特許 6878057 絶縁診断装置および絶縁診断方法

(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】6878057

(24)【登録日】2021年5月6日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】絶縁診断装置および絶縁診断方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20210517BHJP

   H01H 33/668 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/12 A

   H01H33/668 K

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-49097(P2017-49097)

(22)【出願日】2017年3月14日

(65)【公開番号】特開2018-151323(P2018-151323A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2020年1月14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】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長 広明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 純一

(72)【発明者】

【氏名】藤井 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 恵一

(72)【発明者】

【氏名】樽井 将邦

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 信彦

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１５７９１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０４５９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１５５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１０５９５４７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１４０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２５９２７５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空バルブ内の部分放電により発生する電磁波を検出するセンサと、
前記電磁波を検出した前記センサの信号を、増幅および周波数フィルタリングする信号処理部と、
前記信号処理部により増幅および周波数フィルタリングされた前記信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たした場合に異常放電を判定する判定部と
を備え、
前記判定条件は、
前記信号の正負に変動する波形のうち、時間的に早い第１波目の極大（小）値Ｖ１の時間をＴ１、その次の極小（大）値Ｖ２の時間をＴ２とした場合に互いの時間差Ｔ２−Ｔ１の値が０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下であり、
かつ、前記判定部は、前記判定条件を満たした回数が、前記真空バルブが遮断する回路に流れる電力信号の１周期に対して２回以上であった場合に異常放電と判定する
絶縁診断装置。

【請求項2】

真空バルブ内の部分放電により発生する電磁波を検出するセンサと、
前記電磁波を検出した前記センサの信号を、増幅および周波数フィルタリングする信号処理部と、
前記信号処理部により増幅および周波数フィルタリングされた前記信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たした場合に異常放電を判定する判定部と
を備え、
前記判定部は、
前記信号の正負に変動する波形のうち、時間的に早い第１波目の極大（小）値Ｖ１とその次の極小（大）値Ｖ２との比の絶対値｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５から１．０の範囲であり、かつ前記極大（小）値Ｖ１の値が予め設定した閾値以上である第１判定条件、
前記極大（小）値Ｖ１の時間をＴ１、前記極小（大）値Ｖ２の時間をＴ２とした場合に互いの時間差Ｔ２−Ｔ１の値が０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下である第２判定条件、
前記第１判定条件の前記比の絶対値｜Ｖ２／Ｖ１｜と前記第２判定条件の前記時間差Ｔ２−Ｔ１との相関関係から導出した、Ｔ２−Ｔ１の値が０．２０μｓｅｃ以上で５μｓｅｃ以下であり、｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５から０．７０の範囲である第３判定条件、
のうちの２つの判定条件を用いて、異常放電を判定する絶縁診断装置。

【請求項3】

前記判定部は、
前記判定条件を満たした回数が、前記真空バルブが遮断する回路に流れる電力信号の１周期に対して２回以上であった場合に異常放電と判定する請求項２に記載の絶縁診断装置。

【請求項4】

前記信号処理部により整形された信号またはその前段の信号をウェーブレット変換する変換部を有する請求項１記載の絶縁診断装置。

【請求項5】

真空バルブ内の部分放電により発生した電磁波を検出し、
前記電磁波を検出した信号を、増幅および周波数フィルタリングし、
増幅および周波数フィルタリングした前記信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たした場合に異常放電と判定する、絶縁診断方法であって、
前記判定条件は、
前記信号の正負に変動する波形のうち、時間的に早い第１波目の極大（小）値Ｖ１の時間をＴ１、その次の極小（大）値Ｖ２の時間をＴ２とした場合に互いの時間差Ｔ２−Ｔ１の値が０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下であり、
かつ、前記判定条件を満たした回数が、前記真空バルブが遮断する回路に流れる電力信号の１周期に対して２回以上であった場合に異常放電と判定する
絶縁診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空バルブの真空劣化を診断する絶縁診断装置および絶縁診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

