JP2005102351A - 絶縁劣化診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】地絡事故に発展する可能性がある絶縁劣化および正常負荷を高速に区別する絶縁劣化診断装置を提供する。
【解決手段】ゼロ相電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流信号を所定時間ごとにサンプリングし、複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力された電流信号の短時間フーリエ変換を演算する第１演算手段と、前記第１演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値を演算する第２演算手段と、前記第２演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値と前記電流検出手段により検出された電流信号が正常であるときの１からＭまでの各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の比較結果に基づいて電流の状態を出力する第２比較手段と、前記第２比較手段の比較結果に基づいて警報を出力する警報出力手段とを備えているので、絶縁劣化発生を自動判別可能となると共に、高速に遮断することも可能となる。
【選択図】図１
【解決手段】ゼロ相電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流信号を所定時間ごとにサンプリングし、複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力された電流信号の短時間フーリエ変換を演算する第１演算手段と、前記第１演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値を演算する第２演算手段と、前記第２演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値と前記電流検出手段により検出された電流信号が正常であるときの１からＭまでの各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の比較結果に基づいて電流の状態を出力する第２比較手段と、前記第２比較手段の比較結果に基づいて警報を出力する警報出力手段とを備えているので、絶縁劣化発生を自動判別可能となると共に、高速に遮断することも可能となる。
【選択図】図１
Description
本発明は、機器に接続されたゼロ相電流検出器の変動成分から、将来、地絡事故に発展する可能性がある絶縁劣化および正常負荷を高速に区別する絶縁劣化診断装置に関する。
従来の絶縁診断装置による絶縁診断手法について説明する。
図６は例えば、非特許文献１に示されており、放電発生を検出する従来手法の構成図である。図において、１は診断対象機器に接続されている三相電源の遮断器、２は診断対象機器に接続された三相母線Ｕ相電線、３は診断対象機器に接続された三相母線Ｖ相電線、４は診断対象機器に接続された三相母線Ｗ相電線、５は診断対象機器に接続された三相母線Ｕ相電線２から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、６は診断対象機器に接続された三相母線Ｖ相電線３から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、７は診断対象機器に接続された三相母線Ｗ相電線４から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、８は三相母線電線２，３，４が接続されている診断対象機器(図では発電機が例示している)、９は診断対象機器に接続されている三相電源の三相母線電線２，３，４に重畳している放電事象をカップリングコンデンサ５，６，７を通じて検出する検出器、１０は検出器９内部の検出回路であり、図では１回路だけ明示されているが、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の３回路がある。１１は検出器９から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ各相の信号を伝送する３本のケーブル、１２はＵ，Ｖ，Ｗ、各相３本の同軸ケーブル１１を切り替えるスイッチ、１３はバイパスフィルタ、１４は部分放電測定器、１５は波高弁別器計数率計、１６はレコーダ、１７はスペクトルアナライザ、１８はオシロスコープ、１９はＸ−Ｙプロッタである。
図６は例えば、非特許文献１に示されており、放電発生を検出する従来手法の構成図である。図において、１は診断対象機器に接続されている三相電源の遮断器、２は診断対象機器に接続された三相母線Ｕ相電線、３は診断対象機器に接続された三相母線Ｖ相電線、４は診断対象機器に接続された三相母線Ｗ相電線、５は診断対象機器に接続された三相母線Ｕ相電線２から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、６は診断対象機器に接続された三相母線Ｖ相電線３から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、７は診断対象機器に接続された三相母線Ｗ相電線４から放電発生事象を抽出するためのカップリングコンデンサ、８は三相母線電線２，３，４が接続されている診断対象機器(図では発電機が例示している)、９は診断対象機器に接続されている三相電源の三相母線電線２，３，４に重畳している放電事象をカップリングコンデンサ５，６，７を通じて検出する検出器、１０は検出器９内部の検出回路であり、図では１回路だけ明示されているが、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の３回路がある。１１は検出器９から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ各相の信号を伝送する３本のケーブル、１２はＵ，Ｖ，Ｗ、各相３本の同軸ケーブル１１を切り替えるスイッチ、１３はバイパスフィルタ、１４は部分放電測定器、１５は波高弁別器計数率計、１６はレコーダ、１７はスペクトルアナライザ、１８はオシロスコープ、１９はＸ−Ｙプロッタである。
従来の絶縁劣化診断装置は、図６に示したように、診断対象に接続されている三相電源に観測される絶縁劣化に伴う放電現象を検出している。放電現象が伴わない絶縁劣化には反応しない。
電気学会技術報告（II部）第402号「電力設備の運転中絶縁診断技術」1992年１月電気学会発行、第58頁
電気学会技術報告（II部）第402号「電力設備の運転中絶縁診断技術」1992年１月電気学会発行、第58頁
従来の絶縁劣化診断装置は以上のように構成されているので、絶縁劣化に伴う放電現象が必要であった。このため、放電現象の伴わない絶縁劣化には反応しないという問題があった。また、三相電源のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相を調べる必要があり、一括して検査できないという問題もあった。
