JP2010032240A - Partial discharge class discrimination apparatus and method of oil insulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油絶縁機器における絶縁異常を診断する装置および方法に関するものであり、特に、部分放電発生の要因を判別するための部分放電種別判別装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing an insulation abnormality in oil-insulated equipment, and more particularly to a partial discharge type determination apparatus and method for determining a cause of partial discharge occurrence.
油絶縁変圧器などの油絶縁機器の絶縁試験や絶縁診断において、部分放電（Ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＰＤ）種別を判別する技術の確立が望まれている。このような技術が確立できれば、絶縁試験の合理化や、絶縁診断の高精度化を図ることができる。 Establishment of a technique for determining a partial discharge (PD) type in an insulation test or insulation diagnosis of an oil insulation device such as an oil insulation transformer is desired. If such a technique can be established, it is possible to rationalize the insulation test and increase the accuracy of the insulation diagnosis.
近年、ＵＨＦ帯の電磁波に注目したＰＤ検出技術の報告がなされているが、油絶縁機器内部におけるＰＤ源種別を判別する技術は、未だ明確ではない。ＰＤ源種別を判別する技術の例としては、次のものが挙げられる。まず１つに、ＰＤにより発生する実時間信号の半値幅と波高値の関係が、ＰＤ源の種類によりそれぞれ固有の様相を示す特性を利用したＰＤ源の種別判別方法がある（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, there has been a report on PD detection technology focusing on electromagnetic waves in the UHF band, but the technology for discriminating the type of PD source in oil-insulated equipment is not yet clear. Examples of techniques for determining the PD source type include the following. First, there is a method for determining the type of a PD source using a characteristic in which the relationship between the half-value width and the peak value of a real-time signal generated by the PD shows a unique aspect depending on the type of the PD source (for example, Patent Documents). 1).
図１５は、特許文献１における従来技術の説明図である。この図１５に示すガス絶縁電気機器のＰＤ種別の判定方法は、ガス絶縁電気機器（ＧＩＳ）の内部に生じたＰＤを検出して、ＰＤ源の種類を判別する。図１５（ａ）に示すように、ＰＤを測定すると（Ｓ６１）、その信号波形を検波し（Ｓ６２）、半値幅と波高値を求める（Ｓ６３）。半値幅と波高値の関係は、ＰＤ源種別によりそれぞれ固有の様相を示すので、両者の比により（Ｓ６４）ＰＤ源種別を判別する（Ｓ６５ａ〜Ｓ６５ｄ）。
FIG. 15 is an explanatory diagram of the prior art in
その両者の比を図１５（ｂ）に示す。この図１５（ｂ）は、各種ＰＤ源で実験的にＰＤを発生させて得たデータを示しており、ＰＤ信号の時間波形を検波した検波波形の、半値幅と波高値をプロットしたグラフであり、横軸が波高値で、縦軸が半値幅である。ここで、半値幅とは、検波波形が最大になる点とその１／２になる点との時間間隔である。 The ratio between the two is shown in FIG. FIG. 15B shows data obtained by experimentally generating PD from various PD sources, and is a graph plotting the half-value width and peak value of the detected waveform obtained by detecting the time waveform of the PD signal. Yes, the horizontal axis is the crest value, and the vertical axis is the half width. Here, the half-value width is a time interval between a point at which the detection waveform is maximized and a point at which it is ½.
この図１５（ｂ）では、時間幅として半値幅を採用している。ＰＤの大きさがばらついているが、図中Ａ〜Ｄで示すように、ＰＤ源の種別毎に波高値−半値幅平面上の特定の範囲に集中している。従って、この図１５（ｂ）からＧＩＳ内部のＰＤ源種別を判別することができる。 In FIG. 15B, a half width is adopted as the time width. Although the size of the PD varies, as indicated by A to D in the figure, each PD source type is concentrated in a specific range on the peak value-half width plane. Accordingly, the PD source type in the GIS can be determined from FIG. 15B.
また、他の従来技術としては、電磁波の波形長を計測し、ＰＤ源種別（位置）を特定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ＰＤ源より放射される電磁波波形の電圧信号値の絶対値を積算していき、横軸を時間、縦軸を積算値としたグラフをプロットすることにより、ＰＤ源種別（位置）を特定する。 As another conventional technique, there is a method of measuring a waveform length of an electromagnetic wave and specifying a PD source type (position) (see, for example, Patent Document 2). In this method, the absolute value of the voltage signal value of the electromagnetic wave waveform radiated from the PD source is accumulated, and a graph with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the integrated value is plotted, whereby the PD source type (position) is plotted. Is identified.
