特開 2024-3552 部分放電検査方法及び部分放電検査装置

(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】P2024003552

(43)【公開日】2024-01-15

(54)【発明の名称】部分放電検査方法及び部分放電検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20240105BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022102762

(22)【出願日】2022-06-27

(71)【出願人】

【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

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神谷 朋輝

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇介

(72)【発明者】

【氏名】長 広明

(72)【発明者】

【氏名】石田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】白石 創

【テーマコード（参考）】

2G015

【Ｆターム（参考）】

2G015AA06

2G015AA30

2G015BA04

2G015BA06

2G015CA01

(57)【要約】

【課題】部分放電の発生の有無を検査するために有用な部分放電検査方法及び部分放電検査装置を提供することにある。
【解決手段】実施形態に係る部分放電検査方法は、センサによって計測された複数のパルス信号を含む電気信号を取得するステップと、取得された電気信号から複数のパルス信号の各々を抽出するステップと、抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報、周波数成分を示す周波数成分情報及び信号強度を示す信号強度情報を取得するステップと、取得された時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が抽出されたパルス信号毎にプロットされたマップを作成するステップとを具備する。作成されたマップは、電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力機器に取り付けられたセンサによって計測された複数のパルス信号を含む電気信号を取得するステップと、
前記取得された電気信号から前記複数のパルス信号の各々を抽出するステップと、
前記抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報、周波数成分を示す周波数成分情報及び信号強度を示す信号強度情報を取得するステップと、
前記取得された時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が前記抽出されたパルス信号毎にプロットされたマップを作成するステップと
を具備し、
前記作成されたマップは、前記電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる
部分放電検査方法。

【請求項2】

前記抽出するステップは、前記取得された電気信号に対してローパスフィルタを適用し、当該ローパスフィルタを通過した信号値の平均値を超える信号値に基づいて当該電気信号に含まれる複数のパルス信号の各々を抽出するステップを含む請求項１記載の部分放電検査方法。

【請求項3】

前記時間成分情報によって示される時間成分は、前記パルス信号の時間幅の加重平均を含む請求項１記載の部分放電検査方法。

【請求項4】

前記周波数成分情報によって示される周波数成分は、前記パルス信号に対してフーリエ変換を適用した結果の加重平均を含む請求項１記載の部分放電検査方法。

【請求項5】

前記信号強度情報によって示される信号強度は、前記パルス信号の信号値の絶対値の最大値を含む請求項１載の部分放電検査方法。

【請求項6】

前記作成されたマップに基づいて、前記部分放電の発生の有無を検査するステップを具備する請求項１記載の部分放電検査方法。

【請求項7】

前記検査するステップは、前記作成されたマップの経時変化に基づいて前記部分放電の発生の有無を検査するステップを含む請求項６記載の部分放電検査方法。

【請求項8】

前記検査するステップは、前記作成されたマップと部分放電を発生している電力機器に取り付けられたセンサによって計測された電気信号に基づいて作成された過去のマップとを比較することによって前記部分放電の発生の有無を検査するステップを含む請求項６記載の部分放電検査方法。

【請求項9】

前記検査するステップは、過去に作成されたマップを学習することによって生成された統計モデルを用いて前記部分放電の発生の有無を検査するステップを含む請求項６記載の部分放電検査方法。

【請求項10】

前記統計モデルは、畳み込みニューラルネットワークである請求項９記載の部分放電検査方法。

【請求項11】

前記統計モデルは、ランダムフォレストである請求項９記載の部分放電検査方法。

【請求項12】

前記検査するステップは、前記作成されたマップにプロットされた信号強度情報によって示される信号強度が予め定められた値以上であるか否かに基づいて前記部分放電の発生の有無を検査するステップを含む請求項６記載の部分放電検査方法。

【請求項13】

前記検査するステップは、前記作成されたマップにおける前記時間成分情報、前記周波数成分情報及び前記信号強度情報の組み合わせに対応する複数のプロットが離散性を有するか否かに基づいて前記部分放電の発生の有無を検査するステップを含む請求項６記載の部分放電検査方法。

【請求項14】

前記作成されたマップを表示するステップを具備する請求項１記載の部分放電検査方法。

【請求項15】

前記電気信号は、前記電力機器の盤面の電位を表す信号である請求項１～１４のいずれか一項に記載の部分放電検査方法。

【請求項16】

前記電気信号は、前記電力機器に接続される接地線を流れる電流を表す信号である請求項１～１４のいずれか一項に記載の部分放電検査方法。

【請求項17】

前記電気信号は、前記電力機器の動作に応じて生じる電磁波を表す信号である請求項１～１４のいずれか一項に記載の部分放電検査方法。

【請求項18】

前記電気信号は、前記電力機器の動作に応じて生じる音波を表す信号である請求項１～１４のいずれか一項に記載の部分放電検査方法。

【請求項19】

電力機器に取り付けられたセンサによって計測された複数のパルス信号を含む電気信号を取得する第１取得手段と、
前記取得された電気信号から前記複数のパルス信号の各々を抽出する抽出手段と、
前記抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報、周波数成分を示す周波数成分情報及び信号強度を示す信号強度情報を取得する第２取得手段と、
前記取得された時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が前記抽出されたパルス信号毎にプロットされたマップを作成する作成手段と
を具備し、
前記作成されたマップは、前記電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる
部分放電検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、部分放電検査方法及び部分放電検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力設備は、社会インフラを支える設備であり、例えばインバータ装置及びスイッチギヤ等の電力機器を備える。

