(57)【要約】【課題】  部分放電の検出性能に優れ、しかも接続部を改変することなく遠隔の部分放電をも効率よく検出することの可能な電力ケーブル部分放電検出方法及びこれを用いた電力ケーブル部分放電検出装置を提供すること。【解決手段】  電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに電極を取り付けて電極間の信号を測定し電力ケーブル及び／又は電力ケーブルの接続部における部分放電を検出する電力ケーブル部分放電検出方法であって、測定信号から疑似周波数又は周波数帯域が低周波である信号を抽出し、その特徴量を求めることにより部分放電を検出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに電極を取り付けて電極間の信号を測定し電力ケーブル及び／又は電力ケーブルの接続部における部分放電を検出する電力ケーブル部分放電検出方法であって、
前記測定信号から疑似周波数又は周波数帯域が低周波である信号を抽出し、その特徴量を求めることにより前記部分放電を検出することを特徴とする電力ケーブル部分放電検出方法。
【請求項２】
前記電力ケーブルが交流を送電し、前記特徴量の位相差により部分放電を判定することを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル部分放電検出方法。
【請求項３】
前記疑似周波数が時間−周波数解析において信号を抽出させる周波数であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル部分放電検出方法。
【請求項４】
前記接続部が絶縁型接続部であり、前記低周波は前記接続部に隣り合う接続部を超えて伝播する周波数帯域でかつ、隣り合う接続部の前記部分放電を検出することを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル部分放電検出方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電力ケーブル部分放電検出方法に用いる電力ケーブル部分放電検出装置であって、
電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに取り付けられた電極間の部分放電信号を検出する部分放電検出手段と、前記測定信号から疑似周波数又は周波数帯域が低周波である信号を抽出し、その特徴量を求めることにより前記部分放電を検出する測定器とを備えたことを特徴とする電力ケーブル部分放電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブル部分放電検出方法及び電力ケーブル部分放電検出装置に関する。さらに詳しくは、電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに電極を取り付けて電極間の信号を測定し電力ケーブル及び／又は電力ケーブルの接続部における部分放電を検出する電力ケーブル部分放電検出方法及び電力ケーブル部分放電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力ケーブルの接続部において発生する部分放電の検出方法は、その接続部にアルミニウム箔や錫箔等の箔電極を取り付け部分放電を検出する方法が知られている。
【０００３】
この接続部には絶縁接続部（以下、「ＩＪ」という。）と普通接続部（以下、「ＮＪ」という。）と、それらの中間型である絶縁接続部型普通接続部（以下、「ＩＮＪ」という。）に大別される接続部により構成される。ＩＪは、図２（ａ）（ｃ）に示すように絶縁筒１３によりシース３３が絶縁され測定回路が成立するので部分放電を検出することができる。一方、ＮＪを用いて電力ケーブルを接続すると、後述するように当該箇所の部分放電は検出できないため、ＩＪのシース回路をＮＪに改変したＮＩＪが考案され、現在、電力ケーブルの接続にはＩＪとＮＩＪが使用されることがある。ＮＩＪは、渡り線１５にリアクタンスが存在するため、部分放電信号に対しては渡り線１５が高抵抗となり、実質的に絶縁されたのと同じ状態となり、図２（ｃ）の如き測定回路が成立する。
【０００４】
ＮＪでは、図２（ｂ）（ｄ）に示すようにシース３３が導通しているため測定回路が成立せず測定することができない。ＮＪでの部分放電を検出するためには、図２（ａ）の如くＩＪのシース３３の切断部分に渡り線１５を繋ぎ、ＩＪをＮＪとしたＮＩＪを使用しなければならなかった。
