ホーム > 特許ランキング > ＪＦＥスチール株式会社
▶ ＪＦＥスチール株式会社の特許一覧 ▶ ＪＦＥアドバンテック株式会社の特許一覧
(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】
(24)【登録日】2022-10-11
(45)【発行日】2022-10-19
(54)【発明の名称】部分放電監視装置及び部分放電監視方法
(51)【国際特許分類】
G01R 31/12 20200101AFI20221012BHJP
【ＦＩ】
G01R31/12 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021570793
(86)(22)【出願日】2021-08-06
(86)【国際出願番号】 JP2021029428
(87)【国際公開番号】W WO2022054482
(87)【国際公開日】2022-03-17
【審査請求日】2021-11-29
(31)【優先権主張番号】P 2020150801
(32)【優先日】2020-09-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390000011
【氏名又は名称】ＪＦＥアドバンテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】▲桑▼田 泰範
(72)【発明者】
【氏名】森 敏夫
(72)【発明者】
【氏名】小田 将広
(72)【発明者】
【氏名】田村 有為
(72)【発明者】
【氏名】末長 清佳
【審査官】永井 皓喜
(56)【参考文献】
【文献】特開平８－５６９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１０１４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２３９７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－６１７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３５２１７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－４９３６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２４９１５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５１３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２４１３７２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３１／１２
Ｇ０１Ｒ ３１／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出可能なセンサ部と、上記センサ部が検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出する処理を行う検波処理部と、
上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別することで、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出する部分放電信号抽出部と、
上記部分放電信号抽出部が抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する部分放電評価部と、
を備え、
上記部分放電信号抽出部は、
上記検波処理部で処理された検波処理信号に対して、当該検波処理信号と、当該検波処理信号を上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる差分波形を演算する差分波形演算部と、
上記差分波形演算部が演算した差分波形に基づき、上記差分波形のうちの振幅が小さい外乱ノイズ信号と、当該外乱ノイズ信号よりも上記差分波形で振幅が大きな部分放電信号とを分ける振幅である振幅閾値を設定する振幅閾値設定部と、
上記差分波形演算部が演算した差分波形において上記振幅閾値を超える時刻を抽出し、上記センサ部が検出した電気信号又は上記検波処理部で処理された検波処理信号から、上記抽出した時刻に対応する信号を部分放電信号として抽出する信号抽出本体部と、
を備える
ことを特徴とする部分放電監視装置。
【請求項2】
上記振幅閾値設定部は、上記差分波形演算部が演算した差分波形の振幅分布におけるゼロ近傍の分布を正規分布とみなし、その正規分布の標準偏差に基づき上記振幅閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載した部分放電監視装置。
【請求項3】
上記振幅閾値設定部は、上記標準偏差に対し２以上４以下の範囲から選択した倍率を掛けた値を、上記振幅閾値として設定することを特徴とする請求項２に記載した部分放電監視装置。
【請求項4】
点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出可能なセンサ部と、
上記センサ部が検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出する処理を行う検波処理部と、
上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別することで、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出する部分放電信号抽出部と、
上記部分放電信号抽出部が抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する部分放電評価部と、
を備え、
上記部分放電信号抽出部は、上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号振幅と、当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号振幅との散布図を表現するデータ若しくは関数を求め、上記散布図を表現するデータ若しくは関数によって、判別する時刻の信号が上記散布図における予め定めた領域にあると判定すると、その信号を部分放電信号と判別する
ことを特徴とする記載した部分放電監視装置。
【請求項5】
上記予め定めた領域は、上記検波処理部で処理された検波処理信号の頻度分布を計算し、最大頻度となる振幅μ以下の振幅範囲における頻度分布を正規分布に近似し、その正規分布の標準偏差に基づき振幅閾値を設定し、各時刻で測定した信号振幅が振幅閾値以上且つｍ周期ずらした信号振幅が振幅閾値未満となる領域、及び、各時刻で測定した信号振幅が振幅閾値未満且つｍ周期ずらした信号が振幅閾値以上となる領域として規定されることを特徴とする請求項４に記載した部分放電監視装置。
【請求項6】
上記振幅閾値は、上記標準偏差に２以上４以下の範囲から選択した倍率を掛けた値と、最大頻度となる振幅μとを加算した値とすることを特徴とする請求項５に記載した部分放電監視装置。
【請求項7】
上記センサ部は、上記点検する電気機器から発生するＴＥＶ（過渡接地電圧）変化を検出するＴＥＶセンサ、接地線に流れる電流パルスを測定する高周波ＣＴセンサ、部分放電に伴い発生する電磁波を検出する電磁波センサ、若しくは上記点検する電気機器から発生する超音波を検出する超音波センサ、のうちのいずれかであることを特徴とした請求項１～請求項６のいずれか１項に記載した部分放電監視装置。
【請求項8】