本発明は上記の問題を解消するためになされたもので、その課題は、検出された監視対象機器のゼロ相電流波形変化をパターン化して、絶縁劣化発生の自動判別をする絶縁劣化診断装置を提供することである。また、ゼロ相１点の検出器を用いるだけで検査でき、従来の場合と比較して３分の１に作業量が減少している。
前記課題を解決するために、請求項１に記載の絶縁劣化診断装置の発明は、ゼロ相電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流信号を所定時間ごとにサンプリングし、複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力された電流信号の短時間フーリエ変換を演算する第１演算手段と、前記第１演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値を演算する第２演算手段と、前記第２演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値と前記電流検出手段により検出された電流信号が正常であるときの１からＭまでの各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の比較結果に基づいて電流の状態を出力する第２比較手段と、前記第２比較手段の比較結果に基づいて警報を出力する警報出力手段とを備えたことを特徴とする。
請求項１記載の発明によると、サンプリング手段から出力された時系列データに基づいて、電流検出器で観測されるゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算し、その短時間フーリエ変換の各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかと電流検出器で観測される正常ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算し、その対応する平均値，分散値，歪度，尖度と比較する比較手段を設けたことにより、電流検出器で観測されるゼロ相電流波形が正常か区別できるようになる。すなわち、平均値，分散値，歪度，尖度は確率密度分布関数の平均値，分散値，歪度，尖度を示す指標であり、確率密度分布関数はゼロ相電流波形の正常時には定型の分布をするが、正常でない場合には定型の分布とは異なるため、平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較することによって上記区別が行えるようになる。
本発明によれば、サンプリング手段から出力された時系列データに基づくゼロ相の電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかをを演算し、ゼロ相電流の正常時の対応する平均値，分散値，歪度，尖度と比較するよう構成したので、絶縁劣化発生を自動判別可能となり、しかも高速にゼロ相の状況を判断できるようになり、高速に遮断することが可能となった。また、平均値を採用すると、計算時間を短縮することができ、また、分散値を採用すると、ばらつきに異常が現われる現象の感度向上もでき、また、歪度を採用することで、偏りに異常が現われる現象の感度向上もでき、また、尖度を採用すると、ひろがりに異常が現われる現象の感度向上もできる。
本発明の絶縁劣化診断装置は、ゼロ相電流を検出する電流検出器により検出された電流信号を所定時間ごとにサンプリングし、複数個の時系列データを出力するサンプリング手段を設け、このサンプリング手段から出力された電流信号の短時間フーリエ変換を演算器で演算し、さらにこの演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値と電流検出器により検出された電流信号が正常であるときの１からＭまでの各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較し、この比較に基づいて電流の状態をさらに比較し、この比較結果に基づいて警報を出力するように構成したものである。
図１は本発明の一実施例による絶縁劣化診断器を示す構成図であり、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
なお、図ではゼロ相電流波形という具合に１個で代表して表記しているが、実際には、三相のゼロ相電流波形を対象としていることは言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
図２は図１の絶縁劣化診断器２５の詳細な構成を示す構成図である。
図２において、２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力された時系列データＹｉに基づいてゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算器（演算手段）、２７，２８，２９はそれぞれ短時間フーリエ変換演算器２６から出力された結果で１，２，…，ｊ個の周波数と１，２，…，Ｍの時間で表現される。それぞれ周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）と呼ぶ。
図２において、２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力された時系列データＹｉに基づいてゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算器（演算手段）、２７，２８，２９はそれぞれ短時間フーリエ変換演算器２６から出力された結果で１，２，…，ｊ個の周波数と１，２，…，Ｍの時間で表現される。それぞれ周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）と呼ぶ。
３０は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数１（２７）の平均を演算する平均演算器１（演算手段）、３１は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数２（２８）の平均を演算する平均演算器２（演算手段）、３２は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数ｊ（２９）の平均を演算する平均演算器ｊ（演算手段）である。なお、この平均演算器はｊ個設定しておく。
３３は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の平均を記憶する設定器１、３４は平均演算器１（３０）により演算されたゼロ相電流範囲の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の平均と設定器１（３３）に記憶された、正常時の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の平均を比較する比較器１（比較手段）である。
