特開 2023-14017 部分放電検出装置および部分放電検出方法

(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】P2023014017

(43)【公開日】2023-01-26

(54)【発明の名称】部分放電検出装置および部分放電検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20230119BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110881

(22)【出願日】2022-07-11

(31)【優先権主張番号】P 2021116373

(32)【優先日】2021-07-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(71)【出願人】

【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】110000682

【氏名又は名称】弁理士法人ワンディ－ＩＰパ－トナ－ズ

(72)【発明者】

【氏名】森村 皓之

(72)【発明者】

【氏名】下口 剛史

(72)【発明者】

【氏名】上野 辰也

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 光昭

(72)【発明者】

【氏名】池田 裕介

【テーマコード（参考）】

2G015

【Ｆターム（参考）】

2G015AA27

2G015BA04

2G015CA01

(57)【要約】

【課題】簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検知する。
【解決手段】部分放電検出装置は、商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、前記遮蔽層を通して流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出された前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成する生成部と、前記生成部により生成された前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出する放電検出部とを備える。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出する放電検出部とを備える、部分放電検出装置。

【請求項2】

前記生成部は、前記交流電圧の複数周期の各々における前記位相と前記電荷量との対応関係を示す前記データである複数周期データを生成し、
前記放電検出部は、前記複数周期データにおける前記位相ごとの前記電荷量の統計値を用いて前記電荷量の周期性を判定する、請求項１に記載の部分放電検出装置。

【請求項3】

前記放電検出部は、前記統計値に基づいて設定されるしきい値を用いて、前記複数周期データの一部を抽出し、抽出した前記複数周期データにおける前記電荷量の周期性を判定する、請求項２に記載の部分放電検出装置。

【請求項4】

前記放電検出部は、前記統計値に基づいて前記電流の定常状態から逸脱したと判断した前記電流の前記電荷量の周期性を判定する、請求項３に記載の部分放電検出装置。

【請求項5】

前記部分放電検出装置は、さらに、
前記複数周期データに基づいて、前記交流電圧の１周期を所定間隔で区切った各位相区間における前記電荷量の最大値である最大電荷量を特定し、特定した前記各最大電荷量のうちの最小値をしきい値として決定する決定部を備え、
前記放電検出部は、前記決定部により決定された前記しきい値を用いて、前記複数周期データの一部を抽出し、抽出した前記複数周期データにおける前記電荷量の周期性を判定する、請求項２に記載の部分放電検出装置。

【請求項6】

前記生成部は、所定の生成周期に従う生成タイミングにおいて前記データを生成し、
前記放電検出部は、第１の前記生成タイミングにおいて生成された前記データから抽出した第１の前記データに含まれる前記位相と前記電荷量との組の数が所定値未満である場合、抽出した前記第１のデータと、前記第１の生成タイミングとは異なる第２の前記生成タイミングにおいて生成された前記データから抽出した第２の前記データとに基づいて、前記電荷量の周期性を判定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項7】

前記放電検出部は、前記データを学習モデルに与えることにより、前記部分放電の検出結果を得る、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項8】

前記放電検出部は、前記データと、前記位相をずらした前記データとの相関に基づいて、前記電荷量の周期性を判定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項9】

前記放電検出部は、前記交流電圧の１周期を複数の位相範囲にそれぞれ分割した複数の区間の各々における前記電荷量の総和を算出し、前記電荷量の周期性として、前記複数の区間における前記総和の周期性を判定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項10】

前記区間ごとの前記総和の１８０°の位相差を判別可能となるように前記位相範囲が設定される、請求項９に記載の部分放電検出装置。

【請求項11】

前記生成部は、前記電荷量の極性を示す極性情報を生成し、
前記放電検出部は、前記生成部により生成された前記極性情報にさらに基づいて前記部分放電を検出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項12】

前記部分放電検出装置は、さらに、
前記電流検出部により検出された前記電流に基づく信号を受ける、通過帯域が互いに異なる複数のバンドパスフィルタを備え、
前記放電検出部は、前記生成部により生成された前記データに基づいて、複数の前記バンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択し、
前記生成部は、前記放電検出部により選択された前記バンドパスフィルタの出力信号に基づいて前記データを生成する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。

【請求項13】

商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出方法であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流を検出するステップと、
検出した前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成するステップと、
生成した前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出するステップとを含む、部分放電検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部分放電検出装置および部分放電検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地中ケーブルにおける部分放電を検出し、部分放電の検出結果に基づいて絶縁層の劣化を早期に発見する技術が提案されている。

【0003】

たとえば、特許文献１（特開２００８－４５９７７号公報）には、以下のような絶縁診断装置が開示されている。すなわち、絶縁診断装置は、部分放電を検出するための部分放電検出センサと接続し、該部分放電検出センサからの検出信号を受信する受信部と、前記受信部の受信信号から、複数の診断対象周波数毎に信号レベルをサンプリングし、かつ、商用電圧ピーク時と判断した該信号レベルと、商用電圧非同期と判断した該信号レベルを該診断対象周波数毎に比較することで、部分放電を判断する絶縁診断部と、を有する。

【0004】

また、たとえば、特許文献２（特開２００１－２４９１５６号公報）には、以下のような絶縁診断装置が開示されている。すなわち、絶縁診断装置は、部分放電センサと、ノイズセンサと、前記各センサと接続される絶縁診断部とを有し、前記絶縁診断部は、前記各センサによる検出信号を同時にサンプリングし、少なくとも商用電源の２サイクル分、前記サンプリングにより得た部分放電信号及びノイズ信号をそれぞれ１つの波形データとして取得し、この各波形データの取得を１秒ごとに所定回数繰り返し、前記所定回数取得した波形データを、前記部分放電信号及び前記ノイズ信号ごとに加算平均した加算平均波形を求め、前記部分放電信号の加算平均波形と前記ノイズ信号の加算平均波形とを差動演算し、この差動演算した差動波形から周期性のある突発点を抽出及び集団化させたデータを１サイクルごとに分割し、各サイクルごとのＡＮＤをとることにより、周期性のあるデータエリアと、そのデータエリアと１／４サイクルずれた点を決定し、前記差動波形における前記データエリア内のデータ値と前記１／４サイクルずれた点の周辺のデータ値とを比較することにより、部分放電が発生しているか否かを判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－４５９７７号公報

【特許文献2】特開２００１－２４９１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１および２に記載の技術を超えて、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することが可能な技術が望まれる。

【0007】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検知することが可能な部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の部分放電検出装置は、商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、前記遮蔽層を通して流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出された前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成する生成部と、前記生成部により生成された前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出する放電検出部とを備える。

【0009】

本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える部分放電検出装置として実現され得るだけでなく、部分放電検出装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得たり、部分放電検出装置を含む検知システムとして実現され得る。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の実施の形態に係る送電システムの構成を示す図である。

【図2】図２は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる地中ケーブルの構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる普通接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。

【図4】図４は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。

【図5】図５は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の他の例を示す図である。

【図6】図６は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出システムの構成を示す図である。

【図7】図７は、本開示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8】図８は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置におけるＣＴの構成を示す図である。

【図9】図９は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置の構成を示す図である。

【図10】図１０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における金属箔電極の取り付け例を示す図である。

【図11】図１１は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における処理部の構成を示す図である。

【図12】図１２は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。

【図13】図１３は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。

【図14】図１４は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。

【図15】図１５は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による抽出処理の一例を示す図である。

【図16】図１６は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による抽出処理の一例を示す図である。

【図17】図１７は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図18】図１８は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図19】図１９は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図20】図２０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図21】図２１は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による相関係数の算出の一例を示す図である。

【図22】図２２は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成される相関データの一例を示す図である。

【図23】図２３は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成される相関データの一例を示す図である。

【図24】図２４は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。

【図25】図２５は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により特定される最大電荷量Ｑｍａｘの一例を示す図である。

【図26】図２６は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図27】図２７は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。

【図28】図２８は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。

【図29】図２９は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるヒストグラムＨｑの一例を示す図である。

【図30】図３０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置が部分放電の検出を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0013】

（１）本開示の実施の形態に係る部分放電装置は、商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、前記遮蔽層を通して流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出された前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成する生成部と、前記生成部により生成された前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出する放電検出部とを備える。

【0014】

遮蔽層を通して流れる電流の電荷量は部分放電の電荷量に対応するところ、このように、商用交流電力の交流電圧に対する、遮蔽層を通して流れる電流の電荷量の周期性に着目し、電荷量の周期性の判定結果に基づいて部分放電を検出する構成により、たとえばＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を用いて部分放電を検出する構成と比べて、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することができる。