【０００５】
また、特許文献１に記載の如く高周波領域での部分放電の検出は、伝播特性が低いため、箔電極を取り付けた接続部の部分放電信号しか検出することができず、ＩＪ又はＮＩＪを順次巡回して部分放電を検出しなければならず、非効率な作業となっていた。加えて、伝播特性に優れた低周波での測定では、ノイズが大きいため部分放電信号を検出することは困難であった。
【０００６】
一方、箔電極を用いた検出方法以外には特許文献２〜４に記載の如き超音波を用いた検査方法が知られている。これら文献に記載の先行技術は、受配電盤等の電気機器での超音波を探触子により直接検出しているので、本発明とは異なるものであるが、参考までに列挙する。そして、これらの方法は測定箇所近傍の部分放電を検出することを主な目的としており、これら方法を用いても遠隔した箇所の測定を行うことは困難である。
【特許文献１】特開２００４−１０１４１８号公報
【特許文献２】特開２００４−６１３５８号公報
【特許文献３】特開２００２−９０４１３号公報
【特許文献４】特開平１０−２８８６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、部分放電の検出性能に優れ、しかも接続部を改変することなく遠隔の部分放電をも効率よく検出することの可能な電力ケーブル部分放電検出方法及びこれを用いた電力ケーブル部分放電検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る電力ケーブル部分放電検出方法の特徴は、電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに電極を取り付けて電極間の信号を測定し電力ケーブル及び／又は電力ケーブルの接続部における部分放電を検出する電力ケーブル部分放電検出方法であって、前記測定信号から疑似周波数又は周波数帯域が低周波である信号を抽出し、その特徴量を求めることにより前記部分放電を検出することにある。
【０００９】
上記特徴により、伝播特性に優れた低周波の信号を抽出するため、遠距離の接続部の部分放電信号を検出することができ、かつ、ＮＪの部分放電においても近隣するＩＪから検出することができる。
【００１０】
また、前記電力ケーブルが交流を送電し、前記特徴量の位相差により部分放電を判定することが望ましい。
【００１１】
加えて、前記疑似周波数が時間−周波数解析において信号を抽出させる周波数であってもよい。
【００１２】
さらに、前記接続部が絶縁型接続部であり、前記低周波は前記接続部に隣り合う接続部を超えて伝播する周波数帯域でかつ、隣り合う接続部の前記部分放電を検出することが望ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電力ケーブル部分放電検出装置の特徴は、上記のいずれかに記載の電力ケーブル部分放電検出方法に用いる電力ケーブル部分放電検出装置において、電力ケーブルの接続部において絶縁筒の両側それぞれに取り付けられた電極間の部分放電信号を検出する部分放電検出手段と、前記測定信号から疑似周波数又は周波数帯域が低周波である信号を抽出し、その特徴量を求めることにより前記部分放電を検出する測定器とを備えたことにある。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明に係る部分放電検出方法の特徴によれば、部分放電の検出性能に優れ、しかも接続部を改変することなく電力ケーブル及び／又は電力ケーブルの接続部における遠隔の部分放電をも効率よく検出することが可能となった。
【００１５】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１（ａ）に示すように、本発明に係る部分放電検出装置１は、大略、一対の箔電極２，２と部分放電検出手段（検出器）３と測定器４とよりなり、主に電力ケーブル及び電力ケーブルの接続部における部分放電をＩＪにて検出する。
【００１７】
電力ケーブル３０は、高電圧送電線であり、図１（ｂ）に示すように、中心部の導体３１は絶縁体３２に覆われ、その絶縁体３２は金属製のシース３３に覆われており、さらにシース３３は樹脂にて被覆されている。部分放電は、ケーブル部及び／又は接続部の絶縁体３２中のボイド３７や異物等の欠陥により発生する。
【００１８】
