JP3072958B2 - 部分放電測定方法 - Google Patents

部分放電測定方法

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JP3072958B2 JP07085452A JP8545295A JP3072958B2 JP 3072958 B2 JP3072958 B2 JP 3072958B2 JP 07085452 A JP07085452 A JP 07085452A JP 8545295 A JP8545295 A JP 8545295A JP 3072958 B2 JP3072958 B2 JP 3072958B2
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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
分放電を測定する部分放電測定方法に係り、特に、その
測定条件を決定するため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絶縁体中のボイド、
空隙等の部分的欠陥部の検出を行う試験として部分放電
測定法がある。この種の技術に関しては、例えば、特開
平3−170076号公報及び特開平3−170077
号公報に記載がある。これらに示される部分放電測定方
法は、電力ケーブル線路のノイズパルスを検出すると同
時に、電力ケーブル線路に校正パルスを注入してそれを
検出し、両者の周波数スペクトルからS/N比(信号対
雑音比)の周波数依存性を求めてS/N比の高い周波数
を見いだし、この周波数で部分放電を測定するものであ
る。
【0003】ところが、これらの方法は、校正パルス注
入点で測定したS/N比に基づいて測定周波数を選んで
いるため、測定点が部分放電発生予想点から離れている
ときには部分放電信号が伝搬減衰を受け、かつ減衰量が
周波数に依存するため、選択した周波数が最良の周波数
にならない場合がある。例えば、伝搬距離が長い場合、
測定点のS/N比が大きくても周波数が高ければ減衰量
が大きくなり、測定点における最大のS/N比が他の周
波数で得られることがあり、このため、最も高い検出感
度で部分放電を測定することができなくなる。
【0004】この不具合を解決する手段として、電力ケ
ーブル線路の1相に対する測定に、S/N(ω)=S
(ω)・exp[−L・α(ω)]/N(ω)を用いて
S/N比を算出して測定周波数を決定する方法がある。
具体的には、以下の様な手段により部分放電測定を行う
ものである。 (i)電力ケーブル線路に校正パルスを注入し、この注
入した校正パルスを測定して第1の周波数スペクトルを
取得する。 (ii)校正パルスを注入しない状態でノイズを測定して
第2の周波数スペクトルを取得する。
【0005】(iii)第1の周波数スペクトルの各周波数
におけるレベルをS(ω)、第2の周波数スペクトルの
各周波数におけるレベルをN(ω)とし、部分放電測定
点から部分放電発生予想点までの距離をL、各周波数に
おける減衰定数をα(ω)としたとき、上記S/N
(ω)=S(ω)・exp[−L・α(ω)]/N
(ω)を算出し、この値が最大値になる周波数を求め、
その際の周波数を部分放電測定周波数として用いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した部分
放電測定周波数の決定方法は、例えば、3回線9相(3
相交流×3回線=9)の電力ケーブル線路に対して部分
放電測定を行う場合、相毎に測定を行うことから最大9
種類の測定周波数を決定する必要があり、測定に多大な
時間を要し、また非能率である。
【0007】また、他の測定システムとして、電力ケー
ブル線路の相毎に、絶縁接続部と普通接続部の各々に検
出部を設け、更に、雑音信号を検出するための検出部も
絶縁接続部と普通接続部に設けるものがある。このよう
なシステムにおいては、9×2+9×2=36個の検出
部が必要で、構成が複雑になると共に取扱いが面倒にな
る。
【0008】そこで、本発明の目的は、最大検出感度を
確保しながら、測定に伴う信号数を低減できるようにす
ることのできる部分放電測定方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、電力ケーブル線路の各相に校正パル
スを注入して第1の周波数スペクトルを求めると共に、
前記校正パルスを注入しない状態でノイズに関する第2
の周波数スペクトルを求め、前記第1の周波数スペクト
ルの各周波数におけるレベルS(ω)、前記第2の周波
数スペクトルの各周波数におけるレベルN(ω)、部分
放電測定点から部分放電発生予想点までの距離L、及び
各周波数における減衰定数α(ω)の各々に基づいて、
各周波数毎のS/N比を全ての相について、S(ω)・
exp[−L・α(ω)]/N(ω)によって求めると
共に、前記各相の前記S/N比を相互に比較して周波数
毎に前記各相の中から最小S/N比を求め、その中でS
/N比が最大を示す周波数を選択してその周波数を部分