３５は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の平均を記憶する設定器２、３６は平均演算器２（３１）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の平均と設定器２（３５）に記憶された、正常時の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の平均を比較する比較器２（比較手段）である。
３７は正常に電流が投入された場合の周波数ｊ（２９）の平均を記憶する設定器ｊ、３８は平均演算器ｊ（３２）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の平均と設定器ｊ（３７）に記憶された、正常時の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の平均を比較する比較器ｊ（比較手段）である。
なお、図では周波数１（２７）、周波数２（２８）、周波数ｊ（２９）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の周波数が得られる。同様に、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の比較器が必要である。また、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要である。
３９は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）において、正常に電流が投入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍである。４０は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）の比較結果と設定器Ｍに記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器（比較手段）、４１は比較器４０の比較結果に基づいて遮断指令を出力する遮断指令発生器（遮断指令出力手段）である。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹi（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹi（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
そして、複数個の時系列データＹiが絶縁劣化診断器２５に入力されると、絶縁劣化診断器２５における短時間フーリエ変換演算器２６が以下に示すように、Ｙiから短時間区間に分割する。
次に観測信号Ｙi（ｘ）を適当な個数に分割する。この分割した観測信号を短時間区間ｙi n（ｘ）と呼ぶ。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
ｙi 0（ｘ），ｙi 8（ｘ）の場合、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)の数値は存在しない。従って、どのような値を定義してもかまわない。適当な数値定義をしておく。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
次に、短時間フーリエ変換演算器は分割された短時間区間のデータに対して、短時間フーリエ変換を演算する。短時間フーリエ演算結果は周波数１，２，…，ｊで示される。
短時間フーリエ変換結果は周波数１，２，…，ｊで求められると、絶縁劣化診断器２５における平均演算器１（３０），平均演算器２（３１），平均演算器ｊ（３２）が、以下に示すように、周波数１，２，…，ｊの各平均μ1 1，μ1 2，…，μ1 jを演算する。
そして、平均演算器１（３０），平均演算器２（３１），平均演算器ｊ（３２）により平均μ1 1，μ1 2，…，μ1 jが演算されると、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）が、ゼロ相電流波形が正常であるときの短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの平均を設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）から入力し、その演算されたμ1 1，μ1 2，…，μ1 jと正常時の各周波数１，２，…，ｊの平均と比較する。
ここで、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）には、ゼロ相電流波形が正常であるときの短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの平均が記憶されているが、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の平均を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。
そして、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）は演算されたμ1 1，μ1 2，…，μ1 jと正常時の平均を比較した結果、例えば、演算されたμ1 1，μ1 2，…，μ1 jが正常時の平均の３倍を超えた時、異常と判定し、比較器Ｍ（４０）に出力する。
ここで、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの平均が、電流投入状態の正常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊは相当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた時系列データの平均は、正常の場合、ある値のまわりに分布する。異常になると、特定の周波数、あるいは全部の周波数の平均が正常の場合の平均からずれる。このずれ方は、異常な電流投入のされ方に依存するので、平均を比較することで正常・異常を判別することができる。
そして、比較器Ｍ（４０）は、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）の判定結果と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じて、設定器Ｍ（３９）に格納しておく。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が１つでも異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
