JP2019179010A - Pulse measurement apparatus and pulse measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス計測器およびパルス計測法に関する。 The present invention relates to a pulse measuring instrument and a pulse measuring method.
近年、鉄鋼、石油などの生産設備や、電力設備などにおいて多数の電気機器が使用されている。電気機器の使用により、効率的な電力輸送や様々な製品を大量かつ効率的に生産することが可能となり、豊かな世の中が築かれている。 In recent years, a large number of electric devices are used in production facilities such as steel and oil, and power facilities. The use of electrical equipment makes it possible to efficiently transport electricity and produce various products in large quantities and efficiently, creating a prosperous world.
その一方で、これらの電気機器の信頼性向上に対する要求は、ますます高度なものになっており、事故を未然に防止するなどの目的で、様々な手段が構築されている。例えば、電気機器内で発生した部分放電を検出する、部分放電測定などの手段が広く利用されている。 On the other hand, the demands for improving the reliability of these electric devices are becoming increasingly sophisticated, and various means have been established for the purpose of preventing accidents in advance. For example, means such as partial discharge measurement for detecting a partial discharge generated in an electric device are widely used.
「部分放電」は、電気機器内の絶縁体中に空隙（ボイド）や異物の混入などが存在すると、電圧をかけた際に、その空隙部分あるいは異物を起点として発生する局所的な放電である。部分放電が繰り返し発生すると、絶縁破壊が引き起こされることが知られている。「部分放電測定」は、絶縁破壊が引き起こされる前に、電気機器内で部分放電が発生していることを検出するための有効な手段である。 “Partial discharge” is a local discharge that starts when a voltage is applied when a void or a foreign substance is mixed in an insulator in an electric device. . It is known that when partial discharge is repeatedly generated, dielectric breakdown is caused. “Partial discharge measurement” is an effective means for detecting the occurrence of partial discharge in an electrical device before dielectric breakdown is caused.
部分放電は、例えば、測定対象の電気機器の接地線に高周波変流器（ＣＴ）などを接続して、測定される電流や電圧などのパルス信号（電気信号）から検出することができる。部分放電は、パルス信号をマッピングした測定波中に含まれる不規則なピークとして検出される。 For example, the partial discharge can be detected from a pulse signal (electric signal) such as a current or a voltage to be measured by connecting a high-frequency current transformer (CT) or the like to the ground line of the electric device to be measured. The partial discharge is detected as an irregular peak included in the measurement wave to which the pulse signal is mapped.
従来の部分放電の検出は、測定対象の電力ケーブルの端部に、高周波変流器を取り付け、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を測定して行われる（特許文献１参照）。ところが、このように測定した場合、測定感度が低いため、実際に発生している信号の数％〜数十％程度の信号しか検出できず、検出された信号は、ノイズとの区別がつきにくい。したがって、電力ケーブル内の部分放電を感度良く正確に検出することは難しい。 Conventional partial discharge detection is performed by attaching a high-frequency current transformer to the end of the power cable to be measured and measuring the arrival time difference between the pulse signal and a plurality of pulses (see Patent Document 1). However, when measured in this way, the measurement sensitivity is low, so only a few percent to several tens of percent of the signal actually generated can be detected, and the detected signal is difficult to distinguish from noise. . Therefore, it is difficult to accurately detect the partial discharge in the power cable with high sensitivity.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電力ケーブル内の部分放電を感度良く正確に検出することを可能とする、パルス計測器およびパルス計測法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a pulse measuring instrument and a pulse measuring method capable of accurately detecting a partial discharge in a power cable with high sensitivity.