【0003】

電力機器は例えば表面に絶縁部を有し、当該絶縁部（の絶縁性）は経年劣化する。絶縁部の劣化は、絶縁破壊（電力機器の故障）の要因となる。

【0004】

ところで、絶縁部が劣化すると当該劣化に応じて電力機器から部分放電が発生することが知られており、当該部分放電の発生の有無を検査することは、電力機器の絶縁診断（絶縁部の劣化診断）に有用である。

【0005】

なお、部分放電の発生の有無を検査する際には電力機器の動作に応じて生じる電気信号が計測されるが、当該電気信号には、当該部分放電に基づいて生じるパルス信号（以下、部分放電信号と表記）とは別に、ノイズに起因するパルス信号（以下、ノイズ信号と表記）が含まれている場合がある。

【0006】

これによれば、電気信号に含まれるパルス信号に基づいて部分放電の発生の有無を適切に検査することが困難であり、当該検査に有用な絶縁診断技術が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６７０２５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために有用な部分放電検査方法及び部分放電検査装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態に係る部分放電検査方法は、電力機器に取り付けられたセンサによって計測された複数のパルス信号を含む電気信号を取得するステップと、前記取得された電気信号から前記複数のパルス信号の各々を抽出するステップと、前記抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報、周波数成分を示す周波数成分情報及び信号強度を示す信号強度情報を取得するステップと、前記取得された時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が前記抽出されたパルス信号毎にプロットされたマップを作成するステップとを具備する。前記作成されたマップは、前記電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の比較例におけるＴ－Ｆマップについて説明するための図。

【図2】本実施形態の比較例におけるＴ－Ｆマップについて説明するための図。

【図3】本実施形態に係る部分放電検査装置の機能構成の一例を示すブロック図。

【図4】部分放電検査装置のハードウェア構成の一例を示す図。

【図5】部分放電検査装置の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図6】電気信号の一例を示す図。

【図7】ＴＦＶマップの一例を示す図。

【図8】電力機器からの部分放電の発生の有無を検査する処理の一例について説明するための図。

【図9】電力機器からの部分放電の発生の有無を検査する処理の一例について説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
本実施形態に係る部分放電検査装置は、電力機器が有する絶縁部の劣化に応じた当該電力機器からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる。

【0012】

ここで、電力機器からの部分放電の発生の有無を検査する際には当該電力機器の動作に応じて生じる電気信号が計測されるが、当該電気信号には部分放電に基づいて生じるパルス信号（以下、部分放電信号と表記）の他にノイズに起因するパルス信号（以下、ノイズ信号と表記）が含まれている（つまり、電気信号にはノイズが発生している）。

【0013】

この場合、例えば時間軸に沿った波形の周波数特性を得ることが可能なウェーブレット変換を電気信号（パルス信号）に適用することによって当該電気信号からノイズ信号を除去することが考えられるが、例えばインバータ駆動する電力機器（例えば、インバータ盤等）の場合には、スイッチングによるノイズが大きいため、ノイズ信号を除去することが困難である。

【0014】

そこで、インバータ盤のような電力機器からの部分放電の発生を、時間－周波数解析を実施することによって作成されるＴ－Ｆマップを用いて検査するという手法（以下、本実施形態の比較例と表記）がある。以下、本実施形態の比較例について簡単に説明する。

【0015】

まず、本実施形態の比較例において用いられるＴ－Ｆマップは、電力機器の動作に応じて生じる電気信号に含まれる複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報及び周波数成分を示す周波数成分情報をプロット（マッピング）することによって作成される。

【0016】

本実施形態の比較例においては、このように作成されたＴ－Ｆマップにおける時間成分情報及び周波数成分情報の組み合わせに対応する複数のプロットが離散性を有する（つまり、部分放電信号のプロットの集合とノイズ信号のプロットの集合とが離散的に配置されている）ような場合には、少なくとも当該Ｔ－Ｆマップの作成に用いられた電気信号に部分放電信号及びノイズ信号の両方が含まれていると推定し、電力機器からの部分放電の発生があると判定する（つまり、部分放電の発生を検出する）ことができる。

【0017】

しかしながら、上記した本実施形態の比較例においては、Ｔ－Ｆマップを参照したとしても電力機器からの部分放電の発生を検出することができない場合がある。

【0018】

ここで、図１は、部分放電を発生していない電力機器の動作に応じて生じる電気信号（複数のパルス信号）に基づいて作成されたＴ－Ｆマップ（以下、第１Ｔ－Ｆマップと表記）の一例を示す。また、図２は、部分放電を発生している電力機器の動作に応じて生じる電気信号（複数のパルス信号）に基づいて作成されたＴ－Ｆマップ（以下、第２Ｔ－Ｆマップと表記）の一例を示す。

