JP6835300B2

JP6835300B2 - 部分放電検出装置

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Publication number: JP6835300B2
Application number: JP2020553555A
Authority: JP
Inventors: 横山　大; 大横山; 下口　剛史; 剛史下口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: CN113227803B; CN113227803A; JPWO2020161967A1; WO2020161967A1

Description

本発明は、部分放電検出装置に関する。
この出願は、２０１９年２月４日に出願された日本出願特願２０１９−１８１４２号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

特許文献１（特開２０１１−２３７１８２号公報）には、以下のような部分放電判別装置が開示されている。すなわち、部分放電判別装置は、被測定線に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出された電流に基づく電流信号から特徴量を導出する特徴量導出部と、前記特徴量導出部により導出された特徴量に基づいて、所定時間内に検出された前記電流信号が複数の振動波形を有し、且つ前記複数の振動波形の中に大きさが略同等で振動の向きが互いに逆となる複数の波形が含まれていると判断する場合に、前被測定線で部分放電が生じたと判定する判定部と、を備える。

特開２０１１−２３７１８２号公報特開平１０−７８４７１号公報特開２００４−１０１４１８号公報

（１）本開示の部分放電検出装置は、電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、前記放電検出部は、前記検出信号を受けるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における前記特性データとに基づいて、前記部分放電を検出する。

本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える部分放電検出装置として実現され得るだけでなく、部分放電検出装置を備える部分放電検出システムとして実現され得る。また、本開示の一態様は、部分放電検出装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムの構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる地中ケーブルの構成の一例を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる普通接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の他の例を示す図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出システムの構成を示す図である。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成を示す図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置におけるＣＴの構成を示す図である。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成の他の例を示す図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における金属箔電極の取り付け例を示す図である。図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部の構成を示す図である。図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る放電検出部におけるＢＰＦのインパルス応答波形の一例を示す図である。図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による演算結果を示す図である。図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の変形例１における放電検出部の構成を示す図である。図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部の構成を示す図である。

従来、地中ケーブルにおける部分放電を検出し、部分放電の検出結果に基づいて絶縁層の劣化を早期に発見する技術が提案されている。

［本開示が解決しようとする課題］
このような特許文献１に記載の技術を超えて、地中ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することが可能な技術が望まれる。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、地中ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することが可能な部分放電検出装置を提供することである。

［本開示の効果］
本開示によれば、地中ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することができる。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る部分放電検出装置は、電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、前記放電検出部は、前記検出信号を受けるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における前記特性データとに基づいて、前記部分放電を検出する。

このように、遮蔽層を通して流れる電流に基づく信号を受けるバンドパスフィルタの出力信号と、バンドパスフィルタの特性データとに基づいて部分放電を検出する構成により、当該信号における、当該特性データに応じた波形の有無を検知することができる。これにより、たとえば、遮蔽層を通して流れる電流に含まれるノイズ成分の影響を低減しながら、部分放電による電流波形を検知することができる。したがって、部分放電検出装置では、地中ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することができる。また、一般的に、部分放電によるインパルス信号をデジタル信号処理によって検出するためには、たとえば数ＧＨｚのサンプリング周波数での高速サンプリングが可能なＡＤＣが必要となる。これに対して、上記信号を、バンドパスフィルタを介して解析する構成により、バンドパスフィルタの通過帯域に対応した比較的低速なＡＤＣを使用可能となり、製造コストを低減することができる。

（２）好ましくは、前記特性データは、前記バンドパスフィルタのパルス応答特性である。

このような構成により、部分放電によって多く発生するパルス状の電流波形を良好に検知可能な検出装置を実現することができる。

（３）好ましくは、前記放電検出部は、通過帯域が互いに異なる複数の前記バンドパスフィルタを含み、前記記憶部は、複数の前記バンドパスフィルタの各々の前記特性データを記憶しており、前記放電検出部は、少なくともいずれか１つの前記バンドパスフィルタの出力信号と、対応の前記特性データとに基づいて前記部分放電を検出する。

このような構成により、たとえば地中ケーブルの敷設環境に応じた適切なバンドパスフィルタを選択して部分放電を検出することができる。これにより、多様な環境下において部分放電をより正確に検出することができる。

（４）好ましくは、前記放電検出部は、前記信号検出部によって検出された前記検出信号電流に基づいて複数の前記バンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択し、選択した前記バンドパスフィルタの出力信号と、対応の前記特性データとに基づいて前記部分放電を検出する。

このような構成により、たとえば、複数のバンドパスフィルタの各々の通過帯域のうち、遮蔽層を通して流れる電流においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を有するバンドパスフィルタを選択することにより、部分放電をより正確に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムの構成を示す図である。

図１を参照して、送電システム５０２は、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、普通接続部４１Ａ，４１Ｂと、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂと、地上接続部４３Ａ，４３Ｂとを備える。以下、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々を地中ケーブル１０とも称し、普通接続部４１Ａ，４１Ｂの各々を普通接続部４１とも称し、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂの各々を絶縁接続部４２とも称し、地上接続部４３Ａ，４３Ｂの各々を地上接続部４３とも称する。送電システム５０２は、たとえば電力系統における地中部分に設けられる。

