特許 6986859 部分放電検出装置及び部分放電検出装置の設置方法

(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】6986859

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】部分放電検出装置及び部分放電検出装置の設置方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20211213BHJP

   H02B 13/065 20060101ALI20211213BHJP

   H02B 13/035 20060101ALI20211213BHJP

   H02G 5/06 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/12 A

   H02B13/065 Z

   H02B13/035 341Z

   H02G5/06 351Z

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-100879(P2017-100879)

(22)【出願日】2017年5月22日

(65)【公開番号】特開2018-194522(P2018-194522A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2020年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】田村 佳之

(72)【発明者】

【氏名】石黒 純也

(72)【発明者】

【氏名】植田 玄洋

(72)【発明者】

【氏名】和田 純一

【審査官】 島田 保

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２６３６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８１２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２０４２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９４４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６６８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１３９１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／１２−３１／２０

Ｈ０２Ｂ １３／０６５

Ｈ０２Ｂ １３／０３５

Ｈ０２Ｇ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二つのタンクのフランジで絶縁スペーサが挟み込まれたガス絶縁機器の絶縁スペーサ部に第１のスロットアンテナを形成する第１の電極対及び第２のスロットアンテナを形成する第２の電極対と、
前記第１の電極対に入力された第１の信号及び前記第２の電極対に前記第１の信号と同じ時刻に入力された第２の信号に基づいて、前記ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定する判定器とを有し、
前記第１の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ、及び前記第２の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第２の通過周波数可変バンドパスフィルタと、
前記第１の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第１のピークホールド器、及び前記第２の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第２のピークホールド器と、
前記第１のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第１のアナログデジタル変換器、及び前記第２のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第２のアナログデジタル変換器と、
前記第１のアナログデジタル変換器の出力及び前記第２のアナログデジタル変換器の出力の位相を検出する位相検出器と、
を有し、
前記判定器は、前記位相検出器の出力に基づいて、前記ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定し、
前記判定器は、前記第１のアナログデジタル変換器の出力及び前記第２のアナログデジタル変換器の出力の少なくとも一方において、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が閾値以下であり、かつ、位相角０°から３６０°を１周期とする信号検出強度の変化を検出した場合に前記ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したと判定することを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項2】

前記フランジ及び前記絶縁スペーサを貫通するボルトによって二つの前記タンクが連結された前記ガス絶縁機器に請求項１に記載の部分放電検出装置を設置する部分放電検出装置の設置方法であって、
前記タンクの中心軸を含む鉛直面を挟み、前記タンクの中心軸を含む水平面に対し±４５度の角度範囲内に前記第１の電極対及び前記第２の電極対を配置することにより、前記フランジの前記第１の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第１のスロットアンテナを形成し、前記フランジの前記第２の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第２のスロットアンテナを形成することを特徴とする部分放電検出装置の設置方法。

【請求項3】

二つのタンクのフランジで絶縁スペーサが挟み込まれたガス絶縁機器の絶縁スペーサ部に第１のスロットアンテナを形成する第１の電極対及び第２のスロットアンテナを形成する第２の電極対と、前記第１の電極対に入力された第１の信号及び前記第２の電極対に前記第１の信号と同じ時刻に入力された第２の信号に基づいて、前記ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定する判定器とを有する部分放電検出装置を、前記フランジ及び前記絶縁スペーサを貫通するボルトによって二つの前記タンクが連結された前記ガス絶縁機器に設置する部分放電検出装置の設置方法であって、
前記タンクの中心軸を含む鉛直面を挟み、前記タンクの中心軸を含む水平面に対し±４５度の角度範囲内に前記第１の電極対及び前記第２の電極対を配置することにより、前記フランジの前記第１の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第１のスロットアンテナを形成し、前記フランジの前記第２の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第２のスロットアンテナを形成することを特徴とする部分放電検出装置の設置方法。

