(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置であって、
対象電力機器に取り付けられ、部分放電信号を検出する部分放電センサー；
前記対象電力機器の外部に設置され、外部の雑音信号を検出する外部の雑音センサー；
前記部分放電センサーからの部分放電信号及び前記外部の雑音センサーからの外部の雑音信号を受信してデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換機；
センサーごとに前記部分放電センサーの前記デジタル信号から最高値を抽出するピーク検出機；
センサーごとの前記抽出された最高値から、前記対象電力機器に加えられる電力信号の位相及び時間に対するピーク信号、前記対象電力機器に加えられる電力信号の位相に対する前記ピーク信号の密度、及び前記部分放電信号の長期間の傾向変化を生成する部分放電信号処理機；
前記部分放電信号のスタート点を検出し且つ到着時間を検出する到着時間検出機；
前記部分放電センサーが設置された位置座標及び前記到着時間から放電位置を算出して、前記放電位置の算出回数に応じて該算出された放電位置に対して統計処理を実行する放電位置処理機；及び
前記ピーク信号、前記密度、前記傾向変化、及び前記放電位置を表示する表示装置
を含むことを特徴とする高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置。
【請求項２】
部分放電が起こる位置が放電不能領域と判断された場合は、検出された放電位置に最も近い放電可能領域が更に表示される、請求項１に記載の極超短波部分放電及び放電位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高電圧を使用する電力機器の故障の予兆で発生する絶縁欠陥による部分放電によって起きる極超短波（Ｕｌｔｒａ-ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、以下“ＵＨＦ”という）帯域の部分放電信号をセンサーで入力を受け、部分放電を測定する同時にその部分放電が発生する位置を表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用の流入変圧機、ガス絶縁変圧機、リアクターなどの高電圧電力機器の内部の欠陥がある場合、大部分、部分放電が発生する。このような部分放電を測定する従来の技術としては、幾つかの超音波センサーを利用して、放電が起こる場所から被測定機の外箱に装着された複数のセンサの夫々へ電力機器の外箱あるいは絶縁物質である変圧器油を介して伝達する音波信号の到着時間を測定し、信号が各センサーに到着した到着時間又は到着時間の差異を求めて、各媒質を介して伝達する紫外線信号の伝播速度から放電の位置を算定するものが提案されている。
【０００３】
しかし、このような超音波を利用した方法では音波が伝達する経路である金属外箱、構造物、絶遠由から音波の伝達速度を正確に知っておく場合だけ、位置を測定することができる。
【０００４】
また、正確な位置推定のためには測定者が超音波センサーを被測定物の表面から場所を何回も移しながら、測定しなければならないので、煩わしい。
【０００５】
更に、電力機器の振動、機器操作、風などの外部の要因による雑音のせいで、算定される部分放電の位置の正確度を高くするために手作業によるしかならない短所がある。
【０００６】
また、他の従来の技術として高電力機器内部の異常を測定して放電の位置を求める方法もある。
【０００７】
このような方法は放電から発生した部分放電信号を部分放電測定装置で測定して、分析した後ＵＨＦ部分放電センサーあるいは超音波センサー信号をオシロスコープで測定して放電信号の到着時間を求め、信号の到着時間あるいは到着時間の差異を利用して手作業で、あるいはコンピュータを利用して最適化の問題解決方法などを使用して放電の位置を計算する方法がある。
【０００８】
しかし、このような方法はオシロスコープ、計算用コンピュータ、手作業計算を利用するので、到着時間の算定と計算方法がとても難しくて不便で、実時間に変化する放電に対して、普通の技術者らがこのような方法を適用するには混乱という短所がある。
【０００９】
