JP6886430B2 - 部分放電検出装置および部分放電検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、部分放電検出装置および部分放電検出方法に関する。

電力ケーブルの絶縁劣化の兆候を観測する手段として、ケーブルの絶縁物に高電圧を印加した際に発生する、部分放電の電荷量を測定することが一般的である。

電力ケーブルの中間接続箱には、ケーブルの絶縁物と接続された接地線がある。
この接地線に対して、絶縁劣化による部分放電を、電流測定器（ＣＴ）で測定する（例えば、特許文献１等を参照。）。

測定した部分放電の電流値は、ＡＤ変換によりデジタル値に変換し、ケーブルに流れる交流波形の位相に応じた、部分放電の電流値を比較評価することが知られている。

特開平９−９６６５７号公報

部分放電の電流値を比較評価するには、電流測定器（ＣＴ）で測定した部分放電の電流値をＡＤ変換器でデジタル化する必要があるが、部分放電は、微小間隔で発生する高周波パルスのアナログ波形である。

一般のＡＤ変換に採用されているベースバンド・サンプリング方式は、第１ナイキスト周波数帯域０〜１／２・Ｆｓ（サンプリング周波数）を、デジタル化可能なアナログ入力帯域としている。そのため、第１以外のナイキスト周波数帯域にアナログ入力が実施されると、量子化による折返しノイズが第１のナイキスト周波数帯域に混在する。
そこで、混在したノイズを除去するために、ＡＤ変換器の前段に、第１ナイキスト周波数帯域のアナログ入力のみを通過させる、ローパスフィルタが設けられる。

ベースバンド・サンプリング方式によって、部分放電のアナログ入力のデジタル化を行うと、部分放電が高周波パルスになるので、サンプリング周波数Ｆｓを高周波にする必要がある。そのため、ＡＤ変換器とデジタル信号処理部は、高性能が要求され、部品が高価になる課題がある。

一方、無線通信等の周波数帯域が限定されたアナログ信号のＡＤ変換では、アンダー・サンプリング方式が採用されている。この方式は、サンプリング周波数よりも高周波帯域のアナログ入力に対応するもので、第１以外の、第２、第３、第ｎナイキスト周波数帯域（ｎ−１）／２〜ｎ／２・Ｆｓといった特定のナイキスト周波数帯域に限定した、サンプリング方式である。特定のナイキスト周波数帯域以外のアナログ入力は、折返しノイズになるため、この折り返しノイズを除去するように、ＡＤ変換器の前段に、特定のナイキスト周波数帯域のみを通過させる、バンドパスフィルタが設けられている。

アンダー・サンプリング方式によって、部分放電のアナログ入力のデジタル化を行うと、部分放電パルスのアナログ入力帯域が特定のナイキスト周波数帯域から外れた場合に、バンドパスフィルタにより除去されてしまう。
そして、部分放電の信号は、１ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの広帯域にわたって発生する可能性があるため、特定のナイキスト周波数帯域を検出するだけでは、検出する帯域が狭くなり、発生した部分放電を検出できないことが有り得る。

上述した問題の解決のために、本発明においては、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、比較的安価な部品で構成することが可能な部分放電検出装置を提供するものである。また、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、比較的安価な部品で実現することが可能な部分放電検出方法を提供するものである。
また、本発明の上記の目的およびその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。

本発明の部分放電検出装置は、電力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る。そして、電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第１の変換器と、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第２の変換器を備える。また、第２の変換器によって変換された部分放電の電流のデジタル信号の処理を行う信号処理部を備える。第２の変換器は、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。信号処理部は、第１の変換器で変換された交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、第２の変換器で変換された部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。

本発明の部分放電検出方法は、電力ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出方法である。そして、電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換し、複数のナイキスト周波数領域の部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。さらに、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。

上述の本発明によれば、複数のナイキスト周波数領域の部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。
これにより、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができ、また、比較的安価な部品によって、部分放電の検出を実現することが可能である。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態における、部分放電検出装置を用いた部分放電検出システムの一形態の概略構成図である。 図１の高周波アナログ入力回路内の折返しノイズフィルタの特性を示す図である。 第１の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を説明する図である。 第１の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における、部分放電検出装置の部分放電検出のデジタル信号処理部の詳細な構成を示す図である。 第２の実施の形態における、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出に関するフローチャートである。 第２の実施の形態における、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の通信部への送信に関するフローチャートである。 第２の実施の形態における、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出の具体的な方法を説明する図である。 第２の実施の形態における、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の送信のタイミングを説明するタイムチャートである。 第２の実施の形態における、上位計測装置での電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定に関するフローチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な数値等は、ここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。なお、各図において同一または類似の構成には同じ符号を付して繰り返しの説明は省略する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を説明する。
この第１の実施の形態における、部分放電検出装置を用いた部分放電検出システムの一形態の概略構成図を、図１に示す。