図１６は、特許文献２における従来技術の説明図である。ＧＩＳにおけるＰＤ検出技術において、図１６（ａ）のように、接地容器側に異物が付着した場合の電磁波波形は、９０ｎｓ程度振動が続く長いものなる。しかし、図１６（ｂ）のように、導体側に異物が存在する場合の電磁波波形は、２０ｎｓ以下の振動しかない短い波形となる。従って（ａ）、（ｂ）より直ちに異物の位置を判別できる。
FIG. 16 is an explanatory diagram of the prior art in
また、この場合に、図１６（ｃ）、（ｄ）のように、横軸を時間、縦軸を周波数としたグラフを描けば、視覚的に次のことが判別できる。すなわち、異物が接地容器側にある場合には、高い周波数成分を比較的長い時間有していることがわかる。一方、異物が導体側にある場合には、高い周波数成分を短時間のみ有し、長時間持続しないことがわかる。 In this case, as shown in FIGS. 16C and 16D, the following can be visually determined by drawing a graph with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing frequency. That is, it can be seen that when the foreign object is on the grounded container side, it has a high frequency component for a relatively long time. On the other hand, when the foreign substance is on the conductor side, it can be seen that it has a high frequency component only for a short time and does not last for a long time.
さらに、実時間電磁波波形の各時点での電圧絶対値を逐次加算していけば、信号強度がプラスでもマイナスでも、絶対値が時間経過とともに加算されていく。その結果、異物が接地容器側にある場合には、信号強度の大きな変化が長く持続することにより、積算値は増加傾向となり、その状態が長時間持続する特性となる。逆に、異物が導体側にある場合には、信号強度の変化は長時間続かず、頭打ちの特性を示す。この特性を、図１６（ｅ）に示す。このように、波形を演算することで、ＰＤ源の判別が可能となる。 Furthermore, if the voltage absolute value at each time point of the real-time electromagnetic wave waveform is sequentially added, the absolute value is added over time regardless of whether the signal intensity is positive or negative. As a result, when the foreign object is on the grounded container side, the large change in signal intensity lasts for a long time, so that the integrated value tends to increase and the state continues for a long time. On the contrary, when the foreign substance is on the conductor side, the change in signal intensity does not last for a long time and exhibits a peaking characteristic. This characteristic is shown in FIG. Thus, the PD source can be determined by calculating the waveform.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
油絶縁変圧器などの油絶縁機器は、内部が絶縁油で満たされ、鉄心、プレスボード、銅線等で構成されている。この油絶縁機器での主なＰＤ源の種類は、２種類ある。１つは、絶縁油を機器内部に注入する際に残留する気泡による気泡性ＰＤである。そして、もう１つは、機器製造時に内部に混入することがある金属片等による異物性ＰＤである。
However, the prior art has the following problems.
An oil-insulated device such as an oil-insulated transformer is filled with insulating oil and is composed of an iron core, a press board, a copper wire, and the like. There are two main types of PD sources in this oil insulated device. One is a cellular PD due to bubbles remaining when the insulating oil is injected into the device. The other is a foreign substance PD due to a metal piece or the like that may be mixed inside during the manufacture of the device.
この油絶縁機器内部での気泡性ＰＤと異物性ＰＤの判別に対して、上述した従来技術を適用しようとすると、気泡性ＰＤと異物性ＰＤとで同様の波形長が観測される場合があるため、両者を判別することができないといった問題が生じる。 When trying to apply the above-described prior art to discriminate between a bubble PD and a foreign substance PD inside the oil insulating device, the same waveform length may be observed for the bubble PD and the foreign substance PD. Therefore, there arises a problem that the two cannot be distinguished.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in an insulation test of an oil-insulated device, it is possible to reliably and easily discriminate between a bubble PD and a foreign substance PD that are the main causes of PD generation. It is an object of the present invention to obtain a partial discharge type discrimination device and method for oil-insulated equipment.
本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、波形長および極性に基づいて部分放電種別を判別する判別装置とを備えるものである。 The partial discharge type discriminating device for oil-insulated equipment according to the present invention is a partial discharge type discriminating device for detecting a partial discharge and discriminating the partial discharge type when an insulation abnormality occurs due to partial discharge inside the oil-insulated equipment. A sensor for detecting a signal generated by partial discharge, a waveform length of a signal generated by partial discharge, a measuring instrument for measuring the polarity of an applied voltage when the partial discharge occurs, and a part based on the waveform length and polarity And a discriminator for discriminating the type of discharge.
また、本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別方法は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別方法であって、部分放電により発生する信号を検出するステップと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、計測された波形長および極性に基づいて、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップとを備えるものである。 The partial discharge type determination method for oil-insulated equipment according to the present invention is a partial discharge type determination method for detecting partial discharge and determining the partial discharge type when an insulation abnormality occurs due to partial discharge inside the oil-insulated equipment. A step of detecting a signal generated by a partial discharge, a step of measuring a waveform length of a signal generated by the partial discharge, and a polarity of an applied voltage when the partial discharge occurs, and a measured waveform length and polarity. If the waveform lengths measured for both polarities of the applied voltage are both less than a predetermined reference waveform length that is a threshold for determining the partial discharge type, the generated partial discharge is When it is determined that the discharge is a partial discharge and one of the waveform lengths measured in both polarities of the applied voltage is equal to or greater than a predetermined reference waveform length, the generated partial discharge is different. In which and a step of determining that the gender partial discharge.
