特許 6821495 部分放電計測システム及び部分放電計測方法

(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】6821495

(24)【登録日】2021年1月8日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】部分放電計測システム及び部分放電計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/34 20200101AFI20210114BHJP

   G01R 31/12 20200101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/34 D

   G01R31/34 A

   G01R31/12 A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-87030(P2017-87030)

(22)【出願日】2017年4月26日

(65)【公開番号】特開2018-185223(P2018-185223A)

(43)【公開日】2018年11月22日

【審査請求日】2020年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】永田 稔

(72)【発明者】

【氏名】加藤 哲司

(72)【発明者】

【氏名】牧 晃司

(72)【発明者】

【氏名】安部 勝彦

【審査官】 小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２２３８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０８８１７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１３３５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１１９０３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−５１７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１４２６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−５９８４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３４

Ｇ０１Ｒ ３１／１２−３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機器の部分放電に起因する電流を計測して前記部分放電の電流波形を取得する電流波形計測部と、
前記電流波形の周波数と前記電流波形の振幅の時間変化から求めた前記電流波形の減衰特性とによる前記電流波形の分布を示す分布データを作成し、前記分布データを用いて前記周波数と前記減衰特性とによって分けられた前記電流波形のグループごとに、前記グループに属する前記電流波形に基づいて、前記部分放電の発生位置と発生要因を特定する判定部とを備える、
ことを特徴とする部分放電計測システム。

【請求項2】

前記判定部に接続された表示部をさらに備え、
前記電流波形計測部は、前記電気機器に設置された電流センサを備え、
前記判定部は、前記分布データを用いて、前記周波数と前記減衰特性とによって前記電流波形を前記グループに分け、
前記表示部は、前記分布データから作成された、前記周波数と前記減衰特性とによる前記電流波形の分布図を表示する、
請求項１に記載の部分放電計測システム。

【請求項3】

前記電流波形計測部に接続された周波数フィルタをさらに備え、
前記判定部は、前記周波数フィルタを通過した前記電流波形について前記分布データを作成する、
請求項１または２に記載の部分放電計測システム。

【請求項4】

前記判定部に接続された記憶装置をさらに備え、
前記記憶装置は、前記グループに属する前記電流波形の前記周波数と前記減衰特性とを保存し、
前記判定部は、前記記憶装置が保存した前記周波数と前記減衰特性とを参照し、異なる２つの時点での前記周波数と前記減衰特性とを互いに比較して前記分布データの時間変化を求める、
請求項１または２に記載の部分放電計測システム。

【請求項5】

前記判定部に接続された表示部をさらに備え、
前記電流波形計測部は、前記部分放電の電圧波形を取得し、
前記判定部は、前記グループごとに、前記電流波形から放電電荷量を求めて、前記電圧波形の位相に対する前記放電電荷量の分布図である部分放電パターンのデータを求め、
前記表示部は、前記部分放電パターンを表示する、
請求項１に記載の部分放電計測システム。

【請求項6】

前記電流波形計測部は、前記部分放電の電圧波形を取得し、
前記判定部は、前記グループごとに、前記電流波形から放電電荷量を求めて、前記電圧波形の位相に対する前記放電電荷量の分布図である部分放電パターンのデータを求め、
前記表示部は、前記部分放電パターンを表示する、
請求項２に記載の部分放電計測システム。

【請求項7】

前記部分放電の発生頻度を求める計数部をさらに備え、
前記判定部は、前記周波数と前記減衰特性と前記発生頻度とによる前記分布データを作成し、前記分布データを用いて前記周波数と前記減衰特性と前記発生頻度とによって分けられた前記グループごとに、前記グループに属する前記電流波形に基づいて、前記部分放電の発生位置と発生要因を特定する、
請求項１に記載の部分放電計測システム。

【請求項8】

前記判定部に接続された表示部をさらに備え、
前記電流波形計測部は、前記電気機器に設置された電流センサを備え、
前記判定部は、前記分布データを用いて、前記周波数と前記減衰特性と前記発生頻度とによって前記電流波形を前記グループに分け、
前記表示部は、前記分布データから作成された、前記周波数と前記減衰特性と前記発生頻度とによる前記電流波形の分布図を表示する、
請求項７に記載の部分放電計測システム。

