特開 2018-112452 部分放電監視装置および部分放電監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-112452(P2018-112452A)

(43)【公開日】2018年7月19日

(54)【発明の名称】部分放電監視装置および部分放電監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20060101AFI20180622BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-2549(P2017-2549)

(22)【出願日】2017年1月11日

(71)【出願人】

【識別番号】599041606

【氏名又は名称】三菱電機プラントエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100188329

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 義行

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(74)【代理人】

【識別番号】100090011

【弁理士】

【氏名又は名称】茂泉 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100194939

【弁理士】

【氏名又は名称】別所 公博

(74)【代理人】

【識別番号】100206782

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰洋

(72)【発明者】

【氏名】青木 啓一郎

【テーマコード（参考）】

2G015

【Ｆターム（参考）】

2G015AA06

2G015AA14

2G015AA27

2G015BA10

2G015CA01

(57)【要約】

【課題】高度な専門的知識が不要であり、絶縁劣化に伴って発生する部分放電状態を、監視対象である電気設備の運転中に、周囲からのノイズの影響を抑制して、精度よく検出する。
【解決手段】絶縁劣化に伴って発生する音波および電流の少なくともいずれか一方を観測し、検出信号を出力する検出センサーと、ノイズ参照信号を記憶する記憶部と、電気機器の運転中に検出センサーから出力される検出信号の時間波形を、１以上のパルス信号時間波形に分離する信号分離回路と、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれとノイズ参照信号との比較から、ノイズ信号と特定された信号を除外して放電評価用のパルス信号時間波形を抽出する評価信号抽出回路と、放電評価用のパルス信号波形について特徴量を算出し、特徴量と判定値との比較結果に基づいて部分放電が発生しているか否かを判定する放電判定回路とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

診断対象である電気機器の絶縁劣化に伴う部分放電の発生状態を監視する部分放電監視装置であって、
前記絶縁劣化に伴って発生する部分放電音波および部分放電電流の少なくともいずれか一方を観測し、検出信号を出力する検出センサーと、
ノイズと判明している既知の信号時間波形をノイズ参照信号としてあらかじめ記憶する記憶部と、
前記電気機器の運転中に前記検出センサーから出力される検出信号の時間波形を、１以上のパルス信号時間波形に分離する信号分離回路と、
前記１以上のパルス信号時間波形のそれぞれと前記記憶部に記憶された前記ノイズ参照信号との比較から、前記１以上のパルス信号時間波形のそれぞれがノイズ信号であるか否かを特定し、前記１以上のパルス信号時間波形のうち、前記ノイズ信号と特定されたもの以外を放電評価用のパルス信号時間波形として抽出する評価信号抽出回路と、
前記放電評価用のパルス信号波形について、部分放電が発生していることを判断するための特徴量を算出し、前記特徴量とあらかじめ設定された判定値との比較結果に基づいて、部分放電が発生しているか否かを判定する放電判定回路と
を備える部分放電監視装置。

【請求項2】

前記評価信号抽出回路は、前記１以上のパルス信号時間波形の中で、あらかじめ設定したノイズ判定用パルス幅よりも大きいパルス幅を有する波形を、新たにノイズと判明している信号波形として新たに追加し、前記記憶部に記憶されたノイズ参照信号を更新する
請求項１に記載の部分放電監視装置。

【請求項3】

前記記憶部は、ノイズと判明している前記信号時間波形について自己相関が１となるように正規化した後の信号を前記ノイズ参照信号として記憶し、
前記評価信号抽出回路は、前記１以上のパルス信号時間波形のそれぞれについて自己相関が１となるように正規化した後のそれぞれの信号と、前記記憶部に記憶された正規化した後の前記ノイズ参照信号との相関値を算出し、前記１以上のパルス信号時間波形の中で、あらかじめ設定されたノイズ抽出用閾値以上の相関値を有するものを前記ノイズ信号として特定する
請求項１または２に記載の部分放電監視装置。

【請求項4】

前記記憶部は、部分放電と判明している既知の信号時間波形について自己相関が１となるように正規化した後の信号を放電参照信号として記憶し、
前記放電判定回路は、抽出した放電評価用のパルス信号時間波形について自己相関が１となるように正規化した後の信号と、前記記憶部に記憶された正規化した後の前記放電参照信号との相関値を前記特徴量として算出し、あらかじめ設定された放電抽出用閾値を前記判定値とし、前記特徴量が前記判定値以上の場合には、部分放電が発生していると判定する
請求項１から３のいずれか１項に記載の部分放電監視装置。