点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出し、抽出した検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別して、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出し、
上記抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価し、
上記部分放電発生の有無の判別は、各時刻で測定した信号と当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅差に基づき行い、
上記部分放電信号の抽出は、
上記検波処理信号に対して、当該検波処理信号と、当該検波処理信号を上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる差分波形を演算し、演算した差分波形に基づき、上記差分波形のうちの振幅が小さい外乱ノイズ信号と、当該外乱ノイズ信号よりも上記差分波形で振幅が大きな部分放電信号とを分ける振幅である振幅閾値を設定し、上記演算した差分波形において上記振幅閾値を超える時刻を抽出し、上記電気信号又は上記検波処理信号から、上記抽出した時刻に対応する信号を部分放電信号として抽出する、
ことを特徴とする部分放電監視方法。
【請求項9】
点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、
検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出し、抽出した検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別して、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出し、
上記抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価し、
上記判別は、上記検波処理信号について、各時刻で測定した信号振幅と、当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号振幅との散布図を表現するデータ若しくは関数を求め、散布図を表現するデータ若しくは関数に基づき、判別する時刻の信号振幅が上記散布図における予め定めた領域にある場合、その時刻の信号を部分放電信号と判別する
ことを特徴とする部分放電監視方法。
【請求項10】
上記予め定めた領域を、上記検波処理信号の頻度分布を計算し、最大頻度となる振幅μ以下の振幅範囲における頻度分布を正規分布に近似し、その正規分布の標準偏差に基づき振幅閾値を設定し、各時刻で測定した信号振幅が振幅閾値以上且つｍ周期ずらした信号振幅が振幅閾値未満となる領域、及び、各時刻で測定した信号振幅が振幅閾値未満且つｍ周期ずらした信号が振幅閾値以上となる領域とすることを特徴とする請求項９に記載した部分放電監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、個人若しくは会社が保有する交流の電気機器が、悪環境などや劣化などによって故障することを防止するための技術に関する。そして本発明は、電気機器での部分放電の発生状況を評価するための技術に関する。
本発明は、特に、４００Ｖ以上の配電盤（特に３ｋＶ以上の配電盤）や変圧器、それらに関わる電線ケーブル等の電気機器に対し好適に適用できる。
本発明は、特に、４００Ｖ以上の配電盤（特に３ｋＶ以上の配電盤）や変圧器、それらに関わる電線ケーブル等の電気機器に対し好適に適用できる。
【背景技術】
【0002】
部分放電とは、導体近傍の絶縁体中を部分的に橋絡する現象である。部分放電は、高圧の絶縁回路において、事故の前駆現象として出現する。このため、部分放電の発生状況の評価などを実行することにより、事前に絶縁材料の劣化を検知できる。そして、その検知に基づき、補修などの対応を実行することで、事故の未然防止ができる。
このため、例えば稼働中の電力設備において、部分放電を検知することにより、絶縁劣化等の異常を検出・診断可能な電力設備の監視技術が求められている。
このため、例えば稼働中の電力設備において、部分放電を検知することにより、絶縁劣化等の異常を検出・診断可能な電力設備の監視技術が求められている。
【0003】
交流電気機器において、部分放電は、電源周期又はその２倍の周期性を持って発生することが広く知られている。そして、部分放電を検出可能なセンサで測定した波形に対して、上記周期性を抽出して部分放電を検知することが行われている。部分放電の検知に、例えば、下記式で算出される放電成分比率を用いる方法が知られている。下記式の放電成分比率は、信号波形中に含まれる電源周波数（ｆｖ成分）及び、その２倍成分（２ｆｖ成分）から求められる。
放電成分比率［％］
＝｛（ｆｖ成分 ＋２ｆｖ成分）／全データ｝×１００
ここで、上記ｆｖ成分や２ｆｖ成分は、部分放電信号のみからなる波形を周波数解析して、電源周波数又はその２倍の周波数の成分強度として求めることができる。なお、放電成分比率の算出に、２ｆｖ成分のみを用いても良く、あるいは電源周波数の３倍以上の整数倍成分を加算しても良い。
放電成分比率［％］
＝｛（ｆｖ成分 ＋２ｆｖ成分）／全データ｝×１００
ここで、上記ｆｖ成分や２ｆｖ成分は、部分放電信号のみからなる波形を周波数解析して、電源周波数又はその２倍の周波数の成分強度として求めることができる。なお、放電成分比率の算出に、２ｆｖ成分のみを用いても良く、あるいは電源周波数の３倍以上の整数倍成分を加算しても良い。
【0004】
一方、交流電気機器が動作する環境においては、部分放電以外にも、電気的に励磁する振動や磁歪音などの外乱ノイズが発生することもある。そして、その外乱ノイズが、電源周期又はその整数倍の周期性を持つこともある。そのため、部分放電用のセンサで受信した信号の周期性が、電源周期又はその整数倍に一致するということだけでは、外乱ノイズを部分放電発生として誤検知する恐れがある。
【0005】
そこで例えば、特許文献１には、部分放電が発生した時に生じる音響を検出し、電源周期を有する外乱ノイズは厳密に電源周期間隔で発生するのに対し、部分放電起因信号は発生タイミングにばらつきがあることを利用する技術が開示されている。具体的には、特許文献１では、検出信号から抽出された高周波成分の信号波形と、当該高周波成分の信号波形に対して電源周波数の１周期遅れた信号波形との相関係数を演算する。そして、特許文献１には、上記相関係数と電源周波数の２倍周波数成分とから上記放電音を検出／同定する放電検出／同定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第５０９２８７８号公報
【発明の概要】
【0007】
しかし、特許文献１に記載の方法は、一測定で得られる波形全体の相関性を見ている。このため、特許文献１では、検出すべき部分放電による信号と除外すべき外乱ノイズ信号が重畳していても、波形内の両者の信号を区別あるいは分離することをしていない。そのため、特許文献１では、例えば重畳している外乱ノイズ信号に対して部分放電信号が小さい場合に、部分放電信号を見逃す恐れがある。また、特許文献１では、外乱ノイズが重畳している場合に部分放電の有無は判断できるものの、部分放電の程度・発生頻度を評価することができない。
【0008】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、一測定で得られる波形内の両者の信号を区別あるいは分離することで部分放電の程度・発生頻度の評価を外乱ノイズ下でも可能にすることを目的とする。そして、本発明は、部分放電発生の有無の判断精度や部分放電検知による電気機器の監視精度を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
