JP2001021607A - 部分放電発生位置検出装置 - Google Patents
部分放電発生位置検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力ケーブル接続部等の欠陥による部分放電
位置を超音波センサにより検出する際に、音響信号に含
まれる縦波と横波のいずれか一方のみを正確に検出して
その検出信号に基づいて部分放電位置を正確に算出す
る。 【解決手段】 部分放電発生位置検出装置は、対象物の
部分放電位置から任意の位置に１対の超音波センサ１０
ａ、１０ｂを互いに所定間隔で配置し、それぞれのセン
サ信号から信号処理部１１において縦波又は横波成分の
いずれかを消去する処理をし、そのいずれかの波成分信
号に基づいて演算部１２で放電発生点までの距離を正確
に算出するように構成する。
位置を超音波センサにより検出する際に、音響信号に含
まれる縦波と横波のいずれか一方のみを正確に検出して
その検出信号に基づいて部分放電位置を正確に算出す
る。 【解決手段】 部分放電発生位置検出装置は、対象物の
部分放電位置から任意の位置に１対の超音波センサ１０
ａ、１０ｂを互いに所定間隔で配置し、それぞれのセン
サ信号から信号処理部１１において縦波又は横波成分の
いずれかを消去する処理をし、そのいずれかの波成分信
号に基づいて演算部１２で放電発生点までの距離を正確
に算出するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力ケーブル、
電力ケーブル接続部等で発生する部分放電を検出する部
分放電発生位置検出装置に関する。
電力ケーブル接続部等で発生する部分放電を検出する部
分放電発生位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力ケーブル、電力ケーブル接続部等の
部分的な欠陥に起因して部分放電が発生し、このため接
続部の劣化により絶縁破壊するような現象が広く知られ
ており、その対処方法として部分放電を電気的な位置検
出手段で検出して位置を特定する方法や、部分放電に伴
って生じる超音波を検出して位置を特定する方法、ある
いは上記２つの方法を併用する方法などがある。
部分的な欠陥に起因して部分放電が発生し、このため接
続部の劣化により絶縁破壊するような現象が広く知られ
ており、その対処方法として部分放電を電気的な位置検
出手段で検出して位置を特定する方法や、部分放電に伴
って生じる超音波を検出して位置を特定する方法、ある
いは上記２つの方法を併用する方法などがある。
【０００３】特に超音波による位置検出方法は、その伝
搬速度が電気信号に比べ非常に小さいため、特定精度が
高いという利点があり、種々の方法が既に提案されてい
る。その一例として特開平１−１８５４５８号公報によ
る部分放電位置標定方法が開示されている。この方法で
は複数個（少なくとも５つ）の超音波センサを部分放電
位置からそれぞれ任意の距離位置に配置し、最短位置の
超音波センサを決定してその距離、各センサの検出時間
差の算出により超音波速度を決定し、部分放電位置を特
定するようにしている。
搬速度が電気信号に比べ非常に小さいため、特定精度が
高いという利点があり、種々の方法が既に提案されてい
る。その一例として特開平１−１８５４５８号公報によ
る部分放電位置標定方法が開示されている。この方法で
は複数個（少なくとも５つ）の超音波センサを部分放電
位置からそれぞれ任意の距離位置に配置し、最短位置の
超音波センサを決定してその距離、各センサの検出時間
差の算出により超音波速度を決定し、部分放電位置を特
定するようにしている。
【０００４】同様な複数個の超音波センサによる方法と
して、電気学会論文集１１２巻１０号、平成４年に「Ａ
ＥセンサによるＣＶケーブル用プレハブ接続箱の部分放
電検出」のタイトルで提案された検出方法がある。この
検出方法は、プレハブ接続箱に複数個（４個）の超音波
センサを取り付け、放電電気信号と各センサの部分放電
発生時の音響信号の検出時間差から部分放電位置を特定
するというものである。
して、電気学会論文集１１２巻１０号、平成４年に「Ａ
ＥセンサによるＣＶケーブル用プレハブ接続箱の部分放
電検出」のタイトルで提案された検出方法がある。この
検出方法は、プレハブ接続箱に複数個（４個）の超音波
センサを取り付け、放電電気信号と各センサの部分放電
発生時の音響信号の検出時間差から部分放電位置を特定
するというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、部分放電に
よる音響信号を超音波センサで検出して部分放電の位置
を特定する際に、固体中を伝わる音響信号には伝搬速度
の異なる縦波と横波が含まれている点に留意する必要が
ある。上述した音響信号を検出する方式の従来例では、