【請求項5】

前記放電判定回路は、複数の前記放電評価用のパルス信号波形の包絡線を算出し、さらに、算出した前記包絡線の周期を前記特徴量として算出し、前記電気機器の電源周期を前記判定値とし、前記特徴量である前記包絡線の周期と前記判定値である前記電源周期とが同期している場合には、部分放電が発生していると判定する
請求項１から４のいずれか１項に記載の部分放電監視装置。

【請求項6】

前記放電判定回路は、前記放電評価用のパルス信号波形に基づく放電量を前記特徴量として算出し、あらかじめ設定された放電判定用閾値を前記判定値とし、前記特徴量である前記放電量が前記放電判定用閾値以上の場合には、部分放電が発生していると判定する
請求項１から４のいずれか１項に記載の部分放電監視装置。

【請求項7】

診断対象である電気機器の絶縁劣化に伴う部分放電の発生状態を監視する部分放電監視装置に設けられたコントローラにより実行される部分放電監視方法であって、
ノイズと判明している既知の信号時間波形をノイズ参照信号としてあらかじめ記憶部に記憶させておく第１ステップと、
前記電気機器の運転中において、前記絶縁劣化に伴って発生する部分放電音波および部分放電電流の少なくともいずれか一方を観測する検出センサーからの出力を検出信号として受信する第２ステップと、
前記第２ステップで受信した検出信号の時間波形を、１以上のパルス信号時間波形に分離する第３ステップと、
前記１以上のパルス信号時間波形のそれぞれと前記記憶部に記憶された前記ノイズ参照信号との比較から、前記１以上のパルス信号時間波形のそれぞれがノイズ信号であるか否かを特定し、前記１以上のパルス信号時間波形のうち、前記ノイズ信号と特定されたもの以外を放電評価用のパルス信号時間波形として抽出する第４ステップと、
前記第４ステップで抽出された前記放電評価用のパルス信号波形について、部分放電が発生していることを判断するための特徴量を算出し、前記特徴量とあらかじめ設定された判定値との比較結果に基づいて、部分放電が発生しているか否かを判定する第５ステップと
を有する部分放電監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気設備の絶縁劣化による予兆を検出する部分放電監視装置および部分放電監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

長時間使用される電気設備は、数年に１度の停電点検が必要であり、特に、絶縁材料に積もった塵埃を清掃し、絶縁性能を回復する作業が必要である。その一方で、設備の生産性を高めるために、停電周期の延長、１回の停電時間の短縮が求められている。

【0003】

電気設備の一例として、高圧電動機が挙げられる。このような高圧電動機の診断は、数年に１回の定期点検時に運転を止めて行われる。しかしながら、このような診断では、定期点検と定期点検の間の劣化進行による絶縁破壊を回避することはできない。

【0004】

このような問題に対して、運転中に絶縁劣化状況を診断する技術がある。例えば、振幅、周期、周波数帯といった、放電信号の特徴量をもとに放電を判定する従来技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。

【0005】

また、複数の音響センサーを用いることで、三角測量的手法で信号源が何処かを特定し、機外であればノイズと判定した上で、電気機器の部分放電を判定する手法がある（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−２３７１８２号公報

【特許文献2】特開１９９６−１６６４２１号公報

【特許文献3】特開２００８−２３２９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１、２は、上述したように、振幅、周期、周波数帯といった、放電信号の特徴量をもとに放電を判定している。しかしながら、そもそも、信号のどういった物理量が重要かを考察した上で特徴量を決定することは、放電信号がどういったものかを十分承知している専門家にしかできないことが問題である。換言すると、放電の特徴指標を登録する作業に高度な専門的知識が必要であった。

【0008】

また、特許文献３は、放電を判定するに当たって、音色を聞き分けているわけではない。従って、放電以外にも補助継電器の動作音（特に、劣化に伴い生じる唸り音）により、誤動作してしまう、あるいは、放電音の検出を妨害されてしまうおそれがある。換言すると、放電検出の手法として音響式を適用することは、扱いやすさではメリットがある半面、誤報のおそれがある。

