(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側電力系統における所定周波数の高電圧電力が変電装置によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統における電力線から交流信号を受け取るセンサー部と、
前記センサー部が受け取った前記交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数のノイズ信号を出力するフィルタ部と、
前記一又は複数のノイズ信号を受け取り、前記一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、前記一次側電力系統における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部と、
を備える検知装置。
【請求項２】
前記二次側電力系統は、一又は複数の電気設備に対して送電し、
前記フィルタ部は、前記所定周波数の周波数成分、及び、前記電気設備に基づく雑音信号の周波数成分を除去する第１フィルタを含み、
前記一又は複数のノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記交流信号から抽出された第１ノイズ信号を少なくとも含む、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記フィルタ部は、前記所定周波数より高く、且つ、前記変電装置におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させる第１フィルタを含み、
前記一又は複数のノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記交流信号から抽出された第１ノイズ信号を少なくとも含む、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項４】
前記一又は複数のノイズ信号は、第１周波数帯を通過させる第１フィルタによって前記交流信号から抽出された第１ノイズ信号、及び、前記第１周波数帯よりも高い周波数帯である第２周波数帯を通過させる第２フィルタによって前記交流信号から抽出された第２ノイズ信号を含み、
前記検知部は、前記第１ノイズ信号において前記第１所定値以上の振幅を有する信号を検知した場合、および、前記第２ノイズ信号において第２所定値以上の振幅を有する信号を検知した場合のうち少なくとも一の場合において、前記検知信号を出力する、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項５】
前記第１フィルタは、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタであり、前記第２フィルタは、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタである、
請求項４に記載の検知装置。
【請求項６】
前記第２所定値は、前記第１所定値と実質的に同じ値である、
請求項４に記載の検知装置。
【請求項７】
前記第２所定値は、前記第１所定値より小さい値である、
請求項４に記載の検知装置。
【請求項８】
前記検知部は、前記第１ノイズ信号において前記第１所定値以上の振幅を有する信号を検知できない場合に、前記第２ノイズ信号において前記第２所定値以上の振幅を有する信号の有無を判定する、
請求項４に記載の検知装置。
【請求項９】
前記フィルタ部は、前記センサー部が受け取った前記交流信号に基づき、前記交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出する抽出機能をさらに備え、
前記検知部は、前記第２ノイズ信号において前記第１位相に同期しない第３所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、前記第１ノイズ信号において前記第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したことに基づいて前記検知信号を出力する、
請求項４に記載の検知装置。
【請求項１０】
前記検知部は、前記第１ノイズ信号において、前記第１所定値以上の振幅を有し、さらに、前記第１位相に同期した信号を検知したとき、前記検知信号を出力する、
請求項９に記載の検知装置。
【請求項１１】
前記フィルタ部は、前記センサー部が受け取った前記交流信号に基づき、前記交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出する抽出機能をさらに備え、
前記検知部は、前記一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において、前記第１所定値以上の振幅を有し、さらに、前記第１位相に同期した信号を検知したとき、前記検知信号を出力する、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項１２】
前記センサー部は、前記二次側電力系統における第１端点を含む第１電力線から第１交流信号を受け取り、前記二次側電力系統における第２端点を含む第２電力線から第２交流信号を受け取り、
前記フィルタ部は、前記センサー部が受け取った前記第１交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した第３ノイズ信号を出力し、前記第２交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した第４ノイズ信号を出力し、
前記検知部は、前記第３ノイズ信号及び前記第４ノイズ信号を受け取り、前記第３ノイズ信号と前記第４ノイズ信号とに基づいて、前記検知信号を出力する、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項１３】
前記高電圧電力が高電圧三相交流電力であり、
前記センサー部は、前記二次側電力系統において、前記一次側電力系統における三相のうち一次側第１相及び一次側第２相と前記変電装置によってインダクタンス結合した前記二次側電力系統における二次側第１相の電力線における第１相交流信号、及び、前記一次側第２相及び一次側第３相と前記インダクタンス結合した二次側第２相の電力線における第２相交流信号を受け取り、
前記フィルタ部は、前記第１相交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数の第１相ノイズ信号、及び、前記第２相交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数の第２相ノイズ信号を少なくとも出力し、
前記検知部は、前記第１相ノイズ信号及び前記第２相ノイズ信号を受け取り、前記第１相ノイズ信号及び前記第２相ノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において前記第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、前記検知信号を出力する、
請求項１に記載の検知装置。
【請求項１４】
前記二次側電力系統は、一又は複数の電気設備に対して送電し、
前記フィルタ部は、前記所定周波数の周波数成分、及び、前記電気設備に基づく雑音信号の周波数成分を除去する一又は複数の第１フィルタを含み、
前記一又は複数の第１相ノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記第１相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含み、前記一又は複数の第２相ノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記第２相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含む、
請求項１３に記載の検知装置。
【請求項１５】
前記フィルタ部は、前記所定周波数より高く、且つ、前記変電装置におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させる一又は複数の第１フィルタを含み、
前記一又は複数の第１相ノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記第１相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含み、前記一又は複数の第２相ノイズ信号は、前記第１フィルタによって前記第２相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含む、
請求項１３に記載の検知装置。
【請求項１６】
