化手段である。
【００９６】
次に動作を図２０のフローチャートによって説明する。ステップＳ１１において、電磁波検出器２１により検出し、ステップＳ１２において増幅する。ステップＳ５３において、低い方の帯域フィルタ４１、高い方の帯域フィルタ４４でそれぞれの周波数帯域の信号を通過させ、整流する。
ステップＳ５４において、ピークホールド回路４３，４６に低い方の帯域及び高い方の帯域フィルタ４１，４４を通過した信号を入力し、各最大値Ｂ１，Ｂ２を記憶する。
【００９７】
ステップＳ５５において、割算器２６によりＹ＝Ｂ１／Ｂ２を求める。ステップＳ１６において、判定装置２７は比率Ｙの時間変化の有無を判定する。時間変化があれば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によるものであると判定し、ステップＳ１８において表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。
ステップＳ１６において比率Ｙが時間に対して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物であると判定する。
【００９８】
ステップＳ５６において、部分放電の位置を求める。比率Ｙは、放電発生源が内部高圧導体１２側にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。図６や図１７のステップＳ２０，Ｓ３６と同様にして、比率Ｙの値と内部高圧導体からの距離に関するデータテーブルに基づき、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。このデータテーブルも同様にＧＩＳの寸法により予め想定することができ、放電発生源が内部高圧導体１２の近くにあるときＹの値は大きく、タンク１１の近くにある場合はＹの値は小さい。
【００９９】
放電発生源が内部高圧導体１２近傍にある場合、１５０〜２５０ＭＨｚの低い方の帯域フィルタ４１を通過した波形は図２１のようになり、９００〜１０００ＭＨｚの高い方の帯域フィルタ４４を通過した波形は図２２のようになる。このとき、ピークホールド回路４３で検出される最大値Ｂ１は図２１より約６／１０００Ｖ、ピークホールド回路４６で検出される最大値Ｂ２は図２３より７／１０００Ｖであり、これよりＹ＝６／７＝０．８６となる。なお、図２１、図２２において、横軸が時間ｔ（ｓ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（Ｖ）である。
【０１００】
また、放電発生源がタンク１１近傍にある場合、低い方の帯域フィルタ４１を通過した波形は図２３のようになり、高い方の帯域フィルタ４４を通過した波形は図２４のようになる。このとき、ピークホールド回路４３で検出される最大値Ｂ１は図２３より約０．６２／１０００Ｖ、ピークホールド回路４６で検出される最大値Ｂ２は図２４より４／１０００Ｖであり、これよりＹ＝０．６２／４＝０．１６となる。なお、図２３、図２４において、横軸が時間ｔ（ｓ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（Ｖ）である。
このように、放電発生源の位置により比率Ｙの値が大きく変化するので、発生位置を容易に求めることができる。
【０１０１】
そして、ステップＳ２１において、表示装置２８に「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステップＳ５６において判定装置２７により求めた放電発生源のタンク１１内における径方向の位置を例えば「タンク側」と表示する。あわせて、データテーブルに基づき図９の曲線Ｄと同様の曲線を表示し、その上に比率Ｙの値を点として表示する。さらに、比率Ｙの時間変化を図１０の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様に表示する。
【０１０２】
また、図１９における帯域フィルタ４１，４２の通過周波数を他の周波数帯に選んでも、例えば次のように選んでも、同様の結果が得られ、放電発生の位置、自由異物によるものか固定異物によるものかを知ることができる。低い方の帯域フィルタ４１の通過帯域を、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１、例えば上述のｆｃＴＥ３１＝７３０ＭＨｚ未満の区域における所定の周波数帯域、例えば２００〜３００ＭＨｚの信号を通過させるように選定する。高い方の帯域フィルタ４４は、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１（７３０ＭＨｚ）以上の区域における所定の周波数帯域、例えば９００〜１０００ＭＨｚの信号を通過させるように選ぶ。
【０１０３】
実施の形態７．
図２５、図２６は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図２５は検知装置の構成図、図２６は内部高圧導体からの距離と二つの検出器出力の比との関係を示す特性図である。この実施の形態も、周波数スペクトルを求めなくとも放電発生源の径方向の位置、及び放電発生源が固定異物なのか自由異物なのかを判断することができるものである。
【０１０４】
検知装置５０は次のように構成されている。図２５において、二つの電磁波検出器５１，５５を準備し、一方の電磁波検出器５１にてＴＥＭ波を検出し、もう一方の電磁波検出器５５にてＴＥ波を検出する。このとき、二つの電磁波検出器５１，５５から同じタイミングで信号を取り出せるように調整しておく。そして、上記電磁波検出器５１，５５により検出された信号を増幅器５２，５６にて増幅する。ピークホールド回路５４，５８によりＴＥＭ，ＴＥ各モードの電磁波の最大値Ｃ１，Ｃ２を記憶する。
【０１０５】
割算器２６により最大値Ｃ１，Ｃ２の比率Ｚ＝Ｃ１／Ｃ２を求める。
なお、図２５における整流回路５３，５７、ピークホールド回路５４，５８、割算器２６がこの発明における正規化手段である。
