JP3431390B2 - Cable insulation diagnosis method - Google Patents
Cable insulation diagnosis methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブルの絶
縁劣化状態を正確に測定し得るケーブルの絶縁診断方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、交流高電圧等の試験電圧印加
時に、ケーブルの金属遮蔽層の接地線を流れる微小電流
を測定することにより電力ケーブルの絶縁劣化状態を測
定する脈動検出法が実施されているが、この検出法は遮
蔽層の絶縁異常が加味された測定となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って異常が発見され
ても、ケーブル絶縁層が劣化しているのか遮蔽層に欠陥
があるのかを区別することはなかなか困難である。
【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
ケーブル絶縁劣化と遮蔽層欠陥を区別して診断できるケ
ーブルの絶縁診断方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るケーブルの絶縁診断方法は、基本波を印
加した状態の電力ケーブルの導体にランダムノイズ信号
を注入し、前記ケーブルの絶縁層、金属遮蔽層を介して
得た信号中から前記基本波を除去して前記ランダムノイ
ズ信号に対応する信号を抽出し、該信号を基にコヒーレ
ンス関数と伝達関数を演算し、得られたコヒーレンス関
数と伝達関数を評価することにより、電力ケーブルの絶
縁劣化状態を診断することを特徴とする。
【０００６】上述の構成を有するケーブルの絶縁診断方
法は、ランダムノイズ信号をケーブルの導体に注入し、
絶縁層、金属遮蔽層を介して得られたランダムノイズ信
号に対応する信号中からコヒーレンス関数と伝達関数を
求めて診断を行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明を実施するための回路構
成図である。試験用基準交流電源１からの出力をトラン
ス２を介して測定すべき電力ケーブル３の導体３ａに接
続し、更にガウスノイズ信号を発生するランダムノイズ
発生器４の出力をトランス２の低圧側に接続する。一
方、ケーブル３の金属遮蔽層３ｂに検出回路５を接続
し、この検出回路５の出力をデータ収集回路６に接続
し、データ収集回路６にはコンピュータ等の演算回路７
を接続する。
【０００８】測定に際しては、交流基準電源１からトラ
ンス２を介して基本波を生成して、例えば５０Ｈｚ、６
６００Ｖの交流電圧を導体３ａに加える。また、この交
流電圧にランダムノイズ発生器４からの出力を選択して
得られた例えば、０〜５０Ｈｚ間における数Ｖのガウス
ノイズ信号を重畳する。
【０００９】導体３ａから絶縁層３ｃ、金属遮蔽層３ｂ
を介した信号を検出回路５に入力し、検出回路５におい
て交流基準電源１からの基本波をフィルタ等により除去
し、得られたガウスノイズ信号に対応する信号を必要に
応じて増幅し、データ収集回路６で収集して時間対応で
記憶する。同時に又は別時間に、このデータを演算回路
７により、例えば０．１〜２０Ｈｚの周波数を対象とし
てコヒーレンス関数及び伝達関数を求める。
【００１０】コヒーレンス関数及び伝達関数は、ガウス
ノイズ信号がケーブル３の導体３ａから絶縁層３ｃ、遮
蔽層３ｂを経てどのように伝達されるかの情報を含んで
おり、これらの周波数対出力の波形からケーブル３の絶
縁状態を診断することができる。
【００１１】なお、この他にも基本統計量（標準偏差、
歪度、尖度）、クルバッグ識別情報量基準、パワースペ
クトル密度、ウェーブレット変換などの演算を試みた
が、コヒーレンス関数、伝達関数ほどの有為差は得られ
なかった。
【００１２】図２〜図５の(a) はコヒーレンス関数、
(b) は伝達関数を示している。図２は絶縁層３ｃ、遮蔽
層３ｂが共に正常な場合を示し、コヒーレンス関数は
０．５〜１５Ｈｚにおいて０．５〜０．７であり、伝達
関数は１．０Ｈｚにピークを有し、０．４程度のきれい
な山形となっている。この場合は、導体３ａと金属遮蔽
層３ｂ間の容量に依存した線形な伝達が期待できるた
め、コヒーレンス関数はほぼ一定の相関をもって表れ、
伝達関数には前段のフィルタの特性が現われる。
【００１３】図３は絶縁層３ｃは正常であるが、遮蔽層
３ｂにおいて接地している場合を示し、伝達関数の山形
にぎざぎざがある。遮蔽層３ｂの接地に起因するノイズ
信号では低周波域に影響を与えるため、コヒーレンス関
数にはこのことが表れている。
【００１４】図４は絶縁層３ｃが劣化し、遮蔽層３ｂが
正常である場合を示し、コヒーレンス関数は１０〜２０
Ｈｚにおいて急速に出力が減衰している。劣化に起因す
るノイズ信号は高周波領域に表れ、このことがコヒーレ
ンス関数に表れる。また、伝達関数はフィルタの影響が
表れ、形状が小さくなっている。
【００１５】図５は絶縁層３ｃに劣化があり、遮蔽層３
ｂも接地している場合を示している。コヒーレンス関数
は対象周波数全域に渡って小さくなり、伝達関数も形状
が小さくなっている。
【００１６】これらの判断基準を表にすると、次の通り
である。
【００１７】
コヒーレンス関数 伝達関数
絶縁層正常、遮蔽層正常 ０．５〜１５Ｈｚ １．０Ｈｚにピーク
０．５以上 ０．４以上
絶縁層正常、遮蔽層劣化 ５〜１５Ｈｚ １．０Ｈｚにピーク
０．５以上 ０．４以上
絶縁層劣化、遮蔽層正常 １〜１０Ｈｚ ０．５以上 １．０Ｈｚにピーク
１０〜１５Ｈｚ ０．２以下 ０．２以下
絶縁層劣化、遮蔽層劣化 ０．５〜１５Ｈｚ １．０Ｈｚにピーク
０．２以下 ０．２以下
【００１８】なお、実施例では試験に際して基本波とし
て試験用基準交流電源１を用いたが、実際の商用電源を
そのまま用いることもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るケーブ
ルの絶縁診断方法は、導体にランダムノイズ信号を注入
し、遮蔽層から得られた信号からコヒーレンス関数及び
伝達関数を求め、両者の組合わせから絶縁劣化状態を診
断する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a cable insulation diagnosis method capable of accurately measuring the state of insulation deterioration of a power cable. 2. Description of the Related Art Conventionally, a pulsation detecting method for measuring a deterioration state of insulation of a power cable by measuring a minute current flowing through a ground wire of a metal shielding layer of a cable when a test voltage such as an AC high voltage is applied. However, this detection method is a measurement taking into account the insulation abnormality of the shielding layer. Therefore, even if an abnormality is found, it is very difficult to distinguish whether the cable insulation layer is deteriorated or the shield layer is defective. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a cable insulation diagnosis method capable of distinguishing between cable insulation deterioration and shielding layer defects for diagnosis. According to the present invention, there is provided a cable insulation diagnosis method for injecting a random noise signal into a conductor of a power cable to which a fundamental wave is applied. The signal corresponding to the random noise signal is extracted by removing the fundamental wave from the signal obtained through the insulating layer of the cable and the metal shielding layer, and a coherence function and a transfer function are calculated based on the signal to obtain a signal. It is characterized by diagnosing the insulation deterioration state of the power cable by evaluating the obtained coherence function and transfer function. [0006] In the method for diagnosing insulation of a cable having the above structure, a random noise signal is injected into a conductor of the cable.