また、外部の雑音が流入する場合、測定者が一つ一つ手作業で分類しなければならない部分放電現状を分析するためにはオシロスコープとは別度の部分放電測定機を使用しなければならないので、同じセンサーで測定された部分放電信号から同時に放電の位置推定ができない短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】英国特許第２４３１７２６（Ｂ）号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、変圧機やリアクター等の高電圧機器の内部欠陥による部分放電が発生する際、極超音波センサーから検出した信号の入力を受け、単に部分放電パターンを供給して、使用者が容易に部分放電を解析することができるようにする高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置を提供することにある。また、極超短波部分放電及び放電位置測定装置は、同時に幾つかのセンサーから検出した信号から得た情報と、使用者が入力した各センサー位置情報と、変圧機あるいはリアクター等の電力機器の内部構造に対する情報とから放電の位置を算出し、算出された位置に対して測定回数に応じて統計処理を行って、使用者が高電圧機器の欠陥を取り除くことができるように使用者が高い精度及び簡単さを伴って部分放電及びその位置を分析することを可能にする。
【００１２】
本発明の他の目的は、変圧機を設けられている変電所においてしばしば発生するコロナ雑音、及びスイッチングサージによって、あるいは、携帯電話又は無線ＬＡＮにおいて引き起こされるその他の様々な外部雑音を低減するとともに、周囲雑音を低減して、変圧機内部の欠陥に起因して発生する部分放電信号の到着時間の検出を改善し且つ部分放電信号を正確に測定し、信頼性の高い結果が得られるようにする高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一様態によって高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置が提供され、前記高電圧機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置は、
対象電力機器に取り付けられ、部分放電信号を検出する部分放電センサー；
前記対象電力機器の外部に設置され、外部の雑音信号を検出する外部の雑音センサー；
前記部分放電センサーからの部分放電信号及び前記外部の雑音センサーからの外部の雑音信号を受信してデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換機；
センサーごとに前記部分放電センサーの前記デジタル信号から最高値を抽出するピーク検出機；
センサーごとの前記抽出された最高値から、前記対象電力機器に加えられる電力信号の位相及び時間に対するピーク信号、前記対象電力機器に加えられる電力信号の位相に対する前記ピーク信号の密度、及び前記部分放電信号の長期間の傾向変化を生成する部分放電信号処理機；
前記部分放電信号のスタート点を検出し且つ到着時間を検出する到着時間検出機；
前記部分放電センサーが設置された位置座標及び前記到着時間から放電位置を算出して、前記放電位置の算出回数に応じて該算出された放電位置に対して統計処理を実行する放電位置処理機；及び
前記ピーク信号、前記密度、前記傾向変化、及び前記放電位置を表示する表示装置
を含む。
【００１４】
前記高電圧機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置は、前記デジタル化された部分放電信号から雑音を低減あるいは除去する雑音低減及び除去機を更に含む。
【００１５】
前記雑音低減及び除去機は前記外部の雑音信号の大きさが使用者が設定した大きさ以上である場合、前記部分放電センサーから測定された雑音信号を除去して前記デジタル化された部分放電信号から前記部分放電信号ではない雑音信号を低減させる。
【００１６】
前記放電位置処理機は、前記到着時間に信号伝達速度を乗じることによって各距離を求め、該距離に対応する円軌跡の交点を前記部分放電が起こる位置と決定する。
【００１７】
部分放電が起こる位置が放電不能領域と判断された場合は、検出された放電位置に最も近い放電可能領域が更に表示される。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように、本発明による高電圧機器の極超短波部分放電及び放電位置測定装置は変圧機あるいはリアクター等の高電圧機器に設置されたＵＨＦ部分放電センサーから検出された信号を処理して使用者が簡単に部分放電を分析でき、部分放電分析データと同時に実時間に部分放電が発生した位置を計算して見ることができる。
【００１９】