図１に示すように、電力ケーブル３０同士を接続するように中間接続箱１０が設けられ、この中間接続箱１０は、接地線により接地されている。接地線には、部分放電を測定する、電流測定器（ＣＴ）４０が取り付けられており、電力ケーブル３０には、交流波形を測定するロゴスキーコイル２０が取り付けられている。
部分放電検出装置１０００は、電流測定器（ＣＴ）４０と、ロゴスキーコイル２０にそれぞれ接続されている。また、部分放電検出装置１００は、外部ネットワーク５０を介して、上位計測装置６０とデータのやりとりを行うように構成されている。
このように、電力ケーブル３０と中間接続箱１０に対して、ロゴスキーコイル２０と電流測定器４０と部分放電検出装置１０００を設けて、部分放電検出装置１０００と上位計測装置６０がデータのやりとりを行うように、部分放電検出システムを構成する。
部分放電検出装置１０００には、電流測定器４０とロゴスキーコイル２０からそれぞれ出力されたアナログ信号が入力される。電流測定器４０から出力されるアナログ信号は、部分放電のアナログ信号である。

部分放電検出装置１０００は、低周波アナログ入力回路１１００と低速ＡＤ変換器１１１０、高周波アナログ入力回路１２００と高速ＡＤ変換器１２１０、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００、通信部１４００を備えている。

低周波アナログ入力回路１１００は、ロゴスキーコイル２０から出力された、交流波形のアナログ信号が入力される。
低速ＡＤ変換器１１１０は、電力ケーブル３０に流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の変換器に相当するものであり、低周波アナログ入力回路１１００に入力された、交流波形のアナログ信号をデジタル化する。低速ＡＤ変換器１１１０においてデジタル化された、交流波形のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００に入力される。
高周波アナログ入力回路１２００は、電流測定器４０から出力された、部分放電の電流のアナログ信号が入力される。
高速ＡＤ変換器１２１０は、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する第２の変換器に相当するものであり、高周波アナログ入力回路１２００に入力された、部分放電の電流のアナログ信号をデジタル化する。高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル化された、部分放電のデジタル信号は、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００に入力される。
部分放電検出のデジタル信号処理部１３００は、デジタル化した交流波形の位相毎に部分放電のデジタル信号を処理する。即ち、低速ＡＤ変換器１１１０においてデジタル化された交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル化された部分放電のデジタル信号を処理する。
通信部１４００は、部分放電の検出結果を、外部ネットワーク５０に出力する。

また、中間接続箱１０で接続された、多数の電力ケーブル３０の全体に対して、図１に示す１個の部分放電検出装置１０００と、その他の部分放電検出装置を含む、複数個の部分放電検出装置が設けられる。
そして、上位計測装置６０は、外部ネットワーク５０を介して、図１に示す部分放電検出装置１０００を含む複数個の部分放電検出装置の検出結果を、総合的に監視する。

第１の実施の形態の部分放電検出装置１０００では、ベースバンド・サンプリング方式とアンダー・サンプリング方式を併用して、高速ＡＤ変換器１２１０におけるアナログ・デジタル変換を行う。
このようにベースバンド・サンプリング方式とアンダー・サンプリング方式を併用するので、広帯域のアナログ信号を高速ＡＤ変換器１２１０に入力させる。

ここで、第１の実施の形態の部分放電検出装置１０００における、高周波アナログ入力回路１２００内の折返しノイズフィルタの特性１２０１を、図２に示す。
図２に示すように、折り返しノイズフィルタの特性１２０１は、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）までの複数のナイキスト領域にまたがる、広範囲の周波数通過特性を有する。これにより、広帯域な部分放電パルスのアナログ入力に対するデジタル化を実施することができる。

折り返しノイズフィルタの特性１２０１のナイキスト領域の数ｎは、特に限定されないが、部分放電の周波数帯域が１ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度であるため、ｎ＝４〜１０程度が好適である。
そして、部分放電の信号の検知したい周波数帯域に応じて、ナイキスト領域の数ｎがこの好適な程度となるように、サンプリング周波数Ｆｓを選定すればよい。