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
（１）本発明の一態様に係るパルス計測器は、Ｎ相交流回路（Ｎは自然数）を構成するＮ本の電力ケーブルのうち、所定の１本のケーブルにおける所定の位置に取り付ける第一変流器と、残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルに取り付ける第二変流器と、前記第一変流器の出力信号と前記第二変流器の出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する第一計測手段と、を備えている。 (1) A pulse measuring instrument according to an aspect of the present invention is a first variation attached to a predetermined position in a predetermined one of N power cables constituting an N-phase AC circuit (N is a natural number). A current transformer, a second current transformer attached to the remaining (N-1) cables or less, and a difference between an output signal of the first current transformer and an output signal of the second current transformer. First measuring means for dynamically amplifying and measuring the arrival time difference between the pulse signal and the plurality of pulses.
（２）上記（１）に記載のパルス計測器において、前記第一変流器の出力信号と前記第二変流器の出力信号とを和動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する第二計測手段を、備えていることが好ましい。 (2) In the pulse measuring instrument according to (1) above, the output signal of the first current transformer and the output signal of the second current transformer are summed and amplified to arrive at the pulse signal and a plurality of pulses. It is preferable to include a second measuring means for measuring the time difference.
（３）上記（１）または（２）のいずれかに記載のパルス計測器において、前記第一変流器、前記第二変流器の一方または両方が、クランプ型あるいは貫通型高周波変流器、ロゴスキーコイル、または面電流センサのいずれかであってもよい。 (3) In the pulse measuring instrument according to any one of (1) and (2), one or both of the first current transformer and the second current transformer is a clamp-type or through-type high-frequency current transformer. , A Rogowski coil, or a surface current sensor.
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載のパルス計測器において、前記第一計測手段、前記第二計測手段の一方または両方が、前記第一変流器、前記第二変流器の出力信号を、それぞれ選別する第一フィルタ、第二フィルタと、選別されて前記第一フィルタを通過した出力信号、前記第二フィルタを通過した出力信号を、それぞれ増幅する増幅器と、増幅された前記出力信号について信号処理された結果を表示する表示部と、を備えていてもよい。 (4) In the pulse measuring instrument according to any one of (1) to (3), one or both of the first measuring unit and the second measuring unit are the first current transformer, the first measuring unit, and the second measuring unit. A first filter and a second filter that respectively select the output signals of the two current transformers; an amplifier that amplifies the output signal that has been selected and passed through the first filter; and the output signal that has passed through the second filter; A display unit that displays a result of signal processing of the amplified output signal.
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載のパルス計測器において、前記第一計測手段、前記第二計測手段の一方または両方が、計測時間の基準としてＧＰＳ（全地球測位システム）信号を受信する、受信手段を備えていてもよい。 (5) In the pulse measuring instrument according to any one of the above (1) to (4), one or both of the first measuring unit and the second measuring unit may use GPS (global (Positioning system) A receiving means for receiving a signal may be provided.
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載のパルス計測器において、接地面から絶縁されており、他の計測器との信号伝送を行う光伝送手段を備えていてもよい。 (6) In the pulse measuring instrument according to any one of (1) to (5), the pulse measuring instrument may be provided with an optical transmission unit that is insulated from the ground plane and performs signal transmission with another measuring instrument. Good.
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載のパルス計測器において、Ｎ相交流回路は、三相交流回路であってもよい。 (7) In the pulse measuring instrument according to any one of (1) to (6), the N-phase AC circuit may be a three-phase AC circuit.
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のパルス計測器において、電磁波、超音波、振動のうち、少なくとも１つの波動を検出する波動検出手段を備えていてもよい。 (8) The pulse measuring instrument according to any one of (1) to (7) may include a wave detection unit that detects at least one wave among electromagnetic waves, ultrasonic waves, and vibrations.
