JP2020003279A - Partial discharge detector and partial discharge detection method - Google Patents
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Abstract
【課題】広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、比較的安価な部品で構成することが可能な部分放電検出装置を提供する。【解決手段】電力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を、電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換器と、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する第2の変換器と、第2の変換器によって変換された部分放電の電流のデジタル信号の処理を行う信号処理部とを備え、第2の変換器は、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行い、信号処理部は、第1の変換器で変換された交流波形のデジタル信号から求めた交流波形の位相を用いて、第2の変換器で変化された部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う構成とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a partial discharge detection device capable of detecting a partial discharge generated over a wide band and being able to be composed of relatively inexpensive parts. SOLUTION: A partial discharge detection device for detecting a partial discharge in a power cable is a first converter that converts an AC waveform analog signal flowing through the power cable into a digital signal, and an analog signal of the partial discharge current is a digital signal. It comprises a second converter that converts to, and a signal processing unit that processes the digital signal of the partial discharge current converted by the second converter, the second converter having a plurality of Nyquist frequency regions. The analog signal is converted into a digital signal, and the signal processing unit uses the phase of the AC waveform obtained from the digital signal of the AC waveform converted by the first converter in the second converter. The configuration is such that the digital signal of the changed partial discharge current is processed to reduce the amount of the signal. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、部分放電検出装置および部分放電検出方法に関する。 The present invention relates to a partial discharge detection device and a partial discharge detection method.
電力ケーブルの絶縁劣化の兆候を観測する手段として、ケーブルの絶縁物に高電圧を印加した際に発生する、部分放電の電荷量を測定することが一般的である。 As a means for observing the signs of insulation deterioration of a power cable, it is common to measure the amount of partial discharge charge generated when a high voltage is applied to the insulator of the cable.
電力ケーブルの中間接続箱には、ケーブルの絶縁物と接続された接地線がある。
この接地線に対して、絶縁劣化による部分放電を、電流測定器(CT)で測定する(例えば、特許文献1等を参照。)。
The middle junction box of the power cable has a ground wire connected to the cable insulation.
With respect to this ground line, a partial discharge due to insulation deterioration is measured by a current measuring device (CT) (for example, see Patent Document 1).
測定した部分放電の電流値は、AD変換によりデジタル値に変換し、ケーブルに流れる交流波形の位相に応じた、部分放電の電流値を比較評価することが知られている。 It is known that the measured current value of the partial discharge is converted into a digital value by AD conversion, and the current value of the partial discharge is compared and evaluated according to the phase of the AC waveform flowing through the cable.
部分放電の電流値を比較評価するには、電流測定器(CT)で測定した部分放電の電流値をAD変換器でデジタル化する必要があるが、部分放電は、微小間隔で発生する高周波パルスのアナログ波形である。 In order to compare and evaluate the current value of the partial discharge, it is necessary to digitize the current value of the partial discharge measured by a current measuring device (CT) with an AD converter. Is an analog waveform.
一般のAD変換に採用されているベースバンド・サンプリング方式は、第1ナイキスト周波数帯域0〜1/2・Fs(サンプリング周波数)を、デジタル化可能なアナログ入力帯域としている。そのため、第1以外のナイキスト周波数帯域にアナログ入力が実施されると、量子化による折返しノイズが第1のナイキスト周波数帯域に混在する。
そこで、混在したノイズを除去するために、AD変換器の前段に、第1ナイキスト周波数帯域のアナログ入力のみを通過させる、ローパスフィルタが設けられる。
In a baseband sampling method adopted for general AD conversion, the first Nyquist
Therefore, in order to remove mixed noise, a low-pass filter that allows only an analog input in the first Nyquist frequency band to pass is provided in a stage preceding the AD converter.
ベースバンド・サンプリング方式によって、部分放電のアナログ入力のデジタル化を行うと、部分放電が高周波パルスになるので、サンプリング周波数Fsを高周波にする必要がある。そのため、AD変換器とデジタル信号処理部は、高性能が要求され、部品が高価になる課題がある。 If the analog input of the partial discharge is digitized by the baseband sampling method, the partial discharge becomes a high-frequency pulse, so that the sampling frequency Fs needs to be high. Therefore, there is a problem that the AD converter and the digital signal processing unit are required to have high performance and parts are expensive.
一方、無線通信等の周波数帯域が限定されたアナログ信号のAD変換では、アンダー・サンプリング方式が採用されている。この方式は、サンプリング周波数よりも高周波帯域のアナログ入力に対応するもので、第1以外の、第2、第3、第nナイキスト周波数帯域(n−1)/2〜n/2・Fsといった特定のナイキスト周波数帯域に限定した、サンプリング方式である。特定のナイキスト周波数帯域以外のアナログ入力は、折返しノイズになるため、この折り返しノイズを除去するように、AD変換器の前段に、特定のナイキスト周波数帯域のみを通過させる、バンドパスフィルタが設けられている。 On the other hand, in analog-to-digital conversion of an analog signal having a limited frequency band such as wireless communication, an under-sampling method is adopted. This method corresponds to an analog input in a higher frequency band than the sampling frequency, and specifies the second, third, and nth Nyquist frequency bands (n−1) / 2 to n / 2 · Fs other than the first. This is a sampling method limited to the Nyquist frequency band. Since an analog input other than the specific Nyquist frequency band becomes aliasing noise, a band-pass filter that passes only the specific Nyquist frequency band is provided in front of the AD converter so as to remove the aliasing noise. I have.
アンダー・サンプリング方式によって、部分放電のアナログ入力のデジタル化を行うと、部分放電パルスのアナログ入力帯域が特定のナイキスト周波数帯域から外れた場合に、バンドパスフィルタにより除去されてしまう。
そして、部分放電の信号は、1MHz〜数百MHzの広帯域にわたって発生する可能性があるため、特定のナイキスト周波数帯域を検出するだけでは、検出する帯域が狭くなり、発生した部分放電を検出できないことが有り得る。
When the analog input of the partial discharge is digitized by the under-sampling method, when the analog input band of the partial discharge pulse deviates from a specific Nyquist frequency band, it is removed by a bandpass filter.
Since the signal of the partial discharge may be generated over a wide band of 1 MHz to several hundred MHz, the band to be detected becomes narrow only by detecting a specific Nyquist frequency band, and the generated partial discharge cannot be detected. Is possible.
上述した問題の解決のために、本発明においては、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、比較的安価な部品で構成することが可能な部分放電検出装置を提供するものである。また、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、比較的安価な部品で実現することが可能な部分放電検出方法を提供するものである。
また、本発明の上記の目的およびその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a partial discharge detection device that can detect a partial discharge occurring over a wide band and can be configured with relatively inexpensive components. It is another object of the present invention to provide a partial discharge detection method capable of detecting a partial discharge occurring over a wide band and realizing it with relatively inexpensive components.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本発明の部分放電検出装置は、電力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る。そして、電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第1の変換器と、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第2の変換器を備える。また、第2の変換器によって変換された部分放電の電流のデジタル信号の処理を行う信号処理部を備える。第2の変換器は、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。信号処理部は、第1の変換器で変換された交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、第2の変換器で変化された部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。 The partial discharge detection device according to the present invention is a partial discharge detection device that detects a partial discharge in a power cable. The power supply apparatus further includes a first converter that converts an analog signal having an AC waveform flowing through the power cable into a digital signal, and a second converter that converts an analog signal of a partial discharge current into a digital signal. In addition, a signal processing unit is provided for processing a digital signal of the partial discharge current converted by the second converter. The second converter converts a plurality of Nyquist frequency domain analog signals into digital signals. The signal processing unit obtains the phase of the AC waveform from the digital signal of the AC waveform converted by the first converter, and uses the obtained phase of the AC waveform to calculate the current of the partial discharge changed by the second converter. Is performed on the digital signal of (i).
