特許 6334271 余寿命算出方法、劣化診断方法、劣化診断装置、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6334271

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】余寿命算出方法、劣化診断方法、劣化診断装置、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/00 20060101AFI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G01N17/00

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-113326(P2014-113326)

(22)【出願日】2014年5月30日

(65)【公開番号】特開2015-227804(P2015-227804A)

(43)【公開日】2015年12月17日

【審査請求日】2017年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村山 聖子

(72)【発明者】

【氏名】藤堂 洋子

(72)【発明者】

【氏名】水出 隆

(72)【発明者】

【氏名】小川 俊明

(72)【発明者】

【氏名】中島 渉

【審査官】 寺田 祥子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１８４６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２７５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７７３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５２３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６１９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００９３１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １７／００

Ｇ０１Ｎ ２７／９２

Ｇ０１Ｒ ３１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

時間と絶縁材料の絶縁抵抗とを座標軸とする平面において前記絶縁材料の絶縁抵抗の初期値から前記絶縁材料の診断時の推定絶縁抵抗値までを結んだ第１の直線の傾きを算出する算出過程と、
前記診断時の前記推定絶縁抵抗値を通り、前記第１の直線の傾きを前記絶縁材料の劣化度合いに応じて変更した傾きの第２の直線が絶縁抵抗のしきい値に達するまでの前記診断時からの期間により余寿命を算出する診断過程と、
を有する余寿命算出方法。

【請求項2】

前記診断過程においては、前記絶縁材料の絶縁特性の変化と相関がある評価項目の前記診断時における測定値に基づいて劣化度合いを複数の段階のいずれかに分類し、分類された前記段階に対応した係数と前記第１の直線の傾きとの積を前記第２の直線の傾きとする請求項１に記載の余寿命算出方法。

【請求項3】

前記絶縁材料の劣化度合いは、前記診断時における前記絶縁材料の色調、光沢度、表面粗さ、ぬれ性、汚損度、及びイオン含有量のうち１以上の測定値に基づいて判定される請求項１または請求項２に記載の余寿命算出方法。

【請求項4】

前記診断過程においては、前記診断時の前記絶縁材料の低湿度における推定絶縁抵抗値の桁数及び高湿度における推定絶縁抵抗値の桁数の比により求められる係数と前記第１の直線の傾きとの積を前記第２の直線の傾きとする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の余寿命算出方法。

【請求項5】

前記平面は、時間経過に伴う前記絶縁材料の絶縁抵抗の変化を直線で表す目盛りの座標軸を用いる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の余寿命算出方法。

【請求項6】

絶縁材料の絶縁特性の変化と相関がある評価項目の測定結果及び高湿度の環境因子に基づいて算出される推定絶縁抵抗値の桁数と、前記測定結果及び低湿度の環境因子に基づいて算出される推定絶縁抵抗値の桁数との比により前記絶縁材料の劣化度合いを判断する劣化診断方法。

【請求項7】

時間と絶縁材料の絶縁抵抗とを座標軸とする平面において前記絶縁材料の絶縁抵抗の初期値から前記絶縁材料の診断時の推定絶縁抵抗値までを結んだ第１の直線の傾きを算出する算出部と、
前記診断時の前記推定絶縁抵抗値を通り、前記第１の直線の傾きを前記絶縁材料の劣化度合いに応じて変更した傾きの第２の直線が絶縁抵抗のしきい値に達するまでの前記診断時からの期間により余寿命を算出する診断部と、
を備える劣化診断装置。

【請求項8】

絶縁材料の絶縁特性の変化と相関がある評価項目の測定結果及び高湿度の環境因子に基づいて高湿度における推定絶縁抵抗値を算出する処理と、前記測定結果及び低湿度の環境因子に基づいて低湿度における推定絶縁抵抗値を算出する処理とを実行する絶縁抵抗推定部と、
前記高湿度における推定絶縁抵抗値の桁数と前記低湿度における推定絶縁抵抗値の桁数との比により前記絶縁材料の劣化度合いを判断する診断部と、
を備える劣化診断装置。