したがって、測定者が既存の部分放電装置以外に、放電の位置を推定するためにオシロスコープを利用して到着時間を測定してコンピュータに位置推定最適化プログラムをするなどの不便さを解消できる。
【００２０】
結果的には本発明は変電所運営者が変圧機、リアクター等の高電圧電力機器の絶縁欠陥によって内部異常を簡単に発見し、診断して、措置できる方案を提供することができる。
【００２１】
また、本発明による高電圧電力機器の極超短波部分放電及び放電位置測定装置は測定装置の雑音の除去手段によって外部の雑音を除去して電力機器に設置された部分放電センサーに外部の雑音が流入され、不正確な測定結果を表すことを防止し、部分放電信号以外の背景の雑音を低減し、もっと正確な部分放電測定結果と正確度高い信号の到着時間算定で位置算定の正確度を高くして効果的な測定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。同じ参照符号は、同一な構成要素を表す。
【００２３】
本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の望ましい実施例で、本発明の技術的思想を全て代弁することではないので、本出願時点からこれらを代える均等物と変形の例がある。
【００２４】
図１は本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置のブロック図である。
【００２５】
図１を参照すると、本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置はＵＨＦ部分放電センサー１１０；外部の雑音センサー１１１；高域通過フィルター１２１；アナログ−デジタル変換機１２０；電源１１２；雑音処理機１３０；ピーク検出機１４０；部分放電信号可視化及び分析データ処理機１５０；信号到着時間検出機１６０；放電位置算出及び統計処理機１７０；表示装置１８０；及び設定調節機１９０を含む。
【００２６】
ＵＨＦ部分放電センサー１１０は部分放電及びその位置を測定しようとする対象電力機器に付着されて部分放電信号を検出する。
【００２７】
ＵＨＦ部分放電センサー１１０から検出された部分放電信号は同じ遅延時間を持つ同軸信号線を通じてアナログ−デジタル変換機１２０に伝送する。
【００２８】
前記対象電力機器に印加された電圧と同じ位相を持つＡＣ電源信号あるいは電源１１２からアナログ−デジタル変換機１２０に入力する。
【００２９】
アナログ−デジタル変換機１２０に入力された全ての信号は、ＡＣ電源信号１１２の位相と同期した位相においてデジタル変換され、雑音処理機１３０に入力／処理され、ピーク検出機１４０と信号到着時間検出機１６０に供給される。
【００３０】
ピーク検出機１４０は、入力された各々の部分放電センサー１１０のデジタル信号から波形のピーク値を各センサー別に抽出して部分放電信号可視化及び分析データ処理機１５０に伝達する。
【００３１】
前記部分放電信号可視化及び分析データ処理機１５０は、各センサー別ピーク値から部分放電分析に必要な電源位相と時間に対するピーク信号ＰＲＰＳ、電源位相に対するピーク信号の密度ＰＲＰＤ、信号の長期間の傾向変化Ｔｒｅｎｄを作って表示装置１８０に伝送する。
【００３２】
表示装置１８０の画面表示部１８１は前記ピーク信号ＰＲＰＳ、ピーク信号の密度ＰＲＰＤ、及び傾向変化Ｔｒｅｎｄを出力する。
【００３３】
信号到着時間検出機１６０は入力した各々の部分放電センサー１１０から雑音処理機１３０を通過した部分放電信号１３１のスタート点１６１を検出して放電位置算出及び統計処理機１７０に伝達する。
【００３４】
放電位置算出及び統計処理機１７０は、使用者によって入力された、部分放電センサー１１０が設置したところの位置座標と、各々の部分放電センサー１１０から検出された放電信号の到着時間とから放電の位置を算出して、算出された位置に対して算出回数に応じて平均値及び標準偏差などの統計処理を行い、その結果を表示装置１８０の位置表示画面１８２に表示する。
【００３５】
設定調節機１９０は、使用者が指定した値に応じて各構成要素の機能及び設定を調節する。詳細には、設定調節機１９０はアナログーデジタル変換機１２０トリガーの大きさ、帯域幅、サンプリング間隔などとともに、雑音低減及び雑音除去機１３０の雑音低減の程度及び雑音除去信号の大きさを調整する。
【００３６】
また、信号到着時間検出機１６０の検出感度を設定して部分放電信号可視化及び分析データ処理機１５０の累積時間、測定時間、回数などを設定して、放電位置算出及び統計処理機１７０の統計の母集団の個数などを設定する。
【００３７】