本発明によれば、ＰＤにより発生する信号を検出し、ＰＤが発生した極性と信号の波形長とに基づいてＰＤの主要因を判別することができ、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to detect a signal generated by the PD, determine the main factor of the PD based on the polarity generated by the PD and the waveform length of the signal, and install an expensive processing device such as FFT. A device and method for determining the partial discharge type of an oil-insulated device that can reliably and easily discriminate between a bubble PD and a foreign material PD that are the main causes of PD generation in an insulation test of an oil-insulated device be able to.
以下、本発明の油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an apparatus and a method for determining partial discharge type of oil-insulated equipment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１における部分放電種別判別装置は、アンテナ１、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成される。
1 is an overall configuration diagram including a partial discharge type discrimination device for oil-insulated equipment according to
アンテナ１は、油絶縁機器内部でのＰＤによって放射される電磁波を検出する。アンテナ１によって検出されたアンテナ誘起電圧は、同軸ケーブルを介して計測器２に導入される。そして、計測器２は、アンテナ誘起電圧から、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性ならびに電磁波の波形長を計測する。
The
判別装置３は、計測器２による計測データ（極性および波形長）を受信し、ＰＤが発生した印加電圧の極性および電磁波の波形長に基づき、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する。そして、判別装置３は、判別結果を結果表示装置４に表示させる。
The discriminating
次に、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する方法について、具体的に説明する。
まず始めに、気泡性ＰＤと異物性ＰＤの信号波形の特徴を把握する目的で、気泡性ＰＤと異物性ＰＤのＰＤ電磁波計測基礎試験を行った。図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＤ電磁波計測基礎試験を行った際の異物性モデルと気泡性モデルを示す図である。
Next, a method for discriminating between foreign substance PD and bubble PD will be specifically described.
First, for the purpose of grasping the characteristics of signal waveforms of the cellular PD and the foreign PD, a PD electromagnetic wave measurement basic test of the cellular PD and the foreign PD was performed. FIG. 2 is a diagram showing a foreign substance model and a bubble model when the PD electromagnetic wave measurement basic test in
油絶縁機器内部でＰＤが発生し、電磁波が放射されると、この電磁波波形は、ＰＤ源種別によって変化する。そこで、図２に示すように、（ａ）の異物性モデルと（ｂ）の気泡性モデルを試料としてＰＤ測定を行った。 When PD is generated inside the oil-insulated device and electromagnetic waves are radiated, the electromagnetic wave waveform changes depending on the type of the PD source. Therefore, as shown in FIG. 2, PD measurement was performed using the foreign material model (a) and the bubbly model (b) as samples.
（ａ）の異物性モデルは、異物性ＰＤを模擬した針平板系で構成されている。この針平板系は、針の先端径を、変圧器内の絶縁構造の油隙に存在する可能性のある異物で考えなければならない最小の値である１０μｍ程度とし、針−平板間距離も実際の変圧器の絶縁構造と同様の数ｍｍとしている。また、針の先端径が１０μｍになると、針平板系での放電開始電圧（ＰＤＩＶ）が最低となり、それ以下の先端径ではＰＤＩＶ値は降下せず、１０μｍ時のＰＤＩＶ値で飽和する。 The foreign material model (a) is composed of a needle plate system that simulates foreign material PD. In this needle plate system, the tip diameter of the needle is set to about 10 μm, which is the minimum value that must be considered for foreign matter that may exist in the oil gap of the insulating structure in the transformer, and the distance between the needle and the plate is actually It is set to several mm, which is the same as the insulation structure of the transformer. Further, when the needle tip diameter is 10 μm, the discharge start voltage (PDIV) in the needle plate system becomes the lowest, and at a tip diameter smaller than that, the PDIV value does not drop and saturates at the PDIV value at 10 μm.
一方、（ｂ）の気泡性モデルは、気泡性ＰＤを模擬した平板−平板系（内部に気泡を挿入）で構成されている。気泡性ＰＤを模擬したこの平板−平板モデルも、（ａ）の針−平板間距離と同様、油隙間を変圧器の絶縁構造に基づいて数ｍｍとし、気泡径は１〜２ｍｍ程度とした。 On the other hand, the bubbly model of (b) is constituted by a flat plate-flat plate system (bubbles are inserted inside) simulating a bubbly PD. In the flat plate-flat plate model simulating the cellular PD, the oil gap was set to several mm based on the insulation structure of the transformer, and the bubble diameter was set to about 1 to 2 mm, similar to the needle-to-flat distance in (a).
