(57)【要約】【課題】部分放電による音響信号波形中の直達波と先駆波を明確に区別し、直達波の到達時間を見極めて部分放電の発生した位置を特定することが可能な静止誘導機器の部分放電位置特定方法を提供する。【解決手段】電気パルス検出装置３と各ＡＥセンサ４の出力を波形観測用デジタルレコーダ５１に入力してＡＥセンサ４の出力波形６として観測する。各ＡＥセンサ４の出力波形６の信号をデジタルデータとしてコンピュータ９に取り込み、それぞれ離散ウェーヴレット変換７を施すことで、1つのＡＥセンサ４の出力波形６に対して複数の詳細信号８１〜８６を得る。【選択図】図１
2007292700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止誘導機器の中性点に電気信号検出手段を取り付けて静止誘導機器内部で発生した部分放電の電気信号を検出する電気信号検出ステップと、静止誘導機器のタンク壁面に音響信号検出手段を複数設置して静止誘導機器内部で発生した部分放電の音響信号を複数検出する音響信号検出ステップと、前記電気信号検出ステップ及び前記各音響信号検出ステップで検出された電気信号及び音響信号を入力として前記音響信号の波形を観測する波形観測ステップと、前記部分放電の発生位置から前記各音響信号検出手段まで直接伝播する直達波の到達時間に基づいて前記部分放電の発生位置から前記各音響信号検出手段までの距離をそれぞれ計算する距離算出ステップと、前記距離算出ステップで計算した前記各音響信号検出手段までの距離の交点を部分放電の発生位置として特定する部分放電位置特定ステップを含む静止誘導機器の部分放電位置特定方法において、
前記波形観測ステップで観測された前記音響信号の波形を入力としこれにウェーヴレット変換を施して複数の詳細信号を得るウェーヴレット変換処理ステップと、
前記ウェーヴレット変換処理ステップで得た複数の前記詳細信号に基づいて前記詳細信号における振幅又は周波数の変化した時間を見極め、この時間を前記直達波の到達時間として読み取る直達波到達時間読取ステップ、を含むことを特徴とする静止誘導機器の部分放電位置特定方法。
【請求項２】
前記ウェーヴレット変換処理ステップは、前記波形観測ステップで観測された波形の信号に対し離散ウェーヴレット変換又は連続ウェーヴレット変換を施すことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器の部分放電位置特定方法。
【請求項３】
前記詳細信号における振幅又は周波数の変化を強調するように、前記詳細信号に対し振幅の２乗値、振幅の絶対値の時間積分及び振幅の２乗値の時間積分のうちいずれか、あるいはその組み合わせの信号処理を施す信号処理ステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の静止誘導機器の部分放電位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーヴレット変換処理を用いた静止誘導機器の部分放電監視技術に係り、特に、部分放電の発生位置を特定するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静止誘導機器では経年劣化等に起因して絶縁物の部分放電が発生する。部分放電をそのまま放置すると、やがては絶縁破壊を引き起こして電気設備の破壊事故を招くおそれがある。このため、静止誘導機器において部分放電の発生を監視することは重要な技術的要素となっており、単に部分放電の発生の有無を検出するだけではなく、その発生位置までも正確に特定することが求められている。このような部分放電位置の特定方法の従来例としては、図１０に示すようなものが知られている。この図１０において、符号１が静止誘導機器２内に発生した部分放電位置である。
【０００３】
図１０に示すように、静止誘導機器２の中性点には高周波ＣТ等の電気パルス検出装置３が取り付けられ、静止誘導機器２のタンク壁面には部分放電の音響信号を検出するためのＡＥセンサ４が複数設置されている。ここでは左右壁面の上下に１つずつ、合計４つ配置されている。また、電気パルス検出装置３及び各ＡＥセンサ４はオシロスコープ等の測定器５に接続される。この測定器５にて電気パルス検出装置３から得られた電気的パルスと、各ＡＥセンサ４から得られた部分放電音を観測し、部分放電の発生位置１から各ＡＥセンサ４まで直接伝搬した直達波の到達時間を測定するようになっている。
【０００４】
この時、測定器５にて測定した直達波到達時間ｂと電気パルス検出装置３のトリガー時間ａとの差（ｂ―ａ）が、直達波が部分放電位置１から各ＡＥセンサ４に到達するまでに要した時間となる。なお、音響波が静止誘導機器２内の絶縁媒体を伝搬する速度ｃは絶縁媒体固有の値である。このため、各ＡＥセンサ４から部分放電位置１との距離ｄは、速度ｃに到達所要時間（ｂ―ａ）を乗じることで求めることができる。この操作を全てのＡＥセンサ４について行うことにより、各ＡＥセンサ４から部分放電位置１までの距離ｄをそれぞれ求める。そして、各ＡＥセンサ４からの距離ｄの交点を求めることによって部分放電位置１を特定することができる。