【0009】

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、高度な専門的知識が不要であり、絶縁劣化に伴って発生する部分放電状態を、監視対象である電気設備の運転中に、周囲からのノイズの影響を抑制して、精度よく検出することのできる部分放電監視装置および部分放電監視方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る部分放電監視装置は、診断対象である電気機器の絶縁劣化に伴う部分放電の発生状態を監視する部分放電監視装置であって、絶縁劣化に伴って発生する部分放電音波および部分放電電流の少なくともいずれか一方を観測し、検出信号を出力する検出センサーと、ノイズと判明している既知の信号時間波形をノイズ参照信号としてあらかじめ記憶する記憶部と、電気機器の運転中に検出センサーから出力される検出信号の時間波形を、１以上のパルス信号時間波形に分離する信号分離回路と、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれと記憶部に記憶されたノイズ参照信号との比較から、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれがノイズ信号であるか否かを特定し、１以上のパルス信号時間波形のうち、ノイズ信号と特定されたもの以外を放電評価用のパルス信号時間波形として抽出する評価信号抽出回路と、放電評価用のパルス信号波形について、部分放電が発生していることを判断するための特徴量を算出し、特徴量とあらかじめ設定された判定値との比較結果に基づいて、部分放電が発生しているか否かを判定する放電判定回路とを備えるものである。

【0011】

また、本発明に係る部分放電監視方法は、診断対象である電気機器の絶縁劣化に伴う部分放電の発生状態を監視する部分放電監視装置に設けられたコントローラにより実行される部分放電監視方法であって、ノイズと判明している既知の信号時間波形をノイズ参照信号としてあらかじめ記憶部に記憶させておく第１ステップと、電気機器の運転中において、絶縁劣化に伴って発生する部分放電音波および部分放電電流の少なくともいずれか一方を観測する検出センサーからの出力を検出信号として受信する第２ステップと、第２ステップで受信した検出信号の時間波形を、１以上のパルス信号時間波形に分離する第３ステップと、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれと記憶部に記憶されたノイズ参照信号との比較から、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれがノイズ信号であるか否かを特定し、１以上のパルス信号時間波形のうち、ノイズ信号と特定されたもの以外を放電評価用のパルス信号時間波形として抽出する第４ステップと、第４ステップで抽出された放電評価用のパルス信号波形について、部分放電が発生していることを判断するための特徴量を算出し、特徴量とあらかじめ設定された判定値との比較結果に基づいて、部分放電が発生しているか否かを判定する第５ステップとを有するものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、電流または音波の測定結果として得られた信号時間波形を用いて、ノイズの影響を除去した上で部分放電の特徴量を求めることで、部分放電の発生を判定できる構成を備えている。この結果、高度な専門的知識が不要であり、絶縁劣化に伴って発生する部分放電状態を、監視対象である電気設備の運転中に、周囲からのノイズの影響を抑制して、精度よく検出することのできる部分放電監視装置および部分放電監視方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１における部分放電監視装置の構成図である。

【図2】本発明の実施の形態１における検出センサーにより得られる検出信号のうち、放電信号とノイズ信号の違いを示す説明図である。

【図3】本発明の実施の形態１における信号分離回路で生成された連続信号としての時間波形を示している。

【図4】本発明の実施の形態１における分割型ロゴスキーコイル構造を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の部分放電監視装置および部分放電監視方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

【0015】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における部分放電監視装置の構成図である。本実施の形態１における部分放電監視装置１０は、検出センサー２０による測定値に基づいて、診断対象である電気機器の絶縁劣化に伴う部分放電の発生の有無を判定し、判定結果を出力する。

【0016】

検出センサー２０は、診断対象である電気機器から絶縁劣化に伴って発生する部分放電音波および部分放電電流の少なくともいずれか一方を観測し、検出信号として出力する。一例として、部分放電電波の測定結果を検出信号として出力する検出センサー２０としては、超音波マイク型センサーが挙げられ、部分放電電流の測定結果を検出信号として出力する検出センサー２０としては、ロゴスキーコイル型電流センサーが挙げられる。

【0017】

なお、本発明は、部分放電の発生を判定するための検出信号として、部分放電音波および部分放電電流のいずれか一方、あるいは両方を用いることができる。いずれの信号を用いる場合にも、検出信号の時間波形に着目することで、ノイズ信号を分離した上で、部分放電が発生しているか否かを判定する点に技術的特徴を有している。