【請求項9】

コンピュータを、
時間と絶縁材料の絶縁抵抗とを座標軸とする平面において前記絶縁材料の絶縁抵抗の初期値から前記絶縁材料の診断時の推定絶縁抵抗値までを結んだ第１の直線の傾きを算出する算出手段と、
前記診断時の前記推定絶縁抵抗値を通り、前記第１の直線の傾きを前記絶縁材料の劣化度合いに応じて変更した傾きの第２の直線が絶縁抵抗のしきい値に達するまでの前記診断時からの期間により余寿命を算出する診断手段と、
を具備する劣化診断装置として機能させるためのプログラム。

【請求項10】

コンピュータを、
絶縁材料の絶縁特性の変化と相関がある評価項目の測定結果及び高湿度の環境因子に基づいて高湿度における推定絶縁抵抗値を算出する処理と、前記測定結果及び低湿度の環境因子に基づいて低湿度における推定絶縁抵抗値を算出する処理とを実行する絶縁抵抗推定手段と、
前記高湿度における推定絶縁抵抗値の桁数と前記低湿度における推定絶縁抵抗値の桁数との比により前記絶縁材料の劣化度合いを判断する診断手段と、
を具備する劣化診断装置として機能されるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、余寿命算出方法、劣化診断方法、劣化診断装置、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力設備は社会インフラストラクチャのバックボーンであり、長期にわたり安定した稼働が求められる。そのためには電力設備の劣化状態を把握し、保全・更新を計画的に実施することが重要である。
電力設備の導体を支持したり、部材を電気的に遮断するバリヤなどとして絶縁材料が用いられる。絶縁材料の絶縁特性は経年劣化、あるいは設置環境に浮遊する塵埃やガスの付着などで低下する。絶縁特性が低下すると放電やトラッキングを生じて設備停止に至ることがあるため、絶縁材料の余寿命は電力設備の劣化を診断するためのバロメータになる。

【0003】

設置環境が絶縁材料の劣化に及ぼす影響は、塵埃やガスの付着による物理的汚損だけとは限らない。絶縁材料は、絶縁材料の成分と化学反応する物質が存在する雰囲気に暴露されると、通常の経年劣化を上回る速度で劣化する場合がある。また、絶縁材料の枯れ現象によって、材料表面の有機物が飛散し、表面の凹凸が大きくなる。絶縁材料が高湿度環境に晒されるとこの表面の凹部に水分が付着しやすくなり、電気絶縁特性が急激に低下する。

【0004】

また、絶縁材料には炭酸カルシウムなどが無機充填材として多く使用される。炭酸カルシウムが塩素系ガスや窒素酸化物ガスなどと反応すると、絶縁材料表面に塩化カルシウムや硝酸カルシウムが形成される。これらの物質は湿度４０％ＲＨ（Relative Humidity）以下の低湿度であっても大気中の水分を吸入して潮解する。これにより、低湿度条件であっても絶縁材料の表面が結露し、絶縁材料の表面を漏れ電流が流れることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１４１１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、絶縁材料の劣化を精度よく推定することができる余寿命算出方法、劣化診断方法、劣化診断装置、及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の劣化診断方法は、算出過程と、診断過程とを持つ。算出過程は、時間と絶縁材料の絶縁抵抗とを座標軸とする平面において絶縁材料の絶縁抵抗の初期値から絶縁材料の診断時の推定絶縁抵抗値までを結んだ第１の直線の傾きを算出する。診断過程は、診断時の推定絶縁抵抗値を通り、第１の直線の傾きを絶縁材料の劣化度合いに応じて変更した傾きの第２の直線が絶縁抵抗のしきい値に達するまでの診断時からの期間により余寿命を算出する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態の受変電設備のモデル図。