【請求項9】

電気機器の部分放電に起因する電流を計測して前記部分放電の電流波形を取得する工程と、
前記電流波形の振幅の時間変化から前記電流波形の減衰特性を求める工程と、
前記電流波形の周波数と前記減衰特性とによる前記電流波形の分布を示す分布データを作成する工程と、
前記分布データを用いて、前記周波数と前記減衰特性とによって前記電流波形をグループに分ける工程と、
前記分布データから作成された、前記周波数と前記減衰特性とによる前記電流波形の分布図を表示部に表示する工程と、
前記グループごとに、前記グループに属する前記電流波形に基づいて、前記部分放電の発生位置と発生要因を特定する工程とを有する、
ことを特徴とする部分放電計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高電圧機器の絶縁劣化を診断する部分放電計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

生産設備や産業用機械を駆動するために組み込まれた高電圧機器（例えば、モータ）が突発故障を起こすと、計画外の修理や部品交換作業が必要になり、生産設備の稼動を中止することもありうる。生産設備を停止させる計画的な診断によってモータの劣化具合を把握することは可能であるが、モータを停止させることで生産設備の稼働率が低下する。生産設備を運転中に診断すると稼働率の低下を防ぐことができるため、運転中のモータを診断する技術へのニーズが高まっている。高電圧モータの故障の約２５％が絶縁劣化に起因していることから、絶縁劣化を診断する技術の開発が進められている。高電圧モータでは、部分放電の計測によって得られる部分放電パターンと呼ばれる印加電圧の位相に対する放電電荷量の分布から、モータの内部の局所的な絶縁劣化を診断する。モータの絶縁劣化の診断では、部分放電の発生位置と発生要因（部分放電の種類）を特定することが重要である。

【0003】

部分放電の発生位置を特定する従来技術には、例えば、特許文献１に記載のケーブルの部分放電測定方法がある。このケーブルの部分放電測定方法では、電力ケーブルに複数の検出インピーダンス回路を設け、検出インピーダンス回路で検出した部分放電信号（部分放電パルス）から２つ以上の高周波成分の信号を取り出し、この信号のうち周波数帯域の低い信号により部分放電の発生を測定し、周波数帯域の高い信号の減衰量によりその発生位置を評定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−３５３７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

モータなどの高電圧の電気機器（高電圧機器）の絶縁劣化の診断では、部分放電の発生位置と発生要因（部分放電の種類）を特定することが重要である。部分放電は、複数の位置で発生したり複数の要因により発生したりすることがあるため、発生位置と発生要因が異なる部分放電信号を互いに区別する必要がある。部分放電が複数の位置で発生したり複数の要因により発生したりしても、部分放電信号を発生位置と発生要因に応じて判別できれば、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。特許文献１に記載の技術など従来の技術では、複数の部分放電信号を発生位置と発生要因に応じて判別することが困難であるため、複数の位置と要因で発生した部分放電の発生位置と発生要因を特定するのが困難である。

【0006】

本発明の目的は、高電圧機器の絶縁劣化の診断において、部分放電の発生位置と発生要因を特定するのに用いることができる部分放電計測システムと部分放電計測方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による部分放電計測システムは、電気機器の部分放電に起因する電流を計測して前記部分放電の電流波形を取得する電流波形計測部と、前記電流波形の周波数と前記電流波形の振幅の時間変化から求めた前記電流波形の減衰特性とによる前記電流波形の分布を示す分布データを作成し、前記分布データを用いて前記周波数と前記減衰特性とによって分けられた前記電流波形のグループごとに、前記グループに属する前記電流波形に基づいて、前記部分放電の発生位置と発生要因を特定する判定部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によると、高電圧機器の絶縁劣化の診断において、部分放電の発生位置と発生要因を特定するのに用いることができる部分放電計測システムと部分放電計測方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１による部分放電計測システムの構成を示す概略図。

【図2】部分放電計測システムの電流波形計測部の構成図。

【図3】電流波形計測部の計測器が取得する電流波形の例を示す図。

【図4】図３に示した電流波形に各周期におけるピークを示した図。

【図5】減衰特性取得部が計算して取得した、電流波形の減衰特性の例を示す図。

【図6】判定部が作成した分布データによる、周波数と減衰率による電流信号の分布図の例を示す図。

【図7】本発明の実施例２において、電流波形計測部の計測器が取得する電流波形の例を示す図。

【図8】本発明の実施例２による部分放電計測システムの構成を示す概略図。

【図9】本発明の実施例３による部分放電計測システムの構成を示す概略図。

【図10】本発明の実施例４において、判定部が作成した分布データによる、周波数と減衰率と部分放電の発生頻度による電流信号の分布図の例を示す図。

【図11】本発明の実施例５において、判定部が作成した分布データによる、周波数と減衰率による電流信号の分布図であり、電流信号のグループの境界が不明確な分布図の例を示す図。

