JP3334780B2 - 電力設備のコロナ放電検出装置 - Google Patents
電力設備のコロナ放電検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、稼働中の電力設備
のコロナ放電による絶縁劣化等の異常を検出する装置に
関する。
のコロナ放電による絶縁劣化等の異常を検出する装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、稼働中の電力設備のコロナ放電に
よる絶縁劣化等の異常を検出する装置としては、例えば
特開昭49− 50969号公報に開示されているように、コロ
ナ放電をコロナ検出素子で検出し、電源と同期したタイ
ミングで信号をサンプリングすることで、コロナ放電の
信号だけを検出する方法や、あるいは特開昭58− 21173
号公報のように、コロナ放電を接地線から検出し、商用
周波数電源から生成した定位相のタイミングで信号をサ
ンプリングし、その積算量でコロナ放電を検出する方法
などが知られている。
よる絶縁劣化等の異常を検出する装置としては、例えば
特開昭49− 50969号公報に開示されているように、コロ
ナ放電をコロナ検出素子で検出し、電源と同期したタイ
ミングで信号をサンプリングすることで、コロナ放電の
信号だけを検出する方法や、あるいは特開昭58− 21173
号公報のように、コロナ放電を接地線から検出し、商用
周波数電源から生成した定位相のタイミングで信号をサ
ンプリングし、その積算量でコロナ放電を検出する方法
などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特開昭49− 50969号や特開昭58− 21173号の従来技術
にはそれぞれ以下のような問題がある。すなわち、前者
の特開昭49− 50969号の技術によってコロナを検出した
例を図６に、またコロナ放電以外のノイズを検出した例
を図７に示す。図６において、(a) はコロナ検出素子で
検出したコロナ放電信号、(b) はノイズ除去部で低域ノ
イズを除去した後の信号Ａ、(c) は電源と同期して波高
値付近で１、他の区間は０となる矩形波Ｂ、(d) はＡと
Ｂを乗じて得られる信号である。そして、コロナ検出素
子でコロナを検出した場合、ＡとＢとを乗じて得られた
信号には、矩形波Ｂの周期で高周波信号が出現する。
た特開昭49− 50969号や特開昭58− 21173号の従来技術
にはそれぞれ以下のような問題がある。すなわち、前者
の特開昭49− 50969号の技術によってコロナを検出した
例を図６に、またコロナ放電以外のノイズを検出した例
を図７に示す。図６において、(a) はコロナ検出素子で
検出したコロナ放電信号、(b) はノイズ除去部で低域ノ
イズを除去した後の信号Ａ、(c) は電源と同期して波高
値付近で１、他の区間は０となる矩形波Ｂ、(d) はＡと
Ｂを乗じて得られる信号である。そして、コロナ検出素
子でコロナを検出した場合、ＡとＢとを乗じて得られた
信号には、矩形波Ｂの周期で高周波信号が出現する。
【０００４】また、図７において、(a) はコロナ検出素
子で検出した定常的ノイズ信号、(b) はノイズ除去部で
低域ノイズを除去した後の信号Ｃ、(c) は電源と同期し
て波高値付近で１、他の区間は０となる矩形波Ｄ、(d)
はＣとＤを乗じて得られる信号である。そして、コロナ
検出素子で定常的に生じるノイズ信号を検出した場合、
ＣとＤとを乗じて得られた信号には、矩形波Ｄの周期で
高周波信号が出現する。
子で検出した定常的ノイズ信号、(b) はノイズ除去部で
低域ノイズを除去した後の信号Ｃ、(c) は電源と同期し
て波高値付近で１、他の区間は０となる矩形波Ｄ、(d)
はＣとＤを乗じて得られる信号である。そして、コロナ
検出素子で定常的に生じるノイズ信号を検出した場合、
ＣとＤとを乗じて得られた信号には、矩形波Ｄの周期で
高周波信号が出現する。
【０００５】これらの図に示す通り、真のコロナ放電の
信号であっても、定常的に発生するノイズであっても、
サンプリングした後の信号は、まったく同じ様相を呈す
るため、コロナ放電の信号を検出していてもそれがコロ
ナ放電であることを判定することが困難である。したが
って、定常的なノイズの発生する環境（交流モータのス