以下、上記構成を持つ本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置の動作を図２及至図６を参照して説明する。
【００３８】
図２は本発明の一実施例による高電圧機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置の部分放電センサー１１０及び外部雑音センサー１１１が変圧機２１０に装着されている状態を図示した図、図３は本発明の一実施例にＰＲＰＳ、ＰＲＰＤ、及びＴｒｅｎｄを表示した図、図４は部分放電センサーから部分放電位置を円軌跡法で探したことを表した図、図５は本発明の一実施例に高電圧電力機器用極超短波部分および放電位置側定装置の表示に対象電力機器の形態及び部分放電位置を表示していることを表した図である。図６は図１に図示した本発明の一実施例に高電圧電力機器用極超短波の部分放電及び放電位置測定装置の各構成要素を通過する信号の詳細図である。
【００３９】
まず、図２を参照すると、まず、変圧機２１０等の対象電力機器に設置した部分放電センサー１１０及び対象電力機器の周りに設置した雑音センサー１１１が各々の部分放電信号と外部雑音信号を検出して高域通過フィルター１２１に伝送する。
【００４０】
高域通過フィルター１２１は直流成分及び低周波信号成分を遮断することで外部の強力なサージなどから本発明による部分放電及び放電位置測定装置を保護できる。
【００４１】
高域通過フィルター１２１を通過した部分放電信号及び外部の雑音信号はアナログーデジタル変換機１２０に入力される。
【００４２】
アナログーデジタル変換機１２０は使用者が設定した値より大きい信号が入力した場合全てのチャンネルで同時に信号をキャッチしてデジタル変換して、このようにデジタル変換した信号を雑音低減及び雑音除去機１３０に入力する。
【００４３】
雑音低減及び雑音除去機１３０は、万が一、外部の雑音センサー１１１で測定した信号６３０の大きさが使用者が設定した大きさｔｈｒｅｓｈｏｌｄ６３１より大きく、何らかの信号が部分放電センサーによって測定される場合には、その信号を図６の信号６５０のように除去する。
【００４４】
また、雑音低減及び除去機１３０は、入力した信号１２２から背景の雑音６１０を除去してピーク検出機１４０と信号到着時間検出機１６０に供給する。
【００４５】
雑音を低減すると到着時間検出が簡単で、もっと正確な到着時間を検出するばかりではなくもっと正確な部分放電信号を表示できる。
【００４６】
ピーク検出機１４０は、入力された波形１３０あるいは６５０から波形の最高値を検出して部分放電信号の可視化及び分析データ処理機１５０に送る。
【００４７】
この際、ピーク検出機１４０は使用者の設定によって部分放電検出感度を高くするためにすべての部分放電センサーから測定された値らを合算してピーク値を検出できる。
【００４８】
部分放電信号の可視化及び分析データ処理機１５０は、使用者が設定した期間または、累積回数に対するピークデータを処理して、図３に図示した一例と同じように電源位相と時間に対するピーク信号Ｐｈａｓｅ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ、ＰＲＲＳ３１０、電源位相に対するピーク密度Ｐｈａｓｅ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｐａｒｔｉａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ＰＲＰＤ３２０、及び設定期間の間の信号推移変化Ｔｒｅｎｄ３３０としてデータを表すようにして表示装置１８０の部分放電表示部１８１に結果を表示する。
【００４９】
信号到着時間検出機１６０は入力された各センサーの波形から信号スタート点あるいは到着時間１６１ｔを検出して放電位置算出及び統計処理機１７０に送る。
【００５０】
放電位置算出及び統計処理機１７０は、使用者が入力した部分放電センサー１１０の設置座標と、各センサーから検出した信号とから、図４に図示されるように、前記到着時間に信号伝達速度を乗じて各距離を求めて、該距離に対応する円軌跡の交点を前記部分放電が起こる位置と決定する。あるいは、放電位置算出及び統計処理機１７０は、各センサーからの信号の到着時間の差異を計算して、到着時間差の方法Ｔｉｍｅ  ｏｆ  ａｒｒｉｖａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｍｅｔｈｏｄを利用してセンサー位置及び到着時間差に対する線形方程式を解いて、放電の位置を算定する。
【００５１】