縦波か横波かの区別をせずそのいずれか、あるいはその
中間の伝搬速度を用い次式で位置標定を行っている。 Ｌ＝Ｖ×Δｔ Ｌ ：放電点からセンサまでの距離 Ｖ ：伝搬速度 Δｔ：放電電気信号と音響信号との時間差 このため、位置標定誤差が発生する。その詳細な理由は
次の通りである。Δｔは、図６に示すように、音響信号
の立上りで測定する。しかし、一般に縦波は横波に比べ
距離減衰が大きく、センサ位置によって検出される場合
と検出されない場合がある。このため、検出した音響信
号の立上りが縦波によるものか、横波によるものか判断
できない。一方、縦波と横波の伝搬速度は約２倍程度に
異なる（例えば銅の場合、縦波５０１０ｍ／ｓ、横波２
２７０ｍ／ｓ、理科年表による）ため、検出した立上り
の波の種類を誤ると距離誤差となるのである（平均化処
理すれば感度は上るが、波の種類の検出の点では効果は
ない）。
よる音響信号を超音波センサで検出して部分放電の位置
を特定する際に、固体中を伝わる音響信号には伝搬速度
の異なる縦波と横波が含まれている点に留意する必要が
ある。上述した音響信号を検出する方式の従来例では、
縦波か横波かの区別をせずそのいずれか、あるいはその
中間の伝搬速度を用い次式で位置標定を行っている。 Ｌ＝Ｖ×Δｔ Ｌ ：放電点からセンサまでの距離 Ｖ ：伝搬速度 Δｔ：放電電気信号と音響信号との時間差 このため、位置標定誤差が発生する。その詳細な理由は
次の通りである。Δｔは、図６に示すように、音響信号
の立上りで測定する。しかし、一般に縦波は横波に比べ
距離減衰が大きく、センサ位置によって検出される場合
と検出されない場合がある。このため、検出した音響信
号の立上りが縦波によるものか、横波によるものか判断
できない。一方、縦波と横波の伝搬速度は約２倍程度に
異なる（例えば銅の場合、縦波５０１０ｍ／ｓ、横波２
２７０ｍ／ｓ、理科年表による）ため、検出した立上り
の波の種類を誤ると距離誤差となるのである（平均化処
理すれば感度は上るが、波の種類の検出の点では効果は
ない）。
【０００６】この発明は、従来の超音波センサを用いて
部分放電位置を検出する方法又は装置の問題点に留意し
て、超音波センサで検出される音響信号に含まれる縦波
と横波のいずれかを消去して一方の波形に基づいて正確
に放電発生点までの距離を検出することができる検出装
置を提供することを課題とする。
部分放電位置を検出する方法又は装置の問題点に留意し
て、超音波センサで検出される音響信号に含まれる縦波
と横波のいずれかを消去して一方の波形に基づいて正確
に放電発生点までの距離を検出することができる検出装
置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、部分放電を測定すべき対象物に
互いに所定間隔で１対の音響センサを配設し、これらの
音響センサから送られるセンサ信号の一方の信号の縦波
及び横波成分からそのいずれか一方を他方の信号の縦波
又は横波成分を用いて消去し、横波又は縦波の信号成分
のみをうるように信号処理をする信号処理部と、この処
理部で得た上記いずれかの信号の伝搬速度から放電位置
を算出する演算部とを備えて成る部分放電発生位置検出
装置としたのである。
を解決する手段として、部分放電を測定すべき対象物に
互いに所定間隔で１対の音響センサを配設し、これらの
音響センサから送られるセンサ信号の一方の信号の縦波
及び横波成分からそのいずれか一方を他方の信号の縦波
又は横波成分を用いて消去し、横波又は縦波の信号成分
のみをうるように信号処理をする信号処理部と、この処
理部で得た上記いずれかの信号の伝搬速度から放電位置
を算出する演算部とを備えて成る部分放電発生位置検出
装置としたのである。
【０００８】上記の構成としたこの発明の部分放電発生
位置を検出する検出装置は、部分放電発生位置から測定
対象物の固体内を伝導される超音波の音響信号を音響セ
ンサで検出して放電発生点までの距離を正確に検出する
ものである。上記音響信号には一般に縦波と横波の両方
が含まれるが、この検出装置ではそのいずれかを他方の
波成分で消去し、縦波又は横波のいずれかの成分のみを
検出することによって距離位置の標定を行う。
位置を検出する検出装置は、部分放電発生位置から測定
対象物の固体内を伝導される超音波の音響信号を音響セ
ンサで検出して放電発生点までの距離を正確に検出する
ものである。上記音響信号には一般に縦波と横波の両方
が含まれるが、この検出装置ではそのいずれかを他方の
波成分で消去し、縦波又は横波のいずれかの成分のみを
検出することによって距離位置の標定を行う。
【０００９】検出された音響信号から縦波又は横波のい
ずれかを消去する際に、例えば縦波を消去する場合は２
つの音響センサの相互間隔を基準となる周波数信号と縦
波及び横波の伝搬速度から所定の演算に基づいて求めら
れる距離とし、放電発生位置に近い側の音響センサの検