リップリングノイズ等の電源系統にある場合）では使用
できないという問題をもっている。また、コロナを検出
しようとする対象物が１点に限定されるため、例えば変
電所全体の異常を監視しようとすると、各機器ごとに検
出装置を接地しなければならず、経済的にも問題があっ
た。
信号であっても、定常的に発生するノイズであっても、
サンプリングした後の信号は、まったく同じ様相を呈す
るため、コロナ放電の信号を検出していてもそれがコロ
ナ放電であることを判定することが困難である。したが
って、定常的なノイズの発生する環境（交流モータのス
リップリングノイズ等の電源系統にある場合）では使用
できないという問題をもっている。また、コロナを検出
しようとする対象物が１点に限定されるため、例えば変
電所全体の異常を監視しようとすると、各機器ごとに検
出装置を接地しなければならず、経済的にも問題があっ
た。
【０００６】また、後者の特開昭58− 21173号の方法
は、接地変圧器が接続された系統の機器すべてが検出対
象になるため、対象物が１点に限定されるという欠点は
解決されているものの、コロナ放電を検出する方法が商
用周波数電源から生成した定位相のタイミングで信号の
サンプリングを行うため、前述の方法と同様に、サンプ
リングした後の信号は、真のコロナ放電の信号であって
も、定常的に発生するノイズであっても、まったく同じ
様相を呈するため、コロナ放電を判定することができな
い。特に高調波を含む系統においては、高調波ノイズが
定常的に接地線に重畳しており、微弱なコロナ放電の信
号を検出することが困難である。
は、接地変圧器が接続された系統の機器すべてが検出対
象になるため、対象物が１点に限定されるという欠点は
解決されているものの、コロナ放電を検出する方法が商
用周波数電源から生成した定位相のタイミングで信号の
サンプリングを行うため、前述の方法と同様に、サンプ
リングした後の信号は、真のコロナ放電の信号であって
も、定常的に発生するノイズであっても、まったく同じ
様相を呈するため、コロナ放電を判定することができな
い。特に高調波を含む系統においては、高調波ノイズが
定常的に接地線に重畳しており、微弱なコロナ放電の信
号を検出することが困難である。
【０００７】ところで、本出願人は上記した従来技術の
欠点を克服し、コロナ放電を正確に検出し得る手段とし
て、既に特願平７−282078号で電力設備のコロナ放電検
出装置を提案した。その内容は、電力設備のコロナ放電
を検出する装置において、コロナ放電が発生した時に生
じる音響を検出する音響検出部と、該音響検出部の検出
信号から高周波成分を抽出して周辺ノイズを除去するノ
イズ除去部と、ノイズ除去後の信号を整流によって包絡
線検波し、コロナ放電音の強弱成分として電源周波数の
２倍の周期のものを抽出する強弱成分抽出部と、強弱成
分の中の電源周波数成分の大きさから、その音響がコロ
ナ放電音であることを判定する判定部と、を具備したこ
とを特徴とするものであり、配電盤内での絶縁劣化を無
停電な状態で検知するには非常に有効な手段である。
欠点を克服し、コロナ放電を正確に検出し得る手段とし
て、既に特願平７−282078号で電力設備のコロナ放電検
出装置を提案した。その内容は、電力設備のコロナ放電
を検出する装置において、コロナ放電が発生した時に生
じる音響を検出する音響検出部と、該音響検出部の検出
信号から高周波成分を抽出して周辺ノイズを除去するノ
イズ除去部と、ノイズ除去後の信号を整流によって包絡
線検波し、コロナ放電音の強弱成分として電源周波数の
２倍の周期のものを抽出する強弱成分抽出部と、強弱成
分の中の電源周波数成分の大きさから、その音響がコロ
ナ放電音であることを判定する判定部と、を具備したこ
とを特徴とするものであり、配電盤内での絶縁劣化を無
停電な状態で検知するには非常に有効な手段である。
【０００８】しかし、この特願平７−282078号の場合
は、電気保全員がたとえば監視センターにおいてコロナ
放電の音響を検知した情報を入手した後、その現場に赴
き放電の有無を確認しようとしたとき、放電がどの部位
で生じているのか、またどのような様相で生じているの
かを確認するためには、大元の電源を停止してから確認
せざるを得ないのである。
