(57)【要約】【課題】簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる活線絶縁劣化診断方法及びその装置を提供する。【解決手段】高圧以上の系統に接続された活線状態におけるケーブル１ａ〜１ｃの接地線５ａ〜５ｄに取り付けられ接地線電流を検出する変流器７ａと、この変流器７ａにより検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分を除去するＨＰＦ１１と、このＨＰＦ１１からの電流信号を所定のレベルまで増幅する第１増幅器１５と、この第１増幅器１５で増幅された電流信号からケーブル１ａ〜１ｃで発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出するＢＰＦ１７と、このＢＰＦ１７で抽出された電流信号に基づいてケーブル１ａ〜１ｃの部分放電を判定する放電判定部２９とを備える。【選択図】      図１
2004347424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、
前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、
前記ハイパスフィルタからの電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、
前記増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する抽出工程と、
前記バンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程と、
を備えることを特徴とする活線絶縁劣化診断方法。
【請求項２】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、
前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、
前記増幅器からの電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、
前記ハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程とを備え、
前記検出工程において、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断方法。
【請求項３】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、
前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、
前記増幅器からの電流信号を打消増幅器で増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅工程と、
前記増幅器からの電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、
前記ハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程とを備え、
前記検出工程において、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断方法。
【請求項４】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの下限遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの上限遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１記載の活線絶縁劣化診断方法。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記コイルにより形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項２記載の活線絶縁劣化診断方法。
【請求項６】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記打消増幅器により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項３記載の活線絶縁劣化診断方法。
【請求項７】
前記放電判定工程は、前記電流信号の単位時間当たりの変化量と部分放電の発生頻度と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乃至請求項６のいずれか１項記載の活線絶縁劣化診断方法。
【請求項８】
前記変流器に交流バイアス磁界を印加する交流バイアス印加工程を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の活線絶縁劣化診断方法。
【請求項９】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、
このバンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部と、
を備えることを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１０】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、
前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１１】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器からの電流信号を増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅器と、
前記増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、
前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１２】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、
このバンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部と、
を備えることを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１３】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、
前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記高圧機器電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１４】
高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、
この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、
この増幅器からの電流信号を増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅器と、
前記増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、
前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記高圧機器電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１５】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの下限遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの上限遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項９又は請求項１２記載の活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１６】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記コイルにより形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１０又は請求項１３記載の活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１７】