この際、放電信号の伝達の速度は、対象電力機器の絶縁媒質に依存して使用者が入力した値を利用する。
【００５２】
放電が起こるたびに算出した放電位置のＸ、Ｙ、Ｚ値を使用者が指定した個数ほどの累積統計処理を行って、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の平均、標準編者、範囲などを算出して、図５に示されるように表示装置１８０に表示する。
【００５３】
この際、放電位置は、図５に示される実際の対象電力機器と同じ形状を有する仮想構造５３０において正確に示される。
【００５４】
この際、算出した放電の位置が、使用者が入力した放電不能領域にある場合には、この旨が、表示装置１８０の表示部分１８２に現れるとともに、放電が起こりうる、算出した放電の位置に最も近い他の位置も表示される。
【００５５】
表示装置１８０は同じ部分放電波形１２２から処理された結果の部分放電信号分析画面１８１と部分放電位置推定結果１８２を同時に見せて新しい部分放電信号がセンサーから検出して入力されるごとに、実時間に更新して表示する。
【００５６】
以上、本発明に対する技術思想を添付図面と一緒に述べたが、これは本発明の望ましい実施例として説明したことで、本発明を限定したことではない。
【００５７】
また、この技術分野の通常の知識を持つ人なら、誰でも本発明の技術思想のカテゴリーを離脱しない範囲内では多様な変形及び模倣が可能なことは事実である。
【００５８】
図１は本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電装置のブロック図である。
【００５９】
図２は本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び位置測定の複数の部分放電センサー及び外部のセンサーが変圧機に付着されている状態を図示した図である。
【００６０】
図３は本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置の表示装置にＰＲＰＳ、ＰＲＰＤ、及びＴｒｅａｎｄを表示した図である。
【００６１】
図４は本発明の一実施例による部分放電センサーから部分放電位置を円軌跡法で探すことを表した図である。
【００６２】
図５は本発明の一実施例による高電圧電力機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置の表示装置に対象電力機器の形態及び部分放電位置を表示していることを図である。
【００６３】
図６は本発明の一実施例による高電圧機器用極超短波部分放電及び放電位置測定装置の各の構成要素を通過する信号の詳細図である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】部分放電位置測定図である。
【図２】変圧機あるいはリアクターに設置された部分放電センサーと雑音センサーの一例を示す図である。
【図３】部分放電線路処理結果表示の一例を示す図である。
【図４】センサーから放電位置を算出する方法を示す図である。
【図５】部分放電位置算定結果表示の一例を示す図である。
【図６】雑音低減及び雑音除去が処理された波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１０    極超短波部分放電センサー
１１１    外部の雑音センサー
１１２    電力機器ＡＣ電源とアラインメントＡＣ電源信号
１２０    コンバーター
１２１    高域フィルター
１２２    部分放電波形
１３０    雑音除去機
１３１    雑音除去された部分放電波形
１４０    ピーク検出機
１５０    可視化分析データ処理機
１６０    信号到着時間検出機
１６１    信号のスタート点
１７０    放電位置算出及び統計処理機
１８０    推定結果表示装置
１８１    部分放電信号分析画面表示部
１８２    放電位置推定結果表示部
１９０    設定調節機
２１０    変圧機
４１０    放電発生位置
６１０    背景の雑音
６３０    雑音低減及び雑音除去機
６３１    外部雑音センサーから測定した信号
６５０    雑音除去処理された信号
【図１】
0005306802.tif 000002
【図２】
0005306802.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005306802.tif 000005
【図５】
0005306802.tif 000006
【図６】
0005306802.tif 000007