発明者は、次のような知見を見出した。
すなわち、発明者は、特許文献１で示された電源周期を有する外乱ノイズは厳密に電源周期間隔で発生するのに対し、部分放電起因信号は発生タイミングにばらつきがあることを利用することを考えた。そして、発明者は、これを利用して、一測定全体ではなく個々の信号に対し判定を行うことで、部分放電信号の抽出精度を向上できるとの知見を得た。具体的には、発明者は、検出した信号に対し整数周期ずれた信号との差分を取ると、電源周期に厳密に同期する外乱ノイズ信号は、部分放電信号に比べ、相対的に振幅が小さくなる、との知見を見いだした。そして、その知見に基づき、本発明をなした。
すなわち、発明者は、特許文献１で示された電源周期を有する外乱ノイズは厳密に電源周期間隔で発生するのに対し、部分放電起因信号は発生タイミングにばらつきがあることを利用することを考えた。そして、発明者は、これを利用して、一測定全体ではなく個々の信号に対し判定を行うことで、部分放電信号の抽出精度を向上できるとの知見を得た。具体的には、発明者は、検出した信号に対し整数周期ずれた信号との差分を取ると、電源周期に厳密に同期する外乱ノイズ信号は、部分放電信号に比べ、相対的に振幅が小さくなる、との知見を見いだした。そして、その知見に基づき、本発明をなした。
【0010】
課題解決のために、本発明の一態様の部分放電監視装置は、点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出可能なセンサ部と、上記センサ部が検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出する処理を行う検波処理部と、上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別することで、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出する部分放電信号抽出部と、上記部分放電信号抽出部が抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する部分放電評価部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の他の態様である部分放電監視方法は、点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出し、抽出した検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別して、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出し、上記抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明の態様によれば、センサにより検出した電気信号から、電源周期に同期した外乱ノイズ分が大幅に除去可能であるため、部分放電信号の抽出精度が向上する。この結果、本発明の態様によれば、部分放電の発生に基づく電気機器の監視精度をより向上させる。また、外乱ノイズが重畳している場合でも部分放電の程度・発生頻度の評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に基づく実施形態に係る部分放電監視装置の構成を示す図である。
【図2】部分放電が発生している場合における、検波波形の例を示す図である。
【図3】検波波形の相関図の例を示す図である。
【図4】検波波形の一周期差分波形における振幅の絶対値の頻度分布の例である。
【図5】検波波形の一周期差分波形における頻度分布の例を示す図である。
【図6】検波波形とそこに含まれる部分放電信号のみを抽出した波形（部分放電信号）との例を示す図である。
【図7】検波波形とそこに含まれる部分放電信号のみを抽出した波形（部分放電信号）との例を示す図である。
【図8】変形例２を説明するための検波波形の頻度分布である。
【図9】変形例２における部分放電信号とみなす領域（ハッチング部分）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
発明者は、差分波形のデータにおいて、ゼロ近傍に現れる電源周期に同期した外乱ノイズ分のデータが、平均ゼロの正規分布で近似できることを見いだした。なお、上記の差分波形のデータは、測定した信号を検波処理した波形と、当該検波処理波形に対し電源周波数の整数周期分ずらした信号との振幅の差からなる差分波形のデータである。この知見に基づき、以下の本実施形態では、上記の差分波形において、振幅が小さいゼロ近傍部分のデータを正規分布として近似する。このことにより、電源周期に厳密に同期した外乱ノイズと部分放電信号との閾値を決定する。そして、その閾値を超える時刻を抽出することにより、測定した信号波形又はその検波処理波形から、部分放電による信号のみを抽出する。
【0015】
ここで、本実施形態は、整数周期ずらした信号波形と比較することで外乱ノイズ信号の識別性を高める。この観点では、本実施形態は特許文献１と同様である。しかしながら、本実施形態では、観測波形に含まれる個々のデータに対して、電源周期に同期した外乱ノイズ信号と部分放電信号との分離識別を行っている。この結果、本実施形態では、電源周期同期ノイズと部分放電信号が混在している場合でも、部分放電信号のみを抽出することを可能とする。これによって、本実施形態は、部分放電発生状況の監視精度を向上させるものである。
【0016】
以下、発明の実施形態について図面を参照して、より具体的に説明する。
ただし、本発明は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
ただし、本発明は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【0017】
（構成）
＜部分放電監視装置１０＞
本実施形態の部分放電監視装置１０は、図１に示すように、センサ部１０Ａ、検波処理部１０Ｂ、部分放電信号抽出部１０Ｃ、及び部分放電評価部１０Ｄを備える。
なお、部分放電監視装置１０は、部分放電発生の監視のために、連続して作動しても良いし、間欠的に作動してもよい。
＜部分放電監視装置１０＞
本実施形態の部分放電監視装置１０は、図１に示すように、センサ部１０Ａ、検波処理部１０Ｂ、部分放電信号抽出部１０Ｃ、及び部分放電評価部１０Ｄを備える。
なお、部分放電監視装置１０は、部分放電発生の監視のために、連続して作動しても良いし、間欠的に作動してもよい。
【0018】
＜センサ部１０Ａ＞
センサ部１０Ａは、点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を、電気信号として検出可能な測定装置である。
本実施形態では、センサ部１０Ａは、点検する電気機器１にて発生するＴＥＶ（過渡接地電圧）の変化を検出するＴＥＶセンサとする。センサ部１０Ａは、ＴＥＶセンサに限定されない。センサ部１０Ａは、点検する電気機器１から部分放電に伴い発生する電磁波を検出する電磁波センサ、超音波を検出する超音波センサであっても良い。また、センサ部１０Ａは、ＨＦＣＴ（高周波変流器）やＡＥセンサ（音響センサ）などであって構わない。
センサ部１０Ａは、点検する電気機器１から放出される部分放電に関わる物理量を、電気信号として検知可能な測定装置であれば、特に問題がない。
センサ部１０Ａは、部分放電が発生した際に生じる物理量を、電気信号として連続的に計測する。
センサ部１０Ａは、点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を、電気信号として検出可能な測定装置である。
