(57)【要約】【課題】  従来、タービン発電機等の高電圧回転電機のコイル絶縁物からの部分放電を検出、監視する装置は、ノイズ除去が充分行えていない、遠隔監視技術が確立していない、分解能が低く、かつ大型の装置であるというような多くの問題点を有していた。この発明は上記課題に対し、検出パルス数を大幅に減少させて部分放電とノイズ識別を行うことで小型で、かつ遠隔監視可能な装置を提供するものである。【解決手段】  第１、第２の周波数帯域検出回路で異なる周波数帯域で信号を同時計測し、検出時間を、ピークホールド時間と不感時間を有するものとし、不感時間経過後に次の信号を受信する。【選択図】        図１
2005189226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の部分放電監視装置であって、前記部分放電監視装置は、放電検出回路を備えており、前記放電検出回路は、前記回転電機に配置された部分放電センサが出力する信号を第１の周波数帯域ｆ１と、第２の周波数帯域ｆ２とで同時計測し、前記第１の周波数帯域ｆ１を１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲で帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、前記第２の周波数帯域ｆ２は前記第１の周波数帯域ｆ１より５ＭＨｚ以上の高い帯域に設定されており、前記信号の検出時間は前記第１の周波数帯域のｆ１信号の検出時からピーク値を検出するまでのピークホールド時間と、その後所定の不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出することを特徴とする回転電機の部分放電監視装置。
【請求項２】
回転電機の部分放電監視装置であって、前記部分放電監視装置は、放電検出回路と制御用ＣＰＵが備えられており、前記放電検出回路に設けられた第１、第２の周波数帯域検出回路には、それぞれ第１、第２の減衰器と、第１、第２の帯域フィルタと、第１、第２のピークホールド回路とを備えており、前記第１、第２の周波数帯域検出回路は、前記回転電機に配置された部分放電センサの出力する信号を同時計測するものであり、前記第１、第２の周波数帯域検出回路の計測レンジの制御は、前記制御用ＣＰＵにより前記第１、第２の減衰器を制御することにより行われるものであり、前記第１、第２の帯域フィルタは、前記第１、第２の減衰器を通過した前記信号を設定された周波数帯域内であって、前記第１の帯域フィルタは第１の周波数帯域で、この第１の周波数帯域幅より高い第２の周波数帯域で前記第２の帯域フィルタを通過させるものであり、前記第１、第２のピークホールド回路は、前記第１、第２の帯域フィルタを通過した前記信号のうち、信号検出レベルを越えた信号が入力した時に作動してピーク値を検出するとともに、前記第２のピークホールド回路は、前記第１のピークホールド回路が動作した時のみ動作するものであり、さらに前記第１、第２のピークホールド回路の前記信号の検出時間は、ピークホールド時間とリセット時間と不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出することを特徴とする回転電機の部分放電監視装置。
【請求項３】
前記周波数帯域は５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚとし、前記第１の周波数帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、前記第２の周波数帯域を前記第１の周波数帯域より５ＭＨｚ以上高く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項４】
前記ピークホールド回路の信号検出レベルは、計測レンジに対して可変とすることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項５】
前記ピークホールド回路の信号検出レベルは計測レンジの１５％に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項６】
前記ピークホールド時間を１μ秒〜２μ秒とし、前記不感時間を６μ秒〜１００μ秒とし、かつこの不感時間は可変とすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項７】