真空遮断器の主要な構成品である真空バルブは、バルブ内の真空度が高真空に保たれていることが、絶縁特性を保つ上で重要な要因である。

【0003】

真空バルブの真空度が低下すると、絶縁性能が低下し、事故電流の遮断が不可能となるため、健全性を確認するために定期的に真空度のチェックが行われる。

【0004】

従来、部分放電を検出することで絶縁性能の低下を検知することが一般的に行われている。特に、部分放電に起因して生じる電磁波を検出する手法は、受電中の電力機器に対して停電措置なく絶縁診断を実施できるという特徴があり、経済的なメリットが大きい。

【0005】

一方で、部分放電に伴って発生する電磁波は電磁波センサを用いて検出されるが、空中に伝搬する放送波等の電磁波も検出され、誤診断の原因となる。

【0006】

近年では、誤診断を防ぐために、部分放電信号と認識したピークが商用電圧と同期しているか否かを判定し、同期していないと判断した信号レベルと同期信号からの時間的な差異を用いて放電信号を判定し、誤診断を低減させる絶縁診断装置が提案されている（特許文献１）。

【0007】

また、複数周波数帯を計測可能な計測手段を有することで、放送波と放電信号とを弁別する手法を備えた電気機器の絶縁診断装置も提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−４５９７７号公報

【特許文献2】特開平９−２９２４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１の技術の場合、電源周波数との同期により放電信号を判定する方法では、実質的には様々な要因により放電発生周期が異なる部分放電現象を正確にとらえることができず、放電信号を過剰に排除してしまう可能性がある。

【0010】

また、三相で受電している場合に、電気機器を構成する様々な機器から同時に発生する放電と電圧周期との関連付けが困難である。

【0011】

複数の周波数計測手段を用いる特許文献２の技術では、放電信号と同帯域の周波数帯のノイズが存在した場合、ノイズを有効に除去することが困難であり、また放送波を利用することからチューナーなどの受信機器が必要であり、コスト的にも不利である。

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、電力機器の受電を停止することなく電力機器に備えられる真空バルブの絶縁診断を高精度に行える絶縁診断装置および絶縁診断方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

実施形態の絶縁診断装置は、センサ、信号処理部、判定部を備える。センサは真空バルブの放電により空間伝搬される電磁波を検出する。信号処理部はセンサにより検出された電磁波を、基準電位に対して信号の値が正負に変動する波形の信号に整形する。判定部は信号処理部により整形された信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たした場合に異常放電を判定する。前記判定条件は、前記信号の正負に変動する波形のうち、時間的に早い第１波目の極大（小）値Ｖ１の時間をＴ１、その次の極小（大）値Ｖ２の時間をＴ２とした場合に互いの時間差Ｔ２−Ｔ１の値が０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下であり、かつ、前記判定部は、前記判定条件を満たした回数が、前記真空バルブが遮断する回路に流れる電力信号の１周期に対して２回以上であった場合に異常放電と判定する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】絶縁診断装置の第１実施形態を示す図である。

【図2】診断ＤＢに記憶されている情報を示す図である。

【図3】電磁波センサで検出した電磁波の信号の一例を示す図である。

【図4】真空劣化時の真空バルブ内の圧力と電圧比の関係を示す図である。

【図5】真空劣化時の真空バルブ内の圧力と時間差の関係を示す図である。

【図6】真空劣化時の時間差と電圧比の関係を示す図である。

【図7】この絶縁診断装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】第１動作例を示すフローチャートである。

【図9】第２動作例を示すフローチャートである。

【図10】真空放電の信号波形を示す図である。

【図11】内部放電の信号波形を示す図である。

【図12】気中放電の信号波形を示す図である。

【図13】電磁波センサから放電源までの距離とセンサ電圧との関係を示す図である。

【図14】真空バルブ内の真空度とセンサ電圧との関係を示す図である。

【図15】絶縁診断装置の第２実施形態を示す図である。

【図16】ノイズ信号（ノイズ成分）を示す図である。

【図17】放電信号を示す図である。

【図18】ノイズ成分を含んだ放電信号を示す図である。

【図19】図１８の放電信号をウェーブレット変換した結果を示す図である。

【図20】絶縁診断装置の第３実施形態を示す図である。

【図21】第３実施形態の絶縁診断装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る一つの実施形態の電力機器の一例である配電盤１の真空断路器としての真空バルブ１５、１６の絶縁診断（真空状態の劣化具合いを診断）する絶縁診断装置２の一例を示す図である。