本実施形態では、センサ部１０Ａは、点検する電気機器１にて発生するＴＥＶ（過渡接地電圧）の変化を検出するＴＥＶセンサとする。センサ部１０Ａは、ＴＥＶセンサに限定されない。センサ部１０Ａは、点検する電気機器１から部分放電に伴い発生する電磁波を検出する電磁波センサ、超音波を検出する超音波センサであっても良い。また、センサ部１０Ａは、ＨＦＣＴ（高周波変流器）やＡＥセンサ（音響センサ）などであって構わない。
センサ部１０Ａは、点検する電気機器１から放出される部分放電に関わる物理量を、電気信号として検知可能な測定装置であれば、特に問題がない。
センサ部１０Ａは、部分放電が発生した際に生じる物理量を、電気信号として連続的に計測する。
【0019】
＜検波処理部１０Ｂ＞
検波処理部１０Ｂは、センサ部１０Ａが連続的に検出した電気信号に対し、例えばハイパスフィルターによって、低周波数のノイズ成分を除去する。
さらに、検波処理部１０Ｂでは、最大値を一定の時間保持するピークホールドによる検波処理を実行し、予め設定したサンプリング周波数でＡＤ変換を行い数値化する処理を実行する。なお、検波処理部１０Ｂは、センサ部１０Ａが検出したデータの全てを使用する必要はない。
検波処理部１０Ｂは、センサ部１０Ａが連続的に検出した電気信号に対し、例えばハイパスフィルターによって、低周波数のノイズ成分を除去する。
さらに、検波処理部１０Ｂでは、最大値を一定の時間保持するピークホールドによる検波処理を実行し、予め設定したサンプリング周波数でＡＤ変換を行い数値化する処理を実行する。なお、検波処理部１０Ｂは、センサ部１０Ａが検出したデータの全てを使用する必要はない。
【0020】
＜部分放電信号抽出部１０Ｃ＞
部分放電信号抽出部１０Ｃは、検波処理部１０Ｂで処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と、当該時刻に対し電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき、当該時刻での部分放電発生の有無を判別する。そして、部分放電信号抽出部１０Ｃは、電気信号又は検波処理信号から部分放電信号を抽出する処理を実行する。
上記部分放電発生の有無の判別は、例えば、各時刻で測定した信号と、当該時刻に対して上記電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅差に基づき行う。
本実施形態の部分放電信号抽出部１０Ｃは、差分波形演算部１０ＣＡ、振幅閾値設定部１０ＣＢ、及び信号抽出本体部１０ＣＣ、を備える。
部分放電信号抽出部１０Ｃは、検波処理部１０Ｂで処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と、当該時刻に対し電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき、当該時刻での部分放電発生の有無を判別する。そして、部分放電信号抽出部１０Ｃは、電気信号又は検波処理信号から部分放電信号を抽出する処理を実行する。
上記部分放電発生の有無の判別は、例えば、各時刻で測定した信号と、当該時刻に対して上記電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅差に基づき行う。
本実施形態の部分放電信号抽出部１０Ｃは、差分波形演算部１０ＣＡ、振幅閾値設定部１０ＣＢ、及び信号抽出本体部１０ＣＣ、を備える。
【0021】
＜差分波形演算部１０ＣＡ＞
差分波形演算部１０ＣＡは、検波処理部１０Ｂが処理した信号波形（検波処理信号）に基づき、差分波形を演算する処理を実行する。差分波形は、検波処理信号と、当該信号を上記電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる。
この処理によって、電源周期に厳密に同期する信号の振幅が、ゼロ若しくは小さくなる。
本実施形態の差分波形演算部１０ＣＡでは、検波処理部１０Ｂにて処理した信号波形と当該信号波形を電源周波数の１周期ずらした信号波形との振幅の差分からなる差分波形を演算する。
ここで、電気機器１の電源周波数は、通常、６０Ｈｚ若しくは５０Ｈｚであるが、本発明は、これに限定されない。
差分波形演算部１０ＣＡは、検波処理部１０Ｂが処理した信号波形（検波処理信号）に基づき、差分波形を演算する処理を実行する。差分波形は、検波処理信号と、当該信号を上記電気機器１の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる。
この処理によって、電源周期に厳密に同期する信号の振幅が、ゼロ若しくは小さくなる。
本実施形態の差分波形演算部１０ＣＡでは、検波処理部１０Ｂにて処理した信号波形と当該信号波形を電源周波数の１周期ずらした信号波形との振幅の差分からなる差分波形を演算する。
ここで、電気機器１の電源周波数は、通常、６０Ｈｚ若しくは５０Ｈｚであるが、本発明は、これに限定されない。
【0022】
＜振幅閾値設定部１０ＣＢ＞
本実施形態では、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形のデータの振幅分布のうち、ゼロ近傍の分布が平均ゼロの正規分布に従うと仮定する。そして、振幅閾値設定部１０ＣＢは、その正規分布における標準偏差σを求め、その標準偏差σに基づき振幅閾値ＴＡを設定する。
一つの正規分布において、平均値との差が標準偏差のｚ倍以下である点が全体の何割を占めるかは、標準正規分布表等を用いて知ることができる。例えば平均値との差が標準偏差の半分以下である点は、全体の３８．３％を占める。
これを利用し、例えば、次のように処理する。すなわち、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形について、その振幅の絶対値の下位３８．３％がちょうど含まれる振幅値を求める。そして、その振幅値を２倍することで、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形のデータの振幅分布のうち、ゼロ近傍の分布が従う正規分布の標準偏差σを求めることができる。
本実施形態では、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形のデータの振幅分布のうち、ゼロ近傍の分布が平均ゼロの正規分布に従うと仮定する。そして、振幅閾値設定部１０ＣＢは、その正規分布における標準偏差σを求め、その標準偏差σに基づき振幅閾値ＴＡを設定する。
一つの正規分布において、平均値との差が標準偏差のｚ倍以下である点が全体の何割を占めるかは、標準正規分布表等を用いて知ることができる。例えば平均値との差が標準偏差の半分以下である点は、全体の３８．３％を占める。
これを利用し、例えば、次のように処理する。すなわち、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形について、その振幅の絶対値の下位３８．３％がちょうど含まれる振幅値を求める。そして、その振幅値を２倍することで、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形のデータの振幅分布のうち、ゼロ近傍の分布が従う正規分布の標準偏差σを求めることができる。
【0023】
本実施形態では、ｚの値を０．１から０．１刻みで増やして逐次、標準偏差を推定していく。そして、ｚが十分に小さければそれぞれで推定した標準偏差σは一定の値をとることを確認し、その値を、差分波形の振幅ゼロ近傍の分布が従う正規分布の標準偏差σとした。
上記ｚは、差分波形の振幅ゼロ近傍の分布が従う正規分布の標準偏差σを求めるために用いられる。そのｚとして、０から１の間から一つを選んで、上記演算を実施しても良い。この場合、好ましくはｚを０．５とすればよい。