前記制御用ＣＰＵは、前記検出した信号からノイズ信号除去処理を行い、このノイズ信号除去後のデータ値を基準とし、前記第１、第２の周波数帯域検出回路の計測レンジを、前記減衰器を制御することにより設定することを特徴とする請求項２に記載の部分放電監視装置。
【請求項８】
前記制御用ＣＰＵは、前記ピークホールド回路の信号検出レベルを、部分放電強度に応じて可変とするよう制御することを特徴とする請求項２に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項９】
前記信号検出レベルを、部分放電強度の１／２とすることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項１０】
回転電機の部分放電遠隔監視システムであって、前記システムは、回転電機内に配置された部分放電センサと、部分放電監視装置と、前記部分放電監視装置に通信網を介して接続された監視センタとを備えたものであり、前記部分放電監視装置には、放電検出回路が設けられており、前記放電検出回路は、前記回転電機に配置された部分放電センサが出力する信号を第１の周波数帯域ｆ１と、第２の周波数帯域ｆ２とで同時計測し、前記第１の周波数帯域ｆ１を１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲で帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、前記第２の周波数帯域ｆ２は前記第１の周波数帯域ｆ１より５ＭＨｚ以上の高い帯域に設定されており、前記信号の検出時間は前記第１の周波数帯域のｆ１信号の検出時からピーク値を検出するまでのピークホールド時間と、その後所定の不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出するものであり、前記部分放電監視装置に設けられたコンパレータは、前記検出された信号データを設定された基準値と比較して、前記回転電機の部分放電が許容レベルを越えている場合、そのデータを直ちに前記監視センタに送信することを特徴とする回転電機の部分放電監視システム。
【請求項１１】
回転電機の部分放電遠隔監視システムであって、前記システムは、回転電機内に配置された部分放電センサと、部分放電監視装置と、前記部分放電監視装置に通信網を介して接続された監視センタとを備えたものであり、前記部分放電監視装置には、放電検出回路と制御用ＣＰＵが設けられており、前記放電検出回路に設けられた第１、第２の周波数帯域検出回路には、それぞれ第１、第２の減衰器と、第１、第２の帯域フィルタと、第１、第２のピークホールド回路とを備えており、前記第１、第２の周波数帯域検出回路は、前記回転電機に配置された部分放電センサの出力する信号を同時計測するものであり、前記第１、第２の周波数帯域検出回路の計測レンジの制御は、前記制御用ＣＰＵにより前記第１、第２の減衰器を制御することにより行われるものであり、前記第１、第２の帯域フィルタは、前記第１、第２の減衰器を通過した前記信号を設定された周波数帯域内であって、前記第１の帯域フィルタは第１の周波数帯域で、この第１の周波数帯域幅より高い第２の周波数帯域で前記第２の帯域フィルタを通過させるものであり、前記第１、第２のピークホールド回路は、前記第１、第２の帯域フィルタを通過した前記信号のうち、信号検出レベルを越えた信号が入力した時に作動してピーク値を検出するとともに、前記第２のピークホールド回路は、前記第１のピークホールド回路が動作した時のみ動作するものであり、前記第１、第２のピークホールド回路の前記信号の検出時間は、ピークホールド時間とリセット時間と不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出するものであり、前記部分放電監視装置に設けられたコンパレータは、前記検出された信号データを設定された基準値と比較して、前記回転電機の部分放電が許容レベルを越えている場合、そのデータを直ちに前記監視センタに送信することを特徴とする回転電機の部分放電監視システム。
【請求項１２】
前記検出された信号データを、設定された期間内保存後、一括して前記監視センタに送信することを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の部分放電遠隔監視システム。
【請求項１３】
前記検出された信号データを、設定された期間内保存し、前記コンパレータが部分放電の大きさと発生傾向をデータ化して、そのデータを前記監視センタに送信することを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の部分放電遠隔監視システム。