前記検知部は、前記第１相ノイズ信号と前記第２相ノイズ信号とを加算し、加算された信号において、第５所定値以上の振幅を有する信号が検知されたとき、前記検知信号を出力する、
請求項１３に記載の検知装置。
【請求項１７】
一次側電力系統における所定周波数の高電圧電力が変電装置によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統における電力線から交流信号を受け取るセンサー部と、
前記センサー部が受け取った前記交流信号に基づき、前記交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出するフィルタ部と、
前記交流信号において、第１所定値以上の振幅を有し、さらに、前記第１位相に同期した信号を検知したとき、前記一次側電力系統における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部と、
を備える検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送配電システムにおける絶縁破壊を検出する検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送配電システムにおける電力線の絶縁破壊、及び、絶縁破壊に基づくコロナ放電を検知する装置が開発されている。例えば、磁気抵抗素子を含み、絶縁被覆された送電線からコロナ放電を含む部分放電が発生した際に生じる磁気変化を検知する磁気センサーと、磁気センサーの出力信号から部分放電による特徴的な周波数成分を含む周波数帯域を取り出すフィルタとを備える送電線の絶縁状態検知装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−１２４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１の技術（以下、従来技術）においては、高圧線で発生する絶縁破壊にセンサーを接近させて検出するため、センサー取り付け時における作業容易性に課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、高電圧電力を低電圧電力に変換する送配電システムにおいて、低電圧側の電力系統における交流信号に基づいて絶縁破壊の発生を検知できることに寄与する検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る検知装置は、一次側電力系統における所定周波数の高電圧電力が変電装置によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統における電力線から交流信号を受け取るセンサー部と、前記センサー部が受け取った前記交流信号から少なくとも前記所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数のノイズ信号を出力するフィルタ部と、前記一又は複数のノイズ信号を受け取り、前記一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、前記一次側電力系統における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高電圧電力を低電圧電力に変換する送配電システムにおいて、低電圧側の電力系統における交流信号に基づいて絶縁破壊の発生を検知できることに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態１に係るフィルタ部の機能的な構成の一例を示すブロック図
【図３】本発明の実施形態１に係るフィルタ部の機能的な構成の他の例を示すブロック図
【図４】変電装置における信号透過の周波数特性の説明の用に供する図
【図５】本発明の実施形態１に係る検知部の動作の流れの一例を示すフロー図
【図６】本発明の実施形態１に係る検知装置およびフィルタ部の機能的な構成の他の例を示すブロック図
【図７】本発明の実施形態１に係る検知部の動作の流れの他の例を示すフロー図
【図８】本発明の実施形態１に係る検知部においてノイズ信号に含まれる絶縁破壊信号の検知方法の説明の用に供する図
【図９】本発明の実施形態１に係る送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の他の例を示すブロック図
【図１０】一次側電力系統において三相交流電力が入力される場合の送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の一例を示すブロック図
【図１１】一次側電力系統において三相交流電力が入力される場合の送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の他の例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明に係る一態様を発明するに至った経緯）
【００１０】
まず、技術背景として、近年、電力をエネルギー源とする機器が増大し、電力需要を支える送配電施設に対する負担が増大している。さらに、常時または断続的に演算処理を行うコンピュータに接続された機器の利用が拡大する中においては、瞬時であっても電力の提供が不安定になることは世界経済に対して多大な影響を及ぼすため、高品質な送配電網の提供が求められている。
【００１１】
送配電施設は、エネルギー効率の観点から高電圧で送配電されるように設計されており、交流電力が伝搬する電力線には絶縁素材が被膜されている。しかし、絶縁素材は使用年月に伴って経年劣化するため、絶縁特性の劣化が進んだ結果、絶縁破壊が生じることがある。また、沿岸部の送配電施設においては、海水に含まれる塩分の影響によって部分的な絶縁破壊が生じることもある。係る絶縁破壊が生じた場合、絶縁素材の特性は加速度的に劣化する。そのため、上述した高品質な送配電網を安定的に提供するためには、絶縁破壊を未然に、または、早期に発見することが重要である。
【００１２】
一般的に、絶縁破壊は送配電システムにおいて高電圧が印加されている高電圧側で発生し、絶縁破壊が生じた場合、電力線における部分短絡が初期症状として発生する。そのため、絶縁破壊を早期に発見するためには、部分短絡によって引き起こされる現象を捉える技術が求められ、上述した従来技術のように、係る技術の開発が従前から行われている。
【００１３】
しかし、従来技術等においては、上述のとおり、高圧線で発生する絶縁破壊にセンサーを接触または接近させて検出するため、センサー取り付け時または絶縁破壊現象の検知時における作業容易性に課題があった。具体的には、例えば、従来技術においては、高電圧の電力線に従来のセンサーを取り付けるためには、作業の安全性の確保のために、送配電網を一時的に休止させる必要があり、また、高い専門技術性に基づく作業が必要であった。
【００１４】
そこで、本発明の発明者は、高電圧側の一次側電力系統、変電装置、および低電圧側の二次側電力系統を含む送配電システムにおいて、作業困難性の伴う高電圧側ではなく低電圧側に、センサーおよびフィルタを適用することによって絶縁破壊を検知する検知装置を想起し、本発明に係る一態様を発明するに至った。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。以下に説明される実施形態は本開示の一具体例を示す。実施形態において示される構成、フロー図における処理または処理の順序などは一例であって、本開示の技術を限定しない。
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態に係る送配電システム１および検知装置１００の構成について、図１を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態１に係る送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１において、送配電システム１は、一次側電力系統１０、二次側電力系統２０、変電装置３０、および、検知装置１００を備える。
【００１８】
図１において、一次側電力系統１０は、高電圧電力が接続された電力系統であって、例えば、電圧が６０００Ｖである高電圧電力が接続されてもよい。一次側電力系統１０の電力線においては高電圧電力の交流信号が伝搬され、高電圧電力の交流信号の所定周波数は商用として配電される電力の周波数であってもよい。当該所定周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであってもよい。
【００１９】
図１において、二次側電力系統２０は、低電圧電力が接続された電力系統であって、例えば、電圧が１００Ｖである低電圧電力が接続されてもよい。二次側電力系統２０の電力線においては低電圧電力の交流信号が伝搬され、低電圧電力の交流信号の所定周波数は、高電圧電力の交流信号と同様に、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであってもよい。