（９）本発明の一態様に係るパルス計測法は、Ｎ相交流回路（Ｎは自然数）を構成するＮ本の電力ケーブルのうち、所定の１本のケーブルにおける所定の位置で発生する第一出力信号を、前記１本のケーブルに第一変流器を取り付けて計測する工程と、残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルで発生する第二出力信号を、前記（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルに取り付けて計測する工程と、前記第一出力信号と前記第二出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する工程と、を、有する。 (9) A pulse measurement method according to an aspect of the present invention is a first method that is generated at a predetermined position in a predetermined one of N power cables constituting an N-phase AC circuit (N is a natural number). The step of measuring the output signal by attaching a first current transformer to the one cable, and the second output signal generated by the remaining (N-1) or less cables are the (N -1) A process of attaching to or measuring a number of cables or less cables, and differentially amplifying the first output signal and the second output signal, and measuring the arrival time difference between the pulse signal and a plurality of pulses A process.
（１０）上記（９）に記載のパルス計測法において、前記第一出力信号と前記第二出力信号とを和動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する工程を有することが好ましい。 (10) In the pulse measuring method according to (9), the method includes a step of performing amplifying and amplifying the first output signal and the second output signal to measure a difference between arrival times of the pulse signal and a plurality of pulses. Is preferred.
（１１）上記（９）または（１０）のいずれかに記載のパルス計測法において、前記第一変流器、前記第二変流器の取り付け位置を変更しながら、前記１本のケーブル、前記（Ｎ−１）本のケーブルのそれぞれにおいて、複数の位置で発生する、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測してもよい。 (11) In the pulse measurement method according to any of (9) and (10) above, while changing the mounting position of the first current transformer and the second current transformer, the one cable, (N-1) In each of the cables, the arrival time difference between a pulse signal and a plurality of pulses generated at a plurality of positions may be measured.
本発明のパルス計測は、Ｎ相交流回路を構成するＮ本の電力ケーブルのうち１本の電力ケーブルにおいて、部分放電が予想される所定の箇所に変流器を取り付け、さらに、他の電力ケーブルに別の変流器を取り付けて行う。本発明のパルス計測によれば、これらの２つの変流器で計測された信号出力を差動増幅することにより、部分放電に起因した信号を、判別するのに十分な大きさで出力することができる。そうして得られた信号出力に基づいて、電力ケーブル内の部分放電を正確に検出することができる。 In the pulse measurement of the present invention, a current transformer is attached to a predetermined portion where partial discharge is expected in one of the N power cables constituting the N-phase AC circuit. It is done by attaching another current transformer. According to the pulse measurement of the present invention, the signal output measured by these two current transformers is differentially amplified, so that the signal resulting from the partial discharge is output in a sufficient size for discrimination. Can do. Based on the signal output thus obtained, partial discharge in the power cable can be accurately detected.
以下、本発明を適用した実施形態に係るパルス計測器およびパルス計測法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, a pulse measuring instrument and a pulse measuring method according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately changed and implemented without changing the gist thereof.
図１は、本発明の一実施形態に係るパルス計測器１００の構成を模式的に示す図である。パルス計測器１００は、Ｎ相交流回路を構成するＮ本の電力ケーブルＣ１〜ＣＮ（Ｎは自然数）のうち、所定の１本の電力ケーブルＣ１における所定の位置に取り付ける第一変流器１０１と、残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数の電力ケーブルＣ２〜ＣＮに取り付ける第二変流器１０２と、第一変流器１０１の出力信号と第二変流器１０２の出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する第一計測手段１０３と、を備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
電力ケーブルＣ１〜ＣＮは、同軸ケーブルであって、それぞれ、高圧導体Ｈ１〜ＨＮを中心軸として、その周りに絶縁層、半導体層等を挟んで金属のシースＬ１〜ＬＮが巻かれてなる。電力ケーブルＣ１〜ＣＮのそれぞれの高圧導体Ｈ１〜ＨＮは、一端が電源Ｅに接続され、他端がそれぞれ負荷Ｒ１〜ＲＮに接続されている。シースＬ１〜ＬＮは接地されている。ここでの電力ケーブルＣ１〜ＣＮには、洞道等の様々な場所に付設されるものが含まれる。 The power cables C 1 to C N are coaxial cables, each having a metal sheath L 1 to L N sandwiching an insulating layer, a semiconductor layer, and the like around the high voltage conductors H 1 to H N as a central axis. It will be rolled up. One end of each of the high voltage conductors H 1 to H N of the power cables C 1 to C N is connected to the power source E, and the other end is connected to the loads R 1 to R N , respectively. The sheaths L 1 to L N are grounded. The power cable C 1 -C N herein include those attached to various locations sinus tract and the like.