【請求項１４】
前記周波数帯域は５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚとし、前記第１の周波数帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、前記第２の周波数帯域を前記第１の周波数帯域より５ＭＨｚ以上高く設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の回転電機の部分放電遠隔監視システム。
【請求項１５】
前記ピークホールド回路の信号検出レベルは、計測レンジに対して可変とすることを特徴とする請求項１１に記載の回転電機の部分放電遠隔監視システム。
【請求項１６】
前記ピークホールド回路の信号検出レベルは計測レンジの１５％に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の回転電機の部分放電遠隔監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の部分放電を監視する部分放電監視装置および部分放電遠隔監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タービン発電機などの高電圧回転電機の部分放電を検出、監視する装置として、部分放電を１チャンネルで計測し、狭帯域フィルタで検出範囲を限定して通過帯域以外のノイズを除去することが示されている（例えば、特許文献１参照）。また、部分放電とノイズを識別するために第１狭帯域フィルタと第２狭帯域フィルタとを用いるものが示されている（例えば、特許文献２参照）。また更に、２つの特定の周波数の帯域幅を比較して高電圧機器の異常を判定することが示されている（例えば、特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７１７４２号公報（図１、Ｐ４）
【特許文献２】特許第３１８７６４２号公報（図１４、Ｐ９）
【特許文献３】特許第２７５１８３４号公報（図１１、Ｐ６）
【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、前記特許文献１に示された装置では、狭帯域フィルタの帯域内のノイズが除去できないと言う問題点がある。
また、特許文献２に示された装置では、遠隔監視に関する記載がない。最近のように、電力自由化に伴う各地に多数分散配置された、例えば火力発電所のタービン発電機を監視センタにて統括監視する需要の増大に対して、前記特許文献２は何ら示されてない。また更に、比較するための２つの帯域の信号を収集する時間分解能に関する記述が無い。一般に計測対象とする回転電機の部分放電は１秒間に数百〜数千個発生する。この数の部分放電を高分解能で検出し、遠隔監視のためにこの特許文献２による装置でデータ転送をしようとすると、大形の装置となり高価となる欠点がある。
さらに、特許文献３によれば検出帯域が広く、検出帯域内のノイズが除去できないと言う問題点があった。更に、大形のシステムとなり高価となる欠点がある。
【０００５】
また前記特許文献１〜３に共通した問題点として、以下のような課題がある。一般に、回転電機の運転中には当該回転電機および周囲から高周波ノイズが発生しており、部分放電センサに検出される。時間的にランダムに発生するパルスをｆ１とｆ２の周波数帯域で検出しその強度比較を行う２周波相関法では、同一パルスのｆ１とｆ２を計測するために高分解能が必要であり通常１〜２μ秒間に検出する必要がある。
一般にノイズは多数発生するので、２μ秒の時間分解能で連続計測するとｆ１帯域で１秒間に最大で５００，０００個、ｆ２帯域を含めて１，０００，０００個のデータとなりメモリが膨大となる。前述したように部分放電発生が間欠性の場合は１秒間の計測では不十分であり、１０秒間程度の計測が必要である。２μ秒の分解能で１０秒間計測すると最大で１０，０００，０００個のデータとなり、膨大なメモリが必要となるだけでなく、処理時間が長くなる問題がある。また、装置は大形となり、高価となる。
更に、遠隔監視のためのデータ転送に膨大な時間が必要となる問題点がある。この問題を解決するためには、パルス分解能を維持したまま検出パルス数を大幅に減らすことが必要となる。
検出するパルス数を減らすためには、ピークホールド時間を１０μ秒〜１００μ秒と大きくしてその間の最大値を検出する方法があるが、この方法では検出するパルス強度がｆ１とｆ２とで異なるパルスとなり２周波相関特性が得られない。
【０００６】