【0015】

（２）上記（１）において、前記生成部は、前記交流電圧の複数周期の各々における前記位相と前記電荷量との対応関係を示す前記データである複数周期データを生成してもよく、前記放電検出部は、前記複数周期データにおける前記位相ごとの前記電荷量の統計値を用いて前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0016】

このような構成により、電流の検出結果のばらつきの影響を低減し、ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することができる。

【0017】

（３）上記（２）において、前記放電検出部は、前記統計値に基づいて設定されるしきい値を用いて、前記複数周期データの一部を抽出し、抽出した前記複数周期データにおける前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0018】

このような構成により、検出した電流に定常的に含まれるノイズの影響を低減することができるので、ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することができる。

【0019】

（４）上記（３）において、前記統計値に基づいて前記電流の定常状態から逸脱したと判断した前記電流の前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0020】

このような構成により、たとえば定期的に前記定常状態を判断することにより、季節ごとのノイズの大きさの変動、１日のうちの時間帯ごとのノイズの大きさの変動、および地中ケーブルの周囲環境の変化に伴うノイズの大きさの変動を考慮して、位相と電荷量との対応関係を示すデータから定常的なノイズを除去することができる。

【0021】

（５）上記（２）から（４）のいずれかにおいて、前記部分放電検出装置は、さらに、前記複数周期データに基づいて、前記交流電圧の１周期を所定間隔で区切った各位相区間における前記電荷量の最大値である最大電荷量を特定し、特定した前記各最大電荷量のうちの最小値をしきい値として決定する決定部を備えてもよく、前記放電検出部は、前記決定部により決定された前記しきい値を用いて、前記複数周期データの一部を抽出し、抽出した前記複数周期データにおける前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0022】

このような構成により、部分放電とノイズを見分けるユーザの知識および技量を必要とすることなく、ノイズの電荷量をしきい値として決定し、決定したしきい値を用いてより正確にデータからノイズを除去することができる。

【0023】

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記生成部は、所定の生成周期に従う生成タイミングにおいて前記データを生成してもよく、前記放電検出部は、第１の前記生成タイミングにおいて生成された前記データから抽出した第１の前記データに含まれる前記位相と前記電荷量との組の数が所定値未満である場合、抽出した前記第１のデータと、前記第１の生成タイミングとは異なる第２の前記生成タイミングにおいて生成された前記データから抽出した第２の前記データとに基づいて、前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0024】

このような構成により、抽出した複数のデータに基づいて、電荷量の周期性を判定することができるので、微弱な部分放電をより正確に検出することができる。

【0025】

（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記放電検出部は、前記データを学習モデルに与えることにより、前記部分放電の検出結果を得てもよい。

【0026】

このような構成により、機械学習法を用いてより正確に部分放電を検出することができる。

【0027】

（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記放電検出部は、前記データと、前記位相をずらした前記データとの相関に基づいて、前記電荷量の周期性を判定してもよい。

【0028】

このような構成により、位相と電荷量との対応関係を示すデータにおける電荷量のピーク位置に基づいて、電荷量の周期性をより正確に判定することができる。また、たとえば３相３線式のケーブルにおいて、生成したデータに、検出対象のケーブル以外のケーブルにおける部分放電に由来するピークが含まれている場合であっても、電荷量の周期性を正確に判定することができる。

【0029】

（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記放電検出部は、前記交流電圧の１周期を複数の位相範囲にそれぞれ分割した複数の区間の各々における前記電荷量の総和を算出し、前記電荷量の周期性として、前記複数の区間における前記総和の周期性を判定してもよい。

【0030】

このような構成により、位相と電荷量との対応関係を示すデータにおける、部分放電に基づく電荷量のピークを強調することができるので、電荷量の周期性をより正確に判定することができる。

【0031】

（１０）上記（９）において、前記区間ごとの前記総和の１８０°の位相差を判別可能となるように前記位相範囲が設定されてもよい。

【0032】

ケーブルにおける部分放電が発生している場合、遮蔽層を通して流れる電流の電荷量は１８０°の位相差の２つのピークを有するところ、このような構成により、部分放電に起因して生じる電荷量の１８０°の周期性をより正確に判定することができる。

【0033】

（１１）上記（１）から（１０）のいずれかにおいて、前記生成部は、前記電荷量の極性を示す極性情報を生成し、前記放電検出部は、前記生成部により生成された前記極性情報にさらに基づいて前記部分放電を検出してもよい。

【0034】

部分放電は交流電圧の極性に応じた周期性を有するところ、このような構成により、部分放電に起因しない非周期的な電荷量に基づく誤検出を抑制することができる。

【0035】

（１２）上記（１）から（１１）のいずれかにおいて、前記部分放電検出装置は、さらに、前記電流検出部により検出された前記電流に基づく信号を受ける、通過帯域が互いに異なる複数のバンドパスフィルタを備えてもよく、前記放電検出部は、前記生成部により生成された前記データに基づいて、複数の前記バンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択してもよく、前記生成部は、前記放電検出部により選択された前記バンドパスフィルタの出力信号に基づいて前記データを生成してもよい。

【0036】

このような構成により、たとえばインバータに由来する低周波ノイズなどの、定常的なノイズ以外のノイズを低減することができる。

【0037】

（１３）本開示の実施の形態に係る部分放電検出方法は、商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出方法であって、前記遮蔽層を通して流れる電流を検出するステップと、検出した前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成するステップと、生成した前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出するステップとを含む。

【0038】

遮蔽層を通して流れる電流の電荷量は部分放電の電荷量に対応するところ、このように、商用交流電力の交流電圧に対する、遮蔽層を通して流れる電流の電荷量の周期性に着目し、電荷量の周期性の判定結果に基づいて部分放電を検出する方法により、たとえばＡＩを用いて部分放電を検出する方法と比べて、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することができる。

【0039】

以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0040】

［構成および基本動作］
図１は、本開示の実施の形態に係る送電システムの構成を示す図である。図１を参照して、送電システム５０２は、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、普通接続部４１Ａ，４１Ｂと、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂと、地上接続部４３Ａ，４３Ｂとを備える。各接続部において、実際には、３相の地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々に対応する３つの接続部が設けられているが、図１では簡略化して１つの接続部を記載している。以下、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々を地中ケーブル１０とも称し、普通接続部４１Ａ，４１Ｂの各々を普通接続部４１とも称し、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂの各々を絶縁接続部４２とも称し、地上接続部４３Ａ，４３Ｂの各々を地上接続部４３とも称する。送電システム５０２の少なくとも一部分は、たとえば電力系統における地中部分に設けられる。

【0041】

地上接続部４３は、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含む。地中ケーブル１０は、地上接続部４３において、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａはケーブル端末１１Ａに接続され、地中ケーブル１０Ｂはケーブル端末１１Ｂに接続され、地中ケーブル１０Ｃはケーブル端末１１Ｃに接続されている。

【0042】

地上接続部４３は、たとえば、変電所内において、地中ケーブル１０が地上に現れる部分に設けられる。普通接続部４１および絶縁接続部４２は、マンホール３１の内部に設けられる。

【0043】

図２は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる地中ケーブルの構成の一例を示す図である。図２は、地中ケーブル１０の断面図を示している。図２を参照して、地中ケーブル１０は、中心部から順に、商用交流電力を伝送する線状の導体７１と、内部半導電層７２と、絶縁層である架橋ポリエチレン製の絶縁体７３と、半導電テープである外部半導電層７４と、導電性の遮蔽層７５と、ビニル製のシース７６とから構成される。すなわち、内部半導電層７２が導体７１の周囲を覆い、絶縁体７３が内部半導電層７２の周囲を覆い、外部半導電層７４が絶縁体７３の周囲を覆い、導体である遮蔽層７５が外部半導電層７４の周囲を覆い、シース７６が遮蔽層７５の周囲を覆っている。

【0044】

地中ケーブル１０における導体７１は、送電に用いられ、高圧電圧が印加されている。遮蔽層７５は、導電性である一方、地中ケーブル１０の途中で接地されている。このため、遮蔽層７５の電圧は、導体７１と比べて低い。

【0045】

送電システム５０２では、一例として、配電方式として３相３線式が用いられる。送電システム５０２では、３相の地中ケーブル１０として、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられる。以下では、地中ケーブル１０の各接続部での接続方法の実態は複雑であるため、説明を簡単にするため、各部の構成を簡略化して説明を行う。