【図2】同実施形態の絶縁バリヤの劣化形態を模式的に示した図。

【図3】同実施形態の余寿命算出方法を説明する図。

【図4】同実施形態の劣化診断装置の構成を示すブロック図。

【図5】同実施形態の劣化診断装置の処理フローを示す図。

【図6】第２の実施形態の劣化の分類と係数の対応を示す図。

【図7】同実施形態の劣化診断装置の構成を示すブロック図。

【図8】第３の実施形態の絶縁材料の劣化度判定の根拠とした絶縁材料の表面粗さと絶縁抵抗の関係を示す図。

【図9】同実施形態の劣化診断装置の構成を示すブロック図。

【図10】第４の実施形態の係数決定の根拠とした異なる劣化度合いの絶縁材料の湿度特性を示す図。

【図11】同実施形態の劣化診断装置の構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態の余寿命算出方法、劣化診断方法、劣化診断装置、及びプログラムを、図面を参照して説明する。実施形態においては、例えば受電設備、変電設備、スイッチギヤなどのような各種の電力機器又は電力設備に使用される絶縁材料の劣化状態を推定・診断する。絶縁材料の余寿命の算出は、実施形態における診断の一例である。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、受変電設備に使用される真空遮断器のモデル図である。真空遮断器の真空バルブの収納に使用される絶縁材料の１つに、例えば、絶縁バリヤがある。絶縁バリヤは単体での交換が困難であり、絶縁バリヤの絶縁性能が低下すると真空遮断器全体を交換する必要がある。従って、この絶縁バリヤの特性を評価し余寿命を算出することにより、設備の余寿命の目安とすることができる。

【0011】

図２は、絶縁バリヤの劣化形態を模式的に示した図である。絶縁バリヤは、炭酸カルシウムやシリカなど無機充填材を含有した不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂など有機物からなる。図２（ａ）に示すように、新品の時は表面が滑らかであり、絶縁バリヤは有機物に覆われた形状である。しかし、長期間の使用によって、図２（ｂ）に示すように、表面の有機物が飛散してボイドなど欠陥が発生する。これにより、材料表面の凹凸が大きくなり、内部の充填材も露出してくる。このような状態の絶縁材料が高湿度環境に曝されると、表面の凹凸に水分が溜まりやすくなる。特に炭酸カルシウムなど吸湿性の高い充填材が入っていた場合は潮解現象が発生し、絶縁材料の絶縁抵抗が急激に低下することが分かっている。

【0012】

このことから、絶縁バリヤの色調、光沢度、表面粗さ、ぬれ性、汚損度、イオン含有量等を測定することによって、その絶縁バリヤに用いられている絶縁材料の絶縁抵抗を推定し、推定絶縁抵抗値を得ることができる。この推定絶縁抵抗値を利用して絶縁材料の余寿命を算出することができる。

【0013】

図３は、余寿命算出方法を説明する図である。同図に示す座標平面おいて、横軸は経過時間であり、縦軸は絶縁材料の絶縁抵抗である。なお、この座標平面は、縦軸が対数座標軸の片対数グラフである。絶縁材料が新品時の絶縁抵抗の値を初期値Ｒ_０とし、診断時に推定した絶縁抵抗の値を推定絶縁抵抗値Ｒ_１とする。新品時とは、製造直後、あるいは、製造から１年を経過しない時点とするのが望ましい。新品時から診断時までの経過時間はＴ_０である。

【0014】

時間経過に伴う絶縁材料の絶縁抵抗の変化を表す直線を得るため、まず、初期値Ｒ_０と推定絶縁抵抗値Ｒ_１までを直線Ｌ_０（第１の直線）で結ぶ。絶縁抵抗は、直接測定すると現地測定環境に左右されやすい。そこで、絶縁材料を直接測定した絶縁抵抗の値に変わるものとして、絶縁特性の変化と相関があり、かつ、環境に影響されない色調、光沢度、表面粗さ、ぬれ性、汚損度、イオン含有量等の評価項目の測定値から推定した推定絶縁抵抗値Ｒ_１を用いる。直線Ｌ_０の延長線である直線Ｌ_１が絶縁抵抗の寿命しきい値に交わるまでの診断時（評価項目の測定時）からの時間により余寿命Ｔ_１が求められる。寿命しきい値は放電が発生し始める表面抵抗とし、実験的に求めた値である。