【0019】

例えば部分放電信号とノイズ信号とで時間成分情報及び周波数成分情報とが異なるような場合には上記したようにＴ－Ｆマップにおいて複数のプロットが離散性を有するため、当該Ｔ－Ｆマップを参照することにより電力機器からの部分放電の発生があると判定することができる。しかしながら、図１に示す第１Ｔ－Ｆマップ及び図２に示す第２Ｔ－Ｆマップのように、部分放電信号のプロットの集合とノイズ信号のプロットの集合とが同じ領域に重なる（つまり、当該プロットの集合が離散的に配置されていない）場合には、部分放電の発生の有無にかかわらず同様のＴ－Ｆマップが作成されてしまうため、例えば第２Ｔ－Ｆマップを参照したとしても部分放電の発生があると判定することができない。

【0020】

すなわち、上記した本実施形態の比較例においては、部分放電信号とノイズ信号とで時間成分情報及び周波数成分情報が被るような場合には、電力機器からの部分放電の発生の有無を適切に検査することができない場合がある。

【0021】

本実施形態に係る部分放電検査装置は、このような事情を考慮して、電力機器からの部分放電の発生の有無を適切に検査することを実現するための構成を有する。

【0022】

以下、本実施形態に係る部分放電検査装置について説明する。図３は、本実施形態に係る部分放電検査装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【0023】

ここで、本実施形態に係る部分放電検査装置１０が電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するために用いられる場合、当該電力機器２０には、例えば後段に配置されるモータ等に供給される電圧を制御するように構成されたインバータ盤（インバータ装置）が含まれる。以下においては電力機器２０がインバータ盤である場合を想定して説明するが、当該電力機器２０は、例えば遮断器、断路器、整流器または変圧器等によって構成される機器（スイッチギヤ等の受配電機器）であってもよい。また、電力機器２０は、電力用変圧器、ガス絶縁開閉器、発電機またはリアクトル等のように絶縁部の劣化に応じて部分放電を発生する可能性がある機器であればよい。

【0024】

電力機器２０（インバータ盤）は表面が絶縁部で覆われた構造を有し、当該電力機器２０には、センサ２１が取り付けられている。

【0025】

なお、図３においては便宜的に１つの電力機器２０のみが示されているが、当該電力機器２０は複数であってもよい。また、複数の電力機器２０が存在する場合には、当該複数の電力機器２０と同じ数のセンサ２１が用意されていてもよいし、着脱可能に構成された１つのセンサ２１が当該複数の電力機器２０に順次取り付けられてもよい。

【0026】

図３に示すように、部分放電検査装置１０は、電気信号取得部１１、パルス信号抽出部１２、時間成分情報取得部１３、周波数成分情報取得部１４、信号強度情報取得部１５、マップ作成部１６及び検査部１７を含む。なお、部分放電検査装置１０は、電力機器２０に取り付けられているセンサ２１と接続されているものとする。

【0027】

ここで、センサ２１は、当該センサ２１が取り付けられている電力機器２０の動作に応じて生じる電気信号を計測するように構成されている。電気信号取得部１１は、このようなセンサ２１によって計測された電気信号を取得する。電気信号取得部１１によって取得される電気信号は、複数のパルス信号を含む。なお、電力機器２０が部分放電を発生している場合、複数のパルス信号には、当該部分放電に基づいて生じるパルス信号（部分放電信号）及び当該部分放電信号とは異なるノイズに起因するパルス信号（ノイズ信号）が含まれる。一方、電力機器２０が部分放電を発生していない場合、複数のパルス信号には、ノイズ信号のみが含まれる。

【0028】

パルス信号抽出部１２は、電気信号取得部１１によって取得された電気信号から複数のパルス信号の各々を抽出する。

【0029】

時間成分情報取得部１３は、パルス信号抽出部１２によって抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報を取得する。

【0030】

周波数成分情報取得部１４は、パルス信号抽出部１２によって抽出された複数のパルス信号の各々の周波数成分を示す周波数成分情報を取得する。

【0031】

信号強度情報取得部１５は、パルス信号抽出部１２によって抽出された複数のパルス信号の各々の信号強度を示す信号強度情報を取得する。

【0032】

すなわち、本実施形態においては、電気信号からパルス信号毎の時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が読み取られる。

【0033】

マップ作成部１６は、時間成分情報取得部１３によって取得された時間成分情報、周波数成分情報取得部１４によって取得された周波数成分情報及び信号強度情報取得部１５によって取得された信号強度情報がパルス信号抽出部１２によって抽出されたパルス信号毎にプロットされたマップを作成する。

【0034】

なお、上記した本実施形態の比較例においては時間成分情報及び周波数成分情報がプロットされることによって２次元のＴ－Ｆマップが作成されるものとして説明したが、本実施形態においては、時間成分情報及び周波数成分情報に追加して信号強度情報がプロットされた３次元のマップが作成される。また、本実施形態において「時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報をプロットする」とは、当該時間成分情報（によって示される時間成分）、当該周波数成分情報（によって示される周波数成分）及び信号強度情報（によって示される信号強度）の組み合わせに対応する点（プロット）をマップ上に配置することをいう。以下、本実施形態において作成されるマップを、便宜的に、ＴＦＶマップと称する。