地上接続部４３は、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含む。地中ケーブル１０は、地上接続部４３において、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａは、ケーブル端末１１Ａに接続され、地中ケーブル１０Ｂは、ケーブル端末１１Ｂに接続され、地中ケーブル１０Ｃは、ケーブル端末１１Ｃに接続されている。

地上接続部４３は、たとえば、変電所内において、地中ケーブル１０が地上に現れる部分に設置されている。普通接続部４１および絶縁接続部４２は、マンホール３１の内部に設けられる。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる地中ケーブルの構成の一例を示す図である。

図２を参照して、地中ケーブル１０は、中心部から順に、電力を伝送する線状の導体７１と、半導電エチレンプロピレン（ＥＰ；ＥｔｈｙｌｅｎｅＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）ゴム製の内部半導電層７２と、絶縁層であるＥＰゴム製の絶縁体７３と、半導電テープである外部半導電層７４と、導電性の遮蔽層７５と、ビニル製のシース７６とから構成される。すなわち、内部半導電層７２が導体７１の周囲を覆い、絶縁体７３が内部半導電層７２の周囲を覆い、外部半導電層７４が絶縁体７３の周囲を覆い、導体である遮蔽層７５が外部半導電層７４の周囲を覆い、シース７６が遮蔽層７５の周囲を覆っている。

地中ケーブル１０における導体７１は、送電に用いられ、高圧電圧が印加されている。遮蔽層７５は、導電性である一方、地中ケーブル１０の途中で接地されている。このため、遮蔽層７５の電圧は、導体７１と比べて低い。

送電システム５０２では、一例として、配電方式として３相３線式が用いられる。送電システム５０２では、３相の地中ケーブル１０として、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられる。

再び図１を参照して、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々の遮蔽層７５が露出している。これらの遮蔽層７５における露出部分に、それぞれ端子が設けられる。

地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて接地ノード１５に接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々に設けられた端子が接地ノード１５にケーブル等を介して接続されることにより、各地中ケーブル１０の遮蔽層７５が接地される。

たとえば、地中ケーブル１０は、普通接続部４１および絶縁接続部４２において端部同士が接続された複数のケーブルにより構成される。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる普通接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図３では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａのうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

図３を参照して、普通接続部４１において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。普通接続部４１において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出する。

普通接続部４１では、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５をたとえば導電性のワイヤ１２を用いて結線する。

そして、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５における露出部分に端子８１が設けられる。なお、端子８１は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５における露出部分に設けられてもよい。

そして、端子８１が接地ノード１３にケーブル等を介して接続されることにより、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５が接地される。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図４では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａの構成のうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

図４を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。

絶縁接続部４２では、地中ケーブル１０Ａ１の導体７１および地中ケーブル１０Ａ２の導体７１が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の他の例を示す図である。

図５を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２が接続され、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。

絶縁接続部４２では、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｂ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｂ２の遮蔽層７５が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｃ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｂ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｃ２の遮蔽層７５が接続され、上記地中ケーブル１０Ｃ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｃ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される。

このように、送電システム５０２では、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０がクロスボンド接続されてもよい。

［部分放電検出装置］
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出システムの構成を示す図である。図６では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０のうち地中ケーブル１０Ａを主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。

図６を参照して、部分放電検出システム５０１は、部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂを備える。部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂは、地中ケーブル１０を備える電力系統に用いられる。以下、部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂの各々を部分放電検出装置５００とも称する。

部分放電検出装置５００は、たとえば絶縁接続部４２に対応して設けられる。図６に示す例では、部分放電検出装置５００Ａは、絶縁接続部４２Ａに対応して設けられており、部分放電検出装置５００Ｂは、絶縁接続部４２Ｂに対応して設けられている。

部分放電検出装置５００Ａ，５００Ｂは、地中ケーブル１０の部分放電を検出する。

たとえば、地中ケーブル１０Ａには電源コイルが取り付けられる。電源コイルには、地中ケーブル１０の導体７１を通して流れる電流による誘導電流が流れる。これにより、電源コイルは、電流を取り出すことができる。部分放電検出装置５００は、たとえば電源コイルによって得られた電力により動作する。

［部分放電検出装置の構成］
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成を示す図である。

図７を参照して、部分放電検出装置５００は、信号検出部１２０と、放電検出部３００とを備える。

信号検出部１２０は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の変化を検出信号として検出する。より詳細には、信号検出部１２０は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流を検出する。

［信号検出部］
信号検出部１２０は、カレントトランス（ＣＴ）１００と、信号出力部１１０とを含む。信号検出部１２０は、たとえば、地中ケーブル１０の接続部である絶縁接続部４２において誘導電流を検出する。