は、電気保全員がたとえば監視センターにおいてコロナ
放電の音響を検知した情報を入手した後、その現場に赴
き放電の有無を確認しようとしたとき、放電がどの部位
で生じているのか、またどのような様相で生じているの
かを確認するためには、大元の電源を停止してから確認
せざるを得ないのである。
【０００９】たとえば、放電が碍子などの母線機器で発
生する場合は、変電設備全体を停電して対処する必要が
あるが、放電がケーブルなどの沿面放電による場合は、
該当のフィーダだけを停電して対処すればよい。しか
し、前記特願平７−282078号の場合はいずれの放電か判
定ができないため、常に、変電設備全体を停電して対処
する必要がある。また、放電が接触部の過熱から生じる
ようなアーク放電に発展するような放電の場合は、速や
かに対処する緊急性があるが、ケーブルの沿面放電のよ
うに絶縁体のボイドが原因で生じる放電の場合は、比較
的長時間放置しても絶縁破壊に至らないものもある。
生する場合は、変電設備全体を停電して対処する必要が
あるが、放電がケーブルなどの沿面放電による場合は、
該当のフィーダだけを停電して対処すればよい。しか
し、前記特願平７−282078号の場合はいずれの放電か判
定ができないため、常に、変電設備全体を停電して対処
する必要がある。また、放電が接触部の過熱から生じる
ようなアーク放電に発展するような放電の場合は、速や
かに対処する緊急性があるが、ケーブルの沿面放電のよ
うに絶縁体のボイドが原因で生じる放電の場合は、比較
的長時間放置しても絶縁破壊に至らないものもある。
【００１０】このように、放電の部位とその様相によっ
て対処方法が異なるにもかかわらず、前記した特願平７
−282078号では、放電の検知は可能であるものの放電の
部位と様相を分析することができないために、結局は変
電設備全体を速やかに停電して対処する必要があるので
ある。本発明は、上記のような従来技術の有する課題を
解決すべくしてなされたものであって、放電の部位とそ
の様相を音響によって無停電で分析することの可能な電
力設備のコロナ放電検出装置を提供することを目的とす
る。
て対処方法が異なるにもかかわらず、前記した特願平７
−282078号では、放電の検知は可能であるものの放電の
部位と様相を分析することができないために、結局は変
電設備全体を速やかに停電して対処する必要があるので
ある。本発明は、上記のような従来技術の有する課題を
解決すべくしてなされたものであって、放電の部位とそ
の様相を音響によって無停電で分析することの可能な電
力設備のコロナ放電検出装置を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、コロナ放電が発生した時に生じる音響を
検出する受音部が揺動自在とされる音響検出部と、該音
響検出部の近傍に取り付けられて音響の発生方向を検出
する音響方位検出部と、前記音響検出部の検出信号から
高周波成分を抽出して周辺ノイズを除去するノイズ除去
部と、ノイズ除去後の信号を整流によって包絡線検波
し、コロナ放電音の強弱成分を抽出する強弱成分抽出部
と、強弱成分中での電源周波数の２倍周波数成分の含有
割合と放電音の音圧とから当該コロナ放電が火花放電か
碍子沿面放電かあるいはボイド放電かの判別を行う判定
部と、を一体的に可搬できるように構成したことを特徴
とする。
に、本発明は、コロナ放電が発生した時に生じる音響を
検出する受音部が揺動自在とされる音響検出部と、該音
響検出部の近傍に取り付けられて音響の発生方向を検出
する音響方位検出部と、前記音響検出部の検出信号から
高周波成分を抽出して周辺ノイズを除去するノイズ除去
部と、ノイズ除去後の信号を整流によって包絡線検波
し、コロナ放電音の強弱成分を抽出する強弱成分抽出部
と、強弱成分中での電源周波数の２倍周波数成分の含有
割合と放電音の音圧とから当該コロナ放電が火花放電か
碍子沿面放電かあるいはボイド放電かの判別を行う判定
部と、を一体的に可搬できるように構成したことを特徴
とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照して詳しく説明する。図１は本
発明に係るコロナ放電検出装置の構成を示すブロック図
であり、図２はコロナ放電検出装置の各要素での出力波
形を示す特性図である。