【００２０】
なお、図１においては、一次側電力系統１０および二次側電力系統２０は、説明の便宜のため、それぞれ一系統であるものとして説明されるが、この限りではない。一次側電力系統１０および二次側電力系統２０は、それぞれ一系統であってもよく、または、後述するように電力線が三相三線式であってもよい。各電力系統における系の数は本開示の範囲を限定しない。なお、図１に示す一系統は、電力線が三相三線式である場合における一の相であってもよい。
【００２１】
なお、高電圧電力は、第１電圧電力と呼称され、低電圧電力は、第１電圧電力より電圧が低い第２電圧電力と呼称されてもよい。
【００２２】
図１において、変電装置３０は、一次側電力系統１０における高電圧電力を、二次側電力系統２０における低電圧電力に電圧変換する機能を有する装置であってもよい。図１に示すように、変電装置３０は、例えば、トランスを含む構造であってもよい。トランスは、磁性体に複数のコイルが巻き付けられた構造であり、少なくとも一対のコイルがインダクタンス結合されている。
【００２３】
変電装置３０における変電機能は、当該インダクタンス結合に基づいて、一次側電力系統１０における高電圧電力を二次側電力系統２０における低電圧電力に電圧変換する。なお、変電装置３０における変電機能、および、変電装置３０の具体的な構造例は公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１において、検知装置１００は、センサー部１０１、フィルタ部１０２、および検知部１０３を有する。本実施の形態においては、一次側電力系統１０の電力線における絶縁破壊を検知するための検知装置１００は、検知作業の安全性等の確保のため、二次側電力系統２０の電力線に対して接続される。具体的には、例えば、センサー部１０１が二次側電力系統２０の電力線に接続される。
【００２５】
センサー部１０１は、例えば、二次側電力系統２０における電力線から交流信号を受け取る機能を有してもよい。センサー部１０１は、例えば、センサー素子を有する容量性センサーであってもよい。具体的には、例えば、容量性センサーは、二次側電力系統２０の電力線に対して絶縁材質を介してセンサー素子が接続されることによって形成されるセンサーであってもよい。係る場合、電力線とセンサー素子との間に当該絶縁材質が有する誘電率に応じた容量性結合が形成され、容量性センサーは、当該容量性結合に基づいて電力線に伝搬される交流信号を受け取ってもよい。
【００２６】
センサー部１０１が受け取る交流信号には、後述するように、送配電対象の所定周波数の周波数成分の他、ノイズ信号が含まれ得る。当該ノイズ信号には、後述するように、一次側電力系統１０において絶縁破壊が生じた場合における絶縁破壊信号、および、二次側電力系統２０に接続された電気設備が発する雑音信号のうち少なくとも一方が含まれ得る。詳細は後述する。
【００２７】
なお、絶縁破壊信号とは、一次側電力系統１０の電力線において絶縁破壊が生じた際に発生する信号である。絶縁破壊は、電力線の瞬時電圧の絶対値が大きいときに、インパルス性の高い電流を伴って発生する現象である。
【００２８】
なお、当該絶縁材質は、センサー素子に対して設ける絶縁被膜、および、電力線の絶縁被膜のうち少なくとも一方を含んでもよい。電力線の絶縁被膜を用いる場合、センサー素子の表面に導電性を持たせることによって電力線との密着性を保ち、良好な信号取得が可能となる。一方、センサー素子に対して設ける絶縁被膜を用いる場合、センサー素子を導電性のある電力線に対して取り付け可能である。なお、絶縁被膜は、例えば、樹脂、陶器などの絶縁材であってもよい。なお、本開示において、電力線は、配電線または送電線と言い換えてもよい。
【００２９】
図１において、フィルタ部１０２は、例えば、センサー部１０１が受け取った交流信号から、少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数のノイズ信号を出力する。すなわち、フィルタ部１０２は、例えば、二次側電力系統２０の電力線に伝搬する交流信号を受け取り、当該交流信号から、少なくとも交流電力信号の周波数成分である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの信号を除去したノイズ信号を出力してもよい。このように、電力周波数である５０Ｈｚ帯等を除去することによって、後述するように、一次側電力系統１０から二次側電力系統２０に伝搬された絶縁破壊信号の検知を容易にさせることができる。
【００３０】
フィルタ部１０２から出力されるノイズ信号は、一または複数であってもよい。複数のノイズ信号が出力される場合、フィルタ部１０２は、信号分配機能を有し、当該信号分配機能によって交流信号を複数の信号に分配し、分配された信号のそれぞれから所定周波数の周波数成分を除去してもよい。
【００３１】
図１において、検知部１０３は、フィルタ部１０２から出力されるノイズ信号を受け取り、当該ノイズ信号において絶縁破壊信号を検知したとき、一次側電力系統における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力してもよい。
【００３２】
具体的には、例えば、検知部１０３は、交流信号から少なくとも電力周波数の周波数成分を除去したノイズ信号において、予め設定された第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、検知された信号は、一次側電力系統１０において絶縁破壊によって生じ、変電装置３０を介して二次側電力系統２０に伝搬してきた絶縁破壊信号であると判定してもよい。第１所定値の具体的な数値は、絶縁破壊信号と、その他のノイズ信号とを区別するための閾値情報であって、予め実行される計測または実験等によって一意に定められてもよい。
【００３３】
すなわち、検知部１０３は、一又は複数のノイズ信号を受け取り、一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、一次側電力系統における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力してもよい。
【００３４】
なお、検知部１０３は、電気信号によって各部を制御する制御回路（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）であってもよい。具体的には、制御部２０５は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって構成されてもよい。また、制御部２０５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）またはＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などにより実現されてもよい。
【００３５】
このように、本実施の形態における検知装置１００は、一次側電力系統１０における所定周波数の高電圧電力が変電装置３０によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統２０における電力線から交流信号を受け取るセンサー部１０１と、センサー部１０１が受け取った交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数のノイズ信号を出力するフィルタ部１０２と、一又は複数のノイズ信号を受け取り、一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、一次側電力系統１０における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部１０３と、を備えてもよい。
【００３６】
これにより、高電圧電力を低電圧電力に変換する送配電システムにおいて、低電圧側の電力系統における交流信号に基づいて絶縁破壊の発生を検知できることに寄与することができる。
【００３７】
具体的には、例えば、低圧側である二次側電力系統２０の電力線に対してセンサー１０１を取り付け、当該センサー１０１から受け取る交流信号に基づいて絶縁破壊の発生を検知することにより、絶縁破壊を検知する検知装置の取り付け作業性および安全性を大幅に向上させることができる。
【００３８】
以上、図１を参照して、本実施の形態における検知装置１００の機能的な構成、および、基本的な動作について説明した。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態１に係るフィルタ部の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、フィルタ部１０２ａは第１フィルタ２０１ａを有してもよい。第１フィルタ２０１ａは、交流信号を受け取り、図２に示すように、交流電力の電力周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数成分を除去する第１フィルタの周波数通過特性に基づき、交流信号から所定周波数の周波数成分を少なくとも除去した第１ノイズ信号を出力してもよい。