出信号を上記設定距離の縦波伝搬時間分、遅らせてその
信号から遠い側の音響センサの検出信号を差し引く処理
をする。
ずれかを消去する際に、例えば縦波を消去する場合は２
つの音響センサの相互間隔を基準となる周波数信号と縦
波及び横波の伝搬速度から所定の演算に基づいて求めら
れる距離とし、放電発生位置に近い側の音響センサの検
出信号を上記設定距離の縦波伝搬時間分、遅らせてその
信号から遠い側の音響センサの検出信号を差し引く処理
をする。
【００１０】このような処理をすると、縦波を基準とし
て両センサの検出信号のうち縦波成分が一致するように
処理をして差し引かれるため縦波成分が消去されるので
ある。一方、横波成分はその伝搬速度が縦波と異なるた
め両センサにおいて同一時間での波形変化が異なること
により不一致のため差し引き処理をしても消去されず、
横波成分のみが正確に検出される。縦波成分のみを得よ
うとする場合は上記と逆の処理をすればよい。
て両センサの検出信号のうち縦波成分が一致するように
処理をして差し引かれるため縦波成分が消去されるので
ある。一方、横波成分はその伝搬速度が縦波と異なるた
め両センサにおいて同一時間での波形変化が異なること
により不一致のため差し引き処理をしても消去されず、
横波成分のみが正確に検出される。縦波成分のみを得よ
うとする場合は上記と逆の処理をすればよい。
【００１１】
【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は実施形態の部分放電発生
位置検出装置の概略ブロック図である。測定対象物は、
例えば電力ケーブルの接続部に用いられるプレハブ接続
箱などである。部分放電発生位置検出装置は、（ａ）図
に示す下記の部材を備えている。まず、対象物の任意の
位置に互いに所定間隔で１対の超音波センサ１０ａ、１
０ｂが音響センサとして配設されている。これら超音波
センサ１０ａ、１０ｂの検出信号は信号処理部１１へ送
られる。
面を参照して説明する。図１は実施形態の部分放電発生
位置検出装置の概略ブロック図である。測定対象物は、
例えば電力ケーブルの接続部に用いられるプレハブ接続
箱などである。部分放電発生位置検出装置は、（ａ）図
に示す下記の部材を備えている。まず、対象物の任意の
位置に互いに所定間隔で１対の超音波センサ１０ａ、１
０ｂが音響センサとして配設されている。これら超音波
センサ１０ａ、１０ｂの検出信号は信号処理部１１へ送
られる。
【００１２】信号処理部１１は、上記超音波センサ１０
ａ、１０ｂの一方の信号の縦波及び横波成分からそのい
ずれか一方を他方のセンサ信号の縦波又は横波成分を用
いて消去し、横波又は縦波の信号成分のみを得るように
信号処理をする処理部である。得られた横波又は縦波成
分の合成信号は演算部１２へ送られ、この演算部１２で
その信号成分の立上り時間、及び波の伝搬速度に基づい
て放電位置までの距離を算出する。算出された放電位置
の距離は表示器１３に表示される。又、信号処理部１１
で処理された信号は波形計測器１４へ送り１対のセンサ
信号と共にそれぞれの波形を計測できるようにしてもよ
い。
ａ、１０ｂの一方の信号の縦波及び横波成分からそのい
ずれか一方を他方のセンサ信号の縦波又は横波成分を用
いて消去し、横波又は縦波の信号成分のみを得るように
信号処理をする処理部である。得られた横波又は縦波成
分の合成信号は演算部１２へ送られ、この演算部１２で
その信号成分の立上り時間、及び波の伝搬速度に基づい
て放電位置までの距離を算出する。算出された放電位置
の距離は表示器１３に表示される。又、信号処理部１１
で処理された信号は波形計測器１４へ送り１対のセンサ
信号と共にそれぞれの波形を計測できるようにしてもよ
い。
【００１３】信号処理部１１は、この実施形態では、
（ｂ）図に示すように、１対のアンプ（増幅器）２１
ａ、２１ｂ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、２
２ｂ、遅延回路２３、差動回路２４を備えている。超音
波センサ１０ａ、１０ｂの検出信号は、アンプ２１ａ、
２１ｂで増幅後バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、
２２ｂで所要の周波数の信号を抽出する。周波数は測定
対象物によって感度のよい周波数を選択できるようにバ
ンドパスフィルタ２２ａ、２２ｂの中心周波数を設定す
る（例えば、電力ケーブル接続部の場合１００ｋＨｚ程
度あるいはそれ以下）。
（ｂ）図に示すように、１対のアンプ（増幅器）２１
ａ、２１ｂ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、２
２ｂ、遅延回路２３、差動回路２４を備えている。超音
波センサ１０ａ、１０ｂの検出信号は、アンプ２１ａ、