【請求項4】

二つのタンクのフランジで絶縁スペーサが挟み込まれたガス絶縁機器の絶縁スペーサ部に第１のスロットアンテナを形成する第１の電極対及び第２のスロットアンテナを形成する第２の電極対と、前記第１の電極対に入力された第１の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第１の通過周波数可変バンドパスフィルタと、前記第２の電極対に前記第１の信号と同じ時刻に入力された第２の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第２の通過周波数可変バンドパスフィルタと、前記第１の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第１のピークホールド器と、前記第２の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第２のピークホールド器と、前記第１のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第１のアナログデジタル変換器と、前記第２のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第２のアナログデジタル変換器と、前記第１のアナログデジタル変換器の出力及び前記第２のアナログデジタル変換器の出力の位相を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力に基づいて、前記ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定する判定器とを有する部分放電検出装置を、前記フランジ及び前記絶縁スペーサを貫通するボルトによって二つの前記タンクが連結された前記ガス絶縁機器に設置する部分放電検出装置の設置方法であって、
前記タンクの中心軸を含む鉛直面を挟み、前記タンクの中心軸を含む水平面に対し±４５度の角度範囲内に前記第１の電極対及び前記第２の電極対を配置することにより、前記フランジの前記第１の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第１のスロットアンテナを形成し、前記フランジの前記第２の電極対が配置された部分と前記ボルトとで囲まれた領域に前記第２のスロットアンテナを形成することを特徴とする部分放電検出装置の設置方法。

【請求項5】

前記タンクの中心軸を含む水平面よりも下方に前記第１の電極対及び前記第２の電極対を配置することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の部分放電検出装置の設置方法。

【請求項6】

前記第１の電極対及び前記第２の電極対を、前記タンクの中心軸を含む鉛直面を対称面にして面対称に配置することを特徴とする請求項５に記載の部分放電検出装置の設置方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス絶縁機器における部分放電を検出する部分放電検出装置及び部分放電検出装置の設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス絶縁機器に使用される絶縁物の欠陥による部分放電では、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚの間に主成分を持つ電磁波が出力されることが知られている。部分放電によって発生する電磁波を検出するアンテナにはスロットアンテナを使用できる。

【0003】

特許文献１に開示されるように、ガス絶縁機器の絶縁スペーサ部を利用することにより、ガス絶縁機器に小型のスロットアンテナを容易に構成できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−４７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

１０ＭＨｚから１００ＭＨｚの帯域の電磁波は、アマチュア無線といった無線通信及びラジオ放送に利用されている。このため、特許文献１に開示される発明では、スロットアンテナは、ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電による電磁波のみならず、ガス絶縁機器の外部から到来する放送波及び無線通信波も受信してしまう。したがって、特許文献１に開示される発明は、外部から到来する放送波又は無線通信波によってガス絶縁機器における部分放電を誤検出してしまったり、部分放電を検出できない可能性があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス絶縁機器の外部から放送波又は無線通信波が到来する環境においても、ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電を検出できる部分放電検出装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、二つのタンクのフランジで絶縁スペーサが挟み込まれたガス絶縁機器の絶縁スペーサ部に第１のスロットアンテナを形成する第１の電極対及び第２のスロットアンテナを形成する第２の電極対を有する。本発明は、第１の電極対に入力された第１の信号及び第２の電極対に第１の信号と同じ時刻に入力された第２の信号に基づいて、ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定する判定器を有する。本発明は、第１の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ、及び第２の信号のうち、設定された周波数成分のみ通過させる第２の通過周波数可変バンドパスフィルタと、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第１のピークホールド器、及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタの出力のピーク値を保持する第２のピークホールド器と、第１のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第１のアナログデジタル変換器、及び第２のピークホールド器の出力をデジタル値に変換する第２のアナログデジタル変換器と、第１のアナログデジタル変換器の出力及び第２のアナログデジタル変換器の出力の位相を検出する位相検出器とを有する。判定器は、位相検出器の出力に基づいて、ガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したか否かを判定する。判定器は、第１のアナログデジタル変換器の出力及び第２のアナログデジタル変換器の出力の少なくとも一方において、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が閾値以下であり、かつ、位相角０°から３６０°を１周期とする信号検出強度の変化を検出した場合にガス絶縁機器の内部で部分放電が発生したと判定する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ガス絶縁機器の外部から放送波又は無線通信波が到来する環境においても、ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電を検出できる部分放電検出装置を得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成を示す図

