JP3477116B2 - 配電線部分放電発生位置の探査方法及び探査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配電線で発生して
いる部分放電をアンテナで電波信号として検出し、その
発生位置を特定するための検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】配電線設備に絶縁不良や接触不良がある
と、その部分で部分放電が発生しやすく、状況が悪化す
ると設備故障による停電を招くおそれがある。

【０００３】又、故障に至らなくても部分放電自体が近
隣のＴＶ画面への斑点状ノイズやラジオ音声へのパルス
雑音の発生原因となる。

【０００４】そのため、配電線設備の部分放電を早期に
発見し、改修することが求められる。しかしながら、配
電線は広い範囲にわたって複雑に設置されているため、
部分放電箇所を発見するのは困難を極める。

【０００５】検査は区域を定めて定期的に行うようにし
ているが、目視による確認では見落としが生じることが
あり、しかも広域な地域を検査するので検査周期は長く
ならざるを得ず、常に良好な状態に維持しておくことは
困難である。

【０００６】実際には、近隣住民からのＴＶのノイズや
ラジオの雑音についての苦情があった際に、その地域に
出向いて検査を行うことが多い。検査は目視と共にＡＭ
ラジオをつけ、移動等に伴うノイズの変化等から経験的
に部分放電発生位置を探っていく方法が一般的である。
しかしながら、ＡＭラジオを使った方法は、定量的に判
断できず、指向性も無いので、部分放電発生源の特定が
困難であり熟練が要求される。

【０００７】又、発電所や変電所等の施設において、設
備内に複数組の受信アンテナを設け、部分放電に起因す
る電波信号を受信して部分放電の箇所を見つけようとす
る検出方法が提案されており（例えば特開平５−２８８
８２３号）、このような方法を配電線設備の部分放電の
検出に適用することも考えられる。

【０００８】この方法は施設の周囲に２本１組となる受
信アンテナを複数組備え、各アンテナへの電波信号の到
達時間差を空間位相差法を用いて求め、双曲線法を介し
て部分放電発生源を検出可能としている。

【０００９】しかしながら、特定の施設ではなく広大な
範囲に設けられる配電線設備に、この方法を適用しよう
とすると極めて多くのアンテナを所定間隔毎に配置しな
ければならいので現実的ではなく、各所の受信アンテナ
とデータ処理する処理施設との間のデータ移送も困難で
ある。

【００１０】又、特定施設内の検出の場合は施設の周囲
に設けられたアンテナ群の内側に部分放電発生源がある
ため比較的良好な検出精度が得やすいが、部分放電発生
源の位置が広域にわたる場合は誤差が大きく、十分な検
出精度を期待することができない。

【００１１】更に、雑音源が比較的限られる発電所や変
電所とは異なり、配電線は当然に市街地や工場地帯にも
設けられているので、工場、店舗、違法無線等の雑音発
生源が多数あり、仮に部分放電発生源の位置を特定でき
たとしても、それが配電線設備の部分放電であるのか、
他の原因によるものであるのか特定することができな
い。

【００１２】又、電波信号は道路等で反射し、この反射
波が受信アンテナに受信されると、直接受信した電波と
反射波とが重なり合い、到達時間差を正確に求めること
が困難となる。

【００１３】したがって、施設内の部分放電を検出する
方法は、配電線設備の部分放電を検出にそのまま適用す
ることは不可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は広範
囲に設けられた配電線設備の部分放電発生箇所を短時間
で、精度良く、しかも容易に探査することのできる手段
を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の配電線部分放電
発生位置の探査方法は、第１の測定点で部分放電による
電波信号を２本１組となる複数組の受信アンテナで受信
し、組を構成する２本の受信アンテナへの電波信号の各
到達時間差より、双曲線法を介して部分放電発生源の方
向を検出すると共に第１の測定点の緯度，経度情報をＧ
ＰＳにより取り込み、その後、第２の測定点に複数組の
受信アンテナの全てを移動させ、第２の測定点で同様の
方法で部分放電発生源の方向を検出すると共に第２の測
定点の緯度，経度情報をＧＰＳにより取り込み、各測定
点からの部分放電発生源の方向を示す直線の交点を表示
装置に表示された配電線路が記録された地図情報上に特
定し、配電線路と交点の位置とを比較して配電線設備の
部分放電か否かを判別することを特徴とする。