前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記打消増幅器により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１１又は請求項１４記載の活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１８】
前記放電判定部は、前記電流信号の単位時間当たりの変化量と部分放電の発生頻度と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９乃至請求項１７のいずれか１項記載の活線絶縁劣化診断装置。
【請求項１９】
前記変流器に交流バイアス磁界を印加する交流バイアス印加手段を備えることを特徴とする請求項９乃至請求項１８のいずれか１項記載の活線絶縁劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧以上の系統に接続された高圧機器（ケーブル等）の絶縁劣化診断方法及びその装置に関し、特に、高圧機器の接地線に取り付けたクランプ型の変流器により活線状態において測定した接地線電流に基づいて高圧機器の部分放電を検出する活線絶縁劣化診断方法及びその装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、これまでに設置された膨大な量の高圧から特別高圧機器（変電機器、ケーブル等）を、活線状態（運転中）において、絶縁診断及び絶縁監視するためのもので、機器の延命化及び高精度の予防保全が強く要望されている昨今、その要求に的確に応えるものとして利用価値は極めて高い。
【０００３】
【従来の技術】
図２１は従来の部分放電測定方法を示し、（ａ）は結線図、（ｂ）は（ａ）の等価回路図である。ケーブル１０４は、中間接続部１０８により接続され、一方の終端接続部１０３ａは、高周波ブロッキングコイル１０２を介して高電圧電源１０１に接続され、他方の終端接続部１０３ｂは結合コンデンサ１０５及び検出インピーダンス１０６に接続されている。検出インピーダンス１０６の両端には部分放電測定器１０７が接続されており、検出インピーダンス１０６の両端に発生する電位差を検出するようになっている。図中の１０４ａはケーブル１０４の静電容量である。
【０００４】
次に、ケーブル１０４の絶縁体の部分放電を測定するときは、ケーブル１０４の運転を停止させ、高電圧電源１０１から試験電圧を印加して部分放電を測定する。このとき、絶縁体から発生した部分放電によって高周波パルスがケーブル１０４の導体に誘起され、結合コンデンサ１０５を介して検出インピーダンス１０７に出力される。この高周波パルスに基づいて検出インピーダンス１０７の両端に発生するパルス性電圧を部分放電測定器１０７で検出する。検出されたデータは所定のデータ処理を受け、ケーブル１０４の絶縁体の劣化診断を行う。
【０００５】
部分放電測定器は、例えば同調式部分放電測定器であり、図示しないが、部分放電パルスを一定の周波数の減衰振動波形として検出する同調検出器と、同調検出器の出力を適当なレベルまで減衰する広帯域減衰器と、広帯域減衰器からの信号を、ラジオ放送帯域を避ける必要から４００ｋＨｚを中心周波数とする同調周波数で同調させて増幅する同調増幅器と、同調増幅器の出力を検波する検波器等とを備えている。
【０００６】
また、特許文献２には、配電用高圧架空ケーブル分岐接続体等の高圧機器の絶縁劣化診断方法が記載されている。この特許文献２は、図２２に示すように、接続体２０５によって分岐された引込ケーブル２０６に取り付けられた分離型の変流器２０１によって検出された高周波電流信号は、アンプ２０２により増幅された後、スペクトラムアナライザ２０３によって測定され、コンピュータ２０４内のメモリに記憶される。コンピュータ２０４において、メモリに記憶された高周波電流信号の波形パターンと周波数スペクトラムを調べ、接続体２０５の部分放電の程度を診断している。
【０００７】
特に、部分放電が発生しているときは２〜６ＭＨｚ及び６〜１０ＭＨｚの帯域で大きな周波数スペクトラムが観測されるが、一般的な環境ノイズは２〜６ＭＨｚ及び６〜１０ＭＨｚの帯域のスペクトラムは小さいので、部分放電を容易にノイズと識別できる。
【０００８】
また、部分放電測定方法に関連する従来技術としては、例えば非特許文献１〜非特許文献６が知られている。
【０００９】
【特許文献１】
特公平６−７１４６号公報（第３図）
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−２７４３号公報（第１図）
【００１１】
【非特許文献１】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−２，「電力自由化に伴う予防保全の変革」，小林隆幸、小林俊一
【００１２】
【非特許文献２】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−３−１，「部分放電現象と検出手法に関する最近の研究動向」，林  則行
【００１３】
【非特許文献３】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−３−２，「部分放電信号処理技術の動向」，匹田  政幸
【００１４】
【非特許文献４】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−４−１，「ＧＩＳの最新部分放電検出技術の動向」，加藤  達朗
【００１５】
【非特許文献５】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−４−２，「回転機の最新部分放電検出技術の動向」，木村  健
【００１６】
【非特許文献６】
平成１５年電気学会全国大会（２００３／３／１７〜１９仙台で発表），１−Ｓ３−４−３，「ケーブルの最新部分放電検出技術の動向」，遠藤  桓
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の部分放電測定方法にあっては、高圧用のケーブルに結合コンデンサを取り付けなければならず、また、活線中（運転中）の高圧機器に対しては部分放電を測定できない。このため、この部分放電測定方法は、製品出荷時の検査もしくは製品開発における特性評価のみに限定して使用されている。
【００１８】
また、特許文献１記載の部分放電測定方法にあっては、検出インピーダンス１０７で検出した電圧信号から単一の周波数である４００ｋＨｚの信号を抽出し、４００ｋＨｚの信号により部分放電を検出していたため、実態に即していなかった。また、部分放電測定器は、例えば同調式部分放電測定器であり、回路構成が複雑であった。
【００１９】
一方、特許文献２記載の絶縁劣化診断方法にあっては、活線状態において部分放電を測定できるが、上述したように、２〜６ＭＨｚ及び６〜１０ＭＨｚの帯域で部分放電を検出していたため、実態に即していなかった。
【００２０】
また、特許文献２にあっては、高い周波数において部分放電とノイズとを識別するために、スペクトラムアナライザなどの高価な測定器を用いなければならなかった。
【００２１】
また、非特許文献１〜６においても、特許文献１や特許文献２における課題と同様な課題を有していた。
【００２２】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる活線絶縁劣化診断方法及びその装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１の発明の活線絶縁劣化診断方法は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、前記ハイパスフィルタからの電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、前記増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する抽出工程と、前記バンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程とを備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１の発明の活線絶縁劣化診断方法によれば、高圧機器の接地線に流れる接地線電流を変流器で検出し、変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去し、ハイパスフィルタからの電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅し、増幅器で増幅された電流信号から高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、バンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて高圧機器の部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる。