【００４０】
係る場合において、第１フィルタの周波数通過特性は、図２に示すように、例えば、二次側電力系統２０に接続される電気設備が発する雑音信号の設備雑音周波数を、さらに除去するものであってもよい。電気設備とは、例えば、商用電力を利用するインバータ等の機器であってもよい。
【００４１】
本実施の形態における検知装置１００は、送配電システム１の二次側電力系統２０において用いられるため、従来技術に比べて作業等の安全性を確保できる一方、二次側電力系統２０に特有の問題が生じる場合がある。当該特有の問題とは、例えば、二次側電力系統２０に接続された電気設備が発する雑音信号である。
【００４２】
これに対して、本実施の形態におけるフィルタ部１０２ａは、センサー部１０１から受け取った交流信号から、所定周波数の周波数成分と、さらに、設備雑音の周波数成分とを除去してもよい。電気設備から生じる設備雑音の周波数成分は、予め計測することによって特定されてもよい。また、設備雑音の周波数帯は、電力周波数である５０Ｈｚ等に対して数１００倍以上の場合があるため、第１フィルタ２０１ａをバンドパスフィルタとすることによって、交流信号から、所定周波数の周波数成分と、さらに、設備雑音の周波数成分とを除去してもよい。
【００４３】
すなわち、二次側電力系統２０は、一又は複数の電気設備に対して送電し、フィルタ部１０２は、所定周波数の周波数成分、及び、電気設備に基づく雑音信号の周波数成分を除去する第１フィルタ２０１ａを含み、一又は複数のノイズ信号は、第１フィルタ２０１ａによって交流信号から抽出された第１ノイズ信号を少なくとも含んでもよい。
【００４４】
これにより、フィルタ部１０２から出力されるノイズ信号に重畳される絶縁破壊信号を検知部１０３において高精度に検知することができる。
【００４５】
なお、後述するように、一次側電力系統１０の電力線において生じる絶縁破壊はインパルス特性を有するため、絶縁破壊によって電力線上に伝搬される絶縁破壊信号は非常に広帯域な周波数成分を有する信号である。そのため、絶縁破壊信号を検知するという観点では、第１フィルタ２０１ａは、電力周波数の周波数成分のみを除去し、電力周波数より高い周波数帯は通過させる周波数特性を有するハイパスフィルタであることが望ましい。しかし、上述した通り、本実施形態に特有の二次側電力系統２０側にて絶縁破壊信号を検知する場合においては、二次側電力系統２０に接続される電気設備からの雑音信号を除去する必要があり、第１フィルタ２０１ａは、絶縁破壊信号が有する広帯域な周波数成分のうち一部を除去する機能を有することが望ましい。
【００４６】
また、一方で、第１フィルタの周波数通過特性は、図２に示すように、例えば、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させるものであってもよい。
【００４７】
変電装置３０におけるトランスのインダクタンス結合は周波数特性を有しており、当該インダクタンス結合の周波数特性は、電力周波数帯である５０Ｈｚ帯または６０Ｈｚ帯において通過損失が最小となるバンドパス特性を有するように設定されている。そのため、第１フィルタ２０１ａの周波数通過特性を、電力周波数の周波数成分を除去しつつ、トランスにおけるインダクタンス結合の周波数特性に対応したものとすることにより、センサー部１０１が受け取った交流信号から、所定周波数の周波数成分と、さらに、所定周波数に比べて高周波である設備雑音の周波数成分とを除去してもよい。
【００４８】
すなわち、フィルタ部１０２は、所定周波数より高く、且つ、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させる第１フィルタ２０１ａを含み、一又は複数のノイズ信号は、第１フィルタ２０１ａによって交流信号から抽出された第１ノイズ信号を少なくとも含んでもよい。
【００４９】
これにより、フィルタ部１０２から出力されるノイズ信号に重畳される絶縁破壊信号を検知部１０３において高精度に検知することができる。その他の効果については、上述した通りである。
【００５０】
図３は、本発明の実施形態１に係るフィルタ部の機能的な構成の他の例を示すブロック図である。図２においては、フィルタ部１０２ａは、第１フィルタ２０１ａのみを有してもよいと説明したが、図３に示すように、フィルタ部１０２ｂは、第１フィルタ２０１ｂおよび第２フィルタ２０２ｂを有してもよい。
【００５１】
第１フィルタ２０１ｂは、図３に示すように、電力周波数の周波数成分を除去し、第２フィルタ２０２ｂが通過させる第２周波数帯よりも低い第１周波数帯３０１を通過させる第１周波数特性を有し、第１周波数特性に基づいて第１ノイズ信号を出力してもよい。第２フィルタ２０２ｂは、図３に示すように、電力周波数の周波数成分を除去し、第１周波数帯よりも高い第２周波数帯３０２を通過させる第２周波数特性を有し、第２周波数特性に基づいて第２ノイズ信号を出力してもよい。
【００５２】
すなわち、一又は複数のノイズ信号は、第１周波数帯３０１を通過させる第１フィルタ２０１ｂによって交流信号から抽出された第１ノイズ信号、及び、第１周波数帯３０１よりも高い周波数帯である第２周波数帯３０２を通過させる第２フィルタ２０２ｂによって交流信号から抽出された第２ノイズ信号を含んでもよい。
【００５３】
そして、検知部１０３ｂは、例えば、第１ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知した場合、および、第２ノイズ信号において第２所定値以上の振幅を有する信号を検知した場合のうち少なくとも一の場合において、検知信号を出力してもよい。係る場合において、例えば、第１所定値と第２所定値とは互いに実質的に同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００５４】
このように、フィルタ部１０２ｂが、当該第１周波数帯を通過させる第１フィルタ２０１ｂと、当該第１周波数帯よりも高い当該第２周波数帯を通過させる第２フィルタ２０２ｂとを有することにより、後述するようにインパルス特性を有する絶縁破壊信号の周波数成分を幅広い周波数帯において捕捉することができ、検知部１０３において、より高精度に絶縁破壊信号を検知することができる。なお、第１周波数帯３０１と、第２周波数帯３０２とは、例えば、図３に示すような境界周波数より、それぞれ低い周波数帯と高い周波数帯とに区分されることが望ましい。境界周波数は、例えば、数百ｋＨｚ程度であってもよい。
【００５５】
なお、第１フィルタ２０１ｂは、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタであり、第２フィルタ２０２ｂは、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタであってもよい。第１フィルタ２０１ｂは、第１周波数帯３０１より高い周波数成分を除去するため、ローパスフィルタであってもよいが、検知部１０３ｂにおける絶縁破壊信号の検知処理を容易にするため、電力周波数の周波数成分を除去するバンドパスフィルタがより望ましい。第２フィルタ２０２ｂは、第２周波数帯３０２より低い周波数成分を除去するため、ハイパスフィルタ、または、不要となる第２周波数帯３０２より高い周波数成分を除去するバンドパスフィルタであってもよい。
【００５６】
なお、係る場合において、第１周波数帯３０１は、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数成分に適合させ、第２周波数帯３０２は、変電装置３０における容量性結合の周波数成分に適合させることが望ましい。
【００５７】
図４は、変電装置３０における信号透過の周波数特性の説明の用に供する図である。以下、図４を参照して、変電装置３０における交流信号の周波数通過特性について説明し、第１周波数帯３０１および第２周波数帯３０２のそれぞれを、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数成分および容量性結合の周波数成分に適合させることの効果について説明する。
【００５８】
変電装置３０におけるトランスのインダクタンス結合は周波数特性を有しており、当該インダクタンス結合の周波数特性は、電力周波数帯において通過損失が最小となるように設定される。具体的には、例えば、インダクタンス結合の周波数特性は、図４（ａ）に示すようにバンドパス特性を有し、電力周波数である５０Ｈｚ帯または６０Ｈｚ帯において通過損失が最小となり、当該電力周波数から離れるほど通過損失が増加してもよい。
【００５９】