【００１６】これによれば、２本１組の受信アンテナが
受信する電波信号の到達時間差から各受信アンテナの部
分放電発生源からの距離差を計算することにより距離差
が一定となる双曲線を求めることができる。他の組の受
信アンテナを用いて同様に双曲線を求め、２つの双曲線
の交点の座標を求めることにより部分放電発生源の座標
を得ることができる。このときの測定点の位置はＧＰＳ
により知ることができるので、測定点からの部分放電発
生源の方向を示す直線を取得できる。

【００１７】そして、２カ所以上の測定点から部分放電
発生源があると推定される方向にのばした各直線の交点
を求め、その交点の位置を部分放電発生源の位置と特定
する。

【００１８】そして、ＧＰＳより得られた測定点の位置
情報を用いて特定された部分放電発生源位置を配電線路
が表示された地図情報上に表示し、それが配電線設備の
部分放電に起因するものであるか否かを確認することが
できる。

【００１９】請求項２の配電線部分放電発生位置の探査
装置は、測定点の緯度，経度情報を得るためのＧＰＳア
ンテナ(5)と、部分放電により生じた電波信号を受信す
るための３本以上の受信アンテナ(1)，(2)，(3)，(4)と
が備えられている移動体(A)、組となる２本の受信アン
テナの部分放電発生源からの電波信号の到達時間差を２
組分求め、双曲線法を介して部分放電発生源の方向を検
出する演算装置(9)、および配電線路が記録された地図
情報(28)上に２カ所の各測定点から演算装置(9)により
得られた部分放電発生源方向へ伸ばした直線(24)，(2
5)、又は該２本の直線の交点(23)を表示可能な表示装置
(9a)を備えていることを特徴とする。

【００２０】これによれば請求項１の探査方法を実施す
るために必要な複数組の受信アンテナ(1)，(2)，(3)，
(4)、緯度，経度情報を取り込むためのＧＰＳアンテナ
(5)、到達時間差や双曲線法の演算を行い部分放電発生
源の方向を検出する演算装置(9)、地図情報を表示する
表示装置(9a)を備え、移動体(A)により測定点間の移動
が容易であるので、請求項１の探査方法を容易に行うこ
とができる。

【００２１】請求項３記載の配電線部分放電発生位置の
探査装置は、請求項２の装置において、移動体(A)は自
動車であり、ＧＰＳアンテナと受信アンテナは自動車の
上部に備えられていることを特徴とする。

【００２２】これによれば、自動車により移動すること
ができ、道路近くの送電線を検査するのが容易である。

【００２３】請求項４記載の配電線部分放電発生位置の
探査装置は、請求項２又は請求項３の装置において、同
一平面上に設けられた３本以上の受信アンテナと、前記
受信アンテナの配された平面上とは異なる位置に設けら
れた１本以上の受信アンテナを備えたことを特徴とす
る。

【００２４】これによれば、同一平面上に無い受信アン
テナを組にして時間差を求めることにより３組以上の双
曲面を得ることができるので、これらの交点又は領域を
求めることにより、部分放電発生源の場所を平面的な方
向のみならず、その高さ方向も知ることもできる。

【００２５】請求項５記載の配電線部分放電発生位置の
探査装置は、請求項３の装置において、受信アンテナが
反射波から受ける影響を少なくするために、受信アンテ
ナの下方に反射波入射抑制用の金属パネル(6)が備えら
れていることを特徴とする。

【００２６】これによれば、地面等で反射した電波を金
属パネル(6)で遮ることができ、反射波の受信アンテナ
への入射を抑制して、検出精度を高くすることができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施例を用
いて説明する。 ［実施例］図１は本実施例に用いる測定車を示した図で
あり、図２はその計測システムを示した図である。