【図2】実施の形態に係る部分放電検出装置が設置されるガス絶縁機器の側面図

【図3】実施の形態に係る部分放電検出装置が設置されるガス絶縁機器の側面図

【図4】実施の形態に係る部分放電検出装置が設置されるガス絶縁機器の断面図

【図5】実施の形態に係る部分放電検出装置による電磁波の検出例を示す図

【図6】実施の形態に係る部分放電検出装置が放送波を検出した際の信号検出強度を示す図

【図7】実施の形態に係る部分放電検出装置による電磁波の検出例を示す図

【図8】実施の形態に係る部分放電検出装置が部分放電によって発生した電磁波を検出した際の信号検出強度を示す図

【図9】実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器の処理の流れを示すフローチャート

【図10】実施の形態に係る部分放電検出装置による信号検出強度と放送波が到来する方向との関係を模式的に示す図

【図11】実施の形態に係る部分放電検出装置による信号検出強度と放送波が到来方向との関係を模式的に示す図

【図12】実施の形態に係る部分放電検出装置がガス絶縁機器のフランジに形成する第２のスロットアンテナにおける信号検出強度と周波数との関係を示す図

【図13】実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器及び制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図

【図14】実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器及び制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の実施の形態に係る部分放電検出装置及び部分放電検出装置の設置方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成を示す図である。図２及び図３は、実施の形態に係る部分放電検出装置が設置されるガス絶縁機器の側面図である。図２は、ガス絶縁機器１のタンク７１，７２の中心軸Ｃに沿った側面を示し、図３は、図２とは逆側の側面を示している。図４は、実施の形態に係る部分放電検出装置が設置されるガス絶縁機器の断面図である。図４は、図２及び図３中のIV-IV線に沿った断面を示している。なお、図４では、タンク７２内部の導体の図示は省略している。実施の形態に係る部分放電検出装置５０は、ガス絶縁機器１の絶縁スペーサ２が設置された部分に装着される第１の電極対５ａ及び第２の電極対５ｂと、第１の電極対５ａから入力される電気信号である第１の信号を増幅する第１の増幅器６ａと、第２の電極対５ｂから入力される電気信号である第２の信号を増幅する第２の増幅器６ｂ、第１の増幅器６ａから電気信号が入力され、通過帯域が可変である第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａと、第２の増幅器６ｂから電気信号が入力され、通過帯域が可変である第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂと、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａを通過した電気信号のピーク値を保持する第１のピークホールド器９ａと、第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂを通過した電気信号のピーク値を保持する第２のピークホールド器９ｂと、第１のピークホールド器９ａが保持するピーク値をデジタル値に変換する第１のアナログデジタル変換器１０ａと、第２のピークホールド器９ｂが保持するピーク値をデジタル値に変換する第２のアナログデジタル変換器１０ｂとを有する。ガス絶縁機器１は、遮断器、断路器、母線、計器用変流器、計器用変圧器及び接地開閉器を例示できる。

【0012】

また、部分放電検出装置５０は、外部から入力されるガス絶縁機器１の課電電圧位相信号１２に基づいて、どの位相角でどの強度の信号を検出したかをデータ化する位相検出器１１と、位相検出器１１から出力される第１の信号についての検出データ及び位相検出器１１から出力される第２の信号についての検出データに基づいて、タンク７１，７２の内部で部分放電が発生したか否かを判定する判定器１３と、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに通過周波数設定信号７を出力する制御部１４とを有する。

【0013】

第１の電極対５ａは、電極５１及び電極５２を有する。第２の電極対５ｂは、電極５３及び電極５４を有する。

【0014】

第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂが通過させる帯域の幅は、１ＭＨｚ以下である。すなわち、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂは、設定周波数を中心にした１ＭＨｚよりも狭い帯域の信号を通過させる。

【0015】

タンク７１，７２は、導電性材料で円筒状に形成されている。タンク７１，７２の端部には、フランジ３ａ，３ｂが設けられている。絶縁スペーサ２は、フランジ３ａ，３ｂの間に挟み込まれている。タンク７１，７２は、フランジ３ａ，３ｂが設けられた端部において、ボルト４ａ及びナット４ｂを用いて連結されている。ボルト４ａは、フランジ３ａ，３ｂ及び絶縁スペーサ２を貫通しており、ボルト４ａにナット４ｂを締結することによって、タンク７１，７２が連結されている。フランジ３ａ，３ｂ及びボルト４ａは、導電性材料で形成されている。したがって、フランジ３ａ，３ｂ、ボルト４ａで囲まれた領域は、細長い矩形状であり、電気的にはスリットと見なすことができる。