【０１０６】
この２つの電磁波検出器５１，５５の最大値の比率Ｚ＝Ｃ１／Ｃ２から電磁波に含まれているＴＥＭモードの電磁波の割合がわかる。図２６に２つの電磁波検出器５１，５５からの出力の比率Ｚをプロットした曲線Ｍを示す。図９の曲線Ｄと同様の傾向を有する。このときの横軸ｄは図９と同様、放電発生源の高圧導体１２からの距離である。
図２６から放電発生源の径方向の位置を知ることができる。また、この時間変化を追うことによって放電発生源が固定異物なのか自由異物なのかを知ることができる。
【０１０７】
実施の形態８．
図５の実施の形態では、タンク１１内部の異常状態として、内部高圧導体１２の表面に起立して固定された内部高圧導体固定針１５、タンク１２の内壁面に起立して固定されたタンク固定針１６、固定されていない自由異物１７、がそれぞれ放電発生源となる場合について述べたが、異常状態はこれに限られるものではなく、この発明は他の場合についても適用できる。
【０１０８】
図２７〜図２９は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図２７はＧＩＳのタンク内部に混入し、絶縁スペーサの表面に付着した導電性異物と部分放電の検知装置の構成を示す構成図、図２８は部分放電が絶縁スペーサ上でかつ内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図、図２９は部分放電が絶縁スペーサ上でかつタンク側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【０１０９】
図２７において、タンク１１内部の異常状態として、絶縁スペーサ１３の表面の内部高圧導体１２近傍に固定された導電性異物であるスペーサ沿面針１８、絶縁スペーサ１３の表面のタンク１１近傍に固定された導電性異物であるスペーサ沿面針１９の２ケースについて考える。
その他の構成については、図５に示したものと同様のものである。
【０１１０】
内部の部分放電により発生した電磁波を検出し増幅して高速フーリエ変換装置２３により高速フーリエ変換を行って、周波数スペクトルを求める。この周波数スペクトルは、絶縁スペーサ１３の内部高圧導体１２近傍に固定されたスペーサ沿面針１８による部分放電の場合は図２８に、絶縁スペーサ１３のタンク１１近傍に固定されたスペーサ沿面針１９による部分放電の場合は図２９に示すようなものになる。なお、図２８、図２９において、横軸が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈｚ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（ｄＢＶ）である。
【０１１１】
そこで、図２８において、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１（この実施の形態の場合、２８１ＭＨｚ）未満の周波数であるｆ１＝８０ＭＨｚ、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の周波数であるｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大きさＡ１，Ａ２を求め、Ｕ＝Ａ１／Ａ２を計算する。
【０１１２】
また、図２９においても同様にｆ１＝８０ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大きさＡ１，Ａ２を求め、Ｕ＝Ａ１／Ａ２を計算する。絶縁スペーサ１３の表面に付着した導電性異物による部分放電の場合についても、成分Ａ２で正規化されたＡ１の値は、図５に示した異常の場合と同じ傾向を示し、その大きさから絶縁スペーサ１３の径方向のどの位置で部分放電が発生したのかを知ることができる。
【０１１３】
このように、絶縁スペーサ１３の表面における放電の場合においても、正規化された比率Ｕは、図５における内部高圧導体１２やタンク１１における部分放電の場合とほぼ同じ傾向を示す。すなわち、放電発生源が内部高圧導体１２側にあればＵの値は大きくなり、逆にタンク１１側にあればＵの値は小さくなる。このことからＵの値から放電発生の径方向の位置を求めることができる。
【０１１４】
上記実施の形態では、絶縁スペーサ１３の表面において部分放電が発生した場合について説明したが、例えば絶縁スペーサ１３の内部にボイドがあって部分放電が発生する場合について全く同様にその位置を検出できる。
また、図１５、図１６、図１９や図２５に示した検知装置２０ａ，３０，４０，５０によっても絶縁スペーサ１３の表面における放電や内部放電等を検出できる。
【０１１５】
実施の形態９．
この発明の他の実施の形態である部分放電強度検出装置の構成を図３０に示す。この実施の形態では、図１１〜図１４の実施の形態２で述べたのと同様な方法にてＴＥ２１モードに対応する周波数をあらかじめ決定しておき、ＴＥ２１モードの周波数でのスペクトル強度を部分放電強度の指標として用いる。
【０１１６】
図１に示したように、ＴＥ２１モードの強度は径方向位置にはほとんど依存しない。従って、ＴＥ２１モードを放電の大きさの指標とすることにより径方向位置の影響が除かれ、放電の大きさの指標として正確な判断ができる。
【０１１７】
次に強度検知装置である検知装置６０の動作について説明する。部分放電にともなって発生する電磁波を電磁波検出器２１にて検出し、電磁波検出器２１からの信号を増幅器２２で増幅する。増幅した信号を高速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フーリェ変換を行う。実施の形態２で述べたように、ＴＥ２１モードに相当する周波数として６５０ＭＨｚを選んでいるので、抽出器２５にて、本周波数でのスペクトル強度を求める。
【０１１８】
最後に表示装置２８に６５０ＭＨｚでの強度の経時変化等を表示する。本実施例では径方向依存性をもたないＴＥ２１モードの電磁波を放電強度の指標とでき、放電源の径方向位置に無関係に放電の大きさを判断できる。