【図12】本発明の実施例５において、作業者が分けたグループに属する電流信号についての部分放電パターンの例。

【図13】本発明の実施例５において、作業者が分けた別のグループに属する電流信号についての部分放電パターンの例。

【図14】本発明の実施例６において、判定部が作成した分布データによる、周波数と減衰率による電流信号の分布図であり、ノイズによる電流信号についての分布図の例を示す図。

【図15】断続的に発生する電源のノイズの電流波形の例を示す図。

【図16】電磁ノイズの電流波形の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明による部分放電計測システムと部分放電計測方法では、運転中の高電圧機器（例えば、モータや発電機などの回転機、変圧器、及びケーブルなどの電気機器）に流れる電流を計測することによって、絶縁劣化の状態を表す指標となる部分放電に起因する電流信号を計測し、この電流信号を電流波形の特徴量（例えば、周波数と振幅変化）によってグループに分ける。部分放電の発生位置と発生要因は、このグループごとに特定できる。複数の位置と要因で発生した部分放電についても、このグループ分けによって、それぞれの発生位置と発生要因を特定することができる。

【0011】

以下、本発明の実施例による部分放電計測システムと部分放電計測方法を説明する。以下の実施例では、高電圧機器としてモータを診断する例を示す。

【実施例1】

【0012】

図１は、本発明の実施例１による部分放電計測システムの構成を示す概略図である。本実施例による部分放電計測システムは、電流波形計測部１０１、特徴量抽出部１０２、減衰特性取得部１０３、判定部１０４、及び表示部１０５を備える。電流波形計測部１０１は、高電圧機器を流れる電流（部分放電に起因する電流を含む）を計測して部分放電の電流波形（電流信号）を取得する。特徴量抽出部１０２は、電流波形計測部１０１が取得した電流波形の周波数と振幅の時間変化（振幅変化）とを電流波形の特徴量として抽出して取得する。減衰特性取得部１０３は、特徴量抽出部１０２が取得した振幅変化から電流波形の減衰特性（例えば、減衰率）を計算して求める。判定部１０４は、特徴量抽出部１０２が取得した電流波形の周波数と減衰特性取得部１０３が求めた電流波形の減衰特性とから、電流波形の分布データを作成する。表示部１０５は、判定部１０４に接続され、判定部１０４から出力された情報を表示するモニタである。部分放電計測システムの作業者は、表示部１０５に表示された情報を参照して、インターフェースを介して、部分放電計測システムを操作したり、部分放電計測システムに入力作業を行ったりすることができる。

【0013】

図２は、電流波形計測部１０１の構成図である。電流波形計測部１０１は、高電圧機器に設置されて高電圧機器を流れる電流を検出する電流センサ２０１と、電流センサ２０１から電流波形を取得する計測器２０２を備える。

【0014】

電流センサ２０１は、電源２０３からモータ２０４に電力を供給する給電線２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃに設置され、給電線２０５ａ〜２０５ｃに流れる電流の信号を検出する。電流センサ２０１は、図２では１つの給電線２０５ｃに設置されているが、給電線２０５ａ〜２０５ｃのうちの１つまたは複数に設置できる。電流センサ２０１には、例えば、貫通型電流センサ、クランプ型電流センサ、分割型電流センサ、及び磁気光学効果を用いた光ファイバセンサを使用することができ、使用するセンサの種類は限定しない。

【0015】

計測器２０２は、電流センサ２０１が検出した電流信号の時系列データを電流波形として取得する。計測器２０２は、電気回路（電子回路を含む）を用いて構成してもよく、コンピュータを用いて構成してもよい。

【0016】

図３は、電流波形計測部１０１の計測器２０２が取得する電流波形３０１の例を示す図である。計測器２０２は、図３に示すような電流波形３０１をデジタルデータとして取得し、取得した電流波形３０１のデータを特徴量抽出部１０２に出力する。

