(57)【要約】【課題】部分放電が電路に発生していることを，より正確に誤検知することなく判定して，遮断あるいは警報を発生するような装置を簡単な構成で安価に提供すること。【解決手段】電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を電流検出部により検出し，該電流検出部で検出した高周波電流が所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含むことを特徴として、部分放電の発生を検知する装置を提供した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を電流検出部により検出し，該電流検出部で検出した高周波電流が所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含むことを特徴とする部分放電の発生を検知する装置。
【請求項２】
電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流の内，周波数が異なる複数の高周波電流を電流検出部により検出し、検出した複数の高周波電流がすべて所定の閾値以上であったとき、検知信号を発生する手段を含むことを特徴とする部分放電の発生を検知する装置。
【請求項３】
電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を，電流検出部により検出し，任意の周波数間隔毎に高周波電流が所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，検知信号を発生する手段を含むことを特徴とする部分放電の発生を検知する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，プラグ・コンセントなどのトラッキングや相間電線の間欠短絡，さらには接続不良箇所の断続通電による火花放電などの部分放電を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，このような部分放電の発生を検知する装置としては特許文献１のように，それらの短絡で発生する短絡電流の商用周波数成分と高周波成分の双方を検出して双方の周波数成分が検知されたとき開閉器で電路を遮断するものがあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平−１４０９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，従来の方法では，高周波電流成分としてはｋＨｚオーダーを検知するようにしており，例えば４５０ｋＨｚ以下の周波数を使用する電力線搬送の信号やインバータ・電子レンジなどのノイズが電路に重畳しており，そこに白熱電灯やモーターなどの起動時の突入電流が流れると誤検知する可能性が高かかった。
【０００５】
そこで本件の発明の目的とするところは，より正確に誤検知することなく，部分放電が電路に発生していることを検知して遮断あるいは警報を発生するような装置を簡単な構成で安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために，本発明の請求項１では，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を電流検出部により検出し，該電流検出部で検出した高周波電流が所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供するものである。
【０００７】
また請求項２では、電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流の内，周波数が異なる複数の高周波電流を電流検出部により検出し、検出した複数の高周波電流がすべて所定の閾値以上であったとき、検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供するものである。
【０００８】
さらに請求項３では，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を，電流検出部により検出し，任意の周波数間隔毎に高周波電流が所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発明者の実験により，電路にトラッキング現象が発生したとき，当該電路には２ＭＨｚ以下の高周波成分をほぼ一様に含む電流が流れることが新たに分かった。
【００１０】
発明者は，図５に示す回路装置により，プラグの刃間の絶縁物に発生するトラッキング現象の発生前と発生後の電流波形を観測した。トラッキング現象は，プラグ刃間に塩化アンモニウム溶液を滴下装置により繰り返し滴下させ発生させた。また，図６の回路で家電機器使用時に電路を流れる電流波形を観測し，周波数と電流大きさの関係をグラフ化して比較した結果，トラッキング発生時と発生前および家電機器の使用時では，特徴的な差があることがわかった。
【００１１】
図７は，トラッキング発生前（図ではNormal）および発生後（図ではTracking）の周波数−電流特性を１つのグラフに纏めて比較したもの，図８は，家電機器Ａ（冷蔵庫），図９は，家電機器Ｂ（電気ポット），図１０は，家電機器Ｃ（レーザープリンター），図１１は，家電機器Ｄ（ＣＲＴ），図１２は，家電機器Ｅ（蛍光灯）の周波数−電流特性である。
【００１２】
図７からは，トラッキング発生後は，発生前に比べ約２ＭＨｚ以下の電流が約１０ｄＢ程度大きいことが分かる。図８から図１２の家電機器の使用による電流も，図７のトラッキング発生前とほとんど差がないことが分かった。従って２ＭＨｚ以下の帯域の高周波電流の大きさの違いを検知できればトラッキングの発生を検知できる可能性がある。また，トラッキングのみならず，同様に電線の芯線同士の間欠短絡や，半断線や接続不良による接触の断続が起きて火花が発生している場合などの部分放電を検知できる可能性がある。
【００１３】
一般的に，家電機器やインバータ機器・電子レンジなどの使用による電流ノイズの多くは２００ｋＨｚ以下の成分であると言われている。また，電力線搬送による通信は，現在の法律では４５０ｋＨｚ以下に規制され，将来的にも２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯域が緩和される可能性があるのみである。