２１ｂで増幅後バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、
２２ｂで所要の周波数の信号を抽出する。周波数は測定
対象物によって感度のよい周波数を選択できるようにバ
ンドパスフィルタ２２ａ、２２ｂの中心周波数を設定す
る（例えば、電力ケーブル接続部の場合１００ｋＨｚ程
度あるいはそれ以下）。
【００１４】１対の超音波センサ１０ａ、１０ｂの間隔
ΔＬは、（横波の速度は一般に縦波の１／２程度である
から、理解し易くするため単純化して想定すれば）簡易
的にＢＰＦ中心周波数と縦波伝搬速度から得られる１／
２波長λ（又はその倍数）の距離とする（横波伝搬速度
を用いる場合は横波の１／２λ）。具体的には次のよう
な演算に基づいて設定される。 ＢＰＦ中心周波数：100kHz 対象物 ：銅（縦波速度5010ｍ／ｓ、横波速度
2270ｍ／ｓ） 信号の周期Ｔ＝１／100kHz＝10μSec 信号の波長λ＝5010ｍ／ｓ×10μSec ＝0.050 ｍ λ／２ ＝0.050 ｍ／２＝0.025 ｍ→ΔＬ 即ちセンサ間距離ΔＬは25mmと設定する。但し、厳密に
はセンサ間距離ΔＬを定める演算式が異なるため、厳密
解については後で説明する。
ΔＬは、（横波の速度は一般に縦波の１／２程度である
から、理解し易くするため単純化して想定すれば）簡易
的にＢＰＦ中心周波数と縦波伝搬速度から得られる１／
２波長λ（又はその倍数）の距離とする（横波伝搬速度
を用いる場合は横波の１／２λ）。具体的には次のよう
な演算に基づいて設定される。 ＢＰＦ中心周波数：100kHz 対象物 ：銅（縦波速度5010ｍ／ｓ、横波速度
2270ｍ／ｓ） 信号の周期Ｔ＝１／100kHz＝10μSec 信号の波長λ＝5010ｍ／ｓ×10μSec ＝0.050 ｍ λ／２ ＝0.050 ｍ／２＝0.025 ｍ→ΔＬ 即ちセンサ間距離ΔＬは25mmと設定する。但し、厳密に
はセンサ間距離ΔＬを定める演算式が異なるため、厳密
解については後で説明する。
【００１５】上記１対の超音波センサ１０ａ、１０ｂの
検出信号のうち、放電発生点に近い側のセンサ信号は、
ＢＰＦを通過後遅延回路２３によって１／２周期（上記
例では５μＳｅｃ）遅延させ、この信号と遠い側のセン
サ信号との差を差動回路２４により得るようになってい
る。そして差動回路２４の信号は次の演算部１２へ送ら
れる。演算部１２では得られた縦波又は横波の伝搬速度
に基づいて前記発明の課題の欄で説明した従来と同じ計
算式により放電発生点までの距離Ｌが算出される。
検出信号のうち、放電発生点に近い側のセンサ信号は、
ＢＰＦを通過後遅延回路２３によって１／２周期（上記
例では５μＳｅｃ）遅延させ、この信号と遠い側のセン
サ信号との差を差動回路２４により得るようになってい
る。そして差動回路２４の信号は次の演算部１２へ送ら
れる。演算部１２では得られた縦波又は横波の伝搬速度
に基づいて前記発明の課題の欄で説明した従来と同じ計
算式により放電発生点までの距離Ｌが算出される。
【００１６】上記構成の検出装置の作用について図２、
図３を参照して説明する。この例では、簡易的にΔＬを
ＢＰＦ中心周波数と縦波伝搬速度から所定の演算で得ら
れる１／２波長λの距離としている。図３に示すよう
に、放電発生に伴って生じる超音波には縦波と横波が含
まれるが、各超音波センサ１０ａ、１０ｂで検出される
センサ信号は縦波と横波の合成波形として検出される。
一般に縦波は横波より伝搬速度が速いため、横波は図示
のように時間遅れが生じ、その時間遅れの横波に先行す
る縦波の減衰波形が重なって合成波形となる。
図３を参照して説明する。この例では、簡易的にΔＬを
ＢＰＦ中心周波数と縦波伝搬速度から所定の演算で得ら
れる１／２波長λの距離としている。図３に示すよう
に、放電発生に伴って生じる超音波には縦波と横波が含
まれるが、各超音波センサ１０ａ、１０ｂで検出される
センサ信号は縦波と横波の合成波形として検出される。
一般に縦波は横波より伝搬速度が速いため、横波は図示
のように時間遅れが生じ、その時間遅れの横波に先行す
る縦波の減衰波形が重なって合成波形となる。
【００１７】このような性質のセンサ信号が放電発生点
からの音響信号として各超音波センサ１０ａ、１０ｂで
検出されるとき、図２に示すように、音源に近い側のセ
ンサ信号の波形をａ、遠い側の波形をｂとすると、波形
ｂは同一音源の超音波であっても距離ΔＬほど超音波セ
ンサ１０ｂが離れている分だけ遅れて検出される。この
距離ΔＬは縦波の伝搬速度での波長λの１／２に相当す
るように設定されているから、波形ｂの縦波成分の波形
がλ／２に相当する時間分遅れて検出される。
からの音響信号として各超音波センサ１０ａ、１０ｂで
検出されるとき、図２に示すように、音源に近い側のセ
ンサ信号の波形をａ、遠い側の波形をｂとすると、波形
ｂは同一音源の超音波であっても距離ΔＬほど超音波セ