一方で、変電装置３０におけるトランスは、複数のコイルが巻き付けられた構造となっているため、コイル間およびトランスの筐体などの間において容量性結合が生じる。当該容量性結合は、図４（ｂ）に示すように、周波数が高くなるほどインピーダンスが低くなる特性を有しているため、一次側電力系統１０の電力線を伝搬する信号のうち、高い周波数成分はインダクタンス結合ではなく容量性結合によって二次側電力系統２０に伝搬することになる。
【００６０】
そのため、変電装置３０における信号透過は、全体として図４（ｃ）に示すように、電力周波数を伝搬する周波数特性を有しながら、電力周波数に対して高い周波数帯においても、一定程度の信号レベルを伝搬する周波数特性を有する。
【００６１】
このように、変電装置３０は、一次側電力系統１０から二次側電力系統２０に対して、主にインダクタンス結合を介して交流電力を効率的に変電するように設計されている一方、一次側電力系統１０と二次側電力系統２０との間には容量性結合も存在しており、高周波数領域においても、高周波信号が伝搬する特性を有する。
【００６２】
そのため、インパルス特性を有する絶縁破壊信号が一次側電力系統１０から変電装置３０を介して二次側電力系統２０へ伝搬されるとき、絶縁破壊信号のインパルス特性に基づく広帯域な周波数成分のうち、インダクタンス結合の周波数帯および容量性結合の周波数帯における周波数成分が、より低損失に伝搬される。すなわち、上述した第１フィルタ２０１ｂにおける第１周波数特性、および、第２フィルタ２０２ｂにおける第２周波数特性を、それぞれインダクタンス結合の周波数帯、および、容量性結合の周波数帯に適合させることにより、検知部１０３ｂにおいて、より高精度に絶縁破壊信号を検知することができる。
【００６３】
なお、係る場合において、図３に示す検知部１０３ｂにおける信号検知の判定処理において、第２所定値は、第１所定値と実質的に同じ値であってもよい。
【００６４】
または、第２所定値は、第１所定値より小さい値であってもよい。第２ノイズ信号における絶縁破壊信号の有無を判定する閾値である第２所定値を、第１ノイズ信号における閾値である第１所定値より小さくすることによって、図４に示すようなインダクタンス結合の通過特性よりも高損失である容量性結合の通過特性を考慮した設計とすることができる。
【００６５】
さらに、第１フィルタ２０１ｂおよび第２フィルタ２０２ｂを用いることにより、高周波領域において発生しうる電気設備に起因する雑音信号のうち、第２フィルタ２０２ｂの通過周波数帯以外の周波数帯の成分を除去することができ、本実施の形態に特有の二次側電力系統２０における電気設備に起因する雑音信号の課題を併せて解決することができる。
【００６６】
なお、容量性結合の周波数帯は、一次側電力系統１０および二次側電力系統２０の接続形態、変電装置３０における構成に基づくため、予め計測または実験等によって明らかにし、容量性結合の周波数帯の情報に基づいて第２フィルタ２０２ｂが設計されてもよい。また、容量性結合の周波数帯は、互いに具体的な構成が異なる複数の変電装置３０に対応する複数の容量性結合の周波数特性を網羅するように設計されてもよい。第１所定値の値、および、第２所定値の値も同様に、予め設計、計測、または実験等によって明らかになったインダクタンス結合および容量性結合の周波数特性に基づいて設定されてもよい。
【００６７】
係る場合において、検知部１０３ｂは、第１ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知できない場合に、第２ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号の有無を判定してもよい。
【００６８】
図５は、本発明の実施形態１に係る検知部の動作の流れの一例を示すフロー図である。以下、図５を参照して、検知部１０３ｂの基本動作の処理の手順の一例について説明する。
【００６９】
なお、下記に説明される各フロー図は、本開示に係る検知装置１００の動作の処理手順について説明するために必要なステップを例示として記載しているにすぎない。本発明の実施形態における機能が発揮される範囲において、各フロー図の各ステップの間に他の動作の処理に関するステップが適切に挿入されることを妨げるものではない。以上のフロー図に関する説明は、下記で説明されるフロー図において適用されてもよい。
【００７０】
図５において、検知部１０３ｂは、第１ノイズ信号および第２ノイズ信号を受け取る（ステップＳ５０１）。次に、検知部１０３ｂは、第１ノイズ信号において、上述した第１所定値以上の振幅を有する信号の有無を判定してもよい（ステップＳ５０２）。検知部１０３ｂは、当該信号を検知したとき（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、一次側電力系統１０における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力してもよい（ステップＳ５０３）。
【００７１】
一方、検知部１０３ｂは、第１ノイズ信号において、第１所定値以上の振幅を有する信号を検知できないとき（ステップＳ５０２：ＮＯ）、第２ノイズ信号において、第２所定値以上の振幅を有する信号の有無を判定してもよい（ステップＳ５０４）。そして、検知部１０３ｂは、第２ノイズ信号において、第２所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、検知信号を出力してもよい。一方、検知部１０３ｂは、第２ノイズ信号において、第２所定値以上の振幅を有する信号を検知できないとき（ステップＳ５０４：ＮＯ）、待機状態となってもよい。
【００７２】
このように、検知部１０３ｂにおいて、第１ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定処理を、第２ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定よりも優先させることにより、変電装置３０における透過損失が低いインダクタンス結合によって二次側電力系統２０に伝搬してくる絶縁破壊信号の周波数成分を優先的に検知対象とすることができ、第１所定値および第２所定値の設定における自由度が増す効果を奏する。
【００７３】
なお、図５においては、第１ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定処理を、第２ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定よりも優先させるものとして説明したが、この限りではない。検知部１０３は、第１ノイズ信号における検知判定処理と、第２ノイズ信号における検知判定処理とを並行して実行し、いずれか一方において、または、双方において、絶縁破壊信号を検知したときに検知信号を出力してもよい。また、検知部１０３は、第２ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定処理を、第１ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定よりも優先させてもよい。
【００７４】
なお、図３および図５においては、フィルタ部１０２ｂは第１フィルタ２０１ｂおよび第２フィルタ２０２ｂを有するものとして説明したが、さらに、抽出部を有してもよい。図６は、本発明の実施形態１に係る検知装置およびフィルタ部の機能的な構成の他の例を示すブロック図である。
【００７５】
図６に示すように、フィルタ部１０２ｃは、第１フィルタ２０１ｂおよび第２フィルタ２０２ｂを有し、さらに、抽出部６００を有してもよい。すなわち、フィルタ部１０２ｃは、センサー部１０１が受け取った交流信号に基づき、交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出する抽出機能をさらに備えてもよい。
【００７６】
抽出部６００は、具体的には、例えば位相情報抽出機能であってもよく、位相情報抽出処理は情報処理演算によって実行されてもよい。抽出部６００は、交流信号に含まれる電力周波数の周波数成分の位相情報を抽出する機能を有してもよい。抽出される位相情報には、交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる位相の情報を少なくとも含めばよい。なお、交流信号から一又は複数の位相情報を抽出する技術は公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００７７】
交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる第１位相の情報は、後段の検知部１０３ｃにおいて、ノイズ信号に含まれる絶縁破壊信号を検知判定する場合に用いられる。なぜならば、一次側電力系統１０の電力線において発生しうる絶縁破壊は交流信号の信号レベルの絶対値が最大となるタイミングで発生するため、当該タイミングに相当する第１位相の情報を用いることにより、後段の検知部１０３ｃにおいて、ノイズ信号に含まれる信号が絶縁破壊信号であるのか否かを高精度に判定できるからである。