ここでは、１本の電力ケーブルＣ１の絶縁層において部分放電（絶縁異常）が発生しており、他の電力ケーブルＣ２〜ＣＮでは部分放電が発生していないとする。電力ケーブルＣ１の部分放電が発生していると推定される箇所（発生点）Ｐにおいて、その周りを囲むように第一変流器１０１が取り付けられている。さらに、電力ケーブルＣ１を除いた（Ｎ−１）本の電力ケーブルＣ２〜ＣＮに対し、それらを一つに束ねて囲むように第二変流器１０２が取り付けられている。
Here, the one partial discharge in the insulation layer of the power cable C 1 (insulation abnormality) has occurred and other power cable C 2 -C N in partial discharge is not generated. A first
第二変流器１０２は、電力ケーブルＣ１以外の電力ケーブルのうち、少なくとも１本を囲むように取り付けられていればよいが、囲む本数が多いほど好ましく、図１に示すように、（Ｎ−１）本全部を囲むことにより、最大の効果が得られる。
The second
図１では、電力ケーブルＣ１が、並んだＮ本の電力ケーブルの中で端に配置ある場合を例示しているが、電力ケーブルＣ１は、他の電力ケーブルで挟まれる位置にあってもよい。この場合にも、第二変流器１０２は、電力ケーブルＣ１を除いた他の電力ケーブルＣ２〜ＣＮを囲むように取り付けられている。
In Figure 1, the power cable C 1, but illustrates a case where one arrangement the edge in the N number of power cables which are arranged, the power cable C 1 is also in a position sandwiched by another power cable Good. In this case, the second
第一変流器１０１、第二変流器１０２としては、公知の高周波変流器（ＨＦＣＴ）を用いることができ、それらの一方または両方が、貫通型あるいはクランプ型高周波変流器、ロゴスキーコイル、または面電流センサのいずれかであってもよい。
As the first
図２は、電力ケーブルＣ１における、部分放電による約１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波パルスの伝搬経路を示す図である。高圧導体Ｈ１を流れるパルス電流Ｉのうち、一部はシースＬ１を経由して接地面に流れ、他の一部はシースＬ１を伝って流れる。さらに、高圧導体Ｈ１を流れるパルス電流は、その周囲に磁界を発生させ、相互誘導により、電力ケーブルＣ１の近傍にある他の電力ケーブルの高圧導体、シース等に電流を発生させる。 2, the power cable C 1, is a diagram showing a propagation path of radio-frequency pulses about 10kHz~10GHz by partial discharge. Of the pulse current I flowing through the high pressure conductor H 1, part flows to the ground plane via the sheath L 1, the other part flows down along the sheath L 1. Moreover, the pulse current flowing through the high pressure conductor H 1 generates a magnetic field around it, by mutual induction, other power cables of the high voltage conductor in the vicinity of the power cable C 1, to generate a current in the sheath or the like.