【０００５】
また、特許文献１記載の技術のように、部分放電の電荷量と発生位置を推定する技術もある。この技術では、振動検出用のＡＥセンサの出力波形にウェーヴレット変換を施している。ウェーブレット変換を用いた信号処理は信号の特徴的な部分の特定や特異信号の抽出に有効なので、部分放電の特徴成分を明確に検出することができる。
【０００６】
ウェーブレット変換を適用した従来例としては、上記の特許文献１記載の技術以外にも、特許文献２、３に記載の技術等が報告されている。特許文献２に記載の技術は、超音波マイクや電流センサの出力波形をデジタル波形データとして保存するものであって、ノイズに埋もれた部分放電による超音波マイクの出力波形に対してウェーブレット変換を施すことにより、ノイズから出力波形を浮かび上がらせるようにしている。
【０００７】
特許文献３に記載の技術では、データのサンプリング周期の選定や解析範囲の特定に際して、ウェーブレット変換を効果的に行えるようなサンプリング周期でデータをサンプリングし、且つウェーブレット変換の効率が良好となる解析範囲を特定し、その上で、ウェーブレット変換を実施している。さらには、このウェーブレット変換の結果に基づいて、サンプリング周期、解析範囲及びパラメータをより適正なものに補正するようにしている。この技術によれば、解析範囲のデータに対し効率良く高精度で解析を行うことが可能となり、部分放電の大きさや発生位置を把握することができる。
【０００８】
【特許文献１】２００２―９０４１３号公報
【特許文献２】２００２―１３１３６６号公報
【特許文献３】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】
【０００９】
しかし、上記のウェーブレット変換を適用した従来技術では、ノイズの除去や放電電荷量の推定は行っていたり、ウェーブレット変換の解析効率を高めてはいたりするものの、いずれも、部分放電による音響信号から直達波の到達時間を捉えるものではなかった。つまり、これらの従来技術では、部分放電位置の特定に際して、図１０にて説明したシンプルな手法（直達波の到達所要時間に音響波の速さを掛けて距離を求め、その交点から部分放電位置を特定する）を採用するものではなかった。
【００１０】
ただし、図１０に示した特定方法には、次のような課題があった。すなわち、部分放電の音響信号の波形には、部分放電位置１からＡＥセンサ４まで直接伝搬する直達波だけではなく、部分放電位置１から静止誘導機器２のタンク壁を介してＡＥセンサ４まで伝搬する先駆波も混在している。この先駆波は金属であるタンク壁を伝播していくので、その速度は絶縁媒体を伝播していく直達波のそれに比べて著しく速い。つまり、ＡＥセンサ４には先に先駆波が到達し、その後で直達波が到達することになる。
【００１１】
このため、ノイズや先駆波が大きい場合又は直達波が小さい場合には、直達波がノイズや先駆波に重畳した。直達波の到達時間を正確に測定できなければ、各ＡＥセンサ４からの距離ｄに誤差が生じることになり、部分放電位置１を高い精度で特定することは困難となっていた。したがって、ＡＥセンサ４の出力波形を監視する作業者には、重畳した波形から直達波の到達時間を判定することができる技量や経験が求められていた。
【００１２】
本発明は、以上の課題を解消するために提案されたものであり、その目的は、部分放電による音響信号波形中の直達波と先駆波を明確に区別し、直達波の到達時間を見極めて部分放電の発生した位置を特定することが可能な静止誘導機器の部分放電位置特定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、静止誘導機器の中性点に電気信号検出手段を取り付けて静止誘導機器内部で発生した部分放電の電気信号を検出する電気信号検出ステップと、静止誘導機器のタンク壁面に音響信号検出手段を複数設置して静止誘導機器内部で発生した部分放電の音響信号を複数検出する音響信号検出ステップと、前記電気信号検出ステップ及び前記各音響信号検出ステップで検出された電気信号及び音響信号を入力として前記音響信号の波形を観測する波形観測ステップと、前記部分放電の発生位置から前記各音響信号検出手段まで直接伝播する直達波の到達時間に基づいて前記部分放電の発生位置から前記各音響信号検出手段までの距離をそれぞれ計算する距離算出ステップと、前記距離算出ステップで計算した前記各音響信号検出手段までの距離の交点を部分放電の発生位置として特定する部分放電位置特定ステップを含む静止誘導機器の部分放電位置特定方法において、前記波形観測ステップで観測された前記音響信号の波形を入力としこれにウェーヴレット変換を施して複数の詳細信号を得るウェーヴレット変換処理ステップと、前記ウェーヴレット変換処理ステップで得た複数の前記詳細信号に基づいて前記詳細信号における振幅又は周波数の変化した時間を見極め、この時間を前記直達波の到達時間として読み取る直達波到達時間読取ステップ、を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