本発明の部分放電検出方法は、電力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る。そして、電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換し、複数のナイキスト周波数領域の部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。さらに、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。 The partial discharge detection method of the present invention is a partial discharge detection method for detecting a partial discharge in a power cable. Then, an analog signal having an AC waveform flowing through the power cable is converted into a digital signal, and a plurality of Nyquist frequency domain partial discharge current analog signals are converted into digital signals. Further, the phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform, and a process of reducing the signal amount is performed on the digital signal of the partial discharge current using the obtained phase of the AC waveform.
上述の本発明によれば、複数のナイキスト周波数領域の部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。
これにより、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、また、比較的安価な部品によって、部分放電の検出を実現することが可能である。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention described above, a plurality of partial discharge currents in the Nyquist frequency domain are converted into analog signals from analog signals.
This makes it possible to detect a partial discharge that occurs over a wide band, and to realize the detection of the partial discharge with relatively inexpensive components.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the following description of the embodiments.
以下、本発明に係る実施の形態について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な数値等は、ここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。なお、各図において同一または類似の構成には同じ符号を付して繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to text or drawings. However, the structure, material, other specific numerical values, and the like shown in the present invention are not limited to the embodiments described above, and can be appropriately combined or improved without changing the gist. In each of the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態を説明する。
この第1の実施の形態における、部分放電検出装置を用いた部分放電検出システムの一形態の概略構成図を、図1に示す。
(First Embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of one embodiment of a partial discharge detection system using a partial discharge detection device according to the first embodiment.
図1に示すように、電力ケーブル30同士を接続するように中間接続箱10が設けられ、この中間接続箱10は、接地線により接地されている。接地線には、部分放電を測定する、電流測定器(CT)40が取り付けられており、電力ケーブル30には、交流波形を測定するロゴスキーコイル20が取り付けられている。
部分放電検出装置1000は、電流測定器(CT)40と、ロゴスキーコイル20にそれぞれ接続されている。また、部分放電検出装置100は、外部ネットワーク50を介して、上位計測装置60とデータのやりとりを行うように構成されている。
このように、電力ケーブル30と中間接続箱10に対して、ロゴスキーコイル20と電流測定器40と部分放電検出装置1000を設けて、部分放電検出装置1000と上位計測装置60がデータのやりとりを行うように、部分放電検出システムを構成する。
部分放電検出装置1000には、電流測定器40とロゴスキーコイル20からそれぞれ出力されたアナログ信号が入力される。電流測定器40から出力されるアナログ信号は、部分放電のアナログ信号である。
As shown in FIG. 1, an
The partial
As described above, the Rogowski
Analog signals output from the
部分放電検出装置1000は、低周波アナログ入力回路1100と低速AD変換器1110、高周波アナログ入力回路1200と高速AD変換器1210、部分放電検出のデジタル信号処理部1300、通信部1400を備えている。
The partial
低周波アナログ入力回路1100は、ロゴスキーコイル20から出力された、交流波形のアナログ信号が入力される。
低速AD変換器1110は、電力ケーブル30に流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換器に相当するものであり、低周波アナログ入力回路1100に入力された、交流波形のアナログ信号をデジタル化する。低速AD変換器1110においてデジタル化された、交流波形のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部1300に入力される。
高周波アナログ入力回路1200は、電流測定器40から出力された、部分放電の電流のアナログ信号が入力される。
高速AD変換器1210は、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する第2の変換器に相当するものであり、高周波アナログ入力回路1200に入力された、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル化する。高速AD変換器1210においてデジタル化された、部分放電のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部1300に入力される。
部分放電検出のデジタル信号処理部1300は、デジタル化した交流波形の位相毎に部分放電のデジタル信号を処理する。即ち、低速AD変換器1110においてデジタル化された交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、高速AD変換器1210においてデジタル化された部分放電のデジタル信号を処理する。
通信部1400は、部分放電の検出結果を、外部ネットワーク50に出力する。
The low-frequency
The low-
The high-frequency
The high-
The digital
The
また、中間接続箱10で接続された、多数の電力ケーブル30の全体に対して、図1に示す1個の部分放電検出装置1000と、その他の部分放電検出装置を含む、複数個の部分放電検出装置が設けられる。
そして、上位計測装置60は、外部ネットワーク50を介して、図1に示す部分放電検出装置1000を含む複数個の部分放電検出装置の検出結果を、総合的に監視する。
Further, a plurality of partial discharge detection devices including one partial
Then, the
第1の実施の形態の部分放電検出装置1000では、ベースバンド・サンプリング方式とアンダー・サンプリング方式を併用して、高速AD変換器1210におけるアナログ・デジタル変換を行う。
このようにベースバンド・サンプリング方式とアンダー・サンプリング方式を併用するので、広帯域のアナログ信号を高速AD変換器1210に入力させる。
In the partial
As described above, since the baseband sampling method and the undersampling method are used together, a wideband analog signal is input to the high-
ここで、第1の実施の形態の部分放電検出装置1000における、高周波アナログ入力回路1200内の折返しノイズフィルタの特性1201を、図2に示す。
図2に示すように、折り返しノイズフィルタの特性1201は、第1〜第n(nは2以上の整数)までの複数のナイキスト領域にまたがる、広範囲の周波数通過特性を有する。これにより、広帯域な部分放電パルスのアナログ入力に対するデジタル化を実施することができる。
Here, FIG. 2 shows a characteristic 1201 of a folded noise filter in the high-frequency
As shown in FIG. 2, the characteristic 1201 of the aliasing noise filter has a wide frequency pass characteristic extending over a plurality of Nyquist regions from the first to the n-th (n is an integer of 2 or more). Thereby, digitization of the analog input of the broadband partial discharge pulse can be performed.
折り返しノイズフィルタの特性1201のナイキスト領域の数nは、特に限定されないが、部分放電の周波数帯域が1MHz〜数百MHz程度であるため、n=4〜10程度が好適である。
そして、部分放電の信号の検知したい周波数帯域に応じて、ナイキスト領域の数nがこの好適な程度となるように、サンプリング周波数Fsを選定すればよい。
Although the number n of the Nyquist region of the
Then, the sampling frequency Fs may be selected according to the frequency band in which the signal of the partial discharge is desired to be detected, such that the number n of the Nyquist regions becomes this preferable level.
一般的なAD変換では、デジタル変換した後のデジタルデータを利用するので、折り返しノイズを除去する必要がある。そのため、AD変換の前段に、前述したローパスフィルタやバンドパスフィルタを設けて、特定のナイキスト周波数帯域のみを通して折り返しノイズを除去している。
これに対して、本実施の形態では、部分放電の有無を調べればよいので、部分放電の有無を検出できるデータであれば十分であり、詳細を後述するように、デジタルデータを全て利用することはない。従って、本実施の形態では、折り返しノイズの除去は不要になる。このように折り返しノイズが許容されるので、複数のナイキスト周波数帯域nに亘る信号を高速AD変換器1210に入力しても問題を生じない。
In general AD conversion, digital data after digital conversion is used, so it is necessary to remove aliasing noise. Therefore, the above-mentioned low-pass filter and band-pass filter are provided at the preceding stage of the AD conversion to remove aliasing noise only through a specific Nyquist frequency band.