部分放電の高周波パルスは、発生点Ｐから電源Ｅ側および負荷Ｒ１側に、電荷保存則を満足しながら分離し、分布定数回路である高圧導体Ｈ１に沿って伝搬する。伝搬する高周波パルスのうち、一部はシースＬ１に伝搬し、残りは電力ケーブルＣ１の端部に到達し、そこで透過と反射を起こす。透過した高周波パルスは、電力ケーブル端末に接続された電源や負荷Ｒ１〜ＲＮを経由してグラウンドＧに至る。この高周波パルスは、シースＬ１とグラウンドＧとの結合を介して、シースＬ１を通り、部分放電の発生点Ｐに戻る。 The high frequency pulse of the partial discharge is separated from the generation point P to the power source E side and the load R 1 side while satisfying the charge conservation law, and propagates along the high voltage conductor H 1 which is a distributed constant circuit. Of propagating RF pulse, a portion thereof is propagated to the sheath L 1, the remainder reaches the end of the power cable C 1, where cause transmission and reflection. The transmitted high-frequency pulse reaches the ground G via the power source connected to the power cable terminal and the loads R 1 to R N. The high-frequency pulse passes through the sheath L 1 through the coupling between the sheath L 1 and the ground G and returns to the generation point P of the partial discharge.
第一計測手段１０３は、電力ケーブルＣ１〜ＣＮの全てに高周波電流を流したときに、第一変流器１０１において得られる出力信号と、第二変流器１０２において得られる出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する。ここで計測されるパルスの到達時間差は、部分放電による信号に相当するものである。これが正の値（ゼロでない値）を示す場合に、部分放電が起きていると推定される箇所（発生点Ｐ）において、実際に部分放電が発生していると判断することができ、反対にゼロである場合には、当該箇所Ｐにおいて部分放電が発生していないと判断することができる。
First measuring means 103, when the flow of all the high-frequency current of the power cable C 1 -C N, an output signal obtained in the first flexure
図１に示すように、パルス計測器１００は、さらに、第一変流器１０１の出力信号と第二変流器１０２の出力信号とを和動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する、第二計測手段１０４を備えていることが好ましい。第二計測手段１０４で計測されるパルスの到達時間差は、外部から入ってくるノイズに相当するものである。この計測値を、第一計測手段１０３での計測値から差し引くことによって、部分放電のみによる信号を正確に検出することができる。第二計測手段１０４は、第一計測手段１０３と一体であってもよいし、別体であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
また、パルス計測器１００は、グラウンドＧから絶縁されていることが好ましく、他の計測器との信号伝送を行う光伝送手段を備えていてもよい。
The
また、パルス計測器１００は、電磁波、超音波、振動等の波動のうち、少なくとも１つの波動を検出する波動検出手段を備えていることが好ましい。第一計測手段１０３、第二計測手段１０４で得られたパルス信号について、波動検出手段で検出された波動による信号と、相互比較を行いながら評価することによって、パルス発生源の特定の正確性を高めることができる。
Moreover, it is preferable that the
第一計測手段１０３、第二計測手段１０４の一方または両方が、第一変流器１０１、第二変流器１０２の出力信号を、それぞれ選別する第一フィルタ、第二フィルタと、選別されて第一フィルタを通過した出力信号、第二フィルタを通過した出力信号を、それぞれ増幅する増幅器と、増幅された出力信号について信号処理された結果を表示する表示部と、を備えていることが好ましい。
One or both of the first measuring means 103 and the second measuring means 104 are selected as a first filter and a second filter for selecting the output signals of the first
第一計測手段１０３、第二計測手段１０４の一方または両方が、計測時間の基準としてＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）信号を受信する、受信手段を備えていてもよい。
One or both of the
本実施形態に係るパルス計測は、上述した構成を有するパルス計測器１００を用い、主に、次の工程Ａ〜Ｃを経て行うことができる。
The pulse measurement according to the present embodiment can be performed mainly through the following steps A to C using the
（工程Ａ）
Ｎ相交流回路（Ｎは自然数）を構成するＮ本の電力ケーブルのうち、所定の１本のケーブルにおける所定の位置で発生する第一出力信号を、１本のケーブルに第一変流器１０１を取り付けて計測する。
(Process A)
Of the N power cables constituting the N-phase AC circuit (N is a natural number), the first
（工程Ｂ）
残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルで発生する第二出力信号を、（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルに第二変流器１０２を取り付けて計測する。
(Process B)
The second output signal generated by the remaining (N-1) or less cables is measured by attaching the second
（工程Ｃ）
第一計測手段１０３を用いて第一出力信号と第二出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する。
(Process C)
The first output signal and the second output signal are differentially amplified using the first measuring means 103, and the arrival time difference between the pulse signal and the plurality of pulses is measured.