振幅閾値ＴＡは、例えば標準偏差σに対し倍率Ｘを掛けた値とする。倍率Ｘは、２以上４以下の範囲から選択した値が好ましい。より好ましくは、倍率Ｘは、３若しくは３前後（例えば２．５以上３．５以下）とする。
本実施形態では、振幅閾値ＴＡを３σに設定する場合で例示する。
上記ｚは、差分波形の振幅ゼロ近傍の分布が従う正規分布の標準偏差σを求めるために用いられる。そのｚとして、０から１の間から一つを選んで、上記演算を実施しても良い。この場合、好ましくはｚを０．５とすればよい。
振幅閾値ＴＡは、例えば標準偏差σに対し倍率Ｘを掛けた値とする。倍率Ｘは、２以上４以下の範囲から選択した値が好ましい。より好ましくは、倍率Ｘは、３若しくは３前後（例えば２．５以上３．５以下）とする。
本実施形態では、振幅閾値ＴＡを３σに設定する場合で例示する。
【0024】
＜信号抽出本体部１０ＣＣ＞
信号抽出本体部１０ＣＣは、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形において上記振幅閾値ＴＡを超える時刻を抽出する。そして、信号抽出本体部１０ＣＣは、検波処理信号において当該時刻に対応する信号を部分放電信号、それ以外を外乱ノイズによる信号と判別する。これによって、信号抽出本体部１０ＣＣは、外乱ノイズによる信号をゼロ置換することで、部分放電信号波形のみを抽出する処理を実行する。
信号抽出本体部１０ＣＣは、差分波形演算部１０ＣＡが演算した差分波形において上記振幅閾値ＴＡを超える時刻を抽出する。そして、信号抽出本体部１０ＣＣは、検波処理信号において当該時刻に対応する信号を部分放電信号、それ以外を外乱ノイズによる信号と判別する。これによって、信号抽出本体部１０ＣＣは、外乱ノイズによる信号をゼロ置換することで、部分放電信号波形のみを抽出する処理を実行する。
【0025】
＜部分放電評価部１０Ｄ＞
部分放電評価部１０Ｄは、信号抽出本体部１０ＣＣが抽出した部分放電信号に基づき、点検する電気機器１における部分放電発生の有無や、部分放電発生の程度を評価する処理を実行する。
部分放電評価部１０Ｄは、例えば、ＰＤパルス割合（％）で、電気機器１の部分放電発生の状況を評価する。ＰＤパルス割合（％）は、信号抽出本体部１０ＣＣが抽出した部分放電信号波形におけるゼロ以外の信号の割合である。評価は、例えば、ＰＤパルス割合が大きいほど、部分放電が多く発生していると診断する。そして、ＰＤパルス割合が予め設定した境界値以上の場合には、電気機器１のメンテナンスが必要であると判定する。
部分放電評価部１０Ｄは、信号抽出本体部１０ＣＣが抽出した部分放電信号に基づき、点検する電気機器１における部分放電発生の有無や、部分放電発生の程度を評価する処理を実行する。
部分放電評価部１０Ｄは、例えば、ＰＤパルス割合（％）で、電気機器１の部分放電発生の状況を評価する。ＰＤパルス割合（％）は、信号抽出本体部１０ＣＣが抽出した部分放電信号波形におけるゼロ以外の信号の割合である。評価は、例えば、ＰＤパルス割合が大きいほど、部分放電が多く発生していると診断する。そして、ＰＤパルス割合が予め設定した境界値以上の場合には、電気機器１のメンテナンスが必要であると判定する。
【0026】
ＰＤパルス割合は、例えば数％～１０％以上であれば、部分放電が確実に発生していると判定可能である。
ＰＤパルス割合の判定閾値ＰＴは、例えば、下記の（ａ）に基づき設定することが好ましい。倍率Ｘを２より小さい範囲で設定する場合には、下記の（ｂ）も考慮し、いずれか大きい方によって設定することが望ましい。
ＰＤパルス割合の判定閾値ＰＴは、例えば、下記の（ａ）に基づき設定することが好ましい。倍率Ｘを２より小さい範囲で設定する場合には、下記の（ｂ）も考慮し、いずれか大きい方によって設定することが望ましい。
【0027】
（ａ）ＰＤパルス割合の判定閾値ＰＴ［％］
＝（電源周波数［Ｈｚ］／サンプリング周波数［Ｈｚ］）×１００
この値は、電源１周期毎にちょうど部分放電１発（１データ）発生時のＰＤパルス割合である。例えば、電源周波数：６０Ｈｚ、サンプリング周波数：２．５６ｋＨｚの場合には、ＰＤパルス割合は２．３４％となる。
（ｂ）部分放電がない時、つまり検波処理された波形の頻度分布が正規分布に従う時に生じ得る過誤の確率ｑ
＝（電源周波数［Ｈｚ］／サンプリング周波数［Ｈｚ］）×１００
この値は、電源１周期毎にちょうど部分放電１発（１データ）発生時のＰＤパルス割合である。例えば、電源周波数：６０Ｈｚ、サンプリング周波数：２．５６ｋＨｚの場合には、ＰＤパルス割合は２．３４％となる。
（ｂ）部分放電がない時、つまり検波処理された波形の頻度分布が正規分布に従う時に生じ得る過誤の確率ｑ
【0028】
また、部分放電評価部１０Ｄは、例えば、信号抽出本体部１０ＣＣにて抽出した部分放電信号波形に対して、従来から行われている電源周期性を抽出する処理によって、電気機器１の部分放電発生の状況を監視しても良い。
この場合、電源周期性を表す指標として、例えば放電成分比率を用いても良い。
また、点検する電気機器１に対して、例えば、経時的に複数測定したＰＤパルス割合や信号抽出本体部１０ＣＣにて抽出した部分放電信号波形に対する放電成分比率の増加状況によって、監視処理を実施しても良い。
この場合、電源周期性を表す指標として、例えば放電成分比率を用いても良い。
また、点検する電気機器１に対して、例えば、経時的に複数測定したＰＤパルス割合や信号抽出本体部１０ＣＣにて抽出した部分放電信号波形に対する放電成分比率の増加状況によって、監視処理を実施しても良い。
【0029】
＜評価のための計測データのサンプリング量について＞
１回の部分放電の評価に用いるセンサ部１０Ａでの測定時間は、例えば、電源周期の３倍以上とする。その測定時間は、好ましくは抽出後の部分放電信号の周期性を見るために、電源周期の１０倍以上が望ましい。
そして、１回の部分放電の評価に用いる検波処理後の波形データは、少なくとも６点以上が好ましい。その検波処理後の波形データは、より好ましくは４００点以上が好ましい。波形データのデータ量に上限値はない。
例えば、電源周期１０周期分の長さで４００点ならば、１周期当たり４０点（例えば、０．４～０．５ｍｓに１点）なので、十分に放電信号の揺らぎを観測可能となる。また例えば、電源周期約１００周期分で、１周期当たりは約４０点のデータを取得する。
ここで、振幅閾値ＴＡを３σとする。この場合、平均がμ、標準偏差がσである正規分布Ｎ（μ、σ）に従って生成される点が４００点以上あれば、平均から３σ以上離れた点が１点以上あることが期待できる。このため、σの推定が精度良く行えると期待できる。
１回の部分放電の評価に用いるセンサ部１０Ａでの測定時間は、例えば、電源周期の３倍以上とする。その測定時間は、好ましくは抽出後の部分放電信号の周期性を見るために、電源周期の１０倍以上が望ましい。
そして、１回の部分放電の評価に用いる検波処理後の波形データは、少なくとも６点以上が好ましい。その検波処理後の波形データは、より好ましくは４００点以上が好ましい。波形データのデータ量に上限値はない。
例えば、電源周期１０周期分の長さで４００点ならば、１周期当たり４０点（例えば、０．４～０．５ｍｓに１点）なので、十分に放電信号の揺らぎを観測可能となる。また例えば、電源周期約１００周期分で、１周期当たりは約４０点のデータを取得する。
ここで、振幅閾値ＴＡを３σとする。この場合、平均がμ、標準偏差がσである正規分布Ｎ（μ、σ）に従って生成される点が４００点以上あれば、平均から３σ以上離れた点が１点以上あることが期待できる。このため、σの推定が精度良く行えると期待できる。
【0030】
＜予め設定する倍率Ｘの好ましい範囲について＞
ここでは、電源周期τに対して３周期以上のデータがあるとする。
このとき、検波処理後の時刻ｔでの測定値ｆ（ｔ）に対して、１周期前との差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ－τ）、及び１周期後との差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ＋τ）のどちらもが振幅閾値ＴＡ以上ならば、部分放電信号と推定する。
