(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接地線を有する三相のモールドされた接地形計器用変圧器の部分放電検出において、
前記接地形計器用変圧器１次巻線の中性点接地線と、この中性点接地線を流れる部分放電信号とノイズのレベルが異なる他の接地線にそれぞれ高周波変流器を取り付け、中性点接地線に取付けた第１の高周波変流器と、他の接地線に取付けた第２の高周波変流器にて検出された信号の大小を電源電圧波形の同一位相時点で比較し、第１高周波変流器≦第２高周波変流器のときに出力を０とし、第１高周波変流器＞第２高周波変流器のときに出力を発生してこの出力を電源電圧の１周期の長さに区切ってｎ回分保存し、保存されたｎ回分の出力信号をさらに重畳して特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無を検出すると共に、
前記接地形計器用変圧器の各相モールド部分にＡＥセンサを取り付け、ＡＥセンサによって検出された信号を電源電圧の１周期の長さに区分し、区分された周期のｎ回分を保存し、前記第１，第２高周波変流器の検出信号による大小比較による出力とＡＥセンサによって検出された信号の出力のずれが、一定時間の範囲内で両信号が出力されたとき合成演算処理を実行し、特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無の検出を相毎に切り替えて実施し、部分放電発生相を特定することを特徴とした電気機器の部分放電検出方法。
【請求項２】
複数の接地線を有する三相のモールドされた接地形計器用変圧器の部分放電検出装置であって、接地線を流れる部分放電信号とノイズのレベルが異なる２つの接地線にそれぞれ高周波変流器を取り付け、検出される信号を演算処理部によって処理するものにおいて、
前記２つの接地線のうち、１つは前記三相のモールドされた接地形計器用変圧器１次巻線の中性点接地線とし、
前記演算処理部は、中性点接地線に取付けた第１の高周波変流器と、他の接地線に取付けた第２の各高周波変流器にて検出された信号の大小を電源電圧波形の同一位相時点で比較し、第１高周波変流器≦第２高周波変流器のときに出力を０とし、第１高周波変流器＞第２高周波変流器のときに出力を発生する手段と、
発生した出力信号を電源電圧の１周期の長さに区切ってｎ回分保存し、保存されたｎ回分の出力信号をさらに重畳する手段と、
重畳された信号が閾値を超えて特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無を検出する手段を備え、
前記接地形計器用変圧器の各相モールド部分にＡＥセンサを取り付け、ＡＥセンサによって検出された信号を電源電圧の１周期の長さに区分し、区分された周期のｎ回分を保存し、前記第１，第２高周波変流器の検出信号による大小比較による出力とＡＥセンサによって検出された信号の出力のずれが、一定時間の範囲内で両信号が出力されたとき、合成演算処理を実行し、
特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無の検出を相毎に切り替えて実施し、部分放電発生相を特定するよう構成したことを特徴とした電気機器の部分放電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器などの電気機器における部分放電の検出方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器や遮断器などの電気機器は、その絶縁体中に微小な空隙状欠陥などの存在や、絶縁体表面の汚損などの影響により当該部分に電界が集中して部分放電と称呼される微弱な放電が発生する。部分放電が発生すると、発生部分の絶縁体が劣化し、長期間後には絶縁破壊にまで進行する虞がある。
この部分放電を検出する手法としては、特許文献１で記載されているように、
（ａ）変圧器などの測定対象機器の主回路に直接カップリングコンデンサを接続し、部分放電の発生に伴う電圧変動から部分放電を検出する電気的手法（以下ＣＣ法という）。
（ｂ）接地線に高周波ＣＴ（変流器）を取り付け、部分放電の発生を漏れ電流として測定する電気的手法（以下高周波ＣＴ法という）。
（ｃ）部分放電発生に伴う弾性波振動や放電音を音響的に検出する診断測定法（以下ＡＥ法という）。
がある。
【０００３】