【0046】

再び図１を参照して、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々の遮蔽層７５が露出している。これらの遮蔽層７５と接地用ケーブル１４等との接続部分に、それぞれ端子が設けられる。

【0047】

地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて接地ノード１５に接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々に設けられた端子が接地ノード１５に接地用ケーブル１４等を介して接続されることにより、各地中ケーブル１０の遮蔽層７５が接地される。

【0048】

たとえば、地中ケーブル１０は、普通接続部４１および絶縁接続部４２において端部同士が接続された複数のケーブルにより構成される。

【0049】

図３は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる普通接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図３では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａのうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

【0050】

図３を参照して、普通接続部４１において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。普通接続部４１において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出する。普通接続部４１では、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５をたとえば接続用のケーブル１２を用いて結線する。

【0051】

そして、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５における露出部分に端子８１が設けられる。なお、端子８１は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５における露出部分に設けられてもよい。そして、端子８１が接地ノード１３に接地用ケーブル１４を介して接続されることにより、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５が接地される。

【0052】

図４は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図４では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａの構成のうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

【0053】

図４を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。

【0054】

絶縁接続部４２では、地中ケーブル１０Ａ１の導体７１および地中ケーブル１０Ａ２の導体７１が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをケーブル１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続されることで、普通接続部４１と同等の機能を有する。

【0055】

図５は、本開示の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の他の例を示す図である。図５を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２が接続され、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。

【0056】

絶縁接続部４２では、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｂ２における端子８１とをケーブル１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｂ２の遮蔽層７５が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｃ２における端子８１とをケーブル１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｂ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｃ２の遮蔽層７５が接続され、上記地中ケーブル１０Ｃ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをケーブル１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｃ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される。

【0057】

このように、送電システム５０２では、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０がクロスボンド接続されてもよい。

【0058】

［部分放電検出装置］
図６は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出システムの構成を示す図である。図６では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０のうち地中ケーブル１０Ａを主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

【0059】

図６を参照して、部分放電検出システム５０１は、部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃを備える。以下、部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃの各々を、部分放電検出装置５００とも称する。部分放電検出システム５０１は、送電システム５０２において用いられる。

【0060】

部分放電検出装置５００は、たとえば普通接続部４１、絶縁接続部４２および地上接続部４３に対応して設けられる。図６に示す例では、部分放電検出装置５００Ａは、普通接続部４１Ａに対応して設けられており、部分放電検出装置５００Ｂは、絶縁接続部４２Ｂに対応して設けられており、部分放電検出装置５００Ｃは、地上接続部４３Ａに対応して設けられている。

【0061】

たとえば、地中ケーブル１０Ａには電源コイルが取り付けられる。電源コイルには、地中ケーブル１０の導体７１を通して流れる電流による誘導電流が流れる。これにより、電源コイルは、電流を取り出すことができる。部分放電検出装置５００は、たとえば電源コイルによって得られた電力により動作する。

【0062】

部分放電検出装置５００は、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電を検出する。なお、部分放電検出装置５００は、たとえば橋梁に敷設されたケーブルなどの、地中ケーブル以外のケーブルにおける部分放電を検出する構成であってもよい。

【0063】

［部分放電検出装置の構成］
図７は、本開示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７を参照して、部分放電検出装置５００は、信号検出部１００と、処理部２００とを備える。信号検出部１００は、電流検出部の一例である。信号検出部１００は、カレントトランス１１０と、信号出力部１２０とを含む。以下、カレントトランス１１０をＣＴ１１０とも称する。

【0064】

信号検出部１００は、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５を通して流れる電流を検出する。より詳細には、信号検出部１００は、たとえば、地中ケーブル１０Ａの普通接続部４１、絶縁接続部４２または地上接続部４３において遮蔽層７５と電磁結合する。信号検出部１００は、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流に応じたアナログ信号である検出信号を処理部２００へ出力する。

【0065】

処理部２００は、信号検出部１００から受けた検出信号に基づいて、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電を検出する。なお、処理部２００は、絶縁接続部４２において地中ケーブル１０がクロスボンド接続されている場合、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流に応じた検出信号に基づいて、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃの少なくともいずれか一方における部分放電を検出する構成であってもよい。

【0066】

［信号検出部］
図８は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置におけるＣＴの構成を示す図である。図８を参照して、ＣＴ１１０は、リングコア１０１と、巻線１０２とを含む。リングコア１０１には、巻線１０２が巻かれている。巻線１０２は、信号出力部１２０に接続されている。リングコア１０１における巻線１０２の巻き数は、たとえば１ターン～７ターンである。

【0067】

ＣＴ１１０は、たとえば、導電ケーブル５３がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。導電ケーブル５３は、たとえばケーブル１２または接地用ケーブル１４である。より詳細には、再び図４および図６を参照して、普通接続部４１Ａにおける部分放電検出装置５００ＡのＣＴ１１０は、接地用ケーブル１４がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。また、絶縁接続部４２Ｂにおける部分放電検出装置５００ＢのＣＴ１１０は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５を接続するケーブル１２がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。また、地上接続部４３Ａにおける部分放電検出装置５００ＣのＣＴ１１０は、接地用ケーブル１４がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。遮蔽層７５および導電ケーブル５３を通して電流が流れると、誘導結合により、巻線１０２を通して誘導電流が流れる。信号出力部１２０は、巻線１０２を通して流れる当該誘導電流に応じた検出信号を処理部２００へ出力する。信号出力部１２０は、増幅器を備え、検出信号を当該増幅器により増幅して処理部２００へ出力する構成であってもよい。

【0068】

なお、信号検出部１００は、ＣＴ１１０の代わりに、遮蔽層７５を通して電流が流れることにより発生する電磁波を検出する電磁波センサを備える構成であってもよい。この場合、信号出力部１２０は、当該電磁波センサにより検出された電磁波に応じた検出信号を処理部２００へ出力する。

【0069】

また、信号検出部１００は、ＣＴ１１０の代わりに、遮蔽層７５を通して電流が流れることにより発生する音波を検出する音波センサを備える構成であってもよい。この場合、信号出力部１２０は、当該音波センサにより検出された音波に応じた検出信号を処理部２００へ出力する。

【0070】

図９は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置の構成を示す図である。図９を参照して、部分放電検出装置５１０は、信号検出部１００Ａと、処理部２００とを備える。信号検出部１００Ａは、金属箔電極１０５，１０６と、信号出力部１２０Ａとを含む。部分放電検出システム５０１は、部分放電検出装置５００の代わりに部分放電検出装置５１０を備える構成であってもよい。

【0071】

信号検出部１００Ａは、地中ケーブル１０の遮蔽層７５の電位の変化を検出する。より詳細には、信号検出部１００Ａは、たとえば、地中ケーブル１０の接続部である絶縁接続部４２において遮蔽層７５と静電結合する。

【0072】

図１０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における金属箔電極の取り付け例を示す図である。図９および図１０を参照して、金属箔電極１０５，１０６は、信号出力部１２０Ａに接続されている。

【0073】

金属箔電極１０５，１０６は、たとえば、絶縁接続部４２における絶縁筒７７を介して互いに反対側において、地中ケーブル１０のシース７６の表面に貼り付けられる。より詳細には、たとえば地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続される絶縁接続部４２において、金属箔電極１０５は、地中ケーブル１０Ａ１のシース７６の表面に貼り付けられ、金属箔電極１０６は、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の表面に貼り付けられる。なお、金属箔電極１０５，１０６は、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の外周を覆うように貼り付けられてもよい。また、各金属箔電極が貼り付けられる位置および金属箔電極の個数は限定されず、３つ以上の金属箔電極が貼り付けられてもよい。

【0074】

遮蔽層７５および導電ケーブル５３の電位が変化すると、電界結合により、金属箔電極１０５，１０６において電位の変化が生じる。信号出力部１２０Ａは、当該電位の変化に基づく、遮蔽層７５の電位の変化に応じた検出信号を処理部２００へ出力する。

【0075】

［処理部］
図１１は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における処理部の構成を示す図である。図１１を参照して、処理部２００は、フィルタ処理部２１０と、増幅部２２０と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｅｒ）２３０と、生成部２５０と、放電検出部２６０と、記憶部２８０とを含む。記憶部２８０は、たとえば、不揮発性メモリである。