態について、図面を参照して詳しく説明する。図１は本
発明に係るコロナ放電検出装置の構成を示すブロック図
であり、図２はコロナ放電検出装置の各要素での出力波
形を示す特性図である。
【００１３】これらの図において、１はコロナ放電によ
る音響を検出する指向性の強い超音波マイクロホンなど
の音響検出部で、その受音部が揺動自在とされる。２は
１段目のアンプ、３は遮断周波数が例えば10kHz の高域
通過フィルタ、４は２段目のアンプ、５は整流器、６は
遮断周波数が例えば200Hz の低域通過フィルタ、７はＡ
／Ｄ変換器、８は中央演算処理装置、９はディスプレー
である。10はレーザダイオードによるポインタなどの音
響方位検出部で、音響検出部１の近傍に取り付けられ
て、コロナ放電による音響の方向を光などで指示するこ
とによって、放電音の発生部位を視覚で確認することが
できる。これらの機器は、可搬が容易な寸法に一体的に
組み立てられ、電気保全員が現場に持ち運んで測定でき
るように構成される。
る音響を検出する指向性の強い超音波マイクロホンなど
の音響検出部で、その受音部が揺動自在とされる。２は
１段目のアンプ、３は遮断周波数が例えば10kHz の高域
通過フィルタ、４は２段目のアンプ、５は整流器、６は
遮断周波数が例えば200Hz の低域通過フィルタ、７はＡ
／Ｄ変換器、８は中央演算処理装置、９はディスプレー
である。10はレーザダイオードによるポインタなどの音
響方位検出部で、音響検出部１の近傍に取り付けられ
て、コロナ放電による音響の方向を光などで指示するこ
とによって、放電音の発生部位を視覚で確認することが
できる。これらの機器は、可搬が容易な寸法に一体的に
組み立てられ、電気保全員が現場に持ち運んで測定でき
るように構成される。
【００１４】次に、このように構成された本発明のコロ
ナ放電検出装置の動作について説明すると、まず、レー
ザポインタ等の音響方位検出部10を用いて放電音の発生
方向をポイント指示することで確認して、その方向に音
響検出部１を向けて、図２(a) に示すような波形の放電
音を採取する。この音響検出部１で採取された放電音
は、まず、１段目のアンプ２で図２(b) に示すような波
形に増幅され、高域通過フィルタ３を通過してノイズが
除去される。ノイズ除去された後、２段目のアンプ４で
再度増幅される。このときの信号を図２(c) に示す。こ
こで、高域通過フィルタ３でのノイズ除去の機能につい
て説明すると、通常、コロナ放電で生じる音響は10kHz
以上の高い周波数で広い周波数帯域にわたって存在する
が、一般の変電設備の環境音は大半が10kHz 以下の周波
数成分であるため、高域通過フィルタ３で容易にコロナ
音だけ抽出することができるのである。
ナ放電検出装置の動作について説明すると、まず、レー
ザポインタ等の音響方位検出部10を用いて放電音の発生
方向をポイント指示することで確認して、その方向に音
響検出部１を向けて、図２(a) に示すような波形の放電
音を採取する。この音響検出部１で採取された放電音
は、まず、１段目のアンプ２で図２(b) に示すような波
形に増幅され、高域通過フィルタ３を通過してノイズが
除去される。ノイズ除去された後、２段目のアンプ４で
再度増幅される。このときの信号を図２(c) に示す。こ
こで、高域通過フィルタ３でのノイズ除去の機能につい
て説明すると、通常、コロナ放電で生じる音響は10kHz
以上の高い周波数で広い周波数帯域にわたって存在する
が、一般の変電設備の環境音は大半が10kHz 以下の周波
数成分であるため、高域通過フィルタ３で容易にコロナ
音だけ抽出することができるのである。
【００１５】そして、ノイズ除去後の信号を整流器５で
図２(d) のような波形に整流してから低域通過フィルタ
６によって包絡線検波し、図２(e) に示すような放電音
の強弱成分を抽出する。さらに、この放電音の強弱成分
のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換
して中央演算処理装置８に導く。ここで、Ａ／Ｄ変換器
７を用いて包絡線検波した後のアナログ信号をデジタル
信号に変換するのは、包絡線検波前の信号は超音波領域
（40kHz 程度) まで広域の信号になるのに対し、包絡線
