(57)【要約】【課題】  測定時間を短縮しながら、ＣＶケーブルの劣化診断を精度よく行うことができる残留電荷の測定方法を提供すること。【解決手段】  直流高電圧発生装置１よりケーブル３の導体−遮蔽間に直流高電圧を課電する。ついで、ケーブル導体を対地へ抵抗Ｒを介して接地した後に、直接接地をする。その後、試験用変圧器２により、ケーブル導体−遮蔽間に交流電圧を１回課電して残留電荷信号を測定する。得られた残留電荷信号を、予め用意した任意のステップ回数により得られる残留電荷信号を格納したデータべースのデータを用いて、任意の電圧ステップ成分に対応する残留電荷信号に分離し、この波形分離した残留電荷信号を用いて、水トリーの劣化診断を行う。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶケーブルに直流電圧あるいは直流電圧と同様な作用を有する電圧波形を課電した後に、所定の交流電圧を１回課電し、上記直流電圧課電時、あるいは直流電圧と同様な作用を有する電圧波形課電時に上記ＣＶケーブルの水トリーに蓄積した電荷を放出させ残留電荷を測定するＣＶケーブルの残留電荷測定方法であって、
交流電圧を１回課電することにより得られた残留電荷信号を、予め用意した任意のステップで電圧を変化させて交流電圧を課電した際に獲得される各交流課電電圧に対する残留電荷信号に基づき波形分離し、交流電圧を１回課電することにより得られた残留電荷信号中に存在する、各交流印加電圧に対応する残留電荷信号成分を求める
ことを特徴とするＣＶケーブルの残留電荷測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水トリー劣化したＣＶケーブルの絶縁劣化を診断するための残留電荷測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水トリー劣化したＣＶケーブルの絶縁劣化診断法として、残留電荷測定方法が知られている。残留電荷測定方法は、直流電圧を課電することによりＣＶケーブルの水トリーに蓄積した電荷を測定し、ケーブル絶縁体の残存性能を非破壊的に診断するものであり、ＣＶケーブルの劣化診断方法として注目されている。
残留電荷測定においては、当該ケーブルに所定の直流電圧を課電し、一旦接地をした後に交流電圧を課電する。水トリーがケーブル絶縁体中に存在している場合には、直流電圧を課電することにより、水トリー部に電荷が蓄積する。
この種の電荷は、接地をしてケーブル導体・遮蔽間を閉回路とした際にも容易に放出されるものではない。しかしながら、その後に交流電圧を課電することにより、これらの電荷は容易に放出される。これら放出された電荷を、ローパスフィルタを用いることにより、直流電流成分として検出する。
【０００３】
残留電荷法においては、幾つかの評価手法が提案されており、その１つに交流電圧をステップ状に課電する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されるものは、図１０に示すように、直流電圧を課電した後に、交流電圧をステップ状に昇圧していき、残留電荷信号が検出された最高の交流課電電圧を劣化の指標として用いて、水トリー劣化程度を診断するものである。
以下では、上記交流電圧をステップ状に課電する手法をステップ課電法と呼び、ステップを設けずに交流電圧を１回課電して残留電荷を測定する手法を１回課電法と呼ぶこととする。
【特許文献１】特開２００１−３４９９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来においては、上述したように所定の交流電圧を１回課電することにより残留電荷信号を得る方法（１回課電法）や、ステップ状に課電して残留電荷信号を得る方法（ステップ課電法）が知られている。
この内、ステップ状に課電して残留電荷信号を得る方法は、複数回の交流電圧課電が必要となる。当該手法によれば、従来の１回課電する手法において課題であった線路亘長による影響を低減することは可能であるが、測定に費やされる時間がステップの回数分必要である。
また、交流電圧による残留電荷信号の分類は連続量ではない。このため、ステップの回数が少ないと、最終的に得られる判定結果の診断精度は低下する。原理的にはステップ回数を多くすることにより診断精度は向上するが、ステップ回数を多くすることにより、測定時間に費やす時間が長くなるとともに、各交流電圧を課電した際に得られる残留電荷信号は小さくなってしまい、逆に診断精度が低下することになる。