【0018】

図２は、本発明の実施の形態１における検出センサー２０により得られる検出信号のうち、放電信号とノイズ信号の違いを示す説明図である。図２に示すように、ノイズ信号Ａ（ｔ）におけるパルス幅をΔＷ_Ａ、放電信号Ｂ（ｔ）におけるパルス幅をΔＷ_Ｂとすると、ΔＷ_Ａは、ΔＷ_Ｂよりも大きい特徴がある。

【0019】

また、図２には示していないが、ノイズ信号は、ランダムに発生するが、放電信号は、電源周期と同期して発生する特徴がある。さらに、図２に示した放電信号を時間積分することで、放電量を定量的に得ることができる。

【0020】

次に、部分放電監視装置１０の構成について、詳細に説明する。本実施の形態１における部分放電監視装置１０は、図１に示すように、信号分離回路１１、評価信号抽出回路１２、放電判定回路１３、および記憶部１４を備えて構成されている。

【0021】

信号分離回路１１は、電気機器の運転中に検出センサー２０から出力される検出信号の時系列データから生成した連続信号としての時間波形から、１以上のパルス信号時間波形を分離する。

【0022】

図３は、本発明の実施の形態１における信号分離回路１１で生成された連続信号としての時間波形を示している。より具体的には、時間波形の中に以下の３つのパルス信号時間波形Ｘ、Ｙ、Ｚが含まれている状態を示している。
パルス信号時間波形Ｘ：本来検出したい部分放電信号に相当する時間波形
パルス信号時間波形Ｙ：取り除きたいノイズ信号に相当する時間波形
パルス信号時間波形Ｚ：部分放電信号およびノイズ信号のいずれにも属さない時間波形

【0023】

一例として、信号分離回路１１は、図３に示すような連続信号の中から、縦軸の値に相当する振幅があらかじめ設定した判定値よりも大きい場所を特定し、パルス信号の範囲を決定することで、判定値よりも小さい振幅の波形Ｚを除外し、波形Ｘ、Ｙを分離して抽出することができる。また、信号分離回路１１は、判定値を用いてパルス信号の範囲を決定しづらい場合には、連続信号の包絡線を基に、パルス信号の範囲を決定することもできる。

【0024】

次に、評価信号抽出回路１２は、信号分離回路１１によって分離された１以上のパルス信号時間波形のそれぞれについて、ノイズ信号であるか否かを判定し、ノイズ信号を除いたパルス信号時間波形を、放電評価用のパルス信号時間波形として抽出する。

【0025】

放電信号に関しては、経年変化による絶縁劣化が発生しない状態では、測定することができないが、ノイズ信号は、診断対象である電気機器が設置された環境において、他の電気機器とともに稼働させることで、検出センサー２０によって測定することができる。

【0026】

そこで、評価信号抽出回路１２は、放電信号が存在しない状態において、信号分離回路１１によって分離されたパルス信号時間波形をノイズ参照信号として取得し、記憶部に記憶させておくことができる。

【0027】

ここで、先の図２で説明したように、図３の波形Ｙに相当するノイズ信号のパルス幅は、図３の波形Ｘに相当する放電信号のパルス幅よりも広い範囲に存在すると考えられる。従って、評価信号抽出回路１２は、ノイズ信号を特定するためのパルス幅の範囲をあらかじめ設定しておくことが可能である。この場合には、評価信号抽出回路１２は、信号分離回路１１によって分離されたパルス信号時間波形の中で、あらかじめ設定した範囲内のパルス幅を有する信号のみを、ノイズ参照信号として特定し、記憶部１４に記憶させておくことができる。

【0028】

このようにして、一度、設置環境に応じて取得されたノイズ参照信号が記憶部１４に記憶された後には、評価信号抽出回路１２は、信号分離回路１１によって分離された１以上のパルス信号時間波形のそれぞれと、記憶部に記憶されたノイズ参照信号との比較から、１以上のパルス信号時間波形のそれぞれがノイズ信号であるか否かを特定し、１以上のパルス信号時間波形のうち、ノイズ信号と特定されたもの以外を、放電評価用のパルス信号時間波形として抽出することができる。