【0076】

記憶部２８０は、ＡＤＣ２３０から出力されるデジタル信号のサンプル値と、遮蔽層７５を通して流れる電流の電荷量Ｑとの対応関係を示す対応テーブルＴｂ１を記憶している。

【0077】

フィルタ処理部２１０は、アナログスイッチ２１１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃとを有する。以下、ＢＰＦ２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃの各々をＢＰＦ２１２とも称する。３つのＢＰＦ２１２は、通過帯域が互いに異なる。たとえば、ＢＰＦ２１２Ａの通過帯域は５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ２１２Ｂの通過帯域は１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ２１２Ｃの通過帯域は２０ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ未満である。なお、フィルタ処理部２１０は、通過帯域が互いに異なる４つ以上のＢＰＦ２１２を有する構成であってもよい。

【0078】

ＢＰＦ２１２は、信号検出部１００により検出された、遮蔽層７５を通して流れる電流に基づく信号すなわち検出信号を受ける。

【0079】

より詳細には、アナログスイッチ２１１は、信号出力部１２０または１２０Ａから受けた検出信号を３つのＢＰＦ２１２のうちのいずれか１つのＢＰＦ２１２へ出力する。後述するように、アナログスイッチ２１１は、放電検出部２６０からスイッチ制御信号を受けて、受けたスイッチ制御信号に応じて検出信号の出力先のＢＰＦ２１２を切り替える。

【0080】

アナログスイッチ２１１から検出信号を受けたＢＰＦ２１２は、受けた検出信号の周波数成分のうち、自己の通過帯域外の成分を減衰させた検出信号を増幅部２２０へ出力する。

【0081】

増幅部２２０は、ＢＰＦ２１２から受けた検出信号を増幅してＡＤＣ２３０へ出力する。

【0082】

ＡＤＣ２３０は、増幅部２２０から受けた検出信号をデジタル信号に変換して生成部２５０へ出力する。

【0083】

＜生成部＞
生成部２５０は、信号検出部１００または１００Ａにより検出された電流の、商用交流電力の交流電圧に対する位相Φと、当該電流の電荷量Ｑとの対応関係を示すデータを生成する。

【0084】

より詳細には、生成部２５０は、信号出力部１２０または１２０Ａから検出信号を受けて、受けた検出信号から商用交流電力の周波数成分を抽出し、抽出した検出信号に基づいて、商用交流電力の交流電圧がゼロボルトとなるタイミングであるゼロクロス点を検出する。

【0085】

生成部２５０は、検出したゼロクロス点を基準とする、ＡＤＣ２３０から受けたデジタル信号の各サンプル値のサンプリングタイミングを位相Φとして算出する。また、生成部２５０は、各サンプル値と、所定のしきい値であるトリガレベルとを比較し、受けたデジタル信号のサンプル値のうちのトリガレベルを超えるサンプル値を抽出する。たとえば、トリガレベルは、商用交流電力の１周期あたりにトリガレベルを超えるサンプル値の数が所定範囲となるように予め設定される。なお、生成部２５０は、商用交流電力の１周期を、十分な位相精度を確保可能な所定長さの複数の時間に分割し、分割した各時間において最大値を取るサンプル値を抽出する構成であってもよい。

【0086】

生成部２５０は、トリガレベルを超えないサンプル値に対応する電荷量Ｑをゼロとするとともに、記憶部２８０における対応テーブルＴｂ１から、抽出したサンプル値に対応する電荷量Ｑを取得することにより、位相Φと電荷量Ｑの絶対値との対応関係を示すデータを生成する。なお、生成部２５０は、記憶部２８０における対応テーブルＴｂ１から当該サンプル値に対応する電荷量Ｑを取得する代わりに、上記トリガレベルを超えるサンプル値の絶対値を電荷量Ｑとして用いて、上記データを生成する構成であってもよい。以下、「電荷量Ｑ」というときは、特に断らない限り、遮蔽層７５を通して流れる電流の電荷量の絶対値を意味するものとする。

【0087】

たとえば、生成部２５０は、商用交流電力の交流電圧の複数周期の各々における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する。データＤｔは、複数周期データの一例である。

【0088】

より詳細には、商用交流電力の交流電圧の周期の２倍以上である生成周期Ｔ１ごとに、生成周期Ｔ１における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する。生成周期Ｔ１は、たとえば１秒である。

【0089】

図１２から図１４は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。図１２から図１４において、横軸は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、縦軸は電荷量Ｑ［ｐＣ］の絶対値を示している。図１２は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していない状態において生成部２５０により生成されるデータＤｔを示している。図１３は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生した状態において生成部２５０により生成されるデータＤｔを示している。図１４は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していない状態であって、かつ定常的なノイズとは異なる突発的なノイズが発生している状態において生成部２５０により生成されるデータＤｔを示している。突発的なノイズは、たとえばインバータに由来する低周波ノイズである。

【0090】

生成部２５０は、生成周期Ｔ１に従う生成タイミングにおいてデータＤｔを生成し、生成したデータＤｔを放電検出部２６０へ出力する。

【0091】

たとえば、生成部２５０は、単位時間あたりにＡＤＣ２３０から受けたデジタル信号のサンプル値のうちのトリガレベルを超えるサンプル値の数が所定数未満となるように、トリガレベルまたは増幅部２２０の増幅率を調整する。具体的には、生成部２５０は、単位時間あたりにＡＤＣ２３０から受けたデジタル信号のサンプル値のうちのトリガレベルを超えるサンプル値の数が所定値以上となる場合、トリガレベルを引き上げるかまたは増幅部２２０へ調整信号を出力することにより増幅部２２０の増幅率を低下させる。生成部２５０は、増幅部２２０の増幅率を調整した場合、増幅率の調整量に応じて記憶部２８０における対応テーブルＴｂ１を更新する。なお、生成部２５０は、増幅部２２０の増幅率を調整した場合、対応テーブルＴｂ１を更新する代わりに、増幅率の調整量に応じた係数を電荷量Ｑに乗じる構成であってもよい。

【0092】

たとえば、生成部２５０は、電荷量Ｑの極性を示す極性情報を生成する。より詳細には、生成部２５０は、データＤｔにおける電荷量Ｑの極性を認識可能な極性情報を生成し、生成した極性情報をデータＤｔとともに放電検出部２６０へ出力する。なお、生成部２５０は、電荷量Ｑの極性を保持したデータＤｔを生成して放電検出部２６０へ出力する構成であってもよい。

【0093】

＜放電検出部＞
放電検出部２６０は、生成部２５０により生成されたデータＤｔに基づいて、３つのＢＰＦ２１２の中からいずれか１つのＢＰＦ２１２を選択する。より詳細には、放電検出部２６０は、生成部２５０からデータＤｔを受けて、受けたデータＤｔにおいて、たとえば図１４に示すように突発的なノイズが発生していると判断した場合、突発的なノイズの周波数を通過帯域に含まないＢＰＦ２１２を選択する。そして、放電検出部２６０は、スイッチ制御信号をアナログスイッチ２１１へ出力することにより、アナログスイッチ２１１によるアナログ信号の出力先を、選択したＢＰＦ２１２に切り替える。

【0094】

たとえば、生成部２５０は、放電検出部２６０により選択されたＢＰＦ２１２の出力信号に基づいてデータＤｔを生成する。より詳細には、生成部２５０は、放電検出部２６０により選択されたＢＰＦ２１２から出力された検出信号に基づくデジタル信号をＡＤＣ２３０から受けて、受けたデジタル信号に基づいてデータＤｔを生成し、生成したデータＤｔを放電検出部２６０へ出力する。たとえば、生成部２５０は、放電検出部２６０により選択されたＢＰＦ２１２に応じた係数を電荷量Ｑに乗じて、データＤｔを生成する。

【0095】

放電検出部２６０は、生成部２５０により生成されたデータＤｔにおける電荷量Ｑの周期性を判定し、判定結果に基づいて地中ケーブル１０Ａにおける部分放電を検出する。

【0096】

たとえば、放電検出部２６０は、生成部２５０からデータＤｔを受けて、受けたデータＤｔにおける位相Φごとの電荷量Ｑの統計値を用いて電荷量Ｑの周期性を判定する。より詳細には、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔを用いて、生成周期Ｔ１における位相Φごとの電荷量Ｑの頻度Ｎを用いて電荷量Ｑの周期性を判定する。頻度Ｎは、統計値の一例である。

【0097】

（抽出処理）
放電検出部２６０は、算出した電荷量Ｑの頻度Ｎに基づいて設定される、電荷量Ｑの上限値Ｔｈ１を用いて、データＤｔの一部を抽出する抽出処理を行う。

【0098】

たとえば、放電検出部２６０は、算出した電荷量Ｑの頻度Ｎに基づいて、定常状態における電荷量Ｑの上限値Ｔｈ１を決定する。より詳細には、放電検出部２６０は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していない状態での所定期間における電荷量Ｑの分布に基づいて、定常状態における電荷量Ｑの上限値Ｔｈ１を決定する。定常状態における電荷量Ｑは、特定の位相Φで発生することなく幅広く分布しており、その頻度Ｎも全体的に多く現れる。放電検出部２６０は、所定期間における電荷量Ｑの分布に基づいて、統計的手法を用いて上限値Ｔｈ１を決定する。