【0015】

しかしながら、絶縁材料は使用環境により劣化度合いが異なる。それにもかかわらず、いずれの絶縁材料も、初期値から寿命しきい値までを同条件の直線で結んで余寿命を算出すると、算出された余寿命の精度が低くなる恐れがある。劣化度合いの高い材料については、劣化度合いが小さい材料より寿命が短くなるのは当然のことである。そこで、経過時間Ｔ_０が経過した診断時以降は、劣化度合に応じて直線Ｌ_０と同じ傾き、または、直線Ｌ_０よりも傾きを大きくとった直線Ｌ_２（第２の直線）を用いる。直線Ｌ_２は、使用中の絶縁材料を診断してから寿命までの期間について、時間経過に伴う絶縁抵抗の変化（劣化状態）を精度良く表した直線である。従って、診断時から、直線Ｌ_２が絶縁抵抗の寿命しきい値に交わるまでの時間として得られる余寿命Ｔ_２は、実態を精度よく捉えていると考えられる。このように、劣化度合いによって、絶縁抵抗推定値から寿命しきい値までの直線の傾きを変えることによって、高い精度での余寿命算出が可能になる。

【0016】

図４は、劣化診断装置１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、劣化診断装置１は、入力部２、記憶部３、処理部４、及び出力部５を備えて構成される。
入力部２は、例えば、キーボードやボタン、タッチパネルに配されたタッチセンサであり、ユーザが情報を入力するためのユーザインタフェースである。なお、入力部２は、劣化診断装置１と接続される他の装置から情報の入力を受けてもよい。
記憶部３は、絶縁抵抗の寿命しきい値など各種情報を記憶する。

【0017】

処理部４は、絶縁抵抗推定部４１と、算出部４２と、診断部４３とを備えて構成される。
絶縁抵抗推定部４１は、絶縁抵抗の推定に用いられる各評価項目の測定値を入力部２から受信し、受信した測定値から診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を算出する。絶縁抵抗の推定に用いられる評価項目は、絶縁材料の色調、光沢度、表面粗さ、ぬれ性、汚損度など絶縁特性の変化と相関のある材料特性や、イオン含有量など絶縁特性の変化と相関のある環境因子のうち１以上である。各評価項目は、絶縁材料の種類によって異なりうる。
算出部４２は、絶縁材料が新品であった時の絶縁抵抗の初期値Ｒ_０と、経過時間Ｔ_０とを入力部２から受信する。算出部４２は、初期値Ｒ_０及び経過時間Ｔ_０と、絶縁抵抗推定部４１が算出した推定絶縁抵抗値Ｒ_１とに基づいて定められる直線Ｌ_０の傾きａ_１を算出する。
診断部４３は、劣化度合いを判定可能な情報を入力部２から受信する。診断部４３は、受信した情報から判定された劣化度合いに応じた係数を傾きａ_１に乗算し、傾きａ_２を算出する。係数は１以上の値であり、劣化度合いが大きいほど大きな値である。診断部４３は、診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を通る傾きａ_２の直線Ｌ_２（係数が１の場合、直線Ｌ_２＝直線Ｌ_１）が寿命しきい値と交わるまでの診断時からの期間を余寿命として算出する。このように、診断部４３は、直線Ｌ_０の診断時以降の傾きを絶縁材料の劣化度合いに応じて変更する。

【0018】

出力部５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やタッチパネルなどのディスプレイであり、診断部４３が算出した余寿命を表示する。なお、出力部５は、記録媒体に余寿命を書き込んだり、劣化診断装置１と接続される他の装置のディスプレイに余寿命を表示させたりしてもよい。