【0017】

計測器２０２が電流波形３０１のデータを特徴量抽出部１０２に出力する方法は、任意である。例えば、有線通信で送信しても無線通信で送信してもよい。また、電話回線やインターネット回線を利用することで、計測器２０２は、モータ２０４から遠く離れた遠隔地にある特徴量抽出部１０２にデータを出力することができ、特徴量抽出部１０２は、遠隔地でデータを解析することができる。

【0018】

さらに、電流波形計測部１０１は、部分放電に起因する電圧信号の波形（電圧波形）を取得することもできる。電圧波形は、例えば、電圧センサを給電線２０５ａ〜２０５ｃに設置する方法、電流波形計測部１０１が取得した電流波形３０１から推定する方法、または電流センサ２０１で電圧も検出する（電流に応じた電圧を検出する）方法などにより、取得することができる。

【0019】

次に、特徴量抽出部１０２について説明する。特徴量抽出部１０２は、計測器２０２が出力した電流波形３０１の周波数と振幅変化を、電流波形３０１の特徴量として取得する。特徴量抽出部１０２は、電気回路（電子回路を含む）を用いて構成してもよく、コンピュータを用いて構成してもよい。

【0020】

図４は、図３に示した電流波形３０１に、各周期におけるピーク４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄを示した図である。ピーク４０１ａ〜４０１ｄの電流値は、電流波形３０１の振幅の値を与える。

【0021】

特徴量抽出部１０２が電流波形３０１の周波数を求める方法は、任意であり、例えば、ＦＦＴによる周波数成分分析を利用してもよく、電流波形３０１のピーク４０１ａ〜４０１ｄの時間間隔から計算してもよい。

【0022】

特徴量抽出部１０２は、例えば次のようにして、電流波形３０１の振幅変化（振幅の時間変化量）を求めることができる。モータの部分放電のような瞬間的なパルス信号に起因する電流波形３０１は、図４に示すように、徐々に減衰しながら伝播する。特徴量抽出部１０２は、電流波形３０１のピーク４０１ａ〜４０１ｄの電流値を取得して、振幅の時間変化量を求める。

【0023】

次に、減衰特性取得部１０３について説明する。減衰特性取得部１０３は、特徴量抽出部１０２が取得した振幅変化から電流波形の減衰特性（例えば、減衰率）を計算して取得する。減衰特性取得部１０３は、電気回路（電子回路を含む）を用いて構成してもよく、コンピュータを用いて構成してもよい。

【0024】

以下では、一例として、電流の振幅の対数減衰率を電流波形の減衰特性とする。なお、振幅の減少量を電流波形の減衰特性としてもよい。

【0025】

図５は、減衰特性取得部１０３が取得した、電流波形の減衰特性の例を示す図である。図５には、３つの異なる電流信号（電流波形）の減衰特性を表す直線５０１、５０２、５０３（対数減衰率を表す直線５０１、５０２、５０３）を示した。例えば、図４に示したピーク４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄの電流値（振幅）の対数を取って時間順に並べると、図５に示した点５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄが得られ、これらの点５０１ａ〜５０１ｄを通る直線５０１の傾きが、電流の振幅の対数減衰率、すなわち電流波形３０１の減衰特性である。

【0026】

次に、判定部１０４について説明する。判定部１０４は、特徴量抽出部１０２が取得した電流波形の周波数と、減衰特性取得部１０３が取得した電流波形の減衰特性（減衰率）とから、周波数と減衰特性（減衰率）による電流波形（電流信号）の分布を示す分布データを作成する。判定部１０４は、作成した電流信号の分布データを表示部１０５に出力することができる。また、判定部１０４は、この分布データから、周波数と減衰特性（減衰率）による電流波形（電流信号）の分布図を作成し、この電流信号の分布図を表示部１０５に出力することができる。判定部１０４は、電気回路（電子回路を含む）を用いて構成してもよく、コンピュータを用いて構成してもよい。

【0027】

図６は、判定部１０４が作成した分布データによる、周波数ｆと減衰率ζによる電流信号の分布図の例を示す図である。図６には、複数の異なる電流信号（電流波形）が、周波数ｆと減衰率ζにより、３つのグループ６０１、６０２、６０３に分けられた分布図を示している。図６の分布図において、グループ６０１は、周波数ｆと減衰率ζがともに小さい電流信号のグループであり、グループ６０２は、周波数ｆと減衰率ζがともに大きい電流信号のグループであり、グループ６０３は、周波数ｆが大きく減衰率ζが小さい電流信号のグループである。