【0099】

図１５および図１６は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による抽出処理の一例を示す図である。図１５および図１６において、横軸は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、縦軸は電荷量Ｑ［ｐＣ］の絶対値を示している。図１５は、放電検出部２６０による抽出処理前のデータＤｔを示している。図１６は、放電検出部２６０により抽出されたデータＤｔｒを示している。

【0100】

図１５および図１６を参照して、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔの一部を定常状態におけるデータＤｔに基づいて抽出する抽出処理を行うことにより、データＤｔｒを生成する。より詳細には、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ１より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する。すなわち、放電検出部２６０は、データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ１以下である組を除外することにより、ノイズが除去されたデータＤｔｒを生成する。

【0101】

たとえば、放電検出部２６０は、定期的または不定期に、定常状態における電荷量Ｑの上限値Ｔｈ１を更新する。電荷量Ｑに含まれるノイズの大きさは、季節、１日のうちの時間帯および地中ケーブルの周囲環境の変化等に応じて変動する場合があるところ、このように定期的または不定期に上限値Ｔｈ１を更新する構成により、たとえば季節ごとのノイズの大きさの変動を考慮してデータＤｔからノイズを除去することができるので、ノイズ除去後のデータＤｔｒに基づいて部分放電をより正確に検出することができる。

【0102】

（周期性の判定）
放電検出部２６０は、頻度Ｎに基づいて定常状態から逸脱したと判断した電流の電荷量Ｑの周期性を判定する。より詳細には、放電検出部２６０は、生成したデータＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定する。

【0103】

図１７から図２０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。図１７から図２０において、横軸は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、縦軸は電荷量Ｑ［ｐＣ］の絶対値を示している。図１７から図２０は、地中ケーブル１０Ａに部分放電が発生している状態におけるデータＤｔｒであって、異なる時期におけるデータＤｔｒを示している。

【0104】

図１７から図２０を参照して、部分放電が発生している場合においても、データＤｔｒにおける位相Φおよび電荷量Ｑとの関係を示すパターンは、発生時期ごとに異なる。このような時期に応じたパターンの変化も考慮して、部分放電を正確に検出する技術が求められる。

【0105】

たとえば、放電検出部２６０は、商用交流電力の交流電圧の１周期を複数の位相範囲にそれぞれ分割した複数の位相区間Φｓの各々における電荷量Ｑの総和Ｑｓｕｍを算出し、電荷量Ｑの周期性として、複数の位相区間Φｓにおける総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する。たとえば、位相区間Φｓごとの総和Ｑｓｕｍの１８０°の位相差を判別可能となるように位相範囲が設定される。隣接する２つの位相区間Φｓは、一部が互いに重複していてもよい。一例として、位相範囲は３０°に設定される。

【0106】

より詳細には、放電検出部２６０は、生成したデータＤｔｒにおいて、位相区間Φｓの下端の位相Φ１をゼロ°から５°ずつ増加させながら、位相Φ１から位相（Φ１＋３０°）までの位相区間Φｓにおける電荷量Ｑの総和Ｑｓｕｍを算出することにより、７２個の位相区間Φｓと、総和Ｑｓｕｍとの対応関係を示す区間データＤｔｓを生成する。具体的には、放電検出部２６０は、位相区間Φｓ１はゼロ°から３０°、位相区間Φｓ２は５°から３５°というように、位相区間Φｓ３以後も同様に５°ずつシフトさせた位相区間Φｓにおける総和Ｑｓｕｍを算出する。なお、位相区間Φｓ６７において３３０°から３６０°における総和Ｑｓｕｍを計算し、位相区間Φｓ６８以降は、再びゼロ°から５°ずつ増加させた電荷量Ｑの値を用いる。

【0107】

放電検出部２６０は、生成部２５０からデータＤｔを受けて、受けたデータＤｔの一部を抽出してデータＤｔｒを生成するたびに、区間データＤｔｓを生成する。

【0108】

放電検出部２６０は、区間データＤｔｓを生成すると、生成した区間データＤｔｓと参照区間データＤｒｅｆとを比較し、比較結果に基づいて、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生したと仮判断する。参照区間データＤｒｅｆは、直前に生成した区間データＤｔｓであってもよいし、過去の一定期間において生成した複数の区間データＤｔｓを平均化することにより生成した平均区間データであってもよい。

【0109】

より詳細には、放電検出部２６０は、生成した区間データＤｔｓと参照区間データＤｒｅｆとの、対応する位相区間Φｓごとの総和Ｑｓｕｍの差分の２乗の和を算出し、算出した和が所定のしきい値以上である場合、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生したと仮判断する。

【0110】

放電検出部２６０は、区間データＤｔｓと参照区間データＤｒｅｆとの比較結果に基づいて部分放電が発生したと仮判断した場合、当該区間データＤｔｓを用いて総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する。

【0111】

たとえば、放電検出部２６０は、区間データＤｔｓの自己相関に基づいて、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する。

【0112】

図２１は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による相関係数の算出の一例を示す図である。

【0113】

図２１を参照して、放電検出部２６０は、区間データＤｔｓと、位相Φをずらした区間データＤｔｓとの相関に基づいて、区間データＤｔｓの相関データＲを生成する。より詳細には、放電検出部２６０は、区間データＤｔｓの位相区間Φｓをシフトさせた区間データＤｔｓであるシフト区間データＤｔｓを生成し、位相区間Φｓのシフト量ｎと、区間データＤｔｓとシフト区間データＤｔｓとの相関係数ｒ（ｎ）との対応関係を示す相関データＲを生成する。放電検出部２６０は、生成した相関データＲに基づいて、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する。

【0114】

図２２および図２３は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成される相関データの一例を示す図である。図２２および図２３において、横軸はシフト量ｎを示しており、縦軸は相関係数ｒ（ｎ）を示している。図２２は、図１２に示すデータＤｔについての抽出処理を行い、生成したデータＤｔｒに基づいて生成した区間データＤｔｓの相関データＲ１を示している。図２３は、図１３に示すデータＤｔについての抽出処理を行い、生成したデータＤｔｒに基づいて生成した区間データＤｔｓの相関データＲ２を示している。

【0115】

図２２を参照して、相関データＲ１は、シフト量ｎがゼロ、１および７１のときは相関係数ｒ（ｎ）が高い一方で、シフト量ｎが３から７０のときは相関係数ｒ（ｎ）が約ゼロである。

【0116】

図２３を参照して、相関データＲ２は、２つの極小値と、シフト量がゼロおよび７１のときを除く１つの極大値とを有する。より詳細には、相関データＲ１は、シフト量ｎのゼロから約１８への増大に伴って相関係数ｒ（ｎ）が低下し、シフト量ｎの約１９から約３６への増大に伴って相関係数ｒ（ｎ）が増大し、シフト量ｎの約３７から約５５への増大に伴って相関係数ｒ（ｎ）が低下し、シフト量ｎの約５６から７１への増大に伴って相関係数ｒ（ｎ）が増大する。

【0117】

相関データＲ２における２つの極小値および１つの極大値は、図１３に示す電荷量Ｑの２つのピークに対応している。

【0118】

たとえば、放電検出部２６０は、相関データＲが１つの極大値を有し、かつ極大値のシフト量ｎに対応する位相が所定範囲内である場合に、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があると判定する。

【0119】

一例として、放電検出部２６０は、相関データＲと、しきい値ＴｈＡを用いて、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があるか否かを判定する。

【0120】

すなわち、放電検出部２６０は、相関データＲの極大値がしきい値ＴｈＡよりも大きく、かつ極大値のシフト量ｎに対応する位相がたとえば１７０°から１９０°の範囲内である場合、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があると判定する。

【0121】

一方、放電検出部２６０は、相関データＲの極大値がしきい値ＴｈＡ以下であるか、または極大値のシフト量ｎに対応する位相がたとえば１７０°から１９０°の範囲外である場合、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性はないと判定する。

【0122】

たとえば、放電検出部２６０は、生成部２５０により生成された極性情報にさらに基づいて部分放電を検出する。より詳細には、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けた極性情報に基づいて、データＤｔｒにおける電荷量Ｑの極性が正極性と負極性とで交互に遷移しているか否かを判断する。