放電測定周波数にしている。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明による部分放電測定方法を適用した
部分放電測定システムを示す構成図である。なお、図1
においては1回線分についてのみ示している。図1で
は、1回路(3相)分の電力ケーブル線路1a,1b,
1cを示しており、夫々が所定長毎に絶縁接続部2a,
2b,2cを介して接続されている。絶縁接続部2a,
2b,2cのシース表面には、絶縁部分の両側に一対の
金属箔電極3a,3b,3cが貼着されており、電力ケ
ーブル線路1a,1b,1cの各々の芯線に対し、電気
的には静電結合の状態にある。この金属箔電極3a,3
b,3cの各々の出力端には、検出インピーダンス4
a,4b,4c(検出端における交流負荷として機能)
が接続されている。
【0011】また、各相毎のS/N比を測定するために
校正パルス発振器5が設けられ、絶縁接続部2a,2
b,2cに順次貼着される金属箔電極3dを介して接続
される。ここでは1相毎に校正パルス発振器5を接続し
直すものとしているが、校正パルス発振器を3台用意し
ておき、各々の相に接続しておいてもよい。更に、検出
インピーダンス4a,4b,4cには、順次、スペクト
ラムアナライザ6が接続され、或る周波数帯域の検出波
形を観測できるようにしている。また、スペクトラムア
ナライザ6には、処理装置としてのパーソナルコンピュ
ータ7が接続されている。
【0012】更に、測定対象の電力ケーブル線路の近傍
には、アンテナ8が設置され、外部ノイズの検出に用い
られる。この検出ノイズはS/N比を求める際のノイズ
除去またはノイズ抑制のために用いられる。アンテナ8
には検出インピーダンス9が接続され、その出力信号は
スペクトラムアナライザ6を介してパーソナルコンピュ
ータ7に取り込まれる。
【0013】次に、図1の構成に対する部分放電測定に
ついて、電力ケーブル線路1cを例に説明する。まず、
校正パルス発振器5を所定の出力レベルに設定し、金属
箔電極3dを通して電力ケーブル線路1cに校正パルス
を注入する。この校正パルスは金属箔電極3cによって
検出され、その電気信号は検出インピーダンス4cを通
してスペクトラムアナライザ6に入力され、校正パルス
の周波数スペクトルが求められ、この周波数スペクトル
から各周波数のレベルS(ω)が求められる。
【0014】この後、校正パルス発振器5からの校正パ
ルスの出力を停止し或いは取り外し、アンテナ8から得
られるバックグランドノイズを測定し、その周波数スペ
クトルを求める。これにより、各周波数のレベルN
(ω)が求められる。このようにして求められた各周波
数のレベルS(ω)とN(ω)、部分放電発生予想点か
ら金属箔電極3cまでの距離L、及び減衰定数α(ω)
の各々に基づいて部分放電を測定する際の測定周波数が
決定される。
【0015】部分放電発生予想点の各周波数における部
分放電信号のレベルがS(ω)であるとすると、測定点
における周波数スペクトル強度は、下記の式、 S(ω)・exp[−L・α(ω)] ・・・(1) により求めることができる。この周波数スペクトル強度
とノイズとの比、すなわちS/N比は下記の式を用い
て、パーソナルコンピュータ7により行われる。
【0016】 S(ω)・exp[−L・α(ω)]/N(ω)=SN(ω)・・・(2) 電力ケーブル線路1a,1b,1cに共通な測定周波数
を求めるに際しては、各周波数に対して全ての相1a,
1b,1cのS/N比{S/N(ω)}の最小値S/N
min (ω)を求め、ついで、S/Nmin (ω)の内でS
/N比が最大値を示す周波数をパーソナルコンピュータ
7によって探し出す処理を実行する。この処理は図2,
図3により後述する。
【0017】以上のような決定方法により、相毎に測定
周波数を設定する必要をなくし、1つの測定周波数で各
相に対する部分放電測定が可能になる。この結果、信号
線数を低減し、演算処理量を減らすことができる。減衰
定数α(ω)は、次の(イ)または(ロ)の方法によっ
て求める。 (イ)所定の長さの電力ケーブルの一端から信号を入力
し、他端から出力される信号を測定し、各周波数に対す
る減衰量をケーブル長で割ることにより、各周波数に対
する減衰量α(ω)を求める。 (ロ)電力ケーブル線路中の所定の間隔を有する2点
(例えば、隣接する絶縁接続部)の一方から信号を入力
し、他方から出力される信号を測定し、各周波数に対す
る減衰量を2点間の間隔(距離)で割ることにより、各
周波数に対する減衰量α(ω)を求める。
【0018】図2は3相の各相1a,1b,1cについ
て得られた0〜10MHzのS/N比を示し、図中、
(a)は1a相、(b)は1b相、(c)は1c相にお
けるS/N比である。これら3種類のS/N比特性を比
較し、各周波数毎にS/N比が最も低くなる値を選択し
て作成したS/N比が図3である。このようにして作成
されたS/N比のピーク値は、図3に示すように3.2
MHzであり、これを部分放電測定における各相共通の
測定周波数にする。この3相共通の最適測定周波数の決
定は、スペクトラムアナライザ6及びパーソナルコンピ
ュータ7を用いて行われる。
【0019】図4は本発明を多相の測定に適用した場
