JP2951523B2

JP2951523B2 - 電力ケーブル線路の部分放電測定方法

Info

Publication number: JP2951523B2
Application number: JP30614293A
Authority: JP
Inventors: 義雄丸山; 正基松木; 英俊安井; 敏幸佐藤; 俊貴坂本
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH07159477A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力ケーブル線路の部
分放電測定方法に関し、特に本発明は、部分放電信号と
ノイズを識別し、精度の高い測定をすることが可能な電
力ケーブル線路の部分放電測定方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電力ケーブル線路の部分放電測定方法と
しては、従来、電力ケーブル線路の中間絶縁接続部等に
箔電極と検出インピーダンスを取り付け、部分放電発生
時に生ずる部分放電パルスを上記箔電極と検出インピー
ダンスにより測定し、その波形、周波数等をオッシロス
コープ、スペクトル・アナライザ等の波形観測装置によ
り人間が目視観察し、経験的に部分放電信号かノイズか
を識別していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、測定時に人間が立ち会う必要があり、定量的な判定
を行うことができなかった。このため、精度が悪く、多
くの時間を要するといった問題点があった。本発明は上
記した従来技術の問題点を解決するためになされたもの
であって、本発明の目的は、外部から侵入するノイズの
識別を自動的に行うことができるようにすることによ
り、精度の高い部分放電測定を行うことである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、絶縁接続部もしくは絶
縁接続部を挟んだ両側の電力ケーブル線路で発生する部
分放電を測定する電力ケーブル線路の部分放電測定方法
において、上記絶縁接続部で測定された信号について、
信号強度の周波数特性Ａ（ｆ）を求め、求めた周波数特
性Ａ（ｆ）を、測定点と部分放電発生箇所間の距離に応
じた伝達関数Ｃ（ｆ）より、次の式で補正して補正され
た周波数特性Ａ’（ｆ）を求め、Ａ’（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ｃ（ｆ）補正された周波数特性Ａ’（ｆ）と、予め計測した部分
放電のモデルとなる周波数特性との相似の度合いを求
め、両者の相似の度合いが所定の範囲内にあるとき、上
記測定された信号が部分放電信号であると判定するよう
にしたものである。

【０００５】本発明の請求項２の発明は、絶縁接続部も
しくは絶縁接続部を挟んだ両側の電力ケーブル線路で発
生する部分放電を測定する電力ケーブル線路の部分放電
測定方法において、電力ケーブル線路における信号伝播
の伝達関数Ｃ（ｆ）を各距離について求めておき、上記
絶縁接続部で測定された信号について、信号強度の周波
数特性Ａ（ｆ）を求め、求めた周波数特性Ａ（ｆ）を、
上記伝達関数Ｃ（ｆ）より、次の式で補正して各距離に
おける周波数特性Ａ’（ｆ）を求め、Ａ’（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ｃ（ｆ）上記伝達関数により補正された各周波数特性と、予め計
測した部分放電のモデルとなる周波数特性との相似の度
合いを求め、求めた相似の度合いのうち、最も高いもの
の相似度が所定の範囲内にあるとき、上記測定された信
号が部分放電信号であると判定するとともに、最も相似
度が高い周波数特性を得た伝達関数Ｃ（ｆ）から測定点
と部分放電発生箇所間の距離を推定するようにしたもの
である。

【０００６】

【作用】図１はノイズ信号の周波数特性と部分放電信号
の周波数特性の一例を示す図であり、同図（ａ）はノイ
ズ信号の周波数特性を示し、（ｂ）は部分放電信号の周
波数特性を示す。また、同図（ｂ）において、Ａは電力
ケーブルに校正用の模擬パルスを注入して得た周波数特
性であり、Ｄは実験室で測定した実際の部分放電パルス
の周波数特性である。同図から明らかなように（ａ）と
（ｂ）の周波数特性には明らかな違いがある。

