(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス絶縁機器の内部に設けられたセンサにより、機器内部で発生する部分放電に伴う電磁波を検出して機器内部の絶縁異常を診断する部分放電診断方法において、狭帯域フイルタの中心周波数を掃引しながら電磁波信号の周波数スペクトル情報を取り込むと共に、その時の印加電圧の位相情報を同時に取り込み、スペクトル信号の最大のポイントにおける位相特性を用いて絶縁診断する際に、
前記狭帯域フイルタの掃引スピードを、部分放電信号の有無を検出する高速モード及び、位相特性を取り込む低速モードに予めセットし、前記検出した部分放電信号の大きさに応じてＣＰＵの指令で前記低速モード又は高速モードの切換を行い、かつ、前記低速モードの掃引スピードのまま前記位相特性を作成し、この位相特性を用いて絶縁診断することを特徴とする部分放電診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧機器特にSF6等の絶縁特性の優れたガスを絶縁媒体とするガス絶縁機器の絶縁特性を診断する装置に係わり、装置の信号検出・処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変電所等で使用される高電圧用開閉機器は、接地容器内にSF6等の絶縁特性の優れたガスを圧縮充填し、固体絶縁物により高電圧課電導体部分を機械的に支持する構造のガス絶縁機器が主となっている。
【０００３】
これらの機器の絶縁性能の健全性・信頼性を確認するために、機器の内部の絶縁物、金属導体等からの部分放電発生有無をチェックすることは極めて重要である。そのため、部分放電の計測を通して機器の絶縁診断を行う各種の方法が提案され実用化されている。
【０００４】
部分放電の計測のためのセンサには、大別すると主として部分放電に伴う機械的信号を捕らえるものと電気的信号を捕らえるものがある。後者の例として、高電圧機器の容器の壁面にセンサ（電磁波検出アンテナ）を取り付け、そのセンサの信号により内部の絶縁診断を行う方法が、外部のノイズの影響も少なく、高感度に機器内部の異常を検出できる方法として利用されている。
【０００５】
変電所における高電圧機器は、密閉された容器内にSF6ガスを封入し、この中に遮断器や断路器等を組み込んだガス絶縁開閉装置が主流となっている。この場合には、内部のガス中で発生する部分放電は、外部で発生する気中コロナに比して急峻なパルスになり、高周波成分の多い電磁波を発生することが知られている。このため、部分放電信号を周波数成分解析することで、外部ノイズの影響を受けずに異常の有無を診断する方法が有効であることが確認されている。
【０００６】
従来技術では、スペクトルアナライザ等の装置で部分放電信号を高周波成分解析し、所定のしきい値を越える信号が検出された場合、装置を最大の信号強度を示した周波数に固定して、引き続き部分放電パルスの電源電圧に対する位相特性を計測していた。
【０００７】
以下、この方法を図５により説明する。同図において、高電圧導体３は固体絶縁物で構成される絶縁スペーサ４で支持され、金属製の接地容器１内に収納される。絶縁スペーサ４は接地容器１の端部に設けられたフランジ部２により相互に固定される。また軸方向への接続を組み合わせることにより開閉装置としての所要の形状に構成され、全体として図示されない架台上に設置される。接地容器１の各所には、内蔵電極センサ６が設けられている。このセンサは、部分放電に伴ない管路内を伝播する電磁波を高感度に検出できるように設計されたアンテナであり、容器内の電界分布を乱さないような構造で設置される。内蔵電極センサ６で検出された部分放電信号は、密封端子３１を介して接地容器１の外部に引き出され、同軸ケーブル８を用いて部分放電診断装置５に入力される。
【０００８】
部分放電診断装置５では、所定の周波数帯域を通過させる広帯域フィルタ９、高周波信号を増幅するアンプ１０、周波数シフター２１により中心周波数がスイープする狭帯域フイルタ１１を介して部分放電に伴う信号が検出され、信号線１５によりA／D変換器１６に入力される。同時に、周波数シフター２１の信号も信号線１３によりA／D変換器１６に取り込まれる。