図８は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置におけるＣＴの構成を示す図である。

図８を参照して、ＣＴ１００は、リングコア１０１と、巻線１０２とを含む。リングコア１０１には、巻線１０２が巻かれている。巻線１０２は、信号出力部１１０に接続されている。

ＣＴ１００は、たとえば、導電ケーブル５３がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。導電ケーブル５３は、たとえばワイヤ１２である。

より詳細には、再び図４および図６を参照して、絶縁接続部４２における部分放電検出装置５００Ａ，５００ＢのＣＴ１００は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５を接続するワイヤ１２がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。

遮蔽層７５および導電ケーブル５３を通して電流が流れると、誘導結合により、巻線１０２を通して誘導電流が流れる。放電検出部３００は、信号出力部１１０を介して、巻線１０２を通して流れる誘導電流に応じたアナログ信号である検出信号を受ける。

なお、信号検出部１２０は、ＣＴ１００の代わりにアンテナを含み、地中ケーブル１０における部分放電発生時に放出される電磁波を検出する構成であってもよい。当該アンテナは、たとえば３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＶＨＦ帯または３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯を受信帯域とするアンテナであり、信号出力部１１０に接続され、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の変化に基づく電磁波を受信する。

放電検出部３００は、信号出力部１１０を介して、当該アンテナにおいて受信された電磁波に応じたアナログ信号である検出信号を受ける。

［部分放電検出装置の他の例］
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の構成の他の例を示す図である。

図９を参照して、部分放電検出装置５１１は、信号検出部１２１と、放電検出部３００とを備える。

信号検出部１２１は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５の電位の変化を検出信号として検出する。

より詳細には、信号検出部１２１は、金属箔電極１０５，１０６と、信号出力部１１１とを含む。信号検出部１２１は、たとえば、地中ケーブル１０の接続部である絶縁接続部４２において遮蔽層７５と静電結合する。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における金属箔電極の取り付け例を示す図である。

図９および図１０を参照して、金属箔電極１０５，１０６は、信号出力部１１１に接続されている。

金属箔電極１０５，１０６は、たとえば、絶縁接続部４２における絶縁筒７７を介して互いに反対側において、地中ケーブル１０のシース７６の表面に貼り付けられる。より詳細には、たとえば地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続される絶縁接続部４２において、金属箔電極１０５は、地中ケーブル１０Ａ１のシース７６の表面に貼り付けられ、金属箔電極１０６は、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の表面に貼り付けられる。

なお、金属箔電極１０５，１０６は、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の外周を覆うように貼り付けられてもよい。また、各金属箔電極が貼り付けられる位置および金属箔電極の個数は限定されず、３つ以上の金属箔電極が貼り付けられてもよい。

遮蔽層７５および導電ケーブル５３を通して電流が流れると、誘導結合により、金属箔電極１０５，１０６を通して誘導電流が流れる。信号検出部１２１は、金属箔電極１０５，１０６を通して流れる誘導電流を検出する。放電検出部３００は、信号出力部１１１を介して、当該誘導電流に基づく、遮蔽層７５の電位の変化に応じたアナログ信号である検出信号を受ける。

［放電検出部］
放電検出部３００は、信号検出部１２０または１２１により検出された検出信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。より詳細には、放電検出部３００は、信号検出部１２０または１２１により検出された誘導電流に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。

図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部の構成を示す図である。

図１１を参照して、放電検出部３００は、ＨＰＦ３０１と、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０２と、ＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｅｒ）３０３と、ＦＦＴ処理部３０４と、フィルタ処理部３１０と、ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）アンプ３０５と、ＡＤＣ３０６と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。

フィルタ処理部３１０は、アナログスイッチ３１１と、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃとを有する。以下、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃの各々をＢＰＦ３１２とも称する。

ＨＰＦ３０１は、信号出力部１１０または１１１を介して受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させた信号をＬＮＡ３０２へ出力する。信号出力部１１０または１１１を介して受けたアナログ信号には、地中ケーブル１０等の伝送経路において重畳されるたとえば１．６ＭＨｚ未満の帯域のノイズが多く含まれている。ＨＰＦ３０１は、たとえば１．６ＭＨｚ未満の周波数成分を減衰させることにより、信号出力部１１０または１１１を介して受けたアナログ信号に含まれるノイズを除去する。

ＬＮＡ３０２は、ＨＰＦ３０１から受けたアナログ信号を所定のゲインで増幅し、増幅したアナログ信号をＡＤＣ３０３およびフィルタ処理部３１０へ出力する。

ＡＤＣ３０３は、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４へ出力する。

ＦＦＴ処理部３０４は、ＡＤＣ３０３から受けたデジタル信号に対してＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号を検出部３２０へ出力する。

検出部３２０は、ＦＦＴ処理部３０４から受けたデジタル信号に基づいて、ＨＰＦ３０１が出力するアナログ信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルをスイッチ制御部３３０へ出力する。

スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ制御信号を生成し、生成したスイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１を切り替える。

アナログスイッチ３１１は、スイッチ制御部３３０から受けたスイッチ制御信号に応じて、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号の出力先のＢＰＦ３１２を切り替える。