一般的なＡＤ変換では、デジタル変換した後のデジタルデータを利用するので、折り返しノイズを除去する必要がある。そのため、ＡＤ変換の前段に、前述したローパスフィルタやバンドパスフィルタを設けて、特定のナイキスト周波数帯域のみを通して折り返しノイズを除去している。
これに対して、本実施の形態では、部分放電の有無を調べればよいので、部分放電の有無を検出できるデータであれば十分であり、詳細を後述するように、デジタルデータを全て利用することはない。従って、本実施の形態では、折り返しノイズの除去は不要になる。このように折り返しノイズが許容されるので、複数のナイキスト周波数帯域ｎに亘る信号を高速ＡＤ変換器１２１０に入力しても問題を生じない。

次に、第１の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を、図３〜図４を参照して説明する。図３は、部分放電のデータの処理に使用する、交流波形の特定の位相間隔の区間分けと、１つの区間の拡大図を示す。また、図４は、部分放電のデータの処理方法のフローチャートを示す。
図３に示すように、交流波形１３１０の特定の位相間隔の１つの区間において、デジタル化した信号から、部分放電のその区間の電荷量として、部分放電パルス信号１３２０の総和を、もしくは、部分放電パルス信号１３２０の最大値１３３０を、求める。そして、特定の位相間隔の全ての区間において、同様に、各区間の電荷量として、部分放電パルス信号１３２０の総和もしくは最大値１３３０を求める。
特定の位相間隔は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流波形の１周期３６０°を、所定数で分割する。例えば、１周期３６０°を９６区間に分割して、１つの区間を３．７５°位相間隔とする。なお、図３では、図示の都合により、便宜的に、交流波形の１周期を２０区間に分割しているが、図３の２０区間に限定されるものではない。
また、交流波形１３１０としては、低速ＡＤ変換器１１１０において交流波形のアナログ信号からデジタル化された、交流波形のデジタル信号を用いる。そして、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求めて、求めた交流波形の位相を用いて、図３に示したように、特定の位相間隔に分割する。

上述したように、特定の位相間隔の全ての区間において、部分放電の電荷量として、部分放電パルス信号１３２０の総和もしくは最大値を求める。
そして、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００における信号処理によって、求めた部分放電の電荷量のデータを間引く。

デジタル信号処理部１３００における信号処理は、交流波形の所定周期中において、特定の位相間隔の全区間の部分放電の電荷量（部分放電パルス信号１３２０の総和又は最大値）のうち、最大値の電荷量のみを抽出して記録する。これにより、位相間隔の全区間の所定周期数のデジタルデータが、１つの最大値の電荷量に間引かれる。交流波形の所定周期は、例えば、５周期〜２０周期の範囲から選定する。
例えば、前述した１周期３６０°を９６区間に分割して電荷量を求めて、交流波形の所定周期を１０周期とした場合には、９６×１０＝９６０個の部分放電の電荷量のデータから、部分放電の電荷量の最大値のみ、即ち、１個のデータのみに間引く。
上述したように位相間隔の全区間の所定周期数のデジタルデータを１つの最大値の電荷量に間引いても、間引いた後の最大値の電荷量が部分放電の有無に応じて変化するので、最大値の電荷量に部分放電の有無が反映される。従って、最大値の電荷量によって、部分放電の有無を検出することができる。

部分放電検出のデジタル信号処理部１３００においてデータを間引いて、残ったデータ（抽出した最大値の電荷量のデータ）を、通信部１４００から外部ネットワーク５０を介して、上位計測装置６０に送信する。

上位計測装置６０では、外部ネットワーク５０から受信したデータ（最大値の電荷量のデータ）の推移を監視する。
上位計測装置６０において、最大値の電荷量の推移を監視することにより、電力ケーブル３０の絶縁劣化の兆候を監視することができる。また、既設の電力ケーブル３０の劣化の状態を調べて、寿命を予測することができる。
そして、上位計測装置６０において、受信した現在の部分放電の最大の電荷量のデータと、過去に受信した部分放電の最大の電荷量のデータとの比較を、継続的に行うようにすれば、多数の電力ケーブル３０全体の劣化の進行状況を随時把握することができる。

以上説明した部分放電のデータの処理方法を、フローチャートにまとめたものを、図４に示す。
図４のフローチャートでは、まず、ステップＳ１において、交流波形の特定の位相間隔の区間毎の電流の最大値または総和を全ての区間で求め、これを各区間の電荷量とする。
次に、ステップＳ２において、交流波形の所定周期数毎に、区間の電荷量の最大値を抽出する。これにより、（１周期の区間数×周期数）個のデータが１個のデータに間引かれる。
次に、ステップＳ３において、抽出した電荷量の最大値のデータを、上位計測装置６０に送信する。
このようにして、抽出により間引いたデータが上位計測装置６０に送信されるので、上位計測装置６０に送るデータの量を減らすことができる。