【0035】

検査部１７は、マップ作成部１６によって作成されたＴＦＶマップに基づいて、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査する。なお、本実施形態における「電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査する」とは、当該部分放電の発生があるか否かを判定すること等を含む。

【0036】

図４は、図２に示す部分放電検査装置１０のハードウェア構成の一例を示す。部分放電検査装置１０は、ＣＰＵ１０１、不揮発性メモリ１０２、ＲＡＭ１０３及び通信デバイス１０４等を備える。また、部分放電検査装置１０は、ＣＰＵ１０１、不揮発性メモリ１０２、ＲＡＭ１０３及び通信デバイス１０４を相互に接続するバス１０５を有する。

【0037】

ＣＰＵ１０１は、部分放電検査装置１０内の各コンポーネントの動作を制御するためのプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、単一のプロセッサであってもよいし、複数のプロセッサで構成されていてもよい。ＣＰＵ１０１は、不揮発性メモリ１０２からＲＡＭ１０３にロードされる様々なプログラムを実行する。本実施形態においてＣＰＵ１０１によって実行されるプログラムには、部分放電検査プログラム１０３ａが含まれる。

【0038】

なお、上記した図３に示す電気信号取得部１１、パルス信号抽出部１２、時間成分情報取得部１３、周波数成分情報取得部１４、信号強度情報取得部１５、マップ作成部１６及び検査部１７の一部または全ては、例えばＣＰＵ１０１（つまり、部分放電検査装置１０のコンピュータ）が部分放電検査プログラム１０３ａを実行すること、すなわち、ソフトウェアによって実現されるものとする。この部分放電検査プログラム１０３ａは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して頒布されてもよいし、ネットワークを通じて部分放電検査装置１０にダウンロードされてもよい。

【0039】

ここでは各部１１～１７の一部または全てがソフトウェアによって実現されるものとして説明したが、当該各部１１～１７の一部または全ては、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ構成によって実現されてもよい。

【0040】

不揮発性メモリ１０２は、補助記憶装置として用いられる記憶媒体である。ＲＡＭ１０３は、主記憶装置として用いられる記憶媒体である。図４においては、不揮発性メモリ１０２及びＲＡＭ１０３のみが示されているが、部分放電検査装置１０は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の他の記憶装置を備えていてもよい。

【0041】

通信デバイス１０４は、外部機器との有線通信または無線通信を実行するように構成されたデバイスである。なお、本実施形態における外部機器には例えば電力機器２０に取り付けられているセンサ２１が含まれるが、部分放電検査装置１０は、通信デバイス１０４を介して、サーバ装置等の外部装置と通信可能に構成されていてもよい。

【0042】

図４においては省略されているが、部分放電検査装置１０は、例えばマウスまたはキーボードのような入力装置及びディスプレイのような表示装置を更に備えていてもよい。

【0043】

次に、図５のフローチャートを参照して、部分放電検査装置１０の処理手順の一例について説明する。なお、図５に示す処理は、例えば電力機器２０（または部分放電検査装置１０）の管理者等によって指示されたタイミングで実行されてもよいし、予め定められたタイミング（時刻）等に自動的に実行されてもよい。

【0044】

図５に示す処理が実行される場合、センサ２１は、電力機器２０の動作に応じて生じる電気信号を計測する。なお、例えばセンサ２１が過渡接地電位センサ（ＴＥＶセンサ）である場合、当該センサ２１は、例えば電力機器２０（インバータ盤）の盤面に取り付けられており、当該電力機器２０の盤面の電位を表す電気信号を計測する。センサ２１によって計測された電気信号は、例えばケーブルを介して、当該センサ２１から部分放電検査装置１０に出力（送信）される。

【0045】

電気信号取得部１１は、上記したようにセンサ２１から部分放電検査装置１０に出力された電気信号を取得する（ステップＳ１）。なお、図６はステップＳ１において取得される電気信号の一例を示しており、当該電気信号には複数のパルス信号が含まれている。

【0046】

次に、パルス信号抽出部１２は、ステップＳ１において取得された電気信号からパルス信号を抽出する（ステップＳ２）。

【0047】

この場合、パルス信号抽出部１２は、例えばステップＳ１において取得された電気信号（生波形）に対して所定のローパスフィルタを適用し、当該ローパスフィルタを通過した信号値（例えば、電圧値）の平均値を閾値とする。パルス信号抽出部１２は、このような閾値を超える信号値のうちの最大値をパルス信号のピーク値として検出し、当該検出されたピーク値を含む所定の時間範囲の信号をパルス信号として抽出することができる。

【0048】

なお、ここで説明したパルス信号を抽出する処理は一例であり、ステップＳ２においては、他の処理が実行されることによってパルス信号が抽出されてもよい。

【0049】

ステップＳ２の処理が実行されると、ステップＳ１において取得された電気信号から全てのパルス信号が検出されたか否かが判定される（ステップＳ３）。

【0050】

全てのパルス信号が検出されていないと判定された場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ２に戻って処理が繰り返される。このようにステップＳ２の処理が繰り返し実行されることにより、ステップＳ１において取得された電気信号から複数のパルス信号の各々が抽出される。