また、時刻ｔ－τ、ｔ、ｔ＋τのいずれにおいても部分放電が発生していない場合を考える。また、差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ－τ）、差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ＋τ）が偶然、振幅閾値ＴＡ以上になる確率をともにｐとする。この場合、確率ｐ２（＝ｑ）で、部分放電でない信号ｆ（ｔ）を部分放電としてしまう。
部分放電でない信号同士の差が振幅閾値ＴＡ以上になる確率ｐを決めるのが、倍率Ｘとなる。
そこで、倍率Ｘの範囲について、次に考察する。
あるσに対して、平均ゼロの正規分布Ｎ（０、σ２）に従う信号がｎσ以上の範囲に入る確率ｐと、その時のｐ２は、表１の通りである。
ここでは、電源周期τに対して３周期以上のデータがあるとする。
このとき、検波処理後の時刻ｔでの測定値ｆ（ｔ）に対して、１周期前との差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ－τ）、及び１周期後との差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ＋τ）のどちらもが振幅閾値ＴＡ以上ならば、部分放電信号と推定する。
また、時刻ｔ－τ、ｔ、ｔ＋τのいずれにおいても部分放電が発生していない場合を考える。また、差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ－τ）、差ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ＋τ）が偶然、振幅閾値ＴＡ以上になる確率をともにｐとする。この場合、確率ｐ２（＝ｑ）で、部分放電でない信号ｆ（ｔ）を部分放電としてしまう。
部分放電でない信号同士の差が振幅閾値ＴＡ以上になる確率ｐを決めるのが、倍率Ｘとなる。
そこで、倍率Ｘの範囲について、次に考察する。
あるσに対して、平均ゼロの正規分布Ｎ（０、σ２）に従う信号がｎσ以上の範囲に入る確率ｐと、その時のｐ２は、表１の通りである。
【0031】
【表1】
【0032】
この表１から分かるように、１σならｐ２＝１０％となる。１割の過誤が許容できるなら倍率Ｘを１としてもよい。しかし、１割の過誤は、ノイズ除去としては不十分と思われる。
一方、２σでの過誤は０．２％以下なので、倍率Ｘを２以上とすれば十分にノイズ除去できる。逆に、ｎσのｎを上げ過ぎると、部分放電信号を見落とす可能性が高まる。
このように、倍率Ｘは、２以上４以下の範囲が好ましい。
一方、２σでの過誤は０．２％以下なので、倍率Ｘを２以上とすれば十分にノイズ除去できる。逆に、ｎσのｎを上げ過ぎると、部分放電信号を見落とす可能性が高まる。
このように、倍率Ｘは、２以上４以下の範囲が好ましい。
【0033】
（動作その他）
センサ部１０Ａが測定した測定波形について検波処理部１０Ｂでの検波処理後の波形は、例えば、図２のようになっている。図２は、横軸が時刻であり、縦軸が振幅である。
図２に示す測定波形は、部分放電のデータを有する場合の例である。
図２に示す波形ｆ（ｔ）について、横軸に波形ｆ（ｔ）の各データを、縦軸に１周期ずらした測定波形ｆ（ｔ－τ）の各データをとった相関図は、図３のように記載される。
ここで、磁歪音などの外乱ノイズは、電源周期に厳密に同期したノイズ（電源周期同期ノイズ）である。このことから、当該外乱ノイズの信号は、図３中、符号Ａのように４５度の直線に近づいた位置となっている。一方、部分放電由来の信号は、電源周期に対し揺らぎをもって発生する。このため、図３中、符号Ｂのように、部分放電由来の信号は、４５度の直線から両側に振れた位置となっている。なお、４５度の直線の位置は、測定波形と１周期ずらした測定波形との振幅の差分がゼロの位置である。その４５度の直線から離れるほど振幅の差分が大きい。
センサ部１０Ａが測定した測定波形について検波処理部１０Ｂでの検波処理後の波形は、例えば、図２のようになっている。図２は、横軸が時刻であり、縦軸が振幅である。
図２に示す測定波形は、部分放電のデータを有する場合の例である。
図２に示す波形ｆ（ｔ）について、横軸に波形ｆ（ｔ）の各データを、縦軸に１周期ずらした測定波形ｆ（ｔ－τ）の各データをとった相関図は、図３のように記載される。
ここで、磁歪音などの外乱ノイズは、電源周期に厳密に同期したノイズ（電源周期同期ノイズ）である。このことから、当該外乱ノイズの信号は、図３中、符号Ａのように４５度の直線に近づいた位置となっている。一方、部分放電由来の信号は、電源周期に対し揺らぎをもって発生する。このため、図３中、符号Ｂのように、部分放電由来の信号は、４５度の直線から両側に振れた位置となっている。なお、４５度の直線の位置は、測定波形と１周期ずらした測定波形との振幅の差分がゼロの位置である。その４５度の直線から離れるほど振幅の差分が大きい。
【0034】
このように、測定波形について、差分波形のデータにおいては、電源周期同期ノイズは、振幅がゼロ近傍に集まり、部分放電由来の信号は、所定以上の振幅位置に存在することが分かる。ここで、差分波形のデータは、元波形と１周期ずらした波形との振幅の差分をとったデータである。
すなわち、差分波形の振幅を絶対値として、その頻度分布を取ると、図４のようになる。図４では、横軸を振幅の絶対値とし、縦軸を度数とした。
上記の説明から分かるように、図４の分布のうち、ゼロ近傍のデータは、電源周期同期ノイズのデータであり、所定振幅以上のデータが部分放電由来の信号と推定される。この所定振幅が、本実施形態における振幅閾値ＴＡに対応する。
すなわち、差分波形の振幅を絶対値として、その頻度分布を取ると、図４のようになる。図４では、横軸を振幅の絶対値とし、縦軸を度数とした。
上記の説明から分かるように、図４の分布のうち、ゼロ近傍のデータは、電源周期同期ノイズのデータであり、所定振幅以上のデータが部分放電由来の信号と推定される。この所定振幅が、本実施形態における振幅閾値ＴＡに対応する。
【0035】
なお、差分波形の振幅データの頻度分布は、図５のようになっている。
この振幅閾値ＴＡを求めるために、本実施形態では、図４に基づき、差分波形の頻度分布のうち、外乱ノイズ分は急峻な正規分布に近似できると仮定する。そして、差分波形のデータのうち、ゼロ近傍の分布を正規分布とみなす。更に、当該正規分布の標準偏差σと設定した倍率Ｘとを用いて、振幅閾値ＴＡを求める。
本実施形態では、例えば、倍率Ｘを３としている。この場合には、差分波形のデータのうち、ゼロ近傍の分布を正規分布とみなしたときの３σ相当の振幅を、振幅閾値ＴＡ（絶対値）としている。
この振幅閾値ＴＡを求めるために、本実施形態では、図４に基づき、差分波形の頻度分布のうち、外乱ノイズ分は急峻な正規分布に近似できると仮定する。そして、差分波形のデータのうち、ゼロ近傍の分布を正規分布とみなす。更に、当該正規分布の標準偏差σと設定した倍率Ｘとを用いて、振幅閾値ＴＡを求める。
本実施形態では、例えば、倍率Ｘを３としている。この場合には、差分波形のデータのうち、ゼロ近傍の分布を正規分布とみなしたときの３σ相当の振幅を、振幅閾値ＴＡ（絶対値）としている。
【0036】
そして、差分を取る前の波形ｆ（ｔ）に対して、ｆ（ｔ）－ｆ（ｔ＋τ）が、求めた振幅閾値ＴＡ以上、かつｆ（ｔ）－ｆ（ｔ－τ）が、振幅閾値ＴＡ以上を満たす時刻ｔにて、部分放電を観測したと判断し、部分放電信号として抽出する。これによって、本実施形態では、外乱ノイズ分を大幅に除去した部分放電信号を得ることが可能となる。
これによって、本実施形態では、従来に比べて、精度よく部分放電由来の信号を抽出することが可能となる。