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、同一パルスを２つの帯域で検出し、回転電機の部分放電発生現象に対応して部分放電波頭のみを高分解能で検出し、また部分放電発生間隔を考慮して放電検出繰り返し時間を長くすることにより、高分解能で検出しかつ検出パルス数を減少させることができ、従って優れたノイズ除去機能を備えるとともに小型化した部分放電監視装置および部分放電遠隔監視システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転電機の部分放電監視装置の放電検出回路は、回転電機に配置された部分放電センサが出力する信号を第１の周波数帯域ｆ１と、第２の周波数帯域ｆ２とで同時計測し、第１の周波数帯域ｆ１を１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲で帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、第２の周波数帯域ｆ２は第１の周波数帯域ｆ１より５ＭＨｚ以上の高い帯域に設定されており、信号の検出時間は第１の周波数帯域のｆ１信号の検出時からピーク値を検出するまでのピークホールド時間と、その後所定の不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出するものである。
【０００８】
また、この発明の回転電機の部分放電遠隔監視システムは、回転電機内に配置された部分放電センサと、部分放電監視装置と、部分放電監視装置に通信網を介して接続された監視センタとを備えたものであり、部分放電監視装置には、放電検出回路が設けられており、放電検出回路は、回転電機に配置された部分放電センサが出力する信号を第１の周波数帯域ｆ１と、第２の周波数帯域ｆ２とで同時計測し、第１の周波数帯域ｆ１を１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲で帯域幅を１ＭＨｚ〜３ＭＨｚとするとともに、第２の周波数帯域ｆ２は第１の周波数帯域ｆ１より５ＭＨｚ以上の高い帯域に設定されており、信号の検出時間は第１の周波数帯域のｆ１信号の検出時からピーク値を検出するまでのピークホールド時間と、その後所定の不感時間とで構成されているものであり、前記不感時間経過後に次の信号を検出するものであり、部分放電監視装置に設けられたコンパレータは、検出された信号データを設定された基準値と比較して、回転電機の部分放電が許容レベルを越えている場合、そのデータを直ちに監視センタに送信するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の部分放電監視装置は、放電パルス信号の検出時間を、ｆ１信号検出時から信号ピークを検出するまでの時間とし、その後の不感時間設けているので、検出パルス数を大幅に減少させた状態で、部分放電とノイズとに信号識別を行うことができるとともに、部分放電監視装置を小型化することができ、さらに低コスト化することができる。
【００１０】
また、この発明の部分放電遠隔監視システムは、検出パルス数を大幅に減少させた状態で、回転電機内で発生する部分放電が許容レベルを越えた場合、直ちに監視センタに送信し、迅速な措置をとることが可能となり、無人化した監視が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による部分放電監視装置を説明するための部分放電遠隔監視システム１００の構成を示す図である。例えば、火力発電所９に設置されたタービン発電機に相当する回転電機１の絶縁状態を運転中に遠隔監視するシステムで、回転電機１内に設けられた部分放電センサ２の信号が端子板３を介して発電機外部に導出され、部分放電監視装置４に入力される。部分放電監視装置４はＷｅｂサーバ５とインターネット６を介し、例えば複数の発電所の諸機器を集中的に管理する監視センタ７内に設けられた監視サーバ８と送受信する構成となっている。
図２は部分放電監視装置４の構成を示すブロック図である。部分放電監視装置４は次のように構成されている。切換器１０を用いて固定子コイルのＵ，Ｖ，Ｗ各相に設けた部分放電センサ２をリレー１１で切換えて選択する。前記部分放電センサ２の出力する信号は第１の周波数帯域検出回路であるｆ１帯域検出回路１２と第２の周波数帯域検出回路であるｆ２帯域検出回路１３に入力される。ｆ１帯域検出回路１２は減衰器１４ａ、ｆ１帯域フィルタ１５ａ、増幅器１６、ピークホールド回路１７ａ、Ａ／Ｄ変換器１８、メモリ１９、飽和表示器２０、信号レベル表示器２１で構成される。ｆ２帯域検出回路１３は基本的にはｆ１帯域検出回路１２と同じであるが、ｆ１帯域フィルタ１５ａとは検出周波数帯域が異なるｆ２帯域フィルタ１５ｂで構成される。更に制御用ＣＰＵ２２、ロジック手段２３、位相信号入力手段２４で構成されている。