部分放電検出装置１０００は、常時設置して、電力ケーブル３０の状態を監視する。
データを間引いて、送るデータの量を減らすことにより、部分放電検出装置１０００の高速ＡＤ変換器１２１０のコストや消費電力を低減することができる。これにより、部分放電検出装置１０００の常時設置を実現することが可能になる。

第１の実施の形態において、図１のアナログ入力回路１１００，１２００、ＡＤ変換器１１１０，１２１０、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００は、ハードウェアもしくはコンピュータソフトウェアのいずれでも構成することが可能である。
ハードウェアで構成する場合には、部分放電検出装置１０００内に設けられた集積回路等で構成する。
コンピュータソフトウェアで構成する場合には、アナログ入力回路、ＡＤ変換器、部分放電検出のデジタル信号処理部のそれぞれの機能を実現するプログラムを使用して、マイクロコンピュータ等のプロセッサがプログラムを解釈して、実行するように構成する。
また、一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。

より好ましくは、図１のアナログ入力回路１１００，１２００、ＡＤ変換器１１１０，１２１０、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００を、ハードウェアで構成する。
コンピュータソフトウェアで構成した場合には、計算結果等を記憶するメモリが必要になり、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力も必要となる。
これに対して、ハードウェアで構成した場合には、ソフトウェアの起動やメモリの動作のための電力は不要であるため、コンピュータソフトウェアで構成した場合と比較して、部分放電検出装置１０００の動作に必要な電力を少なくすることができる。これにより、多数の電力ケーブル３０全体に対して、より多くの部分放電検出装置１０００を設置することが可能になる。

上述した第１の実施の形態によれば、高周波アナログ入力回路１２００の折返しノイズフィルタの特性１２０１において、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号を通過させている。そして、高速ＡＤ変換器１２１０において、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行う。
これにより、複数のナイキスト周波数領域という広帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換するので、広帯域にわたって発生する部分放電を検出することができる。

また、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号を変換するので、第１ナイキスト周波数領域のアナログ信号を変換するベースバンド・サンプリング方式と比較して、サンプリング周波数を低減することができる。これにより、高速ＡＤ変換器１２１０とデジタル信号処理部１３００に高価な部品を使用する必要がなく、比較的安価な部品で高速ＡＤ変換器１２１０とデジタル信号処理部１３００を構成することができる。即ち、比較的安価な部品によって、部分放電の検出を実現することが可能である。

また、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００が、交流波形の１周期を所定の位相間隔に分割して、所定の位相間隔の全区間について、部分放電の電荷量（部分放電の電流の最大値または総和）を求める。これにより、高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル変換した部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、部分放電の電荷量（電流の最大値または総和）の信号になるため、信号の量が低減される。
さらに、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００が、全区間の交流波形の所定の周期数毎における部分放電の電荷量の最大値を抽出する。これにより、（区間数×所定の周期数）の個数の電荷量の信号が、最大値の電荷量の１個の信号に間引かれて、信号の量が低減される。

このように、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００が、高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル変換された、部分放電の電流の信号の量を低減する処理を行っている。
これにより、複数のナイキスト周波数領域という広範囲の周波数領域の信号を取り扱っていても、処理の後の信号の量が少なくなる。信号の量が少なくなるので、信号を記憶するための構成（メモリ等）の簡略化、通信部１４００から外部ネットワーク５０に送信する際のオーバーフローの防止、部分放電検出装置１０００の消費電力の低減、等を実現することが可能になる。
また、低速ＡＤ変換器１１１０においてデジタル変換された、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、この交流波形の位相を用いて所定位相間隔の区間に分割して、部分放電の信号の低減を行っている。交流波形の位相を用いていることにより、広範囲の周波数領域の信号から、容易に信号の量を低減することができる。

通信部１４００から外部ネットワーク５０に送信する際に、オーバーフローを防止することができることにより、上位計測装置６０において、リアルタイムで確実に部分放電の発生を把握することが可能になる。

部分放電検出装置１０００の消費電力を低減できることにより、多数の電力ケーブル３０全体に対して、より多くの部分放電検出装置１０００を設置することが可能になる。また、部分放電検出装置を測定したい箇所に移動させることが主体であった、従来の検出方法に対して、多数の部分放電検出装置１０００を据え置きで設置して、上位計測装置６０において部分放電の発生を常時監視することが可能になる。