【0016】

第１の電極対５ａ及び第２の電極対５ｂは、フランジ３ａ，３ｂに絶縁スペーサ２が挟み込まれた絶縁スペーサ部に配置される。第１の電極対５ａが有する電極５１及び電極５２は、フランジ３ａ，３ｂ及びボルト４ａで囲まれた領域を挟んで配置されており、フランジ３ａ，３ｂのうち電極５１，５２が配置された部分及びボルト４ａで囲まれた領域に第１のスロットアンテナ１０１ａを形成する。第２の電極対５ｂが有する電極５３及び電極５４は、フランジ３ａ，３ｂ及びボルト４ａで囲まれた領域を挟んで配置されており、フランジ３ａ，３ｂのうち電極５３，５４が配置された部分及びボルト４ａで囲まれた領域に第２のスロットアンテナ１０１ｂを形成する。

【0017】

図４に示すように、ガス絶縁機器１は、８本のボルト４ａ及び８個のナット４ｂによってタンク７１，７２が連結されている。タンク７１，７２の中心軸Ｃに垂直な断面において、ボルト４ａは、同じ円上に等間隔で配置されているため、隣り合う二本のボルト４ａは、タンク７１，７２の中心軸Ｃに対して４５°の中心角をなして配置されている。

【0018】

第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂは、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む鉛直面Ｖを挟んで形成されている。また、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂは、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む水平面Ｈを基準にして上下とも４５°の角度範囲内に形成されている。本実施の形態では、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂは、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む鉛直面Ｖを対称面にして、面対称に形成されている。また、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂは、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に形成されている。なお、第１のスロットアンテナ１０１ａがタンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に形成されているとは、第１のスロットアンテナ１０１ａの上端が、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に位置していることを意味する。同様に、第２のスロットアンテナ１０１ｂがタンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に形成されているとは、第２のスロットアンテナ１０１ｂの上端が、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に位置していることを意味する。

【0019】

図５は、実施の形態に係る部分放電検出装置による電磁波の検出例を示す図である。図６は、実施の形態に係る部分放電検出装置が放送波を検出した際の信号検出強度を示す図である。放送波ＡＷは、一般的には、電波塔といった高所から送信されるため、水平方向よりも上方向からガス絶縁機器１に到来する。図５では、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂのうち、第１のスロットアンテナ１０１ａは、放送波ＡＷが到来する方向とは逆側に位置する。このため、第２のスロットアンテナ１０１ｂにおいては放送波ＡＷが受信されるのに対し、第１のスロットアンテナ１０１ａでは、放送波ＡＷは受信されない。

【0020】

図７は、実施の形態に係る部分放電検出装置による電磁波の検出例を示す図である。タンク７１，７２の内部で部分放電が発生して電磁波ＰＷが発せられるとともに、ガス絶縁機器１には外部から放送波ＡＷが到来している。図８は、実施の形態に係る部分放電検出装置が部分放電によって発生した電磁波を検出した際の信号検出強度を示す図である。放送波ＡＷが到来する方向とは逆側に位置する第１のスロットアンテナ１０１ａにおいては、部分放電によって発生した電磁波ＰＷのみが受信され、放送波ＡＷは受信されない。一方、放送波ＡＷが到来する方向に位置する第２のスロットアンテナ１０１ｂにおいては、部分放電によって発生した電磁波ＰＷと放送波ＡＷとの両方が受信される。

【0021】

部分放電によって発生する電磁波は、放送波に比べて弱いため、放送波を検出している第２のスロットアンテナ１０１ｂでの信号検出強度に基づいて、部分放電が発生したか否かを判定することは難しい。すなわち、図６に示した第２のスロットアンテナ１０１ｂでの信号検出強度と、図８に示した第２のスロットアンテナ１０１ｂでの信号検出強度とを比較しても、部分放電が発生したか否かを判定することは難しい。一方、第１のスロットアンテナ１０１ａは放送波を検出しないため、部分放電によって発生する微弱な電磁波を検出したことを信号検出強度に基づいて判別しやすい。すなわち、図６に示した第１のスロットアンテナ１０１ａでの信号検出強度と、図８に示した第１のスロットアンテナ１０１ａでの信号検出強度とを比較すれば、部分放電が発生したか否かを容易に判定できる。