ンサ１０ｂが離れている分だけ遅れて検出される。この
距離ΔＬは縦波の伝搬速度での波長λの１／２に相当す
るように設定されているから、波形ｂの縦波成分の波形
がλ／２に相当する時間分遅れて検出される。
【００１８】一方、音源に近い側の超音波センサ１０ａ
の検出波形は、波形ａで示され、波形ｂよりλ／２だけ
先に検出されるが、そのセンサ信号は遅延回路２３によ
り縦波伝搬速度による周期の１／２（５μＳｅｃ）遅延
して差動回路２４へ送られる。このため、波形ａと波形
ｂの差動を取った波形ｃは、波形ａとｂの縦波成分の部
分が一致するため縦波成分が消去される。しかし、その
横波成分については、縦波と伝搬速度が異なるため、波
形ａとｂでは上記のように位置的にΔＬ＝λ／２、回路
上で時間的にＴ／２ずらすような処理をしても、それぞ
れの波形は一致せず、このため差動を取った横波成分は
逆に波形ａ又はｂ単一のものより振幅の大きい合成波形
として得られる。即ち、波形ｃは横波成分のみの合成波
形として得られるのである。
の検出波形は、波形ａで示され、波形ｂよりλ／２だけ
先に検出されるが、そのセンサ信号は遅延回路２３によ
り縦波伝搬速度による周期の１／２（５μＳｅｃ）遅延
して差動回路２４へ送られる。このため、波形ａと波形
ｂの差動を取った波形ｃは、波形ａとｂの縦波成分の部
分が一致するため縦波成分が消去される。しかし、その
横波成分については、縦波と伝搬速度が異なるため、波
形ａとｂでは上記のように位置的にΔＬ＝λ／２、回路
上で時間的にＴ／２ずらすような処理をしても、それぞ
れの波形は一致せず、このため差動を取った横波成分は
逆に波形ａ又はｂ単一のものより振幅の大きい合成波形
として得られる。即ち、波形ｃは横波成分のみの合成波
形として得られるのである。
【００１９】なお、ΔＬは距離が短いため（数１０ｍｍ
程度以下）その間に波形ｂが進行する際の減衰は無視で
きるものとする。但し、その減衰量が無視できないとき
は、波形ａと同じ振幅となるよう差動回路２４へ入力す
る手前で増幅器（図示せず）で増幅すればよい。
程度以下）その間に波形ｂが進行する際の減衰は無視で
きるものとする。但し、その減衰量が無視できないとき
は、波形ａと同じ振幅となるよう差動回路２４へ入力す
る手前で増幅器（図示せず）で増幅すればよい。
【００２０】以上のようにして横波成分のみの合成波形
ｃが得られると、演算部１２においてその波形ｃの立上
り時間、及び横波伝搬速度から従来と同じ計算式で放電
位置までの距離Ｌが算出されて表示器１３に表示され
る。なお、距離Ｌを算出する際に放電電気信号と音響信
号の立上り点までの時間差Δｔを算出するために、図示
していないが、放電電気信号が演算部１２へ入力されて
いるものとする。
ｃが得られると、演算部１２においてその波形ｃの立上
り時間、及び横波伝搬速度から従来と同じ計算式で放電
位置までの距離Ｌが算出されて表示器１３に表示され
る。なお、距離Ｌを算出する際に放電電気信号と音響信
号の立上り点までの時間差Δｔを算出するために、図示
していないが、放電電気信号が演算部１２へ入力されて
いるものとする。
【００２１】又、上記説明では波形ｃに縦波成分を含ま
ないように消去する手順を前提として説明したが、反対
に横波成分を消去し、縦波成分で放電位置までの距離Ｌ
を求めるようにしてもよい。この場合は、超音波センサ
１０ａと１０ｂの間隔ΔＬ、遅延回路２３での遅延時間
Ｔ／２は横波伝搬速度に基づいて設定すればよい。
ないように消去する手順を前提として説明したが、反対
に横波成分を消去し、縦波成分で放電位置までの距離Ｌ
を求めるようにしてもよい。この場合は、超音波センサ
１０ａと１０ｂの間隔ΔＬ、遅延回路２３での遅延時間
Ｔ／２は横波伝搬速度に基づいて設定すればよい。
【００２２】次に、上述した１対の超音波センサ１０
ａ、１０ｂの間隔ΔＬを厳密解に基づいて設定する場合
について説明する。まず、前提条件として次の記号を定
める。
ａ、１０ｂの間隔ΔＬを厳密解に基づいて設定する場合
について説明する。まず、前提条件として次の記号を定
める。
【００２３】・Ｘ＝Ｖｓ／Ｖｐ：横波と縦波の速度比
（Ｖｓ：横波伝搬速度、Ｖｐ：縦波伝搬速度） ・ｆ（周期Ｔ＝１／ｆ）：ＢＰＦ中心周波数 ・ΔＬ：２個のセンサ間隔（放電点に近い側をａ、遠い
側をｂとする） 最適なΔＬの決定方法は、センサ１０ａの遅延信号とセ
ンサ１０ｂの信号の差動をとり、縦波を消去し横波を最
も大きくできる距離ΔＬを選定するようにする。この場
合、上記２つのセンサ信号において、ａ、ｂの縦波の位
相が一致、ａ、ｂの横波の位相が（Ｃ／２）・Ｔ（Ｃ：
奇数）ずれるとする（偶数倍であると横波も消える）。
以上のように想定して最適なΔＬを演算する手順は次の
通りである。
（Ｖｓ：横波伝搬速度、Ｖｐ：縦波伝搬速度） ・ｆ（周期Ｔ＝１／ｆ）：ＢＰＦ中心周波数 ・ΔＬ：２個のセンサ間隔（放電点に近い側をａ、遠い