On the other hand, in the present embodiment, it is sufficient to check the presence / absence of a partial discharge. Therefore, any data that can detect the presence / absence of a partial discharge is sufficient. As described in detail later, it is necessary to use all digital data. There is no. Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to remove aliasing noise. Since aliasing noise is allowed in this way, no problem occurs even if a signal over a plurality of Nyquist frequency bands n is input to the high-
次に、第1の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を、図3〜図4を参照して説明する。図3は、部分放電のデータの処理に使用する、交流波形の特定の位相間隔の区間分けと、1つの区間の拡大図を示す。また、図4は、部分放電のデータの処理方法のフローチャートを示す。
図3に示すように、交流波形1310の特定の位相間隔の1つの区間において、デジタル化した信号から、部分放電のその区間の電荷量として、部分放電パルス信号1320の総和を、もしくは、部分放電パルス信号1320の最大値1330を、求める。そして、特定の位相間隔の全ての区間において、同様に、各区間の電荷量として、部分放電パルス信号1320の総和もしくは最大値1330を求める。
特定の位相間隔は、50Hzまたは60Hzの交流波形の1周期360°を、所定数で分割する。例えば、1周期360°を96区間に分割して、1つの区間を3.75°位相間隔とする。なお、図3では、図示の都合により、便宜的に、交流波形の1周期を20区間に分割しているが、図3の20区間に限定されるものではない。
また、交流波形1310としては、低速AD変換器1110において交流波形のアナログ信号からデジタル化された、交流波形のデジタル信号を用いる。そして、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求めて、求めた交流波形の位相を用いて、図3に示したように、特定の位相間隔に分割する。
Next, a method of processing data of partial discharge in the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a section of a specific phase interval of an AC waveform used for processing of partial discharge data, and an enlarged view of one section. FIG. 4 shows a flowchart of a method for processing data of partial discharge.
As shown in FIG. 3, in one section of a specific phase interval of the
The specific phase interval divides 360 ° of one cycle of a 50 Hz or 60 Hz AC waveform by a predetermined number. For example, one cycle of 360 ° is divided into 96 sections, and one section is set to a 3.75 ° phase interval. In FIG. 3, for convenience of illustration, one cycle of the AC waveform is divided into 20 sections, but the present invention is not limited to the 20 sections in FIG.
As the
上述したように、特定の位相間隔の全ての区間において、部分放電の電荷量として、部分放電パルス信号1320の総和もしくは最大値を求める。
そして、部分放電検出のデジタル信号処理部1300における信号処理によって、求めた部分放電の電荷量のデータを間引く。
As described above, the total or maximum value of the partial
Then, the data of the obtained charge amount of the partial discharge is thinned out by signal processing in the digital
デジタル信号処理部1300における信号処理は、交流波形の所定周期中において、特定の位相間隔の全区間の部分放電の電荷量(部分放電パルス信号1320の総和又は最大値)のうち、最大値の電荷量のみを抽出して記録する。これにより、位相間隔の全区間の所定周期数のデジタルデータが、1つの最大値の電荷量に間引かれる。交流波形の所定周期は、例えば、5周期〜20周期の範囲から選定する。
例えば、前述した1周期360°を96区間に分割して電荷量を求めて、交流波形の所定周期を10周期とした場合には、96×10=960個の部分放電の電荷量のデータから、部分放電の電荷量の最大値のみ、即ち、1個のデータのみに間引く。
上述したように位相間隔の全区間の所定周期数のデジタルデータを1つの最大値の電荷量に間引いても、間引いた後の最大値の電荷量が部分放電の有無に応じて変化するので、最大値の電荷量に部分放電の有無が反映される。従って、最大値の電荷量によって、部分放電の有無を検出することができる。
The signal processing in the digital
For example, when the above-described one cycle of 360 ° is divided into 96 sections to determine the charge amount, and the predetermined period of the AC waveform is set to 10 periods, 96 × 10 = 960 partial discharge charge amount data are used. In other words, only the maximum value of the charge amount of the partial discharge, that is, only one data is thinned out.
As described above, even if the digital data of a predetermined number of cycles in the entire interval of the phase interval is thinned out to one maximum charge amount, the maximum charge amount after thinning changes according to the presence or absence of partial discharge. The presence or absence of partial discharge is reflected in the maximum charge amount. Therefore, the presence or absence of partial discharge can be detected based on the maximum charge amount.
部分放電検出のデジタル信号処理部1300においてデータを間引いて、残ったデータ(抽出した最大値の電荷量のデータ)を、通信部1400から外部ネットワーク50を介して、上位計測装置60に送信する。
The data is thinned out in the digital
上位計測装置60では、外部ネットワーク50から受信したデータ(最大値の電荷量のデータ)の推移を監視する。
上位計測装置60において、最大値の電荷量の推移を監視することにより、電力ケーブル30の絶縁劣化の兆候を監視することができる。また、既設の電力ケーブル30の劣化の状態を調べて、寿命を予測することができる。
そして、上位計測装置60において、受信した現在の部分放電の最大の電荷量のデータと、過去に受信した部分放電の最大の電荷量のデータとの比較を、継続的に行うようにすれば、多数の電力ケーブル30全体の劣化の進行状況を随時把握することができる。
The higher-
By monitoring the transition of the maximum amount of charge in the
Then, in the higher-
以上説明した部分放電のデータの処理方法を、フローチャートにまとめたものを、図4に示す。
図4のフローチャートでは、まず、ステップS1において、交流波形の特定の位相間隔の区間毎の電流の最大値または総和を全ての区間で求め、これを各区間の電荷量とする。
次に、ステップS2において、交流波形の所定周期数毎に、区間の電荷量の最大値を抽出する。これにより、(1周期の区間数×周期数)個のデータが1個のデータに間引かれる。
次に、ステップS3において、抽出した電荷量の最大値のデータを、上位計測装置60に送信する。
このようにして、抽出により間引いたデータが上位計測装置60に送信されるので、上位計測装置60に送るデータの量を減らすことができる。
FIG. 4 shows a flowchart of the above-described partial discharge data processing method.
In the flowchart of FIG. 4, first, in step S1, the maximum value or the sum of the current in each section of a specific phase interval of the AC waveform is obtained in all sections, and this is set as the charge amount in each section.
Next, in step S2, the maximum value of the charge amount in the section is extracted for each predetermined number of cycles of the AC waveform. As a result, (the number of sections in one cycle × the number of cycles) pieces of data are thinned out to one piece of data.