このような本発明では、音響信号検出手段の出力波形にウェーヴレット変換を施すことにより複数の詳細信号を得る。そして、詳細信号から振幅又は周波数の変化した時間を見極め、この時間を直達波の到達時間として読み取ることができる。この時、一つの詳細信号から振幅又は周波数の変化が見つかり難く、直達波の到達時間の判定が困難であったとしても、複数の詳細信号の波形を参照し、振幅又は周波数の変化する時間を見比べることで、直達波の到達時間を確実に捉えることができる。これにより、各音響信号検出手段から部分放電位置までの距離を求め、距離の交点から部分放電位置を特定するといったシンプルな手法を安定して実施することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウェーヴレット変換を施した複数の詳細信号を見比べて詳細信号における振幅又は周波数の変化した時間を見極め可能なので、たとえ経験の無い者であっても直達波の到達時間として読み取ることができ、部分放電の位置特定に関する作業効率を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明に係るウェーヴレット変換を適用した静止誘導機器の部分放電位置特定方法の代表的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図１０にて説明した従来技術と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００１７】
（代表的な実施形態）
［構成］
図１は本発明の代表的な実施形態を説明するためのブロック構成図である。本実施形態は、電気パルス検出装置３と、複数のＡＥセンサ４と、波形観測用デジタルレコーダ５１と、コンピュータ９から構成されている。
【００１８】
電気パルス検出装置３は静止誘導機器２の中性点に取り付けられており、ＡＥセンサ４は静止誘導機器２のタンク壁面に複数設置されている。波形観測用デジタルレコーダ５１は、電気パルス検出装置３とＡＥセンサ４との出力を入力としてＡＥセンサ４の出力波形６（図２に図示）を得るための装置であって、電気パルス検出装置３及びＡＥセンサ４に接続されている。なお、図３は図２にて示したＡＥセンサ４の出力波形６のうちの最下段（楕円で囲んだ部分）に示した波形の拡大図である。
【００１９】
コンピュータ９は、ウェーヴレット変換機能を有しており、波形観測用デジタルレコーダ５１で得られたＡＥセンサ４の出力波形６を入力とし、離散ウェーヴレット変換７を施して詳細信号８１〜８６（図４及び図５に図示）を得るための計算を行うようになっている。図４及び図５に示した詳細信号８１〜８３及び８４〜８６は、前記図３に示した出力波形６に対し離散ウェーヴレット変換７を施したときのものである。
【００２０】
離散ウェーヴレット変換７は元信号を高周波成分と低周波成分に分解し、分解された高周波成分をさらに高周波成分と低周波成分に分解するという処理を繰り返し行うものであって、可逆変換可能な整数型のＨａａｒウェーヴレット変換等がある。詳細信号８１〜８６では抽出している周波数帯域が異なっており、詳細信号８１が高周波帯域側で，順次番号が増えるにつれて低周波帯域になっている。
【００２１】
［動作］
次に、本実施形態の通常時の動作について説明する。図６は図１で示した本実施形態において、部分放電位置１の特定処理に関するフローチャートである。
【００２２】
まず、静止誘導機器２の内部で部分放電が発生すると（ステップ１）、部分放電の電気パルスを電気パルス検出装置３で検出する（ステップ２）。また、静止誘導機器２の内部で発生した部分放電の音響信号を複数のＡＥセンサ４でそれぞれ検出する（ステップ３）。
【００２３】
続いて、電気パルス検出装置３及び各ＡＥセンサ４で検出した電気パルス及び音響信号の出力を波形観測用デジタルレコーダ５１に入力してＡＥセンサ４の出力波形６として観測する（ステップ４）。各ＡＥセンサ４の出力波形６の信号をデジタルデータとしてコンピュータ９に取り込み、それぞれ離散ウェーヴレット変換７を施すことで（ステップ５）、1つのＡＥセンサ４の出力波形６に対して複数の詳細信号８１〜８６を得る（ステップ６）。
【００２４】
さらに、複数の詳細信号８１〜８６を見比べて詳細信号における振幅又は周波数の変化した時間を見極め、この時間を直達波の到達時間として読み取る（ステップ７）。読み取った直達波の到達時間に基づいて部分放電位置１から各ＡＥセンサ４までの距離をそれぞれ計算し（ステップ８）、計算した各ＡＥセンサ４までの距離ｄの交点を部分放電位置１として特定する（ステップ９）。