側をｂとする） 最適なΔＬの決定方法は、センサ１０ａの遅延信号とセ
ンサ１０ｂの信号の差動をとり、縦波を消去し横波を最
も大きくできる距離ΔＬを選定するようにする。この場
合、上記２つのセンサ信号において、ａ、ｂの縦波の位
相が一致、ａ、ｂの横波の位相が（Ｃ／２）・Ｔ（Ｃ：
奇数）ずれるとする（偶数倍であると横波も消える）。
以上のように想定して最適なΔＬを演算する手順は次の
通りである。
【００２４】まず、センサ１０ａ、１０ｂ間の検出時間
差を次式により求める。 Δｔｐ＝Ｌ／Ｖｐ：センサ１０ａ、１０ｂ間の縦波の検
出時間差 Δｔｓ＝Ｌ／Ｖｓ：センサ１０ａ、１０ｂ間の横波の検
出時間差 上式からＶｐ・Δｔｐ＝Ｖｓ・Δｔｓ→Δｔｓ＝Δｔｐ
／ｘ（ｘ＝Ｖｓ／Ｖｐより）となる。センサ１０ａの信
号をΔｔｐ遅延させ（位相を一致させ）、縦波を消去す
る。そのとき、横波の位相ずれφは次のようになる。
差を次式により求める。 Δｔｐ＝Ｌ／Ｖｐ：センサ１０ａ、１０ｂ間の縦波の検
出時間差 Δｔｓ＝Ｌ／Ｖｓ：センサ１０ａ、１０ｂ間の横波の検
出時間差 上式からＶｐ・Δｔｐ＝Ｖｓ・Δｔｓ→Δｔｓ＝Δｔｐ
／ｘ（ｘ＝Ｖｓ／Ｖｐより）となる。センサ１０ａの信
号をΔｔｐ遅延させ（位相を一致させ）、縦波を消去す
る。そのとき、横波の位相ずれφは次のようになる。
【００２５】φ＝Δｔｓ−Δｔｐ＝Δｔｐ／ｘ−Δｔｐ
＝｛（１−ｘ）／ｘ｝・Δｔｐ この横波が最も強調されるのは、位相φ＝（Ｃ／２）・
Ｔ（Ｃ：奇数）のときである。従って、 ｛（１−ｘ）／ｘ｝・Δｔｐ＝（ｃ／２）・Ｔ よって、Δｔｐ＝（Ｃ／２）・Ｔ・｛ｘ／（１−ｘ）｝ 以上から最適センサ間隔ΔＬは次式で計算される。
＝｛（１−ｘ）／ｘ｝・Δｔｐ この横波が最も強調されるのは、位相φ＝（Ｃ／２）・
Ｔ（Ｃ：奇数）のときである。従って、 ｛（１−ｘ）／ｘ｝・Δｔｐ＝（ｃ／２）・Ｔ よって、Δｔｐ＝（Ｃ／２）・Ｔ・｛ｘ／（１−ｘ）｝ 以上から最適センサ間隔ΔＬは次式で計算される。
【００２６】 ΔＬ＝Ｖｐ・Δｔｐ＝Ｖｐ・（Ｃ／２）・Ｔ・｛ｘ／（１−ｘ）｝……（１） 上式から分かるように、ΔＬは縦波及び横波の伝搬速
度、ＢＰＦ中心周波数から求められる。上式において、
横波と縦波の速度比ｘ＝１／２の場合、ΔＬは次の通り
となる。 ΔＬ＝Ｖｐ・（ｃ／２）・Ｔ （Ｃ：奇数） 又、Ｃ＝１の場合、ΔＬ＝Ｖｐ・（１／２）・Ｔより
「縦波の１／２波長」となる。
度、ＢＰＦ中心周波数から求められる。上式において、
横波と縦波の速度比ｘ＝１／２の場合、ΔＬは次の通り
となる。 ΔＬ＝Ｖｐ・（ｃ／２）・Ｔ （Ｃ：奇数） 又、Ｃ＝１の場合、ΔＬ＝Ｖｐ・（１／２）・Ｔより
「縦波の１／２波長」となる。
【００２７】以上は厳密解によるセンサ間距離ΔＬを設
定する手順であるが、上記厳密解によりセンサ間距離を
設定した場合は遅延回路２３による遅延時間の設定など
も１／２波長に設定したときと同様にして行なう。
定する手順であるが、上記厳密解によりセンサ間距離を
設定した場合は遅延回路２３による遅延時間の設定など
も１／２波長に設定したときと同様にして行なう。
【００２８】図４は第２実施形態の超音波センサ１０
ａ、１０ｂの配置構成について示している。なお、図示
以外の構成は第１実施形態と同一であるから、図示省略
する。対象物が複雑な構造の場合、（ｂ）図に示すよう
に、同一放電発生点からの音響信号の伝搬経路が２つの
超音波センサ１０ａ、１０ｂに対して異なるため、同一
音響信号を簡易式又は厳密解によるセンサ間距離ΔＬで
検出する配置が困難な場合がある。
ａ、１０ｂの配置構成について示している。なお、図示
以外の構成は第１実施形態と同一であるから、図示省略
する。対象物が複雑な構造の場合、（ｂ）図に示すよう
に、同一放電発生点からの音響信号の伝搬経路が２つの
超音波センサ１０ａ、１０ｂに対して異なるため、同一
音響信号を簡易式又は厳密解によるセンサ間距離ΔＬで
検出する配置が困難な場合がある。
【００２９】このような現実的な困難に対処するため、
（ａ）図に示すように、対象物に伝導部材１０ｘを突出
させて取り付け、この伝導部材１０ｘに所定の距離ΔＬ
を置いて１対の超音波センサ１０ａ、１０ｂを取り付け
る。伝導部材１０ｘによって伝搬経路の異なる信号が超
音波センサ１０ａ、１０ｂに伝達されるのが制限され、
上記所定距離の確保ができる。
（ａ）図に示すように、対象物に伝導部材１０ｘを突出
させて取り付け、この伝導部材１０ｘに所定の距離ΔＬ
を置いて１対の超音波センサ１０ａ、１０ｂを取り付け
る。伝導部材１０ｘによって伝搬経路の異なる信号が超
音波センサ１０ａ、１０ｂに伝達されるのが制限され、
上記所定距離の確保ができる。
【００３０】図５は第３実施形態の超音波センサの配置
構成について示す。この実施形態も第１実施形態と異な
る部分を中心に図示、説明する。この実施形態では、伝