【0022】

図９は、実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０において、判定器１３は、位相検出器１１から第１の信号についての検出データ及び第２の信号についての検出データが入力されたかを判断する。位相検出器１１から第１の信号についての検出データ及び第２の信号についての検出データが入力されていない場合には、ステップＳ１０でＮｏとなり、ステップＳ１０を繰り返す。位相検出器１１から第１の信号についての検出データ及び第２の信号についての検出データが入力されたならば、ステップＳ１０でＹｅｓとなり、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、判定器１３は、位相検出器１１から出力される第１の信号についての検出データ及び位相検出器１１から出力される第２の信号についての検出データに基づいて、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの少なくとも一方において、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が、閾値以下であるか否かを判断する。ここでの閾値は、予め判定器１３に設定されている値である。第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの少なくとも一方において、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が、閾値以下であれば、ステップＳ１１でＹｅｓとなり、ステップＳ１２に進む。第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの両方において、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が、閾値を超えていれば、ステップＳ１１でＮｏとなり、ステップＳ１４に進む。

【0023】

ステップＳ１２において、判定器１３は、位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が閾値以下であるスロットアンテナにおいて、位相角０°から３６０°を１周期とする信号強度の変化を検出したか否かを判断する。位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が閾値以下であるスロットアンテナにおいて、位相角０°から３６０°を１周期とする信号強度の変化を検出したならば、ステップＳ１２でＹｅｓとなり、ステップＳ１３に進む。位相角０°から３６０°までの信号検出強度の平均が閾値以下であるスロットアンテナにおいて、位相角０°から３６０°を１周期とする信号強度の変化を検出しなければ、ステップＳ１２でＮｏとなり、ステップＳ１４に進む。

【0024】

ステップＳ１３において、判定器１３は、部分放電が発生したと判定する。

【0025】

ステップＳ１４において、判定器１３は、部分放電は発生していないと判定する。

【0026】

上記のステップＳ１１からステップＳ１４の処理を行うことにより、判定器１３は、ガス絶縁機器１の外部から放送波が到来する環境下においても、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電を検出することができる。

【0027】

なお、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａの通過帯域外の電磁波が図７の紙面左側から到来した場合、第１のスロットアンテナ１０１ａで受信はされるが、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａを通過しない。したがって、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａの通過帯域外の電磁波は、第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂで受信されても、部分放電の検出結果に影響を与えることはない。

【0028】

図１０は、実施の形態に係る部分放電検出装置による信号検出強度と放送波が到来する方向との関係を模式的に示す図である。図１０は、円柱導体６０をガス絶縁機器１のタンク７１，７２に見立て、円柱導体６０に垂直偏波の平面波が入射した際の円柱導体６０周辺の電界強度を計算した結果を示している。なお、ガス絶縁機器１のタンク７１，７２の大きさに合わせて、円柱導体６０の直径は５００ｍｍ、入射平面波の周波数は５０ＭＨｚで計算を行っている。図１０に矢印Ｍで示すように、紙面での右方向から放送波が到来する。放送波の偏波方向は、紙面に平行な方向である。放送波が到来する方向に位置するＡ点を基準にして、Ａ点での信号検出強度を０ｄＢとする。放送波が到来する方向とは逆側に位置するＢ点では、信号検出強度が−２１ｄＢである。すなわち、Ｂ点での信号検出強度は、Ａ点での信号検出強度の１０分の１弱である。したがって、放送波が到来する方向とは逆方向に形成されている第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂは、放送波を受信しないとみなすことができる。

【0029】

図１１は、実施の形態に係る部分放電検出装置による信号検出強度と放送波が到来方向との関係を模式的に示す図である。図１０と同様に、図１１は、円柱導体６０をガス絶縁機器１のタンク７１，７２に見立て、円柱導体６０に水平偏波の平面波が入射した際の円柱導体６０周辺の電界強度を計算した結果を示している。なお、ガス絶縁機器１のタンク７１，７２の大きさに合わせて、円柱導体６０の直径は５００ｍｍ、入射平面波の周波数は５０ＭＨｚで計算を行っている。図１１に矢印Ｎで示すように、紙面での右方向から放送波が到来する。放送波の偏波方向は、紙面に垂直な方向である。放送波が到来する方向に位置するＤ点を基準にして、Ｄ点での信号検出強度を０ｄＢとする。放送波が到来する方向とは逆側に位置するＥ点では、信号検出強度が−２７ｄＢである。すなわち、Ｅ点での信号検出強度は、Ｆ点での信号検出強度の５００分の１弱である。したがって、放送波が到来する方向とは逆側に形成されている第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂは、放送波を受信しないと見なすことができる。