試料は、いずれもアクリル筐体内の油中に設置した。本実施の形態１におけるアンテナ１には、バイコニカルログペリオディックアンテナ（帯域幅：３０〜２０００ＭＨｚ）を使用し、４ＧＨｚ、２０ＧＳ／ｓのオシロスコープによって計測した。実際の変圧器では、取付け可能なアンテナとして容量性アンテナ、ＵＨＦカプラー等があり、周波数帯域が広帯域のものを使用すればよい。
All samples were placed in oil in an acrylic casing. A biconical log periodic antenna (bandwidth: 30 to 2000 MHz) was used as the
本実施の形態１における基礎特性試験では、上述したバイコニカルログペリオディックアンテナを使用したが、このバイコニカルログペリオディックアンテナは、非常に広帯域な特性を有しているという特徴があり、ＰＤ電磁波を広帯域に検出できる利点がある。 In the basic characteristic test in the first embodiment, the above-described biconical log periodic antenna is used. However, this biconical log periodic antenna has a characteristic that it has a very wide band characteristic, and the PD electromagnetic wave Can be detected in a wide band.
図３は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で印加するＡＣ電圧波形を示した図である。ＡＣ電圧の正側を正極性、負側を負極性と定義する。また、図４は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
FIG. 3 is a diagram showing an AC voltage waveform applied in the basic characteristic test according to
（ａ）と（ｂ）の２つの電磁波波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、正極性での波形長が７μｓ、負極性での波形長が４５０ｎｓであり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。 Comparing the two electromagnetic wave waveforms (a) and (b), it can be seen that there is a clear difference in the waveform length depending on the polarity. In this measurement example, the waveform length at the positive polarity is 7 μs, the waveform length at the negative polarity is 450 ns, and the waveform length at the positive polarity is much longer than the waveform length at the negative polarity.
次に、図５は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
Next, FIG. 5 is a diagram showing an electromagnetic wave waveform in the cellular PD obtained by measurement in the basic characteristic test in
図５を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに２００〜３００ｎｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電磁波波形が得られていることがわかる。図４、図５の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電磁波信号波形の波形長に差異があることが判明した。 FIG. 5 shows that in this measurement example, the waveform lengths in both polarities are about 200 to 300 ns, and there is almost no difference, and electromagnetic wave waveforms having the same waveform length are obtained in both polarities. From the results of FIGS. 4 and 5, it was found that there is a difference in the waveform length of the electromagnetic wave signal waveform radiated from the PD generated when the applied voltage is positive, between the foreign PD and the bubble PD.
図６は、本発明の実施の形態１において、実験的に得られた気泡性ＰＤと異物性ＰＤの極性と波形長との関係を示した図である。この図６からもわかるように、異物性ＰＤの正極性の場合に波形長が長くなっている。なお、使用するアンテナは、数ｎｓの波形を観測する必要があるため、１ＧＨｚ程度までの周波数帯域を持つ容量性アンテナ等を用いることが望ましい。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the polarities and waveform lengths of the cellular PD and the foreign PD obtained experimentally in the first embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 6, the waveform length is long in the case of the positive polarity of the foreign substance PD. Since the antenna to be used needs to observe a waveform of several ns, it is desirable to use a capacitive antenna having a frequency band up to about 1 GHz.
次に、前述した波形長の計測方法について説明する。
まず始めに、第１の計測方法について説明する。ＰＤによって発生した電磁波波形のピーク値を検出し、その点を包絡線で結んだ曲線の値が平均したノイズレベルよりも大きくなった場合に、その点をＰＤ信号の開始点と定義する。あるいは、電磁波波形の検出閾値を予め決めておいて、その閾値以上の信号となった場合にＰＤ信号の開始点と定義する。
Next, a method for measuring the above-described waveform length will be described.
First, the first measurement method will be described. When the peak value of the electromagnetic wave waveform generated by the PD is detected and the value of the curve obtained by connecting the points with the envelope becomes larger than the average noise level, the point is defined as the start point of the PD signal. Alternatively, the detection threshold value of the electromagnetic wave waveform is determined in advance, and when the signal exceeds the threshold value, it is defined as the PD signal start point.
また、再びある期間以上、例えば、１μｓ以上ノイズレベル以下の信号強度となった場合、その１μｓ以上ノイズレベル以下になった期間の始まりの時点をＰＤ信号の終了点と定義する。そして、ＰＤ信号の開始点から終了点までの時間を計算することで、波形長を算出する。 Further, when the signal intensity becomes equal to or more than a certain period again, for example, 1 μs or more and the noise level or less, the start point of the period when the signal intensity becomes 1 μs or more and the noise level or less is defined as the end point of the PD signal. Then, the waveform length is calculated by calculating the time from the start point to the end point of the PD signal.