【０００７】したがって、測定された信号の周波数特性
を求め、求めた周波数特性とモデルとなる部分放電信号
の周波数特性とを比較し、その相似性を調べることによ
り測定された信号が部分放電信号か否かを判別すること
ができる。また、部分放電が遠方で発生している場合に
は、部分放電信号が測定点まで伝播する間に周波数特性
は変化する。そこで、部分放電が遠方で発生していると
推定される場合には、測定された信号の周波数特性を、
部分放電発生点から測定点までの信号伝播路の伝達関数
で補正することにより、モデルとなる部分放電信号の周
波数特性との相似性を求めることができる。

【０００８】上記相似性は次の手法により求めることが
できる。 (i) 正規化測定された信号の周波数特性をＡ（ｆ）とし、また、部
分放電信号の周波数特性をＤ（ｆ）とする。測定周波数
範囲ｆ1 〜ｆ2 でのＡ（ｆ）の平均値をAve.（Ａ）、Ｄ
（ｆ）の平均値をAve.（Ｄ）とし上記Ａ（ｆ）とＤ
（ｆ）を正規化し、それぞれＢ（ｆ）、Ｅ（ｆ）を求め
る。

【０００９】Ｂ（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ave.（Ａ）…（１）Ｅ（ｆ）＝Ｄ（ｆ）／Ave.（Ｄ）…（２） (ii)相似性の算出上記式（１）、（２）から求めたＢ（ｆ）とＥ（ｆ）の
比率を求め「１」を減算して次式（３）により積分値を
算出し、求めた値Ｒより相似性を調べる。

【００１０】

【数１】

【００１１】上記（３）式により求めたＲが予め定めた
設定レベルより小さいときには、測定された信号の周波
数特性Ａ（ｆ）と部分放電信号の周波数特性Ｄ（ｆ）と
が相似であり、また、Ｒが予め定めた設定レベルより大
きいときには、測定された信号の周波数特性Ａ（ｆ）と
部分放電信号の周波数特性Ｄ（ｆ）とは非相似であると
することができる。

【００１２】(iii) 部分放電が遠方で発生している場合部分放電パルスがケーブル内を伝播する際、周波数特性
が変化するので、その分の伝達関数が予め分かっていれ
ば、測定した信号の周波数特性Ａ（ｆ）を補正すること
ができる。すなわち、遠方で部分放電が発生している場
合、部分放電発生点から測定点までの信号伝播路の伝達
関数をＣ（ｆ）とすると、測定された信号の周波数特性
Ａ（ｆ）を次式（４）により補正することができる。Ａ’（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ｃ（ｆ）…（４）そこで、測定した信号の周波数特性Ａ（ｆ）から周波数
特性Ａ’（ｆ）を求め、求めたＡ’（ｆ）について上記
(i),(ii)に示した手法によりモデルとなる部分放電信号
との相似性を求めることができる。

【００１３】本発明は上記原理に基づき、電力ケーブル
線路における部分放電を測定するようにしたものであ
り、本発明の請求項１の発明においては、絶縁接続部で
測定された信号について、信号強度の周波数特性Ａ
（ｆ）を求め、求めた周波数特性Ａ（ｆ）を、測定点と
部分放電発生箇所間の距離に応じた伝達関数Ｃ（ｆ）よ
り、前記（４）式により補正して補正された周波数特性
Ａ’（ｆ）を求め、補正された周波数特性Ａ’（ｆ）
と、予め計測した部分放電のモデルとなる周波数特性と
の相似の度合いを求め、両者の相似の度合いが所定の範
囲内にあるとき、上記測定された信号が部分放電信号で
あると判定するようにしたので、部分放電発生箇所が測
定点から離れていても、ノイズと部分放電信号を自動的
に識別し、精度の高い部分放電測定を行うことができ
る。