Next, in step S3, the data of the maximum value of the extracted charge amount is transmitted to the higher-
In this manner, the data thinned out by the extraction is transmitted to the higher-
部分放電検出装置1000は、常時設置して、電力ケーブル30の状態を監視する。
データを間引いて、送るデータの量を減らすことにより、部分放電検出装置1000の高速AD変換器1210のコストや消費電力を低減することができる。これにより、部分放電検出装置1000の常時設置を実現することが可能になる。
The partial
By thinning out the data and reducing the amount of data to be sent, the cost and power consumption of the high-
第1の実施の形態において、図1のアナログ入力回路1100,1200、AD変換器1110,1210、部分放電検出のデジタル信号処理部1300は、ハードウェアもしくはコンピュータソフトウェアのいずれでも構成することが可能である。
ハードウェアで構成する場合には、部分放電検出装置1000内に設けられた集積回路等で構成する。
コンピュータソフトウェアで構成する場合には、アナログ入力回路、AD変換器、部分放電検出のデジタル信号処理部のそれぞれの機能を実現するプログラムを使用して、マイクロコンピュータ等のプロセッサがプログラムを解釈して、実行するように構成する。
また、一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。
In the first embodiment, the
When configured with hardware, it is configured with an integrated circuit or the like provided in the partial
When configured with computer software, a processor such as a microcomputer interprets the program using a program that realizes the functions of the analog input circuit, the AD converter, and the digital signal processing unit for partial discharge detection, Configure to run.
It is also possible to configure a part with hardware and the rest with computer software.
より好ましくは、図1のアナログ入力回路1100,1200、AD変換器1110,1210、部分放電検出のデジタル信号処理部1300を、ハードウェアで構成する。
コンピュータソフトウェアで構成した場合には、計算結果等を記憶するメモリが必要になり、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力も必要となる。
これに対して、ハードウェアで構成した場合には、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力は不要であるため、コンピュータソフトウェアで構成した場合と比較して、部分放電検出装置1000の動作に必要な電力を少なくすることができる。これにより、多数の電力ケーブル30全体に対して、より多くの部分放電検出装置1000を設置することが可能になる。
More preferably, the
When configured with computer software, a memory for storing calculation results and the like is required, and power for activating software and operating the memory is also required.
On the other hand, in the case of configuring with hardware, since power for starting software and operating the memory is not required, compared with the case of configuring with computer software, the operation of the partial
上述した第1の実施の形態によれば、高周波アナログ入力回路1200の折返しノイズフィルタの特性1201において、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号を通過させている。そして、高速AD変換器1210において、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。
これにより、複数のナイキスト周波数領域という広帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換するので、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができる。
According to the first embodiment described above, in the
This converts a wideband analog signal of a plurality of Nyquist frequency regions into a digital signal, so that partial discharge occurring over a wide band can be detected.
また、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号を変換するので、第1ナイキスト周波数領域のアナログ信号を変換するベースバンド・サンプリング方式と比較して、サンプリング周波数を低減することができる。これにより、高速AD変換器1210とデジタル信号処理部1300に高価な部品を使用する必要がなく、比較的安価な部品で高速AD変換器1210とデジタル信号処理部1300を構成することができる。即ち、比較的安価な部品によって、部分放電の検出を実現することが可能である。
Further, since a plurality of analog signals in the Nyquist frequency domain are converted, the sampling frequency can be reduced as compared with the baseband sampling method for converting the analog signal in the first Nyquist frequency domain. Accordingly, it is not necessary to use expensive components for the high-
また、部分放電検出のデジタル信号処理部1300が、交流波形の1周期を所定の位相間隔に分割して、所定の位相間隔の全区間について、部分放電の電荷量(部分放電の電流の最大値または総和)を求める。これにより、高速AD変換器1210においてデジタル変換した部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、部分放電の電荷量(電流の最大値または総和)の信号になるため、信号の量が低減される。
さらに、部分放電検出のデジタル信号処理部1300が、全区間の交流波形の所定の周期数毎における部分放電の電荷量の最大値を抽出する。これにより、(区間数×所定の周期数)の個数の電荷量の信号が、最大値の電荷量の1個の信号に間引かれて、信号の量が低減される。
Further, the digital
Further, the partial discharge detection digital
このように、部分放電検出のデジタル信号処理部1300が、高速AD変換器1210においてデジタル変換された、部分放電の電流の信号の量を低減する処理を行っている。
これにより、複数のナイキスト周波数領域という広範囲の周波数領域の信号を取り扱っていても、処理の後の信号の量が少なくなる。信号の量が少なくなるので、信号を記憶するための構成(メモリ等)の簡略化、通信部1400から外部ネットワーク50に送信する際のオーバーフローの防止、部分放電検出装置1000の消費電力の低減、等を実現することが可能になる。
また、低速AD変換器1110においてデジタル変換された、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、この交流波形の位相を用いて所定位相間隔の区間に分割して、部分放電の信号の低減を行っている。交流波形の位相を用いていることにより、広範囲の周波数領域の信号から、容易に信号の量を低減することができる。
As described above, the digital
As a result, even if signals in a wide frequency range such as a plurality of Nyquist frequency ranges are handled, the amount of processed signals is reduced. Since the amount of signals is reduced, the configuration (memory and the like) for storing the signals is simplified, overflow is prevented from being transmitted from the
Further, the phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform digitally converted by the low-
通信部1400から外部ネットワーク50に送信する際に、オーバーフローを防止することができることにより、上位計測装置60において、リアルタイムで確実に部分放電の発生を把握することが可能になる。
Since overflow can be prevented when transmitting from the
部分放電検出装置1000の消費電力を低減できることにより、多数の電力ケーブル30全体に対して、より多くの部分放電検出装置1000を設置することが可能になる。また、部分放電検出装置を測定したい箇所に移動させることが主体であった、従来の検出方法に対して、多数の部分放電検出装置1000を据え置きで設置して、上位計測装置60において部分放電の発生を常時監視することが可能になる。
Since the power consumption of the partial
そして、第1の実施の形態では、高速AD変換器1210においてデジタル変換した部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、交流波形の所定の周期数毎に最大値の電荷量の1個の信号に低減されるので、信号の量が大幅に低減される。これにより、信号を記憶するための構成(メモリ等)の簡略化や、部分放電検出装置1000の消費電力の低減の効果が大きくなり、部分放電検出装置1000の構成の簡略化や部品コストの低減を図ることが可能になる。
Then, in the first embodiment, one of the maximum amount of electric charge is obtained for every predetermined number of cycles of the AC waveform from the entire digital signal of the partial discharge current digitally converted in the high-
さらに、部分放電検出装置1000が通信部1400を備え、通信部が外部ネットワークを介して上位計測装置60と接続され、通信部1400からデータを送信するように構成している。これにより、部分放電検出装置と上位計測装置とを有線で接続した場合と比較して、部分放電検出装置1000の設置の自由度が高まり、多数の電力ケーブル30全体に対して、より多くの部分放電検出装置1000を設置することが可能になる。
Further, the partial
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
この第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態の構成において、部分放電の電荷量を求める過程と、電荷量の信号の量を低減する過程について、各過程を行うための構成と各過程の詳細を、より具体的に設定している。
また、第2の実施の形態では、特定の位相間隔の各区間の部分放電の電荷量として、各区間の部分放電パルス信号1320の最大値を採用している。
なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と共通する構成は、同一の符号を使用して、共通する構成の説明は、簡略化または省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, in the configuration of the above-described first embodiment, a configuration for performing each process in the process of obtaining the charge amount of the partial discharge and the process of reducing the amount of the signal of the charge amount. And the details of each process are set more specifically.
Further, in the second embodiment, the maximum value of the partial
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the common components will be simplified or omitted.