【0028】

グループ６０１の電流信号とグループ６０２の電流信号とグループ６０３の電流信号は、部分放電の電流信号であり、部分放電の発生位置と発生要因がグループ内では同じであるが、他のグループとは異なる。すなわち、電流信号は、部分放電の発生位置と発生要因に応じて、異なるグループに分けられる。部分放電の発生位置と発生要因が同じであれば、電流信号は、分布図の中で近い位置に分布し、同じグループに入れられる。

【0029】

判定部１０４は、分布データ（分布図）と周波数ｆの閾値範囲Ｒｆと減衰率ζの閾値範囲Ｒζを用いて、複数の電流信号をグループに分けることができる。閾値範囲Ｒｆと閾値範囲Ｒζは、任意の方法で予め定めることができる。判定部１０４は、複数の電流信号のうち、互いに周波数ｆが閾値範囲Ｒｆ以内にあり、かつ減衰率ζが閾値範囲Ｒζ以内にある電流信号を、１つのグループに入れる。例えば、図６において、グループ６０１に属する電流信号は、互いの周波数ｆの差が閾値範囲Ｒｆ以下であり、かつ互いの減衰率ζの差が閾値範囲Ｒζ以下であるが、グループ６０２とグループ６０３に属する電流信号に対しては、周波数ｆの差が閾値範囲Ｒｆより大きいことと減衰率ζの差が閾値範囲Ｒζより大きいことのうち少なくとも一方の関係を満たす。

【0030】

複数の電流信号をグループに分けるのは、作業者が、表示部１０５に出力された分布図を参照しながら実施することもできる。作業者は、分布図に表示された電流信号の分布を基に、どの電流信号がグループを形成しているかを判断し、インターフェースを介して電流信号をグループに分ける。

【0031】

判定部１０４は、電流信号のグループ（どの電流信号がどのグループに属するのか）を表示部１０５に出力することができる。

【0032】

判定部１０４は、電流信号のグループごとに、既存の技術を用いて、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。部分放電の発生位置と発生要因の特定は、例えば、次のようにすることができる。

【0033】

判定部１０４は、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターン（部分放電の、電圧波形の位相に対する放電電荷量の分布図）の形状を表す点のデータを保持している、またはこのデータを保持した記憶装置に接続されているとする。この規格には、部分放電が発生するモータの部位（部分放電の発生位置）と発生要因（部分放電の種類）ごとに、部分放電パターンが示されている。

【0034】

判定部１０４は、電流信号のグループごとに、電流信号から放電電荷量を求めて、電流波形計測部１０１が計測した電流信号についての部分放電パターンのデータを求め、計測により得られたこの部分放電パターンのデータと規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンのデータとを比較する。判定部１０４は、電流信号のグループごとに、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンの中から、計測による部分放電パターンに最も特徴が近いものを選択し、選択した規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンについての部分放電の発生位置と発生要因を、計測した部分放電の発生位置と発生要因とする。判定部１０４は、このようにして、電流信号のグループごとに、グループに属する電流信号（電流波形）に基づいて、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。

【0035】

判定部１０４は、計測により得られた部分放電パターンを表示部１０５に出力することができる。また、判定部１０４は、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンの形状を表す点のデータから、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンを表示部１０５に出力することができる。

【0036】

部分放電の発生位置と発生要因の特定は、作業者が行うこともできる。作業者は、電流信号のグループごとに、表示部１０５に出力された計測による部分放電パターンと、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンとを比較し、規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンの中から、計測による部分放電パターンに最も特徴が近いものを選択し、選択した規格ＩＥＣ６００３４−２７−２の部分放電パターンについての部分放電の発生位置と発生要因を、計測した部分放電の発生位置と発生要因とする。作業者は、このようにして、電流信号のグループごとに、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。

【0037】

以上に説明した部分放電の発生位置と発生要因の特定は、部分放電は、高電圧機器の種類や発生位置（絶縁劣化の場所）や発生要因により固有の部分放電パターンを持つ、という性質を利用するものである。すなわち、部分放電パターンが分かれば、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。本実施例では、複数の電流信号を特徴量（周波数と振幅変化）によってグループに分け、電流信号のグループごとに部分放電パターンを得ることで、部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。