【0123】

そして、放電検出部２６０は、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があり、かつ総和Ｑｓｕｍに対応する電荷量Ｑの極性が正極性と負極性とで交互に遷移していると判断した場合、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していると判断する。

【0124】

一方、放電検出部２６０は、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性がないと判定した場合、または総和Ｑｓｕｍに対応する電荷量Ｑが正極性と負極性とで交互に遷移していないと判断した場合、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していないと判断する。

【0125】

たとえば、放電検出部２６０は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生したと判断した場合、判断結果をＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いて、図示しないサーバへ通知する。

【0126】

＜変形例＞
（周期性の判定の他の例）
たとえば、放電検出部２６０は、相関データＲが２つの極小値および１つの極大値を有し、２つの極小値の間のシフト量ｎの差分に対応する位相差が所定範囲内であり、かつ極大値のシフト量ｎに対応する位相が所定範囲内である場合に、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があると判定する。

【0127】

一例として、放電検出部２６０は、相関データＲと、しきい値ＴｈＡ，ＴｈＢとを用いて、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があるか否かを判定する。ここで、しきい値ＴｈＡはしきい値ＴｈＢよりも大きいものとする。

【0128】

すなわち、放電検出部２６０は、相関データＲの極大値がしきい値ＴｈＡよりも大きく、相関データＲの２つの極小値がしきい値ＴｈＢよりも小さく、２つの極小値の間のシフト量ｎの差分に対応する位相差がたとえば１７０°から１９０°の範囲内であり、かつ極大値のシフト量ｎに対応する位相がたとえば１７０°から１９０°の範囲内である場合、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があると判定する。

【0129】

一方、放電検出部２６０は、相関データＲの極大値がしきい値ＴｈＡ以下であるか、相関データＲの２つの極小値がしきい値ＴｈＢ以上であるか、２つの極小値の間のシフト量ｎの差分に対応する位相差がたとえば１７０°から１９０°の範囲外であるか、または極大値のシフト量ｎに対応する位相がたとえば１７０°から１９０°の範囲外である場合、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性はないと判定する。

【0130】

（抽出処理の他の例１）
放電検出部２６０は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していない状態での所定期間における電荷量Ｑの分布に基づいて上限値Ｔｈ１を決定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。生成部２５０により生成されるデータＤｔに含まれるノイズの大きさはデータＤｔごとに変動し得るため、定常状態における電荷量Ｑの上限値Ｔｈ１を用いてデータＤｔの一部を抽出する構成では、ノイズをデータＤｔから正確に除去することができない場合がある。これに対して、放電検出部２６０は、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生している状態での所定期間における電荷量Ｑの分布に基づいて、電荷量Ｑの上限値Ｔｈ２を決定する構成であってもよい。

【0131】

再び図１５を参照して、たとえば、放電検出部２６０は、データＤｔにおける、位相Φがゼロ°から３０°のときの電荷量Ｑの分布、位相Φが１３５°から１９５°のときの電荷量Ｑの分布、および位相Φが３３０°から３６０°のときの電荷量Ｑの分布等の、ピーク値以外の電荷量Ｑの分布に基づいて、統計的手法を用いて上限値Ｔｈ２を決定する。

【0132】

そして、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ２より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する。

【0133】

たとえば、放電検出部２６０は、生成部２５０からデータＤｔを受けるたびに、受けたデータＤｔに基づいて上限値Ｔｈ２を決定し、当該データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ２より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する。このように、データＤｔに基づいて上限値Ｔｈ２を決定し、決定した上限値Ｔｈ２を用いて当該データＤｔの一部を抽出する構成により、抽出処理と、抽出処理に用いる上限値Ｔｈ２の決定とを同期させることができるので、より正確にデータＤｔからノイズを除去することができるとともに、生成したデータＤｔｒに基づいて微弱な部分放電を検出することができるので、部分放電をより早期に検出することができる。

【0134】

（抽出処理の他の例２）
図２４は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。図２４において、横軸は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、縦軸は電荷量Ｑのレベルを示している。図２４では、位相Φの分解能が５°であるデータＤｔを示している。

【0135】

放電検出部２６０は、データＤｔに基づいて、交流電圧の１周期を所定間隔で区切った各位相区間Φｒにおける電荷量Ｑの最大値である最大電荷量Ｑｍａｘを特定する。放電検出部２６０は、特定した各最大電荷量Ｑｍａｘのうちの最小値を上限値Ｔｈ３として決定する。上限値Ｔｈ３は、しきい値の一例である。

【0136】

一例として、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔに基づいて、交流電圧の１周期である３６０°を１０°間隔で区切った位相区間Φｒ１から位相区間Φｒ３６の各々における最大電荷量Ｑｍａｘを特定する。

【0137】

図２５は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により特定される最大電荷量Ｑｍａｘの一例を示す図である。図２５において、横軸は位相区間Φｒを示しており、縦軸は最大電荷量Ｑｍａｘのレベルを示している。

【0138】

図２５を参照して、放電検出部２６０は、特定した各最大電荷量Ｑｍａｘのうちの、ゼロを除いて最も小さい値である最大電荷量Ｑｍａｘ３６を、上限値Ｔｈ３として決定する。上述したように、生成部２５０は、ＡＤＣ２３０から受けたデジタル信号の各サンプル値のうちの、トリガレベルを超えないサンプル値に対応する電荷量Ｑをゼロとするとともに、記憶部２８０における対応テーブルＴｂ１からトリガレベルを超えるサンプル値に対応する電荷量Ｑを取得することにより、データＤｔを生成する。すなわち、データＤｔには、電荷量Ｑの値としてゼロが含まれる場合がある。これに対して、放電検出部２６０は、特定した各最大電荷量Ｑｍａｘのうちの、ゼロを除いて最も小さい値である最大電荷量Ｑｍａｘ３６を、上限値Ｔｈ３として決定する構成により、ノイズを除去するための適切な上限値Ｔｈ３を決定することができる。

【0139】

図２６は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。図２６において、横軸は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、縦軸は電荷量Ｑのレベルを示している。

【0140】

図２６を参照して、放電検出部２６０は、決定した上限値Ｔｈ３を用いて、データＤｔの一部を抽出し、抽出したデータＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定する。より詳細には、放電検出部２６０は、データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ３より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成し、データＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定する。放電検出部２６０は、周期性の判定結果に基づいて、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電を検出する。

【0141】

たとえば、放電検出部２６０は、生成部２５０からデータＤｔを受けるたびに、受けたデータＤｔに基づいて上限値Ｔｈ３を決定し、当該データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ３より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する。このように、データＤｔに基づいて上限値Ｔｈ３を決定し、決定した上限値Ｔｈ３を用いて当該データＤｔの一部を抽出する構成により、抽出処理と、抽出処理に用いる上限値Ｔｈ３の決定とを同期させることができるので、より正確にデータＤｔからノイズを除去することができるとともに、生成したデータＤｔｒに基づいて微弱な部分放電を検出することができるので、部分放電をより早期に検出することができる。

【0142】

図２７は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるデータＤｔの一例を示す図である。図２７は、図２４に示すデータＤｔにおける位相Φと頻度Ｎとの対応関係を極座標系に示したものである。図２７において、偏角は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、動径は電荷量Ｑのレベルを示している。

【0143】

図２８は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における放電検出部により生成されるデータＤｔｒの一例を示す図である。図２８は、図２６に示すデータＤｔｒにおける位相Φと頻度Ｎとの対応関係を極座標系に示したものである。図２８において、偏角は位相Φ［ｄｅｇｒｅｅ］を示しており、動径は電荷量Ｑのレベルを示している。

【0144】

図２７および図２８を参照して、データＤｔｒは、データＤｔにおけるノイズが除去されているので、データＤｔと比べて、電荷量Ｑの１８０°の周期性を認識し易い。

【0145】

なお、放電検出部２６０は、交流電圧の１周期を１０°間隔で区切った位相区間Φｒ１から位相区間Φｒ３６の各々における最大電荷量Ｑｍａｘを特定する構成に限定されず、交流電圧の１周期を、１０°以外の間隔で区切った複数の位相区間Φｒの各々における最大電荷量Ｑｍａｘを特定する構成であってよい。ここで、当該間隔が小さすぎる場合、ノイズを多く含むデータＤｔｒが生成される可能性がある一方で、当該間隔が大きすぎる場合、部分放電による電荷量Ｑの成分が除去されたデータＤｔｒが生成されてしまう可能性がある。当該間隔の最適値は、データＤｔにおける位相Φの分解能等に応じて異なる。たとえば、放電検出部２６０は、データＤｔにおける位相Φの分解能等に応じ間隔を決定し、交流電圧の１周期を、決定した間隔で区切った複数の位相区間Φｒの各々における最大電荷量Ｑｍａｘを特定する。