３つのＢＰＦ３１２の通過帯域は、それぞれ異なる。たとえば、ＢＰＦ３１２Ａの通過帯域は５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ３１２Ｂの通過帯域は１０ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ３１２Ｃの通過帯域は１５ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である。

スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を判断し、当該通過帯域に対応するＢＰＦ３１２を選択する。

たとえば、スイッチ制御部３３０は、信号検出部１２０または１２１によって検出された検出信号に基づいて、複数のＢＰＦ３１２の中からいずれか１つのＢＰＦ３１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号の信号レベルが最も低い通過帯域に対応するＢＰＦ３１２を選択する。

ここで、部分放電による電流波形はインパルス波形である。上記周波数スペクトルにおけるインパルス波形の成分は、各ＢＰＦ３１２の通過帯域において等しく広がっているため、インパルス波形の成分によって生じる各通過帯域におけるスペクトルレベルの差は無視できるほど小さい。したがって、上記周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号の信号レベルが最も低い通過帯域を、ノイズ成分が最も少ない通過帯域とみなすことができる。

スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先を、選択したＢＰＦ３１２に切り替える。スイッチ制御部３３０は、選択したＢＰＦ３１２を示す選択情報を検出部３２０へ出力する。

たとえば、スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてＢＰＦ３１２を選択し、選択結果に応じてアナログスイッチ３１１を切り替える。

なお、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてアナログスイッチ３１１を切り替える構成に限らず、検出部３２０がＡＤＣ３０６から受けるデジタル信号を定期的または不定期に監視し、デジタル信号の値すなわちデジタル信号に含まれるノイズ成分の量の変化に基づいてアナログスイッチ３１１を切り替える構成であってもよい。

ＢＰＦ３１２は、信号検出部１２０または１２１によって検出された検出信号である、巻線１０２を通して流れる誘導電流、または金属箔電極１０５，１０６を通して流れる誘導電流に応じたアナログ信号を受ける。より詳細には、ＢＰＦ３１２は、ＨＰＦ３０１、ＬＮＡ３０２およびアナログスイッチ３１１経由で当該アナログ信号を受ける。ＢＰＦ３１２は、アナログスイッチ３１１から受けたアナログ信号の周波数成分のうち、自己の通過帯域外の成分を減衰させたアナログ信号をＡＧＣアンプ３０５へ出力する。

ＡＧＣアンプ３０５は、ＡＤＣ３０６へのアナログ信号の出力レベルが一定となるように、ＢＰＦ３１２から受けた信号を増幅してＡＤＣ３０６へ出力する。

ＡＤＣ３０６は、ＡＧＣアンプ３０５から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換して検出部３２０へ出力する。

検出部３２０は、３つのＢＰＦ３１２のうちの少なくともいずれか１つのＢＰＦ３１２の出力信号と、対応の当該ＢＰＦ３１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。より詳細には、検出部３２０は、スイッチ制御部３３０が選択したＢＰＦ３１２の出力信号と、当該ＢＰＦ３１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。

たとえば、検出部３２０は、選択したＢＰＦ３１２が出力したアナログ信号を増幅およびデジタル変換したデジタル信号ＳをＡＤＣ３０６から受けて、受けたデジタル信号Ｓと当該ＢＰＦ３１２の特性データとを用いた演算を行うことにより、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。

記憶部３４０は、３つのＢＰＦ３１２の特性に関する特性データをそれぞれ記憶する。より詳細には、記憶部３４０は、上記特性データとして、３つのＢＰＦ３１２のパルス応答特性たとえばインパルス応答波形Ｉｍｐをそれぞれ記憶する。

検出部３２０は、スイッチ制御部３３０から受けた選択情報の示すＢＰＦ３１２のインパルス応答波形Ｉｍｐを記憶部３４０から取得し、取得したインパルス応答波形ＩｍｐとＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号Ｓとを用いた演算を行うことにより、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。

ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０およびスイッチ制御部３３０の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）およびＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。また、ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０およびスイッチ制御部３３０の各々の機能の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。

図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る放電検出部におけるＢＰＦのインパルス応答波形の一例を示す図である。

図１２を参照して、ＢＰＦ３１２のインパルス応答波形Ｉｍｐは、時刻ｔ０から時刻ｔａまでの期間Ｔ１におけるサンプル数がＫのデジタル信号として記憶部３４０に保存されている。たとえば、インパルス応答波形Ｉｍｐは、１つ以上の極大値と１つ以上の極小値とを有する波形である。

検出部３２０は、以下の式（１）に従って、時刻ｔから時刻ｔ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓに含まれるＫ個のサンプリング値のうちのＸ番目の値と、インパルス応答波形ＩｍｐのＸ番目の値とを乗算し、サンプリング値ごとの乗算により得られたＫ個の値を加算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する。

式（１）において、Ｓ（ｔ）は時刻ｔにおけるデジタル信号Ｓの値である。

図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部による演算結果を示す図である。図１３において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。