そして、第１の実施の形態では、高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル変換した部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、交流波形の所定の周期数毎に最大値の電荷量の１個の信号に低減されるので、信号の量が大幅に低減される。これにより、信号を記憶するための構成（メモリ等）の簡略化や、部分放電検出装置１０００の消費電力の低減の効果が大きくなり、部分放電検出装置１０００の構成の簡略化や部品コストの低減を図ることが可能になる。

さらに、部分放電検出装置１０００が通信部１４００を備え、通信部が外部ネットワークを介して上位計測装置６０と接続され、通信部１４００からデータを送信するように構成している。これにより、部分放電検出装置と上位計測装置とを有線で接続した場合と比較して、部分放電検出装置１０００の設置の自由度が高まり、多数の電力ケーブル３０全体に対して、より多くの部分放電検出装置１０００を設置することが可能になる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態の構成において、部分放電の電荷量を求める過程と、電荷量の信号の量を低減する過程について、各過程を行うための構成と各過程の詳細を、より具体的に設定している。
また、第２の実施の形態では、特定の位相間隔の各区間の部分放電の電荷量として、各区間の部分放電パルス信号１３２０の最大値を採用している。
なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成は、同一の符号を使用して、共通する構成の説明は、簡略化または省略する。

第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、図１に示した部分放電検出装置１０００および部分放電検出システムを構成する。
そして、第２の実施の形態では、図１に示した部分放電検出装置１０００の部分放電検出のデジタル信号処理部１３００において、上述した各過程を行うための具体的な構成を設ける。

なお、この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態において説明した、交流波形の位相３６０°を９６分割した区間の全ての区間で部分放電の電荷量を求めて、交流波形の１０周期毎に部分放電の電荷量の最大値を抽出する例で説明する。
この例では、１区間（位相３．７５°）の経過時間が、交流波形５０Ｈｚの場合に、約２０８μｓである。そして、高速ＡＤ変換器１２１０のサンプリング周波数を２００ＭＨｚとすると、サンプリングの間隔が５ｎｓとなるので、１区間のデータ取得回数は、２０８μｓ／５ｎｓ＝４１６００回となる。

第２の実施の形態における、部分放電検出装置１０００の部分放電検出のデジタル信号処理部１３００の詳細な構成を、図５に示す。
図５に示す部分放電検出のデジタル信号処理部１３００は、位相０検出部１３０１、周期カウンタ１３０２、高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３、位相カウンタ１３０４、部分放電情報テーブル１３０５、大小判定部１３０６、の各部を有する。
位相０検出部１３０１は、低速ＡＤ変換器１１１０からの交流波形サンプルデータから、交流波形の位相０（位相０°）を検出する。
周期カウンタ１３０２は、位相０検出部１３０１からの信号を用いて、交流波形の周期をカウントする。
高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３は、部分放電のデータの入力回数をカウントする。
位相カウンタ１３０４は、位相０検出部１３０１からの信号によってリセットされた後に、高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３からの信号を用いて、交流波形の位相をカウントする。
部分放電情報テーブル１３０５は、詳細を後述するように、部分放電のデータに関する情報を記憶し保存する。
大小判定部１３０６は、高速ＡＤ変換器１２１０からの部分放電のサンプルデータと、部分放電情報テーブル１３０５内のリードデータとを比較して、これらのデータの大小を判定する。

第２の実施の形態において、図５の部分放電検出のデジタル信号処理部１３００の各部１３０１〜１３０６は、ハードウェアもしくはコンピュータソフトウェアのいずれでも構成することが可能である。
ハードウェアで構成する場合には、集積回路等で構成する。
コンピュータソフトウェアで構成する場合には、各部１３０１〜１３０６のそれぞれの機能を実現するプログラムを使用して、マイクロコンピュータ等のプロセッサがプログラムを解釈して、実行するように構成する。
また、一部をハードウェアで構成して、残りをコンピュータソフトウェアで構成することも可能である。

次に、第２の実施の形態における、部分放電のデータの処理方法を、図５と図６〜図９を参照して説明する。
図６は、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出に関するフローチャートを示す。図７は、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の通信部への送信に関するフローチャートを示す。図８は、交流波形の位相のカウントと部分放電の検出の具体的な方法を説明する図を示す。図９は、部分放電情報テーブルのクリアと部分放電情報の送信のタイミングを説明するタイムチャートを示す。

まず、部分放電のデータの処理方法のうちの、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出について、図５、図６、および図８を参照して説明する。
交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出は、図６のフローチャートに示すように実行される。