【0051】

一方、全てのパルス信号が検出されたと判定された場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ２において抽出された複数のパルス信号の各々についてステップＳ４～Ｓ７の処理が実行される。以下の説明においては、ステップＳ４～Ｓ７の処理に対象となるパルス信号を対象パルス信号と称する。

【0052】

まず、時間成分情報取得部１３は、対象パルス信号の時間成分を示す時間成分情報を取得する（ステップＳ４）。なお、本実施形態における時間成分情報によって示される時間成分は、対象パルス信号の時間幅の加重平均を含む。この対象パルス信号の時間幅の加重平均Ｔは、以下の式（１）によって算出される。

【数1】

【0053】

なお、上記した式（１）において、ｔ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）は対象パルス信号に対するサンプリング時刻、ｔ_０は対象パルス信号の重心の時刻を表している。また、式（１）におけるｓ_ｉは、サンプリング時刻ｔ_ｉにおける対象パルス信号の信号出力（信号強度）を表している。

【0054】

ステップＳ４においては、上記した式（１）によって算出された対象パルス信号の時間幅の加重平均Ｔを時間成分として示す時間成分情報が取得される。

【0055】

次に、周波数成分情報取得部１４は、対象パルス信号の周波数成分を示す周波数成分情報を取得する（ステップＳ５）。なお、本実施形態における周波数成分情報によって示される周波数成分は、対象パルス信号に対してフーリエ変換を適用した結果の加重平均（以下、対象パルス信号に対するフーリエ変換結果の加重平均と表記）を含む。この対象パルス信号に対するフーリエ変換結果の加重平均Ｆは、以下の式（２）によって算出される。

【数2】

【0056】

なお、フーリエ変換は時間領域表現を周波数領域表現に変換する解析手法であるが、上記した式（２）において、ｆ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）は、フーリエ変換後の周波数領域を表している。また、ｓ_ｉは、周波数領域ｆ_ｉにおける信号強度（周波数強度）を表している。

【0057】

ステップＳ５においては、上記した式（２）によって算出された対象パルス信号に対するフーリエ変換結果の加重平均Ｆを周波数成分として示す周波数成分情報が取得される。

【0058】

次に、信号強度情報取得部１５は、対象パルス信号の信号強度を示す信号強度情報を取得する（ステップＳ６）。なお、本実施形態における信号強度情報によって示される信号強度は、対象パルス信号の信号値（電圧値）の絶対値の最大値Ｖを含む。

【0059】

ここで説明した時間成分情報（対象パルス信号の時間成分）、周波数成分情報（対象パルスの周波数成分）及び信号強度情報（対象パルス信号の信号強度）は一例であり、本実施形態においては、ＴＦＶマップを作成するために用いられる対象パルス信号の時間成分、周波数成分及び信号強度に関する情報が取得されればよい。

【0060】

また、図５においてはステップＳ４～Ｓ６の順に処理が実行されるものとして説明したが、当該ステップＳ４～Ｓ６の処理の順番は変更されてもよいし、当該ステップＳ４～Ｓ６の処理は並列に実行されても構わない。

【0061】

上記したステップＳ４～Ｓ６の処理が実行されると、マップ作成部１６は、当該ステップＳ４～Ｓ６において取得された時間成分情報（対象パル信号の時間幅の加重平均Ｔ）、周波数成分情報（対象パルス信号に対するフーリエ変換結果の加重平均Ｆ）及び信号強度情報（対象パルス信号の信号値の絶対値の最大値Ｖ）を、予め用意されているＴＦＶマップのフォーマット上にプロットする（ステップＳ７）。

【0062】

上記したようにステップＳ４～Ｓ７の処理は、ステップＳ２において抽出された全てのパルス信号について実行される。これによれば、ステップＳ４～Ｓ６の処理が実行されることによって取得される時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報が全てのパルス信号についてプロットされたＴＦＶマップが作成される。

【0063】

なお、図７は、ＴＦＶマップ（ＴＦＶプロット）の一例を示す。本実施形態において、ＴＦＶマップは、例えば横軸を時間成分、縦軸を周波数成分とし、信号強度（電圧値）を色彩の変化で表現する形式を有するマップ（つまり、時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報を３次元的に表したマップ）であるものとする。

【0064】

再び図５に戻ると、検査部１７は、上記したように作成されたＴＦＶマップに基づいて、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査する（ステップＳ８）。

【0065】

以下、ステップＳ８の処理の一例について説明する。上記したステップＳ４～Ｓ７の処理がパルス信号毎に実行されることによって作成されたＴＦＶマップを対象ＴＦＶマップと称するものとすると、ステップＳ８の処理は、当該対象ＴＦＶマップと比較用ＴＦＶマップとを比較することによって実行される。なお、比較用ＴＦＶマップは、部分放電検査装置１０（検査部１７）の内部に予め保持されているものとする。

【0066】

具体的には、比較用ＴＦＶマップは、例えば部分放電が発生していない状態において電力機器２０に取り付けられたセンサ２１によって計測された電気信号に含まれる複数のパルス信号の各々の時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報をプロットしたＴＦＶマップ（以下、第１比較用ＴＦＶマップと表記）であるものとする。換言すれば、第１比較用ＴＦＶマップは、部分放電信号を含まない電気信号に基づいて作成されたＴＦＶマップ（部分放電が発生していない状態の電力機器２０のＴＦＶマップ）であるといえる。この場合、ステップＳ８においては、対象ＴＦＶマップと第１比較用ＴＦＶマップとの差異を評価することによって、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査することができる。