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、その目的は、測定時間を短縮しながら、ＣＶケーブルの劣化診断を精度よく行うことができる残留電荷の測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
図１に１回課電法により、ステップ課電法の最高課電電圧までの交流電圧を印加して得られる残留電荷信号と、ステップ課電法により得られる残留電荷信号の各成分波形の総和の波形を示す。
なお、測定毎に測定波形には若干の差が生じるが、ここでは、波形の形状に注目するために、図１においては、波形の縦軸を各波形の最大値で正規化してある。
図１より、１回課電法により得られる波形はステップ課電法により得られる各波形の和の波形とほぼ一致しており、１回課電法に得られる波形は、ステップ課電法により得られる各波形の総和の波形であると言える。逆に、１回課電法により得られる波形は、ステップ課電法により得られる波形に分離することが可能であると言える。
【０００６】
本発明ではこれを利用し、残留電荷信号が検出される最高の交流電圧をＣＶケーブルに１回課電法により課電して残留電荷信号を獲得し、その波形を任意の電圧ステップ成分に対応する残留電荷信号に分離する。これにより、交流電圧を１回課電するだけで、ステップ課電法により得られる残留電荷信号の各波形に対応した残留電荷信号を得ることができる。
上記波形の分離は、任意のステップ回数で交流電圧を変化させることにより得られる残留電荷信号を格納したデータベースを予め用意しておき、このデータベースに格納された各交流印加電圧に対する残留電荷信号に基づき、残留電荷信号が得られる最高の交流電圧を１回課電したことにより得られた残留電荷信号から波形分離する。そして、この波形分離した残留電荷信号を用いて、水トリーの劣化診断を行う。
これにより、任意のステップで交流電圧を印加した場合と同等の残留電荷信号を得ることができ、短い測定時間で精度よくＣＶケーブルの水トリー劣化の診断を行うことができる。  
なお、残留電荷信号としては、電流信号あるいは当該信号の積分値である残留電荷量信号、いずれの場合でも本手法は適用できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）測定される残留電荷信号は、ステップ状に交流電圧を課電した際に獲得される信号の総和として得られ、これを波形分離して各交流印加電圧に対応した残留電荷信号を得ているので、ステップ状に交流電圧を課電することにより得られる診断と同等の診断が可能であり、精度よく劣化診断を行うことができる。
（２）交流電圧を１回課電するだけでよいので、ステップ状に交流電圧を課電する場合に比較して測定時間を大幅に短縮化することができる。
（３）予め用意しておくデータベースに格納したデータを、細かい交流電圧ステップとすることにより、診断精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施例の測定装置の概略構成を図２に示す。図２は、水トリーに電荷を蓄積させる手段として、直流電圧を用いた場合を示している。
課電装置としては、水トリーに電荷を蓄積させるための直流高圧発生装置１と、残留電化測定時に交流電圧を課電する試験用変圧器２と、切換えスイッチＳＷから構成される。  直流高圧発生装置１は、直流電圧もしくは直流電圧の代替となり得る波形の電圧を出力する。切換えスイッチＳＷの端子（ａ）は測定対象ケーブル３のケーブル導体に接続され、また、端子（ｂ）は上記直流高圧発生装置１に接続され、端子（ｃ）は上記試験用変圧器２の交流電圧出力端子に接続され、端子（ｄ）は接地され、端子（ｅ）は抵抗Ｒを介して接地されている。
【０００９】
図２において、残留電荷の測定は次のように行われる。
初めに、端子（ａ）と（ｂ）を接続して直流高圧発生装置１より、測定対象ケーブル３のケーブル導体−遮蔽間に所定の電圧を所定の時間課電する。所定の時間が経過した後に、端子（ａ）を端子（ｅ）へ接続して導体を対地へ抵抗Ｒを介して接地した後に、端子（ａ）を端子（ｄ）に接続して直接接地をする。