図１３を参照して、検出部３２０は、期間Ｔ１の開始時刻をデジタル信号Ｓの１サンプル分ずつシフトさせることにより、各開始時刻に対応する演算値Ｙ（ｔ）を算出する。検出部３２０は、ＡＤＣ３０６からデジタル信号Ｓを１サンプル分受けるたびに、デジタル信号Ｓとインパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出してもよいし、ＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号Ｓの所定数たとえばＫ個のサンプリング値を蓄積し、蓄積した各サンプリング値とインパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出してもよい。

たとえば、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓにインパルス波形が含まれていない場合、演算値Ｙ（ｔｋ）はゼロに近い値となる。一方で、時刻ｔｍから時刻ｔｍ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓにインパルス波形が含まれている場合、演算値Ｙ（ｔｍ）はある程度大きな値となる。

検出部３２０は、算出した演算値Ｙ（ｔ）に基づいて、部分放電を検出する。たとえば、記憶部３４０は、部分放電の検出に用いる演算値Ｙ（ｔ）のしきい値ＴｈＡを記憶している。検出部３２０は、演算値Ｙ（ｔ）としきい値ＴｈＡとを比較し、演算値Ｙ（ｔ）がしきい値ＴｈＡ以上である場合、部分放電が発生していると判断する。

検出部３２０は、部分放電によるインパルス信号のレベルを算出する。より詳細には、たとえば、記憶部３４０は、ＬＮＡ３０２のゲイン、およびＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比を記憶している。検出部３２０は、ＡＧＣアンプ３０５のゲインがモニタ可能である場合、記憶部３４０からＬＮＡ３０２のゲインおよび選択したＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比を取得し、ＬＮＡ３０２のゲイン、ＡＧＣアンプ３０５のゲイン、選択したＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比、および演算値Ｙ（ｔ）に基づいて、部分放電によるインパルス信号のレベルを算出する。

また、検出部３２０は、地中ケーブル１０の導体７１に印加されている高圧電圧における、部分放電によるインパルス信号の位相（以下、インパルス位相とも称する。）を算出する。より詳細には、検出部３２０は、たとえば、地中ケーブル１０に取り付けられた上述したような電源コイルを介して、導体７１を通して流れる電流による誘導電流の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの波形を検出する。検出部３２０は、検出した波形に基づいて、導体７１に印加されている高圧電圧の波形のゼロクロス点を検出する。

検出部３２０は、検出したゼロクロス点および部分放電によるインパルス信号の発生タイミングに基づいて、インパルス位相を算出する。なお、検出部３２０は、導体７１に印加されている高圧電圧に関する情報たとえば上記ゼロクロス情報を、外部装置である中央監視装置との通信により取得する構成であってもよい。

検出部３２０は、検出した部分放電によるインパルス信号のレベル、およびインパルス位相等を含む部分放電情報を作成し、作成した部分放電情報を記憶部３４０に保存する。検出部３２０は、記憶部３４０に保存した部分放電情報に基づいて、たとえば機械学習の手法を用いてしきい値ＴｈＡを更新する。

［変形例１］
図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置の変形例１における放電検出部の構成を示す図である。

図１４を参照して、変形例１に係る放電検出部３００Ａは、図１１に示す放電検出部３００と比べて、ＡＤＣ３０３を含まず、フィルタ処理部３１０がＬＰＦ３１３を有する。より詳細には、放電検出部３００Ａは、ＨＰＦ３０１と、ＬＮＡ３０２と、ＦＦＴ処理部３０４と、フィルタ処理部３１０と、ＡＧＣアンプ３０５と、ＡＤＣ３０６と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。以下で説明する内容以外は図１１に示す放電検出部３００と同様である。

フィルタ処理部３１０は、アナログスイッチ３１１と、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１３とを有する。ＬＰＦ３１３のカットオフ周波数は、たとえば、ＡＤＣ３０６のサンプリング周波数の１／２以下の周波数である。

スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべきフィルタとしてＬＰＦ３１３を選択し、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先をＬＰＦ３１３に切り替える。

ＬＰＦ３１３は、アナログスイッチ３１１から受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させたアナログ信号をＡＧＣアンプ３０５へ出力する。

ＡＧＣアンプ３０５は、ＡＤＣ３０６へのアナログ信号の出力レベルが一定となるように、ＬＰＦ３１３から受けた信号を増幅してＡＤＣ３０６へ出力する。

ＡＤＣ３０６は、ＡＧＣアンプ３０５から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４へ出力する。

ＦＦＴ処理部３０４は、ＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号に対してＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号を検出部３２０へ出力する。

検出部３２０は、ＦＦＴ処理部３０４から受けたデジタル信号に基づいて、ＬＰＦ３１３が出力するアナログ信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルをスイッチ制御部３３０へ出力する。

スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択する。スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先を、選択したＢＰＦ３１２に切り替える。スイッチ制御部３３０は、ＬＰＦ３１３を選択したことを示す選択情報を検出部３２０へ出力する。