【0016】

図１に示すように、実施形態の絶縁診断装置２は、配電盤１に通信ケーブル１９などによって接続されたコンピュータなどであり、コンピュータ本体には、ＣＰＵ、メモリ、通信インターフェース、ディスプレイ端子などが備えられており、ディスプレイ端子には表示装置３が接続されている。

【0017】

絶縁診断装置２は、配電盤１の筐体内に格納された真空断路器としての真空バルブ１５、１６内部の真空状態（劣化の有無)を診断するものである。

【0018】

配電盤１は、系統電圧測定のための計器用変圧器１１と、主回路導体１２と、この主回路導体１２に接続されたケーブルヘッド１３および真空バルブ１５、１６と、これら真空バルブ１５、１６の動作を制御する電磁操作機構１７と、電力系統と接続する母線１４と、筐体の内側に取付けられた部分放電計測用の電磁波センサ１８とを筐体内に収容して構成されている。

【0019】

真空バルブ１５、１６は、電磁操作機構１７により制御されて主回路導体１２に繋がる回路を開閉する。電磁波センサ１８は真空バルブ１５、１６内の部分放電により発生した電磁波を検出する。電磁波センサ１８は例えばループアンテナ等である。

【0020】

電磁波センサ１８は筐体に設けられた接続端子の一端に接続されている。接続端子の他端は筐体外部に引き出された通信ケーブル１９が接続されている。配電盤１が複数ある場合、電磁波センサ１８は診断対象とする配電盤１毎に設置される。

【0021】

絶縁診断装置２は、機能構成として、信号処理部２０、判定部２５、診断情報記憶部としての診断データベース３０（以下「診断ＤＢ３０」と称す）などを有する。信号処理部２０はフィルタ２１、増幅器２２、演算部２３、信号分割部２４などを含む。

【0022】

信号処理部２０は電磁波を検出したセンサ１８の信号を、加工（増幅および周波数フィルタリング）する。具体的には、フィルタ２１および増幅器２２などは、電磁波センサ１８により検出された電磁波を、基準電位に対して信号の値が正負（上下）に変動する波形の信号に整形（加工）する。つまり整形部では、電磁波センサ１８により検出された電磁波の所定の帯域が強調された波形の信号とされる。

【0023】

演算部２３は、フィルタ２１および増幅器２２を通じて生成された信号の周期を計算する。信号分割部２４は演算部２３により計算された信号の周期と受電電圧の周波数を基に、整形部からの信号を２つに分割する。

【0024】

例えば信号分割部２４は受電電圧の周波数に応じて半周期の時間で信号を２つに分割する。つまり信号分割部２４は基準値（例えば０Ｖなどの基準電位）に対して正負に変動する信号（極性が反転する信号）を、正側（プラス側）と負側（マイナス側）の２つの信号に分ける。ここで受電電圧とは、例えば周波数が５０Ｈｚなどの商用単相１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧などの電力信号である。

【0025】

判定部２５は、信号処理部２０により加工（増幅および周波数フィルタリング）された信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たした場合に異常放電を判定する。

【0026】

すなわち、判定部２５は、信号分割部２４により半周期毎に分割された２つの信号のピーク値と予め設定されている閾値とを比較して大小の判定を行い、その判定結果から真空バルブ１５、１６に部分放電が発生しているか否か（真空劣化の有無）を判定する。

【0027】

より具体的には、判定部２５は、信号の正負に変動する波形のうち、時間的に早い第１波目の極大（小）値Ｖ１とその次の極小（大）値Ｖ２との比の絶対値｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．０５から１．０の範囲であり、かつ極大（小）値Ｖ１の値が予め設定した下限の閾値λ１以上である第１判定条件を満たした場合に異常放電と判定する。