【0038】

表示部１０５は、電流信号の分布データ、電流信号の分布図、及び部分放電パターンなど、部分放電計測システムで作成したデータや図を表示する。例えば、表示部１０５は、電流信号の周波数ｆに対する減衰率ζのデータを出力し、どの電流信号がどのグループに属するのかを表示することができる。

【実施例2】

【0039】

実施例１では、電流波形計測部１０１が取得した１つの電流信号（電流波形）が、単一の周波数成分を持つ場合について説明した。実施例２では、電流波形計測部１０１が取得した１つの電流信号が、異なる複数の周波数成分を持つ場合について説明する。

【0040】

図７は、本実施例において、電流波形計測部１０１の計測器２０２が取得する電流波形７０１の例を示す図である。電流波形７０１は、低周波数成分７０２と高周波数成分７０３を持つ波形である。このような異なる複数の周波数成分を持つ電流信号に対しては、周波数フィルタ（フィルタ回路）を利用して信号の周波数成分を分離することができる。周波数フィルタには、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち１つ以上を用いることができる。フィルタを通過させる信号の周波数は、例えば、電流波形７０１を実測することにより定めることができる。

【0041】

図８は、本発明の実施例２による部分放電計測システムの構成を示す概略図である。本実施例による部分放電計測システムは、実施例１による部分放電計測システムと同様の構成を備えるが、ローパスフィルタ８０１ａとハイパスフィルタ８０１ｂを備え、２つの特徴量抽出部１０２ａ、１０２ｂと、２つの減衰特性取得部１０３ａ、１０３ｂを備える点が、実施例１による部分放電計測システムと異なる。以下では、実施例１による部分放電計測システムと異なる構成について説明する。

【0042】

電流波形計測部１０１には、ローパスフィルタ８０１ａとハイパスフィルタ８０１ｂが接続される。ローパスフィルタ８０１ａとハイパスフィルタ８０１ｂには、それぞれ特徴量抽出部１０２ａ、１０２ｂが接続される。特徴量抽出部１０２ａ、１０２ｂには、それぞれ減衰特性取得部１０３ａ、１０３ｂが接続される。

【0043】

ローパスフィルタ８０１ａは、電流波形計測部１０１が取得した電流信号（電流波形７０１）の低周波数成分７０２を通過させる。ハイパスフィルタ８０１ｂは、電流波形計測部１０１が取得した電流信号（電流波形７０１）の高周波数成分７０３を通過させる。特徴量抽出部１０２ａと減衰特性取得部１０３ａは、電流信号の低周波数成分７０２に対して実施例１で説明したのと同様の処理を行い、特徴量抽出部１０２ｂと減衰特性取得部１０３ｂは、電流信号の高周波数成分７０３に対して実施例１で説明したのと同様の処理を行う。判定部１０４は、低周波数成分７０２と高周波数成分７０３のそれぞれに対して実施例１で説明したのと同様の処理を行い、電流信号の分布データを作成し、複数の電流信号をグループに分けることができる。

【0044】

本実施例のように、複数の周波数成分を持つ１つの電流信号に対して信号の周波数成分を分離することで、電流信号をより精度良く周波数ｆと減衰率ζによってグループに分けることができる。このため、本実施例による部分放電計測システムは、部分放電の発生位置と発生要因をより精度良く特定することができる。

【実施例3】

【0045】

実施例１と実施例２による部分放電計測システムでは、モータなどの高電圧機器で計測した電流信号をグループに分けることで、部分放電の発生位置と発生要因を特定し、計測時点での高電圧機器の状態の分析（絶縁劣化の診断）を行うことができる。実施例３による部分放電計測システムは、高電圧機器の状態変化（絶縁劣化の変化）を分析することができる。

【0046】

図９は、本発明の実施例３による部分放電計測システムの構成を示す概略図である。本実施例による部分放電計測システムは、実施例１による部分放電計測システムと同様の構成を備えるが、記憶装置９０１を備える点が、実施例１による部分放電計測システムと異なる。以下では、実施例１による部分放電計測システムと異なる構成について説明する。

【0047】

記憶装置９０１は、判定部１０４に接続され、電流波形計測部１０１が計測した電流波形（電流信号）と、特徴量抽出部１０２が取得した電流信号の特徴量（周波数と振幅変化）と、減衰特性取得部１０３が求めた電流波形の減衰特性とを、電流信号を計測した日時または計測した順序を示す番号を付けて保存する。記憶装置９０１は、電流信号のグループのそれぞれに属する電流信号の周波数と減衰特性とを保存するとともに、電流信号の分布データや分布図を保存する。記憶装置９０１が保存した情報は、表示部１０５が表示することができる。