【００２５】
［作用効果］
以上のような本実施形態によれば、離散ウェーヴレット変換７によって得られた詳細信号８１〜８６を見比べて、振幅または周波数の変化を見極め、この時間を直達波の到達時間として読み取ることができる。
【００２６】
すなわち、本実施形態では直達波の到達時間を１つの詳細信号から判定できなくても，複数の詳細信号を得ているので、それらの波形を見比べることができ、直達波がノイズや先駆波に重畳した場合でも、直達波の到達時間を的確に見極めることが可能となる。よって、直達波到達時間bと電気パルス検出装置３のトリガー時間ａとの差（ｂ‐ａ）が、直達波が部分放電位置１からＡＥセンサ４に到達するまでの所要時間を求めることができる。
【００２７】
前述したように、音響波が絶縁媒体を伝搬する速度ｃは絶縁媒体に固有値なので、ＡＥセンサ４から部分放電位置１との距離ｄは、ｄ＝ｃ×（ｂ−ａ）となり、各ＡＥセンサ４からの距離ｄの交点を割り出すことによって、部分放電位置１を特定することができる。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態によれば、詳細信号８１〜８６の振幅又は周波数の変化が明確であるため、部分放電監視の経験が浅い作業者であっても、直達波の到達時間を容易に読み取ることができ、ノイズや先駆波が大きい場合又は直達波が小さい場合でも、部分放電による音響信号波形中の直達波を明確に判別可能であり、部分放電の位置特定に関する作業効率を大幅に向上する。
【００２９】
（他の実施形態）
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図７のフローチャートに示すように、コンピュータ９において、上記の離散ウェーヴレット変換７（ステップ５）の変わりに、連続量を扱う連続ウェーヴレット変換1０を施して（ステップ１０）、詳細信号８１〜８６ではなく詳細信号平面１１を得るようにしても良い（ステップ１１）。図８は詳細信号平面１１の表示例である。このような詳細信号平面１１を得たことにより、詳細信号８１〜８６よりも振幅や周波数の変化が見やすくなり、より容易に直達波の到達時間を見極めることが可能となる。
【００３０】
また、図９のフローチャートに示すように、離散ウェーヴレット変換７又は連続ウェーヴレット変換1０を実行し、詳細信号８１〜８６又は詳細信号平面１１を得た後で、詳細信号８１〜８６又は詳細信号平面１１に対して振幅の２乗値、振幅の絶対値の時間積分及び振幅の２乗値の時間積分のうちいずれか、あるいはその組み合わせといった各種の信号処理を施すようにしても良い（ステップ１２）。このような信号処理を施すことによって、詳細信号８１〜８６又は詳細信号平面１１における振幅又は周波数の変化を強調することができ、直達波の到達時間を、ごく簡単に見極めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の代表的な実施形態を説明するためのブロック構成図。
【図２】波形観測用デジタルレコーダにて得られたＡＥセンサ出力波形の波形図。
【図３】図２にて示したＡＥセンサ出力波形の拡大図。
【図４】離散ウェーヴレット変換を施して得られた詳細信号８１〜８３の波形図。
【図５】離散ウェーヴレット変換を施して得られた詳細信号８４〜８６の波形図。
【図６】本実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図７】本発明の他の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】詳細信号平面の表示例を示す図。
【図９】本発明の他の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１０】従来の部分放電位置の特定方法を説明するためのブロック構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１…部分放電位置
２…静止誘導機器
３…電気パルス検出装置
４…ＡＥセンサ
５…測定器
５１…波形観測用デジタルレコーダ
６…ＡＥセンサの出力波形
７…離散ウェーヴレット変換
８１〜８６…詳細信号
９…コンピュータ
１０…連続ウェーヴレット変換
１１…詳細信号平面
【図１】
2007292700.tif 000003
【図２】
2007292700.tif 000004
【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９】
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【図１０】
2007292700.tif 000011
【図８】
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