【0067】

ここで、図８は対象ＴＦＶマップの一例を示し、図９は第１比較用ＴＦＶマップの一例を示している。この場合、図８に示す対象ＴＦＶマップと図９に示す第１比較用ＴＦＶマップとにおいては、主に信号強度の点において明確な差異が観察されるため、ステップＳ８においては、電力機器２０からの部分放電の発生がある（つまり、センサ２１によって計測された電気信号に部分放電信号が含まれている）と判定される。一方、対象ＴＦＶと第１比較用ＴＦＶマップとにおいて差異が観察されない場合、ステップＳ８においては、電力機器２０からの部分放電の発生がない（つまり、センサ２１によって計測された電気信号に部分放電信号が含まれていない）と判定される。

【0068】

すなわち、本実施形態においては、部分放電検査装置１０の内部に予め保持されている第１比較用ＴＦＶマップ（電力機器２０が部分放電を発生していない時点で事前に作成されたＴＦＶマップ）から対象ＴＦＶマップへの経時変化に基づいて部分放電の発生の有無を検査することができる。

【0069】

ここでは電力機器２０が部分放電を発生していない時点で事前に作成された第１比較用ＴＦＶマップを用いるものとして説明したが、比較用ＴＦＶマップは、部分放電を発生している状態の電力機器２０のＴＦＶマップ（以下、第２比較用ＴＦＶマップと表記）であってもよい。なお、第２比較用ＴＦＶマップは、部分放電を発生している電力機器２０に取り付けられたセンサによって計測された電気信号に基づいて作成された過去のＴＦＶマップに相当する。

【0070】

この場合、検査部１７は、上記した対象ＴＦＶマップと第２比較用ＴＦＶマップとの類似度を評価することによって、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査することができる。

【0071】

具体的には、検査部１７は、例えば対象ＴＦＶマップと第２比較用ＴＦＶマップとの類似度が予め定められた値以上である場合には電力機器２０からの部分放電の発生があると判定することができ、当該類似度が予め定められた値未満である場合には電力機器２０からの部分放電の発生がないと判定することができる。対象ＴＦＶマップと第２比較用ＴＦＶマップとの類似度は、例えば当該対象ＴＦＶマップにおける複数のプロットの配置及び当該第２比較用ＴＦＶマップにおける複数のプロットの配置に基づいて算出することができるものとする。

【0072】

なお、上記した第２比較用ＴＦＶマップは例えば過去に発生した部分放電に関する情報を管理するデータベース等に予め格納されているものとし、本実施形態においては、このような第２比較用ＴＦＶマップを利用して部分放電の発生の有無を検査する構成を採用することができる。

【0073】

また、ここでは対象ＴＦＶマップと比較用ＴＦＶマップ（第１または第２比較用ＴＦＶマップ）とを比較することによって電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するものとして説明したが、上記したステップＳ８の処理は、例えば機械学習または人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence）と称される技術に基づいて生成されている統計モデルを用いて実行されても構わない。

【0074】

統計モデルは、例えば上記した第１または第２比較用ＴＦＶマップのような過去に作成されたＴＦＶマップ（つまり、部分放電信号を含まない電気信号から作成されたＴＦＶマップまたは部分放電信号を含む電気信号から作成されたＴＦＶマップ）を学習データとして用いた学習処理が実行されることによって予め生成されているものとする。これによれば、例えば対象ＴＦＶマップを入力することによって当該対象ＴＦＶマップと類似するＴＦＶマップ（プロット）を識別し、当該識別結果に基づく電力機器２０からの部分放電の発生の有無を示す検査結果を出力するような統計モデルを構築することができる。

【0075】

なお、ＴＦＶマップは電気信号の計測環境（例えば、センサ２１の取り付け位置や当該センサ２１と部分放電検査装置１０とを接続するケーブルの長さ等）に応じて変化することが考えられるため、様々な計測環境において計測された電気信号に基づいて作成された過去のＴＦＶマップを用いた学習処理を実行しておくことで、当該計測環境の変化に柔軟に対応することができる統計モデルを構築することができる。

【0076】

また、統計モデルは例えばニューラルネットワークであるが、上記したＴＦＶマップを３次元情報として扱い、当該３次元情報を統計モデルに入力するような場合には、一般に３次元情報の認識に適していると考えられている畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Convolutional Neural Network）を利用すればよい。ただし、統計モデルは、例えば全結合ニューラルネットワーク及び再帰型ニューラルネットワークであってもよい。更に、統計モデルは、ランダムフォレストであってもよいし、他の機械学習アルゴリズムによって生成されたものであってもよい。