Diagnosis is performed by obtaining a coherence function and a transfer function from a signal corresponding to a random noise signal obtained via an insulating layer and a metal shielding layer. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram for implementing the present invention. The output from the test reference AC power supply 1 is connected to the conductor 3a of the power cable 3 to be measured via the transformer 2, and the output of the random noise generator 4 for generating a Gaussian noise signal is connected to the low voltage side of the transformer 2. I do. On the other hand, the detection circuit 5 is connected to the metal shielding layer 3b of the cable 3, and the output of the detection circuit 5 is connected to the data collection circuit 6, and the data collection circuit 6 has an arithmetic circuit 7 such as a computer.
Connect. At the time of measurement, a fundamental wave is generated from an AC reference power supply 1 via a transformer 2 and is, for example, 50 Hz, 6 Hz.
An AC voltage of 600 V is applied to the conductor 3a. Further, for example, a Gaussian noise signal of several V between 0 and 50 Hz obtained by selecting the output from the random noise generator 4 is superimposed on this AC voltage. [0009] From the conductor 3a to the insulating layer 3c, the metal shielding layer 3b
Is input to the detection circuit 5, the detection circuit 5 removes a fundamental wave from the AC reference power supply 1 by a filter or the like, amplifies a signal corresponding to the obtained Gaussian noise signal as necessary, The data is collected by the collection circuit 6 and stored in a time-dependent manner. At the same time or at another time, the data is used by the arithmetic circuit 7 to determine a coherence function and a transfer function for a frequency of, for example, 0.1 to 20 Hz. The coherence function and the transfer function include information on how the Gaussian noise signal is transmitted from the conductor 3a of the cable 3 through the insulating layer 3c and the shielding layer 3b. From this, the insulation state of the cable 3 can be diagnosed. In addition, other basic statistics (standard deviation,
Calculations such as skewness and kurtosis), Crewbag identification information criterion, power spectral density, and wavelet transform were attempted, but no significant difference was obtained as much as the coherence function and transfer function. 2A to 2A are coherence functions,
(b) shows the transfer function. FIG. 2 shows a case where both the insulating layer 3c and the shielding layer 3b are normal, the coherence function is 0.5 to 0.7 at 0.5 to 15 Hz, the transfer function has a peak at 1.0 Hz, and It has a beautiful mountain shape of about 4. In this case, since linear transmission depending on the capacitance between the conductor 3a and the metal shielding layer 3b can be expected, the coherence function appears with a substantially constant correlation,
The characteristics of the preceding filter appear in the transfer function. FIG. 3 shows a case in which the insulating layer 3c is normal, but is grounded in the shielding layer 3b, and the transfer function is jagged. Since the noise signal caused by the grounding of the shielding layer 3b affects the low frequency range, this appears in the coherence function. FIG. 4 shows the case where the insulating layer 3c is deteriorated and the shielding layer 3b is normal, and the coherence function is 10 to 20.