第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、図1に示した部分放電検出装置1000および部分放電検出システムを構成する。
そして、第2の実施の形態では、図1に示した部分放電検出装置1000の部分放電検出のデジタル信号処理部1300において、上述した各過程を行うための具体的な構成を設ける。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the partial
In the second embodiment, the digital
なお、この第2の実施の形態においても、第1の実施の形態において説明した、交流波形の位相360°を96分割した区間の全ての区間で部分放電の電荷量を求めて、交流波形の10周期毎に部分放電の電荷量の最大値を抽出する例で説明する。
この例では、1区間(位相3.75°)の経過時間が、交流波形50Hzの場合に、約208μsである。そして、高速AD変換器1210のサンプリング周波数を200MHzとすると、サンプリングの間隔が5nsとなるので、1区間のデータ取得回数は、208μs/5ns=41600回となる。
Also in the second embodiment, the charge amount of the partial discharge is obtained in all the sections obtained by dividing the phase of 360 ° of the AC waveform into 96 as described in the first embodiment, and the AC waveform is obtained. An example will be described in which the maximum value of the charge amount of the partial discharge is extracted every ten cycles.
In this example, the elapsed time of one section (phase 3.75 °) is about 208 μs when the AC waveform is 50 Hz. If the sampling frequency of the high-
第2の実施の形態における、部分放電検出装置1000の部分放電検出のデジタル信号処理部1300の詳細な構成を、図5に示す。
図5に示す部分放電検出のデジタル信号処理部1300は、位相0検出部1301、周期カウンタ1302、高速ADデータ入力回数カウンタ1303、位相カウンタ1304、部分放電情報テーブル1305、大小判定部1306、の各部を有する。
位相0検出部1301は、低速AD変換器1110からの交流波形サンプルデータから、交流波形の位相0(位相0°)を検出する。
周期カウンタ1302は、位相0検出部1301からの信号を用いて、交流波形の周期をカウントする。
高速ADデータ入力回数カウンタ1303は、部分放電のデータの入力回数をカウントする。
位相カウンタ1304は、位相0検出部1301からの信号によってリセットされた後に、高速ADデータ入力回数カウンタ1303からの信号を用いて、交流波形の位相をカウントする。
部分放電情報テーブル1305は、詳細を後述するように、部分放電のデータに関する情報を記憶し保存する。
大小判定部1306は、高速AD変換器1210からの部分放電のサンプルデータと、部分放電情報テーブル1305内のリードデータとを比較して、これらのデータの大小を判定する。
FIG. 5 shows a detailed configuration of the digital
The digital
The
The
The high-speed AD data
After being reset by a signal from the
The partial discharge information table 1305 stores and stores information on partial discharge data, as will be described in detail later.
The
第2の実施の形態において、図5の部分放電検出のデジタル信号処理部1300の各部1301〜1306は、ハードウェアもしくはコンピュータソフトウェアのいずれでも構成することが可能である。
ハードウェアで構成する場合には、集積回路等で構成する。
コンピュータソフトウェアで構成する場合には、各部1301〜1306のそれぞれの機能を実現するプログラムを使用して、マイクロコンピュータ等のプロセッサがプログラムを解釈して、実行するように構成する。
また、一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。
In the second embodiment, each of the
When it is configured by hardware, it is configured by an integrated circuit or the like.
When configured by computer software, a processor such as a microcomputer interprets and executes the program using a program that realizes the function of each of the
It is also possible to configure a part with hardware and the rest with computer software.
次に、第2の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を、図5と図6〜図9を参照して説明する。
図6は、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出に関するフローチャートを示す。図7は、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の通信部への送信に関するフローチャートを示す。図8は、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出の具体的な方法を説明する図を示す。図9は、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の送信のタイミングを説明するタイムチャートを示す。
Next, a method of processing data of partial discharge in the second embodiment will be described with reference to FIG. 5 and FIGS.
FIG. 6 shows a flowchart relating to counting of the phase of the AC waveform and detection of the partial discharge. FIG. 7 shows a flowchart relating to clearing the partial discharge information table and transmitting the partial discharge information to the communication unit. FIG. 8 is a diagram illustrating a specific method of counting the phase of the AC waveform and detecting the partial discharge. FIG. 9 is a time chart for explaining the timing of clearing the partial discharge information table and transmitting the partial discharge information.
まず、部分放電のデータの処理方法のうちの、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出について、図5、図6、および図8を参照して説明する。
交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出は、図6のフローチャートに示すように実行される。
First, of the method of processing the data of the partial discharge, the counting of the phase of the AC waveform and the detection of the partial discharge will be described with reference to FIG. 5, FIG. 6, and FIG.
The counting of the phase of the AC waveform and the detection of the partial discharge are executed as shown in the flowchart of FIG.
始めに、図6の最上部(即ち、スタートの時点)に示すように、50Hzの交流波形取得用の低速AD変換器1110のデータから、交流波形の位相0°を検出する。即ち、図5に示すように、位相0検出部1301において、低速AD変換器1110からの交流波形サンプルデータから、交流波形の位相0(位相0°)を検出する。
このとき、図8において、交流波形1310が左端のゼロクロス点となっている。
First, as shown at the top of FIG. 6 (that is, at the start), the phase of the
At this time, in FIG. 8, the
次に、図6のステップS11において、位相カウンタ1304を初期化する。即ち、図5に示すように、位相0検出部1301において位相0°を検出したときに、位相0検出部1301から位相カウンタ1304へ、リセットパルス(初期化のパルス)を出力して、位相カウンタ1304を初期化する。
このとき、図8において、位相カウンタ1304へ初期化のパルスが入力され、位相カウンタ1304の値が「0」になる。
Next, in step S11 of FIG. 6, the
At this time, in FIG. 8, an initialization pulse is input to the
次に、図6のステップS12において、位相カウンタ1304を参照し、部分放電情報テーブル1305より、検出最大値を取得する。即ち、図5に示すように、位相カウンタ1304の位相を、参照アドレスとして部分放電情報テーブル1305に送り、部分放電テーブル1305において、その参照アドレスに対応する検出最大値(リードデータ)を取得する。取得した検出最大値(リードデータ)は、大小判定部1306に送られる。
部分放電情報テーブル1305は、図8の右下の図に示すように、位相の3.75°毎の区間(96個の区間)の位相と、その位相の区間の交流波形10周期分の検出最大値(10周期分の部分放電の電荷量の最大値)とから構成されている。そして、位相カウンタ1304の位相(0,3.75,7.5,・・・,356.25)の値を参照アドレスとして、部分放電情報テーブル1305から、その位相の区間の交流波形10周期分の検出最大値(リードデータ)を取得する。
Next, in step S12 of FIG. 6, the maximum detection value is acquired from the partial discharge information table 1305 with reference to the
As shown in the lower right part of FIG. 8, the partial discharge information table 1305 detects the phase of each 3.75 ° phase (96 sections) and the detection of 10 cycles of the AC waveform in that phase. And the maximum value (the maximum value of the charge amount of the partial discharge for 10 cycles). Then, using the value of the phase (0, 3.75, 7.5,..., 356.25) of the
次に、図6のステップS13において、高速AD変換器1210より、部分放電の入力値(電荷量)を取得する。即ち、図5に示すように、高速AD変換器1210より、部分放電のサンプルデータを取得して、大小判定部1306に送り、大小判定部1306において、部分放電のサンプルデータから、部分放電の入力値(電荷量)を取得する。
部分放電の入力値(電荷量)は、図8に示すように、高速AD変換器1210の200MHzのサンプリング間隔(5ns)でサンプリングされた、部分放電パルス信号1320となっている。
Next, in step S13 of FIG. 6, the input value (charge amount) of the partial discharge is acquired from the high-
As shown in FIG. 8, the input value (charge amount) of the partial discharge is a partial
次に、図6のステップS14において、部分放電情報テーブル1305より取得した部分放電の検出最大値と、高速AD変換器1210より取得した部分放電の入力値(電荷量)を、比較する。即ち、図5の大小判定部1306において、部分放電の検出最大値と部分放電の入力値(電荷量)を比較する。
そして、最大値(テーブル1305の検出最大値)<入力値の場合には、ステップS15に進み、最大値(テーブル1305の検出最大値)≧入力値の場合には、ステップS16に進む。
Next, in step S14 of FIG. 6, the detection maximum value of the partial discharge obtained from the partial discharge information table 1305 is compared with the input value (charge amount) of the partial discharge obtained from the high-
If the maximum value (detection maximum value of table 1305) <input value, the process proceeds to step S15. If the maximum value (detection maximum value of table 1305) ≧ input value, the process proceeds to step S16.