【0029】

評価信号抽出回路１２によりノイズ信号であるか否かを特定する簡易的な処理としては、パルス幅の大きさが所定範囲内であるか否かを判定することで行うことができる。

【0030】

一方、評価信号抽出回路１２によりノイズ信号であるか否かを特定するために、相関係数を求める手法が適用でき、以下に詳細に説明する。記憶部１４に記憶されているノイズ参照信号に対応する時間波形をＡ（ｔ）、信号分離回路１１によって分離抽出された１つのパルス信号時間波形をＢ（ｔ）とする。

【0031】

この場合、評価信号抽出回路１２は、下式（１）、（２）に基づいて、係数Ｋａ、Ｋｂを算出する。

【0032】

【数1】

【0033】

ここで、係数Ｋａは、波形Ａ（ｔ）の自己相関の逆数であり、係数Ｋｂは、波形Ｂ（ｔ）の自己相関の逆数であり、これらの係数を用いることで、下式（３）、（４）に示す正規化した値Ａ’、Ｂ’を得ることができる。

【0034】

【数2】

【0035】

そして、評価信号抽出回路１２は、下式（５）に基づいて、Ｓ（ｔ）を算出する。

【0036】

【数3】

【0037】

次に、評価信号抽出回路１２は、Ｓ（ｔ）の絶対値が最大となる時刻Ｔを求め、そのときのＳ（Ｔ）を、時間波形Ａと時間波形Ｂの相関係数とする。評価信号抽出回路１２は、このようにして算出した相関係数が、あらかじめ設定されたノイズ抽出用閾値以上である場合には、信号分離回路１１によって分離抽出された１つのパルス信号時間波形Ｂ（ｔ）がノイズ信号であると特定することができる。

【0038】

そして、評価信号抽出回路１２は、信号分離回路１１によって分離抽出された全てのパルス信号時間波形に対して、同様の相関処理を施し、ノイズ信号と特定されたものを除外することで、放電評価用のパルス信号時間波形を抽出することができる。

【0039】

なお、放電信号は、緩和時間が数μｓと短く、積分期間が短いので、積和演算量が少なくて済む。一方、特に遠方より伝搬してくるノイズは、高周波成分が減衰しているため、緩和時間が数十μｓ以上になる場合が多い。したがって、ノイズ抽出演算に時間を要することが問題となる場合が多い。

【0040】

そこで、相関処理を行う代わりに、上述した簡易的な手法により、あらかじめ幅の広いパルスが存在する期間をノイズ信号として抽出し、ノイズ判定および放電判定の演算処理対象から除外することで、積和演算量を劇的に減じることができる。

【0041】

次に、放電判定回路１３は、評価信号抽出回路１２により抽出された放電評価用のパルス信号時間波形について、部分放電が発生していることを判断するための特徴量を算出する。さらに、放電判定回路１３は、算出した特徴量とあらかじめ設定された判定値との比較結果に基づいて、部分放電が発生しているか否かを判定する。

【0042】

放電判定回路１３による判定手法として、以下に３つの具体例について説明する。
＜判定手法１＞
部分放電が発生した際の信号時間波形が既知の場合には、その波形を放電参照信号として記憶部１４にあらかじめ記憶させておくことができる。この場合には、放電判定回路１３は、放電参照信号であるか否かを特定するために評価信号抽出回路１２で行った相関処理を行うことで、部分放電が発生しているか否かを判定することができる。

【0043】

すなわち、放電参照信号に対応する時間波形をＣ（ｔ）、評価信号抽出回路１２により抽出された放電評価用のパルス信号時間波形をＤ（ｔ）とした場合、放電判定回路１３は、先の数式（１）、（２）と同様にして、係数Ｋｃ、Ｋｄを算出する。さらに、放電判定回路１３は、先の数式（５）と同様にして、時間波形Ｃと時間波形Ｄの相関係数を特徴量として算出することができる。

【0044】

そして、最終的には、放電判定回路１３は、このようにして算出した相関係数が、あらかじめ設定された判定値に相当する部分放電抽出用閾値以上である場合には、評価信号抽出回路１２により抽出された放電評価用のパルス信号時間波形が部分放電に相当する信号であると特定することができる。

【0045】

ここで、波形Ｃと波形Ｄの立ち上がり方向が同じであれば、Ｓ＞０、逆であればＳ＜０となる。従って、充電部が正極の時に観測された波形Ａを記憶しておき、波形Ｂとの相関が正数であれば、正極性放電、負であれば負極性放電として、極性も判別できる。極性は、絶縁欠損個所がアース側か、充電部側かを判定する材料になる。