【０００９】
また、詳細図示されない参照電圧作成部１２では、主回路印加電圧と同位相の参照信号が作られ、信号線１４によりA／D変換器１６に取り込まれる。A／D変換器１６でディジタル化された部分放電信号強度と周波数情報並びに参照電圧の位相情報は、データ処理部１７で所定のアルゴリズムにより判定処理される。データ処理部１７は、CPU１８と表示部１９で構成され、検出された部分放電信号強度が予め設定された条件を満たすと、CPU１８からの指令でD／A変換部３２を介して周波数シフター部２１に所定の周波数に固定する指令が出される。この状態で所定の周波数成分の部分放電信号を取り込み、参照電圧の位相情報とともに異常判定用のデータが作られる。判定結果が部分放電異常となった場合、CPU１８からDI／O部２０に指令が出され、入出力I／F部２２を介して外部への警報接点２４が出力される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、周波数ポイントを固定して位相特性を取るため、周波数成分を計測している時間帯と位相成分を計測している時間帯にタイミング上の差が生じる。また、部分放電の周波数主成分が変動する場合、位相特性を計測している周波数が必ずしも最大信号強度のポイントではないケースが生じる。これを避けるため、計測回数、計測時間を変化させて多くのデータを取り込み、それらを総合的に判定すると言う方法が取られてきた。更に、装置構成の面では、CPUからの指令で周波数シフターを所定の周波数に固定するための回路部が必要となり、装置のコストアップ要因になっている。
【００１１】
本発明の目的は、周波数特性を取り込む時の周波数掃引速度と、位相特性を取り込む時の周波数掃引速度を切り替えることにより、周波数掃引速度が低速状態の時に電磁波の信号強度、周波数特性、位相特性を同時に取得することに有る。これにより間欠的に発生する部分放電信号に対しても、取り込みタイミングずれ等の不具合が解消できる。
【００１２】
また、診断装置の回路構成を単純化することにより、装置の小型軽量化、低コスト化を図ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本目的を達成するため、請求項１の発明は、部分放電に伴う電磁波を検出しその周波数成分を抽出する回路において、狭帯域フイルタの共振点となる中心周波数の掃引スピードを可変または切換式とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、低速掃引スピードの状態のまま、部分放電に伴う電磁波信号の最大強度における周波数ポイントでの位相特性を作ることにより、そのポイントに固定する回路を不要とすることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図５に示した従来例と同一の部分に関しては、同一の符号を付し説明は省略する。
【００１６】
図１において、内蔵電極センサ６の信号は、図５の従来構造と同じようにスペクトル成分強度として信号線１５によりA／D変換器１６に取り込まれる。なお、接地容器１は外部ノイズに対しては遮蔽効果が有るが、絶縁スペーサ４は遮蔽効果が無く、気中コロナ、放送・通信波等の電磁波が接地容器１の内部に侵入する。逆に、接地容器１の内部で生じた部分放電に伴う電磁波は、該絶縁スペーサ４部から外部に漏れ出てくる。従って、部分放電診断のためのセンサは、内蔵電極センサ６のタイプの他、絶縁スペーサ４の外周表面に設けた外付けアンテナ７とも組み合わせることができる。
【００１７】
A／D変換部１６には、図５と同様に信号線１４で参照電圧作成部１２からの電圧情報が引き込まれる。同様に信号線１３により周波数シフター２１からの周波数信号が入力される。周波数シフター２１は、図２に示す構成となり、掃引信号発生部２７に低速掃引制御部２８または高速掃引制御部２９の組み合わせで動作し、この切換は、DI／O部２０からの信号によりスイッチ部３０で行われる。掃引特性は、例えば図３に示すように高速掃引モード２５（約数十ｍｓ程度の繰り返し）と低速掃引モード２６（約数秒程度の繰り返し）のごとく設定される。
【００１８】