上記した検出方法のうち、（ｂ）の高周波ＣＴ法については特許文献２が公知となっている。この文献では、測定対象機器の接地線に高周波ＣＴを取り付け、部分放電により発生する微弱なパルス電流が接地線に流れるのを検出するものであるが、その際、接地線には測定したいパルス電流以外にノイズが検出される。このノイズ除去のために接地線電流を２ヶ所測定して差分をとってノイズを打ち消すことが記載されている。
また、（ｃ）のＡＥ法におけるノイズ除去については、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７５３
【特許文献２】特開平９−５３８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高周波ＣＴ法によって部分放電測定時のノイズ除去のためには接地線電流を２つ測定する必要がある。１つはノイズと部分放電信号、他の１つはノイズのみである。そのためには、接地線電流を測定する高周波ＣＴの取り付け位置はある程度離した接地線に設置する必要があり、次のような問題が生じる。
（１）離れた位置では、ノイズの波形は似ているがその大きさ、位相などが異なってくる。この大きさ、位相を同一に合わせてノイズを打ち消すためには位相調整器と増幅器（減衰器）が必要になる。測定現場によっては、大きさ、位相を合わせても、微妙に波形が同一とはならず精度のよいノイズ除去ができない。
（２）ノイズと部分放電信号が似ている場合、大きさ、位相を合わせる際に誤って部分放電信号を消してしまい、測定結果としては誤測定の虞が生じる。
（３）測定現場での実作業では、高周波ＣＴの取り付け位置が離れた２ヶ所に存在することにより測定ケーブルの引き回しなどの作業が大変なものとなっている。
【０００５】
本発明が目的とするところは、２つの高周波ＣＴ取り付位置の接近配置を可能とし、且つ精度のよいノイズ除去を可能とした電気機器の部分放電検出方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１は、複数の接地線を有する三相のモールドされた接地形計器用変圧器の部分放電検出において、
前記接地形計器用変圧器１次巻線の中性点接地線と、この中性点接地線を流れる部分放電信号とノイズのレベルが異なる他の接地線にそれぞれ高周波変流器を取り付け、中性点接地線に取付けた第１の高周波変流器と、他の接地線に取付けた第２の高周波変流器にて検出された信号の大小を電源電圧波形の同一位相時点で比較し、第１高周波変流器≦第２高周波変流器のときに出力を０とし、第１高周波変流器＞第２高周波変流器のときに出力を発生してこの出力を電源電圧の１周期の長さに区切ってｎ回分保存し、保存されたｎ回分の出力信号をさらに重畳して特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無を検出すると共に、
前記接地形計器用変圧器の各相モールド部分にＡＥセンサを取り付け、ＡＥセンサによって検出された信号を電源電圧の１周期の長さに区分し、区分された周期のｎ回分を保存し、前記第１，第２高周波変流器の検出信号による大小比較による出力とＡＥセンサによって検出された信号の出力のずれが、一定時間の範囲内で両信号が出力されたとき合成演算処理を実行し、特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無の検出を相毎に切り替えて実施し、部分放電発生相を特定することを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の請求項２は、複数の接地線を有する三相のモールドされた接地形計器用変圧器の部分放電検出装置であって、接地線を流れる部分放電信号とノイズのレベルが異なる２つの接地線にそれぞれ高周波変流器を取り付け、検出される信号を演算処理部によって処理するものにおいて、
前記２つの接地線のうち、１つは前記三相のモールドされた接地形計器用変圧器１次巻線の中性点接地線とし、
前記演算処理部は、中性点接地線に取付けた第１の高周波変流器と、他の接地線に取付けた第２の各高周波変流器にて検出された信号の大小を電源電圧波形の同一位相時点で比較し、第１高周波変流器≦第２高周波変流器のときに出力を０とし、第１高周波変流器＞第２高周波変流器のときに出力を発生する手段と、
発生した出力信号を電源電圧の１周期の長さに区切ってｎ回分保存し、保存されたｎ回分の出力信号をさらに重畳する手段と、
重畳された信号が閾値を超えて特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無を検出する手段を備え、