導部材１０ｘを平板とし、互いに上記所定距離ΔＬ離れ
た位置の両面に２つずつの超音波センサ１０ａ、１０ｂ
を設ける。信号処理部１１’にはその両面のセンサ信号
の加算回路２５ａ、２５ｂをアンプ２１ａ〜ＢＰＦ２２
ａ、アンプ２１ｂ〜ＢＰＦ２２ｂのそれぞれの回路途中
に挿入する。
構成について示す。この実施形態も第１実施形態と異な
る部分を中心に図示、説明する。この実施形態では、伝
導部材１０ｘを平板とし、互いに上記所定距離ΔＬ離れ
た位置の両面に２つずつの超音波センサ１０ａ、１０ｂ
を設ける。信号処理部１１’にはその両面のセンサ信号
の加算回路２５ａ、２５ｂをアンプ２１ａ〜ＢＰＦ２２
ａ、アンプ２１ｂ〜ＢＰＦ２２ｂのそれぞれの回路途中
に挿入する。
【００３１】上記平板両面に設けたセンサの信号は位相
が互いに反対であるため加算回路２５ａ、２５ｂで加算
されることによって信号強度は２倍となり、一方ランダ
ムノイズは打ち消されるため検出感度が向上する。
が互いに反対であるため加算回路２５ａ、２５ｂで加算
されることによって信号強度は２倍となり、一方ランダ
ムノイズは打ち消されるため検出感度が向上する。
【００３２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の部分放電発生位置検出装置は、音響センサで対象物の
部分放電の音響信号を検出し、その検出信号の一方の縦
波及び横波成分からそのいずれか一方を他方の信号成分
を用いて消去する信号処理部と、その処理信号に基づい
て放電位置を算出する演算部とを備えたものとしたか
ら、縦波あるいは横波を選択して計測することによりそ
の伝搬速度を用いてより高精度の放電発生位置の標定が
できる。
の部分放電発生位置検出装置は、音響センサで対象物の
部分放電の音響信号を検出し、その検出信号の一方の縦
波及び横波成分からそのいずれか一方を他方の信号成分
を用いて消去する信号処理部と、その処理信号に基づい
て放電位置を算出する演算部とを備えたものとしたか
ら、縦波あるいは横波を選択して計測することによりそ
の伝搬速度を用いてより高精度の放電発生位置の標定が
できる。
【図１】実施形態の部分放電発生位置検出装置の概略ブ
ロック図
ロック図
【図２】作用の説明図
【図３】作用の説明図
【図４】第２実施形態の超音波センサ配置構成図
【図５】第３実施形態の超音波センサ配置構成図
【図６】従来の放電位置算出方法の説明図
１０、１０ａ、１０ｂ 超音波センサ １１ 信号処理部 １２ 演算部 １３ 表示器 １４ 波形計測器 ２３ 遅延回路 ２４ 差動回路
Claims (4)
- 【請求項１】 部分放電を測定すべき対象物に互いに所
定間隔で１対の音響センサを配設し、これらの音響セン
サから送られるセンサ信号の一方の信号の縦波及び横波
成分からそのいずれか一方を他方の信号の縦波又は横波
成分を用いて消去し、横波又は縦波の信号成分のみをう
るように信号処理をする信号処理部と、この処理部で得
た上記いずれかの信号の伝搬速度から放電位置を算出す
る演算部とを備えて成る部分放電発生位置検出装置。 - 【請求項２】 前記信号処理部に音響センサの検出信号
から所定の周波数信号を抽出する帯域通過フィルタと、
放電発生点に近い側の音響センサの上記フィルタを通過
した信号を遅らせる遅延回路と、この遅延回路からの信
号と放電発生点から遠い側のセンサのフィルタ通過信号
との差を得る差動回路とを設け、フィルタの中心周波数
と縦波及び横波の伝搬速度から所定の演算に基づいて求
められる距離に音響センサの間隔を設定し、遅延回路は
消去する縦波又は横波が上記設定距離を伝搬する時間
分、遅延させるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の部分放電発生位置検出装置。 - 【請求項３】 前記対象物に伝導部材を設け、この伝導
部材に前記間隔で音響センサを配設したことを特徴とす
る請求項２に記載の部分放電発生位置検出装置。 - 【請求項４】 前記伝導部材を平板状とし、その両面に
前記音響センサの複数対を設け、その両面のセンサ信号
を加算する加算回路を前記信号処理部に設けたことを特
徴とする請求項３に記載の部分放電発生位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197695A JP2001021607A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 部分放電発生位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197695A JP2001021607A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 部分放電発生位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001021607A