最後に、比較器Ｍ（４０）が異常と判断すると、遮断指令発生器（遮断指令発生手段）４１が、遮断器の起動および異常電流が投入されたことを明らかにすべく、表示装置（図示せず）に異常が発生した旨を表示し、あるいはプラントを監視する監視装置（図示せず）等に異常が発生した旨を示す信号等を出力し、一連の処理を終了する。
以上より、この実施例１によれば、正常・異常を判断する指標となり得るゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの平均に基づいて電流投入の正常・異常を判断するように構成したので、短時間に判定できる。
図１は本発明の他の実施例による絶縁結果診断器を示す構成図であり、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示すので、その説明を省略する。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
なお、図ではゼロ相電流波形という具合に１個で代表して表記しているが、実際には、三相のゼロ相電流波形を対象としていることは言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
図３は絶縁劣化診断器２５の詳細な構成を示す構成図である。図において、２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力された時系列データＹｉに基づいてゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算器（演算手段）、２７，２８，２９はそれぞれ短時間フーリエ変換演算器２６から出力された結果で、１，２，…，ｊ個の周波数と１，２，…，Ｍの時間で表現される。それぞれ周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）と呼ぶ。
４２は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数１（２７）の分散を演算する分散演算器１（演算手段）、４３は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数２（２８）の分散を演算する分散演算器２（演算手段）、４４は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数ｊ（２９）の分散を演算する分散演算器ｊ（演算手段）である。なお、この分散演算器はｊ個設定しておく。
３３は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の分散を記憶する設定器１、３４は分散演算器１（４２）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の分散と、設定器１（３３）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の分散を比較する比較器１（比較手段）である。
３５は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の分散を記憶する設定器２、３６は分散演算器２（４３）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の分散と、設定器２（３５）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の分散を比較する比較器２（比較手段）である。
３７は正常に電流が投入された場合の周波数ｊ（２９）の分散を記憶する設定器ｊ、３８は分散演算器ｊ（４４）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の分散と、設定器ｊ（３７）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の分散を比較する比較器ｊ（比較手段）である。
なお、図では周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の周波数が得られる。同様に、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の比較器が必要である。また、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要である。
３９は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）において正常に電流が投入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍである。４０は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）の比較結果と設定器Ｍに記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器（比較手段）、４１は比較器４０の比較結果に基づいて遮断指令を出力する遮断指令発生器（遮断指令出力手段）である。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
そして、複数個の時系列データＹｉが絶縁劣化診断器２５に入力されると、絶縁劣化診断器２５における短時間フーリエ変換演算器２６が以下に示すように、時系列データＹｉが短時間区間に分割する。
次に観測信号Ｙi（ｘ）を適当な個数に分割する。この分割した観測信号を短時間区間ｙi n（ｘ）と呼ぶ。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
ｙi 0（ｘ），ｙi 8（ｘ）の場合、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)の数値は存在しない。従って、どのような値を定義してもかまわない。適当な数値定義をしておく。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
次に、短時間フーリエ変換演算器は分割された短時間区間のデータに対して、短時間フーリエ変換を演算する。短時間フーリエ演算結果は周波数１，２，…，ｊで示される。
短時間フーリエ変換結果は周波数１，２，…，ｊで求められると、絶縁劣化診断器２５における分散演算器１（４２），分散演算器２（４３），分散演算器ｊ（４４）が、以下に示すように、周波数１，２，…，ｊの各分散μ2 1，μ2 2，…，μ2 jを演算する。
そして、分散演算器１（４２），分散演算器２（４３），分散演算器ｊ（４４）により分散μ2 1，μ2 2，…，μ2 jが演算されると、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）が、ゼロ相電流波形が正常であるときの短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの分散を設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）から入力し、その演算されたμ2 1，μ2 2，…，μ2 jと正常時の各周波数の分散１，２，…，ｊを比較する。