【００２５】
請求項２の発明の活線絶縁劣化診断方法は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、前記増幅器からの電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、前記ハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程とを備え、前記検出工程において、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００２６】
請求項２の発明の活線絶縁劣化診断方法によれば、両端にコイルが接続された３次巻線が出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように動作し、変流器が、コアと３次巻線とコイルとで構成されるフィルタにより接地線電流から高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出し、変流器で抽出された電流信号に基づいて高圧機器の部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる。
【００２７】
請求項３の発明の活線絶縁劣化診断方法は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回された変流器の前記出力巻線から接地線電流を検出する検出工程と、前記変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅する増幅工程と、前記増幅器からの電流信号を打消増幅器で増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅工程と、前記増幅器からの電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去する除去工程と、前記ハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定工程とを備え、前記検出工程において、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００２８】
請求項３の発明の活線絶縁劣化診断方法によれば、変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を増幅器で増幅し、増幅器からの電流信号を打消増幅器で増幅して３次巻線に出力し、３次巻線が出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように動作し、変流器が、コアと３次巻線と打消増幅器とで構成されるフィルタにより接地線電流から高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出し、変流器で抽出された電流信号に基づいて高圧機器の部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる。
【００２９】
請求項４の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの下限遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの上限遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。
【００３０】
請求項４の発明によれば、高圧機器から検出された部分放電は、数ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程をを主周波数成分としてなるパルス波形の放電であるので、ハイパスフィルタの遮断周波数を１〜１０ｋＨｚとし、バンドパスフィルタの下限遮断周波数を１〜１０ｋＨｚとし、バンドパスフィルタの上限遮断周波数を２００〜５００ｋＨｚとすることで、部分放電信号を取り出し且つノイズ成分を除去できるため、高調波等の影響を受けることなく部分放電波形をほぼ原波形のまま忠実に取り出すことができる。
【００３１】
請求項５の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記コイルにより形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。請求項５の発明によれば、請求項４の効果と同様な効果が得られる。
【００３２】
請求項６の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記打消増幅器により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。請求項６の発明によれば、請求項４の効果と同様な効果が得られる。
【００３３】
請求項７の発明では、前記放電判定工程は、前記電流信号の単位時間当たりの変化量と部分放電の発生頻度とに基づいて部分放電を判定することを特徴とする。
【００３４】
請求項７の発明によれば、バンドパスフィルタで抽出された電流信号の単位時間当たりの変化量と部分放電の発生頻度とに基づいて部分放電を判定するので、部分放電電流とノイズ電流とを確実に弁別できる。
【００３５】
請求項８の発明では、前記変流器に交流バイアス磁界を印加する交流バイアス印加工程を備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項８の発明によれば、変流器に交流バイアス磁界を印加するので、この交流バイアス磁界により変流器が励磁されるので、接地線電流が微小であっても変流器には出力が現れる。
【００３７】
請求項９の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備えることを特徴とする。請求項９の発明によれば、請求項１の効果と同様な効果が得られる。
【００３８】
請求項１０の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。請求項１０の発明によれば、請求項２の効果と同様な効果が得られる。
【００３９】
請求項１１の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器の接地線がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から接地線電流を検出する変流器と、この変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器からの電流信号を増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅器と、前記増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記接地線電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。請求項１１の発明によれば、請求項３の効果と同様な効果が得られる。
【００４０】
請求項１２の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線がコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器で増幅された電流信号から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備えることを特徴とする。
【００４１】
請求項１３の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線と該出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように両端にコイルが接続された３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記コイルとで構成されるフィルタにより前記高圧機器電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００４２】
請求項１４の発明の活線絶縁劣化診断装置は、高圧以上の系統に接続された活線状態における高圧機器がコアに挿通され出力巻線と３次巻線とがコアに巻回され、前記出力巻線から高圧機器電流を検出する変流器と、この変流器により検出された高圧機器電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅器からの電流信号を増幅し前記出力巻線の出力の所定の周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を前記３次巻線に出力する打消増幅器と、前記増幅器からの電流信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタからの電流信号に基づいて前記高圧機器の部分放電を判定する放電判定部とを備え、前記変流器は、前記コアと前記３次巻線と前記打消増幅器とで構成されるフィルタにより前記高圧機器電流から前記高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００４３】