【００２８】(A)は測定車であり、天井部に４本の広帯
域・無指向性の受信アンテナ(1)〜(4)が正方形の角とな
る位置に立設されている。

【００２９】(5)は測定車(A)の天井部に設けられたＧＰ
Ｓ（Global Positioning System）アンテナである。Ｇ
ＰＳは地球低軌道に打ち上げられた衛星からの電波を受
信して現在位置の経緯度を知ることのできるシステムで
あり、近年ではカーナビゲーションシステム等にも利用
されている。

【００３０】(6)はアルミ板からなる反射波抑制パネル
であり、受信アンテナ(1)〜(4)の下方と進行方向の前後
に配されている。前後の反射波抑制パネル(6a)は前後方
向Ｋ地面からの反射波を遮るように斜めに跳ね上げたよ
うになっている。

【００３１】尚、車幅が広くなってしまい測定車(A)が
走行する際に邪魔になるので受信アンテナ(1)〜(4)の側
方には反射波抑制パネルは設けなかったが、測定時のみ
使用できるような折り畳み式や着脱可能な側方用の反射
波抑制パネルを設けても良い。

【００３２】(8)は高速Ａ−Ｄ変換器であり、各受信ア
ンテナ(1)〜(4)と低損失信号線（同軸ケーブル）(7)で
接続されている。このとき各低損失信号線(7)の長さは
同一としている。

【００３３】(9)は解析ソフトがインストールされた演
算処理装置としてのパソコンである。表示装置(9a)とし
ては同じパソコン(9)のモニターを利用することができ
る。

【００３４】(10)は測定結果等をプリントするためのプ
リンターである。

【００３５】(13)はパソコン(9)と高速Ａ−Ｄ変換器(8)
とを接続するためのインターフェイスカードであり、(1
4)はパソコン(9)とＧＰＳアンテナ(5)とを接続するため
のインターフェイスカードである。高速Ａ−Ｄ変換器
(8)，パソコン(9)，プリンター(10)等は測定車(A)の車
内に搭載されている。高速Ａ−Ｄ変換器(8)，パソコン
(9)，プリンター(10)の電源には車載したバッテリー(1
1)とインバーター(12)を用いている。

【００３６】まず、測定車で第１の測定点に行き、受信
アンテナ(1)，(2)，(3)，(4)で、部分放電に起因する電
波信号を４チャンネル，すなわち４本の受信アンテナを
用いて受信する。それらしき電波が検知されない場合
は、近くに部分放電箇所が無いと判断して、新たな第１
の測定点となるべき箇所に移動して受信をやり直す。

【００３７】本実施例では４本の受信アンテナ(1)，
(2)，(3)，(4)を２組に分けて受信アンテナ(1)とその対
角位置にある受信アンテナ(2)を第１の組、受信アンテ
ナ(3)とその対角位置にある受信アンテナ(4)を第２の組
とした。

【００３８】２本が１組となる受信アンテナを２組用意
するためには本実施例のように４本の受信アンテナを使
用するのが簡単であるが、３本の受信アンテナを用い、
その内１本を両組で共用する受信アンテナとすることも
できる。

【００３９】部分放電があれば、それによるパルス信号
は各アンテナ(1)，(2)，(3)，(4)に到達し、電圧に変換
され、低損失信号線(7)を通って高速Ａ−Ｄ変換器(8)に
てデジタル変換され、パソコン(9)に転送される。

【００４０】部分放電発生源との距離により同じパルス
信号でも各アンテナ(1)，(2)，(3)，(4)に到達する時間
に僅かな差が生じる。２つの受信アンテナを基準点とし
てこれらの基準点からの距離差が一定な点の軌跡は両基
準点を焦点とする双曲線となるので、到達時間差からア
ンテナ１(1)−アンテナ２(2)間の双曲線と、アンテナ３
(3)−アンテナ４(4)間の双曲線を求める。

【００４１】そして、２組の受信アンテナにより得られ
た２つの双曲線の交点座標を求めれば部分放電発生源の
位置を標定することができる。

【００４２】そこで、パソコン(9)によりアンテナ１(1)
とアンテナ２(2)との到達時間差、及びアンテナ３(3)と
アンテナ４(4)との到達時間差を演算するが、本実施例
では100パルス取り込んで空間位相差法を用いて求め
た。