【0046】

＜判定手法２＞
放電信号は、電源周期と同期して発生する特徴がある。そこで、放電判定回路１３は、評価信号抽出回路１２により抽出された複数の放電評価用のパルス信号波形の群れについて包絡線を算出する。さらに、放電判定回路１３は、算出した包絡線の周期を特徴量として算出する。

【0047】

そして、放電判定回路１３は、診断対象である電気機器の電源周期を判定値とし、特徴量である包絡線の周期と判定値である電源周期とが同期している場合には、部分放電が発生していると判定することができる。

【0048】

＜判定手法３＞
放電判定回路１３は、放電評価用のパルス信号波形をＤ（ｔ）とした場合に、Ｄ（ｔ）の時間積分量，Ｄ^２（ｔ）の時間積分量，あるいはそれらの包絡線の時間積分量を放電の特徴量として算出することができる。さらに、放電判定回路１３は、あらかじめ設定された放電判定用閾値を判定値とし、特徴量である放電量が放電判定用閾値以上の場合には、部分放電が発生していると判定することができる。

【0049】

なお、上述したように、放電信号は、緩和時間が数μｓと短く、積分期間が短いので、放電量を求める際の積和演算量が少なくて済むこととなる。

【0050】

なお、判定手法２、判定手法３により部分放電が発生していることが特定できた場合には、放電判定回路１３は、その判定に用いられた放電評価用のパルス信号波形を部分放電が発生した際の信号時間波形、すなわち放電参照信号として、記憶部１４に記憶させることができる。このようにして、実際の設置環境に応じた放電参照信号が記憶できた後は、放電判定回路１３は、上述した判定手法１を採用することもできる。

【0051】

以上で説明した本実施の形態１に係る部分放電監視装置および部分放電監視方法の特徴、機能を整理すると、以下のようになる。
（１）診断対象と同一電気系統で観測される信号のうち、ノイズ、放電と判明している信号時間波形を、参照信号としてあらかじめ記憶部に記憶させておくことができる。
（２）運転中の診断対象から、放電に伴い生じるパルス状信号を切り出すことができる。同様に、周囲のノイズ源運転中に生じる、ノイズ信号を切り出すことができる。

【0052】

（３）運転中に採取した（２）の波形と、記憶しておいた（１）の波形の相関係数を求め、ノイズ、放電のいずれに類似しているか判定することができる。なお、ノイズ信号に関しては、放電信号よりもパルス幅が広い特徴を利用することで、必ずしもノイズ参照信号との相関係数を求めなくても、識別が可能である。

【0053】

（４）運転中採取した、電源１周期期間（１／６０秒あるいは１／５０秒）の信号のうち、（３）によってノイズの部分、あるいは放電と似ていない部分を無信号に置き換えることができる。あるいは、その部分からノイズパターンの比例倍の値を減じることができる。

【0054】

（５）ノイズ、あるいはそのおそれのある部分が取り除かれた（４）から、放電と似ている部分、あるいはノイズでない部分について、部分放電の特徴量として放電量を算出し、放電判定することができる。

【0055】

また、停電時や整備工場など、周囲設備が停止するなどによりノイズの少ない環境において、高電圧を用いた電気試験を行う際に測定される信号は、すべて放電波形である。従って、このような環境で取得される信号を、放電参照信号として登録することができる。

【0056】

（６）また、（４）の包絡線を計算し、それが電源周期と同期している場合にも、放電として判定することができる。

【0057】

（７）さらに、算出した部分放電の特徴量と、観測された場所および時間を蓄積し、表示させることも可能である。

【0058】

（８）必要に応じて、検出センサー２０として、部分放電電波の測定結果を検出信号として出力するものと、部分放電電流の測定結果を検出信号として出力するものを併用することで、放電判定の信頼性を向上させることができる。また、必要な検出信号のみを選択して使用することで、検出に要する時間を最短することができる。さらに、放電と判定された場合には、警報を出すことも可能である。

【0059】

（９）上述した（３）、（４）、（６）の判定演算処理は、バイパスすることが可能である。

【0060】

（１０）参照信号を再生する装置を内蔵しておき、再生した信号を検出センサー２０で受信することにより、装置の校正、点検が可能となる。従って、このような校正回路を内蔵することで、設置・調整コストを最小化することができる。