【００１２】
次いで動作を説明する。
制御用ＣＰＵ２２にプログラミングされた順序で切換器１０のリレー１１を動作して所定の部分放電センサ２を選択する。部分放電センサ２は回転電機１の固定子コイル（図示せず）のＵ、Ｖ，Ｗ各相に設置されており、部分放電センサ２を選択することで監視対象となる固定子コイル相を選択することとなる。
選択された部分放電センサ２の出力する信号は、部分放電とノイズとに識別するために２回路に分岐され、片方はｆ１帯域検出回路１２に、もう片方はｆ２帯域検出回路１３に入力される。信号の流れと動作ステップは次の通りである。
【００１３】
第１ステップ；信号レベルに応じた計測レンジの自動制御を行なう。
計測レンジの自動制御はＣＰＵ２２により減衰器１４を制御することで実施する。この計測レンジの自動制御はｆ１帯域検出回路１２、ｆ２帯域検出回路１３それぞれに行う。
第２ステップ；パルスを計測する。
減衰器１４を通過した信号はｆ１帯域フィルタ１５ａ、およびｆ２帯域フィルタ１５ｂそれぞれで５〜４０ＭＨｚの範囲内で予め決定された周波数帯域のみ通過させる。ｆ２帯域フィルタ１５ｂはｆ１帯域フィルタ１５より５ＭＨｚ以上高く、かつ４０ＭＨｚ以下の任意の周波数帯域が選定される。ｆ１帯域フィルタ１５ａ、ｆ２帯域フィルタ１５ｂともに帯域幅は３ＭＨｚである。ここで、ｆ１帯域フィルタ１５ａ、ｆ２帯域フィルタ１５ｂに飽和信号が入力された時に、その状態を飽和表示２０で表示する。これはｆ１帯域フィルタ１５ａ、ｆ２帯域フィルタ１５ｂで飽和した信号の周波数特性により、みかけ上飽和していない様な誤信号となる誤動作を防止するために用いる。
ｆ１帯域フィルタ１５ａ、ｆ２帯域フィルタ１５ｂを通過した信号を増幅器１６で定率増幅した後、ピークホールド回路１７ａ，１７ｂにてピーク値を検出しＡ／Ｄ変換器１８でデジタル値に変換してメモリ１９に格納する。
第３ステップ；部分放電信号とノイズを識別する。
ここで、２つの帯域で検出して部分放電とノイズを識別する考え方と動作について記す。
回転電機１の固定子コイルの絶縁が劣化すると運転電圧によって部分放電が発生するが、その発生現象はつぎの特徴を有する。
１．部分放電の発生パルス個数が非常に多い。一般的に１秒間に数百〜数千個発生する。
２．絶縁劣化に有害とされる大きな部分放電の発生状態が間欠的である場合がある。
３．固定子コイル近傍に設置された部分放電センサ２で検出する場合、部分放電は部分放電センサ２の近くで発生しているため高周波数成分の減衰が小さいのに対し、ノイズは部分放電センサから遠い位置で発生するため信号伝播により高周波信号の減衰が大きく信号強度が弱くなる。
【００１４】
次にこの実施の形態１による２周波相関での部分放電とノイズの識別を図３にて説明する。図３はｆ１＝１０ＭＨｚ、ｆ２＝２０ＭＨｚで１秒間検出した信号の２周波強度相関であり、部分放電監視装置４または監視センタ７の双方において得られる図である。図３には（ｆ２信号強度／ｆ１信号強度）＝０．８となるＡ信号群３０ａと、（ｆ２信号強度／ｆ１信号強度）＝０．２５となるＢ信号群３１ａと、ｆ１帯域にのみ検出されるＣ信号群３２ａが見られる。この１秒間の計測パルス総数は約２千個である。
図３に示す２周波相関を把握するための検出タイミングを図４に示す。図４には、同一パルスをｆ１帯域検出回路１２とｆ２帯域検出回路１３で同時検出する時の信号強度と検出タイミングの１例を記載している。棒グラフは各パルスの強度を示しており、棒グラフ上のＡ，Ｂは図３のＡ信号とＢ信号を示す。検出タイミングの制御とデータ計測は制御用ＣＰＵ２２およびロジック回路２３、データバス２５で行う。
【００１５】
部分放電信号やノイズパルスが部分放電センサ２に検出され、ピークホールド回路１７に入力される。信号検出レベル３３を越えた信号が入力した時、ピークホールド回路１７が作動する。ピークホールド回路１７の動作時間は、ピークホールド時間３４とリセット時間３５と不感時間３６で構成されている。信号入力後のピークホールド時間３４が２μ秒間であり、その後２μ秒のリセット時間３５でホールド値をリセットした後、不感時間３６を６μ秒間設ける。したがって１パルスの検出時間は１０μ秒である。検出するパルスはｆ１帯域検出回路１２のピークホールド回路１７ａが動作したときにのみｆ２帯域検出回路１３のピークホールド回路１７ｂが動作するようにされている。ピークホールドした信号は、同一パルスのｆ１、ｆ２帯域それぞれのピーク値と検出した時間がメモリされる。このようにして検出したパルスを読み出して表示したものが前述した図３である。