【0077】

更に、例えば上記した図８及び図９に示すように部分放電が発生している状態の電力機器２０のＴＦＶマップと部分放電が発生していない状態の電力機器２０のＴＦＶマップとは主に信号強度の点で差異が認められるため、上記したステップＳ８の処理は、当該信号強度（電圧値）に基づいて実行されてもよい。具体的には、例えば部分放電が発生していない状態の電力機器２０のＴＦＶマップにプロットされた信号強度情報によって示される信号強度を閾値とし、対象ＴＦＶマップにプロットされた信号強度情報によって示される信号強度が当該閾値を超えるようであれば、電力機器２０からの部分放電の発生があると判定するようにしてもよい。

【0078】

なお、図９に示す例によれば、当該部分放電が発生していない状態の電力機器２０のＴＦＶマップにプロットされた信号強度（情報）の最大値（最大電圧値）は４Ｖ程度である。これに対して、図８に示すような部分放電が発生している状態の電力機器２０のＴＦＶマップにプロットされた信号強度の最大値は６Ｖ程度であるため、当該図８に示すＴＦＶマップに基づいて電力機器２０からの部分放電があると判定することができる。

【0079】

また、上記した図１及び図２に示すＴ－Ｆマップにおいては複数のプロットが離散性を有していないため、電力機器２０からの部分放電の発生があると判定することが困難であるが、本実施形態におけるＴＦＶマップは、時間成分情報及び周波数成分情報に追加して信号強度情報をプロットすることによって作成される。

【0080】

このように時間成分情報及び周波数成分情報に対して更に信号強度情報を加味したＴＦＶマップによれば、部分放電が発生している際の複数のプロットの離散性を表現することができると考えられる。具体的には、例えば上記した図８に示すＴＦＶマップは、信号強度が低いノイズ信号に対応するプロットが配置されている領域に対して、信号強度が高い部分放電信号に対応するプロットが離散的に配置されているといえる。このため、本実施形態においては、対象ＴＦＶマップにおける複数のプロットが離散性を有する（離散的に配置されている）か否かに基づいて部分放電の発生の有無を検査するようにしてもよい。

【0081】

なお、ここでは電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査する複数の手法について説明したが、本実施形態においては、これらのうちの２つ以上の手法を組み合わせて電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査してもよい。すなわち、本実施形態においては、例えば上記した複数の手法のうちの少なくとも２つ以上の手法に基づく検査結果を総合的に勘案して電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査する（部分放電の発生があるまたは部分放電の発生がないと判定する）ような構成であってもよい。

【0082】

図５に示す例ではステップＳ８の処理が実行された場合に当該図５に示す処理が終了されるものとして示されているが、当該ステップＳ８の処理の結果（つまり、電力機器２０からの部分放電の発生の有無の検査結果）は、検査部１７から出力される。この場合、検査結果は、例えば部分放電検査装置１０の外部装置（例えば、サーバ装置等）に送信されてもよいし、当該部分放電検査装置１０が備える表示装置（ディスプレイ）に表示されてもよい。また、検査結果は、部分放電検査装置１０の内部に保持（蓄積）されてもよい。

【0083】

上記したように本実施形態に係る部分放電検査装置１０は、電力機器２０に取り付けられたセンサ２１によって計測された複数のパルス信号を含む電気信号を取得し、当該取得された電気信号から複数のパルス信号の各々を抽出し、当該抽出された複数のパルス信号の各々の時間成分を示す時間成分情報、周波数成分を示す周波数成分情報及び信号強度を示す信号強度情報を取得し、当該取得された時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報がパルス信号毎にプロットされた対象ＴＦＶマップを作成する。

【0084】

なお、電気信号に含まれる複数のパルス信号の各々は、例えば当該電気信号に対してローパスフィルタを適用し、当該ローパスフィルタを通過した信号値の平均値を超える信号値に基づいて抽出することができるものとする。また、時間成分情報によって示される時間成分は、例えばパルス信号の時間幅の加重平均を含む。更に、周波数成分情報によって示される周波数成分は、例えばパルス信号に対してフーリエ変換を適用した結果の加重平均を含む。また、信号強度情報によって示される信号強度は、例えばパルス信号の信号値の絶対値の最大値を含む。

【0085】

本実施形態においては、上記した構成により、部分放電の発生の有無を検査するために有用な部分放電検査装置１０を実現することができる。

【0086】

具体的には、本実施形態に係る部分放電検査装置１０は、上記した対象ＴＦＶマップに基づいて、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するように構成されているものとする。

【0087】

この場合、部分放電の発生の有無は、例えば対象ＴＦＶマップと上記した第１比較用ＴＦＶマップ（例えば、部分放電が発生していない時点で事前に作成されたＴＦＶマップ）とを比較することによって検査される。すなわち、本実施形態においては、ＴＦＶマップの経時変化（つまり、部分放電が発生していない新品時の電力機器２０のＴＦＶマップから現在の電力機器２０のＴＦＶマップへの時間推移）に基づいて電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査することができる。

【0088】

このような構成によれば、本実施形態の比較例のように部分放電信号とノイズ信号との時間成分情報及び周波数成分情報が類似することによって当該時間成分情報及び周波数成分情報がプロットされたＴ－Ｆマップでは複数のプロットの集合が離散性を有しない場合であっても、ＴＦＶマップを用いることによって適切に部分放電の発生の有無を検査することが可能となる。