上述した方法により、電磁波波形の波形長を計測し、さらに、計測されたＰＤ信号が印加電圧の正負どちらの極性で発生したかを計測器２で判断する。その後、計測データは、判別装置３に送られ、上記２つのパラメータ（波形長・極性）の組み合わせにより、確実にＰＤ種別を判別する。
The waveform length of the electromagnetic wave waveform is measured by the above-described method, and the measuring
判別基準は、次のようになる。異物性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長以上、例えば、２μｓ以上となる。一方、気泡性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長未満、例えば、１μｓ未満となる。図６に示した試験結果からも明らかなように、このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。 The discrimination criteria are as follows. In the case of foreign PD, the electromagnetic wave waveform of the PD generated in the positive polarity is not less than a predetermined waveform length, for example, 2 μs or more. On the other hand, in the case of cellular PD, the electromagnetic wave waveform of PD generated in positive polarity is less than a predetermined waveform length, for example, less than 1 μs. As is clear from the test results shown in FIG. 6, the predetermined waveform length for determining the PD type may be set in the range of 1 to 2 μs. Here, the predetermined waveform length corresponds to a predetermined reference waveform length.
図７は、本発明の実施の形態１における第１の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。油絶縁機器でＰＤが発生する（１０）と、アンテナ１によりこのＰＤにより放射される電磁波波形を検出する（１１）。検出したＰＤ信号は、計測器２に送られ、ＰＤが発生した極性と波形長が計測される（１２、１３）。そして、計測されたデータは、判別装置３に送られ、上述した判別基準に従ってＰＤ種別が判別される（１４）。
FIG. 7 is a flowchart of the PD type determination method using the first measurement method according to
なお、先の図１に示した構成では、アンテナ１は、フランジ外部に取り付けてあるが、フランジ内部に取り付けることで、外部ノイズの低減を図るようにしてもよい。また、油絶縁機器内部のＰＤ発生箇所からアンテナ１の位置が離れていると、ＰＤにより放射される電磁波が減衰し検出しにくくなる場合がある。このため、複数のアンテナを油絶縁機器周囲のフランジに配置し、最も信号強度の強いアンテナによって評価してもよい。さらに、ＰＤにより放射される電磁波強度が低い場合には、高周波増幅器を用いて信号強度を増幅させ、計測感度を上げてもよい。
In the configuration shown in FIG. 1, the
次に、波形長の第２の計測方法について説明する。
例えば、実時間信号の各時点での電圧絶対値を逐次加算していき、信号強度がプラスでもマイナスでも絶対値が時間経過とともに積算されていくようにしてもよい。この場合、ノイズレベル以上に、ある閾値を設け、閾値以下の信号は、絶対値を０と定義することにより、ＰＤによる信号波形のみの電圧絶対値を積算することができる。
Next, a second method for measuring the waveform length will be described.
For example, the voltage absolute value at each time point of the real time signal may be sequentially added, and the absolute value may be integrated over time regardless of whether the signal intensity is positive or negative. In this case, a certain threshold value is provided above the noise level, and the absolute value of a signal below the threshold value is defined as 0, whereby the voltage absolute value of only the signal waveform by the PD can be integrated.
そして、積算値が０より増加し始めた時点をＰＤによる信号波形の立ち上がり時間と定義し、そこから積算値が再度頭打ちになる時点（閾値以下になる時点）までを波形長と定義することにより、波形長を計測する。 Then, the time when the integrated value starts to increase from 0 is defined as the rise time of the signal waveform by PD, and the waveform length is defined from that point until the time when the integrated value reaches the peak again (the time when the integrated value falls below the threshold). Measure the waveform length.
印加電圧が正極性の場合、異物性ＰＤでは、予め決定したある波形長以上積算値の増加が続く。一方、気泡性ＰＤの場合、異物性ＰＤでは、積算値が増加する時間は、予め決定したある波形長未満となる。この予め決定したある波形長は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。 When the applied voltage is positive, in the foreign substance PD, the integrated value continues to increase over a predetermined waveform length. On the other hand, in the case of bubble PD, in the case of foreign PD, the time for the integrated value to increase is less than a predetermined waveform length. The predetermined waveform length may be set in the range of 1 to 2 μs, as is clear from the test results shown in FIG. Here, the predetermined waveform length corresponds to a predetermined reference waveform length.
この積算値の増加する様子を、横軸を時間、縦軸を積算値としてｘ−ｙ平面にプロットすれば、異物性ＰＤと気泡性ＰＤを、上述した波形長基準に基づき判別できる。図８は、本発明の実施の形態１における異物性ＰＤと気泡性ＰＤの正・負両極性における時間と積算値の関係を示す図である。この図８を見ると、正極性における異物性ＰＤは、長時間積算値の増加が認められ、波形長が２μｓ以上となることを端的に示している。従って、積算値の増加時間により、異物性ＰＤと判別できる。 By plotting the increase of the integrated value on the xy plane with time on the horizontal axis and integrated value on the vertical axis, the foreign substance PD and the bubble PD can be discriminated based on the above-described waveform length criterion. FIG. 8 is a diagram showing a relationship between time and integrated value in both positive and negative polarities of the foreign substance PD and the cellular PD in the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the foreign substance PD in the positive polarity clearly shows that the accumulated value for a long time is increased and the waveform length is 2 μs or more. Therefore, it can be determined from the foreign substance PD based on the increase time of the integrated value.