請求項１５の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの下限遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記バンドパスフィルタの上限遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。請求項１５の発明によれば、請求項４の効果と同様な効果が得られる。
【００４４】
請求項１６の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記コイルにより形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。請求項１６の発明によれば、請求項５の効果と同様な効果が得られる。
【００４５】
請求項１７の発明では、前記ハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記３次巻線及び前記打消増幅器により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚであり、前記コアにより形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。請求項１７の発明によれば、請求項６の効果と同様な効果が得られる。
【００４６】
請求項１８の発明では、前記放電判定部は、前記電流信号の単位時間当たりの変化量と部分放電の発生頻度と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１８の発明によれば、請求項７の効果と同様な効果が得られる。
【００４７】
請求項１９の発明では、前記変流器に交流バイアス磁界を印加する交流バイアス印加手段を備えることを特徴とする。請求項１９の発明によれば、請求項８の効果と同様な効果が得られる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の活線絶縁劣化診断方法及びその装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
まず、本発明者らは、高圧機器の一例である電力ケーブル（以下、ケーブルと称する。）から検出される部分放電が、数ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程を主周波数成分としてなるパルス波形の放電であることを見出した。
【００５０】
そこで、本発明では、数ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程を主周波数成分としてなるパルス波形のみを抽出することでノイズを除去して、高調波等の影響を受けることなく部分放電波形をほぼ原波形のまま忠実に取り出して、放電電流とノイズとを容易に識別したものである。
【００５１】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。図１において、高圧機器の一例であるＲ、Ｓ、Ｔの３相の電力ケーブル（以下、ケーブルと称する。）１ａ〜１ｃが布設され、その両端には終端接続部２ａ〜２ｃ，４ａ〜４ｃが取り付けられている。各ケーブル１ａ〜１ｃには中間接続部３ａ〜３ｃが設けられいてる。
【００５２】
各ケーブル１ａ〜１ｃの終端部の外周上の銅テープ等の遮蔽層には各接地線５ａ〜５ｃの一端が接続され、これら各接地線５ａ〜５ｃの他端は１つに纏まって共通接地線５ｄの一端に接続され、共通接地線５ｄの他端は接地されている。各接地線５ａ〜５ｃ及び共通接地線５ｄは、例えばＩＶ線からなり、このＩＶ線は銅撚り線とこの銅撚り線を取り囲むように配置された０．８ｍｍ厚のＰＶＣからなる。
【００５３】
共通接地線５ｄはクランプ形の変流器（ＣＴ）７ａの環状のコア８の中空部を貫通しており、コア８には出力巻線９ａ及びバイアス磁界巻線９ｂが巻回されている。出力巻線９ａには共通接地線５ｄに流れる接地線電流に比例した接地線電流が流れてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１に送られる。
【００５４】
各接地線５ａ〜５ｃには、１２０°ずつ位相の異なるＲ、Ｓ、Ｔ相の接地線電流が流れるが、共通接地線５ｄには各接地線５ａ〜５ｃからの各接地線電流が合成されるため、共通接地線電流はケーブル１ａ〜１ｃの部分放電がない場合には略零となる。このため、変流器７ａの出力が零となり、検出不可となる。
【００５５】
そこで、バイアス磁界巻線９ｂに交流電源１０からの交流電圧が印加して変流器７ａに交流バイアス磁界を発生させ、この交流バイアス磁界により変流器７ａを励磁させることにより変流器７ａから出力を得るようにしている。
【００５６】
さらに、活線絶縁劣化診断装置は、ＨＰＦ１１、抵抗１３、第１増幅器１５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、第２増幅器１９、マイクロコンピュータ２０、スイッチ３１、オシロスコープ３３、スペクトラムアナライザ３５を備えている。
【００５７】
ＨＰＦ１１は、変流器７ａにより検出された電流に基づく電流信号から低周波成分を第１遮断周波数で除去する。第１遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚである。第１増幅器１５は、ＨＰＦ１１からの電流が抵抗１３に流れることで抵抗１３の両端に発生する電圧を所定のレベルまで増幅する。
【００５８】
ＢＰＦ１７は、第１増幅器１５で増幅された信号から第１遮断周波数以上の第２遮断周波数から第３遮断周波数までの周波数帯域を抽出するもので、ＨＰＦ１７ａと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７ｂとからなる。ＨＰＦ１７ａは、第２遮断周波数以下の周波数成分を除去する。第２遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚである。ＬＰＦ１７ｂは、第３遮断周波数以上の周波数成分を除去する。第３遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚである。
【００５９】
図７にＢＰＦの構成例を示す。図７（ａ）に示すＢＰＦは、入力端子ａに一端が接続されたコンデンサＣ１及び入力端子ｂとコンデンサＣ１の他端との間に接続された抵抗Ｒ１で構成され且つ第２遮断周波数に設定されたＨＰＦと、出力端子ｃとコンデンサＣ１の他端との間に接続された抵抗Ｒ２及び出力端子ｃと出力端子ｄと入力端子ｂとの間に接続されたコンデンサＣ２で構成され且つ第３遮断周波数に設定されたＬＰＦとで構成される。なお、例えばコンデンサＣ１の容量値を変えることで第２遮断周波数を可変でき、また、例えばコンデンサＣ２の容量値を変えることで第３遮断周波数を可変できる。
【００６０】
図７（ｂ）に示すＢＰＦは、入力端子ａに一端が接続されたコンデンサＣ１及び入力端子ｂとコンデンサＣ１の他端との間に接続されたコイルＬ１で構成され且つ第２遮断周波数に設定されたＨＰＦと、出力端子ｃとコンデンサＣ１の他端との間に接続されたコイルＬ２及び出力端子ｃと出力端子ｄと入力端子ｂとの間に接続されたコンデンサＣ２で構成され且つ第３遮断周波数に設定されたＬＰＦとで構成される。なお、例えばコイルＬ１の値又はコンデンサＣ１の値を変えることで第２遮断周波数を可変でき、また、例えばコイルＬ２又はコンデンサＣ２の値を変えることで第３遮断周波数を可変できる。
【００６１】
図７（ｃ）に示すＢＰＦは、入力端子ａに接続されたコイルＬ１とコンデンサＣ１との第１直列回路と、第１直列回路と出力端子ｃとの間に接続されたコイルＬ３とコンデンサＣ３との第２直列回路と、第１直列回路及び第２直列回路の接続点と入力端子ｂ及び出力端子ｄの接続点との間に接続されたコイルＬ２とコンデンサＣ２との並列回路とで構成され、例えば、第１直列回路が第２遮断周波数に設定され、第２直列回路が第３遮断周波数に設定され、並列回路が第２遮断周波数と第３遮断周波数との間の周波数に設定されている。なお、例えばコイルＬ１の値又はコンデンサＣ１の値を変えることで第２遮断周波数を可変でき、また、例えばコイルＬ３又はコンデンサＣ３の値を変えることで第３遮断周波数を可変できる。
【００６２】