【００４３】空間位相差法は、放射電磁波が空間を伝搬
するときの空間位相差を利用して電磁波放射源を検出す
る方法であるが、到達時間差を精度良く検出できるので
あれば、これに限定されるものではなく、他の手段によ
り時間差を求めても良い。尚、適宜フィルタ回路を設け
たり、演算処理により受信信号から背景雑音を除去する
ようにすると精度が高くなる。

【００４４】受信アンテナと放電点との距離の差を電波
の到達時間差として捉えると、発生源の位置は双曲線法
により下記の式を説くことで標定することができる。

【００４５】

【数１】

【００４６】

【数２】

【００４７】但し、ここで ｔ₁₂＝ｔ₂−ｔ₁（受信アンテナ１と受信アンテナ２の時
間差） ｔ₃₄＝ｔ₄−ｔ₃（受信アンテナ３と受信アンテナ４の時
間差） ｃ＝光速（３×１０⁸） (m/sec) Ｈ＝アンテナの間隔 (m) である。図３は位置標定の概要を示した図である。

【００４８】尚、本実施例では４本の受信アンテナを全
て同一平面上に配したが、同一平面上に無い受信アンテ
ナを用いて３組以上から得られる到達時間差に基づい
て、３組以上の異なる双曲面を求めれば、これらにより
設定される交点又は領域によって高さ方向も加えた空間
位置を特定することができる。

【００４９】部分放電発生源の位置検出と同時に、又は
それに前後してＧＰＳアンテナを利用してその測定点の
緯度，経度情報をパソコン(9)に取り込んでおく。

【００５０】本実施例では１カ所の測定点で測定に要す
る時間は数分程度であった。その後、第２の測定点へ移
動する。全ての装置は測定車(A)に搭載されているの
で、極めて容易に移動することができる。

【００５１】第２の測定点においても第１の測定点で行
ったのと同様にして部分放電発生源の方向を特定すると
共に、第２の測定点の緯度，経度情報をＧＰＳより取り
込む。

【００５２】次に、このようにして得られたデータを用
いて部分放電発生源の位置を特定する、図４は２地点か
ら位置推定の概念を示した図であり、図５は表示装置(9
a)に表示される表示面(20)の一例を示した図である。

【００５３】表示部となるパソコンのモニター(9a)には
カーナビゲーションシステムと同様に地図情報(28)が表
示されるが、その地図情報(28)上には道路(27)等と共に
配電線路(26)が表示される。表示面(20)には地図情報(2
8)と共に、各測定位置の緯度，経度情報、及び標定位置
の差座標等も表示される。

【００５４】第１の測定点と第２の測定点が地図上の該
当する位置に表示され、各測定点(21)，(22)から各測定
時に部分放電発生源と考えられる箇所に向かってのびる
直線(24)，(25)も同時に表示される。この直線(24)，(2
5)の交点となる位置(23)が部分放電発生源と特定でき
る。このように２カ所以上からの測定結果に基づき探査
しているので、精度が良い。必要なら、３カ所以上で測
定して３本の直線の交点又は３本の直線で囲まれた範囲
を求めるようにしてもよい。

【００５５】尚、本実施例では各測定点(21)，(22)から
の直線(24)，(25)を画面上に表示するようにしたが、２
本の直線の交点(23)を示すことができれば、これらの直
線(24)，(25)は必ずしも画面上に表示させる必要はな
い。

【００５６】配電線路図と交点の位置とを比較して、交
点により特定された場所が配電線の設けられていない場
所である場合には、配電線設備の部分放電ではなく、他
のノイズ発生源によるものと考えることができる。又、
数回測定して部分放電発生源と思われる場所が移動して
いるような場合には、車載や携帯式の違法無線等の可能
性が高いと考えることができる。

【００５７】このように配電線設備の部分放電ではない
と明確に判断できる場合には、わざわざ改修に向かう必
要はない。

【００５８】測定車(A)に保守作業者を乗せておいて
（又は保守作業員に測定者や運転者を兼ねさせ）、部分
放電箇所を探知する度に改修させることも可能ではある
が、保守用具の収納スペースが必要となり、効率もあま
り良くないので、測定者は部分放電発生源を特定した
後、無線や電話等で保守作業員に場所を連絡して出向か
せるようにした方が望ましい。