図6のステップS15では、部分放電情報テーブル1305の最大値(検出最大値)を、入力値に更新して、ステップS16に進む。 In step S15 of FIG. 6, the maximum value (detection maximum value) of the partial discharge information table 1305 is updated to the input value, and the process proceeds to step S16.
次に、図6のステップS16において、高速AD変換器から41600回入力値を取得したか(位相3.75°を経過したか)確認する。即ち、図5に示す高速ADデータ入力回数カウンタ1303において、経過時間に基づいて、41600回入力値を取得したか確認する。ここで、入力値の回数=(経過時間/サンプリング間隔5ns)であり、前述したように、41600回の入力値となるのは約208μsであるから、208μs経過する毎に、高速ADデータ入力回数カウンタ1303から信号を出力すればよい。
そして、41600回入力値を取得した場合には、ステップS17に進む。41600回入力値を取得していない場合には、ステップS12に戻る。
Next, in step S16 of FIG. 6, it is checked whether or not the input value has been acquired from the high-speed AD converter 41,600 times (whether the phase has passed 3.75 °). That is, it is determined whether or not the high-speed AD data
If the input value has been acquired 41,600 times, the process proceeds to step S17. If the input value has not been acquired 41600 times, the process returns to step S12.
このように、41600回入力値を取得するまで、ステップS12〜S16の各ステップが繰り返される。これにより、図8に示す部分放電パルス信号1320の入力値(電荷量)のうちの最大値1330を、部分放電情報テーブル1305の検出最大値と比較していることになる。そして、入力値の最大値1330の方が大きければ、部分放電情報テーブル1305の検出最大値が入力値の最大値1330に更新される。
In this way, the steps S12 to S16 are repeated until the input value is acquired 41,600 times. This means that the
次に、ステップS17において、位相カウンタを+3.75°進めて、ステップS12に進む。即ち、図5に示すように、高速ADデータ入力回数カウンタ1303から、位相カウンタ1304へ、3.75°経過インクリメントの信号を出力する。
このとき、図8においては、位相カウンタ1304が、次の位相の区間に移る。例えば位相3.75の区間から位相7.5の区間に移る。そして、次の位相の区間について、部分放電の入力値の取得、および、入力値と部分放電情報テーブル1305の検出最大値の比較が、実行される。
Next, in step S17, the phase counter is advanced by + 3.75 °, and the flow proceeds to step S12. That is, as shown in FIG. 5, a signal of 3.75 ° elapse increment is output from the high-speed AD data
At this time, in FIG. 8, the
このようにして、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出が実行されることにより、交流波形の所定位相間隔の各区間について、部分放電の入力値(電荷量)が検出され、各区間の部分放電の電荷量の最大値が抽出される。 In this way, by performing the phase counting of the AC waveform and the detection of the partial discharge, the input value (charge amount) of the partial discharge is detected for each section of the predetermined phase interval of the AC waveform. The maximum value of the charge amount of the partial discharge is extracted.
次に、部分放電のデータの処理方法のうちの、部分放電情報テーブルのクリアと、部分放電情報の通信部への送信について、図5、図7、図9を参照して説明する。
部分放電情報テーブルのクリアと、部分放電情報の通信部への送信は、図7のフローチャートに示すように、実行される。
Next, the clearing of the partial discharge information table and the transmission of the partial discharge information to the communication unit in the processing method of the partial discharge data will be described with reference to FIGS. 5, 7, and 9. FIG.
Clearing of the partial discharge information table and transmission of the partial discharge information to the communication unit are executed as shown in the flowchart of FIG.
まず、図7のステップS21において、交流波形周期カウンタが初期化される。即ち、図5に示す周期カウンタ1302が初期化される。
このとき、周期カウンタ1302は、図9に示すように、値「0」に初期化される。
First, in step S21 of FIG. 7, the AC waveform cycle counter is initialized. That is, the
At this time, the
次に、図7のステップS22において、部分放電情報テーブル1305がクリアされる。即ち、図5において、周期カウンタ1302から部分放電情報テーブル1305へ、テーブルクリアの信号が送られる。そして、図9に示すように、部分放電情報テーブルのクリアの信号が入力され、部分放電情報テーブル1305がクリアされる。
Next, in step S22 of FIG. 7, the partial discharge information table 1305 is cleared. That is, in FIG. 5, a table clear signal is sent from the
次に、図7のステップS23において、交流波形の位相0°を検出したかを確認する。即ち、図5に示す位相0検出部1301において、位相0°を検出したかを確認する。このステップS23は、図6のフローチャートの最上部(スタートの時点)に記載された、位相0°の検出と同じ過程である。
位相0°を検出した場合には、ステップS24に進み、位相0°を検出していない場合には、ステップS23の前に戻る。
Next, it is confirmed whether or not the
When the
次に、図7のステップS24において、周期カウンタが10周期目かを確認する。即ち、図5に示す周期カウンタ1302において、10周期目であるかを確認する。
10周期目である場合には、ステップS25に進み、10周期目ではない場合には、ステップS26に進む。
Next, in step S24 of FIG. 7, it is checked whether the cycle counter is at the tenth cycle. That is, the
If it is the tenth cycle, the process proceeds to step S25. If it is not the tenth cycle, the process proceeds to step S26.