第２増幅器１９は、ＢＰＦ１９からの信号を所定のレベルまで増幅する。マイクロコンピュータ２０は、第２増幅器１９からの信号に基づいてケーブル１ａ〜１ｃの部分放電を判定するもので、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２１、サンプリング部２３、電流変化判定部２５、電荷量算出部２７、放電判定部２９を備えている。
【００６３】
Ａ／Ｄ２１は、第２増幅器１９からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。サンプリング部２３は、Ａ／Ｄ２１からのデジタル信号を一定時間間隔（例えば０．１〜０．２μｓ）でサンプリングする。電流変化判定部２５は、サンプリング部２３でサンプリングされたデジタル信号の単位時間当たりの電流変化量を算出し該電流変化量が基準値以上になったかどうかを判定する。
【００６４】
電荷量算出部２７は、電流変化判定部２５で電流変化量が基準値以上となった場合に、サンプリング部２３でサンプリングされたデジタル信号を時間積分することにより部分放電の電荷量を算出する。また、電荷量算出部は、予め得た校正パルス電荷量と装置出力電圧のリニアな相関特性に基づいて、ピーク電圧時の放電電荷量を求めても良い。放電判定部２９は、カウンタにより電荷量算出部２７の出力に基づき、単位時間内に発生した部分放電の発生個数をカウントして、その発生個数が所定値以上の場合には部分放電と判定し、その発生個数が所定値未満の場合にはノイズと判定する。
【００６５】
スイッチ３１は、オシロスコープ３３とスペクトラムアナライザ３５とを切り換える。オシロスコープ３３は、第２増幅器１９からの信号に基づく放電電流波形を表示する。スペクトラムアナライザ３５は、第２増幅器１９からの信号に基づく放電電流の周波数スペクトラムを表示する。
【００６６】
次にこのように構成された第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の動作を図面を参照しながら説明する。
【００６７】
まず、活線状態において各ケーブル１ａ〜１ｃには大きさが等しく且つ１２０°ずつ位相の異なるＲ、Ｓ、Ｔ相の充電電流が流れる。この充電電流は、商用周波数５０Ｈｚの電流であり、各充電電流は各接地線５ａ〜５ｃを流れるが、各充電電流は共通接地線５ｄで合成されて、共通接地線５ｄの電流は零となる。
【００６８】
また、変流器７ａには５０Ｈｚの交流電源１０により交流バイアス磁界が印加されるため、変流器７ａの出力巻線９ａには５０Ｈｚ（商用周波数）の交流の充電電流が流れる。
【００６９】
ここで、例えばケーブル１ａに部分放電が発生すると、接地線５ａを介して共通接地線５ｄに部分放電による放電電流が流れる。この放電電流により変流器７ａの出力巻線９ａにも放電電流が流れる。このため、変流器７ａの出力巻線９ａには、５０Ｈｚの充電電流に放電電流が重畳された電流が流れる。
【００７０】
図２に放電電流が商用周波数上に重畳されたＣＴ出力（変流器７ａの出力）とフィルタ出力の波形図を示す。図２において、正弦波波形が商用周波数の充電電流であり、パルス状の波形が放電電流である。フィルタ出力はＢＰＦ１７の出力である。
【００７１】
次に、ＨＰＦ１１は、変流器７ａにより検出された電流に基づく電流信号から商用周波数などの低周波成分を３ｋＨｚの遮断周波数で除去する。このため、図３に示すように、ＨＰＦ１１により商用周波数成分等が除去されたＣＴ出力となる。なお、図３では、時間軸を１０μｓ／ｃｍに拡大している。
【００７２】
次に、第１増幅器１５がＨＰＦ１１からの信号を所定のレベルまで増幅し、ＢＰＦ１７において、ＨＰＦ１７ａが第２遮断周波数１〜１０ｋＨｚ以下の周波数成分を除去し、ＬＰＦ１７ｂが第３遮断周波数２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去する。ＢＰＦの遮断周波数の選定については、後に説明する。
【００７３】
そして、第２増幅器１９は、ＢＰＦ１９からの信号を所定のレベルまで増幅し、第２増幅器１９からの信号がスイッチ３１を介してオシロスコープ３３に入力される。このため、オシロスコープ３３には、図４に示すようなフィルタ出力の波形が表示される。
【００７４】
ここで、図４に示すようなフィルタ出力、即ち、部分放電による放電電流の波形について、スペクトラムアナライザ３５を用いて周波数分析すると、図６に示すような周波数スペクトラムとなる。即ち、部分放電による放電電流の周波数成分は、数ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚ程度であることがわかる。
【００７５】
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、活線絶縁劣化診断装置の放電電流判定方法を説明する。
【００７６】
まず、Ａ／Ｄ２１は、第２増幅器１９からのアナログ信号をデジタル信号に変換し（ステップＳ１１）、サンプリング部２３は、Ａ／Ｄ２１からのデジタル信号を例えば０．１〜０．２μｓでサンプリングする（ステップＳ１３）。そして、電流変化判定部２５は、サンプリング部２３でサンプリングされたデジタル信号の単位時間当たりの電流変化量（ｄｉ／ｄｔ）を算出し（ステップＳ１５）、該電流変化量が基準値（例えば１０ｍＶ／μｓ）以上になったかどうかを判定する（ステップＳ１７）。
【００７７】
ここで、図４に示すＡ部内の放電電流波形はインパルスのように立上がりが急峻で立上がりと立下りではその波形が非対称形である。一方、図５に示すＢ部内のノイズ波形は変化スピードが緩慢で波高値を中心に立上がり、立下りの波形が対称形である。このため、電流変化量が基準値以上になったときに電流波形を放電電流波形であるとみなすことができる。
【００７８】
次に、電荷量算出部２７は、電流変化判定部２５で電流変化量が基準値以上となった場合に、電流変化量が零になるまでの電流値を加算して部分放電の電荷量を算出する（ステップＳ１９）。即ち、式（１）を用いて電荷量を求める。
【００７９】
ｑ＝ΔＩ１＋ΔＩ２＋ΔＩ３＋ΔＩ４＋・・・
電荷量＝２×ｑ（ｐＣ）                    ・・・（１）
例えば図９に示すような放電電流波形の場合には、
ｑ＝２×１／２×Ｔ×Ｖ＝Ｔ×Ｖ            ・・・（２）
となる。実際に放電電流を積分すると、１０μｓで数ｐＣ〜数百ｐＣの電荷量の放電が発生している。
【００８０】
次に、放電判定部２９は、カウンタにより電荷量算出部２７の出力に基づき、単位時間内に発生した部分放電の発生個数をカウントし（ステップＳ２１）、その発生個数が所定値以上の場合には部分放電と判定し（ステップＳ２３）、その発生個数が所定値未満の場合にはノイズと判定する（ステップＳ２５）。
【００８１】
（ＢＰＦの遮断周波数の選定）
図８はバンドパスフィルタの下限遮断周波数及び上限遮断周波数の設定を説明するための図である。図７（ａ）の波形はファンクションジェネレータからの直接出力であり、図７（ｂ）の波形はＣＴ出力である。図７（ｃ）の波形はフィルタ出力であり、ＨＰＦの遮断周波数が１ｋＨｚでＬＰＦの遮断周波数が３００ｋＨｚである。図７（ｄ）の波形はフィルタ出力であり、ＨＰＦの遮断周波数が３ｋＨｚでＬＰＦの遮断周波数が３００ｋＨｚである。図７（ｅ）の波形はフィルタ出力であり、ＨＰＦの遮断周波数が１０ｋＨｚでＬＰＦの遮断周波数が３００ｋＨｚである。図７（ｆ）の波形はフィルタ出力であり、ＨＰＦの遮断周波数が３０ｋＨｚでＬＰＦの遮断周波数が３００ｋＨｚである。図７（ｆ）からもわかるように、ＨＰＦの遮断周波数を３０ｋＨｚとすると、フィルタ出力の波形が原波形に対してかなり崩れているので、ＨＰＦの遮断周波数は、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとするのが良いことがわかる。
【００８２】
このように第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置によれば、変流器７ａで検出された電流に基づく電流信号から低周波成分をＨＰＦ１１で除去し、ＨＰＦ１１からの電流信号を第１増幅器１５で所定のレベルまで増幅し、第１増幅器１５で増幅された電流信号からケーブルで発生した部分放電による放電電流の周波数成分をＢＰＦ１７で抽出し、ＢＰＦ１７で抽出された電流信号に基づいてケーブルの部分放電を判定する。このため、従来のような結合コンデンサ１０５やスペクトラムアナライザ２０３等が不要となるり、また、活線状態において接地線５ａ〜５ｄを切断しないで部分放電を測定できる。即ち、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態におけるケーブルの部分放電を測定することができる。
【００８３】