［変形例２］
部分放電検出装置５００または５１１は、ＣＴ１００または金属箔電極１０５，１０６を用いて得られた電力により動作する構成であってもよい。

たとえば、部分放電検出装置５００または５１１は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流を用いて動作する。

より詳細には、地中ケーブル１０の遮蔽層７５には、地中ケーブル１０の導体７１を通して流れる送電用の電流の影響による誘導電流であるシース電流が流れている。

部分放電検出システム５０１では、地中ケーブル１０においてＣＴ１００または金属箔電極１０５，１０６を設ける構成により、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れるシース電流を取り出すことができる。

部分放電検出装置５００または５１１は、たとえば６０Ｈｚ以下の周波数の電流を通過させるフィルタを備える。部分放電検出装置５００または５１１は、取り出した各シース電流から、フィルタを用いて５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの低周波電流を取り出す。

そして、部分放電検出装置５００または５１１は、取り出した各低周波電流を整流して合成することにより、部分放電検出装置５００または５１１を動作させるのに十分な電源電流を生成する。部分放電検出装置５００または５１１は、生成した電源電流により動作する。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００におけるフィルタ処理部３１０は３つのＢＰＦ３１２を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。フィルタ処理部３１０は、２つ以下のＢＰＦ３１２を有する構成であってもよいし、４つ以上のＢＰＦ３１２を有する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００において、記憶部３４０が、ＢＰＦ３１２の特性データとしてインパルス応答波形Ｉｍｐを記憶しており、検出部３２０が、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該インパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、以下のような構成であってもよい。すなわち、記憶部３４０は、ＢＰＦ３１２の通過帯域に含まれる周波数の正弦波の波形を記憶している。検出部３２０は、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該正弦波の波形とを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する。

また、以下のような構成であってもよい。すなわち、放電検出部３００において、記憶部３４０は、ＢＰＦ３１２の特性データとしてパルス応答特性以外の特性データを記憶している。検出部３２０は、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該特性データとに基づいて部分放電を検出する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、信号検出部１２０または１２１は、絶縁接続部４２などの地中ケーブル１０の接続部において誘導電流を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。信号検出部１２０または１２１は、地中ケーブル１０における接続部以外の部分において誘導電流を検出する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５に代えて、自動利得制御機能を有しない通常のアンプを含む構成であってもよい。

また、放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５に代えて、外部からゲインを調整可能なアンプを含む構成であってもよい。この場合、たとえば、検出部３２０は、所定期間たとえば導体７１に印加されている高圧電圧の数周期分の期間におけるデジタル信号Ｓの最大値に応じてゲイン制御信号を生成し、生成したゲイン制御信号を上記アンプへ出力することにより、上記アンプのゲインを調整する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００において、スイッチ制御部３３０が、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択し、検出部３２０が、選択されたＢＰＦ３１２の出力すなわちＡＤＣ３０６を介して受けたデジタル信号Ｓと対応のインパルス応答波形Ｉｍｐとを用いた演算により、部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、以下のような構成であってもよい。すなわち、スイッチ制御部３３０が、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき２つ以上のＢＰＦ３１２を選択する。検出部３２０が、選択されたＢＰＦ３１２ごとに、デジタル信号Ｓと対応のインパルス応答波形Ｉｍｐとを用いた演算を行い、それぞれの演算結果に基づいて部分放電を検出する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、信号検出部１２０が、ＣＴ１００を介して、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流を検出し、放電検出部３００が、信号検出部１２０により検出された誘導電流に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、以下のような構成であってもよい。すなわち、信号検出部１２０は、ＣＴ１００とは異なる他の電流センサを介して、遮蔽層７５を通して流れる電流の変化を検出信号として検出する。放電検出部３００が、信号検出部１２０により検出された検出信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。

ところで、地中ケーブルにおける部分放電をより正確に検出することが可能な技術が望まれる。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置は、地中ケーブル１０を備える電力系統に用いられる。信号検出部１２０または１２１は、地中ケーブル１０の遮蔽層を通して流れる電流の変化、または遮蔽層７５の電位の変化を検出信号として検出する。放電検出部３００は、信号検出部１２０または１２１によって検出された検出信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。放電検出部３００は、検出信号を受けるＢＰＦ３１２と、ＢＰＦ３１２の特性データを記憶する記憶部３４０とを含む。放電検出部３００は、ＢＰＦ３１２の出力信号と、記憶部３４０における特性データとに基づいて、部分放電を検出する。