ここで、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）には、ゼロ相電流波形が正常であるときの、短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの分散が記憶されているが、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の分散を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。
そして、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）は演算されたμ2 1，μ2 2，…，μ2 jと正常時の分散を比較した結果、例えば、演算されたμ2 1，μ2 2，…，μ2 jが正常時の分散の３倍を超えた時、異常と判定し、比較器Ｍ（４０）に出力する。
ここで、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの分散が、電流投入状態の正常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊは相当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた時系列データの分散は、正常の場合、ある値のまわりに分布する。異常になると、特定の周波数、あるいは全部の周波数の分散が正常の場合の分散からずれる。このずれ方は、異常な電流投入のされ方に依存するので、分散を比較することで正常・異常を判別することができる。
そして、比較器Ｍ（４０）は、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）の判定結果と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・異常パターンを比較して最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じて、設定器Ｍ（３９）に格納しておく。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が１つでも異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
最後に、比較器Ｍ（４０）が異常と判断すると、遮断指令発生器（遮断指令発生手段）４１が、遮断器の起動および異常電流が投入されたことを明らかにすべく、表示装置（図示せず）に異常が発生した旨を表示し、あるいはプラントを監視する監視装置（図示せず）等に異常が発生した旨を示す信号等を出力し、一連の処理を終了する。
図１は本発明のさらに他の実施例による絶縁劣化診断器を示す構成図であり、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示すので、その説明を省略する。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
図１において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
なお、図ではゼロ相電流波形という具合に１個で代表して表記しているが、実際には、三相のゼロ相電流波形を対象としていることは言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
図４は絶縁劣化診断器２５の詳細な構成を示す構成図である。図において、２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力された時系列データＹｉに基づいてゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算器（演算手段）、２７，２８，２９はそれぞれ短時間フーリエ変換演算器２６から出力された結果で、１，２，…，ｊ個の周波数と１，２，…，Ｍの時間で表現される。それぞれ周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）と呼ぶ。
４５は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数１（２７）の歪度を演算する歪度演算器１（演算手段）、４６は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数２（２８）の歪度を演算する歪度演算器２（演算手段）、４７は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数ｊ（２９）の歪度を演算する歪度演算器ｊ（演算手段）である。なお、この歪度演算器はｊ個設定しておく。
３３は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の分散を記憶する設定器１、３４は歪度演算器１（４５）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の歪度と設定器１（３３）に記憶された、正常時の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の歪度を比較する比較器１（比較手段）である。
３５は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の歪度を記憶する設定器２、３６は歪度演算器２（４６）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の歪度と、設定器２（３５）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の歪度を比較する比較器２（比較手段）である。
３７は正常に電流が投入された場合の周波数ｊ（２９）の分散を記憶する設定器ｊ、３８は歪度演算器ｊ（４７）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の歪度と、設定器ｊ（３７）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の歪度を比較する比較器ｊ（比較手段）である。
なお、図では周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の周波数が得られる。同様に、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の比較器が必要である。また、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要である。