そして、本実施形態では、精度良く抽出した部分放電由来の信号によって、電気機器１の部分放電の発生状況を監視する。この結果、その監視の精度が向上することが分かる。
これによって、本実施形態では、従来に比べて、精度よく部分放電由来の信号を抽出することが可能となる。
そして、本実施形態では、精度良く抽出した部分放電由来の信号によって、電気機器１の部分放電の発生状況を監視する。この結果、その監視の精度が向上することが分かる。
【0037】
図６及び図７は、検波処理後の観測波形、観測波形に対する周期性解析結果、及び観測波形の相関図、放電のみを抽出した波形（抽出した部分放電信号の波形）、その評価例であるＰＤパルス割合、を求めた場合について、例示している。図６は、所定以上の部分放電が発生している場合の例である。図７は、部分放電の発生が小さい場合の例である。
この図６（所定以上の部分放電が発生している場合）及び図７（部分放電の発生が小さい場合）のように、周期性解析の結果（観測波形に対して電源周期性を見る従来の方法）では、電源周波数（６０Ｈｚ）の整数倍の周期性を持つ。このために、部分放電の発生の有無が区別できない場合であっても、ＰＤパルス割合を用いることで、部分放電の発生の有無を区別することが出来ることが分かる。このように、ＰＤパルス割合を用いることで、点検する電気機器１の部分放電の発生状況を精度良く監視できることが分かる。
この図６（所定以上の部分放電が発生している場合）及び図７（部分放電の発生が小さい場合）のように、周期性解析の結果（観測波形に対して電源周期性を見る従来の方法）では、電源周波数（６０Ｈｚ）の整数倍の周期性を持つ。このために、部分放電の発生の有無が区別できない場合であっても、ＰＤパルス割合を用いることで、部分放電の発生の有無を区別することが出来ることが分かる。このように、ＰＤパルス割合を用いることで、点検する電気機器１の部分放電の発生状況を精度良く監視できることが分かる。
【0038】
（効果）
本実施形態は、例えば次の効果を奏する。
（１）本実施形態の部分放電監視方法は、点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出し、抽出した検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別して、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出し、上記抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する。
本実施形態は、例えば次の効果を奏する。
（１）本実施形態の部分放電監視方法は、点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出し、抽出した検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別して、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出し、上記抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する。
【0039】
例えば、本実施形態の部分放電監視装置１０は、点検する電気機器で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出可能なセンサ部と、上記センサ部が検出した上記電気信号から、部分放電によって生じる信号波形の振幅の時間変化を検波処理信号として抽出する処理を行う検波処理部と、上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号と当該時刻に対し上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号とに基づき当該時刻での信号が部分放電由来の部分放電信号であるか否かを判別することで、上記電気信号又は上記検波処理信号から部分放電信号を抽出する部分放電信号抽出部と、上記部分放電信号抽出部が抽出した部分放電信号に基づき、上記点検する電気機器の部分放電発生の状況を評価する部分放電評価部と、を備える。
【0040】
この構成によれば、測定波形から、外乱ノイズ分を分離することで、大幅に精度良く部分放電のデータを抽出可能となる。この結果、本実施形態では、磁歪音などの電源と同期して発生する外乱ノイズと間違えやすい部分放電信号を、精度良く検出できる。したがって、部分放電の発生状況をリアルタイムで監視ができるようになる。
上記実施形態では、上記部分放電発生の有無の判別は、判別する時刻で測定した信号と当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅差に基づき行う。
上記実施形態では、上記部分放電発生の有無の判別は、判別する時刻で測定した信号と当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅差に基づき行う。
【0041】
例えば、上記部分放電信号抽出部は、上記検波処理部で処理された検波処理信号に対して、当該検波処理信号と、当該検波処理信号を上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる差分波形を演算する差分波形演算部と、上記差分波形演算部が演算した差分波形に基づき、上記差分波形のうちの振幅が小さい外乱ノイズ信号と、当該外乱ノイズ信号よりも上記差分波形で振幅が大きな部分放電信号とを分ける振幅である振幅閾値を設定する振幅閾値設定部と、上記差分波形演算部が演算した差分波形において上記振幅閾値を超える時刻を抽出し、上記センサ部が検出した電気信号又は上記検波処理部で処理された検波処理信号から、上記抽出した時刻に対応する信号を部分放電信号として抽出する信号抽出本体部と、を備える構成とした。
【0042】
（２）上記振幅閾値設定部は、上記差分波形演算部が演算した差分波形のデータの振幅分布のうち、ゼロ近傍の分布を正規分布とみなし、その正規分布の標準偏差σに基づき上記振幅閾値を設定する。
この構成によれば、より精度良くノイズ成分を分離することが可能となる。
この構成によれば、より精度良くノイズ成分を分離することが可能となる。
【0043】
（３）上記振幅閾値設定部は、例えば、上記標準偏差σに対し２以上４以下の範囲から選択した倍率Ｘを掛けた値を、上記振幅閾値として設定する。
この構成によれば、より精度の良い部分放電信号を抽出可能となる。
なお、上記倍率Ｘは２以上４以下の範囲外でも、従来に比べ、精度良く部分放電信号を抽出可能である。
この構成によれば、より精度の良い部分放電信号を抽出可能となる。
なお、上記倍率Ｘは２以上４以下の範囲外でも、従来に比べ、精度良く部分放電信号を抽出可能である。
【0044】
（４）上記物理量は、例えば、上記点検する電気機器１から部分放電により発生するＴＥＶ（過渡接地電圧）変化、電流、電磁波若しくは超音波である。すなわち、上記センサ部１０Ａは、例えば、上記点検する電気機器１から部分放電により生じるＴＥＶ（過渡接地電圧）変化を検出するＴＥＶセンサ、上記点検する電気機器１から部分放電により発生する電流を検出するＨＦＣＴセンサ、電磁波を検出する電磁波センサ、若しくは上記点検する電気機器１から部分放電により発生する超音波を検出する超音波センサである。
この構成によれば、確実に点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出することができる。
この構成によれば、確実に点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出することができる。
【0045】
（変形例）
＜変形例１＞