【００１４】本発明の請求項２の発明においては、電力
ケーブル線路における信号伝播の伝達関数Ｃ（ｆ）を各
距離について求めておき、上記絶縁接続部で測定された
信号について、信号強度の周波数特性Ａ（ｆ）を求め、
求めた周波数特性Ａ（ｆ）を、上記伝達関数Ｃ（ｆ）よ
り、前記（４）式で補正して各距離における周波数特性
Ａ’（ｆ）を求め、上記伝達関数により補正された各周
波数特性と、予め計測した部分放電のモデルとなる周波
数特性との相似の度合いを求め、求めた相似の度合いの
うち、最も高いものの相似度が所定の範囲内にあると
き、上記測定された信号が部分放電信号であると判定す
るとともに、最も相似度が高い周波数特性を得た伝達関
数Ｃ（ｆ）から測定点と部分放電発生箇所間の距離を推
定するようにしたので、請求項１の発明と同様な効果を
得ることができるとともに、測定点と部分放電発生箇所
間の距離を推定することができる。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の実施例の測定システムの構成
を示す図であり、同図において、１１は２７５ｋＶのＣ
Ｖケーブルであり、洞道内部に３相２回線が布設されて
いる。１２は中間絶縁接続部であり、中間絶縁接続部１
２は約５００ｍ毎に設けられている。なお、中間接続部
は３個の内の２個が同図に示すシースが絶縁された絶縁
接続部である。

【００１６】１２ａは模擬パルス発生器であり、模擬パ
ルス発生器１２ａは中間絶縁接続部１２のシース絶縁部
の両側に取り付けられた箔電極１２ｂに接続され、箔電
極１２ｂを介して中間絶縁接続部１２に模擬パルスを注
入する。また、１２ｃは部分放電検出器であり、部分放
電検出器１２ｃはシース絶縁部の両側に取り付けられた
箔電極１２ｂ’に接続されている。

【００１７】箔電極１２ｂ，１２ｂ’は２５０ｍｍ角の
アルミ箔の外側にゴムシートをはり付けたものであり、
中間絶縁接続部１２の保護銅管の外部には防食を目的と
した絶縁体が被覆されているので、保護銅管と上記アル
ミ箔との間に数１００pF程度の静電容量が形成される。
したがって、模擬パルス発生器１２ａより模擬パルスを
発生させると、模擬パルスは上記した静電容量を介して
中間絶縁接続部１２に注入される。

【００１８】また、ケーブル線路に部分放電が発生した
とき、部分放電信号の高周波分はシースの絶縁部でケー
ブル外部に分波され、その高周波成分が上記静電容量を
介して箔電極１２ｂにより検出される。部分放電検出器
１２ｃは主としてインダクタンス分で構成されており、
上記部分放電信号を電圧信号に変換する。

【００１９】１３は増幅器、１４は電気光変換器、１５
は光ファイバ、１６は光電気変換器、１７はプリアン
プ、１８はスペクトルアナライザ、１９はプロセッサで
あり、部分放電検出器１２ｃにより検出された部分放電
信号は増幅器１３により増幅され、電気光変換器１４に
より光信号に変換される。そして、光ファイバ１５を介
して伝送され、光電気変換器１６により再度電気信号に
変換される。なお、本実施例における伝送帯域は１ＭＨ
ｚから５０ＭＨｚとした。

【００２０】光電気変換器１６により変換された電気信
号はプリアンプ１７により増幅され、図示しないフィル
タを通してスペクトル・アナライザ１８に加えられ周波
数分析される。スペクトル・アナライザ１８の出力はさ
らにプロセッサ１９により解析され、その結果が記録装
置２０により連続的に記録される。図２に示す電力ケー
ブル線路において、上記した模擬パルス発生器１２ａよ
り模擬パルスを注入して、部分放電検出器１２ｃにより
信号を検出した。

【００２１】前記した図１（ａ）は典型的なノイズの周
波数を示し、また、同図（ｂ）は上記の様にして得た測
定信号の周波数特性〔同図の周波数特性Ａ（ｆ）〕と、
実験室で測定した実際の部分放電パルスの周波数特性
〔同図の周波数特性Ｄ（ｆ）〕を示しており、同図
（ｂ）から明らかなように、実験室で測定した実際の部
分放電パルスの周波数特性Ｄと模擬パルスを注入して得
た周波数特性Ａはよく一致している。