【0028】

判定部２５は、極大（小）値Ｖ１の時間をＴ１、その次の極小（大）値Ｖ２の時間をＴ２とした場合に互いの時間差Ｔ２−Ｔ１の値が０．１５μ秒以上で１５μｓｅｃ以下である第２判定条件を満たした場合に異常放電と判定する。

【0029】

なお、上記第１判定条件の比の絶対値と上記第２判定条件の時間差との相関関係（図６のグラフ参照）から導出した第３判定条件をさらに加えて、これら第１〜第３判定条件のうちの少なくとも２つの判定条件を用いて異常放電を判定してもよい。

【0030】

また、判定部２５は、上記判定条件を満たした回数をメモリに条件毎に計数（記憶）しておき、計数値が、真空バルブ１５、１６が遮断する主回路導体１２（回路）に流れる受電電圧（電力信号）の１周期に対して２回以上であった場合に異常放電と判定してもよい。

【0031】

図２に示すように、診断ＤＢ３０には、真空バルブ１５、１６の電圧クラス３１、真空度（すなわち真空バルブ内の圧力、以下同様）と部分放電との関係３２、真空度と放電周波数との関係３３、放電電圧と真空度との関係３４、放電検出強度と真空度との関係３５、放電検出強度と真空バルブ１５、１６の距離との関係３６などが記憶されている他、これらグラフの情報から導出される真空劣化の判定条件（第１〜第３判定条件（閾値等））３７が記憶されている。

【0032】

図３は電磁波センサ１８で検出した電磁波（放電信号）の一例を示す図である。
図３に示すように、電磁波（放電信号）Ｓ１には、正負の振動がみられ、最初に極大値を示し、続いて逆極性の極大値を示す。電磁波（放電信号）Ｓ１の波形を見ると、真空劣化度に応じて第１波目の極大値Ｖ１、次の極小値Ｖ２、第１波目の極大値Ｖ１の発生時刻Ｔ１、次の極小（大）値Ｖ２の発生時刻Ｔ２の値、すなわち電磁波（放電信号）Ｓ１の波形は変化する。

【0033】

真空劣化に伴うこれらの値の変化と相関関係を図４〜図６に示す。
図４は真空劣化時の極大値Ｖ１と次の極小値Ｖ２との電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜と真空バルブ内の圧力（真空度）との関係を示すグラフ（図）である。

【0034】

この関係から、｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５〜１．０の間では、真空バルブ１５、１６が機能するための絶縁状態（真空度）が維持されていないため、閾値として０．２５〜１．０という範囲で第１判定条件が診断ＤＢ３０に記憶されている。第１判定条件としては、例えば真空度のばらつきや測定精度等を考慮して｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５〜０．７０という判定条件としてもよい。

【0035】

図５は真空劣化時の極大値Ｖ１が得られた時刻Ｔ１から次の極小値Ｖ２が得られる時刻Ｔ２までの経過時間と真空バルブ内の圧力（真空度）との関係を示すグラフ（図）である。この関係から、互いの経過時間（時間差）Ｔ２−Ｔ１が０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下である場合には、真空バルブが機能するための真空バルブ内の圧力（真空度）が維持されていないことが判るため、閾値として０．１５μｓｅｃ以上で１５μｓｅｃ以下という第２判定条件が診断ＤＢ３０に記憶されている。第２判定条件としては、例えば真空度のばらつきや測定精度等を考慮して０．２０μｓｅｃ以上で５μｓｅｃ以下という判定条件としてもよい。

【0036】

図６は真空劣化時の極大値Ｖ１が得られた時刻Ｔ１から次の極小値Ｖ２が得られる時刻Ｔ２までの経過時間Ｔ２−Ｔ１と、極大値Ｖ１と次の極小値Ｖ２との電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜との関係を示すグラフ（図）である。つまり同図は図４の｜Ｖ２／Ｖ１｜と図５の時間差Ｔ２−Ｔ１との相関関係を表した図である。