【0030】

上記のように、放送波は一般的には水平方向よりも上方から到来するため、第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂが、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも上に形成されると、タンク７１，７２を回り込んだ放送波が第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂに到達することがありうる。したがって、第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂがタンク７１，７２の中心軸Ｃよりも上に形成されると、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの両方で放送波を受信してしまう可能性がある。

【0031】

第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの両方を、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に形成することにより、放送波がタンク７１，７２を回り込んで第１のスロットアンテナ１０１ａ又は第２のスロットアンテナ１０１ｂに到達しにくくなる。すなわち、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの両方を、タンク７１，７２の中心軸Ｃよりも下方に形成することにより、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの一方では、放送波が受信されないようになるため、放送波が到来する環境においても、部分放電の発生を検出することができる。

【0032】

無線通信波は、概ね水平方向からガス絶縁機器１に到来する。したがって、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む鉛直面を挟んで第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂを形成することにより、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの一方では、無線通信波が受信されにくくなり、無線通信波が到来する環境においても、部分放電の発生を検出できる。

【0033】

図１２は、実施の形態に係る部分放電検出装置がガス絶縁機器のフランジに形成する第２のスロットアンテナにおける信号検出強度と周波数との関係を示す図である。図１２における信号検出強度は、第２のスロットアンテナ１０１ｂが、放送波が到来する方向と逆側に位置する場合の信号検出強度である。図１２においては、放送波が到来する方向に位置する第１のスロットアンテナ１０１ａにおける信号検出強度を基準にして、放送波が到来する方向とは逆側に位置する第２のスロットアンテナ１０１ｂにおける信号強度をデシベル表示している。また、図１２には、比較例とするバイコニカルアンテナでの信号検出強度と周波数との関係を併せて示している。なお、図１２中の実線の波形は、第２のスロットアンテナ１０１ｂにおける信号検出強度であり、破線の波形は、比較例とするバイコニカルアンテナにおける信号検出強度である。放送波が到来する方向とは逆側に位置するバイコニカルアンテナでは、８４．７ＭＨｚ付近の放送波の信号検出強度は、−７０ｄＢ程度である。これに対し、放送波が到来する方向とは逆側に位置する第２のスロットアンテナ１０１ｂにおいては、８４．７ＭＨｚ付近の放送波の信号検出強度は−９０ｄＢ以下である。すなわち、ガス絶縁機器１の表面から離れて設置されるバイコニカルアンテナは、ガス絶縁機器１の表面に設置されるスロットアンテナと比較すると、放送波の信号検出強度が高い。したがって、部分放電の検出にスロットアンテナを用いた方が、部分放電によって発生する電磁波が放送波に埋もれにくくなることがわかる。

【0034】

なお、放送波又は無線通信波が、タンク７１，７２の中心軸Ｃの軸方向にも進行する場合は、電磁波の進行方向に沿ったタンク７１，７２の断面が円ではなく楕円となるが、電磁波が到来する方向の逆側のタンク７１，７２の表面で、放送波又は無線通信波の信号検出強度が数十デシベル小さくなることは同様である。すなわち、放送波又は無線通信波が、タンク７１，７２の中心軸Ｃの軸方向にも進行する場合も、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む鉛直面を挟んで第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂをガス絶縁機器１の表面に形成することにより、第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂの一方では、放送波又は無線通信波が受信されないようにすることができる。

【0035】

実施の形態に係る部分放電検出装置５０は、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む鉛直面Ｖを挟んで二つのスロットアンテナをガス絶縁機器１に形成できるため、二つのスロットアンテナのうち一方では、放送波及び無線通信波を検出しないようにできる。したがって、放送波又は無線通信波が到来する方向によらず、部分放電を検出することができる。