【００７８】
なお、位相情報に含まれる第１位相の情報は、一又は複数の情報であってもよい。後段の検知部１０３ｃにおける絶縁破壊信号の検知判定において、一の第１位相の情報を用いることによって高精度に判定できるが、複数の第１位相の情報を用いることによって、さらに高精度に判定することができる。
【００７９】
なお、一次側電力系統１０の電力線において伝搬する電力信号と二次側電力系統２０の電力線において伝搬する電力信号との間には、変電装置３０の存在に起因した位相差が生じるが、当該位相差は、電力系統の接続形態、または、変電装置におけるトランスの特性などによって一定の値で固定されるため、ノイズ信号に含まれる絶縁破壊信号の有無を位相情報に基づいて判定する場合、二次側電力系統２０における交流信号の位相情報を基準とすることができる。
【００８０】
係る場合において、図６における検知部１０３ｃは、第２ノイズ信号において第１位相に同期しない第３所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、第１ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したことに基づいて検知信号を出力してもよい。
【００８１】
図７は、本発明の実施形態１に係る検知部の動作の流れの他の例を示すフロー図である。図８は、本発明の実施形態１に係る検知部においてノイズ信号に含まれる絶縁破壊信号の検知方法の説明の用に供する図である。以下、図７および図８を参照して、検知部１０３ｃの基本動作の処理の一例について説明する。なお、図７の説明において、図５と重複するステップについては説明を省略する。
【００８２】
図７において、検知部１０３ｃは、第１ノイズ信号および第２ノイズ信号を受け取った場合（ステップＳ５０１）、第２フィルタ２０２ｂから出力された第２ノイズ信号において、第１位相に同期しない第３所定値以上の振幅を有する信号の有無を判定する（ステップＳ７０１）。
【００８３】
第２ノイズ信号は、第１ノイズ信号よりも高周波帯の周波数成分を有する信号である。そのため、ノイズ信号に絶縁破壊信号が含まれる場合、第２ノイズ信号には、インパルス特性を有する絶縁破壊信号のうち高周波帯の周波数成分が含まれている。
【００８４】
ところで、一次側電力系統１０の電力線において絶縁破壊が生じた場合、図８（ｂ）に示すように第１ノイズ信号において第１位相８００に同期して絶縁破壊信号８０１が検知され、一方、図８（ｃ）に示すように第２ノイズ信号において第１位相８００に同期して絶縁破壊信号８０２が検知される。絶縁破壊信号８０１の周波数は、絶縁破壊信号８０２の周波数よりも低く波長が長いため、第１位相８００に同期して検知される波数は比較的に少なくなる。そのため、第１位相８００に同期した絶縁破壊信号の検知の機会は、第２ノイズ信号に基づいた検知の方が多くなる。
【００８５】
一方で、二次側電力系統２０においては、電気設備に起因する雑音信号８０３が交流信号に含まれることがあり、当該雑音信号は、交流信号における第１位相８００に同期することなくランダムに発生し、且つ、上述のとおり、第１ノイズ信号よりも第２ノイズ信号に重畳されやすい。したがって、第２ノイズ信号に含まれる電気設備に起因する雑音信号８０３の振幅レベルが予め設定される第３所定値以上である場合、第１位相８００に同期した絶縁破壊信号の検知の機会の頻度に関わらず、第２ノイズ信号に基づいて絶縁破壊信号の有無を判定することは困難になりうる。
【００８６】
そこで、検知部１０３ｃは、ステップＳ７０１において、第２フィルタ２０２ｂから出力された第２ノイズ信号において、第１位相に同期しない第３所定値以上の振幅を有する電気設備に起因する雑音信号８０３の有無を判定し、第３所定値以上の振幅を有する雑音信号８０３を検知したときには（ステップＳ７０１：ＹＥＳ）、第１ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号の検知に基づいて検知信号を出力するものとしている（ステップＳ７０２）。
【００８７】
具体的には、例えば、検知部１０３ｃは、第１ノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき（ステップＳ７０２：ＹＥＳ）、検知信号を出力し（ステップＳ５０３）、当該信号を検知しないとき（ステップＳ７０２：ＮＯ）、待機状態となってもよい。
【００８８】
一方で、検知部１０３ｃは、第２ノイズ信号において、第１位相８００に同期しない第３所定値以上の振幅を有する電気設備に起因する雑音信号８０３を検知しないとき（ステップＳ７０１：ＮＯ）、絶縁破壊信号を検知できる頻度が比較的高い第２ノイズ信号に基づいて検知信号の出力を行ってもよい（ステップＳ７０３）。
【００８９】
このように、第２ノイズ信号において雑音信号８０３が検知されるか否かに応じて、第１ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定処理、および、第２ノイズ信号における絶縁破壊信号の検知判定処理のうち、いずれを優先させるかを決定することにより、第１位相８００に同期する信号の検知機会の確保と、第１所定値および第２所定値の設定における自由度の確保とを両立させることができる。
【００９０】
なお、図７のステップＳ７０２において、検知部１０３ｃは、第１ノイズ信号において、第１所定値以上の振幅を有し、さらに、第１位相に同期した信号を検知したとき、検知信号を出力してもよい。これにより、第１ノイズ信号において絶縁破壊信号を、より高精度に検知することができる。
【００９１】
なお、図６において、フィルタ部１０２は、複数のフィルタを有するものとして説明したが、例えば、フィルタ部１０２は、一のフィルタと、抽出部６００とを有する構成であってもよい。すなわち、フィルタ部１０２は、センサー部１０１が受け取った交流信号に基づき、交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出する抽出機能をさらに備え、検知部１０３は、一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において、第１所定値以上の振幅を有し、さらに、第１位相に同期した信号を検知したとき、検知信号を出力してもよい。
【００９２】
これにより、交流信号から電力周波数の周波数成分を除去したノイズ信号を、周波数によって分離をせず、位相情報に基づいて高精度に絶縁破壊信号の有無を判定できる。
【００９３】
なお、上記説明においては、二次側電力系統２０における一の電力線から交流信号をセンサー部１０１が受け取るものとして説明したが、例えば、図９に示すように、二次側電力系統２０における複数の電力線から交流信号をセンサー部１０１ｄが受け取ってもよい。係る場合、センサー部１０１ｄおよびフィルタ部１０２ｄは、上述したセンサー部１０１およびフィルタ部１０２に含まれる機能および構成を２系列有してもよい。
【００９４】
すなわち、センサー部１０１ｄは、二次側電力系統２０における第１端点９０１を含む第１電力線から第１交流信号を受け取り、二次側電力系統２０における第２端点を含む第２電力線から第２交流信号を受け取り、フィルタ部１０２ｄは、センサー部１０１ｄが受け取った第１交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第３ノイズ信号を出力し、第２交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第４ノイズ信号を出力し、検知部１０３ｄは、第３ノイズ信号及び第４ノイズ信号を受け取り、第３ノイズ信号と第４ノイズ信号とに基づいて、検知信号を出力してもよい。
【００９５】
図９において、例えば、第１端点９０１と第２端点９０２との間において商用電力として取り出される交流電力は２００Ｖであってもよく、第１端点９０１と第２端点９０２との中点がグランドに接地されているため、各端点と接地点との間において１００Ｖが取り出されてもよい。
【００９６】
係る場合において、一次側電力系統１０における絶縁破壊により絶縁破壊信号が発生したとき、絶縁破壊信号は二次側電力系統２０に伝搬し、第１端点９０１を含む第１電力線、および、第２端点９０２を含む第２電力線を伝搬する。一方、二次側電力系統２０は上述した中点において系が区分され、それぞれ独立した負荷がかかっているため、負荷雑音信号の発生も独立して発生する。
【００９７】