【００１４】
４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数帯域では，ＡＭラジオやアマチュア無線などの無線信号の存在が考えられるが，図６の回路装置による図８から図１２の測定結果からはその影響は現れていない。
【００１５】
したがって，請求項１の発明によれば，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を電流検出部により検出し，該電流検出部で検出した高周波電流が所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供したので，インバータ機器，電力線搬送などの使用により流れる高周波ノイズの影響を受けないで電路にトラッキングが発生したことを正確に判定でき警報を発したり，電路を遮断する装置を提供できるという効果がある。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流の内，周波数が異なる複数の高周波電流を電流検出部により検出し、検出した複数の高周波電流がすべて所定の閾値以上であったとき、検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供したので，２ＭＨｚ以下の高周波電流成分が一様に含まれていることを擬似的に検知可能であり，請求項１の効果に加えより正確に検知することができるという効果がある。
【００１７】
さらに請求項３の発明によれば，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を，電流検出部により検出し，任意の周波数間隔毎に高周波電流が所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を提供したので，２ＭＨｚ以下の高周波電流成分が一様に含まれていることをより正確に検知可能であり，請求項２よりさらに正確に検知することができるという効果がある。
【実施例１】
【００１８】
以下，本発明の実施の形態で，図面を用いて詳細に説明する。図１はこの発明の第一の実施例を示した電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を電流検出部により検出し，該電流検出部で検出した高周波電流が所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を示すブロック図である。ブロック図は，電路１，電流検出部２，電流−電圧変換部３，フィルター部４，部分放電判定部５，処置部２０を含んで構成される。
【００１９】
電流検出部２は，電路１に流れる電流を検出して交流電流を出力するものである。
【００２０】
電流−電圧変換部３は，電流検出部２から出力された交流電流を交流電圧に変換するものであり，具体的には，抵抗を介して交流電圧に変換する。
【００２１】
フィルター部４は，電流−電圧変換部３が出力する交流電圧をバンドパスフィルターで処理することで，概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの交流電圧を通過させる。
【００２２】
部分放電判定部５は，フィルター部４が出力する交流電圧を計測し，所定の閾値以上であったとき，電路に部分放電が発生したと判定し，検知信号を出力する。
【００２３】
当該装置は，部分放電判定部５から出力された検知信号により，２０の処置部で当該電路を遮断したり，ランプで警報を発する。
【実施例２】
【００２４】
図２はこの発明の第二の実施例で，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を検出周波数が異なる複数の電流検出部により検出し，各電流検出部で検出した高周波電流がすべて所定の閾値以上であったとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を示すブロック図である。ブロック図は，電路１，電流検出部２，電流−電圧変換部３，フィルター部６，フィルター部７，部分放電判定部８，処置部２０を含んで構成される。
【００２５】
電流検出部２は，電路１に流れる電流を検出して交流電流を出力するものである。
【００２６】
電流−電圧変換部３は，電流検出部２が出力する交流電流を交流電圧に変換するものであり，具体的には，抵抗を介して交流電圧に変換する。
【００２７】
フィルター部６は，電流−電圧変換部３が出力する交流電圧をバンドパスフィルター処理することで，概ね４５０ｋＨｚから１ＭＨｚの交流電圧を通過させる。
【００２８】
フィルター部７は，電流−電圧変換部３が出力する交流電圧をバンドパスフィルター処理することで，概ね１ＭＨｚから２ＭＨｚの交流電圧を通過させる。
【００２９】
部分放電判定部８は，フィルター部６およびフィルター部７から出力された交流電圧を計測し，双方の電圧値が所定の閾値以上であったとき，電路に部分放電が発生したと判定し，検知信号を出力する。
【００３０】
当該装置は，部分放電判定部８から出力された検知信号により，２０の処置部で当該電路を遮断したり，音や警報ランプで警報を発する。
【００３１】
第二の実施例においては、概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数範囲の電流を２つの周波数範囲に分割して検出し、電路に部分放電が発生したことを判定したが、２つ以上の周波数範囲に分割して検出して判定してもよい。また，図２では電流検出部をひとつとして説明したが，検知する周波数毎に電流検出部を設けてもよい。
【実施例３】
【００３２】
図３はこの発明の第三の実施例で，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を，電流検出部により検出し，任意の周波数間隔毎に高周波電流が所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を示すブロック図である。ブロック図は，電路１，電流検出部２，電流−電圧変換部３，フィルター群部９，部分放電判定部１０，処置部２０を含んで構成される。フィルター群部９は多数のフィルター９０１，９０２，９０３・・・で構成される。
【００３３】