【００２２】上記した模擬パルスを注入して得た測定信
号の周波数特性Ａと、図１（ａ）のノイズ信号、およ
び、部分放電信号の周波数特性Ｄについて、前記した
（１）〜（３）の演算を実行し、それぞれについてＲを
求めたところ、次の結果を得た。ノイズ信号に対して：ＲN ＝０．３５〜０．５３部分放電信号にに対して：ＲN ＝０．０２〜０．０８以上の結果から、設定値として、ＲSP＝０．２と設定す
れば、（１）〜（３）の計算によりノイズと部分放電を
識別することがわかった。

【００２３】本実施例による部分放電測定においては、
部分放電検出器１２ｃにより測定された信号を図２のス
ペクトルアナライザ１８で分析し、オフラインで上記し
た（１）〜（３）に示す演算を行ってＲN を求めて設定
値ＲSPと比較することにより、測定された信号が部分放
電信号であるかノイズであるかを識別することができ
る。

【００２４】また、プロセッサ１９によりオンラインで
測定された信号が部分放電信号であるかノイズであるか
を自動的に識別することもできる。すなわち、プロセッ
サ１９に予めモデルとなる部分放電信号の周波数特性を
記憶させておく。そして、部分放電検出器１２ｃにより
検出された信号をスペクトルアナライザ１８により分析
し、プロセッサ１９により検出された信号の周波数特性
と上記モデルとなる部分放電信号の周波数特性に基づき
ＲN を計算して設定値ＲSPと比較し、測定された信号が
部分放電信号であるかノイズであるかを自動的に識別す
る。

【００２５】このようにすることにより、人手を介する
ことなく、部分放電かノイズかを自動的に識別すること
ができ、精度よく部分放電の発生を検出することが可能
となる。次に、測定点から約５００ｍ離れた隣接の中間
絶縁接続部１２に設けられた模擬パルス発生器１２ａか
ら模擬パルスを注入し、部分放電検出器１２ｃにより測
定したところ、図３のＡ（ｆ）に示す結果を得た。

【００２６】一方、上記隣接の中間絶縁接続部１２と測
定点間の信号伝播の伝達関数Ｃ（ｆ）を予め求めてお
き、この伝達関数Ｃ（ｆ）により測定信号Ａを前記した
式（４）により補正したところ、図３のＡ’（ｆ）に示
す結果を得た。上記のようにして、得たＡ’（ｆ）につ
いて、前記した式（１）〜（３）に示す演算を行い、Ｒ
N を求めたところ、上記と同様に部分放電とノイズとを
識別することができた。

【００２７】以上の結果から、測定点と部分放電発生箇
所が離れていても、測定点と部分放電発生箇所間の伝達
関数が分かっていれば、本発明の方法により前記したよ
うにノイズと部分放電信号を精度良く識別することがで
きることがわかる。そこで、予め電力ケーブル線路の信
号伝播時の伝達関数を距離別に求めておき、部分放電検
出器１２ｃにより検出された信号の周波数特性につい
て、プロセッサ１９により上記距離別に求めた伝達関数
を用いて前記した（４）により補正して、各周波数特性
Ａ’（ｆ）を求めておく。そして、各周波数特性Ａ’
（ｆ）について、ＲN を計算し、最も相似度の高いＲN
について、前記した設定値ＲSPと比較することにより、
部分放電かノイズかを識別することができる。

【００２８】この手法によれば、部分放電発生箇所が測
定点から離れていても、部分放電信号とノイズとを精度
良く自動的に識別することができる。また、最も相似度
の高いＲN を算出したときの伝達関数から測定点から部
分放電発生箇所までの距離を推定することも可能であ
る。以上の処理は、プロセッサ１９により繰り返し計算
をさせることにより、人手を要することなく、迅速に結
果を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、絶縁接続部で測定された信号について、信号強度の
周波数特性を求め、求めた周波数特性を測定点と部分放
電発生箇所間の距離に応じた伝達関数で補正し、補正さ
れた周波数特性と、予め計測した部分放電のモデルとな
る周波数特性との相似の度合いを求め、両者の相似の度
合いが所定の範囲内にあるとき、上記測定された信号が
部分放電信号であると判定するようにしたので、部分放
電発生箇所が測定点から離れていても、ノイズと部分放
電信号を自動的に識別し、精度の高い部分放電測定を行
うことができる。