また、ケーブル１ａ〜１ｃから検出された部分放電は、数ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程を主周波数成分としてなるパルス波形の放電であるので、ＢＰＦ１７の下限遮断周波数を１〜１０ｋＨｚとし、ＢＰＦ１７の上限遮断周波数を２００〜５００ｋＨｚとすることで、部分放電信号を取り出し且つノイズ成分を除去できるため、高調波等の影響を受けることなく部分放電波形をほぼ原波形のまま忠実に取り出すことができる。
【００８４】
また、ＢＰＦ１７で抽出された電流信号の単位時間当たりの変化量はノイズ電流のそれと５倍以上も差があるので、部分放電電流とノイズ電流とを確実に弁別できる。
【００８５】
また、部分放電は一旦発生するとある程度の時間持続するため、所定時間（単位時間）に発生した部分放電個数をカウントすることで、部分放電を開閉サージ等の突発性ノイズと弁別できる。
【００８６】
また、変流器７ａに交流バイアス磁界を印加するので、この交流バイアス磁界により変流器７ａが励磁されるので、接地線電流が微小であっても変流器７ａには出力が現れる。
【００８７】
また、変流器７ａの出力信号及びフィルタの出力信号をそれぞれ増幅器で増幅し、最終的には合計で１０００倍程度以上に増幅しているため、微小放電電荷量（１ｐＣ）以下の部分放電でも高感度で検出できる。
【００８８】
また、１μｓ未満（０．１〜０．２μｓ程度）で測定電流をサンプリングすることにより、部分放電発生を見逃すことなくリアルタイムで常時連続監視でき、常時監視システムが構築できる。
【００８９】
また、本装置は、高圧から特別高圧の各種機器のケーブルの絶縁性能評価・絶縁診断・絶縁監視に適用できる。また、本装置は、開発における特性評価試験、出荷時の製品検査、運転中機器の絶縁診断・監視に使用できる。また、機器の接地線、変流器７ａを取り付けて接地線電流を計測するので、機器の改造を必要とせずに測定できる。
【００９０】
また、放電劣化が開始する前の部分放電のパターン、各種劣化部で発生する部分放電のパターン、放電劣化が進行しつつある施工不良欠陥部での部分放電のパターン、銅テープ破断時の放電パターン等と照合して、検出された部分放電の発生要因を特定できる。
【００９１】
また、ＬＰＦ１７ｂの遮断周波数を周期的に（例えば３０〜４０μｓ程度）低い側に変化させて断続的に入力信号を遮断することにより、群発微小放電の有無及びそのレベルを判定できる。
【００９２】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置を説明する。図１１は第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置は、第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置に対して、バイアス磁界巻線９ｂと交流電源１０とを削除した点にある。
【００９３】
この場合、各接地線５ａ〜５ｃに流れる充電電流Ｉａ〜Ｉｃは、図１２に示すように、１２０°ずつ異なる電流であるが、共通接地線５ｄに流れる充電電流は零となる。ここで、ケーブル１ａに部分放電が発生すると、接地線５ａを介して共通接地線５ｄに部分放電による放電電流が流れる。この放電電流により変流器７ａの出力巻線９ａにも放電電流が流れる。このため、図１３に示すように、変流器７ａの出力巻線９ａには、一定周期でパルス状の放電電流が流れる。この放電電流がＨＰＦ１１に入力された後の処理は、第１の実施の形態における処理と同様である。
【００９４】
第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置によれば、バイアス磁界巻線９ｂと交流電源１０とが不要であるので、さらに構成が簡単で安価となる。
【００９５】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置を説明する。図１４は第３の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。第３の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置は、第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置に対して、変流器７を接地線５ａに取り付け、バイアス磁界巻線９ｂと交流電源１０とを削除して、ケーブル５ａの部分放電を検出することを特徴とする。
【００９６】
なお、各ケーブル毎に接地線に流れる放電電流を検出する場合には、変流器７を各接地線に取り付ければ良い。
【００９７】
接地線５ａのみに変流器７を取り付けた場合には、活栓線状態において、接地線５ａには商用周波数の一定の充電電流が流れる。ここで、ケーブル１ａに部分放電が発生すると、接地線５ａには、部分放電による放電電流が充電電流に重畳されて流れる。このため、変流器７ａの出力巻線９ａにも充電電流に放電電流が重畳されて流れる。商用周波数の充電電流はＨＰＦ１１により除去されて、ＨＰＦ１１からは放電電流のみが出力される。その後の処理は、第１の実施の形態における処理と同様である。従って、ケーブル１ａの部分放電を検出することができる。
【００９８】
また、接地線５ａに流れる充電電流は例えば１０Ａと大きな電流が流れるが、ＨＰＦ１１により除去されるので、増幅器が飽和することもなくしかもノイズが増大することもなくなる。
【００９９】
また、第１及び第２の実施の形態では、共通接地線５ｄに流れる電流に基づいて部分放電を検出しているので、いずれかのケーブルで部分放電が発生したのかを判別できなかったが、第３の実施の形態によれば、変流器７を各接地線に取り付けておけば、いずれのケーブルで部分放電が発生したかを把握することができる。
【０１００】
また、バイアス磁界巻線９ｂと交流電源１０とが不要であるので、さらに構成が簡単で安価となる。
【０１０１】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置を説明する。第１乃至第３の実施の形態では、ＢＰＦ１７を用いて、数ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程を主周波数成分としてなるパルス波形の放電電流を検出していた。
【０１０２】
しかし、例えば図１４に示す第３の実施の形態において、接地線に比較的大きな電流が流れると、変流器のコアや増幅器が飽和してしまう。このため、接地線に流れる部分放電電流も飽和してしまうため、ＢＰＦ１７を用いても部分放電電流を検出できない。
【０１０３】
そこで、第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置では、１〜１０ｋＨｚ以下の低周波数成分を除去し、２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去するＢＰＦの機能を変流器に持たせることにより、変流器のコアや増幅器を飽和させずに、接地線に流れる部分放電電流を正確に検出したことを特徴とする。
【０１０４】
図１５は第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。図１５において、変流器７ｂは、接地線５ａ（１次巻線に対応）がコア８を挿通し出力巻線９ａ（２次巻線に対応）と該出力巻線９ａの出力の低周波成分（例えば１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）を打ち消す（除去する）ように両端にコイル１６が接続された３次巻線９ｃとがコア８に巻回されており、出力巻線９ａから接地線電流を検出する。３次巻線９ｃの巻数（例えば２００ターン）は、出力巻線９ａの巻数と略同数であり、３次巻線９ｃは、出力巻線９ａに対して例えば逆相に巻回されて（あるいは逆方向に電流を流して）出力巻線９ａの出力の低周波成分を打ち消すようになっている。
【０１０５】
３次巻線９ｃとコイル１６とで低周波成分を除去するハイパスフィルタを構成し、コイル１６は、例えばＬ＝２．７ｍＨである。コイル１６の値を変えた場合、図１６に示すように、ハイパスフィルタの遮断周波数が可変する。コイル１６がない場合（Ｌ＝０）、即ち３次巻線９ｃの両端を短絡した場合には、ハイパスフィルタの遮断周波数が最も高く、コイル１６の値を大きくすると、遮断周波数が低くなる。３次巻線９ｃ及びコイル１６により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚである。
【０１０６】
また、コア８は、パーマロイ等からなり、周波数が高くなるほど信号を減衰させる周波数特性を有している。即ち、コア８は、ローパスフィルタの特性を有し、コア８により形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚである。即ち、変流器７ｂは、コア８の周波数特性と出力巻線９ａの出力（３次巻線９ｃ及びコイル１６の周波数特性）とに基づき接地線電流からケーブルで発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出する。