電流検出部２は，電路１に流れる電流を検出して交流電流を出力するものである。
【００３４】
電流−電圧変換部３は，電流検出部２が出力する交流電流を交流電圧に変換するものであり，具体的には，抵抗を介して交流電圧に変換する。
【００３５】
フィルター群部９は，電流−電圧変換部３が出力する交流電圧を概略４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの帯域を任意の周波数間隔でフィルターの数分に分割し，当該フィルターを通過した信号を部分放電判定部１０に出力している。
【００３６】
部分放電判定部１０は，フィルター郡部９の個々のフィルター９０１，９０２，９０３・・において出力信号が閾値以上であるフィルターの個数をカウントしその数が所定の数に達していたとき，電路に部分放電が発生したと判定し，検知信号を出力する。
【００３７】
部分放電判定部１０から出力された検知信号により，処置部２０で当該電路を遮断したり，音やランプで警報を発する。
【実施例４】
【００３８】
図４はこの発明の第四の実施例で，電路に発生する概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの高周波電流を，電流検出部により検出し，任意の周波数間隔毎に高周波電流が所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，検知信号を発生する手段を含む部分放電の発生を検知する装置を示すブロック図である。ブロック図は，電路１，電流検出部２，電流−電圧変換部３，周波数スペクトラム変換部１１，部分放電判定部１２，処置部２０を含んで構成される。
【００３９】
電流検出部２は，電路１に流れる電流を検出して交流電流を出力するものである。
【００４０】
電流−電圧変換部３は，電流検出部２が出力する交流電流を交流電圧に変換するものであり，具体的には，抵抗を介して交流電圧に変換する。
【００４１】
周波数スペクトラム変換部１１は，電流−電圧変換部３が出力する交流電圧の時間スペクトラムを周波数スペクトラムに変換し部分放電判定部に出力する。すなわち時間経過による波形変化において，含まれる周波数成分と信号の大きさをデーターとして部分放電判定部１２に出力する。
【００４２】
部分放電判定部１２は，周波数スペクトラム変換部１１から出力された周波数スペクトラムを，概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの帯域において任意の周波数間隔毎に所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたとき，電路に部分放電が発生したと判定し，検知信号を出力する。
【００４３】
部分放電判定部１２から出力された検知信号により，処置部２０は，接点開閉装置で当該電路を遮断したり，音やランプで警報を発する。
【００４４】
前述の第１の実施例によれば，概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数帯内にで特定の１つの周波数の信号が所定の閾値以上であれば，部分放電判定部は検知信号を出力することとなる。
【００４５】
また第２の実施例によれば，概ね４５０ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数帯内にて特定の１つの周波数の信号と，概ね１ＭＨｚから２ＭＨｚの周波数帯内にて特定の１つの周波数の信号の両方があれば部分判定部は検知信号を出力することとなる。
【００４６】
また第３，第４の実施例によれば，概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの帯域において任意の周波数間隔毎に所定の閾値以上であるかどうかを判定し，閾値以上であった周波数の間隔の数が所定の数に達していたときに検知信号を発生するので，第１の実施例から第２の実施例，さらに第３，第４の実施例になるにつれて，概ね４５０ｋＨｚから２ＭＨｚの周波数帯の全体の信号レベルが高いという特徴を検知しやすくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
トラッキング現象で電路に部分放電が発生したことを検出して，警報を出力したり，接点開閉装置で当該電路を遮断することで，トラッキング現象による火災を防止する装置に適用できる。
【００４８】
また，電線の芯線同士の間欠短絡，半断線や接続不良による接触の断続が起きて火花が発生している場合などにより電路に部分放電が発生したことを検出して，警報を出力したり，接点開閉装置で当該電路を遮断することで，火災を防止する装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本件発明，請求項１の実施例を示す回路構成図である。
【図２】本件発明，請求項２の実施例を示す回路構成図である。
【図３】本件発明，請求項３の実施例を示す回路構成図である。
【図４】本件発明，請求項３の別の実施例を示す回路構成図である。
【図５】トラッキング発生時およびノーマル時に電路を流れる電流の測定回路
【図６】家電機器の使用時に電路を流れる電流の測定回路
【図７】ノーマル時とトラッキング発生時の電流の周波数特性
【図８】家電機器Ａ（冷蔵庫）使用時の電流の周波数特性
【図９】家電機器Ｂ（電気ポット）使用時の電流の周波数特性
【図１０】家電機器Ｃ（レーザープリンター）使用時の電流の周波数特性
【図１１】家電機器Ｄ（ＣＲＴ）使用時の電流の周波数特性
【図１２】家電機器Ｅ（蛍光灯）使用時の電流の周波数特性
【符号の説明】
【００５０】
１  電路
２  電流検出部
３  電流−電圧変換部
４  フィルター部
５  部分放電判定部
６  フィルター部
７  フィルター部
８  部分放電判定部
９  フィルター群部
９０１，９０２，９０３・・フィルター
１０  部分放電判定部
１１  周波数スペクトラム変換部
１２  部分放電判定部
２０  処置部
【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】
2005283523.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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