すなわち、一次側電力系統１０において発生した絶縁破壊信号は、第１電力線および第２電力線に伝搬するのに対して、二次側電力系統２０の各電力線において伝搬する負荷雑音信号は相互に独立しているため、第１電力線から受け取った第１交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第３ノイズ信号と、第２電力線から受け取った第２交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第４ノイズ信号とを、例えば、加算することによって、絶縁破壊が生じた場合においては、絶縁破壊信号は振幅レベルが高くなるのに対して、第３ノイズ信号および第４ノイズ信号のそれぞれに含まれる負荷雑音信号は相殺される。
【００９８】
そのため、検知部１０３ｄは、加算されたノイズ信号において、上述した第１所定値よりも大きい第４所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき検知信号を出力することにより、より高精度に絶縁破壊を検知することができる。
【００９９】
また、検知部１０３ｄは、第１電力線から受け取った第１交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第３ノイズ信号と、第２電力線から受け取った第２交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第４ノイズ信号とのうち、少なくとも一方において、第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したときに当該検知信号を出力してもよい。
【０１００】
さらに、検知部１０３ｄは、第１電力線から受け取った第１交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第３ノイズ信号と、第２電力線から受け取った第２交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した第４ノイズ信号とを用いて、加算とは異なる他の公知の演算処理を実行した結果に基づいて検知信号を出力してもよい。
【０１０１】
すなわち、検知部１０３ｄは、第３ノイズ信号及び第４ノイズ信号を受け取り、第３ノイズ信号と第４ノイズ信号とに基づいて、検知信号を出力してもよい。
【０１０２】
このように、二次側電力系統２０における第１端点を含む第１電力線、および、第２端点を含む第２電力線のそれぞれから受け取った交流電力を加算したうえで絶縁破壊信号の検知判定を行うことにより、負荷雑音信号が相殺されて、高精度に絶縁破壊を検知することができる。
【０１０３】
また、上記説明においては、一次側電力系統１０および二次側電力系統２０は、いずれも一の電力系を含むものとして説明したが、例えば、少なくとも一次側電力系統１０において三相交流電力が入力される場合、センサー部１０１は複数の相における電力線から交流信号を受け取ってもよい。
【０１０４】
図１０は、一次側電力系統１０において三相交流電力が入力される場合の送配電システムおよび検知装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。以下、図１０を参照し、一次側電力系統１０において三相交流電力が入力される場合における送配電システム１および検知装置１００の機能的な構成および動作について説明する。なお、図１０においては、説明の便宜のため、一次側電力系統１０の構成図は省略する。
【０１０５】
図１０に示すように、一次側電力系統１０における高電圧電力は高電圧三相交流電力であり、高圧の三相交流電力が変電装置３０に入力されて二次側電力系統２０として低圧の交流電力が出力されてもよい。係る場合、一次側電力系統１０における三相は、例えば、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相であってもよい。一方、二次側電力系統２０においては、二次側電力系統２０における低電圧電力は、二相交流電力であってもよく、または、低電圧三相交流電力であってもよい。図１０に示すように、二相交流電力である場合、例えば、Ｕ相、Ｖ相であってもよい。なお、三相交流電力である場合においては、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相であってもよい。
【０１０６】
図１０に示すように、例えば、二次側電力系統２０におけるＵ相は、一次側電力系統１０における三相のうちＲ相およびＳ相と変電装置３０によってインダクタンス結合し、二次側電力系統２０におけるＶ相は、一次側電力系統１０におけるＳ相およびＴ相とインダクタンス結合していてもよい。
【０１０７】
なお、一次側電力系統１０における三相は、一次側第１相、一次側第２相、一次側第３相と呼称され、二次側電力系統２０における二相は、二次側第１相、二次側第２相と呼称されてもよい。一次側における第１相、第２相、第３相のそれぞれがＲ相、Ｓ相、Ｔ相のいずれに対応するかについては任意であってもよく、二次側における第１相、第２相のそれぞれがＵ相、Ｖ相のいずれに対応するかについても任意であってもよい。なお、一次側電力系統１０と二次側電力系統２０との接続形態は、本開示の範囲を限定しない。
【０１０８】
係る場合において、検知装置１００ｅに含まれるセンサー部１０１ｅは、例えば、二次側電力系統２０における二相の電力線から交流信号を受け取ってもよい。すなわち、センサー部１０１ｅは、二次側電力系統２０において、一次側電力系統１０における三相のうち一次側第１相及び一次側第２相と変電装置３０によってインダクタンス結合した二次側電力系統２０における二次側第１相の電力線における第１相交流信号、及び、一次側第２相及び一次側第３相とインダクタンス結合した二次側第２相の電力線における第２相交流信号を受け取ってもよい。
【０１０９】
具体的には、例えば、図１０に示すように、センサー部１０１ｅは、Ｕ相における電力線、および、Ｖ相における電力線のそれぞれから交流信号を受け取ってもよい。なお、図１０における二相の選択は例示であって、例えば、センサー１０１ｅは、Ｖ相における電力線、および、Ｗ相における電力のそれぞれから交流信号を受け取ってもよい。
【０１１０】
係る場合、フィルタ部１０２ｅは、第１相交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数の第１相ノイズ信号、及び、第２相交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数の第２相ノイズ信号を少なくとも出力してもよい。
【０１１１】
フィルタ部１０２ｅは、第１相交流信号および第２相交流信号のそれぞれに対して、図２において説明したように、例えば、第１フィルタ２０１ａを適用することによって、各交流信号から所定周波数の周波数成分を少なくとも除去した第１相ノイズ信号および第２相ノイズ信号を出力してもよい。
【０１１２】
ところで、一次側電力系統１０における電力線が三相三線式である場合において、一次側電力系統１０の三相のうちいずれかの相において絶縁破壊が発生したとき、絶縁破壊信号は二次側電力系統２０におけるすべての相に伝搬される。
【０１１３】
具体的には、例えば、Ｒ相において絶縁破壊が発生したとき、絶縁破壊信号は変電装置３０におけるインダクタンス結合によってＲ相からＵ相およびＷ相に伝搬される。一方、上述したとおり、絶縁破壊信号はインパルス特性を有するため、絶縁破壊信号の周波数成分のうち高周波成分については、変電装置３０、ならびに、一次側電力系統１０および二次側電力系統２０における容量性結合によって、例えば、Ｕ相およびＶ相に伝搬される。なお、Ｒ相ではなく、Ｓ相またはＴ相に接続される電力線上において絶縁破壊が発生した場合も同様に説明される。なお、変電装置３０等における容量性結合とは、具体的には、例えば、変電装置３０における、複数の導体および導電性を有する筐体の配置または配線によって生じる容量性結合を含んでもよい。
【０１１４】
そのため、一次側電力系統１０のいずれかの相において絶縁破壊が発生した場合、フィルタ部１０２ｅにおいて各交流信号から所定周波数の周波数成分を除去した第１相ノイズ信号および第２相ノイズ信号のいずれにおいても、第１所定値以上の振幅を有する絶縁破壊信号が検知される。
【０１１５】
したがって、後段の検知部１０３ｅにおいては、第１相ノイズ信号及び２相ノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、一次側電力系統１０における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力するとしてもよい。
【０１１６】
一方で、上述したとおり、二次側電力系統２０に対して電気設備が接続されるため、二次側電力系統２０における電力線に伝搬する交流信号には、電気設備に起因する雑音信号が重畳される。
【０１１７】