【０１０７】
第１増幅器１０ａは、変流器７ｂの出力巻線９ａにより検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する。ＨＰＦ１１は、図１４に示したものと同一構成で、第１増幅器１０ａからの電流信号から低周波成分を除去する。第２増幅器１０ｂは、ＨＰＦ１１からの電流信号をさらに増幅してマイクロコンピュータ２０及びスイッチ３１に出力する。
【０１０８】
なお、図１５に示すその他の構成は、図１４に示す構成と同一であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０９】
次に、このように構成された第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の動作を説明する。接地線１５ｃに比較的大きな電流が流れると、出力巻線９ａに電圧が発生するとともに、両端にコイル１６が接続された３次巻線９ｃにも電圧が発生する。このとき、コイル１６付きの３次巻線９ｃは、出力巻線９ａの出力の１〜１０ｋＨｚの低周波数成分を打ち消すように動作する。図１９に示すように、コイル１６が２．７ｍＨのときには５０Ｈｚで約２１．６ｄＢの減衰量が得られている。このとき、最大電流約ＡＣ５Ａでコア８が飽和する。また、コイル１６とＨＰＦ１１とを合わせると、５０Ｈｚで約７２ｄＢの減衰量が得られている。このとき、最大電流約ＡＣ２７Ａでコア８が飽和する。
【０１１０】
また、コア８は、遮断周波数が２００〜５００ｋＨｚを持つローパスフィルタからなる。図１９に示すように、コア８の特性により５００ｋＨｚで約５ｄＢの減衰量が得られている。
【０１１１】
即ち、変流器７ｂは、コア８の周波数特性と３次巻線９ｃ及びコイル１６の周波数特性とによりＢＰＦを構成し、このＢＰＦにより接地線電流からケーブルで発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出する。このため、変流器７ｂは、図１７に示すように、良好な放電電流波形Ｃを得ることができる。
【０１１２】
なお、コア８の周波数特性が良い場合（例えば１０ＭＨｚ位まで減衰量が零）、変流器７ｂから１０ＭＨｚ程度の周波数成分まで出力されるため、図１７に示すような電流波形Ｄとなり、正確な放電電流を検出できない。
【０１１３】
このように第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置によれば、１〜１０ｋＨｚ以下の低周波数成分を除去し、２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去するＢＰＦの機能を変流器７ｂに持たせたので、変流器７ｂのコア８や増幅器を飽和させずに、接地線に流れる部分放電電流を正確に検出できる。また、変流器７ｂで抽出された電流信号に基づいてケーブルの部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態におけるケーブルの部分放電を測定することができる。
【０１１４】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置を説明する。第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置も、１〜１０ｋＨｚ以下の低周波数成分を除去し、２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去するＢＰＦの機能を変流器に持たせることにより、変流器のコアや増幅器を飽和させずに、接地線に流れる部分放電電流を正確に検出したことを特徴とする。
【０１１５】
図１８は第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。図１８において、変流器７ｃは、接地線５ａがコア８に挿通し出力巻線９ａと３次巻線９ｃとがコア８に巻回されており、出力巻線９ａから接地線電流を検出する。３次巻線９ｃの一端には抵抗１４（例えば１Ω〜１０Ω）が直列に接続されている。
【０１１６】
第１増幅器１０ａは、変流器７ｃの出力巻線９ａにより検出された接地線電流に基づく電流信号を所定のレベルまで増幅する。第２増幅器１０ｂは、第１増幅器１０ａからの電流信号をさらに増幅する。ＨＰＦ１１は、図１４に示したものと同一構成で、第２増幅器１０ｂからの電流信号から低周波成分を除去する。第３増幅器１０ｃは、ＨＰＦ１１からの電流信号をさらに増幅してマイクロコンピュータ２０及びスイッチ３１に出力する。打消増幅器１２ａは、第１増幅器１０ａからの電流信号を増幅して抵抗１４を介して出力巻線９ａの出力の１〜１０ｋＨｚの低周波数成分を打ち消すように増幅された電流信号を３次巻線９ｃに出力する。
【０１１７】
３次巻線９ｃと打消増幅器１２とで低周波成分を除去するハイパスフィルタを構成している。３次巻線９ｃ及び打消増幅器１２により形成されるハイパスフィルタの遮断周波数は、１〜１０ｋＨｚである。
【０１１８】
また、コア８は、パーマロイ等からなり、周波数が高くなるほど信号を減衰させる周波数特性を有している。即ち、コア８は、ローパスフィルタの特性を有し、コア８により形成されるローパスフィルタの遮断周波数は、２００〜５００ｋＨｚである。即ち、変流器７ｃは、コア８と３次巻線９ｃと打消増幅器１２とで構成されるバンドパスフィルタにより接地線電流からケーブルで発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出する。
【０１１９】
なお、図１８に示すその他の構成は、図１４に示す構成と同一であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２０】
次に、このように構成された第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の動作を説明する。接地線１５ｃに比較的大きな電流が流れると、出力巻線９ａに電圧が発生するとともに、両端にコイル１６が接続された３次巻線９ｃにも電圧が発生する。
【０１２１】
そして、変流器７ｃにより検出された接地線電流に基づく電流信号を第１増幅器１０ａで増幅し、第１増幅器１０ａからの電流信号を打消増幅器１２で増幅して抵抗１４を介して３次巻線９ｃに出力し、３次巻線９ｃが出力巻線９ａの出力の１〜１０ｋＨｚの低周波数成分を打ち消すように動作する。図１９に示すように、打消増幅器付のときには５０Ｈｚで約６３．８ｄＢの減衰量が得られている。このとき、最大電流約ＡＣ２７Ａでコア８が飽和する。また、打消増幅器１２とＨＰＦ１１とを合わせると、５０Ｈｚで約７２ｄＢの減衰量が得られている。このとき、最大電流約ＡＣ２７Ａでコア８が飽和する。
【０１２２】
また、コア８は、遮断周波数が２００〜５００ｋＨｚを持つローパスフィルタからなる。図１９に示すように、コア８の特性により５００ｋＨｚで約５ｄＢの減衰量が得られている。
【０１２３】
即ち、変流器７ｃは、コア８の周波数特性と３次巻線９ｃ及び打消増幅器１２の周波数特性とによりＢＰＦを構成し、このＢＰＦにより接地線電流からケーブルで発生した部分放電による放電電流の周波数成分を抽出する。このため、変流器７ｃは、図１７に示すように、良好な放電電流波形Ｃを得ることができる。
【０１２４】
このように第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置によれば、１〜１０ｋＨｚ以下の低周波数成分を除去し、２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去するＢＰＦの機能を変流器７ｃに持たせたので、変流器７ｃのコア８や増幅器を飽和させずに、接地線に流れる部分放電電流を正確に検出できる。また、変流器７ｃで抽出された電流信号に基づいてケーブルの部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態におけるケーブルの部分放電を測定することができる。
【０１２５】
また、抵抗１４と直列に図１５に示すコイル１６を接続すれば、ＬＰＦの特性がさらに良くなるので、より大きな接地線電流をコア８を飽和させずに検出できる。
【０１２６】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置を説明する。第１乃至第５の実施の形態では、接地線に流れる電流を変流器で検出していたが、第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置では、３つのケーブル３ａ〜３ｃに流れる電流を変流器で検出したことを特徴とする。この方式は、ケーブルを含むトランス、遮断機、回転機などの電力機器に適用できる。
【０１２７】
