JP4869091B2 - 電気設備の絶縁異常診断システム - Google Patents
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Description
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電や内部で発生する部分放電を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断システムであって、
前記放電の際に発生する音波を検出する音波センサと、
この音波センサが検出した音波信号から特定の周波数成分を抽出する音波信号フィルタ手段と、
この音波信号フィルタ手段が出力した信号から包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段と、
この包絡線信号検出手段が検出した包絡線信号からその周波数スペクトルを算出する包絡線信号周波数スペクトル算出手段と、
この包絡線信号周波数スペクトル算出手段が算出した周波数スペクトルを変量としてマハラノビスの距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、
このマハラノビス距離算出手段が算出したマハラノビスの距離と所定のしきい値との比較に基づいて絶縁異常個所の有無を判断する絶縁異常判断手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態について図1ないし図8を参照しながら説明する。
図1は、絶縁異常診断システムの構成をブロック図で示したものである。本実施形態の絶縁異常診断システム1は、稼働中の電気設備(変圧器)の表面で発生する沿面放電や内部で発生する部分放電を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断(診断)するものであり、音波センサ2、波形計測装置3、A/D変換器4、通信装置5、表示装置6、入力装置7、制御回路8および記憶装置9を備えて構成されている。
予想や診断のためのパターン認識に用いる品質工学の手法の一つであるMT法(マハラノビス・タグチ法)において、多変量で記述されるある状態を基準にして、この基準データ群にどれだけ似ているかを、変量間の相関も考慮して表す尺度をマハラノビスの距離という。本実施形態では、放電が発生している状態での音波波形データを複数個取得し、これらの音波波形データの各々について、例えば40kHzのような特定の周波数成分を抽出し、この特定周波数成分の信号から包絡線信号を検出し、得られた包絡線信号の波形の周波数スペクトルを算出する。この周波数スペクトルにおいて、電源周波数のk倍(kは1以上の整数)の周波数のスペクトル強度を変量として基準データ群とする。
図2は、60Hz、120Hz、180Hz(電源周波数の1倍、2倍、3倍)の各スペクトル強度yi1、yi2、yi3(i=1、2、…、n)をそれぞれ変量1、変量2、変量3とした場合の基準データ群を示している。ここで、準備したn個の基準データについて、変量1〜3の平均m1〜m3と標準偏差σ1〜σ3を算出する。
次に、本発明の第2の実施形態について図9を参照しながら説明する。
本実施形態は、放電が長時間継続せず、放電の発生と停止が繰り返されるような場合、長期間(例えば1週間或いは1ヶ月)にわたり定期的に音波波形データを取得および解析して絶縁異常の有無を判断するものである。絶縁異常診断システムのハードウェア構成は図1と同様である。
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
マハラノビスの距離D2を算出する際の基準データ群として、放電発生時の60Hz、120Hz、180Hzのスペクトル強度を変量としたが、放電が発生していない場合の60Hz、120Hz、180Hzのスペクトル強度を変量として基準データ群を準備してもよい。この場合には、検出した音波信号から算出されるマハラノビスの距離D2がしきい値よりも大きい時に放電ありと判断する。この場合および上記各実施形態においては、変量として240Hz、300Hz、360Hz、…(電源周波数の4倍、5倍、6倍、…)等のスペクトル強度を加えてもよい。
データ記憶手段として、フラッシュメモリ、SDメモリカード等を用いてもよい。
警報発生手段は音声出力手段であってもよい。
警報発生手段および送信手段は必要に応じて設ければよい。第1の実施形態において、電源電圧波形の入力処理、判断結果とマハラノビスの距離D2の送信処理を実行しない場合には、波形計測装置3、通信装置5を省略してもよい。
Claims (6)
- 稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電や内部で発生する部分放電を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断システムであって、
前記放電の際に発生する音波を検出する音波センサと、
この音波センサが検出した音波信号から特定の周波数成分を抽出する音波信号フィルタ手段と、
この音波信号フィルタ手段が出力した信号から包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段と、
この包絡線信号検出手段が検出した包絡線信号からその周波数スペクトルを算出する包絡線信号周波数スペクトル算出手段と、
この包絡線信号周波数スペクトル算出手段が算出した周波数スペクトルを変量としてマハラノビスの距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、
このマハラノビス距離算出手段が算出したマハラノビスの距離と所定のしきい値との比較に基づいて絶縁異常個所の有無を判断する絶縁異常判断手段とを備えて構成されていることを特徴とする電気設備の絶縁異常診断システム。 - 前記マハラノビス距離算出手段は、前記包絡線信号周波数スペクトル算出手段が算出した周波数スペクトルにおける電源周波数のk倍(kは1以上の整数)のスペクトル強度を変量としてマハラノビスの距離を算出するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の電気設備の絶縁異常診断システム。
- 計時手段とデータ記憶手段とを備え、
前記計時手段が計時した所定の時間間隔で、前記マハラノビス距離算出手段がマハラノビスの距離を算出し、その算出したマハラノビスの距離を前記データ記憶手段に記憶するように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の電気設備の絶縁異常診断システム。 - 電源電圧の波形を計測する波形計測手段を備え、
前記音波信号フィルタ手段が出力した信号の波形または前記包絡線信号検出手段が検出した包絡線信号の波形と、前記波形計測手段が計測した電源電圧の波形とを対応付けて前記データ記憶手段に記憶するように構成されていることを特徴とする請求項3記載の電気設備の絶縁異常診断システム。 - 警報発生手段を備え、
所定の時間間隔で前記マハラノビス距離算出手段がマハラノビスの距離を算出した後に、前記絶縁異常判断手段が絶縁異常個所の有無を判断し、絶縁異常個所が存在すると判断した場合に前記警報発生手段が警報を発するように構成されていることを特徴とする請求項3または4記載の電気設備の絶縁異常診断システム。 - 前記データ記憶手段に記憶された前記マハラノビスの距離および前記絶縁異常判断手段の前記判断結果を送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項3ないし5の何れかに記載の電気設備の絶縁異常診断システム。
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