【0019】

図５は、劣化診断装置１の処理フローを示す図である。
入力部２は、絶縁材料の絶縁抵抗を推定するために用いられる各評価項目の測定値と、絶縁抵抗の初期値Ｒ_０と、初期値Ｒ_０が得られてから診断時までの経過時間Ｔ_０と、劣化度合いを判定可能な情報との入力を受ける（ステップＳ１０５）。

【0020】

絶縁抵抗推定部４１は、各評価項目の測定値を入力部２から受信し、受信したこれら各評価項目の測定値を用いて、診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を算出する（ステップＳ１１０）。推定には、例えばＴ（タグチ）法を用いることができる。

【0021】

算出部４２は、絶縁抵抗の初期値Ｒ_０と経過時間Ｔ_０を入力部２から受信する。算出部４２は、絶縁抵抗推定部４１が算出した推定絶縁抵抗値Ｒ_１から初期値Ｒ_０を減算した値を、経過時間Ｔ_０により除算して診断時までの直線Ｌ_０の傾きａ_１を算出する（ステップＳ１１５）。傾きａ_１は、通常、負の値となる。

【0022】

診断部４３は、劣化度合いを判定可能な情報を入力部２から受信し、受信した情報から劣化度合いを判定する。さらに、診断部４３は、劣化度合いに応じた係数を取得する。例えば、劣化度合いと係数との対応関係を記憶部３に予め記憶しておき、診断部４３は記憶部３から劣化度合いに応じた係数を読み出す。あるいは、診断部４３は、予め与えられた劣化度合いと係数との関係式を用いて、入力された劣化度合いに応じた係数を算出する（ステップＳ１２０）。係数は１以上であり、劣化度合いが大きいほど大きな値となる。

【0023】

診断部４３は、ステップＳ１２０において取得した係数を、算出部４２が算出した傾きａ_１に乗算し、傾きａ_２を算出する（ステップＳ１２５）。診断部４３は、記憶部３から絶縁抵抗の寿命しきい値を読み出す。診断部４３は、診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を通る傾きａ_２の直線Ｌ_２が、絶縁抵抗の寿命しきい値と交わるまでの診断時からの期間を余寿命として算出する（ステップＳ１３０）。出力部５は、診断部４３が算出した余寿命を表示する（ステップＳ１３５）。

【0024】

なお、上記において、入力部２は、絶縁抵抗の初期値Ｒ_０の入力を受けているが、記憶部３が予め絶縁抵抗の初期値Ｒ_０を記憶していてもよい。
また、上記において、絶縁抵抗推定部４１が推定絶縁抵抗値Ｒ_１を算出しているが、他の装置において推定した推定絶縁抵抗値Ｒ_１の入力を入力部２が受けてもよい。
また、上記において、入力部２は、劣化度合いを判定可能な情報の入力を受けているが、劣化度合いを判定可能な情報から判定された劣化度合いの入力を受けてもよい。劣化度合いを判定可能な情報は、絶縁材料の絶縁抵抗を推定するために用いられる評価項目のうち一部の評価項目の測定値の情報であってもよい。
また、上記において、入力部２は、経過時間Ｔ_０の入力を受けているが、経過時間Ｔ_０を算出可能な情報の入力を受けてもよい。例えば、入力部２は、絶縁抵抗の初期値Ｒ_０が得られたときの日時と、各評価項目の測定日時（診断時の日時）の情報の入力を受けてもよい。算出部４２は、これらの日時の差分から経過時間Ｔ_０を算出する。

【0025】

第１の実施形態によれば、時間と絶縁材料の絶縁抵抗とを座標軸とする平面において絶縁抵抗の初期値から診断時の絶縁抵抗推定値までを結んだ直線の傾きを劣化度合いによって変更する。そして、診断時以降は変更した傾きの直線を用いることによって高い精度による余寿命の算出が可能になる。

【0026】

（第２の実施形態）
直線の傾きを材料の劣化度によって変えるためには、例えば安全領域、注意領域、危険領域または劣化度小、劣化度中、劣化度大などの段階に分類にするのが望ましい。そこで、本実施形態では、各段階のそれぞれに応じた係数を用いる。