始めに、図６の最上部（即ち、スタートの時点）に示すように、５０Ｈｚの交流波形取得用の低速ＡＤ変換器１１１０のデータから、交流波形の位相０°を検出する。即ち、図５に示すように、位相０検出部１３０１において、低速ＡＤ変換器１１１０からの交流波形サンプルデータから、交流波形の位相０（位相０°）を検出する。
このとき、図８において、交流波形１３１０が左端のゼロクロス点となっている。

次に、図６のステップＳ１１において、位相カウンタ１３０４を初期化する。即ち、図５に示すように、位相０検出部１３０１において位相０°を検出したときに、位相０検出部１３０１から位相カウンタ１３０４へ、リセットパルス（初期化のパルス）を出力して、位相カウンタ１３０４を初期化する。
このとき、図８において、位相カウンタ１３０４へ初期化のパルスが入力され、位相カウンタ１３０４の値が「０」になる。

次に、図６のステップＳ１２において、位相カウンタ１３０４を参照し、部分放電情報テーブル１３０５より、検出最大値を取得する。即ち、図５に示すように、位相カウンタ１３０４の位相を、参照アドレスとして部分放電情報テーブル１３０５に送り、部分放電テーブル１３０５において、その参照アドレスに対応する検出最大値（リードデータ）を取得する。取得した検出最大値（リードデータ）は、大小判定部１３０６に送られる。
部分放電情報テーブル１３０５は、図８の右下の図に示すように、位相の３．７５°毎の区間（９６個の区間）の位相と、その位相の区間の交流波形１０周期分の検出最大値（１０周期分の部分放電の電荷量の最大値）とから構成されている。そして、位相カウンタ１３０４の位相（０，３．７５，７．５，・・・，３５６．２５）の値を参照アドレスとして、部分放電情報テーブル１３０５から、その位相の区間の交流波形１０周期分の検出最大値（リードデータ）を取得する。

次に、図６のステップＳ１３において、高速ＡＤ変換器１２１０より、部分放電の入力値（電荷量）を取得する。即ち、図５に示すように、高速ＡＤ変換器１２１０より、部分放電のサンプルデータを取得して、大小判定部１３０６に送り、大小判定部１３０６において、部分放電のサンプルデータから、部分放電の入力値（電荷量）を取得する。
部分放電の入力値（電荷量）は、図８に示すように、高速ＡＤ変換器１２１０の２００ＭＨｚのサンプリング間隔（５ｎｓ）でサンプリングされた、部分放電パルス信号１３２０となっている。

次に、図６のステップＳ１４において、部分放電情報テーブル１３０５より取得した部分放電の検出最大値と、高速ＡＤ変換器１２１０より取得した部分放電の入力値（電荷量）を、比較する。即ち、図５の大小判定部１３０６において、部分放電の検出最大値と部分放電の入力値（電荷量）を比較する。
そして、最大値（テーブル１３０５の検出最大値）＜入力値の場合には、ステップＳ１５に進み、最大値（テーブル１３０５の検出最大値）≧入力値の場合には、ステップＳ１６に進む。

図６のステップＳ１５では、部分放電情報テーブル１３０５の最大値（検出最大値）を、入力値に更新して、ステップＳ１６に進む。

次に、図６のステップＳ１６において、高速ＡＤ変換器から４１６００回入力値を取得したか（位相３．７５°を経過したか）確認する。即ち、図５に示す高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３において、経過時間に基づいて、４１６００回入力値を取得したか確認する。ここで、入力値の回数＝（経過時間／サンプリング間隔５ｎｓ）であり、前述したように、４１６００回の入力値となるのは約２０８μｓであるから、２０８μｓ経過する毎に、高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３から信号を出力すればよい。
そして、４１６００回入力値を取得した場合には、ステップＳ１７に進む。４１６００回入力値を取得していない場合には、ステップＳ１２に戻る。

このように、４１６００回入力値を取得するまで、ステップＳ１２〜Ｓ１６の各ステップが繰り返される。これにより、図８に示す部分放電パルス信号１３２０の入力値（電荷量）のうちの最大値１３３０を、部分放電情報テーブル１３０５の検出最大値と比較していることになる。そして、入力値の最大値１３３０の方が大きければ、部分放電情報テーブル１３０５の検出最大値が入力値の最大値１３３０に更新される。

次に、ステップＳ１７において、位相カウンタを＋３．７５°進めて、ステップＳ１２に進む。即ち、図５に示すように、高速ＡＤデータ入力回数カウンタ１３０３から、位相カウンタ１３０４へ、３．７５°経過インクリメントの信号を出力する。
このとき、図８においては、位相カウンタ１３０４が、次の位相の区間に移る。例えば位相３．７５の区間から位相７．５の区間に移る。そして、次の位相の区間について、部分放電の入力値の取得、および、入力値と部分放電情報テーブル１３０５の検出最大値の比較が、実行される。