前記接地形計器用変圧器の各相モールド部分にＡＥセンサを取り付け、ＡＥセンサによりって検出された信号を電源電圧の１周期の長さに区分し、区分された周期のｎ回分を保存し、前記第１，第２高周波変流器の検出信号による大小比較による出力とＡＥセンサによって検出された信号の出力のずれが、一定時間の範囲内で両信号が出力されたとき、合成演算処理を実行し、
特定の時間帯で出力が集中しているか否かで部分放電の発生の有無の検出を相毎に切り替えて実施し、部分放電発生相を特定するよう構成したことを特徴とした
ものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、２個の高周波ＣＴ出力の大小で部分放電信号とノイズとの区分が簡単にできるので、ノイズを打ち消す調整作業が不要となると共に、位相調整器と増幅器が不要となる。また、２つの高周波ＣＴの取り付け位置が近いことにより、測定のための作業性が向上するものである。また、ＡＥ法を併用することにより、部分放電箇所がどの相であるかの特定が可能となると共に、２つの高周波ＣＴにより接地線から流れてくるノイズをカットし、ＡＥセンサにより電気的なノイズがカットできることにより、さらに測定精度が向上できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施例を示す構成図で、接地形計器用変圧器ＧＰＴに適用した場合を示したものである。接地形計器用変圧器ＧＰＴの場合、接地線としては１次巻線の中性点端子（端子０）接地、フレーム（架台）接地、２次巻線接地、及び３次巻線接地と複数の接地線が存在するが、ここでは１次巻線中性点の端子０の接地線に第１の高周波ＣＴ１を取り付け、フレーム接地線Ｅに第２の高周波ＣＴ２を取り付ける。ＣＴ１、ＣＴ２の検出信号は、図２で示す検出装置に出力される。
【００１４】
図２において、１，１１はパルス抽出部で、特定周波数帯のパルスを取り出す。２，１２はパルス抽出部から入力された信号を増幅するための増幅器、３，１３はＡ／Ｄ変換器で、入力されたパルス信号をディジタル信号に変換する。４，１４は記憶部で、抽出されたパルスの大きさと、その電源電圧波形の１周期間の角度を順次記憶する。５は比較処理部で、記憶部４，１４に記憶されたＣＴ１、ＣＴ２の検出信号は、電源電圧の１周期波形における同一時点の角度で比較されてノイズの除去が実行される。６は重畳記憶部で、この記憶部６はノイズの除去された部分放電信号をｎ回重ねて記憶し、その結果を表示部７によってビジュアル表示する。なお、５、６、７の機能はパソコンが使用される。
【００１５】
図３はパルス検出から表示までの原理説明のための波形図で、（ａ）図は、第１の測定部（１〜４）によって検出されたＣＴ１のパルス波形、（ｂ）図は、第２の（１１〜１４）によって検出されたＣＴ２のパルス波形で、電源電圧波形の同一位相時点での波形である。各図において、ＰＤは部分放電信号を、また、ＮＯはノイズを示したもので、ＣＴ１の部分放電信号ＰＤはＣＴ２の部分放電信号ＰＤよりも大きな信号となっている。逆に、ノイズＮＯは、ＣＴ１側が小さくＣＴ２側が大きくなっている。（ｃ）図は、比較処理部５で電源電圧の１周期波形における同一時点の合成処理波形で、ノイズが除去されてＰＤ信号が残される。部分放電は電源電圧の１周期の特定位相に集中するという現象に基づき、除去演算をｎ回まとめて表示すると（ｄ）図のようになる。
【００１６】
なお、（ａ）（ｂ）図で示す部分放電信号の大小については、図４で示す実験結果でも明らかである。この実験は、接地形計器用変圧器ＧＰＴ内部の１次巻線部で部分放電が発生した場合で、接地形計器用変圧器ＧＰＴの１次コイルに５００ｐＣの電荷を注入したものであって、線アで示す１次巻線中性点の端子０の接地線の測定値が、線エで示すフレーム接地線Ｅの測定値に比較して大きな値を示している。
【００１７】
図５は比較処理部５と重畳記憶部６の具体的な処理フローを示したものである。
手段Ｓ１では、記憶部４，１４に格納されている同時点のＣＴ１、ＣＴ２データを取得し、手段Ｓ２で第１の演算処理を実行する。手段Ｓ２での処理は、ＣＴ１、ＣＴ２のデータを順次時間毎に比較してＣＴ１＞ＣＴ２のときに出力し、ＣＴ１≦ＣＴ２のときには０とする。すなわち、図３（ａ），（ｂ）で示す波形図において１番目のパルスデータはノイズＮＯで、このノイズの場合にはＣＴ２が大きいので出力は０となる。次に２番目のパルスデータはＰＤでＣＴ１の方が大きいので出力される。以下同様に順次比較することにより図３（ｃ）のようにノイズが除去された部分放電波形の時系列データとなる。これを一定時間分、例えば、接地形計器用変圧器ＧＰＴに印加される１周期の長さに区分し、この区分された周期のｎ回分を保存する。
【００１８】