【0146】

（抽出処理の他の例３）
図２９は、本開示の実施の形態の変形例に係る部分放電検出装置における生成部により生成されるヒストグラムＨｑの一例を示す図である。図２９において、横軸は頻度Ｎの総和を示しており、縦軸は電荷量Ｑのレベルを示している。図２９は、図２４に示すデータＤｔにおける電荷量Ｑのレベルごとの、すべての位相Φにおける頻度Ｎの総和Ｓｎを示すヒストグラムＨｑである。

【0147】

図２９を参照して、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔにおいて、電荷量Ｑのレベルごとの、すべての位相Φにおける頻度Ｎの総和Ｓｎを集計することによりヒストグラムＨｑを生成する。ここで、ヒストグラムＨｑは、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生している場合、部分放電の電荷量Ｑに由来するピークＰ１を含む度数分布Ｈｑ１と、ノイズの電荷量Ｑに由来するピークＰ２を含む度数分布Ｈｑ２とを有すると考えられる。ここで、ピークＰ１における電荷量Ｑ１のレベルは、ピークＰ２における電荷量Ｑ１のレベルよりも大きい。そこで、放電検出部２６０は、ヒストグラムＨｑにおけるピークＰ１とピークＰ２との間における総和Ｓｎの変化点に対応する電荷量Ｑのレベルを、抽出処理に用いるしきい値として決定する。一例として、放電検出部２６０は、度数分布Ｈｑ２における、電荷量Ｑのレベルの平均値と、電荷量Ｑのレベルの分散σとの和を、上限値Ｔｈ４として決定する。

【0148】

放電検出部２６０は、当該データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ４より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する。放電検出部２６０は、生成したデータＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定し、判定結果に基づいて地中ケーブル１０Ａにおける部分放電を検出する。

【0149】

（抽出処理の他の例４）
生成部２５０は、商用交流電力の交流電圧の複数周期の各々における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。生成部２５０は、商用交流電力の交流電圧の１周期における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔｘを生成する構成であってもよい。生成部２５０は、データＤｔｘを生成すると、生成したデータＤｔｘを放電検出部２６０へ出力する。

【0150】

たとえば、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔｘにおける、電荷量Ｑの最小値に所定値を加えた値を上限値Ｔｈ５として決定する。放電検出部２６０は、当該データＤｔｘにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ５より大きい組を抽出したデータＤｔｘｒを生成する。放電検出部２６０は、データＤｔｒの代わりに、生成したデータＤｔｘｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定する構成であってもよい。

【0151】

あるいは、放電検出部２６０は、生成部２５０から受けたデータＤｔｘにおける電荷量Ｑの最大値の包絡線を生成し、生成した包絡線の最小値を上限値Ｔｈ６として決定する。放電検出部２６０は、当該データＤｔｘにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ６より大きい組を抽出したデータＤｔｘｒを生成する。

【0152】

あるいは、放電検出部２６０は、部分放電により生じる電荷量ＱはデータＤｔｘにおいて正規分布関数の形状を有しているので、生成部２５０から受けたデータＤｔｘにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、部分放電により生じる電荷量Ｑの形状に対応する組を除外し、残りの組のうちの電荷量Ｑの最大値を上限値Ｔｈ７として決定する。放電検出部２６０は、当該データＤｔｘにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ７より大きい組を抽出したデータＤｔｘｒを生成する。

【0153】

（周期性の判定の他の例１）
たとえば、放電検出部２６０は、第１の生成タイミングにおいて生成されたデータＤｔから抽出したデータＤｔｒに含まれる位相Φと電荷量Ｑとの組の数が所定値未満である場合、当該データＤｔｒと、第２の生成タイミングにおいて生成されたデータＤｔから抽出したデータＤｔｒとに基づいて、電荷量Ｑの周期性を判定する。

【0154】

より詳細には、放電検出部２６０は、生成したデータＤｔｒに含まれる位相Φと電荷量Ｑとの組の数が所定値以上である場合、当該データＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定する。

【0155】

一方、放電検出部２６０は、生成したデータＤｔｒであるデータＤｔｒ１に含まれる位相Φと電荷量Ｑとの組の数が所定値未満である場合、電荷量Ｑの周期性の判定を保留し、生成部２５０からの新たなデータＤｔを待ち受ける。放電検出部２６０は、生成部２５０から新たなデータＤｔを受けて、受けたデータＤｔについての抽出処理を行うことにより、データＤｔｒであるデータＤｔｒ２を生成する。そして、放電検出部２６０は、データＤｔｒ１に含まれる位相Φと電荷量Ｑとの組と、データＤｔｒ２に含まれる位相Φと電荷量Ｑとの組とを含むデータＤｔｒ１２を生成し、生成したデータＤｔｒ１２における電荷量Ｑの周期性を判定する。

【0156】

（周期性の判定の他の例２）
放電検出部２６０は、区間データＤｔｓの自己相関に基づいて、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定し、判定結果に基づいて部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。

【0157】

たとえば、放電検出部２６０は、データＤｔｒを学習モデルに与えることにより、部分放電の検出結果を得る。

【0158】

より詳細には、記憶部２８０は、データＤｔｒを受けて、受けたデータＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性の判定結果を出力する学習モデル、を記憶している。当該学習モデルは、ニューラルネットワークに対して、データＤｔｒを学習データとして用いて、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電の発生の有無を判定できるように機械学習させることにより生成される。

【0159】

放電検出部２６０は、データＤｔｒを生成すると、生成したデータＤｔｒを記憶部２８０における学習モデルに与えることにより、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電の発生の有無の判定結果を得る。

【0160】

［動作の流れ］
図３０は、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置が部分放電の検出を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。

【0161】

図３０を参照して、まず、部分放電検出装置５００は、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５を通して流れる電流の検出を開始する。より詳細には、部分放電検出装置５００は、遮蔽層７５を通して流れる電流に基づく検出信号の生成を開始する（ステップＳ１０２）。

【0162】

次に、部分放電検出装置５００は、生成周期Ｔ１に従うタイミングを待ち受け（ステップＳ１０４でＮＯ）、生成周期Ｔ１に従うタイミングにおいて（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、生成した検出信号に基づいて、生成周期Ｔ１における位相Φと電荷量Ｑの絶対値との対応関係を示すデータＤｔを生成する（ステップＳ１０６）。

【0163】

次に、部分放電検出装置５００は、生成したデータＤｔについての抽出処理を行う。より詳細には、部分放電検出装置５００は、データＤｔにおける位相Φおよび電荷量Ｑの組のうちの、電荷量Ｑが上限値Ｔｈ１より大きい組を抽出したデータＤｔｒを生成する（ステップＳ１０８）。

【0164】

次に、部分放電検出装置５００は、生成したデータＤｔｒに基づいて、７２個の位相区間Φｓと、総和Ｑｓｕｍとの対応関係を示す区間データＤｔｓを生成する（ステップＳ１１０）。

【0165】

次に、部分放電検出装置５００は、生成した区間データＤｔｓと参照区間データＤｒｅｆとを比較する。より詳細には、部分放電検出装置５００は、区間データＤｔｓと参照区間データＤｒｅｆとの、対応する位相区間Φｓごとの総和Ｑｓｕｍの差分の２乗の和を算出し、算出した和と所定のしきい値とを比較する（ステップＳ１１２）。

【0166】

次に、部分放電検出装置５００は、算出した和が当該しきい値未満である場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電は発生していないと判断し、生成周期Ｔ１に従う新たなタイミングを待ち受ける（ステップＳ１０４でＮＯ）。

【0167】

一方、部分放電検出装置５００は、算出した和が当該しきい値以上である場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していると仮判断し、区間データＤｔｓの相関データＲを生成する（ステップＳ１１６）。

【0168】

次に、部分放電検出装置５００は、生成した相関データＲに基づいて、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。

【0169】

次に、部分放電検出装置５００は、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性がないと判定した場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電は発生していないと判断し、生成周期Ｔ１に従う新たなタイミングを待ち受ける（ステップＳ１０４でＮＯ）。

【0170】

一方、部分放電検出装置５００は、総和Ｑｓｕｍに１８０°の周期性があると判定した場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、地中ケーブル１０Ａにおいて部分放電が発生していると判断し、判断結果をサーバへ通知する（ステップＳ１２２）。