このようにして、交流波形の位相のカウントと、部分放電の検出が実行されることにより、交流波形の所定位相間隔の各区間について、部分放電の入力値（電荷量）が検出され、各区間の部分放電の電荷量の最大値が抽出される。

次に、部分放電のデータの処理方法のうちの、部分放電情報テーブルのクリアと、部分放電情報の通信部への送信について、図５、図７、図９を参照して説明する。
部分放電情報テーブルのクリアと、部分放電情報の通信部への送信は、図７のフローチャートに示すように、実行される。

まず、図７のステップＳ２１において、交流波形周期カウンタが初期化される。即ち、図５に示す周期カウンタ１３０２が初期化される。
このとき、周期カウンタ１３０２は、図９に示すように、値「０」に初期化される。

次に、図７のステップＳ２２において、部分放電情報テーブル１３０５がクリアされる。即ち、図５において、周期カウンタ１３０２から部分放電情報テーブル１３０５へ、テーブルクリアの信号が送られる。そして、図９に示すように、部分放電情報テーブルのクリアの信号が入力され、部分放電情報テーブル１３０５がクリアされる。

次に、図７のステップＳ２３において、交流波形の位相０°を検出したかを確認する。即ち、図５に示す位相０検出部１３０１において、位相０°を検出したかを確認する。このステップＳ２３は、図６のフローチャートの最上部（スタートの時点）に記載された、位相０°の検出と同じ過程である。
位相０°を検出した場合には、ステップＳ２４に進み、位相０°を検出していない場合には、ステップＳ２３の前に戻る。

次に、図７のステップＳ２４において、周期カウンタが１０周期目かを確認する。即ち、図５に示す周期カウンタ１３０２において、１０周期目であるかを確認する。
１０周期目である場合には、ステップＳ２５に進み、１０周期目ではない場合には、ステップＳ２６に進む。

周期カウンタ１３０２が１０周期目である場合には、図７のステップＳ２５において、通信部に部分放電情報テーブルの全データを送信して、ステップＳ２１の前に戻る。即ち、図５に示す部分放電情報テーブル１３０５から、部分放電情報テーブル１３０５の全データを、通信部１４００に送信して、その後周期カウンタ１３０２を初期化する。
このとき、図９では、周期カウンタ１３０２の値が１０周期目に当たる「９」であり、その後に周期カウンタ１３０２が初期化されることにより、周期カウンタ１３０２の値が１周期目に当たる「０」に戻る。
また、通信部１４００に送信した部分放電情報テーブル１３０５の全データを、周期カウンタ１３０２を初期化し、部分放電情報テーブル１３０５をクリアする前に、さらに通信部１４００から上位測定装置６０へ送信する。
そして、周期カウンタ１３０２を初期化する際に、部分放電情報テーブル１３０５のクリアも実行する。

周期カウンタ１３０２が１０周期目ではない場合には、図７のステップＳ２６において、交流波形周期カウンタがインクリメントされて、ステップＳ２３の前に戻る。即ち、図５の位相０検出部１３０１からの交流周期インクリメントの信号が、周期カウンタ１３０２に入力されて、周期カウンタ１３０２がインクリメントされる。
このとき、図９では、周期カウンタ１３０２の値が、０から１、１から２、２から３といったように、１つ増えて、交流波形の次の周期に移行する。

このように、１０周期を経過するまで、ステップＳ２３〜Ｓ２６の各ステップが繰り返される。これにより、交流波形の位相０°を起点として交流波形の周期が計測され、交流波形の１０周期が経過する毎に、部分放電情報テーブル１３０５から全データが通信部１４００に送信される。そして、周期カウンタ１３０２が初期化され、部分放電情報テーブル１３０５がクリアされて、次の１０周期に移行する。

次に、上位計測装置６０におけるデータの推移の監視について、説明する。
上位計測装置６０は、部分放電検出装置１０００の通信部１４００から受信した部分放電情報テーブル１３０５のデータを、過去に受信した部分放電情報テーブルを参照して、比較を行う。そして、通信部１４００から受信した、現在の部分放電情報テーブル１３０５のデータが、参照した過去に受信した部分放電情報テーブルのデータと比較して、部分放電の検出最大値の増加が大きい、と判定した場合には、絶縁劣化の兆候があることを警告する。
なお、上位計測装置６０が参照する、過去に受信した部分放電情報テーブルの受信した時期は、ユーザーの設定により、１日前、１ヶ月前、１年前、等々、任意に選べるようにすることが好ましい。
また、部分放電の検出最大値の増加が大きい、と判定する基準としては、例えば、検出最大値が２倍以上になる等、所定の基準を選定する。