【0089】

なお、本実施形態は、対象ＴＦＶマップと第２比較用ＴＦＶマップ（部分放電が発生している電力機器２０に取り付けられたセンサ２１によって計測された電気信号に基づいて作成された過去のＴＦＶマップ）とを比較することによって部分放電の発生の有無を検査する構成であってもよい。換言すれば、本実施形態においては、対象ＴＦＶマップが過去の部分放電に関する情報を管理するデータベース等に格納されている過去のＴＦＶマップと類似するか否か等に基づいて電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するようにしてもよい。

【0090】

また、本実施形態においては、対象ＴＦＶマップに基づいて部分放電の発生の有無を検査する構成であればよい。このため、本実施形態は、例えば過去に作成されたＴＦＶマップを学習することによって生成された統計モデル（例えば、畳み込みニューラルネットワークまたはランダムフォレスト等）を用いて部分放電の発生の有無を検査する構成であってもよいし、対象ＴＦＶマップにプロットされた信号強度情報によって示される信号強度が予め定められた値（閾値）以上であるか否かに基づいて部分放電の発生の有無を検査する構成であってもよいし、対象ＴＦＶマップにおける時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報の組み合わせに対応する複数のプロットが離散性を有するか否かに基づいて部分放電の発生の有無を検査する構成であってもよい。

【0091】

すなわち、本実施形態においては、部分放電の発生の有無を検査するために、電気信号から抽出された複数のパルス信号の時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報がプロットされたＴＦＶマップを作成する構成であればよく、当該ＴＦＶマップを用いた当該部分放電の発生の有無を検査する処理については様々な処理が実行され得る。

【0092】

また、本実施形態においては部分放電検査装置１０がＴＦＶマップを用いて自動的に部分放電の発生の有無を検査する機能を有するものとして説明したが、当該部分放電検査装置１０は、当該部分放電の発生の有無を検査するために用いられる構成であればよい。すなわち、本実施形態に係る部分放電検査装置１０は、例えばマップ作成部１６によって作成されたＴＦＶマップを当該部分放電検査装置１０に備えられる表示装置等に表示（出力）するように構成されていてもよい。この場合には、例えば表示装置に表示されたＴＦＶマップを参照して、電力機器２０の管理者等が当該電力機器２０からの部分放電の発生の有無を判断すればよい。また、マップ作成部１６によって作成されたＴＦＶマップは、外部装置（サーバ装置等）に送信されてもよいし、部分放電検査装置１０の内部に保持（蓄積）されてもよい。

【0093】

上記したように部分放電検査装置１０が部分放電の発生の有無を検査しない場合、当該部分放電検査装置１０は、検査部１７が省略された構成であってもよい。すなわち、本実施形態に係る部分放電検査装置１０は、少なくとも電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するために利用されるＴＦＶマップを作成する機能を有するように構成されていればよい。

【0094】

なお、上記した本実施形態の比較例において用いられるＴ－Ｆマップにおいては、図１及び図２に示すように時間成分情報と当該時間成分情報に対応するパルス信号の周波数成分との組み合わせに対応するプロットが配置される。これに対して、本実施形態におけるＴＦＶマップは、本実施形態の比較例において用いられるＴ－Ｆマップに信号強度（電圧値）を追加して電気信号に含まれる部分放電信号の特徴をより適切に表現する（例えば、部分放電信号とノイズ信号との離散性を明示する）ことが可能であるため、部分放電の発生の有無の検査精度を向上することができる。

【0095】

また、本実施形態においてはセンサ２１がＴＥＶセンサであり、当該センサ２１によって電力機器２０（インバータ盤）の盤面の電位を表す電気信号が計測されるものとして説明したが、当該電気信号は、電力機器２０の動作に応じて生じる物理量を表す信号であればよい。具体的には、電気信号は電力機器２０に接続される接地線を流れる電流を表す信号であってもよく、この場合にはセンサ２１としてカレントトランスフォーマー等を使用することができる。更に、電気信号は電力機器２０の動作に応じて生じる電磁波を表す信号であってもよく、この場合にはセンサ２１としてＴＥＶセンサ等を使用することができる。また、電気信号は電力機器２０の動作に応じて生じる音波を表す信号であってもよく、この場合にはセンサ２１としてＡＥ（Acoustic Emission）センサ等を使用することができる。本実施形態においては、電力機器２０の盤面の電位以外の物理量を表す電気信号が計測された場合であっても、当該電気信号（から抽出された複数のパルス信号）から取得される時間成分情報、周波数成分情報及び信号強度情報の組み合わせが当該パルス信号毎にプロットされたＴＦＶマップを作成し、電力機器２０からの部分放電の発生の有無を検査するために当該ＴＦＶマップを用いることが可能である。

【0096】

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】

【0097】

１０…部分放電検査装置、１１…電気信号取得部、１２…パルス信号抽出部、１３…時間成分情報取得部、１４…周波数成分情報取得部、１５…信号強度情報取得部、１６…マップ作成部、１７…検査部、２０…電力機器、２１…センサ、１０１…ＣＰＵ、１０２…不揮発性メモリ、１０３…ＲＡＭ、１０３ａ…部分放電検査プログラム、１０４…通信デバイス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】