その後、端子（ａ）を端子（ｃ）に接続して試験用変圧器２により、ケーブル導体−遮蔽間に所定の交流電圧を課電して、残留電荷信号を測定する。
測定信号線は試験用変圧器２の低圧側より取り出し、ローパスフィルタ４を介して対地へ接地されている。測定電流信号は、商用周波数をカットするためのローパスフィルタ４を介して、電圧信号として増幅器５へと入力され、増幅器５の出力から残留電荷信号が得られる。
【００１０】
上記手順において、本発明においては、直流電圧を課電した後の交流電圧課電の際にはステップを設けずに、所定の最高交流課電電圧を１回課電する。すなわち、１回課電法により残留電荷信号を得る。
得られた残留電荷信号を、予め用意した任意のステップ回数により得られる残留電荷信号を格納したデータベースのデータを用いて波形分離する。この波形分離は、例えばパーソナルコンピュータのソフトウェア等を用いて自動的に行うことができる。この結果より、各交流課電電圧に対する残留電荷信号成分が獲得される。当該残留電荷信号成分を用いた劣化診断については、例えば前記特許文献１などに記載される手法を用いることができる。
【００１１】
次に、上記波形分離方法について説明する。
図３はステップ課電による残留電荷信号の発生の様子を示す概念図である。
同図（ａ）は交流電圧をＶ1 、Ｖ2 の２ステップで課電した場合を示しており、同図（ｂ）（ｃ）はその際に測定される残留電荷信号を示している。なお、回路時定数などの時間遅れについては無視している。
Ｖ1 の交流電圧を課電した場合には、図３（ｂ）に示す残留電荷信号が出現する。この際の波形は、交流電圧の課電を開始した直後（ｔ0 ）から出現し、Ｖ1 に到達した程度の時間領域で最大値を示す波形となる。
続いて、所定時間経過後Ｖ2 の交流電圧を課電した際には、既にＶ1 の交流電圧に対応する残留電荷信号は出現しているので、Ｖ2 まで電圧を昇圧する中で、Ｖ1 までの範囲には残留電荷信号は出現せずに、図３（ｃ）に示すようにＶ1 以上の電圧となった時間（ｔ1 ）以降から出現し始める。
【００１２】
図３に示すように、直流電圧を課電した後に、ステップを設けずにＶ2 まで交流電圧を課電した際に出現する残留電荷信号では、Ｖ1 以上になってから初めてＶ1 以上の交流電圧を要する残留電荷信号成分が出現することになる。このため、Ｖ1 以下の領域で出現する残留電荷信号における波形の立ち上がり部分は、ステップ状に課電した際にＶ1 を課電して出現する残留電荷信号の立ち上がりと同じとなる。
例えば、図４（ａ）に示すように交流電圧を２回に分けて印加した場合を想定し、まず、交流電圧Ｖ1 を印加することにより残留電荷信号Ｓ1 が得られ、次に交流電圧Ｖ2 を印加することにより残留電荷信号Ｓ2 が得られたとすると、交流電圧Ｖ2 を１回課電した場合に得られる残留電荷信号Ｓは、図４（ｂ）に示すように上記残留電荷信号Ｓ1 ，Ｓ2 を合わせた波形となる。
【００１３】
すなわち、残留電荷信号Ｓには上記残留電荷信号Ｓ1 に相当する波形Ｓ1 ' （同図のハッチング部分）が含まれており、波形Ｓの立ち上がり部分の波形は波形Ｓ1 と同様の形状となる。したがって、波形Ｓからまず波形Ｓ1 に相当する波形Ｓ1 ' を求め、ついで波形Ｓ1 ' を波形Ｓから差し引けば波形Ｓ2 に相当した波形Ｓ2 ' を求めることができる。
ここで、波形Ｓ1 ' のピーク値は分からないが、上述したように波形Ｓ1 と波形Ｓ1 ' の立ち上がりは同様な形状であるので、波形Ｓの立ち上がり部分（例えば７０％程度）の形状がほぼ一致するように波形の大きさを調整し波形Ｓから波形Ｓ1 を分離する。
以上のようにすれば、交流電圧Ｖ2 を課電することにより得られる波形Ｓから、交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を課電した場合に得られる残留電荷信号である波形Ｓ1 ，Ｓ2 を得ることができる。また、上記交流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 と波形Ｓ1 ，Ｓ2 の関係を予めデータベースに格納しておけば、パソコン上で実行されるソフトウェアにより、上記波形分離を自動的に行うことができる。
【００１４】
残留電荷信号波形の各交流電圧成分への分離は上記性質を利用して行われ、その手順は以下の通りである。