【0037】

この関係から、例えば経過時間（時間差）Ｔ２−Ｔ１が０．２０〜５μｓｅｃの間で電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５〜０．７０の間では、真空バルブ１５、１６が機能するための真空バルブ内の圧力（真空度）が維持されていないため、閾値として経過時間（時間差）Ｔ２−Ｔ１が０．２５〜５μｓｅｃと電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が０．２５〜０．７という第３判定条件が診断ＤＢ３０に記憶されている。つまり第３判定条件は、第１判定条件の比の絶対値｜Ｖ２／Ｖ１｜と、第２判定条件の時間差Ｔ２−Ｔ１との相関関係から導出した条件である。

【0038】

これら図４〜図６の相関関係（第１〜第３判定条件）と図３に示した波形の変化（計測値）とを利用することで、真空バルブ１５、１６内部の真空状態の劣化具合いについて確度の高い診断（絶縁診断）が可能となる。

【0039】

以下、図７のフローチャートを参照して絶縁診断装置２の動作を説明する。図７はこの絶縁診断装置２の動作を示すフローチャートである。
電磁波センサ１８は、常に動作し、設置位置（筐体内側面）における電磁波を検出し、その検出信号（電磁波を検出した信号）を、通信ケーブル１９を通じて絶縁診断装置２に入力する。

【0040】

絶縁診断装置２では、電磁波センサ１８により検出された電磁波を取得すると（図７のステップＳ１０１）、取得した信号に対してフィルタ２１および増幅器２２により所定の帯域を強調するなどの加工処理を行い（ステップＳ１０２）、演算部２３を通じて信号分割部２４に入力する。

【0041】

信号分割部２４は、入力された信号（加工処理後の電磁波の信号）を、受電電圧の周波数に応じた半周期の時間で２つの信号（ＯＶを基準に正極側の信号、負極側の信号）に分割し（ステップＳ１０３）、判定部２５へ出力する。

【0042】

判定部２５は、診断ＤＢ３０から判定条件（閾値）３７を読み出し、信号分割部２４から入力された正側の信号と負側の信号の計測値が、これら信号の値に関する判定条件（閾値）３７を満たしているか否か（真空劣化の有無）を判定する（ステップＳ１０４）。

【0043】

この場合、真空バルブ１５、１６の真空劣化に伴って発生する部分放電特性（信号の強度や信号波形の変動状況、頻度などの閾値）を予め診断ＤＢ３０に格納しておき、判定部２５は、診断ＤＢ３０に格納されている判定条件（閾値）３７を読み出し、読み出した判定条件（閾値）３７を基に真空度合いを診断する。これにより高精度に診断を行うことができる。

【0044】

このステップＳ１０４の判定処理では、判定部２５は、信号の計測値と判定条件（閾値）とを比較して真空度合いを判定する。判定にあたり、信号の強度（電圧レベル）の比較判定だけでもよいが、これに加えて、頻度での判定（単位時間に何回閾値を超えたか）を併用することにより、診断の精度をさらに向上することができる。

【0045】

ステップＳ１０４の判定の結果、信号の計測値が判定条件３７を満たした場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、判定部２５は、「真空劣化あり」と判定して（ステップＳ１０５）、真空劣化を報知するための出力を行う（ステップＳ１０６）。

【0046】

一方、判定の結果、信号の計測値が判定条件３７を満たさなかった場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、判定部２５は、「健全」（真空バルブ１５、１６の真空劣化が進んでいないもの）と判定して（ステップＳ１０７）、健全を報知するための出力を行う（ステップＳ１０８）。

【0047】

出力としては、ＯＫ、ＮＧの信号を出力および表示するだけでもよいが、計測データや閾値と共に判定結果を出力し、表示装置３に表示するようにしてもよい。

【0048】

ここで、判定部２５の判定動作について、いくつかの事例（第１動作例、第２動作例）をあげて説明する。
（第１動作例）
図８に示すように、第１動作例では、判定部２５は、信号分割部２４から入力される正側の信号と負側の信号の電圧（計測値)のうち、時間的に早い第１波目の極大値Ｖ１と診断ＤＢ３０から読み出したこの値に関する判定条件（閾値λ)とを比較する。