また、気泡性ＰＤは、印加電圧が正・負極性の両方において、積算値の増加は１μｓ以下で終わる。従って、両極性に共通するこの積算値の増加時間により、気泡性ＰＤと判別できる。 In the case of cellular PD, the increase of the integrated value ends in 1 μs or less when the applied voltage is both positive and negative. Therefore, it can be distinguished from the bubble PD by the increase time of the integrated value common to both polarities.
図９は、本発明の実施の形態１における第２の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。この図９のフローチャートでは、積算器を用いて波形長を計測し、その計測結果を判別装置３内で時間−積算値平面にプロットする（２４）点が、先の図７のフローチャートとは異なっている。そして、そのプロットより、上述の方法で波形長を求め、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（２５）。
FIG. 9 is a flowchart of the PD type determination method using the second measurement method according to
以上のように、実施の形態１によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。 As described above, according to the first embodiment, the electromagnetic wave radiated from the PD is detected, and from the polarity of the applied voltage when the PD is generated and the waveform length of the electromagnetic wave waveform, the bubble PD and the foreign PD Can be reliably and easily determined. Furthermore, without installing an expensive processing device such as FFT, it is possible to distinguish between the bubble PD and the foreign PD which are the main causes of PD, and an inexpensive and highly accurate device can be realized.
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって放射される電磁波の印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。 In the above description, regarding the foreign substance PD, the difference in waveform length depending on the polarity of the applied voltage of the electromagnetic wave radiated by the PD when the foreign substance is in contact with the high voltage side has been described. However, actually, the needle may come into contact with the low pressure side, and in this case, the relationship between the waveform length and the polarity described above is different.
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。 That is, in the case where the needle is in contact with the low pressure side, a long waveform of several μs is observed when the applied voltage is negative, and a long waveform is not observed in the positive polarity. From this, it can be determined that the foreign matter exists on the high-pressure side if the generation phase of the long waveform is positive, and that the foreign matter exists on the low-pressure side if a long waveform occurs in the negative polarity.
また、異物と気泡とが混在する場合については、以下のように考えることができる。
半波の継続時間は、８ｍｓ程度であり、放電寄与電圧値の持続時間は、そのうちの１／５程度とすると、１６００μｓとなる。ＰＤ持続時間は、数μｓなので、ＰＤはこの間に多数回発生し得る。そうすると、異物性ＰＤ、気泡性ＰＤが混在したとしても、その放電時間が常に重なるわけではなく、分離した信号として認識できる波形が、通常は必ずあると考えることができる。従って、下表のような判断基準を設定することが可能となる。
Moreover, the case where a foreign material and a bubble coexist can be considered as follows.
The duration of the half-wave is about 8 ms, and the duration of the discharge contribution voltage value is 1600 μs if it is about 1/5 of the duration. Since the PD duration is a few μs, PD can occur many times during this time. As a result, even if foreign substance PD and bubble PD are mixed, the discharge times do not always overlap, and it can be considered that there is usually always a waveform that can be recognized as a separated signal. Therefore, it is possible to set the judgment criteria as shown in the table below.
基本的に、気泡で長い波形は出ないという前提で考えると、長い波形が出た時点（すなわち、異物性ＰＤが検出された時点）で変圧器の解体が決定する。従って、正極性印加時の波形および負極性印加時の波形が、ともに短長波形であった場合にも、実害はない。 Basically, if it is assumed that a long waveform does not appear due to bubbles, the disassembly of the transformer is determined at the time when the long waveform is generated (that is, when the foreign substance PD is detected). Therefore, there is no actual harm even when the waveform when the positive polarity is applied and the waveform when the negative polarity is applied are both short and long waveforms.
実施の形態２．
先の実施の形態１におけるＰＤ種別の判別基準としては、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長に着目した。これに対して、本実施の形態２では、印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差に着目し、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。
As a criterion for discriminating the PD type in the first embodiment, attention is paid to the polarity of the applied voltage when the PD is generated and the waveform length of the electromagnetic wave waveform. On the other hand, in the second embodiment, a case where the PD type is discriminated will be described by paying attention to the difference in the waveform length of the electromagnetic wave radiated by the PD with the applied voltage being positive / negative.
印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波波形において、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値より長い場合には、異物性ＰＤと判別する。一方、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値以内である場合には、気泡性ＰＤと判別する。ここで、予め決定したある値とは、所定の基準差分波形長に相当する。 When the difference between the waveform length at the positive polarity and the waveform length at the negative polarity is longer than a predetermined value in the electromagnetic wave waveform radiated by the PD with positive / negative polarity, Determine. On the other hand, when the difference between the waveform length at the positive polarity and the waveform length at the negative polarity is within a predetermined value, it is determined as the bubble PD. Here, the predetermined value corresponds to a predetermined reference differential waveform length.