【0027】

図６は、劣化の分類と係数の対応の例を示す図である。絶縁抵抗の初期値から絶縁材料の診断時（余寿命算出時）の絶縁抵抗推定値までを結んだ直線の傾きに、図６に示す劣化の分類（段階）に応じた係数を乗算した値が、絶縁抵抗推定値から寿命しきい値までの直線の傾きとなる。安全領域（劣化度小）の係数＜注意領域（劣化度中）の係数＜危険領域（劣化度大）の係数である。劣化度が小さい絶縁材料であれば、係数が１であるため、初期値から寿命しきい値までは一直線である。劣化が大きい絶縁材料の場合、係数が大きいため、絶縁抵抗推定値から寿命しきい値までの直線の傾きが大きくなる。従って劣化が大きい絶縁材料の場合は、余寿命が短く算出され、実態に近く、精度の高い推定ができる。

【0028】

図７は、劣化診断装置１ａの構成を示すブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態による劣化診断装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。劣化診断装置１ａは、入力部２、記憶部３ａ、処理部４ａ、及び出力部５を備えて構成される。

【0029】

記憶部３ａは、記憶部３が記憶する情報に加え、劣化の各段階に対応した係数を記憶する。処理部４ａは、絶縁抵抗推定部４１と、算出部４２と、診断部４３ａとを備えて構成される。診断部４３ａは、絶縁材料の劣化の段階を取得可能な情報を入力部２から受信し、受信した情報から得られた劣化の段階に応じた係数を記憶部３ａから読み出す。診断部４３ａは、読み出した係数を算出部４２が算出した傾きａ_１に乗算して傾きａ_２を算出する。診断部４３ａは、診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を通る傾きａ_２の直線Ｌ_２（係数が１の場合、直線Ｌ_２＝直線Ｌ_１）が寿命しきい値と交わるまでの診断時からの期間を余寿命として算出する。

【0030】

劣化診断装置１ａの処理フローは、図５に示す劣化診断装置１の処理フローと同じである。ただし、ステップＳ１０５において、入力部２は、劣化の段階を取得可能な情報の入力をさらに受ける。例えば、劣化の段階を取得可能な情報は、安全領域、注意領域、危険領域などの分類を示す情報でもよく、絶縁材料の絶縁抵抗を推定するために用いられる評価項目のうち一部の評価項目の測定値の情報であってもよい。また、ステップＳ１２０において、診断部４３ａは、劣化の段階の取得可能な情報を入力部２から受信し、受信した情報から取得した劣化の段階に応じた係数を記憶部３ａから読み出す。

【0031】

第２の実施形態によれば、絶縁材料の劣化の度合いの段階に応じて余寿命を算出することができる。

【0032】

（第３の実施形態）
本実施形態では、絶縁抵抗に関連する評価項目についての絶縁材料や環境因子の測定結果から劣化度合いを判定する。

【0033】

図８は、強制劣化させた絶縁材料の表面粗さと一定環境で測定したその絶縁材料の絶縁抵抗（表面抵抗）の関係を示す図である。同図から、表面粗さが大きくなると絶縁抵抗が低下するという関係が顕著であることが分かる。例えば、絶縁抵抗が１０^１０Ω以上であれば設備に使っていても問題ない範囲、１０^１０Ω−１０^８Ωの範囲は初期より絶縁抵抗が低下してきて注意する範囲、１０^８Ω以下の範囲は設備の事故につながり得る危険領域とする。この場合、絶縁抵抗が１０^１０Ω以上の範囲に対応する表面粗さ５μｍ以下は安全領域となる。そして、絶縁抵抗が１０^１０Ω−１０^８Ωの範囲に対応する表面粗さ５μｍ−１１μｍ程度は注意領域、絶縁抵抗が１０^８Ω以下の範囲に対応する表面粗さ１１μｍ以上は危険領域となる。