【0049】

この比較の結果、閾値λよりも極大値Ｖ１が小さい場合（Ｓ２０１のＮｏ）、健全（正常）と判定し（ステップＳ１０７）、その旨を示す情報（健全出力）を出力する（ステップＳ１０８）。
一方、比較の結果、閾値λよりも極大値Ｖ１が大きい場合（Ｓ２０１のＹｅｓ）、判定部２５は、次の判定ステップＳ２０２の処理を行う。
すなわち、判定部２５は、極大値Ｖ１と次の極小値Ｖ２との電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜と閾値（０．２５〜１．０）とを比較し、電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が、閾値（０．２５〜１．０）の範囲内か否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0050】

この判定の結果、電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が閾値（０．２５〜１．０）の範囲外であれば（ステップＳ２０２のＮｏ）、健全（正常）と判定し（ステップＳ１０７）、その旨を示す情報（健全出力）を出力する（ステップＳ１０８）。

【0051】

一方、比較の結果、電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が閾値（０．２５〜１．０）の範囲内の場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、判定部２５は、真空劣化と判定し（ステップＳ１０５）、その旨を示す情報（劣化出力）を出力する（ステップＳ１０６）。

【0052】

（第２動作例）
図９に示すように、第２動作例では、上記ステップＳ２０１の動作とステップＳ２０２の判定の結果、閾値λよりも極大値Ｖ１が小さい場合、および電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が閾値（０．２５〜１．０）の範囲外であった場合（Ｓ２０１およびＳ２０２のＮｏ）の動作は同じであり、説明は省略する。

【0053】

ステップＳ２０２の判定の結果、電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜が閾値（０．２５〜１．０）の範囲内の場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、判定部２５は、次の判定ステップＳ２０３の処理を行う。
すなわち、判定部２５は、極大値Ｖ１が得られた時刻Ｔ１から次の極小値Ｖ２が得られた時刻Ｔ２までの経過時間Ｔ２−Ｔ１と閾値（０．１５μｓｅｃ〜１５μｓｅｃ）とを比較する（ステップＳ２０３）。

【0054】

この判定の結果、経過時間Ｔ２−Ｔ１が閾値（０．１５μｓｅｃ〜１５μｓｅｃ）の範囲外であれば（ステップＳ２０３のＮｏ）、健全（正常）と判定し（ステップＳ１０７）、その旨を示す情報（健全出力）を出力する（ステップＳ１０８）。

【0055】

一方、比較の結果、経過時間Ｔ２−Ｔ１が閾値（０．１５μｓｅｃ〜１５μｓｅｃ）の範囲内である場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、判定部２５は、真空劣化と判定し（ステップＳ１０５）、その旨を示す情報（劣化出力）を出力する（ステップＳ１０６）。

【0056】

図１０は真空劣化（真空異常）に伴って発生する放電信号の一例を示す図である。図１１、図１２は図１０の放電信号以外に、診断機器で発生し得るノイズとなる放電の検出波形を示す図であり、図１１は内部放電の検出波形を示し、図１２は気中放電の検出波形を示す。

【0057】

図１０の放電信号の検出波形に対して、図１１、図１２に示したようなノイズとなる放電の周波数は、横軸の単位を見比べると分かるように、通常の信号に比べて異常に高いため、時刻Ｔ２−時刻Ｔ１の値が、０．１５μｓｅｃよりも短くなる。

【0058】

よって、時刻Ｔ２−時刻Ｔ１の値に対して閾値０．１５μｓｅｃ（真空劣化の判定条件として０．１５μｓｅｃ以上）を診断ＤＢ３０に設定しておき、この閾値での判定を加えることで、これらノイズ成分の信号を真空劣化の判定条件から除外することができる。