この予め決定したある値は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜１．５μｓの範囲で設定すればよい。図１０は、本発明の実施の形態２におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。
This predetermined value may be set in the range of 1 to 1.5 μs, as is clear from the test results shown in FIG. FIG. 10 is a flowchart of the PD type determination method according to
この図１０のフローチャートでは、計測器２内で印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差を計測し（３３）、判別装置３で上述した波形長の差に基づく判別基準により、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（３４）。 In the flowchart of FIG. 10, the difference between the waveform lengths of the electromagnetic waves radiated by the PD of which the applied voltage is positive / negative is measured in the measuring instrument 2 (33). The type of PD in the oil insulated device is discriminated based on the discriminating criterion based on (34).
以上のように、実施の形態２によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の両極性における電磁波波形の波形長の差から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。 As described above, according to the second embodiment, the waveform of the electromagnetic wave radiated by the PD is detected, and from the difference in the waveform length of the electromagnetic wave waveform in both polarities of the applied voltage when the PD is generated, the cellular PD and the foreign matter Sex PD can be discriminated reliably and simply. Furthermore, without installing an expensive processing device such as FFT, it is possible to distinguish between the bubble PD and the foreign PD which are the main causes of PD, and an inexpensive and highly accurate device can be realized.
なお、異物と気泡とが混在する場合については、先の実施の形態１で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。 Note that a case where foreign substances and bubbles coexist can be dealt with by applying the same concept as the determination criteria of Table 1 described in the first embodiment.
実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、アンテナ１によって電磁波波形を計測し、ＰＤ種別を判別する方法について説明した。これに対して、本実施の形態３では、アンテナ１の代わりに高周波ＣＴを用いてＰＤ電流の計測を行うことにより、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１１における部分放電種別判別装置は、高周波ＣＴ５、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成されており、変圧器の接地線に高周波ＣＴ５がクランプされた状態を示している。このように、高周波ＣＴ５を接地線にクランプさせるだけで、ＰＤにより生じた電流波形の計測が可能となる。
In the first and second embodiments, the method of measuring the electromagnetic wave waveform by the
図１２は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。 FIG. 12 is a diagram showing a current waveform in the foreign substance PD obtained by the measurement of the basic characteristic test in the third embodiment of the present invention. FIGS. 12A and 12B are current waveforms generated by the PD generated when the applied voltage is positive and negative, respectively.
（ａ）と（ｂ）の２つの電流波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、例えば、電流の閾値を１ｍＡに設定した場合、正極性での波形長が７．５μｓ、負極性での波形長が５００ｎｓ程度となり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。 Comparing the two current waveforms (a) and (b), it can be seen that there is a clear difference in the waveform length depending on the polarity. In this measurement example, for example, when the current threshold is set to 1 mA, the waveform length in the positive polarity is 7.5 μs, the waveform length in the negative polarity is about 500 ns, and the waveform length in the positive polarity is more negative. It is extremely long compared to the waveform length at.
次に、図１３は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。
Next, FIG. 13 is a diagram showing a current waveform in the cellular PD obtained by measurement in the basic characteristic test in
図１３を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに１μｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電流波形が得られていることがわかる。図１２、図１３の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電流波形の波形長に差異があることが判明した。 FIG. 13 shows that in this measurement example, the waveform length in both polarities is about 1 μs, and there is almost no difference, and current waveforms having the same waveform length are obtained in both polarities. From the results of FIGS. 12 and 13, it was found that there is a difference in the waveform length of the current waveform radiated from the PD generated when the applied voltage is positive, between the foreign PD and the bubble PD.
このことから、印加電圧が正極性におけるＰＤ信号の波形長を計測することにより、気泡性ＰＤと異物性ＰＤが区別できる。すなわち、種別判別のための基準として予め決定したある波形長を設定し、この波形長以上の信号が得られた場合には異物性ＰＤ、この波形長未満の信号が得られた場合は気泡性ＰＤと判断することができる。このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、先の図６に示した試験結果からも明らかなように、１μｓ〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。 From this, by measuring the waveform length of the PD signal when the applied voltage is positive, the cellular PD and the foreign PD can be distinguished. That is, a predetermined waveform length is set as a reference for classification, and when a signal longer than this waveform length is obtained, the foreign substance PD is obtained, and when a signal less than this waveform length is obtained, bubble characteristics are obtained. It can be determined as PD. A certain predetermined waveform length for discriminating the PD type may be set in the range of 1 μs to 2 μs, as is clear from the test results shown in FIG. Here, the predetermined waveform length corresponds to a predetermined reference waveform length.
図１４は、本発明の実施の形態３におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと基本的には同じである。ただし、先の実施の形態１における図７のフローチャートでは、検出対象が電磁波波形であったが（１１）、本実施の形態３における図１４のフローチャートでは、検出対象が電流波形である（４１）点が異なっている。
FIG. 14 is a flowchart of the PD type discrimination method according to
以上のように、実施の形態３によれば、ＰＤにより生じた電流波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電流波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。電流波形は、基本的には電磁波波形と同様の特性を有することから、アンテナの代わりに高周波ＣＴを用いることで、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the third embodiment, the current waveform generated by the PD is detected. From the polarity of the applied voltage when the PD is generated and the waveform length of the current waveform, the bubble PD and the foreign PD are detected. A reliable and simple determination can be made. Since the current waveform basically has the same characteristics as the electromagnetic wave waveform, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained by using the high-frequency CT instead of the antenna.