検波した後の信号は電源電圧の周波数の数倍（200Hz 程
度）であり、サンプリングレートを低く設定でき、中央
演算処理装置８の負荷を軽減できるためである。
図２(d) のような波形に整流してから低域通過フィルタ
６によって包絡線検波し、図２(e) に示すような放電音
の強弱成分を抽出する。さらに、この放電音の強弱成分
のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換
して中央演算処理装置８に導く。ここで、Ａ／Ｄ変換器
７を用いて包絡線検波した後のアナログ信号をデジタル
信号に変換するのは、包絡線検波前の信号は超音波領域
（40kHz 程度) まで広域の信号になるのに対し、包絡線
検波した後の信号は電源電圧の周波数の数倍（200Hz 程
度）であり、サンプリングレートを低く設定でき、中央
演算処理装置８の負荷を軽減できるためである。
【００１６】さらに、中央演算処理装置８では、ＦＦＴ
（高速フーリエ変換）処理により信号の周波数成分をス
ペクトル表示するとともに、信号の位相の転移の有無を
視覚で確認できる信号波形の表示を行う。以下に、この
中央演算処理装置８での処理内容について具体的に説明
する。まず、図３は包絡線検波後のボイド放電の波形を
示したものであるが、電源周波数（60Hz）の２倍周波数
成分である120Hz の安定した波形となることがわかる。
また、図４は包絡線検波後の碍子沿面放電の波形を示し
たもので、ボイド放電に比較して音圧が大きく、その周
期が転位する場合があることが特徴的であることがわか
る。
（高速フーリエ変換）処理により信号の周波数成分をス
ペクトル表示するとともに、信号の位相の転移の有無を
視覚で確認できる信号波形の表示を行う。以下に、この
中央演算処理装置８での処理内容について具体的に説明
する。まず、図３は包絡線検波後のボイド放電の波形を
示したものであるが、電源周波数（60Hz）の２倍周波数
成分である120Hz の安定した波形となることがわかる。
また、図４は包絡線検波後の碍子沿面放電の波形を示し
たもので、ボイド放電に比較して音圧が大きく、その周
期が転位する場合があることが特徴的であることがわか
る。
【００１７】一方、これらのボイド放電と碍子沿面放電
の周波数成分比を調査したところ、下記の表１に示すよ
うな割合であることがわかった。
の周波数成分比を調査したところ、下記の表１に示すよ
うな割合であることがわかった。
【００１８】
【表１】
【００１９】特に、放電音の大きさと電源周波数の２倍
周波数成分の含有率に注目すると、およそ、図５のよう
な関係があることがわかる。そこで、この図５の関係を
予め中央演算処理装置８に記憶させておくことにより、
発生する放電音の音圧によって放電の様相を、火花放電
か碍子沿面放電かあるいはボイド放電かの判別を行うこ
とができる。これによって、碍子沿面放電の場合は碍子
の汚損・湿潤によるものとして処置がなされ、またボイ
ド放電の場合はケーブルやエポキシなどに絞って対処す
ることができる。
周波数成分の含有率に注目すると、およそ、図５のよう
な関係があることがわかる。そこで、この図５の関係を
予め中央演算処理装置８に記憶させておくことにより、
発生する放電音の音圧によって放電の様相を、火花放電
か碍子沿面放電かあるいはボイド放電かの判別を行うこ
とができる。これによって、碍子沿面放電の場合は碍子
の汚損・湿潤によるものとして処置がなされ、またボイ
ド放電の場合はケーブルやエポキシなどに絞って対処す
ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコロナ放
電検出装置によれば、音響によって検出されるコロナ放
電の発生部位およびその様相を判別することができるの
で、変電設備の運転を停止させることなく、絶縁劣化に
起因する地絡・短絡事故を初期段階で検出し、事故の拡
大を未然に防止することが可能である。
電検出装置によれば、音響によって検出されるコロナ放
電の発生部位およびその様相を判別することができるの
で、変電設備の運転を停止させることなく、絶縁劣化に
起因する地絡・短絡事故を初期段階で検出し、事故の拡
大を未然に防止することが可能である。