【0034】

このように表面粗さだけでなく、他の評価項目においても絶縁抵抗との相関が顕著なものがある。そのような評価項目についての絶縁材料や環境因子の測定結果を利用すれば、材料の劣化度合いを分類することが可能となる。絶縁抵抗との相関が顕著な評価項目は、色調、光沢度、表面粗さ、ぬれ性、汚損度、イオン含有量などの絶縁抵抗を推定するために用いられる評価項目のうち１つまたは複数の項目である。

【0035】

図９は、劣化診断装置１ｂの構成を示すブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態による劣化診断装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。劣化診断装置１ｂは、入力部２、記憶部３ｂ、処理部４ｂ、及び出力部５を備えて構成される。

【0036】

記憶部３ｂは、記憶部３が記憶する情報に加え、劣化度合いの分類と、評価項目の測定値の範囲と、係数とを対応付けて記憶する。処理部４ｂは、絶縁抵抗推定部４１と、算出部４２と、診断部４３ｂとを備えて構成される。診断部４３ｂは、絶縁抵抗の推定に用いられる各評価項目の測定値を入力部２から受信し、受信した中から絶縁抵抗との相関が顕著な評価項目についての測定値を選択する。診断部４３ｂは、選択した評価項目の測定値を範囲に含む劣化度合いの分類を特定し、特定した分類に対応した係数を記憶部３ｂから読み出す。診断部４３ｂは、診断時の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を通る傾きａ_２の直線Ｌ_２（係数が１の場合、直線Ｌ_２＝直線Ｌ_１）が寿命しきい値と交わるまでの診断時からの期間を余寿命として算出する。

【0037】

劣化診断装置１ｂの処理フローは、図５に示す劣化診断装置１の処理フローと同じである。ただし、ステップＳ１２０において、診断部４３ｂは、入力部２が入力を受けた各評価項目の測定値の中から、絶縁抵抗との相関が顕著であるとして予め設定されている評価項目についての測定値を選択する。診断部４３ｂは、選択した評価項目の測定値を範囲として含む劣化度合いの分類を特定し、特定した分類に対応した係数を記憶部３ｂから読み出す。

【0038】

（第４の実施形態）
本実施形態では、高湿度における絶縁抵抗と低湿度における絶縁抵抗の桁数を劣化度として用いて係数を決定する。一般に絶縁材料の絶縁抵抗は、測定環境の中でも特に湿度の影響を大きく受ける。この湿度の影響による絶縁材料の劣化度合いの差も顕著である。

【0039】

図１０は、異なる劣化度合いの絶縁材料の湿度特性を示す図である。同図においては、新品の絶縁材料、電気設備に使えるがかなり劣化が進んだ絶縁材料（劣化度中）、及び、電気設備に使うと事故を起こすほど劣化した絶縁材料（劣化度大）それぞれの絶縁抵抗（表面抵抗）の湿度特性を示している。新品の絶縁材料では、１００％ＲＨ（高湿度）における絶縁抵抗値（高湿度絶縁抵抗値）は、３０％ＲＨ（低湿度）のときの絶縁抵抗値（低湿度絶縁抵抗値）と比較しても、１桁程度しか低下していない。しかし、劣化度中では４桁程度、劣化度大では７桁も低下する。従って、（低湿度絶縁抵抗値の桁数）／（高湿度絶縁抵抗値の桁数）により、絶縁材料の劣化度合いを判断することができる。そして、この値を利用して、（低湿度絶縁抵抗値の桁数）／（高湿度絶縁抵抗値の桁数）を余寿命算出時の係数とすれば、絶縁材料の劣化度に応じた傾きを得ることが可能となる。図６に示した各分類の係数は、（低湿度絶縁抵抗値の桁数）／（高湿度絶縁抵抗値の桁数）に基づいて定めた値である。

【0040】

図１１は、劣化診断装置１ｃの構成を示すブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態による劣化診断装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。劣化診断装置１ｃは、入力部２、記憶部３、処理部４ｃ、及び出力部５を備えて構成される。