１３，１４，１５の各入力信号は、A／D変換部１６で同時処理され瞬時値データとしてデータ処理装置１７に取り込まれる。処理装置１７ではCPU１８が、取り込んだA／Dデータを所定のプログラムにより編集・加工・判定並びに保存する。絶縁診断の結果は、予め設定されたしきい値と測定された信号強度とを比較し、しきい値を越えた場合、DI／O部２０を介して入出力I／F部２２により外部出力接点２４を「入り（ON）」にする。また、診断結果は、詳細図示されない通信ポート２３を介して、より上位の装置に伝送することも可能である。
【００１９】
部分放電信号は、図３に示すように周波数シフター２１によって狭帯域フイルター１１の中心周波数をｆ１からｆ２の間で繰り返し掃引させることで、A／D変換器１６によってこの間の任意の中心周波数に対応した成分の信号強度としてディジタルデータの形でCPU１８に取り込まれる。
【００２０】
CPU１８では、周波数シフター２１の掃引スピードを管理しており、通常は高速モードで繰り返し部分放電信号の有無をサーチする。しきい値を超過する信号成分が検出された場合、DI／O部２０に指令を出して周波数シフター２１を低速モードに切り替え、参照電圧作成部１２の信号を基に電圧信号の零点通過ポイントを基準に、図４に示すような１サイクル分（電気角で０°〜３６０°）の位相特性データを作成する。
【００２１】
位相特性は、掃引のくり返し毎に部分放電信号の最大ポイントにおけるデータを用いたり、または、同一の周波数成分時点におけるデータを複数回収集してその最大データの集合または平均データの集合などの手法により、１サイクル分の特性データとして作成される。また、単発的、突発的な部分放電の信号パターンを取り込む場合は、高速モードにおける1回の掃引データによる位相特性データを作れ場良く、CPU１８のプログラムで対応が可能である。
【００２２】
位相特性のパターンは予め登録された部分放電様相毎の特徴的なパターンと比較・参照され、類似のパターンが有れば、検出した部分放電の要因としてガイダンスすることができる。
【００２３】
また、図示されない表示装置に位相特性の時間的な変動を表示することで、部分放電事象の発生、消滅または継続性をチェックできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の信号処理により、周波数成分データ取得と位相特性データ取得の時間遅れがなくなり、また部分放電信号強度の最大点の周波数成分が変動してもその最大点における位相特性データを取得でき、部分放電様相判定が確実になる。
【００２５】
間歇的、単発的な部分放電に対しても、確実に1サイクル分の位相特性を取得できるため、異常の初期の兆候データを見ることができる。更に、掃引スピードを切り替えるだけの簡単な仕組みで機能を実現できるため、ハードの小型化、低コスト化が可能になり可搬形診断装置等への適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成を示す図。
【図２】周波数シフタの切換を示す図。
【図３】掃引スピードの比較を示す図。
【図４】位相特性を示す図。
【図５】従来の実施例を示す図。
【符号の説明】
１…接地容器、２…フランジ部、３…高電圧導体、４…絶縁スペーサ、５…部分放電診断装置、６…内蔵型電極（センサ）、７…外付けアンテナ（センサ）、８…同軸ケーブル、９…広帯域フイルタ、１０…高周波増幅器、１１…狭帯域フイルタ、１２…参照電圧作成部、１３…部分放電周波数成分信号、１４…参照電圧信号、１５…部分放電スペクトル成分信号、１６…A／D変換器、１７…データ処理部、１８…CPU、１９…表示部、２０…DI／O部、２１…周波数シフター、２２…入出力I／F部、２３…通信ポート、２４…外部出力接点、２５…高速掃引モード、２６…低速掃引モード、２７…掃引信号発生部、２８…低速掃引制御部、２９…高速掃引制御部、３０…スイッチ部、３１…密封端子、３２…D／A変換部。
【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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