【図１】本発明に係るコロナ放電検出装置の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】(a) 〜(e) はコロナ放電検出装置の各要素での
出力波形を示す特性図である。
出力波形を示す特性図である。
【図３】ボイド放電での波形の特性図である。
【図４】碍子沿面放電での波形の特性図である。
【図５】放電音の音圧と電源周波数の２倍周波数成分の
含有率との関係を示す特性図である。
含有率との関係を示す特性図である。
【図６】従来例でのコロナを検出した例を示す特性図で
ある。
ある。
【図７】従来例でのコロナ放電以外のノイズを検出した
例をを示す特性図である。
例をを示す特性図である。
１ 音響検出部 ２ １段目のアンプ ３ 高域通過フィルタ（ノイズ除去部） ４ ２段目のアンプ ５ 整流器（強弱成分抽出部） ６ 低域通過フィルタ（強弱成分抽出部） ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ 中央演算処理装置（判定部） ９ ディスプレー 10 音響方位検出部
Claims (1)
- 【請求項１】 電力設備のコロナ放電を検出する装置に
おいて、 コロナ放電が発生した時に生じる音響を検出する受音部
が揺動自在とされる音響検出部と、該音響検出部の近傍
に取り付けられて音響の発生方向を検出する音響方位検
出部と、前記音響検出部の検出信号から高周波成分を抽
出して周辺ノイズを除去するノイズ除去部と、ノイズ除
去後の信号を整流によって包絡線検波し、コロナ放電音
の強弱成分を抽出する強弱成分抽出部と、強弱成分中で
の電源周波数の２倍周波数成分の含有割合と放電音の音
圧とから当該コロナ放電が火花放電か碍子沿面放電かあ
るいはボイド放電かの判別を行う判定部と、を一体的に
可搬できるように構成したことを特徴とする電力設備の
コロナ放電検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03456796A JP3334780B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 電力設備のコロナ放電検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03456796A JP3334780B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 電力設備のコロナ放電検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09233679A JPH09233679A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3334780B2 true JP3334780B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=12417909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03456796A Expired - Fee Related JP3334780B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 電力設備のコロナ放電検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334780B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009261202A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-11-05 | Jfe Steel Corp | 放電検出／同定装置 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10197326A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Chubu Electric Power Co Inc | 碍子汚損判別装置および碍子汚損判別方法 |
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