なお、工程Ｃの前、後あるいは工程Ｃと同時に、工程Ｄとして、第二変流器１０４を用いて第一出力信号と第二出力信号とを和動増幅し、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測してもよい。
In addition, before the process C, after the process C or simultaneously with the process C, as the process D, the first output signal and the second output signal are summed and amplified using the second
これらの工程を経ることによって、電力ケーブル内の部分放電（絶縁異常）を正確に検出することができる。 Through these steps, partial discharge (insulation abnormality) in the power cable can be accurately detected.
本実施形態のパルス計測法では、第一変流器１０１、第二変流器１０２の取り付け位置を変更しながら、１本のケーブル、（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルのそれぞれにおいて、複数の位置で発生する、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測することができる。したがって、部分放電について、その発生位置によらず、電力ケーブルの端部で計測を行う従来の計測法に比べて、高い出力の信号を得ることができ、高精度の計測を行うことができる。
In the pulse measurement method of the present embodiment, each of one cable, (N−1) cables or less is changed while changing the mounting positions of the first
以上のように、本実施形態に係るパルス計測は、Ｎ相交流回路を構成するＮ本の電力ケーブルのうち１本の電力ケーブルにおいて、部分放電が予想される所定の箇所に変流器を取り付け、さらに、他の電力ケーブルに別の変流器を取り付けて行う。本実施形態のパルス計測によれば、これらの２つの変流器で計測された信号出力を差動増幅することにより、部分放電に起因した信号を、判別するのに十分な大きさで出力することができる。さらに、２つの変流器で計測された信号出力を和動増幅することにより、外部から入ってくるノイズを除去した信号出力が得られる。そうして得られた信号出力に基づいて、電力ケーブル内の絶縁異常を正確に検出することができる。 As described above, in the pulse measurement according to the present embodiment, a current transformer is attached to a predetermined portion where partial discharge is expected in one of the N power cables constituting the N-phase AC circuit. In addition, another current transformer is attached to another power cable. According to the pulse measurement of the present embodiment, the signal output measured by these two current transformers is differentially amplified, so that the signal resulting from the partial discharge is output with a magnitude sufficient for discrimination. be able to. Furthermore, the signal output measured by the two current transformers is summed and amplified to obtain a signal output from which noise coming from the outside is removed. Based on the signal output thus obtained, an insulation abnormality in the power cable can be accurately detected.
以下、実施例により、本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.
（実施例１）
三相交流回路を構成する３本の電力ケーブルに対し、１本の電力ケーブルで部分放電を発生させた状態で、上記実施形態に係るパルス計測を行った。その具体的な手順について説明する。
Example 1
The pulse measurement according to the above embodiment was performed in a state where partial discharge was generated with one power cable for the three power cables constituting the three-phase AC circuit. The specific procedure will be described.
まず、３本の電力ケーブルのうち、１本の電力ケーブルにおいて部分放電を発生させ、発生位置を囲むように、第一変流器を取り付け、残りの２本の電力ケーブルに対し、それらを束ねるように第二変流器を取り付けた。 First, among the three power cables, partial discharge is generated in one power cable, the first current transformer is attached so as to surround the generation position, and the remaining two power cables are bundled together. A second current transformer was attached.
次に、３本の電力ケーブルのそれぞれの高圧導体に対し、５０Ωの負荷を接続した状態で、関数発生器を用いて１０Ｖ、立ち上がり時間２００ｋＨｚの高周波電圧の矩形波を印加した。第一変流器、第二変流器のそれぞれにおいて出力信号を計測し、第一計測手段において２つの出力信号を差動増幅した。 Next, with a 50Ω load connected to each of the high-voltage conductors of the three power cables, a rectangular wave with a high frequency voltage of 10 V and a rise time of 200 kHz was applied using a function generator. The output signals were measured in each of the first current transformer and the second current transformer, and the two output signals were differentially amplified in the first measuring means.