上記説明では、振幅閾値ＴＡを予め設定した倍率Ｘと正規分布の標準偏差σから定める値としているが、これに限定されない。
例えば、図４のデータの絶対値の頻度分布において、簡易的に、分布の勾配の急峻度が緩和すると推定される振幅値を、振幅閾値ＴＡとして設定してもよい。
＜変形例１＞
上記説明では、振幅閾値ＴＡを予め設定した倍率Ｘと正規分布の標準偏差σから定める値としているが、これに限定されない。
例えば、図４のデータの絶対値の頻度分布において、簡易的に、分布の勾配の急峻度が緩和すると推定される振幅値を、振幅閾値ＴＡとして設定してもよい。
【0046】
＜変形例２＞
また、次のようにして部分放電信号を抽出してもよい。
上記の実施形態では、差分波形を求め、その差分波形のゼロ付近の振幅分布を正規分布と仮定する。その正規分布により、標準偏差σ及び振幅閾値ＴＡを決定して、部分放電信号を抽出する。
これに対し、変形例２では、次のようにして部分放電信号を抽出する。
すなわち、上記部分放電信号の抽出は、上記検波処理信号に対して、当該検波処理信号と、当該検波処理信号を上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる差分波形を演算する。演算した差分波形に基づき、上記差分波形のうちの振幅が小さい外乱ノイズ信号と、当該外乱ノイズ信号よりも上記差分波形で振幅が大きな部分放電信号とを分ける振幅である振幅閾値を設定する。上記演算した差分波形において上記振幅閾値を超える時刻を抽出し、上記電気信号又は上記検波処理信号から、上記抽出した時刻に対応する信号を部分放電信号として抽出する。
また、次のようにして部分放電信号を抽出してもよい。
上記の実施形態では、差分波形を求め、その差分波形のゼロ付近の振幅分布を正規分布と仮定する。その正規分布により、標準偏差σ及び振幅閾値ＴＡを決定して、部分放電信号を抽出する。
これに対し、変形例２では、次のようにして部分放電信号を抽出する。
すなわち、上記部分放電信号の抽出は、上記検波処理信号に対して、当該検波処理信号と、当該検波処理信号を上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号との振幅の差分からなる差分波形を演算する。演算した差分波形に基づき、上記差分波形のうちの振幅が小さい外乱ノイズ信号と、当該外乱ノイズ信号よりも上記差分波形で振幅が大きな部分放電信号とを分ける振幅である振幅閾値を設定する。上記演算した差分波形において上記振幅閾値を超える時刻を抽出し、上記電気信号又は上記検波処理信号から、上記抽出した時刻に対応する信号を部分放電信号として抽出する。
【0047】
例えば、上記部分放電信号抽出部１０Ｃは、上記検波処理部で処理された検波処理信号について、各時刻で測定した信号振幅と、当該時刻に対して上記電気機器の電源周波数のｍ周期（ｍ：１以上の整数）ずらした信号振幅との散布図を表現するデータ若しくは関数を求める。そして、上記散布図を表現するデータ若しくは関数によって、判別する時刻の信号が上記散布図における予め定めた領域にあると判定すると、その信号を部分放電信号と判別する構成とする。
【0048】
このとき、上記予め定めた領域は、例えば、上記検波処理部１０Ｂで処理された検波処理信号の頻度分布を計算し、最大頻度となる振幅μ以下の振幅範囲における頻度分布を正規分布に近似する。そして、その正規分布の標準偏差σに基づき振幅閾値を設定する。そして、各時刻で測定した信号振幅が、振幅閾値以上且つｍ周期ずらした信号振幅が振幅閾値未満となる領域、及び、各時刻で測定した信号振幅が振幅閾値未満且つｍ周期ずらした信号が、振幅閾値以上となる領域として規定する。
【0049】
例えば、各時刻で測定した信号振幅ａ（ｔ）と、ｍ周期ずらした信号振幅ｂ（ｔ）（＝ａ（ｔ＋τ））の組み合わせ（ａ（ｔ）、ｂ（ｔ））が、予め定めた所定の条件を満足すると判定すると、その時刻の信号を部分放電信号と判別する、構成とする。そして、例えば、上記予め定めた所定の条件は、上記検波処理部で処理された検波処理信号の頻度分布を計算し、最大頻度となる振幅μ以下の振幅範囲における頻度分布を正規分布に近似する。そして、その正規分布の標準偏差に基づき振幅閾値を設定する。そして、各時刻で測定した上記信号振幅ａ（ｔ）が上記振幅閾値以上、且つｍ周期ずらした上記信号振幅ｂ（ｔ）が上記振幅閾値未満となる組み合わせ、及び、各時刻で測定した上記信号振幅ａ（ｔ）が上記振幅閾値未満、且つ、ｍ周期ずらした上記信号振幅ｂ（ｔ）が上記振幅閾値以上となる条件として規定する。
【0050】
また、例えば、上記振幅閾値は、上記標準偏差σに２以上４以下の範囲から選択した倍率を掛けた値と、最大頻度となる振幅μとを加算した値とする。
すなわち、この変形例２では、次のように処理が実行される。
まず、点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号に対して、ハイパスフィルターにより低周波数成分を除去した後、検波処理を行い、検波波形を抽出する。
すなわち、この変形例２では、次のように処理が実行される。
まず、点検する電気機器１で部分放電が発生した際に生じる物理量を電気信号として検出し、検出した上記電気信号に対して、ハイパスフィルターにより低周波数成分を除去した後、検波処理を行い、検波波形を抽出する。
【0051】
次に、検波波形の振幅分布を求め、最頻振幅より低い振幅の振幅分布を正規分布の片側とみなして近似する（図８参照）。
次に、得られた近似正規分布に基づいて、予め設定した設定方法（μ＋ｎσ）により演算される振幅を、振幅閾値として設定する。
次に、当該検波処理後の信号と電源周波数の１周期遅れた信号に対して、図９のような散布図で考える。この場合、領域１＝元波形が振幅閾値以上で１周期ずらし波形が振幅閾値以下、領域２＝元波形が振幅閾値以下で１周期ずらし波形が振幅閾値以上、のいずれかの領域に含まれる点（データ）を、元波形に含まれる部分放電信号として抽出する。領域１、領域２は、図９では、ハッチングで示される領域である。
次に、得られた近似正規分布に基づいて、予め設定した設定方法（μ＋ｎσ）により演算される振幅を、振幅閾値として設定する。
次に、当該検波処理後の信号と電源周波数の１周期遅れた信号に対して、図９のような散布図で考える。この場合、領域１＝元波形が振幅閾値以上で１周期ずらし波形が振幅閾値以下、領域２＝元波形が振幅閾値以下で１周期ずらし波形が振幅閾値以上、のいずれかの領域に含まれる点（データ）を、元波形に含まれる部分放電信号として抽出する。領域１、領域２は、図９では、ハッチングで示される領域である。
【0052】
変形例２で抽出した部分放電信号は、実施形態が抽出した部分放電信号に比べて個々の部分放電信号を外乱ノイズとして誤判定する割合が増える。しかし、変形例２で抽出した部分放電信号も、主要な外乱ノイズを除去しており、従来に比べて精度良く抽出することができる。
【0053】
ここで、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０２０－１５０８０１（２０２０年０９月０８日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【0054】
１ 電気機器
１０ 部分放電監視装置
１０Ａ センサ部
１０Ｂ 検波処理部
１０Ｃ 部分放電信号抽出部
１０ＣＡ 差分波形演算部
１０ＣＢ 振幅閾値設定部
１０ＣＣ 信号抽出本体部
１０Ｄ 部分放電評価部
ＴＡ 振幅閾値
Ｘ 倍率
１０ 部分放電監視装置
１０Ａ センサ部
１０Ｂ 検波処理部
１０Ｃ 部分放電信号抽出部
１０ＣＡ 差分波形演算部
１０ＣＢ 振幅閾値設定部
１０ＣＣ 信号抽出本体部
１０Ｄ 部分放電評価部
ＴＡ 振幅閾値
Ｘ 倍率
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】