【0041】

処理部４ｃは、絶縁抵抗推定部４１ｃと、算出部４２と、診断部４３ｃとを備えて構成される。絶縁抵抗推定部４１ｃは、第１の実施形態の絶縁抵抗推定部４１と同様に、各評価項目の測定値に基づいて診断時の絶縁材料の推定絶縁抵抗値を算出する。さらに、絶縁抵抗推定部４１ｃは、各評価項目の測定値と高湿度の環境因子とに基づいて高湿度環境における推定絶縁抵抗値を算出し、各評価項目の測定値と低湿度の環境因子に基づいて低湿度環境における推定絶縁抵抗値を算出する。

【0042】

診断部４３ｃは、絶縁抵抗推定部４１ｃが推定した低湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数と、高湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数とに基づいて係数を算出する。診断部４３ｃは、算出した係数を算出部４２が算出した傾きａ_１に乗算して傾きａ_２を算出する。診断部４３ｃは、絶縁材料の推定絶縁抵抗値Ｒ_１を通る傾きａ_２の直線Ｌ_２（係数が１の場合、直線Ｌ_２＝直線Ｌ_１）が絶縁抵抗の寿命しきい値と交わるまでの期間を余寿命として算出する。

【0043】

劣化診断装置１ｃの処理フローは、図５に示す劣化診断装置１の処理フローと同じである。ただし、ステップＳ１１０において、絶縁抵抗推定部４１ｃは、第１の実施形態と同様に入力された各評価項目の測定値を用いて推定絶縁抵抗値Ｒ_１を算出する。さらに、絶縁抵抗推定部４１ｃは、入力部２から受信した各評価項目の測定値と、高湿度環境の湿度の値を設定した環境因子とを用いて、絶縁材料の高湿度環境における推定絶縁抵抗値を算出する。さらに、絶縁抵抗推定部４１ｃは、入力部２から受信した各評価項目の測定値と、低湿度環境の湿度の値を設定した環境因子とを用いて、絶縁材料の低湿度環境における推定絶縁抵抗値を算出する。ステップＳ１２０において、診断部４３ｃは、（低湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数）／（高湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数）により係数を算出する。また、ステップＳ１３５において、出力部５は、診断部４３が算出した余寿命に加えて、診断部４３が（低湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数）／（高湿度環境における推定絶縁抵抗値の桁数）により判断した劣化度合いを表示してもよい。

【0044】

本実施形態では、診断時の絶縁材料の材料特性や環境因子に基づいて推定される高湿度環境における推定絶縁抵抗値及び低湿度環境における推定絶縁抵抗値を利用して、絶縁材料の劣化度合いを推定することができる。そして、この推定された劣化度合いを用いて、絶縁材料の余寿命を推定することができる。

【0045】

以上説明した各実施形態は、時間及び絶縁抵抗を座標軸とする平面上で絶縁材料の絶縁抵抗の初期値から診断時の推定絶縁抵抗値までを直線で結ぶ。そして、診断時から寿命しきい値に到達するまでは、その直線の傾きを診断時の劣化状態に応じて変更して絶縁材料の余寿命を算出する。
なお、時間経過に伴う絶縁材料の絶縁抵抗の変化を直線（線形）で表すことができれば、時間の座標軸が等間隔の目盛りを用いた線形座標軸、絶縁抵抗の座標軸が対数の目盛りを用いた対数座標軸でなくてもよく、任意の目盛りの座標軸を用いることができる。

【0046】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、算出部及び診断部を持つことにより、使用中の絶縁材料を診断してから寿命までの期間を精度良く算出することができる。これにより、絶縁材料を使用した受変電設備等の交換時期を判断するために重要な情報を提供することができる。
また、以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、絶縁抵抗推定部及び診断部を持つことにより、使用中の絶縁材料の劣化度合いを診断することができる。

【0047】

上述した実施形態における劣化診断装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0048】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0049】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…劣化診断装置、２…入力部、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…記憶部、４，４ａ，４ｂ，４ｃ…処理部、４１、４１ｃ…絶縁抵抗推定部、４２…算出部、４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…診断部、５…出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】