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、掃引時間を１μｓ／ｄｉｖ、４０ｎｓ／ｄｉｖとしたときの結果を示すグラフである。グラフの横軸は計測時間［ｓ］を示し、グラフの縦軸は出力電圧［Ｖ］を示している。第一変流器における出力信号を実線で示し、第二変流器における出力信号を破線で示し、それらを差動増幅した信号を一点鎖線で示している。比較のため、３つの波形を、互いに重ならないようにグラフの縦軸方向にずらして示している。図３（ａ）のグラフに比べて、掃引時間を短くした図３（ｂ）のグラフでは、パルスをより鮮明に検出できている。第一変流器における出力信号の波形はほぼフラットに見えるが、差動増幅した信号の波形は、部分放電による信号を強調したものとなっている。 FIGS. 3A and 3B are graphs showing the results when the sweep time is 1 μs / div and 40 ns / div, respectively. The horizontal axis of the graph indicates the measurement time [s], and the vertical axis of the graph indicates the output voltage [V]. The output signal in the first current transformer is indicated by a solid line, the output signal in the second current transformer is indicated by a broken line, and a signal obtained by differentially amplifying them is indicated by a one-dot chain line. For comparison, the three waveforms are shifted in the vertical axis direction of the graph so as not to overlap each other. In the graph of FIG. 3B in which the sweep time is shortened compared to the graph of FIG. 3A, pulses can be detected more clearly. The waveform of the output signal in the first current transformer looks almost flat, but the waveform of the differentially amplified signal emphasizes the signal due to partial discharge.
次に、同じ３本の電力ケーブルのそれぞれの高圧導体に対し、５０Ωの負荷を接続した状態で、部分放電パルス校正器を用いて１０Ｖ、立ち上がり時間２００ｋＨｚの高周波電圧の部分放電模擬パルスを印加した。第一変流器、第二変流器のそれぞれにおいて出力信号を計測し、第一計測手段において２つの出力信号を差動増幅した。 Next, a partial discharge simulation pulse having a high frequency voltage of 10 V and a rise time of 200 kHz was applied to each of the high voltage conductors of the same three power cables using a partial discharge pulse calibrator with a 50Ω load connected. . The output signals were measured in each of the first current transformer and the second current transformer, and the two output signals were differentially amplified in the first measuring means.
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、掃引時間を１μｓ／ｄｉｖ、４０ｎｓ／ｄｉｖとしたときの結果を示すグラフである。グラフの横軸は計測時間［ｓ］を示し、グラフの縦軸は出力電圧［Ｖ］を示している。第一変流器における出力信号を実線で示し、第二変流器における出力信号を破線で示し、それらを差動増幅した信号を一点鎖線で示している。比較のため、３つの波形を、互いに重ならないようにグラフの縦軸方向にずらして示している。図４（ａ）のグラフに比べて、掃引時間を短くした図４（ｂ）のグラフでは、パルスをより鮮明に検出できている。第一変流器における出力信号の波形はほぼフラットに見えるが、差動増幅した信号の波形は、部分放電による信号を強調したものとなっている。 FIGS. 4A and 4B are graphs showing the results when the sweep time is 1 μs / div and 40 ns / div, respectively. The horizontal axis of the graph indicates measurement time [s], and the vertical axis of the graph indicates output voltage [V]. The output signal in the first current transformer is indicated by a solid line, the output signal in the second current transformer is indicated by a broken line, and a signal obtained by differentially amplifying them is indicated by a one-dot chain line. For comparison, the three waveforms are shifted in the vertical axis direction of the graph so as not to overlap each other. In the graph of FIG. 4B in which the sweep time is shortened compared to the graph of FIG. 4A, pulses can be detected more clearly. The waveform of the output signal in the first current transformer looks almost flat, but the waveform of the differentially amplified signal emphasizes the signal due to partial discharge.