なお、ＴＥモードの周波数として６５０ＭＨｚでなく、他のＴＥ２１モードの周波数を選んでもよい。
【０１１９】
なお、図５、図１５、図１６、図１９、図２５、図２７、図３０等に示した原理を実現するにはアナログやデジタル演算増巾器等を用いたデイスクリート回路でもよいし、マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロッセサによるデジタル制御でソフトウエア処理により実現することもできる。
【０１２０】
以上の各実施の形態においては、タンク１１と同軸に１本の内部高圧導体１２が配設された相分離型のものを示したが、三相一括形母線であっても同様の効果を奏する。また、導電装置がＧＩＳ以外の、導電性の筒状体とこの筒状体内に収容された導電体を有する他の導電装置、例えばガス絶縁母線や電力ケーブル等であってもよい。
以上のようにして、部分放電が発生した場合に導電装置の径方向の位置検出ができるので内部異常に対して、絶縁破壊事故の未然防止や的確な対応ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】ＴＥＭおよびＴＥｍ１モードの径方向電界分布を示す特性図である。
【図２】ＴＭｍ１モードの径方向電界分布を示す特性図である。
【図３】ＴＥ１１モードとＴＭ０１モードの電界の径方向成分を示す特性図である。
【図４】各モードの周波数分布図である。
【図５】この発明の実施の一形態を示すもので、ＧＩＳのタンク内部に混入した導電性異物と部分放電の検知装置の構成を示す構成図である。
【図６】図５の検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図５において部分放電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図８】図５において部分放電がタンク側に発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図９】図５の検知装置の検知結果を示す特性図である。
【図１０】図５の検知装置の検知結果の時間変化を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態２を示すもので、図５において部分放電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１２】この発明の実施の形態２を示すもので、図５において部分放電がタンク側に発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１３】図１２に示した周波数スペクトルの６５０ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存性を示す特性図である。
【図１４】図１２に示した周波数スペクトルの７８５ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存性を示す特性図である。
【図１５】さらに、この発明の他の実施の形態を示すもので、外部アンテナを用いる場合の部分放電検出装置の構成図である。
【図１６】さらに、この発明の他の実施の形態を示す検知装置の構成図である。
【図１７】図１６の検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】図１６の検知装置の検知結果を示す特性図である。
【図１９】さらにこの発明の他の実施の形態を示す検知装置の構成図である。
【図２０】図１９の検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図２１】図１９の検知装置において、内部高圧導体側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の低い方の帯域フィルタを通過した波形である。
【図２２】図１９の検知装置において、内部高圧導体側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の高い方の帯域フィルタを通過した波形である。
【図２３】図１９の検知装置において、タンク側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の低い方の帯域フィルタを通過した波形である。
【図２４】図１９の検知装置において、タンク側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の高い方の帯域フィルタを通過した波形である。
【図２５】さらにこの発明の他の実施の形態を示す検知装置の構成図である。
【図２６】図２５における検知装置における内部高圧導体からの距離と二つの検出器出力の比との関係を示す特性図である。
【図２７】さらに、この発明の他の実施の形態を示すもので、ＧＩＳのタンク内部に混入し、絶縁スペーサの表面に付着した導電性異物と部分放電の検知装置の構成を示す構成図である。
【図２８】図２７の検知装置において、部分放電が絶縁スペーサ上でかつ内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図２９】図２７の検知装置において、部分放電が絶縁スペーサ上でかつタンク側に発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図３０】さらに、この発明の他の実施の形態を示すもので、ＴＥ２１モードを放電強度の指標とする部分放電強度検出装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１１  タンク、１２  内部高圧導体、６０  検知装置、２１  電磁波検出器、
２３  高速フーリエ変換装置、２５  抽出器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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