【００５９】必要により、表示画面やデータをパソコン
(9)に接続されたプリンター(10)でプリントすることが
できる。結果はパソコンのハードディスクやＭＯ等の記
録媒体に記録しておくことができ、通信回線を用いて基
地に転送するようにしても良い。

【００６０】尚、本実施例では移動体として自動車を用
いたが、近くに道路がない山奥の送電線設備を調べるた
めには、ヘリコプター等に受信アンテナとＧＰＳアンテ
ナの装置を搭載して送電線の近くを飛行することによ
り、探査することもできる。

【００６１】又、実施例では各測定点で停止して測定を
行ったが、電波受信や演算処理の高速化や移動に伴う演
算の修正等を行えば、移動しながらの探査も可能とな
る。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように本発明により、広範囲
に設けられた配電線設備の部分放電発生箇所を短時間
で、精度良く、しかも熟練を要することなく容易に探査
することのできる手段を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いる測定車を示した図。

【図２】実施例の計測システムを示した図。

【図３】位置標定の概要を示した図。

【図４】２地点から位置推定の概念を示した図。

【図５】表示装置の表示内容の一例を示した図。

【符号の説明】

(A) 測定車 (1)〜(4) 受信アンテナ (5) ＧＰＳアンテナ (6) 反射波抑制パネル (7) 低損失信号線 (8) 高速Ａ−Ｄ変換器 (9) 演算処理装置（パソコン） (9a) 表示装置（パソコンのモニター） (10) プリンター (20) 表示部の表示情報 (28) 地図情報

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 良治 大阪市北区中之島６丁目２番27号 株式 会社関西テック 内 (56)参考文献 特開 平10−170589（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−364483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−74466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243770（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/08 - 31/20 G01S 5/06 G01S 5/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の測定点で部分放電による電波信
   号を２本１組となる複数組の受信アンテナで受信し、組
   を構成する２本の受信アンテナへの電波信号の各到達時
   間差より、双曲線法を介して部分放電発生源の方向を検
   出すると共に第１の測定点の緯度，経度情報をＧＰＳに
   より取り込み、その後、第２の測定点に複数組の受信ア
   ンテナの全てを移動させ、第２の測定点で同様の方法で
   部分放電発生源の方向を検出すると共に第２の測定点の
   緯度，経度情報をＧＰＳにより取り込み、各測定点から
   の部分放電発生源の方向を示す直線の交点を表示装置に
   表示された配電線路が記録された地図情報上に特定し、
   配電線路と交点の位置とを比較して配電線設備の部分放
   電か否かを判別することを特徴とする配電線部分放電発
   生位置の探査方法。
2. 【請求項２】 測定点の緯度，経度情報を得るための
   ＧＰＳアンテナと、部分放電により生じた電波信号を受
   信するための３本以上の受信アンテナとが備えられてい
   る移動体、組となる２本の受信アンテナの部分放電発生
   源からの電波信号の到達時間差を２組分求め、双曲線法
   を介して部分放電発生源の方向を検出する演算装置、お
   よび配電線路が記録された地図情報上に２カ所の各測定
   点から演算装置により得られた部分放電発生源方向へ伸
   ばした直線、又は該２本の直線の交点を表示可能な表示
   装置を備えていることを特徴とする配電線部分放電発生
   位置の探査装置。
3. 【請求項３】 移動体は自動車であり、ＧＰＳアンテ
   ナと受信アンテナは自動車の上部に備えられていること
   を特徴とする請求項２記載の配電線部分放電発生位置の
   探査装置。
4. 【請求項４】 同一平面上に設けられた３本以上の受
   信アンテナと、前記受信アンテナの配された平面上とは
   異なる位置に設けられた１本以上の受信アンテナを備え
   たことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の配電線
   部分放電発生位置の探査装置。
5. 【請求項５】 受信アンテナが反射波から受ける影響
   を少なくするために、受信アンテナの下方に反射波入射
   抑制用の金属パネルが備えられていることを特徴とする
   請求項３記載の配電線部分放電発生位置の探査装置。