（１）事前に、任意のステップにおいて残留電荷信号波形を獲得しておく。便宜上、波形をＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 とする．
（２）ステップを設けずに、所定の最高の交流電圧を課電することにより残留電荷信号を獲得する。これをＳとする。
（３）次に上記（２）にて獲得した波形において、Ｓ1 の立ち上がり部分の時間領域に着目して、Ｓ1 の立ち上がり波形とＳの立ち上がり波形を比較する。そして、その誤差が最小となる様に波形Ｓ1 の大きさを変化させ、波形Ｓ中に存在する波形Ｓ1 に相似する波形Ｓ1 ’を決定する。
【００１５】
（４）上記（３）の処理を行った後に、ＳからＳ1 ’を差し引く。差し引いた値をＳ’とする。
Ｓ’において、決められた大きさ以上ある場合には、当該波形にＳ2 以上の成分の存在することを意味することになり、それ以下の場合にはＳ’中にはＳ2 以上の成分が存在しないことになる。前者の場合には、（５）の操作を行う。  
（５）次に、（１）で得た次ステップ信号Ｓ2 に相似するＳ2 ’を決定し、最終的にＳ’からＳ2 ’を差し引く。差し引いた波形の取り扱いは（４）に記述したものと同様である。
（６）Ｓ3 以上の成分が存在する可能性がある場合には、次のステップの波形成分に対して、順次（３）から（５）の操作を繰り返して波形の分離を行っていく。
【００１６】
次に本発明の残留電荷測定方法による具体的例について説明する。
２２ｋＶＣＶケ−ブルにおいて、図５に示す様に、直流電圧を課電した後に、２．５ｋＶステップにて、１２．５ｋＶまでステップ状に交流電圧を課電することにより得られる残留電荷信号を図６に示す。図６に示す様に、本試料は１２．５ｋＶまで残留電荷信号が確認されるものである。
また、図７に示す課電パターンにより、同試料に直流電圧を課電した後、ステップを設けずに、所定の最高課電交流電圧（１２．５ｋＶ）まで昇圧することにより得られた残雷電荷信号を図８に示す。
【００１７】
ベースデータに格納するデータとして例えば図６に示す波形のデータなどを用い、前述したように波形分離処理を行い、図７に示す波形を分離した結果得られた残留電荷量を図９に示す。同図の横軸は交流課電電圧、縦軸は正規化した残留電荷量である。同図では図６に示したステップ状に交流電圧を課電した場合に得られた残留電荷量とともに、波形分離した結果の残留電荷量を示しており、ハッチングで示したものはステップ状に課電した場合、白抜きで示したものは波形分離した結果である。
図９に示すように、図８の示した残留電荷量を上述したように波形分離した場合においても、交流電圧１２．５ｋＶまでの残留電荷成分を確認することができ、本発明の波形分離による方法が有効であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ステップ課電法による残留電荷信号の総和と１回課電法による残留電荷信号を示す図である。
【図２】本発明の実施例の測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】ステップ課電法による残留電荷信号の発生の様子を示す概念図である。
【図４】本発明の波形分離を説明する図である。
【図５】ステップ課電法による課電パターンを示す図である。
【図６】ステップ課電法により獲得される残留電荷信号の波形例を示す図である。
【図７】１回課電法による課電パターンを示す図である。
【図８】１回課電法により獲得される残留電荷信号の波形例を示す図である。
【図９】ステップ課電法により獲得された残留電荷量と、１回課電法により獲得した残留電荷量を波形分離した結果を対比させ示した図である。
【図１０】従来のステップ課電法による課電パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    直流高電圧発生装置
２    試験用変圧器
３    ＣＶケーブル
４    ローパスフィルタ
５    増幅器
ＳＷ  切換えスイッチ
【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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