【0059】

以下、図１３、図１４を参照してこの絶縁診断装置２の動作を説明する。
配電盤１の真空バルブ１５、１６において真空劣化が生じた場合、真空度の劣化度に応じて絶縁性能低下が低下し、電極間の橋絡に至らない放電（部分放電）が発生する。部分放電が生じると、放電電流による電磁波が発生し、これを電磁波センサ１８が検出する。
絶縁性能低下で発生した放電電流による電磁波の波形は、内部の真空劣化度に応じて例えば図３に示したような基準電圧（０Ｖ）を基準として正負（上下）に変動する波形であり、放電信号Ｓ１として計測される。

【0060】

このような波形の放電信号Ｓ１が整形及び分離されて判定部２５に入力されると、判定部２５は、入力信号の波形の時間的な変化が予め設定された判定条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、入力信号の波形の一部の電圧値（電磁波の強度、またはセンサ電圧と称す）と予め設定した閾値λ１とを比較し、大小関係を判定する。

【0061】

この比較の結果、電磁波の強度（センサ電圧）が閾値λ１を超えている場合、図３に示した電圧値Ｖ１、Ｖ２および時刻Ｔ１、Ｔ２とそれらの関係から設定した閾値に基づいて、異常放電か否かを判定する。

【0062】

ここで、閾値λ１の設定方法について説明する。図１３は真空劣化させた真空バルブ１５、１６と電磁波センサ１８とを所定の距離だけ離して設置し、真空バルブ１５、１６に高電圧をかけて、部分放電を発生させた場合に検出された電圧を測定した結果である。

【0063】

図１３に示すように、電磁波センサ１８と診断対象の真空バルブ１５、１６との距離が例えば１メートルである場合、閾値λ１を３０ｍＶ程度に設定しておくことで、この閾値λ１を超える電圧が発生すれば、それを異常放電と判定できるので、精度の高い診断を実施できる。

【0064】

なお、図１４に示すように、真空バルブ１５、１６の内部の圧力（真空度）によって、電磁波センサ１８により検出される電磁波の強度（センサ電圧）が異なる場合がある。この場合はセンサ電圧の最低値（この例では１０ｍＶなど）を判定条件にした閾値λ１を設定しておくことで、真空劣化を高感度に検出することができる。

【0065】

配電盤１の内部で、例えば図１２に示すような放電が発生し、設定した閾値λ１以上の信号が電磁波センサ１８により検出され、絶縁診断装置２に入力されたものとする。

【0066】

絶縁診断装置２では、図７に示した判定ステップＳ１０４での比較判定（電圧値Ｖ１、Ｖ２、時刻Ｔ１、Ｔ２とそれぞれの関係に対する判定条件）に基づいて真空劣化の具合いを判定する。

【0067】

センサ電圧の最低値の１０ｍＶなどを判定条件に設定していた場合、電圧比｜Ｖ２／Ｖ１｜の条件が０．２５から１．０を満たさないため、真空不良と誤って判断することはない。なお、これらの放電も電気機器としては異常放電であるので、別途、電圧値Ｖ１、Ｖ２、時刻Ｔ１、Ｔ２の値を設定することによって、検出することも可能である。

【0068】

この第１実施形態によれば、真空バルブ１５、１６の内部の真空劣化によって生じる部分放電による電磁波を電磁波センサ１８で検出し、検出した電磁波の信号波形に対して、所定の条件や閾値を設定し、信号波形から得られる計測値と閾値を比較することで、不規則に発生するノイズの影響を除外しつつ真空バルブ１５、１６の真空劣化の進み具合い、換言すれば真空バルブ１５、１６内の絶縁状態を高精度に診断することができる。

【0069】

（第２実施形態）（異常放電の検出にウェーブレット変換を用いる例）
図１５〜図１９を参照して第２実施形態を説明する。
図１５に示すように、この第２実施形態は、変換部２７を備える。変換部２７は信号処理部２０により整形された信号またはその前段の電磁波の信号をウェーブレット変換する。具体的には、変換部２７は判定部２５により真空劣化（異常放電あり）と判定された信号または演算部２３から入力された信号に対してウェーブレット変換を行う。