周期カウンタ1302が10周期目である場合には、図7のステップS25において、通信部に部分放電情報テーブルの全データを送信して、ステップS21の前に戻る。即ち、図5に示す部分放電情報テーブル1305から、部分放電情報テーブル1305の全データを、通信部1400に送信して、その後周期カウンタ1302を初期化する。
このとき、図9では、周期カウンタ1302の値が10周期目に当たる「9」であり、その後に周期カウンタ1302が初期化されることにより、周期カウンタ1302の値が1周期目に当たる「0」に戻る。
また、通信部1400に送信した部分放電情報テーブル1305の全データを、周期カウンタ1302を初期化し、部分放電情報テーブル1305をクリアする前に、さらに通信部1400から上位測定装置60へ送信する。
そして、周期カウンタ1302を初期化する際に、部分放電情報テーブル1305のクリアも実行する。
If the
At this time, in FIG. 9, the value of the
In addition, all data of the partial discharge information table 1305 transmitted to the
Then, when the
周期カウンタ1302が10周期目ではない場合には、図7のステップS26において、交流波形周期カウンタがインクリメントされて、ステップS23の前に戻る。即ち、図5の位相0検出部1301からの交流周期インクリメントの信号が、周期カウンタ1302に入力されて、周期カウンタ1302がインクリメントされる。
このとき、図9では、周期カウンタ1302の値が、0から1、1から2、2から3といったように、1つ増えて、交流波形の次の周期に移行する。
If the
At this time, in FIG. 9, the value of the
このように、10周期を経過するまで、ステップS23〜S26の各ステップが繰り返される。これにより、交流波形の位相0°を起点として交流波形の周期が計測され、交流波形の10周期が経過する毎に、部分放電情報テーブル1305から全データが通信部1400に送信される。そして、周期カウンタ1302が初期化され、部分放電情報テーブル1305がクリアされて、次の10周期に移行する。
As described above, the steps S23 to S26 are repeated until ten cycles have elapsed. Thereby, the cycle of the AC waveform is measured starting from the
次に、上位計測装置60におけるデータの推移の監視について、説明する。
上位計測装置60は、部分放電検出装置1000の通信部1400から受信した部分放電情報テーブル1305のデータを、過去に受信した部分放電情報テーブルを参照して、比較を行う。そして、通信部1400から受信した、現在の部分放電情報テーブル1305のデータが、参照した過去に受信した部分放電情報テーブルのデータと比較して、部分放電の検出最大値の増加が大きい、と判定した場合には、絶縁劣化の兆候があることを警告する。
なお、上位計測装置60が参照する、過去に受信した部分放電情報テーブルの受信した時期は、ユーザーの設定により、1日前、1ヶ月前、1年前、等々、任意に選べるようにすることが好ましい。
また、部分放電の検出最大値の増加が大きい、と判定する基準としては、例えば、検出最大値が2倍以上になる等、所定の基準を選定する。
Next, monitoring of data transition in the higher-
The
The time when the partial discharge information table received in the past, which is referred to by the higher-
As a criterion for judging that the increase in the maximum value of the detection of the partial discharge is large, a predetermined criterion is selected such that the maximum value of the detection is twice or more.
次に、電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定の方法について、説明する。
上位計測装置60での電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定に関するフローチャートを、図10に示す。
Next, a method of determining the presence or absence of insulation deterioration of the power cable will be described.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the determination of the presence / absence of insulation deterioration of the power cable in the upper
まず、図10の最上部(即ち、スタートの時点)に示すように、部分放電情報テーブル1305を受信する。即ち、通信部1400から送信された、部分放電情報テーブル1305の全データを、上位計測装置60で受信する。
First, as shown at the top of FIG. 10 (that is, at the start), the partial discharge information table 1305 is received. That is, all data of the partial discharge information table 1305 transmitted from the
次に、ステップS31において、過去に受信した部分放電情報テーブル1305を参照する。 Next, in step S31, the partial discharge information table 1305 received in the past is referred to.
次に、ステップS32において、過去に受信したテーブルと、現在の受信したテーブルを、交流波形の位相毎に比較する。
そして、ステップS33において、過去と比較して部分放電検出最大値の増加が大きい、と判定した場合には、ステップS34に進み、「絶縁劣化の兆候有り」の警告を出力する。
一方、過去と比較して部分放電検出最大値の増加が大きくない、と判定した場合には、ステップS35に進み、「絶縁劣化の兆候無し」として、警告は行わない。
Next, in step S32, the table received in the past and the table currently received are compared for each phase of the AC waveform.
If it is determined in step S33 that the increase in the maximum value of the partial discharge detection is greater than in the past, the process proceeds to step S34, and a warning that "there is a sign of insulation deterioration" is output.
On the other hand, if it is determined that the increase in the partial discharge detection maximum value is not large compared to the past, the process proceeds to step S35, and no warning is issued as “no indication of insulation deterioration”.
このようにして、上位計測装置60において、絶縁劣化の兆候が有ると判定した場合には、警告を出力して、絶縁劣化の兆候を周知させることができる。
In this way, when the higher-
上述した第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、部分放電検出のデジタル信号処理部1300が、全区間の交流波形の所定の周期数毎における部分放電の電荷量の最大値を抽出する。これにより、(区間数×所定の周期数)の個数の電荷量の信号が、最大値の電荷量の1個の信号に間引かれて、信号の量が低減される。
このように、部分放電検出のデジタル信号処理部1300が、高速AD変換器1210においてデジタル変換された、部分放電の電流の信号の量を低減する処理を行っているので、広範囲の周波数領域の信号を取り扱っていても処理の後の信号の量が少なくなる。従って、信号を記憶するための構成(メモリ等)の簡略化、通信部1400から外部ネットワークに送信する際のオーバーフローの防止、部分放電検出装置1000の消費電力の低減、等を実現することが可能になる。
また、低速AD変換器1110においてデジタル変換された、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、この交流波形の位相を用いて所定位相間隔の区間に分割して、部分放電の信号の低減を行っている。交流波形の位相を用いていることにより、広範囲の周波数領域の信号から、容易に信号の量を低減することができる。
According to the above-described second embodiment, similarly to the first embodiment, the digital
As described above, since the digital
Further, the phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform digitally converted by the low-
通信部1400から外部ネットワークに送信する際に、オーバーフローを防止することができることにより、上位計測装置60において、リアルタイムで確実に部分放電の発生を把握することが可能になる。
Since overflow can be prevented when transmitting from the
部分放電検出装置1000の消費電力を低減できることにより、多数の電力ケーブルの全体に対して、より多くの部分放電検出装置1000を設置することが可能になる。また、部分放電検出装置を測定したい箇所に移動させることが主体であった、従来の検出方法に対して、多数の部分放電検出装置1000を据え置きで設置して、上位計測装置60において部分放電の発生を常時監視することが可能になる。
Since the power consumption of the partial
そして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、交流波形の所定の周期数毎に最大値の電荷量の1個の信号に低減されるので、信号の量が大幅に低減される。これにより、信号を記憶するための構成(メモリ等)の簡略化や、部分放電検出装置1000の消費電力の低減の効果が大きくなり、部分放電検出装置1000の構成の簡略化や部品コストの低減を図ることが可能になる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, one of the maximum amount of charge is determined from the entire digital signal of the partial discharge current every predetermined number of cycles of the AC waveform. , The amount of signal is greatly reduced. As a result, the effect of simplifying the configuration (memory and the like) for storing signals and the effect of reducing the power consumption of the partial
上述した第1及び第2の各実施の形態では、交流波形1310の特定の位相間隔を、96分割の位相3.75°の区間として、かつ、電荷量の最大値を抽出する交流波形1310の所定周期を10周期とした、例で説明を行った。
交流波形の特定の位相間隔の分割の数や、電荷量の最大値を抽出する交流波形の周期の数は、この例に限定されず、その他の数としても良い。
そして、これら2つの数を、パラメータとして、任意に設定を変更することができるように、制御するコンピュータプログラム等で構成してもよい。
また、電荷量の最大値を抽出する交流波形の周期の数は、例えば、部分放電を検出するナイキスト周波数領域の範囲に合わせて、第1ナイキスト領域のみの場合に1周期として、第1〜第nナイキスト領域を確認する場合に(n×2)周期としてもよい。
In each of the above-described first and second embodiments, the specific phase interval of the
The number of divisions of a specific phase interval of the AC waveform and the number of periods of the AC waveform for extracting the maximum value of the charge amount are not limited to this example, and may be other numbers.