手段Ｓ３は第2の演算処理を行うもので、この手段では時間軸の長さを１周期毎に区切ってｎ回分加算することで図３（ｄ）のようになる。なお、加算結果は、電源の印加電圧に同期していることで、全時間軸にわたって出力が一様に発生することはない。
手段Ｓ４では加算されたデータに対して、所定の閾値を超え、且つ特定の時間帯に出力が集中している場合に部分放電発生ありとして判断する。また、そうでない場合には部分放電なしとして判断される。
【００１９】
したがって、この実施例によれば、２個の高周波ＣＴ出力の大小で部分放電信号とノイズとの区分が簡単にできるので、ノイズを打ち消す作業が不要となって位相調整器と増幅器が不要となる。また、２つの高周波ＣＴの取り付け位置が近いことにより、測定のための作業性が向上するものである。
【００２０】
図６は第２の実施例を示したものである。この実施例は、前述した第１の実施例にＡＥ法による検出を追加したものである。すなわち、第１の実施例では、高周波ＣＴの１つを１次巻線の中性点からの電流を検出しているため、どの相での部分放電かの判断が出来ない。この実施例はこれを補うもので、ＡＥ法に基づくセンサＡＥを取り付けて超音波を測定するものである。その際、例えば、３相の接地形計器用変圧器ＧＰＴの場合、１相毎にモールドされて３個のモールド部分で構成されている。このため、測定に当たっては各相１回づつ３回に渡って測定するか、若しくは各相それぞれにＡＥセンサを設置して三相同時に測定する。
ＡＥ法に基づく検出装置としては、図７のような構成のものが使用される。ＡＥは集音するセンサ、２０は増幅器やフィルタ及びＡ／Ｄ変換器などよりなる測定部、２１はディジタルオシロスコープ、２２はパソコンで、演算処理部や表示部を有している。このパソコンは図２で示すパソコンと共用される。
【００２１】
高周波ＣＴ法による演算と、ＡＥ法による演算結果は図８のような波形経過となる。図８（ａ）は、高周波ＣＴによって検出されたパルスを図５で示す手段Ｓ２により演算された処理後のもので、図３（ｃ）の波形である。図８（ｂ）はＡＥセンサによって検出した波形で、ＡＥセンサの場合も接地形計器用変圧器ＧＰＴに印加される１周期の長さに区分し、この区分された周期のｎ回分を保存する。高周波ＣＴによって検出された信号とＡＥセンサによって検出された信号の出力のずれが、例えば、２ｍｓ以内のように一定時間の範囲内で両信号が出力されたとき、合成処理演算を実行することにより図８（ｃ）のような波形になる。これを手段Ｓ３により１〜ｎ周期分を加算することにより、測定対象の相波形が図８（ｄ）のように表示される。これを相毎に切り替えることにより、どの相に部分放電が発生しているか否かが判別できる。
【００２２】
図９は実機モデルによる測定結果である。この実験では、接地形計器用変圧器ＧＴＰの測定を模擬し、１次巻線中性点の端子０の接地点に高周波ＣＴを取り付けて、また、ＡＥセンサはモールド部に取り付けて測定を実施した。この測定結果は、部分放電１００ｐＣ発生時のもので、線アは電源電圧波形、線イが高周波ＣＴによる波形、線ウがＡＥセンサによる波形である。図９でも明らかなように、高周波ＣＴ法及びＡＥ法ともに電源電圧波形の６０°、２２０°…近辺に部分放電が発生し、高周波ＣＴ法とＡＥ法を併せて採用することにより、部分放電の発生相の把握が可能であることが判明した。
【００２３】
したがって、この実施例によれば、第１の実施例に加えて更に部分放電箇所がどの相であるかの特定が可能となると共に、２つの高周波ＣＴにより接地線から流れてくるノイズをカットし、ＡＥセンサにより電気的なノイズがカットできることにより、さらに測定精度が向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の高周波ＣＴ法による構成図。
【図３】本発明の作用を説明するためのパルス信号波形図。
【図４】高周波ＣＴによる異なる検出位置での波形図。
【図５】本発明の演算処理フロー図。
【図６】本発明の他の実施例による構成図。
【図７】ＡＥ法による検出装置の構成図。
【図８】説明のための波形図。
【図９】実機モデルによる測定結果図。
【符号の説明】
【００２５】
１、１１…  パルス抽出部
２、１２…  増幅器
３、１３…  Ａ／Ｄ変換器
４、１４…  記憶部
５、…  比較処理部
６、…  重畳記憶部
７、…  表示部
２０…  測定部
２１…  ディジタルオシロスコープ
２２…  パソコン
【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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