true JP2001021607A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16378829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11197695A Pending JP2001021607A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 部分放電発生位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001021607A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109782136A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-21 | 刘中生 | 一种基于纵波横波速度差别确定接触网缺陷位置的方法 |
| EP3492934A1 (fr) * | 2017-12-01 | 2019-06-05 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Dispositif et procédé de détection et de localisation d'un défaut survenant dans un câble |
| CN112014693A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-01 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于波速不确定性的电缆局部放电定位方法及*** |
| CN112505580A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-16 | 深圳供电局有限公司 | 漏电检测装置 |
-
1999
- 1999-07-12 JP JP11197695A patent/JP2001021607A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3492934A1 (fr) * | 2017-12-01 | 2019-06-05 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Dispositif et procédé de détection et de localisation d'un défaut survenant dans un câble |
| FR3074583A1 (fr) * | 2017-12-01 | 2019-06-07 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de detection d'un defaut survenant dans un cable |
| US10852342B2 (en) | 2017-12-01 | 2020-12-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for detecting a fault occurring in a cable |
| CN109782136A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-21 | 刘中生 | 一种基于纵波横波速度差别确定接触网缺陷位置的方法 |
| CN109782136B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-04-09 | 刘中生 | 一种基于纵波横波速度差别确定接触网缺陷位置的方法 |
| CN112014693A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-01 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于波速不确定性的电缆局部放电定位方法及*** |
| CN112014693B (zh) * | 2020-08-18 | 2023-01-31 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于波速不确定性的电缆局部放电定位方法及*** |
| CN112505580A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-16 | 深圳供电局有限公司 | 漏电检测装置 |
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