The two numbers may be configured as a parameter by a computer program or the like that controls such that the setting can be arbitrarily changed.
Further, the number of periods of the AC waveform for extracting the maximum value of the charge amount is, for example, in accordance with the range of the Nyquist frequency region where partial discharge is detected, as one period when only the first Nyquist region is used. (n × 2) periods may be used when confirming the n Nyquist region.
(変形例)
上述した各実施の形態では、図3や図8に示した部分放電パルス信号1320から、部分放電の電荷量を求める過程を、交流波形1310の特定の位相間隔の全区間(例えば、96分割の全区間)について行っていた。
(Modification)
In each of the above-described embodiments, the process of obtaining the charge amount of the partial discharge from the partial
これに対して、交流波形の特定の位相間隔のうちの一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行うことも、可能である。このように一部の区間について部分放電の電荷量を求めることにより、全区間について部分放電の電荷量を求めるよりも、データの量を予め減らすことが可能になる。 On the other hand, it is also possible to perform a process of obtaining the charge amount of the partial discharge in a part of the specific phase interval of the AC waveform. By calculating the charge amount of the partial discharge for some sections in this way, it is possible to reduce the amount of data in advance compared to obtaining the charge amount of the partial discharge for all sections.
ただし、一部の区間について部分放電の電荷量を求めた場合には、部分放電の電荷量を求める過程を行わない区間において部分放電が発生したときに、発生した部分放電を検出することができない。
従って、実際の部分放電の発生頻度に対応して、部分放電の電荷量を求める過程を行う区間を選定することになる。
部分放電の発生頻度は、50Hzまたは60Hzの交流波形のゼロクロス(電流量の符号が変わるゼロ点、位相が0°,180°,360°の点)近傍が高く、部分放電はゼロクロスの前後に分布する。そこで、例えば、前述した96分割した96個の区間のうち、ゼロクロスの前後の部分放電の発生頻度が高い方の所定個数(例えば、50個や70個)の区間を選定して、選定した区間について部分放電の電荷量を求めればよい。
However, when the charge amount of the partial discharge is obtained for some sections, when the partial discharge occurs in the section where the process of obtaining the charge amount of the partial discharge is not performed, the generated partial discharge cannot be detected. .
Therefore, a section in which the process of obtaining the charge amount of the partial discharge is selected according to the actual occurrence frequency of the partial discharge.
The frequency of occurrence of partial discharge is high near the zero cross (zero point where the sign of the current amount changes, the phase is 0 °, 180 °, 360 °) of the AC waveform of 50 Hz or 60 Hz, and the partial discharge is distributed before and after the zero cross. I do. Therefore, for example, a predetermined number (for example, 50 or 70) of the 96 sections obtained by dividing the 96 sections, in which the partial discharge occurrence frequency before and after the zero cross is higher, is selected, and the selected section is selected. , The charge amount of the partial discharge may be obtained.
上述したように、交流波形の特定の位相間隔のうちの一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行う場合でも、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求めて、求めた交流波形の位相を用いて特定の位相間隔に分割する。 As described above, for a part of the specific phase interval of the AC waveform, even when performing the process of obtaining the amount of charge of the partial discharge, the phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform. It is divided into specific phase intervals using the phase of the AC waveform.
上述した各実施の形態と変形例では、交流波形の特定の位相間隔の全てまたは一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行って、所定周期数毎に電荷量の最大値を抽出するようにして、信号の量を低減していた。
部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理の方法は、上述した実施の形態と変形例の方法に限定されず、その他の方法を採用することもできる。その他の方法を採用する場合でも、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。これにより、部分放電のデジタル信号を交流波形の位相と対応させることができるので、特定の位相であるゼロクロス近傍に発生しやすい部分放電をより確実に検出しつつ、部分放電のデジタル信号の量を低減することが可能になる。
In each of the above-described embodiments and modifications, the process of calculating the charge amount of the partial discharge is performed for all or a part of the specific phase interval of the AC waveform, and the maximum value of the charge amount is determined every predetermined number of cycles. By extracting, the amount of signal was reduced.
The method of processing for reducing the amount of the signal with respect to the digital signal of the partial discharge is not limited to the method of the above-described embodiment and the modified example, and other methods can be adopted. Even if other methods are adopted, the phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform, and the process of reducing the amount of the signal is performed on the digital signal of the partial discharge using the obtained phase of the AC waveform. . As a result, the digital signal of the partial discharge can be made to correspond to the phase of the AC waveform, so that the amount of the digital signal of the partial discharge can be reduced while more reliably detecting the partial discharge that is likely to occur near the specific phase of zero crossing. It becomes possible to reduce.
10 中間接続箱、20 ロゴスキーコイル、30 ケーブル、40 電流測定器(CT)、50 外部ネットワーク、60 上位計測装置、1000 部分放電検出装置、1100 低周波アナログ入力回路、1110 低速AD変換器、1200 高周波アナログ入力回路、1210 高速AD変換器、1300 部分放電検出のデジタル信号処理部、1301 位相0検出部、1302 周期カウンタ、1303 高速ADデータ入力回数カウンタ、1304 位相カウンタ、1305 部分放電情報テーブル、1306 大小判定部、1400 通信部
Claims (5)
前記電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第1の変換器と、
部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第2の変換器と、
前記第2の変換器によって変換された前記部分放電の電流のデジタル信号の処理を行う信号処理部と、を備え、
前記第2の変換器は、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行い、
前記信号処理部は、前記第1の変換器で変換された前記交流波形のデジタル信号から、前記交流波形の位相を求め、求めた前記交流波形の位相を用いて、前記第2の変換器で変化された前記部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う
部分放電検出装置。 A partial discharge detection device that detects partial discharge in a power cable,
A first converter that converts an analog signal of an AC waveform flowing through the power cable into a digital signal;
A second converter for converting an analog signal of the partial discharge current into a digital signal;
A signal processing unit that processes a digital signal of the current of the partial discharge converted by the second converter,
The second converter converts a plurality of Nyquist frequency domain analog signals into digital signals,
The signal processing unit obtains the phase of the AC waveform from the digital signal of the AC waveform converted by the first converter, and uses the obtained phase of the AC waveform to calculate the phase of the AC waveform. A partial discharge detection device that performs a process of reducing a signal amount of a changed digital signal of the partial discharge current.
前記電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換し、
複数のナイキスト周波数領域の前記部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行い、
前記交流波形のデジタル信号から前記交流波形の位相を求め、求めた前記交流波形の位相を用いて、前記部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う
部分放電検出方法。 A partial discharge detection method for detecting partial discharge in a power cable,
Convert the analog signal of the AC waveform flowing through the power cable into a digital signal,
For the analog signal of the current of the partial discharge in a plurality of Nyquist frequency domain, perform conversion to a digital signal,
A phase of the AC waveform is obtained from the digital signal of the AC waveform, and a process of reducing a signal amount is performed on the digital signal of the partial discharge current using the obtained phase of the AC waveform. Method.
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