【００３０】また、電力ケーブル線路における信号伝播
の伝達関数を各距離について求めておき、求めた周波数
特性を上記伝達関数で補正し、上記伝達関数により補正
された各周波数特性と、予め計測した部分放電のモデル
となる周波数特性との相似の度合いを求め、求めた相似
の度合いのうち、最も高いものの相似度が所定の範囲内
にあるとき、上記測定された信号が部分放電信号である
と判定するとともに、最も相似度が高い周波数特性を得
た伝達関数から測定点と部分放電発生箇所間の距離を推
定することにより、部分放電発生箇所が測定点から離れ
ていても、ノイズと部分放電信号を自動的に識別し精度
の高い部分放電測定を行うことができ、また、測定点と
部分放電発生箇所間の距離を推定することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノイズと部分放電信号の周波数特性を示す図で
ある。

【図２】本発明の実施例の部分放電測定システムの構成
を示す図である。

【図３】遠方で発生した部分放電信号の周波数特性を示
す図である。

【符号の説明】

１１ＣＶケーブル１２中間絶縁接続部１２ａ模擬パルス発生器１２ｃ部分放電検出器１２ｂ，１２ｂ’ 箔電極１３増幅器１４電気光変換器１５光ファイバ１６光電気変換器１７プリアンプ１８スペクトルアナライザ１９プロセッサ２０記録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤敏幸東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者坂本俊貴東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (56)参考文献特開平６−66875（ＪＰ，Ａ) 特開平３−175377（ＪＰ，Ａ) 特開平５−119104（ＪＰ，Ａ) 特開平５−240902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁接続部もしくは絶縁接続部を挟んだ
両側の電力ケーブル線路で発生する部分放電を測定する
電力ケーブル線路の部分放電測定方法において、上記絶縁接続部で測定された信号について、信号強度の
周波数特性Ａ（ｆ）を求め、求めた周波数特性Ａ（ｆ）を、測定点と部分放電発生箇
所間の距離に応じた伝達関数Ｃ（ｆ）より、次の式で補
正された周波数特性Ａ’（ｆ）を求め、Ａ’（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ｃ（ｆ）補正された周波数特性Ａ’（ｆ）と、予め計測した部分
放電のモデルとなる周波数特性との相似の度合いを求
め、両者の相似の度合いが所定の範囲内にあるとき、上記測
定された信号が部分放電信号であると判定することを特
徴とする電力ケーブル線路の部分放電測定方法。
【請求項２】絶縁接続部もしくは絶縁接続部を挟んだ
両側の電力ケーブル線路で発生する部分放電を測定する
電力ケーブル線路の部分放電測定方法において、電力ケーブル線路における信号伝播の伝達関数Ｃ（ｆ）
を各距離について求めておき、上記絶縁接続部で測定さ
れた信号について、信号強度の周波数特性Ａ（ｆ）を求
め、求めた周波数特性Ａ（ｆ）を、上記伝達関数Ｃ（ｆ）よ
り、次の式で補正して各距離における周波数特性Ａ’
（ｆ）を求め、Ａ’（ｆ）＝Ａ（ｆ）／Ｃ（ｆ）上記伝達関数により補正された各周波数特性と、予め計
測した部分放電のモデルとなる周波数特性との相似の度
合いを求め、求めた相似の度合いのうち、最も高いものの相似度が所
定の範囲内にあるとき、上記測定された信号が部分放電
信号であると判定するとともに、最も相似度が高い周波数特性を得た伝達関数Ｃ（ｆ）か
ら測定点と部分放電発生箇所間の距離を推定することを
特徴とする部分放電測定方法。