【0048】

判定部１０４または作業者は、記憶装置９０１が保存した上記の情報を参照し、異なる２つの時点での電流信号の特徴量と減衰特性を互いに比較することで、電流信号の分布データや分布図（例えば、図６）の時間変化を求め、高電圧機器の状態変化を分析することができる。異なる２つの時点とは、例えば、現在の計測時点と過去の計測時点や、異なる２つの過去の計測時点である。状態変化の分析には、任意の方法を用いることができ、例えば、数値比較、閾値判定、または機械学習などの方法を用いることができる。

【実施例4】

【0049】

実施例１から実施例３では、電流波形（電流信号）の特徴量として周波数と振幅変化を使用し、これらの値から周波数と減衰特性による電流信号の分布データや分布図（例えば、図６）を作成する。電流信号の特徴量には、その他の値を利用することもできる。実施例４では、電流信号の特徴量として、周波数と減衰特性（減衰率）に加えて、部分放電の発生頻度を利用する例を説明する。部分放電の発生頻度は、予め定めた一定の長さの期間において部分放電が発生した回数である。

【0050】

本実施例による部分放電計測システムは、部分放電の発生頻度ｎを求める計数部を備える。計数部は、予め定めた一定の長さの期間における部分放電の発生回数を数えて、部分放電の発生頻度ｎを求める。計数部は、例えば、特徴量抽出部１０２または判定部１０４に計数回路を設けることで構成することができる。

【0051】

電流信号の分布データと分布図は、周波数ｆと減衰率ζと部分放電の発生頻度ｎによって表される。

【0052】

判定部１０４は、周波数ｆと減衰率ζと発生頻度ｎによって、実施例１で説明したのと同様な方法で、電流信号の分布データと分布図を作成し、複数の電流信号をグループに分けることができる。例えば、判定部１０４は、分布データ（分布図）と周波数ｆの閾値範囲Ｒｆと減衰率ζの閾値範囲Ｒζと発生頻度ｎの閾値範囲Ｒｎを用いて、複数の電流信号をグループに分けることができる。閾値範囲Ｒｎは、任意の方法で予め定めることができる。

【0053】

また、作業者が、表示部１０５に出力された分布図を参照しながら、複数の電流信号をグループに分けることもできる。

【0054】

図１０は、判定部１０４が作成した分布データによる、周波数ｆと減衰率ζと部分放電の発生頻度ｎによる電流信号の分布図の例を示す図である。図１０には、複数の異なる電流信号が、周波数ｆと減衰率ζと発生頻度ｎにより、３つのグループ１００１、１００２、１００３に分けられた分布図を示している。

【0055】

以上のようにして分けられた電流信号のグループごとに、部分放電の発生位置と発生要因を特定する方法は、実施例１と同様である。

【0056】

発生頻度ｎを特徴量として利用することで、発生回数の多い部分放電の発生位置と発生要因を特定することができる。このため、発生回数が多くて高電圧機器の状態（絶縁劣化）に大きな影響を与える部分放電の発生位置と発生要因を特定できるとともに、発生回数に応じて部分放電の対策順序を決めることができる。例えば、発生回数が多い部分放電を優先的に対策すると決めることができる。

【実施例5】

【0057】

実施例１で説明したように、判定部１０４または作業者は、複数の電流信号をグループに分けることができる。しかし、判定部１０４が作成した電流信号の分布データや分布図（例えば、図６）において、電流信号のグループの境界が不明確であり、電流信号をグループに分けるのが困難な場合も考えられる。

【0058】

図１１は、判定部１０４が作成した分布データによる、周波数ｆと減衰率ζによる電流信号の分布図であり、電流信号のグループの境界が不明確な分布図の例を示す図である。電流信号のグループの境界が不明確であり、電流信号をグループに分けるのが困難な場合には、作業者は、表示部１０５に表示された分布図でインターフェースを介して電流信号を選択することで、電流信号を任意のグループに分けることができる。

【0059】

図１１には、作業者が、電流信号をグループ１１０１に分けた例と、グループ１１０２に分けた例とを示している。作業者は、図１１の分布図では電流信号のグループの境界が不明確なので、試しに電流信号をグループ１１０１に分けたりグループ１１０２に分けたりすることができる。