図３に示すように、電力ケーブル３０は地中に埋設され、適宜間隔をおいてＩＪ、ＮＩＪ又はＮＪにより接続されている。図１（ａ）に示す接続部１０は、ＩＪであり、絶縁筒１３が形成されている。この絶縁筒１３は、接続される電力ケーブル３０のシース３３を絶縁し、左右の第一、第二区画Ａ１、Ａ２を検査対象範囲とする。同図において、接続部１０はＩＪであり、隣り合う接続部１０’はＩＪ、ＮＩＪ、ＮＪのいずれであっても構わない。隣り合う接続部１０’の部分放電信号は、導体３１を通って隣接する接続部１０に伝達されるため、接続部１０で検出可能だからである。よって、図３に示すように、接続部１０の右側にて隣り合う接続部１０’のさらに右側も第二区画Ａ２に属することとなる。
【００１９】
ここで、絶縁体３２を挟む導体３１及びシース３３により絶縁体３２はコンデンサＣ１，２として捉えることができ、絶縁体３２内に発生したボイド３７は、絶縁体３２の健全部及びボイド３７が直列に配列されたコンデンサＣｇ，Ｃｂとして捉えることができる。さらに、左右の銅管１１、１２に一対の箔電極２、２を取り付けることで銅管１１、１２と箔電極２，２をコンデンサＣ３，４として捉えることができる。そのため、箔電極２を取り付けた接続部１０は、図１（ｃ）に示す如き等価回路として捉えることができ、接続部１０及び電力ケーブル３０の部分放電の検出が可能となる。図１（ｄ）に示すようにＮＩＪにおいては、さらに渡り線１５をリアクタンスＬとして捉えることができ、ＮＩＪにおいても等価回路が成立する。
【００２０】
高電圧送電線において、シース電位を軽減させるためクロスボンド接地方式が採用されている。この方式は、ＮＪに挟まれた２つのＩＪにおいて、シースを分割し三相交流の他の相にそれぞれシース接続を行い、３区間毎のＮＪにて接地するものである。シースをケーブル全長において接続させるため、ＮＩＪは５０〜６０Ｈｚの電流を流す目的で渡り線１５が用いられ、部分放電の検出の趣旨としてはＩＪと同等と考えることができる
【００２１】
次に、測定波形及び部分放電信号の検出について説明する。
箔電極２より測定した信号は、縦軸を電圧、横軸を時間とする平面状に図４（ａ）に示す如き測定波形として表される。この測定波形には、部分放電信号の他に様々なノイズが含まれており、そのノイズから部分放電信号を抽出する必要がある。そこで、測定波形に対し、低周波領域において部分放電信号を認識できるように、時間−周波数解析の一種であるウェーブレット解析を行う。図５（ｂ）は、縦軸を周波数、横軸を時間とし、信号強度を色調表示させてノイズに埋没した部分放電信号を認識可能にしたグラフである。なお、便宜上、グレースケールに変換してあるが、信号は高強度が赤、中程度は黄、緑、低強度は青となっている。
【００２２】
本明細書における低周波領域とは、隣接する接続部で発生した部分放電信号が減衰せずに伝播してくる周波数帯域である。低周波は伝播効率に優れ、減衰が少ないため、この低周波領域において部分放電信号を抽出することにより、近隣する接続部の部分放電をも検出することができ、さらに、測定回路が成立しないＮＪの部分放電検出も可能となる。
【００２３】
部分放電が起こると、測定信号の強度に影響があり、部分放電信号とノイズが逆符号であれば、互いに打ち消しあい、信号強度が低くなるが、反対に信号強度が高くなる箇所も存在することとなる。そこで、図６に示すように、ウェーブレット解析後の波形における一定の低周波領域において、信号の特徴量である信号強度を求める。求めた信号強度が一定の閾値を超える場合、その部分の信号を部分放電信号とみなすことができる。すなわち、ウェーブレット解析後の波形における低周波領域において、信号強度フィルターにより部分放電信号を抽出することとなる。
【００２４】
また、図７に示すように、部分放電信号は有限の減衰時間をもつ事象であることから、測定信号の一定の低周波領域において、信号の特徴量である時間幅を求める。一定の閾値を超えた部分の時間幅が一定の時間幅を超える場合には、その部分の信号を部分放電信号とみなすことができる。なお、減衰時間は、測定信号のみならず時間−周波数解析後の波形にも反映されるため、時間−周波数解析後の波形においても時間幅を測定し、部分放電信号を検出することは可能である。すなわち、ウェーブレット解析前後のいずれかの波形における低周波領域において、時間幅フィルターにより部分放電信号を抽出することとなる。
【００２５】
そして、上記の各検出結果により部分放電信号とみなした信号について、正の部分放電信号と負の部分放電信号との位相差を検出し、その位相差が約１８０°である場合に、部分放電が発生していると判定する。部分放電は印加電圧の第一、第三象限で発生しやすいことが知られており、その部分放電の特徴及びその部分放電信号の正負により最終的に部分放電の発生の有無を検出する。