【0061】

本実施の形態１に係る部分放電監視装置および部分放電監視方法の効果を整理すると以下のようになる。
・運転中の電気設備の部分放電を、ノイズの影響を排して捉えることができる。
・調整のための専門的な知識が少なくて済む。
・現地調整のための機材が少なくて済む。
・運転中に採取した信号を用いて、診断精度を高めることができる。
・必要な演算だけを選択実行できるので、測定にかかる時間を最小化できる。

【0062】

なお、電流と音波による同時計測の意味について、以下に補足説明する。
放電に伴い生じる超音波（空気振動）は、鉄板など密度の高物質を透過しづらい。このため、例えば、高圧盤内部に装置を取り付けた場合、盤の外の空気振動（騒音）の影響を受けにくい。

【0063】

しかし、盤内に取り付けられた装置の動作音には大きな影響を受ける。このため、音波パルスの波形やパルスが連続して発生する期間をもとに異常判定をすることは、誤診につながる。

【0064】

一方、放電に伴い生じる高周波電流の発生を捉える方法では、音波よりも検出距離が長いため、放電場所の特定が困難である。そこで、電流と音波の両者が同時に感を得る場合を放電として採用すれば、感のあった音波センサー近傍に放電が生じているものとして、放電の有無および発生場所を、各々個別に実施する場合に比べて正確に判定することができる。

【0065】

実施の形態２．
本実施の形態２では、狭い盤でも取り付け容易な、軽くて組立てやすい構造の検出センサー２０を持つ装置について説明する。

【0066】

部分放電電流の測定結果を検出信号として出力する検出センサー２０としては、ロゴスキーコイル型電流センサーを用いることができる。ここで、ロゴスキーコイルは、分割構造を有している。

【0067】

図４は、本発明の実施の形態１における分割型ロゴスキーコイル構造を示す説明図である。図４に例示した分割型ロゴスキーコイル３０は、４つのコイルブロック３１（１）〜３１（４）がコネクタ３２により環状に接続され、校正用巻線３３とともに波形検出再生回路３４に接続されている。

【0068】

空芯構造であるロゴスキーコイルを用いることで、軽量かつ事故電流による磁気飽和による故障の心配がない。さらに、複数のコイルブロック３１に分割することで、任意の大きさの電路に、容易に取り付けが可能である。

【0069】

また、実施の形態１で詳述した信号時間波形に基づいて部分放電を判定する構成を内蔵したコイルブロック３１内に、あらかじめ記憶しておいた放電信号時間波形を再生し、校正用巻線３３に信号印加することで、コイルブロック組立・組み換えに伴い必要となる校正・回路動作試験を容易に実現できる。

【0070】

配電設備などの重要設備は、電路寸法が大きい一方で、電路周囲のスペースは狭く、検出センサー２０の取り付けが困難な場合が多い。また、検出センサー２０を取り付けるために電路を解体することは、電路にまかれた絶縁テープを剥がす、あるいは、接続ボルトの解体・再締め付け施工管理を行う必要がある。従って、結果として、停電時間が長くなってしまうため、なるべく電路の解体は避ける必要がある。

【0071】

検出センサー２０を狭い空間で電気設備に取り付けるには１人で持てる程度に軽い必要がある。また、電路を解体しなくても取り付けられるような構造であれば、電路復旧後のネジ締め確認、絶縁補修の手間が省け、停電時間を短縮できる効果がある。さらに、設置後の校正作業で、狭い盤内に持ち込む計測器を減らすことができれば、さらにこの効果が上がり、また、充電部に部品を置き忘れたりする危険性を排除できる。

【0072】

このような課題に対して、分割構造を有するロゴスキーコイルを用いて放電電流を計測する本実施の形態２に係る検出センサー２０は、解体困難な巨大電路であっても取り付け可能であり、また、狭隘な設備内でも取り付け可能な重量であり、かつ、事故時の大電流に耐えるものである。

【符号の説明】

【0073】

１０ 部分放電監視装置、１１ 信号分離回路、１２ 評価信号抽出回路、１３ 放電判定回路、１４ 記憶部、２０ 検出センサー、３０ 分割型ロゴスキーコイル、３１（１）〜３１（４） コイルブロック、３２ コネクタ、３３ 校正用巻線、３４ 波形検出再生回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】