図２０は第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。図２０に示す第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置において、変流器７ｄは、ケーブル３ａ〜３ｃがコア８に挿通し出力巻線９ａと３次巻線９ｃとがコア８に巻回されており、出力巻線９ａからケーブル３ａ〜３ｃに流れる電流を検出する。３次巻線９ｃの一端には抵抗１４（例えば１Ω〜１０Ω）が直列に接続されている。
【０１２８】
その他の構成は、図１８に示す第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の構成と同一構成であるので、同一部分には同一符号を付する。
【０１２９】
このような構成によれば、３つのケーブル３ａ〜３ｃに流れる電流を変流器で検出し、第１〜１０ｋＨｚ以下の低周波数成分を除去し、２００〜５００ｋＨｚ以上の周波数成分を除去するＢＰＦの機能を変流器７ｄに持たせたので、変流器７ｄのコア８や増幅器を飽和させずに、ケーブルに流れる部分放電電流を正確に検出できる。また、変流器７ｄで抽出された電流信号に基づいてケーブルの部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態におけるケーブルの部分放電を測定することができる。
【０１３０】
また、抵抗１４と直列に図１５に示すコイル１６を接続すれば、ＬＰＦの特性がさらに良くなるので、より大きなケーブルに流れる電流をコア８を飽和させずに検出できる。
【０１３１】
また、第６の実施の形態の第１の変形例として、例えば図１に示す第１の実施の形態に対して、変流器７ａの代わりに、ケーブル３ａ〜３ｃがコア８に挿通し出力巻線９ａがコア８に巻回され、出力巻線９ａからケーブル３ａ〜３ｃに流れる電流を検出する変流器を用いても良い。
【０１３２】
また、第６の実施の形態の第２の変形例として、例えば図１５に示す第４の実施の形態に対して、変流器７ｄの代わりに、ケーブル３ａ〜３ｃがコア８に挿通し出力巻線９ａと該出力巻線９ａの出力の低周波成分（例えば１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）を打ち消す（除去する）ように両端にコイル１６が接続された３次巻線９ｃとがコア８に巻回され、出力巻線９ａからケーブル３ａ〜３ｃに流れる電流を検出する変流器を用いても良い。
【０１３３】
なお、前述した第１乃至第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断方法及びその装置では、高圧機器として３相の電力ケーブルを例示したが、高圧機器として例えば単相の電力ケーブルであっても良い。
【０１３４】
また、第１乃至第３の実施の形態では、ＨＰＦ１７ａとＬＰＦ１７ｂとで構成されるＢＰＦ１７を用いたが、例えばＨＰＦ１７ａを用いるとともに、ＬＰＦ１７ｂの代わりに遮断周波数が２００〜５００ｋＨｚのＬＰＦ機能を有するコア８を用いても良い。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によれば、高圧機器の接地線に取り付けられ接地線電流を変流器で検出し、変流器により検出された接地線電流に基づく電流信号から低周波成分をハイパスフィルタで除去し、ハイパスフィルタからの電流信号を増幅器で所定のレベルまで増幅し、増幅器で増幅された電流信号から高圧機器で発生した部分放電による放電電流の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、バンドパスフィルタで抽出された電流信号に基づいて高圧機器の部分放電を判定するので、簡単な構成で且つ安価で精度良く活線状態における高圧機器の部分放電を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置における部分放電電流が商用周波数上に重畳されたＣＴ出力とフィルタ出力の波形図である。
【図３】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置におけるフィルタにより商用周波数成分等が除去されたＣＴ出力及びフィルタ出力の波形図である。
【図４】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置における放電電流波形を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置におけるノイズ波形を示す図である。
【図６】図４に示す放電電流波形を周波数分析した周波数スペクトラムを示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置に設けられたバンドパスフィルタの構成例を示す図である。
【図８】バンドパスフィルタの下限遮断周波数及び上限遮断周波数の設定を説明するための図である。
【図９】放電電流による電荷量の算出を説明するための図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の放電電流判定方法を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の各相の接地線に流れる電流を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の共通接地線に流れる放電電流を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の３次巻線付きのＣＴ出力の周波数特性を示す図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置のコアがＬＰＦを有するときの放電電流波形とコアの周波数特性が良いときの放電電流波形を示す図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の３次巻線付きでコアがＬＰＦを有するときのＣＴ出力の周波数特性と第５の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置の打消増幅器付きでコアがＬＰＦを有するときのＣＴ出力の周波数特性等を示す図である。
【図２０】第６の実施の形態に係る活線絶縁劣化診断装置を示す構成図である。
【図２１】従来の部分放電測定方法を説明するための図である。
【図２２】従来の高圧機器の絶縁劣化診断方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ  ケーブル
３ａ〜３ｃ  中間接続部
５ａ〜５ｃ  接地線（１次巻線）
５ｄ  共通接地線
７ａ，７ｂ  ＣＴ（変流器）
８  コア
９ａ  出力巻線（２次巻線）
９ｂ  バイアス磁界巻線
９ｃ  ３次巻線
１０  交流電源
１１，１７ａ  ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）
１２  打消増幅器
１３，１４  抵抗
１０ａ，１５  第１増幅器
１６  コイル
１７  ＢＰＦ
１７ｂ  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１０ｂ，１９  第２増幅器
１０ｃ  第３増幅器
２０  マイクロコンピュータ
２１  Ａ／Ｄ
２３  サンプリング部
２５  電流変化判定部
２７  電荷量算出部
２９  放電判定部
３１  スイッチ
３３  オシロスコープ
３５  スペクトラムアナライザ
【図１】
2004347424.tif 000003
【図２】
2004347424.tif 000004
【図３】
2004347424.tif 000005
【図４】
2004347424.tif 000006
【図５】
2004347424.tif 000007
【図６】
2004347424.tif 000008
【図７】
2004347424.tif 000009
【図８】
2004347424.tif 000010
【図９】
2004347424.tif 000011
【図１０】
2004347424.tif 000012
【図１１】
2004347424.tif 000013
【図１２】
2004347424.tif 000014
【図１３】
2004347424.tif 000015
【図１４】
2004347424.tif 000016
【図１５】
2004347424.tif 000017
【図１６】
2004347424.tif 000018
【図１７】
2004347424.tif 000019
【図１８】
2004347424.tif 000020
【図１９】
2004347424.tif 000021
【図２０】
2004347424.tif 000022
【図２１】
2004347424.tif 000023
【図２２】
2004347424.tif 000024