また不感時間３６は６〜１００μ秒の間で可変とする。この不感時間３６を可変とすることで検出パルル数を制限することができる。不感時間３６にはパルスを検出しない。この時間に絶縁劣化に有害なパルスが発生すると計測機能として問題となるが、この問題は次の説明で回避されることが分かる。
【００１６】
一般に、回転電機の絶縁劣化と部分放電の関係は部分放電の大きさと関係しており、絶縁体内部の劣化が進むと部分放電が大きくなり絶縁破壊電圧も低下する。したがって、絶縁状態の遠隔監視には放電の大きさの変化を監視することとなる。電気学会では絶縁評価時の部分放電の大きさとして最大放電電荷量（Ｑｍａｘ）を推奨している。この最大放電電荷量は印加電圧の毎サイクルに部分放電が１個安定的に発生するレベルと定義されており、商用周波数が６０Ｈｚ域では１秒間に６０個発生するレベル（６０ｐｐｓ；６０  Ｐｕｌｓｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）である。この６０ｐｐｓレベルのパルス発生間隔は十数ミリ秒となる。絶縁劣化診断の指標となる部分放電の発生位相特性を得るためには数百〜２０００個程度のパルス数が必要となる。仮に１０秒間に１００００個のパルスを検出すると仮定した場合、パルス発生間隔は平均的には１ミリ秒となる。実際にはｄｖ／ｄｔが大きい位相でランダムに発生するので更に短い間隔となるが、頻発する時のパルス間隔でも１００μ秒程度と考えられる。
また、不感時間３６に部分放電の検出ミスが出ても、位相特性は検出パルスが２０００個あれば十分に得られるので、若干の検出ミスは問題とならない。
以上述べたように、６〜１００μ秒の不感時間３６は問題とならない。
【００１７】
ピークホールド時間３４を２μ秒とするのは次の理由による。
一般に部分放電波形は、部分放電発生点では図５に示すように単発のパルス波形である。しかし、部分放電信号が回転機固定子巻線を経由して部分放電センサ２に到達するまでに反射や共振や減衰を繰返しながら伝播すること、およびｆ１周波数帯域を５〜４０ＭＨｚの範囲で帯域幅３ＭＨｚに制限して通過させることで、帯域フィルタ１５ａ、１５ｂを通過した信号は図６に示す様な振動波形となる。この図６に示す信号波形のほう絡線（エンベロープ）の最大値を検出する必要がある。この１パルスの振動波形のほう絡線の最大値までの到達時間ｔ１は回転電機の大きさや固定子巻線の長さに起因して決定されるが、固定子巻線での部分放電の場合約数百ｎ秒から１μ秒以内である。検出時間Δｔは、ほう絡線の最大値を確実に検出する時間とする必要がある。回転電機では、検出時間Δｔを２μ秒間程度とすることで最大値をピークホールドし部分放電強度を検知することができる。検出時間Δｔが必要以上に長い場合にはΔｔ内に別のパルスを重ねて検出しｆ１帯域検出回路１２とｆ２帯域検出回路１３とで別のパルスを検出する危険性が生じる。
【００１８】
信号検出レベル３３は、例えば計測レンジの１５％に設定されている。計測レンジの１５％に設定することで、小さい信号は無視され、絶縁劣化を反映した大きな部分放電を効率よく検出できる。更に、信号検出レベル３３が可変できる構成となっている。このため、強度が小さいノイズが多数検出される回転電機では、信号検出レベル３３を可変し、高くすることで検出パルス数を大幅に制限することができる。
制御用ＣＰＵ２２によってノイズ除去を行う場合、前述した図３に示す信号群のヒストグラムからＡ信号群３０ａとＢ信号群３１ａとの境界の角度をノイズ除去しきい値２９としている。ノイズ除去しきい値２９を図３に示す。図３に示す例ではノイズ除去しきい値２９は２８度となり、２８度より小さい角度に存在するＢ信号群３１ａとＣ信号群３２ａのパルスをノイズとして除去する。図３のノイズ除去前後の部分放電発生位相特性を図７、図８に示す。図７は図３に示す全パルスを示したものでノイズ除去前、図８は図３のＡ信号群のみ取り出して表示したものである。
【００１９】
このように、この実施の形態１では信号の検出タイミングを固定子コイルの部分放電発生現象を考慮して決定し、波頭に注目して検出時間を２μ秒とし、不感時間３６を固定子コイルの有害部分放電発生間隔から６〜１００μ秒とすることで、２周波相関特性を用いた信号識別機能を維持したまま、検出パルス数を大幅に減少させ、装置を小型化し低コスト化を実現出来る効果がある。