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって生じる電流の、印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、先の実施の形態１で説明したように、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。 In the above description, regarding the foreign substance PD, the difference in waveform length depending on the polarity of the applied voltage of the current generated by the PD when the foreign substance is in contact with the high voltage side has been described. However, actually, as described in the first embodiment, the needle may come into contact with the low-pressure side, and in this case, the relationship between the waveform length and the polarity described above is different.
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。 That is, in the case where the needle is in contact with the low pressure side, a long waveform of several μs is observed when the applied voltage is negative, and a long waveform is not observed in the positive polarity. From this, it can be determined that the foreign matter exists on the high-pressure side if the generation phase of the long waveform is positive, and that the foreign matter exists on the low-pressure side if a long waveform occurs in the negative polarity.
また、先の実施の形態２では、電磁波の波形長の差分によるＰＤ種別判別方法を説明したが、本実施の形態３においても、先の実施の形態２と同様に、電流の波形長の差分により、ＰＤ種別を判別することも可能である。 In the second embodiment, the PD type determination method based on the difference in the waveform length of the electromagnetic wave has been described. However, in this third embodiment as well, the difference in the waveform length of the current is the same as in the second embodiment. Thus, it is possible to determine the PD type.
さらに、異物と気泡とが混在する場合についても、先の実施の形態１、２で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。 Furthermore, the case where foreign substances and bubbles are mixed can be dealt with by applying the same concept as the judgment criteria of Table 1 described in the first and second embodiments.
１ アンテナ、２ 計測器、３ 判別装置、４ 結果表示装置、５ 高周波ＣＴ。 1 antenna, 2 measuring instrument, 3 discriminating device, 4 result display device, 5 high frequency CT.
Claims (5)
前記部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、
前記波形長および前記極性に基づいて前記部分放電種別を判別する判別装置と
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。 A partial discharge type discriminating device for detecting the partial discharge when an insulation abnormality occurs due to partial discharge inside the oil-insulated equipment, and discriminating the partial discharge type,
A sensor for detecting a signal generated by the partial discharge;
A measuring instrument for measuring a waveform length of the signal generated by the partial discharge, and a polarity of an applied voltage when the partial discharge occurs;
And a discriminator for discriminating the partial discharge type based on the waveform length and the polarity.
前記センサーは、前記部分放電により発生する前記信号として、放電時に発生する電磁波を検出可能な電磁波センサー、または放電時に発生する電流を検出可能な高周波ＣＴであることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。 In the partial discharge type discrimination device for oil insulation equipment according to claim 1,
The sensor is an electromagnetic sensor capable of detecting an electromagnetic wave generated at the time of discharge or a high-frequency CT capable of detecting an electric current generated at the time of discharge as the signal generated by the partial discharge. Discharge type discrimination device.
前記判別装置は、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長を有し、前記計測器により計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに前記所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別する
ことを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。 In the partial discharge type discrimination device for oil insulation equipment according to claim 1 or 2,
The discriminator has a predetermined reference waveform length that is a threshold for discriminating the partial discharge type, and measures in both polarities of the applied voltage based on the waveform length and the polarity measured by the measuring instrument. When both of the measured waveform lengths are less than the predetermined reference waveform length, it is determined that the generated partial discharge is a bubble partial discharge, and the respective waveform lengths measured in both polarities of the applied voltage are determined. When any one of these is equal to or longer than the predetermined reference waveform length, it is determined that the generated partial discharge is a foreign substance partial discharge.
前記判別装置の有している前記所定の基準波形長は、１μｓ以上の値が設定されていることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。 In the partial discharge type discrimination device for oil insulation equipment according to claim 3,
The predetermined reference waveform length possessed by the discriminating device is set to a value of 1 μs or more, and the partial discharge type discriminating device for oil-insulated equipment.
前記部分放電により発生する信号を検出するステップと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、
計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップと
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別方法。 A partial discharge type determination method for detecting the partial discharge when an insulation abnormality occurs due to partial discharge inside the oil-insulated equipment, and determining a partial discharge type,
Detecting a signal generated by the partial discharge;
Measuring the waveform length of the signal generated by the partial discharge, and the polarity of the applied voltage when the partial discharge occurs;
When each of the measured waveform lengths in both polarities of the applied voltage is less than a predetermined reference waveform length that is a threshold for determining a partial discharge type based on the measured waveform length and the polarity In the case where it is determined that the generated partial discharge is a bubble partial discharge, and one of the respective waveform lengths measured in both polarities of the applied voltage is equal to or greater than the predetermined reference waveform length, And a step of discriminating that the generated partial discharge is a foreign substance partial discharge.
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