【0171】

次に、部分放電検出装置５００は、生成周期Ｔ１に従う新たなタイミングを待ち受ける（ステップＳ１０４でＮＯ）。

【0172】

なお、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００における生成部２５０は、商用交流電力の交流電圧の周期の２倍以上である生成周期Ｔ１ごとに、生成周期Ｔ１における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。生成部２５０は、商用交流電力の交流電圧の周期ごとに、当該周期における位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する構成であってもよい。

【0173】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００における放電検出部２６０は、データＤｔの抽出処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部２６０は、データＤｔの抽出処理を行わない構成であってもよい。

【0174】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００における放電検出部２６０は、区間データＤｔｓを生成し、生成した区間データＤｔｓの自己相関に基づいて、電荷量Ｑの周期性として、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部２６０は、区間データＤｔｓを生成することなく、データＤｔｒの自己相関に基づいて電荷量Ｑの周期性を判定する構成であってもよい。

【0175】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００における放電検出部２６０は、位相区間Φｓごとの総和Ｑｓｕｍの１８０°の位相差を判別可能となるように３０°の位相範囲が設定された区間データＤｔｓを生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部２６０は、３０°以外の任意の位相範囲が設定された区間データＤｔｓを生成する構成であってもよい。

【0176】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００における放電検出部２６０は、区間データＤｔｓとシフト区間データＤｔｓとの相関係数ｒ（ｎ）との対応関係を示す相関データＲを生成し、生成した相関データＲに基づいて、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部２６０は、シフト区間データＤｔｓおよび相関データＲを用いることなく、たとえば、機械学習法を用いて、区間データＤｔｓの解析を行うことにより、総和Ｑｓｕｍの周期性を判定する構成であってもよい。

【0177】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００では、処理部２００におけるフィルタ処理部２１０は３つのＢＰＦ２１２を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。フィルタ処理部２１０は、２つ以下のＢＰＦ２１２を有する構成であってもよいし、４つ以上のＢＰＦ２１２を有する構成であってもよい。また、フィルタ処理部２１０は、アナログスイッチ２１１およびＢＰＦ２１２の代わりに、ハイパスフィルタを有する構成であってもよい。

【0178】

また、本開示の実施の形態に係る部分放電検出装置５００における処理部２００は、放電検出部２６０を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。処理部２００は、放電検出部２６０を備えない構成であってもよい。この場合、処理部２００は、放電検出部２６０の代わりに表示処理部を備える。当該表示処理部は、放電検出部２６０と同様にして、データＤｔｒを生成し、生成したデータＤｔｒを図示しない表示装置に表示する処理を行う。

【0179】

たとえば、当該表示処理部は、図２８に示すように、生成したデータＤｔにおける位相Φと頻度Ｎとの対応関係を示す極座標系を表示する処理を行う。なお、当該表示処理部は、データＤｔにおける位相Φと電荷量Ｑとの対応関係を示す極座標系を表示する処理を行う構成であってもよいし、データＤｔにおける位相Φと電荷量Ｑおよび頻度Ｎの積との対応関係を示す極座標系を表示する処理を行う構成であってもよい。また、当該表示処理部は、図２６に示すように、データＤｔｒを含む２次元直交座標系を表示する処理を行う構成であってもよいし、また、当該２次元直交座標系において、頻度Ｎをスケール化してプロットの濃淡または色彩により表現する構成であってもよい。また、当該表示処理部は、Ｘ軸を位相Φとし、Ｙ軸を電荷量Ｑとし、Ｚ軸を頻度Ｎとする３次元直交座標系であって、データＤｔｒを含む３次元直交座標系を表示する処理を行う構成であってもよい。

【0180】

部分放電検出装置５００のユーザは、表示装置に表示されたデータＤｔｒを参照することにより、データＤｔｒにおける電荷量Ｑの周期性を判定し、判定結果に基づいて、地中ケーブル１０Ａにおける部分放電が発生しているか否かを判断する。

【0181】

ところで、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することが可能な技術が望まれる。より詳細には、従来、ＡＩを用いてケーブルにおける部分放電を検出する技術が知られている。しかしながら、ＡＩを用いて部分放電を検出する場合、正確に部分放電を検出するために、機械学習のための膨大な量の教師データが必要となる。また、季節など時期に応じた位相Φと電荷量Ｑとの関係を示すパターンの変化も考慮して部分放電を正確に検知しようとすると、さらに膨大な量の教師データが必要となる。

【0182】

これに対して、本開示の部分放電検出装置５００では、信号検出部１００または１００Ａは、遮蔽層７５を通して流れる電流を検出する。生成部２５０は、信号検出部１００または１００Ａにより検出された電流の、商用交流電力の交流電圧に対する位相Φと、当該電流の電荷量Ｑとの対応関係を示すデータＤｔを生成する。放電検出部２６０は、生成部２５０により生成されたデータＤｔにおける電荷量Ｑの周期性を判定し、判定結果に基づいて部分放電を検出する。

【0183】

遮蔽層７５を通して流れる電流の電荷量Ｑは部分放電の電荷量に対応するところ、このように、商用交流電力の交流電圧に対する、遮蔽層７５を通して流れる電流の電荷量Ｑの周期性に着目し、電荷量Ｑの周期性の判定結果に基づいて部分放電を検出する構成により、たとえばＡＩを用いて部分放電を検出する構成と比べて、簡易な処理および構成でケーブルにおける部分放電を検出することができる。

【0184】

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0185】

上述の実施形態の各処理（各機能）は、１または複数のプロセッサを含む処理回路（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）により実現される。上記処理回路は、上記１または複数のプロセッサに加え、１または複数のメモリ、各種アナログ回路、各種デジタル回路が組み合わされた集積回路等で構成されてもよい。上記１または複数のメモリは、上記各処理を上記１または複数のプロセッサに実行させるプログラム（命令）を格納する。上記１または複数のプロセッサは、上記１または複数のメモリから読み出した上記プログラムに従い上記各処理を実行してもよいし、予め上記各処理を実行するように設計された論理回路に従って上記各処理を実行してもよい。上記プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、およびＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等、コンピュータの制御に適合する種々のプロセッサであってよい。なお、物理的に分離した上記複数のプロセッサが互いに協働して上記各処理を実行してもよい。たとえば、物理的に分離した複数のコンピュータのそれぞれに搭載された上記プロセッサがＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ （Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、およびインターネット等のネットワークを介して互いに協働して上記各処理を実行してもよい。上記プログラムは、外部のサーバ装置等から上記ネットワークを介して上記メモリにインストールされても構わないし、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および半導体必須メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通し、上記記録媒体から上記メモリにインストールされても構わない。

【0186】

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
商用交流電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有するケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された前記電流の、前記商用交流電力の交流電圧に対する位相と、前記電流の電荷量との対応関係を示すデータを生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記データにおける前記電荷量の周期性を判定し、判定結果に基づいて前記部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、前記データと、前記生成部により過去に生成された前記データに基づく参照データとを比較し、比較結果に基づいて、前記部分放電が発生しているか否かを仮判断し、
前記放電検出部は、前記仮判断の結果および前記判定結果に基づいて、前記部分放電が発生しているか否かを判断する、部分放電検出装置。

【符号の説明】

【0187】

１０，１０Ａ，１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂ，１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０Ｃ，１０Ｃ１，１０Ｃ２ 地中ケーブル
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ケーブル端末
１２ ケーブル
１３，１５ 接地ノード
１４ 接地用ケーブル
３１ マンホール
４１，４１Ａ，４１Ｂ 普通接続部
４２，４２Ａ，４２Ｂ 絶縁接続部
４３，４３Ａ，４３Ｂ 地上接続部
５３ 導電ケーブル
７１ 導体
７２ 内部半導電層
７３ 絶縁体
７４ 外部半導電層
７５ 遮蔽層
７６ シース
７７ 絶縁筒
８１ 端子
１００，１００Ａ 信号検出部
１１０ ＣＴ
１２０，１２０Ａ 信号出力部
１０１ リングコア
１０２ 巻線
１０５，１０６ 金属箔電極
２００ 処理部
２１０ フィルタ処理部
２１１ アナログスイッチ
２１２，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃ ＢＰＦ
２２０ 増幅部
２３０ ＡＤＣ
２５０ 生成部
２６０ 放電検出部
２８０ 記憶部
５００，５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ，５１０ 部分放電検出装置
５０１ 部分放電検出システム
５０２ 送電システム

【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】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】