３９は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）において正常に電流が投入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍである。４０は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）の比較結果と設定器Ｍに記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器（比較手段）、４１は比較器４０の比較結果に基づいて遮断指令を出力する遮断指令発生器（遮断指令出力手段）である。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
そして、複数個の時系列データＹｉが絶縁劣化診断器２５に入力されると、絶縁劣化診断器２５における短時間フーリエ変換演算器２６が以下に示すように、時系列データＹｉが短時間区間に分割する。
次に観測信号Ｙi（ｘ）を適当な個数に分割する。この分割した観測信号を短時間区間ｙi n（ｘ）と呼ぶ。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
ｙi 0（ｘ），ｙi 8（ｘ）の場合、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)の数値は存在しない。従って、どのような値を定義してもかまわない。適当な数値定義をしておく。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
次に、短時間フーリエ変換演算器は分割された短時間区間のデータに対して、短時間フーリエ変換を演算する。短時間フーリエ演算結果は周波数１，２，…，ｊで示される。
短時間フーリエ変換結果は周波数１，２，…，ｊ出も止められると、絶縁劣化診断器２５における歪度演算器１（４５），歪度演算器２（４６），歪度演算器ｊ（４７）が、以下に示すように、周波数１，２，…，ｊの各歪度μ3 1，μ3 2，…，μ3 jを演算する。
そして、歪度演算器１（４５），歪度演算器２（４６），歪度演算器ｊ（４７）により歪度μ3 1，μ3 2，…，μ3 jが演算されると、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）が、ゼロ相電流波形が正常であるときの、短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの歪度を設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）から入力し、その演算されたμ3 1，μ3 2，…，μ3 jと正常時の各周波数１，２，…，ｊの歪度を比較する。
ここで、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）には、ゼロ相電流波形が正常であるときの、短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの歪度が記憶されているが、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の歪度を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。
そして、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）は演算されたμ3 1，μ3 2，…，μ3 jと正常時の歪度を比較した結果、例えば、演算されたμ3 1，μ3 2，…，μ3 jが正常時の歪度の３倍を超えた時、異常と判定し、比較器Ｍ（４０）に出力する。
ここで、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの歪度が、電流投入状態の正常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊは相当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた時系列データの歪度は、正常の場合、ある値のまわりに分布する。異常になると、特定の周波数、あるいは全部の周波数の歪度が正常の場合の歪度からずれる。このずれ方は、異常な電流投入のされ方に依存するので、歪度を比較することで正常・異常を判別することができる。
そして、比較器Ｍ（４０）は、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）の判定結果と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じて、設定器Ｍ（３９）に格納しておく。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が１つでも異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
最後に、比較器Ｍ（４０）が異常と判断すると、遮断指令発生器（遮断指令発生手段）４１が、遮断器の起動および異常電流が投入されたことを明らかにすべく、表示装置（図示せず）に異常が発生した旨を表示し、あるいはプラントを監視する監視装置（図示せず）等に異常が発生した旨を示す信号等を出力し、一連の処理を終了する。
以上より、実施例３によれば、正常・異常を判断する指標となり得るゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの歪度に基づいて電流投入の正常・異常を判断するように構成したので、短時間に判定できる。
図１は本発明の別の実施例による絶縁劣化診断器を示す構成図であり、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示すので、その説明を省略する。
図において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
図において、２２はゼロ相電流波形２０を適当な周波数帯域成分を通過させるフィルタ、２３は適当な周波数帯域を通過したゼロ相電流波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、２４は適当な増幅率で増幅されたゼロ相電流波形を所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力するＡ／Ｄ変換器（サンプリング手段Ａ）、２５は時系列データＹｉに基づいて遮断指令を出す絶縁劣化診断器である。
なお、図ではゼロ相電流波形という具合に１個で代表して表記しているが、実際には、三相のゼロ相電流波形を対象としていることは言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
また、図では三相ゼロ相電流波形としているが、単相のゼロ相電流波形でも同様の効果があることも言うまでもない。