【0036】

放送波の強度が時間とともに変化する場合、又は放送波が到来する方向が時間とともに変化する場合には、ガス絶縁機器１の２箇所において異なる時刻に部分放電の検出を行っても、検出結果に含まれる放送波の成分が一致しないため、放送波だけを信号検出結果から除去する補正を行うことができない。実施の形態に係る部分放電検出装置５０は、ガス絶縁機器１の２箇所に形成した第１のスロットアンテナ１０１ａ及び第２のスロットアンテナ１０１ｂに同じ時刻に入力された信号に基づいて部分放電が発生したか否かを判定するため、外部から到来する放送波の強度又は方向が時間とともに変化する場合でも、部分放電を検出することができる。

【0037】

上記の実施の形態においては、タンク７１，７２は、フランジ３ａ，３ｂの部分で８本のボルト４ａ及び８個のナット４ｂを用いて連結されていたが、タンク７１，７２を連結するボルト４ａ及びナット４ｂの組は、８組に限定されない。すなわち、タンク７１，７２を連結するボルト４ａ及びナット４ｂの組は、７組以下であってもよいし、９組以上であってもよい。

【0038】

また、上記の実施の形態においては、タンク７１，７２の中心軸Ｃを含む水平面Ｈの上にボルト４ａ及びナット４ｂが配置されているが、タンク７１，７２の中心を含む水平面Ｈ上にボルト４ａ及びナット４ｂが配置されていなくてもよい。

【0039】

上記の実施の形態の部分放電検出装置５０の判定器１３及び制御部１４の機能は、処理回路により実現される。すなわち、判定器１３は、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定する処理を行う処理回路を備える。制御部１４は、第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力する処理を行う処理回路を備える。また、処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。

【0040】

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図１３は、実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器及び制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９には、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定する処理及び第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力する処理を実現する論理回路１９ａが組み込まれている。

【0041】

処理回路１９が演算装置の場合、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定する処理及び第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力する処理は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。

【0042】

図１４は、実施の形態に係る部分放電検出装置の判定器及び制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９は、プログラム１９ｂを実行する演算装置１９１と、演算装置１９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ１９２と、プログラム１９ｂを記憶する記憶装置１９３を有する。記憶装置１９３に記憶されているプログラム１９ｂを演算装置１９１がランダムアクセスメモリ１９２上に展開し、実行することにより、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定する処理及び第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力する処理が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置１９３に格納される。演算装置１９１は、中央演算処理装置を例示できるがこれに限定はされない。

【0043】

処理回路１９は、記憶装置１９３に記憶されたプログラム１９ｂを読み出して実行することにより、各処理を実現する。すなわち、部分放電検出装置５０は、処理回路１９により実行されるときに、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定するステップ及び第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力するステップが結果的に実行されることになるプログラム１９ｂを記憶するための記憶装置１９３を備える。また、プログラム１９ｂは、上記の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

【0044】

なお、第１の電極対５ａに入力された信号及び第２の電極対５ｂに入力された信号に基づいて、ガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電が発生したか否かを判定する処理及び第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ａ及び第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ８ｂに、通過周波数設定信号７を出力する処理について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0045】

このように、処理回路１９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

【0046】

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ ガス絶縁機器、２ 絶縁スペーサ、３ａ，３ｂ フランジ、４ａ ボルト、４ｂ ナット、５ａ 第１の電極対、５ｂ 第２の電極対、６ａ 第１の増幅器、６ｂ 第２の増幅器、７ 通過周波数設定信号、８ａ 第１の通過周波数可変バンドパスフィルタ、８ｂ 第２の通過周波数可変バンドパスフィルタ、９ａ 第１のピークホールド器、９ｂ 第２のピークホールド器、１０ａ 第１のアナログデジタル変換器、１０ｂ 第２のアナログデジタル変換器、１１ 位相検出器、１２ 課電電圧位相信号、１３ 判定器、１４ 制御部、１９ 処理回路、１９ａ 論理回路、１９ｂ プログラム、５０ 部分放電検出装置、５１，５２，５３，５４ 電極、６０ 円柱導体、７１，７２ タンク、１０１ａ 第１のスロットアンテナ、１０１ｂ 第２のスロットアンテナ、１９１ 演算装置、１９２ ランダムアクセスメモリ、１９３ 記憶装置。

【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】