【００２６】
次に検出手順について説明する。
まず、接続部１０の絶縁筒１３を対象に一対の箔電極２，２を取り付け、疑似パルスを発生させて部分放電検出手段（検出器）３で検出する信号の電荷量を校正した後、測定する。そして、得られた測定波形に対し、ウェーブレット解析を行い、ノイズと部分放電信号とを識別可能に分離させる。
【００２７】
このウェーブレット解析結果に対し、低周波領域での信号強度によるフィルターを施し、解析後の波形において一定の閾値を超えた信号を通過させる。さらに、その閾値を超えた信号において、閾値を超えた部分の時間幅を測定し、一定の時間幅を有する信号のみを通過させる。これらのフィルターを通過した信号に対し、信号の正負をプロットし、それらの信号の位相差を測定する。この位相判定により、正負の信号の位相差が約１８０°であれば、部分放電が発生していると判定する。
【００２８】
最後に、本発明の他の実施形態について言及する。なお、上記実施形態と同様の部材には同符合を附してある。
上記実施形態において、ウェーブレット解析後の波形に対して、信号強度フィルター及び時間幅フィルターを施し、ノイズを除去し部分放電を判定した。しかし、これらのフィルターは、適宜組み合わせればよく、例えば、ウェーブレット解析後の波形に信号強度フィルターのみをかけて、通過した信号に対して位相判定を行ってもよい。さらに、時間幅フィルターは測定信号に対し直接施すことができるため、測定信号に対し時間幅フィルターのみをかけて、通過した信号に対して位相判定を行ってもよい。なお、ウェーブレット解析後の波形に対し、信号強度フィルター及び時間幅フィルターを施し、通過した信号に対して位相判定を行うのが、部分放電をより確実に検出できる点で、上記実施形態が望ましい。
【００２９】
また、上記実施形態において、測定波形に対し、ウェーブレット解析を行ったが、ウェーブレット解析に限られるものではなく、例えば、部分放電信号と測定波形の信号との相関関数等、時間−周波数解析により低周波領域においてノイズと部分放電信号とを識別可能とする解析方法であればよい。なお、上記実施形態において、電極に箔電極を用いたが、電極は箔電極に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電力ケーブル部分放電検出方法及び電力ケーブル部分放電検出装置として利用することができる。また、電力ケーブルの他、電気機器等の部分放電検出方法及び装置としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明に係る実施形態を示す部分放電検出装置の概略図、（ｂ）は電力ケーブルの縦断面図、（ｃ）は（ａ）の等価回路図である。（ｄ）は絶縁接続部型普通接続部の回路図である。
【図２】（ａ）は絶縁型接続部の部分拡大図、（ｂ）は通常型接続部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）の回路図、（ｄ）は（ｂ）の回路図である。
【図３】地中送電の概略図である。
【図４】（ａ）は信号の測定結果の電圧−時間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）のウェーブレット解析結果を示すグラフである。
【図５】信号強度フィルターを施したグラフである。
【図６】時間幅フィルターを施したグラフである。
【図７】フィルター通過後の位相判定のグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１：部分放電検出装置、２：箔電極、３：部分放電検出手段（検出器）、４：測定器、
１０：接続部（ＩＪ）、１０’：接続部、１１，１２：銅管、１３：絶縁筒（絶縁体）、１５：渡り線、
３０：電力ケーブル、３１：導体、３２：絶縁体、３３：シース、３４：被覆、３７：ボイド、
Ａ１：第一区画、Ａ２：第二区画、Ｃ１，Ｃ２：絶縁体静電容量、Ｃ３，Ｃ４：箔電極静電容量、Ｌ：渡り線リアクタンス、Ｃｇ：ボイド部静電容量、Ｃｂ：健全部静電容量、Ｍ：マンホール蓋、Ｇ：地面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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