なお、この実施の形態１の図４に示した例では、ピークホールド時間３４を２μ秒、不感時間３６を６μ秒の場合を示したが、必ずしもこれに限らず、前記ピークホールド時間３４を１〜２μ秒、不感時間３６を６〜１００μ秒としてもよい。この不感時間３６は装置のコストを配慮して決められるものでもあり、望ましくは５０μ秒である。
【００２０】
実施の形態２．
次に実施の形態２による信号レベルに応じた計測レンジの自動設定フローを図９に示す。制御用ＣＰＵ２２によるｆ１帯域の減衰器１４ａの自動設定は次のフローで動作する。
第１ステップ：信号を１秒間計測する。
第２ステップ：計測したデータをＲＡＭ１９に格納する。
第３ステップ：ＲＡＭ１９に格納したデータを読み出す。
第４ステップ：実施の形態１で記述した２周波相関ノイズ除去方法を用いてノイズ除去を行う。
第５ステップ：部分放電が１秒間に６０個（商用電源が６０Ｈｚの場合。商用電源が５０Ｈｚの場合は５０個／秒）発生するレベル（６０ｐｐｓ：Ｐｕｌｓｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）を演算し導出する。
第６ステップ：６０ｐｐｓが計測レンジの４０％レベルと比較し、４０％以下である場合は感度を１段階上げて再計測する。４０％以上である場合は次のステップへ進む。
第７ステップ：６０ｐｐｓが計測レンジの９０％レベルと比較し、９０％以上である場合は感度を１段階下げて再計測する。９０％以下である場合は次のステップへ進む。この第６と第７ステップで６０ｐｐｓが計測レンジの４０％〜９０％の範囲となるよう制御する。
第８ステップ：計測している部分放電パルスの中でレンジオーバーしたパルス数を比較し、１０ｐｐｓ以上がオーバーしている場合には、レンジを１段階下げて再計測する。この再計測の場合にはレンジオーバーの比較基準が優先される。
第９ステップ：第６，７，８ステップがＹｅｓとなった時、決定されたレンジを計測レンジと決定し、レンジ設定が完了する。
【００２１】
ｆ２帯域の減衰器１４ｂの自動設定は次の順序で動作する。
第１ステップ：信号を１秒間計測する。
第２ステップ：計測したデータをＲＡＭ１９に格納する。
第３ステップ：ＲＡＭ１９に格納したデータを読み出す。
ここまではｆ１計測と同時に行われる。
第４ステップ：ｆ２の信号の最大値が、計測レンジの５０％レベルと比較し、５０％以下である場合は感度を１段階上げて再計測する。５０％以上である場合は次のステップへ進む。
第５ステップ：ｆ２の信号の最大値が計測レンジの９５％レベルと比較し、９５％以上である場合は感度を１段階下げて再計測する。９５％以下である場合は次のステップへ進む。
第６ステップ：第４，５ステップがＹｅｓとなった時、決定されたレンジを計測レンジと決定し、レンジ設定が完了する。
【００２２】
以上のように、計測レンジ設定を、部分放電を計測する毎に計測値からノイズ除去した後の６０ｐｐｓ（５０ｐｐｓ）の値を基準として計測レンジを決定できるので、常に信号レベルに応じた計測レンジで計測することができる。この結果、精度良く無人遠隔監視ができる。
また、ｆ１帯域検出回路１２とｆ２帯域検出回路１３がそれぞれに最適レンジに設定されるので、感度よく検出できるとともに、２周波相関ノイズ除去が容易となる効果がある。
さらに、ノイズ除去後の６０ｐｐｓ値を基準にレンジが設定されるので、ノイズに埋もれた部分放電を精度良く検出できる効果がある。無人遠隔監視が精度良くできる効果がある。
【００２３】
実施の形態３．
この実施の形態３では計測レンジ設定時の部分放電データを基準にして、ピークホールド回路１７ａ、１７ｂの信号検出レベル３３を可変させる構成とする。この場合最も望ましい変化の度合いは、信号検出レベル３３を部分放電の６０ｐｐｓ値の５０％とする。例えば計測レンジが０〜１００ｍＶに設定されている場合に、部分放電の６０ｐｐｓ値が７０ｍＶであると、信号検出レベル３３を３５ｍＶとして３５ｍＶ未満のパルスがピークホールドされないように設定する。部分放電が間欠性の場合で、レンジオーバーするパルスが１０ｐｐｓとなるため６０ｐｐｓ値が４０ｍＶとなる場合は信号検出レベル３３を２０ｍＶとし２０ｍＶ未満のパルスがピークホールドされないように設定する。
多くの場合、ｆ１、ｆ２の狭帯域内で検出されるノイズパルスは部分放電より小さく発生数が多い。したがって、部分放電を基準に信号検出レベルを制御することで、大きな部分放電が発生している場合には小さなノイズを検出しないように自動制御する。
【００２４】
一般に強度が小さなノイズは発生数が多く、ノイズを含めて検出した場合に処理時間や遠隔監視のためのデータ転送に時間を要するという課題がある。絶縁に有害となる大きな部分放電に着目して検出することで、遠隔監視の目的を達成しつつ処理時間を短縮できる。