The output is rapidly attenuated at Hz. A noise signal due to the deterioration appears in a high frequency region, and this appears in a coherence function. In addition, the transfer function is affected by the filter, and has a smaller shape. FIG. 5 shows that the insulating layer 3c has deteriorated and the shielding layer 3c has been deteriorated.
b also shows the case where it is grounded. The coherence function is reduced over the entire target frequency range, and the transfer function is also reduced in shape. The following table shows these criteria. Coherence function Transfer function Insulating layer normal, shielding layer normal 0.5 to 15 Hz Peak at 1.0 Hz 0.5 or more 0.4 or more Insulating layer normal, shielding layer deterioration 5 to 15 Hz Peak at 1.0 Hz 0.5 0.4 or more Insulation layer deterioration, shielding layer normal 1 to 10 Hz 0.5 to 1.0 Hz peak 10 to 15 Hz 0.2 or less 0.2 or less Insulation layer deterioration, shielding layer deterioration 0.5 to 15 Hz 1.0 Hz In this embodiment, the test reference AC power supply 1 is used as a fundamental wave in the test, but an actual commercial power supply can be used as it is. As described above, according to the cable insulation diagnosis method of the present invention, a random noise signal is injected into a conductor, and a coherence function and a transfer function are obtained from a signal obtained from a shielding layer. Diagnosis of insulation deterioration state from the combination of.
【図面の簡単な説明】 【図１】測定系の回路構成図である。 【図２】信号処理した波形図である。 【図３】信号処理した波形図である。 【図４】信号処理した波形図である。 【図５】信号処理した波形図である。 【符号の説明】 １ 試験用基準交流電源 ２ トランス ３ ケーブル ３ａ 導体 ３ｂ 金属遮蔽層 ３ｃ 絶縁層 ４ ランダムノイズ発生器 ５ 検出回路 ６ データ収集回路 ７ 演算回路[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a measurement system. FIG. 2 is a waveform diagram after signal processing. FIG. 3 is a waveform diagram after signal processing. FIG. 4 is a waveform diagram after signal processing. FIG. 5 is a waveform chart after signal processing. [Explanation of symbols] 1 Reference AC power supply for testing 2 transformer 3 cable 3a conductor 3b Metal shielding layer 3c insulating layer 4 Random noise generator 5 Detection circuit 6 Data collection circuit 7 Operation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 美伯 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工 業株式会社 熊谷製作所内 (72)発明者 中村 重人 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工 業株式会社 熊谷製作所内 (72)発明者 泥 裕二郎 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工 業株式会社 熊谷製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−69813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135876（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226022（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226033（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174579（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129701（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 27/18 G01R 31/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Mihaku Tsunoda 1008 Niibori, Kumagaya-shi, Saitama Mitsubishi Cable Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shigeto Nakamura 1008 Niibori, Kumagaya-shi, Saitama Mitsubishi Cable Industries Inside Kumagaya Works Co., Ltd. (72) Inventor Yujiro Mud 1008 Shinbori, Kumagaya City, Saitama Prefecture Mitsubishi Cable Works Co., Ltd. Kumagaya Works Co., Ltd. (56) References JP-A-59-69813 (JP, A) JP-A-63-135876 (JP, A) JP-A-2-226022 (JP, A) JP-A-2-22633 (JP, A) JP-A-6-174579 (JP, A) JP-A-6-129701 (JP, A) ( 58) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 27/18 G01R 31/12
Claims (1)
導体にランダムノイズ信号を注入し、前記ケーブルの絶
縁層、金属遮蔽層を介して得た信号中から前記基本波を
除去して前記ランダムノイズ信号に対応する信号を抽出
し、該信号を基にコヒーレンス関数と伝達関数を演算
し、得られたコヒーレンス関数と伝達関数を評価するこ
とにより、電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断すること
を特徴とするケーブルの絶縁診断方法。(57) [Claim 1] A random noise signal is injected into a conductor of a power cable in a state where a fundamental wave is applied, and a random noise signal is injected from a signal obtained through an insulating layer and a metal shielding layer of the cable. A signal corresponding to the random noise signal is extracted by removing the fundamental wave, a coherence function and a transfer function are calculated based on the signal, and the obtained coherence function and transfer function are evaluated. A method for diagnosing insulation of a cable, comprising diagnosing an insulation deterioration state.
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