【0060】

判定部１０４は、作業者が分けたグループに属する電流信号について、グループごとに部分放電パターンを作成する。表示部１０５は、判定部１０４が作成したこの部分放電パターンを表示する。

【0061】

図１２は、作業者が分けたグループ１１０１に属する電流信号について、判定部１０４が作成し、表示部１０５が表示する部分放電パターンの例である。表示部１０５には、部分放電パターンとして、電流信号（部分放電の信号）の電圧波形１２０１と電荷量の分布１２０２が表示される。

【0062】

図１３は、作業者が分けたグループ１１０２に属する電流信号について、判定部１０４が作成し、表示部１０５が表示する部分放電パターンの例である。表示部１０５には、部分放電パターンとして、電流信号（部分放電の信号）の電圧波形１３０１と電荷量の分布１３０２が表示される。

【0063】

作業者は、表示部１０５に表示された部分放電パターン（図１２、図１３）を参照しながら、電流信号を試行錯誤的にグループに分けることができる。このため、作業者は、電流信号をグループに分ける基準を試行錯誤的に決定することができ、発生位置と発生要因に応じて部分放電の対策の重要度を判別することができ、高電圧機器の修理やメンテナンスを計画する際の参考にできる。

【実施例6】

【0064】

実施例１から実施例５は、部分放電の電流信号をグループに分けて部分放電の発生位置と発生要因を特定する例である。電流信号をグループに分けることにより、電流信号に含まれているノイズをノイズ源に応じて分類することもできる。実施例６では、電流信号に含まれているノイズをノイズ源に応じて分類し、ノイズの種類を特定する例について説明する。

【0065】

判定部１０４は、グループに分けられた電流信号から、電流信号に含まれているノイズを、１つまたは異なる複数のノイズ源に応じて分類する。ノイズ源ごとにノイズを分類することによって、ノイズ対策を行う際の参考にできる。

【0066】

図１４は、判定部１０４が作成した分布データによる、周波数ｆと減衰率ζによる電流信号の分布図であり、ノイズによる電流信号についての分布図の例を示す図である。電流信号は、グループ１４０１とグループ１４０２に分けられている。

【0067】

図１５は、断続的に発生する電源ノイズの電流波形の例を示す図である。例えば、ノイズが断続的に電源から発生する場合には、電流信号は、周波数ｆが互いにほぼ等しく一定の範囲内に収まり、信号の点数が多い分布になる。したがって、グループ１４０１の電流信号は、電源から発生する電源ノイズであることがわかる。この電源ノイズに対しては、電源線にノイズフィルタを設置するという対策を行うことで、ノイズを低減できる。

【0068】

図１６は、電磁ノイズ（放射ノイズ）の電流波形の例を示す図である。例えば、電磁ノイズ（放射ノイズ）の影響がある場合には、電流信号は、周波数ｆが大きい高周波数帯域に分布する。したがって、グループ１４０２の電流信号は、電磁ノイズであることがわかる。この電磁ノイズに対しては、信号ケーブルにシールドを設置するという対策を行うことで、ノイズを低減できる。

【0069】

これらのような対策を実施した後で作成した電流信号の分布図から、ノイズによって生じる電流信号の分布が消えていれば、実施した対策が有効であることが確認できる。

【0070】

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１０１…電流波形計測部、１０２、１０２ａ、１０２ｂ…特徴量抽出部、１０３、１０３ａ、１０３ｂ…減衰特性取得部、１０４…判定部、１０５…表示部、２０１…電流センサ、２０２…計測器、２０３…電源、２０４…モータ、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ…給電線、３０１…電流波形、４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄ…電流波形の各周期におけるピーク、５０１、５０２、５０３…減衰特性を表す直線、５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ…減衰特性を表す点、６０１、６０２、６０３…電流信号のグループ、７０１…電流波形、７０２…低周波数成分、７０３…高周波数成分、８０１ａ…ローパスフィルタ、８０１ｂ…ハイパスフィルタ、９０１…記憶装置、１００１、１００２、１００３、１１０１、１１０２…電流信号のグループ、１２０１…電圧波形、１２０２…電荷量の分布、１３０１…電圧波形、１３０２…電荷量の分布、１４０１、１４０２…電流信号のグループ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】