図５は絶縁劣化診断器２５の詳細な構成を示す構成図である。図において、２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力された時系列データＹｉに基づいてゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換を演算する短時間フーリエ変換演算器（演算手段）、２７，２８，２９はそれぞれ短時間フーリエ変換演算器２６から出力された結果で、１，２，…，ｊ個の周波数と１，２，…，Ｍの時間で表現される。それぞれ周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）と呼ぶ。
４８は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数１（２７）の尖度を演算する尖度演算器１（演算手段）、４９は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数２（２８）の尖度を演算する尖度演算器２（演算手段）、５０は短時間フーリエ変換演算器２６から出力された周波数ｊ（２９）の尖度を演算する尖度演算器ｊ（演算手段）である。なお、この尖度演算器はｊ個設定しておく。
３３は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の分散を記憶する設定器１、３４は尖度演算器１（４８）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の尖度と設定器１（３３）に記憶された、正常時の短時間フーリエ変換の周波数１（２７）の尖度を比較する比較器１（比較手段）である。
３５は正常に電流が投入された場合の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の尖度を記憶する設定器２、３６は尖度演算器２（４９）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の尖度と、設定器２（３５）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数２（２８）の尖度を比較する比較器２（比較手段）である。
３７は正常に電流が投入された場合の周波数ｊ（２９）の分散を記憶する設定器ｊ、３８は尖度演算器ｊ（５０）により演算されたゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の尖度と、設定器ｊ（３７）に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の周波数ｊ（２９）の尖度を比較する比較器ｊ（比較手段）である。
なお、図では周波数１（２７），周波数２（２８），周波数ｊ（２９）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の周波数が得られる。同様に、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の比較器が必要である。また、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）という具合に３個で代表して表記しているが、実際にはｊ個の設定器が必要である。
３９は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）において正常に電流が投入された場合の許容パターンを記憶する設定器Ｍである。４０は比較器１（３４），比較器２（３６），…，比較器ｊ（３８）の比較結果と設定器Ｍに記憶された正常時の許容パターンを比較する比較器（比較手段）、４１は比較器４０の比較結果に基づいて遮断指令を出力する遮断指令発生器（遮断指令出力手段）である。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
まず、電流変換器で測定されたゼロ相電流波形をＡ／Ｄ変換器２４が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個の時系列データＹｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
そして、複数個の時系列データＹｉが絶縁劣化診断器２５に入力されると、絶縁劣化診断器２５における短時間フーリエ変換演算器２６が以下に示すように、時系列データＹｉが短時間区間に分割する。
次に観測信号Ｙi（ｘ）を適当な個数に分割する。この分割した観測信号を短時間区間ｙi n（ｘ）と呼ぶ。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
ｙi 0（ｘ），ｙi 8（ｘ）の場合、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)の数値は存在しない。従って、どのような値を定義してもかまわない。適当な数値定義をしておく。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
短時間区間の長さをウインド幅と呼びＲ（個）とする。分割する際に時間軸に沿ってずらす幅を時間シフトと呼びＬ（個）とする。分割された短時間区間の数ＭはＭ＝Ｎ／Ｌ＋１とする。
ｙi n（ｘ）…Ｙy（ｘ），ｘ
＝（ｎ−１）Ｒ／２〜（ｎ＋１）（Ｒ／２）…１，ｎ＝０，１，…，Ｍ−１ …(1)
例えば、Ｎ＝4096，Ｒ＝1024，Ｌ＝512とすると、Ｍ＝９となる。従って、短時間区間は９個できて、下記のようにｙi 0（ｘ），ｙi 1（ｘ），ｙi 2（ｘ），…ｙi 8（ｘ）が得られる。
そこで、Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)，〜Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)は、例えば次のように定義する。
Ｙi (-512)〜Ｙi (-1)＝０，Ｙi (4096)〜Ｙi (4607)＝０
それぞれの短時間区間ｙi n（ｘ）におけるフーリエ変換φi n（ｆ）を計算する。短時間区間ｙi n（ｘ）についてのフーリエ変換を短時間フーリエ変換と呼ぶ。短時間フーリエ変換は次式を計算することになる。
φi n（ｆ），ｆ＝ｋ／（２ＳＴ）[Hz]，ｋ＝０〜Ｓ−１，ｎ＝０〜Ｍ …(2)
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数１／（２Ｔ）[Hz]をＳ個に離散的サンプルした分解能を持つフーリエ変換である。
次に、短時間フーリエ変換演算器は分割された短時間区間のデータに対して、短時間フーリエ変換を演算する。短時間フーリエ演算結果は周波数１，２，…，ｊで示される。
短時間フーリエ変換結果は周波数１，２，…，ｊ出も止められると、絶縁劣化診断器２５における尖度演算器１（４８），尖度演算器２（４９），尖度演算器ｊ（５０）が、以下に示すように、周波数１，２，…，ｊの各尖度μ4 1，μ4 2，…，μ4 jを演算する。
そして、尖度演算器１（４８），尖度演算器２（４９），尖度演算器ｊ（５０）により尖度μ4 1，μ4 2，…，μ4 jが演算されると、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）が、ゼロ相電流波形が正常であるときの、短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの尖度を設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）から入力し、その演算されたμ4 1，μ4 2，…，μ4 jと正常時の各周波数１，２，…，ｊの尖度を比較する。