このように、遮蔽層７５を通して流れる電流に基づくアナログ信号を受けるＢＰＦ３１２の出力信号と、ＢＰＦ３１２の特性データとに基づいて部分放電を検出する構成により、当該アナログ信号における、当該特性データに応じた波形の有無を検知することができる。これにより、たとえば、遮蔽層７５を通して流れる電流に含まれるノイズ成分の影響を低減しながら、部分放電による電流波形を検知することができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、地中ケーブル１０における部分放電をより正確に検出することができる。また、一般的に、部分放電によるインパルス信号をデジタル信号処理によって検出するためには、たとえば数ＧＨｚのサンプリング周波数での高速サンプリングが可能なＡＤＣが必要となる。これに対して、上記アナログ信号を、ＢＰＦ３１２を介して解析する構成により、ＢＰＦ３１２の通過帯域に対応した比較的低速なＡＤＣを使用可能となり、製造コストを低減することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、記憶部３４０は、特性データとして、ＢＰＦ３１２のパルス応答特性を記憶する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００は、通過帯域が互いに異なる複数のＢＰＦ３１２を含む。記憶部３４０は、複数のＢＰＦ３１２の各々の特性データを記憶している。放電検出部３００は、少なくともいずれか１つのＢＰＦ３１２の出力信号と、対応の特性データとに基づいて部分放電を検出する。

このような構成により、たとえば地中ケーブル１０の敷設環境に応じた適切なＢＰＦ３１２を選択して部分放電を検出することができる。これにより、多様な環境下において部分放電をより正確に検出することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００は、信号検出部１２０または１２１によって検出された検出信号に基づいて複数のＢＰＦ３１２の中からいずれか１つのＢＰＦ３１２を選択し、選択したＢＰＦ３１２の出力信号と、対応の特性データとに基づいて部分放電を検出する。

このような構成により、たとえば、複数のＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、遮蔽層７５を通して流れる電流においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を有するＢＰＦ３１２を選択することにより、部分放電をより正確に検出することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る部分放電検出装置と比べて、アナログフィルタの代わりにデジタルフィルタを用いる部分放電検出装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る部分放電検出装置と同様である。

図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電検出装置における放電検出部の構成を示す図である。

図１５を参照して、放電検出部４００は、ＨＰＦ３０１と、ＬＮＡ３０２と、ＡＤＣ３０３と、ＦＦＴ処理部３０４と、フィルタ処理部４１０と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。

フィルタ処理部４１０は、スイッチ４１１と、デジタルフィルタであるＢＰＦ４１２Ａ，４１２Ｂ，４１２Ｃとを有する。以下、ＢＰＦ４１２Ａ，４１２Ｂ，４１２Ｃの各々をＢＰＦ４１２とも称する。

ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０、スイッチ制御部３３０およびフィルタ処理部４１０の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。また、ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０、スイッチ制御部３３０およびフィルタ処理部４１０の各々の機能の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。

ＨＰＦ３０１は、信号出力部１１０または１１１を介して受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させた信号をＬＮＡ３０２へ出力する。

ＬＮＡ３０２は、ＨＰＦ３０１から受けたアナログ信号を所定のゲインで増幅し、増幅したアナログ信号をＡＤＣ３０３へ出力する。

ＡＤＣ３０３は、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４およびＢＰＦ４１２へ出力する。

３つのＢＰＦ４１２の通過帯域は、それぞれ異なる。たとえば、ＢＰＦ４１２Ａの通過帯域は５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ４１２Ｂの通過帯域は１０ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ４１２Ｃの通過帯域は１５ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である。

ＢＰＦ４１２は、ＡＤＣ３０３から受けたデジタル信号の周波数成分のうち、自己の通過帯域外の成分を減衰させたデジタル信号をスイッチ４１１へ出力する。

スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ制御信号を生成し、生成したスイッチ制御信号をスイッチ４１１へ出力することにより、スイッチ４１１を切り替える。

スイッチ４１１は、ＢＰＦ４１２から受けたデジタル信号を選択的に検出部３２０へ出力する。より詳細には、スイッチ４１１は、スイッチ制御部３３０から受けたスイッチ制御信号に応じて、ＢＰＦ４１２Ａから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するか、ＢＰＦ４１２Ｂから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するか、またはＢＰＦ４１２Ｃから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するかを切り替える。

スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ４１２の中から、スイッチ４１１を介して検出部３２０へデジタル信号を出力する１つのＢＰＦ４１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ３０３から出力されるデジタル信号においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を判断し、当該通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。

たとえば、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ３０３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。

ここで、部分放電による電流波形はインパルス波形である。上記周波数スペクトルにおけるインパルス波形の成分は、各ＢＰＦ４１２の通過帯域において等しく広がっているため、インパルス波形の成分によって生じる各通過帯域におけるスペクトルレベルの差は無視できるほど小さい。したがって、上記周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ３０３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域を、ノイズ成分が最も少ない通過帯域とみなすことができる。

スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をスイッチ４１１へ出力することにより、スイッチ４１１を介して検出部３２０へデジタル信号を出力するＢＰＦ４１２を、選択したＢＰＦ４１２に切り替える。

たとえば、スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてＢＰＦ４１２を選択し、選択結果に応じてスイッチ４１１を切り替える。

なお、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ４１１を切り替える構成に限らず、検出部３２０がスイッチ４１１から受けるデジタル信号を定期的または不定期に監視し、デジタル信号の値すなわちデジタル信号に含まれるノイズ成分の量の変化に基づいてスイッチ４１１を切り替える構成であってもよい。