【0070】

図１７は外来ノイズが到達する測定個所で測定したノイズ信号の一例である。
図１７に示すように、外来ノイズは、強度がほとんどそろっており、かつ連続した信号である。

【0071】

電磁波センサ１８により検出される信号に、例えば図１６に示すようなノイズ成分が含まれるケースが考えられる。このような信号に、図１７に示す真空劣化に伴う部分放電の放電信号が重畳した場合、図１８に示すような波形が検出される。

【0072】

この場合、電圧値Ｖ１、Ｖ２、時刻Ｔ１、Ｔ２の条件に従って波形を判定するが、図１６のようにノイズ成分が大きい信号の場合は、波形の一部の電圧値を比較するだけでは絶縁判定が困難なケースがある。

【0073】

そこで、このようなケースでは、判定部２５で判定した信号または演算部２３から判定部２５へ出力された信号を分岐させて変換部２７を介して表示装置３へ出力するようにしておき、変換部２７で信号をウェーブレット変換する。

【0074】

このウェーブレット変換では、信号の強度に応じて色分布が変わる。つまり信号が強いほど黒く、信号が弱いほど白く現れる。したがって、ウェーブレット変換の結果として、例えば図１９に示すような結果（信号波形）が得られれば、電源周期に連動していない周波数成分（ノイズ成分）と、突発的に発生する高レベルの放電信号（破線Ｐで示す箇所の縦線が異常放電）とを識別可能に描画されることになり、ノイズ環境の中でも異常放電の信号を確実に検出することができる。

【0075】

この第２実施形態によれば、放電信号をウェーブレット変換する変換部２７を設けることで、電磁波センサ１８で検出される電磁波に平均的に大きいノイズ成分が乗っている場合にも異常放電の信号を確実に検出することができる。

【0076】

（第３実施例）（分割した一方の信号の包絡線検波を行うことで、異常放電の信号を検出する例）
図２０、図２１を参照して第３実施形態を説明する。
図２０に示すように、この第３実施形態は、包絡線検波部２８を備える。包絡線検波部２８は信号分割部２４により分割された２つの信号のうち一方の信号、例えば負極側の信号を全波整流し、正極側の信号と合わせてピーク点から包絡線を検出し判定部２５に入力する。

【0077】

続いて、第３実施形態の動作を説明する。この第３実施形態では、信号分割部２４からは、包絡線検波部２８と判定部２５とにそれぞれ信号が入力される（図２１のステップＳ１０３）。

【0078】

包絡線検波部２８は、信号分割部２４から入力された負極側の信号を全波整流し、正極側の信号と合わせてピーク点から包絡線を検波し（ステップＳ２０４）、判定部２５に入力する。

【0079】

判定部２５では、予め設定しておいた閾値と包絡線とを比較し異常放電の有無を判定して（ステップＳ２０５）、判定結果を表示装置３へ出力する。

【0080】

この第３実施形態によれば、包絡線検波部２８を設けることで、第１実施形態のように分割した正負の信号の第１波目の最小値Ｖ１と第２波目の最大値Ｖ２との比の絶対値をとる以外の方法でも異常放電の有無を検出して真空バルブ１５、１６の真空劣化を診断することができる。

【0081】

すなわち、上記いくつかの実施形態によれば、配電盤１などの電力機器の受電を停止することなく配電盤１に備えられる真空バルブ１５、１６の絶縁診断を高精度に行える絶縁診断装置および絶縁診断方法を提供することができる。

【0082】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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ともに、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。

【0083】

また上記実施形態に示した絶縁診断装置２の各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。

【0084】

電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

【符号の説明】

【0085】

１…配電盤、２…絶縁診断装置、３…表示装置、１１…変圧器、１２…主回路導体、１３…ケーブルヘッド、１４…母線、１５…真空バルブ、１７…電磁操作機構、１８…電磁波センサ、１９…通信ケーブル、２０…信号処理部、２１…フィルタ、２２…増幅器、２３…演算部、２４…信号分割部、２５…判定部、２７…変換部、２８…包絡線検波部、３０…診断データベース（診断ＤＢ）。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】