合、その取り扱う信号数が従来技術に比べて低減できる
ことを示す比較図である。ここでは、比較対象として1
相毎に測定周波数を決定する方法をとりあげると共に、
検出ブロック(子局)の1ケ所1相について絶縁接続部
に対しては1信号、普通接続部に対しては1信号、及び
絶縁接続部と普通接続部の各々に対する外部雑音として
各1信号が存在するものとして計算している。図4から
明らかなように、検出信号に対しては信号数に変化はな
いものの、外部雑音(ノイズ)に対しては相数にかかわ
らず常に2信号(普通接続部の信号が不要であれば1信
号で済む)となり、取り扱うべき信号数を低減できるこ
とがわかる。
【0020】次に、本発明を簡略に実現する方法につい
て説明する。n相を測定する場合、以下の手順によって
測定周波数を決定することができる。 (1)相1〜相nの各々に対して、S/N比が最大にな
る周波数f1 ,f2 ・・・fn を求める。 (2)相i(但し、1≦i≦n)における周波数f
j (但し、1≦j≦n)に対するS/N比(SNij)を
求める。 (3)次に、周波数fj に対するS/N比(S/Nj
として、S/Nijの最小値をとる。 (4)n相のS/N比の最適値としてS/Nj の最大値
を選び、この周波数に対応する周波数fj を測定周波数
にする。
【0021】この方法によれば、各相毎にS/N比の高
い周波数を選択する必要がなく、1相分のみでよいの
で、測定周波数の決定に要する時間を短縮することがで
きる。
【0022】
【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、電力ケ
ーブル線路の各相に校正パルスを注入して第1の周波数
スペクトルを求めると共に、前記校正パルスを注入しな
い状態でノイズに関する第2の周波数スペクトルを求
め、前記第1の周波数スペクトルの各周波数におけるレ
ベルS(ω)、前記第2の周波数スペクトルの各周波数
におけるレベルN(ω)、部分放電測定点から部分放電
発生予想点までの距離L、及び各周波数における減衰定
数α(ω)の各々に基づいて、各周波数毎のS/N比を
全ての相について、S(ω)・exp[−L・α
(ω)]/N(ω)によって求めると共に、前記各相の
前記S/N比を相互に比較して周波数毎に前記各相の最
小S/N比を求め、その中でS/N比が最大を示す周波
数を選択してその周波数を部分放電測定周波数にするよ
うにしたので、最良の感度を得ながら、信号数を低減す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による部分放電測定方法を適用した部分
放電測定システムを示す構成図である。
【図2】各相について得られた0〜10MHzのS/N
比特性を示す特性図である。
【図3】3相全部に対するSN比特性を示す特性図であ
る。
【図4】本発明の効果を示す説明図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c 電力ケーブル線路 2a,2b,2c 絶縁接続部 3a,3b,3c 金属箔電極 5 校正パルス発振器 6 スペクトラムアナライザ 7 パーソナルコンピュータ 8 アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 弘 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 遠藤 桓 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 秋山 則行 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (56)参考文献 特開 平8−43476(JP,A) 特開 平7−209370(JP,A) 特開 平7−43411(JP,A) 特開 平6−66875(JP,A) 特開 平3−279877(JP,A) 特開 平3−175377(JP,A) 特公 平6−8846(JP,B2) 特公 平6−8851(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力ケーブル線路の各相に校正パルスを
    注入して第1の周波数スペクトルを求めると共に、前記
    校正パルスを注入しない状態でノイズに関する第2の周
    波数スペクトルを求め、前記第1の周波数スペクトルの
    各周波数におけるレベルS(ω)、前記第2の周波数ス
    ペクトルの各周波数におけるレベルN(ω)、部分放電
    測定点から部分放電発生予想点までの距離L、及び各周
    波数における減衰定数α(ω)の各々に基づいて、各周
    波数毎のS/N比を全ての相について、 S(ω)・exp[−L・α(ω)]/N(ω) によって求めると共に、前記各相の前記S/N比を相互
    に比較して周波数毎に前記各相の中から最小S/N比を
    求め、その中でS/N比が最大を示す周波数を選択して
    その周波数を部分放電測定周波数にすることを特徴とす
    る部分放電測定方法。
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