検出部３２０は、スイッチ４１１の出力信号と、スイッチ制御部３３０が選択したＢＰＦ４１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。検出部３２０による部分放電の検出方法の詳細は、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。

また、スイッチ制御部３３０およびスイッチ４１１に代えて、ＢＰＦ４１２の検出部３２０への出力を制御するＢＰＦ制御部を用いてもよい。すなわち、ＢＰＦ制御部は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、ＡＤＣ３０３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。ＢＰＦ制御部は、各ＢＰＦ４１２へ制御信号を出力することにより、選択したＢＰＦ４１２に検出部３２０へのデジタル信号の出力を開始させ、他のＢＰＦ４１２に検出部３２０へのデジタル信号の出力を停止させる。

また、検出部３２０は、スイッチ４１１の出力信号とＢＰＦ４１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検出部３２０は、たとえば、作成した周波数スペクトルの一部を抽出し、抽出したスペクトルと、当該スペクトルの周波数帯域の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成であってもよい。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る部分放電検出装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

本発明の第２の実施の形態に係る部分放電検出装置では、各ユニットの一部または全部のソフトウェア処理に用いるプロセッサを共通化することができるため、コストを低減することができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記地中ケーブルの遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、
前記検出信号を受けるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタのインパルス応答波形を記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における前記インパルス応答波形とに基づいて、前記部分放電を検出する、部分放電検出装置。

１０地中ケーブル
１１ケーブル端末
１２ワイヤ
１３，１５接地ノード
３１マンホール
４１普通接続部
４２絶縁接続部
４３地上接続部
５３導電ケーブル
７１導体
７２内部半導電層
７３絶縁体
７４外部半導電層
７５遮蔽層
７６シース
７７絶縁筒
８１端子
１００ＣＴ
１０１リングコア
１０２巻線
１０５，１０６金属箔電極
１１０，１１１信号出力部
１２０，１２１信号検出部
３００放電検出部
３０１ＨＰＦ
３０２ＬＮＡ
３０３ＡＤＣ
３０４ＦＦＴ処理部
３０５ＡＧＣアンプ
３０６ＡＤＣ
３１０フィルタ処理部
３１１アナログスイッチ
３１２ＢＰＦ
３１３ＬＰＦ
３２０検出部
３３０スイッチ制御部
３４０記憶部
４００放電検出部
４１０フィルタ処理部
４１１スイッチ
４１２ＢＰＦ
５００，５１１部分放電検出装置
５０１部分放電検出システム
５０２送電システム

Claims

電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、
前記検出信号を受けるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの特性に関する時系列データである特性データを記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力信号の時系列データと、前記記憶部における前記特性データとを時系列における順番ごとに乗算し、乗算により得られる値を加算することにより算出される演算値に基づいて、前記部分放電を検出する、部分放電検出装置。
前記特性データは、前記バンドパスフィルタのパルス応答特性である、請求項１に記載の部分放電検出装置。
前記放電検出部は、通過帯域が互いに異なる複数の前記バンドパスフィルタを含み、
前記記憶部は、複数の前記バンドパスフィルタの各々の前記特性データを記憶しており、
前記放電検出部は、少なくともいずれか１つの前記バンドパスフィルタの出力信号の時系列データと、対応の前記特性データとを時系列における順番ごとに乗算し、乗算により得られる値を加算することにより算出される前記演算値に基づいて前記部分放電を検出する、請求項１または請求項２に記載の部分放電検出装置。
電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、
前記検出信号を受けるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における前記特性データとを用いた演算により算出される演算値に基づいて、前記部分放電を検出し、
前記放電検出部は、前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて複数の前記バンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択し、選択した前記バンドパスフィルタの出力信号と、対応の前記特性データとを用いた演算により算出される前記演算値に基づいて前記部分放電を検出する、部分放電検出装置。
電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、
前記検出信号を受ける、通過帯域が互いに異なる複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの各々の特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記信号検出部によって検出された前記検出信号の周波数スペクトルに基づいて前記複数のバンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択し、選択した前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における対応の前記特性データとに基づいて前記部分放電を検出する、部分放電検出装置。
電力を伝送する線状の導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁層と、前記絶縁層の周囲を覆う導体である遮蔽層とを有する地中ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出装置であって、
前記遮蔽層を通して流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を検出信号として検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記放電検出部は、
前記検出信号を受ける、通過帯域が互いに異なる複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの各々の特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記信号検出部によって検出された前記検出信号に基づいて前記複数のバンドパスフィルタの中からいずれか１つの前記バンドパスフィルタを選択し、選択した前記バンドパスフィルタの出力信号と、前記記憶部における対応の前記特性データとに基づいて前記部分放電を検出し、
前記放電検出部は、さらに、
前記複数のバンドパスフィルタのうちの前記検出信号に基づいて選択される前記バンドパスフィルタのみへ前記検出信号を出力するスイッチを含む、部分放電検出装置。