ここで、設定器１（３３），設定器２（３５），設定器ｊ（３７）には、ゼロ相電流波形が正常であるときの、短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの尖度が記憶されているが、外部の装置（図示せず）が演算した正常時の尖度を記憶するようにしてもよいことは言うまでもない。
そして、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）は演算されたμ4 1，μ4 2，…，μ4 jと正常時の尖度を比較した結果、例えば、演算されたμ4 1，μ4 2，…，μ4 jが正常時の尖度の３倍を超えた時、異常と判定し、比較器Ｍ（４０）に出力する。
ここで、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの尖度が、電流投入状態の正常・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、ゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊは相当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた時系列データの尖度は、正常の場合、ある値のまわりに分布する。異常になると、特定の周波数、あるいは全部の周波数の尖度が正常の場合の尖度からずれる。このずれ方は、異常な電流投入のされ方に依存するので、尖度を比較することで正常・異常を判別することができる。
そして、比較器Ｍ（４０）は、比較器１（３４），比較器２（３６），比較器ｊ（３８）の判定結果と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・異常パターンを比較して最終的な判定を決定する。この判定は、対象に応じて、設定器Ｍ（３９）に格納しておく。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が１つでも異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
そして、最後に、比較器Ｍ（４０）が異常と判断すると、遮断指令発生器（遮断指令発生手段）４１が、遮断器の起動および異常電流が投入されたことを明らかにすべく、表示装置（図示せず）に異常が発生した旨を表示し、あるいはプラントを監視する監視装置（図示せず）等に異常が発生した旨を示す信号等を出力し、一連の処理を終了する。
以上より、実施例４によれば、正常・異常を判断する指標となり得るゼロ相電流波形の短時間フーリエ変換の周波数１，２，…，ｊの尖度に基づいて電流投入の正常・異常を判断するように構成したので、短時間に判定できる。
１…遮断器、２…三相母線Ｕ相電線、３…三相母線Ｖ相電線、４…三相母線Ｗ相電線、５…三相母線Ｕ相のカップリングコンデンサ、６…三相母線Ｖ相のカップリングコンデンサ、７…三相母線Ｗ相のカップリングコンデンサ、８…診断対象、９…検出器、１０…エミッタフォロワ、１１…同軸ケーブル、１２…切り替えスイッチ、１３…バイパスフィルタ、１４…部分放電測定器、１５…波高弁別計数率計、１６…レコーダ、１７…スペクトルアナライザ、１８…オシロスコープ、１９…Ｘ−Ｙプロッタ、２０…ゼロ相電流波形、２１…警報発生器、２２…フィルタ、２３…増幅器、２４…Ａ／Ｄ変換器、２５…絶縁劣化診断器、２６…担持環スペクトル、２７…周波数１、２８…周波数２、２９…周波数ｊ、３０…平均演算器１、３１…平均演算器２、３２…平均演算器ｊ、３３…設定器１、３４…比較器１、３５…設定器２、３６…比較器２、３７…設定器ｊ、３８…比較器ｊ、３９…設定器Ｍ、４０…比較器Ｍ、４１…遮断指令発生器、４２…分散演算器１、４３…分散演算器２、４４…分散演算器ｊ、４５…歪度演算器１、４６…歪度演算器２、４７…歪度演算器ｊ、４８…尖度演算器１、４９…尖度演算器２、５０…尖度演算器ｊ。
Claims (1)
- ゼロ相電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流信号を所定時間ごとにサンプリングし、複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力された電流信号の短時間フーリエ変換を演算する第１演算手段と、前記第１演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値を演算する第２演算手段と、前記第２演算手段により演算された１からＭまでの各周波数ごとの平均値と前記電流検出手段により検出された電流信号が正常であるときの１からＭまでの各周波数ごとの平均値，分散値，歪度，尖度のいずれかを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の比較結果に基づいて電流の状態を出力する第２比較手段と、前記第２比較手段の比較結果に基づいて警報を出力する警報出力手段とを備えたことを特徴とする絶縁劣化診断装置。
Priority Applications (1)
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| JP2003329729A JP2005102351A (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | 絶縁劣化診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN108981755A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-11 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 转子接地保护直流量平均值计算数据选择方法 |
| CN109283432A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-29 | 珠海许继电气有限公司 | 一种基于频谱序列峭度分析故障区段定位的方法及装置 |
| JP2019191142A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社明電舎 | 回転機の巻線絶縁劣化診断装置 |
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2003
- 2003-09-22 JP JP2003329729A patent/JP2005102351A/ja active Pending
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