そのため、上述したとおり、雑音信号を排除することが望ましく、例えば、フィルタ部１０２ｅが有する第１フィルタ２０１ａは、図２において説明したように、二次側電力系統２０に接続される電気設備が発する雑音信号の設備雑音周波数を、さらに除去するものであってもよい。すなわち、二次側電力系統２０は、一又は複数の電気設備に対して送電し、フィルタ部１０２は、所定周波数の周波数成分、及び、電気設備に基づく雑音信号の周波数成分を除去する一又は複数の第１フィルタを含み、一又は複数の第１相ノイズ信号は、第１フィルタによって第１相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含み、一又は複数の第２相ノイズ信号は、第１フィルタによって第２相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含んでもよい。
【０１１８】
また、第１フィルタ２０１ａは、所定周波数より高く、且つ、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させるフィルタであってもよい。すなわち、フィルタ部１０２は、所定周波数より高く、且つ、変電装置３０におけるインダクタンス結合の周波数特性に対応する周波数帯を通過させる一又は複数の第１フィルタを含み、一又は複数の第１相ノイズ信号は、第１フィルタによって第１相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含み、一又は複数の第２相ノイズ信号は、第１フィルタによって第２相交流信号から抽出されたノイズ信号を少なくとも含んでもよい。
【０１１９】
係る場合において、一次側電力系統１０において絶縁破壊が発生したとき、検知部１０３ｅに入力される第１相ノイズ信号および第２相ノイズ信号に含まれる絶縁破壊信号は、いずれも変電装置３０におけるインダクタンス結合によって一次側電力系統１０から伝搬された絶縁信号の周波数成分である。そのため、例えば、一次側第１相において絶縁破壊が発生した場合には、第１相ノイズ信号においては絶縁破壊信号が検知されるが、第２相ノイズ信号においては絶縁破壊信号が検知されない。
【０１２０】
係る場合においては、検知部１０３ｅは、第１相ノイズ信号および第２相ノイズ信号のうち少なくとも一方において、第１所定値の振幅を有する絶縁破壊信号が検知されたとき検知信号を出力してもよい。さらに、検知信号は、例えば、絶縁破壊が一次側第１相の電力線において生じたことをさらに示す信号であってもよい。
【０１２１】
なお、フィルタ部１０２ｅから出力される第１相ノイズ信号および第２相ノイズ信号のそれぞれは、一または複数であってもよい。複数のノイズ信号が出力される場合、フィルタ部１０２ｅは、信号分配機能を有し、当該信号分配機能によって各交流信号を複数の信号に分配し、分配された信号のそれぞれから所定周波数の周波数成分を除去してもよい。
【０１２２】
すなわち、検知部１０３ｅは、第１相ノイズ信号及び第２相ノイズ信号を受け取り、第１相ノイズ信号及び第２相ノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、検知信号を出力してもよい。
【０１２３】
このように、一次側電力系統１０における電力線が三相三線式である送配電システムにおいて、二次側電力系統２０における二層の電力線から交流信号を受け取り、当該交流信号から電力周波数の周波数成分を少なくとも除去したとき、少なくとも、一次側電力系統１０において絶縁破壊が生じたことを検知できる。
【０１２４】
さらに、フィルタ部１０２ｅにおいて、当該交流信号から電力周波数の周波数成分と、さらに、容量性結合によって伝搬される周波数成分とを除去することによって、一次側電力系統１０の三相のうち絶縁破壊が発生した相を特定できる。
【０１２５】
なお、検知部１０３ｅは、第１相ノイズ信号と第２相ノイズ信号とを加算し、加算された信号において、第５所定値以上の振幅を有する信号が検知されたとき、検知信号を出力してもよい。このように、二次側電力系統２０における第１相交流信号と、第２相交流信号とを加算したうえで絶縁破壊信号の検知判定を行うことにより、上述のとおり、負荷雑音信号が相殺されて、高精度に絶縁破壊を検知できる。
【０１２６】
なお、上記説明においては、二次側電力系統２０における二層の電力線から交流信号を受け取り、当該交流信号に対して第１フィルタを適用することによって絶縁破壊の発生を検知するものとして説明したが、さらに、図１１に示すように、二次側電力系統２０における三相の電力線から交流信号を受け取り、３つの交流信号に基づいて絶縁破壊信号の検知が行われてもよい。これにより、二次側電力系統２０における絶縁破壊信号の検知機会が増加し、より高精度に絶縁破壊の発生を検知することができる。
【０１２７】
図１１に示すように、二次側電力系統２０におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの電力線に伝搬される各種雑音信号は、相互に独立した位相情報を有するため、三相の各電力線から受け取られる３つの交流信号に基づいて絶縁破壊信号の検知を行うことによって、高精度に絶縁破壊の発生を検知することができる。
【０１２８】
なお、上記説明においては、センサー部１０１は容量性センサーであってもよいと説明したが、例えば、電力線に伝搬する交流信号を少なくとも受け取ることができるセンサーであれば容量性センサーに限定されない。例えば、電力線に対して導電性を保った状態でセンサー１０１が取り付けられてもよい。係る場合、絶縁材が介在しないため、センサー１０１が受け取った交流信号に微細な信号が含まれているため、より高精度に絶縁破壊信号を検出することができる効果を奏する。
【０１２９】
なお、上記説明においては、二次側電力系統２０の電力線から交流信号をセンサー１０１が受け取り、センサー１０１が受け取った交流信号から電力周波数の周波数成分を除去するものとして説明したが、例えば、当該交流信号から電力周波数の周波数成分を除去せずに、抽出部を用いて交流信号から抽出される第１位相の情報を用いることによって、絶縁破壊信号の有無を判定してもよい。
【０１３０】
すなわち、検知装置１００は、一次側電力系統１０における所定周波数の高電圧電力が変電装置３０によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統２０における電力線から交流信号を受け取るセンサー部１０１と、センサー部１０１が受け取った交流信号に基づき、交流信号の信号レベルの絶対値が最大となる少なくとも一の第１位相の情報を少なくとも含む位相情報を抽出するフィルタ部１０２と、交流信号において、第１所定値以上の振幅を有し、さらに、第１位相に同期した信号を検知したとき、一次側電力系統１０における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部１０３と、を備えてもよい。
【０１３１】
なお、上記の説明において、各機能に関する公知技術の説明は省略している。
【０１３２】
なお、以上の説明において、Ａ、ＢおよびＣのうち少なくとも１つ（at least one of）が含まれるとは、Ａ、Ｂ、Ｃのうち１つまたは２つ以上（one or two or more of）の組み合わせでもよいという意味であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明に係る検知装置は、送配電システムにおける絶縁破壊を検出する技術全般に有効である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  送配電システム
１０  一次側電力系統
２０  二次側電力系統
３０  変電装置
１００  検知装置
１０１  センサー部
１０２  フィルタ部
１０３  検知部
６００  抽出部
【要約】
【課題】高電圧電力を低電圧電力に変換する送配電システムにおいて、低電圧側の電力系統における交流信号に基づいて絶縁破壊の発生を検知できることに寄与する。
【解決手段】検知装置１００は、一次側電力系統１０における所定周波数の高電圧電力が変電装置３０によって電圧変換された低電圧電力を受け取る二次側電力系統２０における電力線から交流信号を受け取るセンサー部１０１と、センサー部１０１が受け取った交流信号から少なくとも所定周波数の周波数成分を除去した一又は複数のノイズ信号を出力するフィルタ部１０２と、一又は複数のノイズ信号を受け取り、一又は複数のノイズ信号のうち少なくとも一のノイズ信号において第１所定値以上の振幅を有する信号を検知したとき、一次側電力系統１０における電力線において絶縁破壊が生じたことを示す検知信号を出力する検知部１０３と、を備える。
【選択図】図１【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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【図１０】
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【図１１】
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