このように信号検出レベルを部分放電強度の１／２に可変とすることで、検出パルス数を大幅に減少させることができ、部分放電遠隔監視システムにこの装置を採用した時データ処理時間や、データ転送時間が大幅に縮小できる効果がある。さらに部分放電監視装置を小型化、低コスト化できる効果がある。
さらに、部分放電とノイズが混在して発生している場合には、部分放電センサ２には部分放電とノイズが混在して検出される。この時、小さいノイズでピークホールド回路のトリガがかかり、その直後の不感時間に発生する部分放電の検出をミスするという点も解消できる。
【００２５】
実施の形態４．
次に部分放電監視装置で得られたデータを監視センタに伝送する回転電機の部分放電遠隔監視システムについて説明する。
部分放電監視装置４には、図示省略したコンパレータが設けられている。このコンパレータは前記実施の形態１〜３で検出した信号データを、設定された基準値と比較を行い、回転電機１の部分放電が許容レベルを越えている場合、そのデータを直ちにインターネット６等の通信網を介して監視センタ７の監視サーバ８に送信する。このように許容レベルを越える部分放電が発生した際に、直ちにその情報を監視センタに送信することができるので、必要な措置を速やかにとることが可能となり、従って無人遠隔監視が採用できるという効果がある。
【００２６】
また、部分放電が許容レベルを越えない通常運転中は、検出した信号データを前記部分放電監視装置４に、設定された期間内、例えば１日とか１週間保存しておき、その期間に達すると、一括して前記信号データを監視サーバ８に送信する。このような手法を採用することにより、情報伝達の簡素化、それに伴う通信費の削減がはかれるという効果がある。
またさらに、信号データを設定された期間内保存するとともに、前記コンパレータが部分放電の大きさと、発生傾向をデータ化し、そのデータを監視サーバに送信することにより、期間内の放電発生傾向が容易に判明するとともに、通信費の削減がはかれる。
【００２７】
なお、前記実施の形態１〜４では、回転電機とこれにつながる部分放電監視装置に対して、監視センタが１箇所設置されている例を示したが、これに限定されることなく、１箇所の監視センタが、分散配置された複数箇所の回転電機と部分放電監視装置を集中的に統括して管理する場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、この発明の実施の形態１〜４による回転電機の部分放電監視装置、および部分放電遠隔監視システムを用いると、火力発電所、ガス発電所等に設置されているタービン発電機や、その他施設の高圧回転電機等のコイル絶縁の部分放電発生現象を、高分解能でかつ無人遠隔監視運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１の部分放電監視装置を説明する部分放電遠隔監視システム図である。
【図２】この発明の実施の形態１の部分放電監視装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１の部分放電とノイズの識別を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１の信号強度と検出タイミングを示す図である。
【図５】一般的な部分放電波形を示す図である。
【図６】一般的な信号波形のほう絡線図である。
【図７】この発明の実施の形態１の全パルスを示すノイズ除去前の図である。
【図８】この発明の実施の形態１のノイズ除去後のパルスを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２の計測レンジの自動設定を示すフロー図である。
【００３０】
１  回転電機、２  部分放電センサ、４  部分放電監視装置、７  監視センタ、
１２  第１の周波数帯域検出回路、１３  第２の周波数帯域検出回路、
１４ａ，１４ｂ  第１，第２の減衰器、１５ａ，１５ｂ  第１，第２の帯域フィルタ、
１７ａ，１７ｂ  第１，第２のピークホールド回路、２２  制御用ＣＰＵ、
３３  信号検出レベル、３４  ピークホールド時間、３５  リセット時間、
３６  不感時間、３７  検出時間、５０  放電検出回路、
１００  部分放電遠隔監視システム。
【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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