次に、図３、４の差動増幅した信号の波形に対してフーリエ変換を行い、信号の周波数依存性を示すフーリエ係数を算出した。続いて、部分放電の発生箇所において、このフーリエ係数に対してフーリエ逆変換を行い、分布定数としての周波数を算出した。この周波数は高いものであることから、第一変流器において計測された出力信号が、部分放電の影響によって発生したものであると推定することができる。すなわち、上記手順によって、電力ケーブルの所定の位置の周波数を計測することにより、その位置で部分放電が発生しているかどうかの判定を行うことができる。 Next, Fourier transformation was performed on the waveform of the differentially amplified signal in FIGS. 3 and 4 to calculate a Fourier coefficient indicating the frequency dependence of the signal. Subsequently, the Fourier inverse transform was performed on the Fourier coefficient at the location where the partial discharge occurred, and the frequency as a distribution constant was calculated. Since this frequency is high, it can be estimated that the output signal measured in the first current transformer is generated by the influence of partial discharge. That is, by measuring the frequency at a predetermined position of the power cable by the above procedure, it can be determined whether or not a partial discharge has occurred at that position.
１００・・・パルス計測器
１０１・・・第一変流器
１０２・・・第二変流器
１０３・・・第一計測手段
１０４・・・第二計測手段
Ｃ１〜ＣＮ・・・電力ケーブル
Ｅ・・・電源
Ｇ・・・グラウンド
Ｈ１〜ＨＮ・・・高圧導体
Ｌ１〜ＬＮ・・・金属シース
Ｐ・・・部分放電の発生点
Ｒ１〜ＲＮ・・・負荷
100 ...
Claims (11)
残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルに取り付ける第二変流器と、
前記第一変流器の出力信号と前記第二変流器の出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する第一計測手段と、を備えていることを特徴とするパルス計測器。 A first current transformer attached to a predetermined position in a predetermined one of N power cables constituting an N-phase AC circuit (N is a natural number);
A second current transformer attached to the remaining (N-1) or fewer cables;
A first measuring means for differentially amplifying the output signal of the first current transformer and the output signal of the second current transformer to measure the arrival time difference between the pulse signal and the plurality of pulses; A pulse measuring instrument.
前記第一変流器、前記第二変流器の出力信号を、それぞれ選別する第一フィルタ、第二フィルタと、
選別されて前記第一フィルタを通過した出力信号、前記第二フィルタを通過した出力信号を、それぞれ増幅する増幅器と、
増幅された前記出力信号について信号処理された結果を表示する表示部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパルス計測器。 One or both of the first measuring means and the second measuring means are
A first filter and a second filter for selecting output signals of the first current transformer and the second current transformer, respectively;
An amplifier that amplifies the output signal that has been selected and passed through the first filter, and the output signal that has passed through the second filter;
The pulse measuring device according to claim 1, further comprising: a display unit that displays a result of signal processing on the amplified output signal.
残りの（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルで発生する第二出力信号を、前記（Ｎ−１）本またはこれ以下の本数のケーブルに取り付けて計測する工程と、
前記第一出力信号と前記第二出力信号とを差動増幅して、パルス信号および複数のパルスの到達時間差を計測する工程と、を、有することを特徴とするパルス計測法。 Of the N power cables constituting the N-phase AC circuit (N is a natural number), the first output signal generated at a predetermined position in the predetermined one cable is supplied to the first current transformer. Attaching and measuring,
Attaching the second output signal generated by the remaining (N-1) or less cables to the (N-1) or less cables and measuring the second output signals;
And a step of differentially amplifying the first output signal and the second output signal to measure an arrival time difference between the pulse signal and a plurality of pulses.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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