次に、電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定の方法について、説明する。
上位計測装置６０での電力ケーブルの絶縁劣化の有無の判定に関するフローチャートを、図１０に示す。

まず、図１０の最上部（即ち、スタートの時点）に示すように、部分放電情報テーブル１３０５を受信する。即ち、通信部１４００から送信された、部分放電情報テーブル１３０５の全データを、上位計測装置６０で受信する。

次に、ステップＳ３１において、過去に受信した部分放電情報テーブル１３０５を参照する。

次に、ステップＳ３２において、過去に受信したテーブルと、現在の受信したテーブルを、交流波形の位相毎に比較する。
そして、ステップＳ３３において、過去と比較して部分放電検出最大値の増加が大きい、と判定した場合には、ステップＳ３４に進み、「絶縁劣化の兆候有り」の警告を出力する。
一方、過去と比較して部分放電検出最大値の増加が大きくない、と判定した場合には、ステップＳ３５に進み、「絶縁劣化の兆候無し」として、警告は行わない。

このようにして、上位計測装置６０において、絶縁劣化の兆候が有ると判定した場合には、警告を出力して、絶縁劣化の兆候を周知させることができる。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００が、全区間の交流波形の所定の周期数毎における部分放電の電荷量の最大値を抽出する。これにより、（区間数×所定の周期数）の個数の電荷量の信号が、最大値の電荷量の１個の信号に間引かれて、信号の量が低減される。
このように、部分放電検出のデジタル信号処理部１３００が、高速ＡＤ変換器１２１０においてデジタル変換された、部分放電の電流の信号の量を低減する処理を行っているので、広範囲の周波数領域の信号を取り扱っていても処理の後の信号の量が少なくなる。従って、信号を記憶するための構成（メモリ等）の簡略化、通信部１４００から外部ネットワークに送信する際のオーバーフローの防止、部分放電検出装置１０００の消費電力の低減、等を実現することが可能になる。
また、低速ＡＤ変換器１１１０においてデジタル変換された、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、この交流波形の位相を用いて所定位相間隔の区間に分割して、部分放電の信号の低減を行っている。交流波形の位相を用いていることにより、広範囲の周波数領域の信号から、容易に信号の量を低減することができる。

通信部１４００から外部ネットワークに送信する際に、オーバーフローを防止することができることにより、上位計測装置６０において、リアルタイムで確実に部分放電の発生を把握することが可能になる。

部分放電検出装置１０００の消費電力を低減できることにより、多数の電力ケーブルの全体に対して、より多くの部分放電検出装置１０００を設置することが可能になる。また、部分放電検出装置を測定したい箇所に移動させることが主体であった、従来の検出方法に対して、多数の部分放電検出装置１０００を据え置きで設置して、上位計測装置６０において部分放電の発生を常時監視することが可能になる。

そして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、部分放電の電流のデジタル信号の全体の信号から、交流波形の所定の周期数毎に最大値の電荷量の１個の信号に低減されるので、信号の量が大幅に低減される。これにより、信号を記憶するための構成（メモリ等）の簡略化や、部分放電検出装置１０００の消費電力の低減の効果が大きくなり、部分放電検出装置１０００の構成の簡略化や部品コストの低減を図ることが可能になる。

上述した第１及び第２の各実施の形態では、交流波形１３１０の特定の位相間隔を、９６分割の位相３．７５°の区間として、かつ、電荷量の最大値を抽出する交流波形１３１０の所定周期を１０周期とした、例で説明を行った。
交流波形の特定の位相間隔の分割の数や、電荷量の最大値を抽出する交流波形の周期の数は、この例に限定されず、その他の数としても良い。
そして、これら２つの数を、パラメータとして、任意に設定を変更することができるように、制御するコンピュータプログラム等で構成してもよい。
また、電荷量の最大値を抽出する交流波形の周期の数は、例えば、部分放電を検出するナイキスト周波数領域の範囲に合わせて、第１ナイキスト領域のみの場合に１周期として、第１〜第ｎナイキスト領域を確認する場合に（ｎ×２）周期としてもよい。

（変形例）
上述した各実施の形態では、図３や図８に示した部分放電パルス信号１３２０から、部分放電の電荷量を求める過程を、交流波形１３１０の特定の位相間隔の全区間（例えば、９６分割の全区間）について行っていた。

これに対して、交流波形の特定の位相間隔のうちの一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行うことも、可能である。このように一部の区間について部分放電の電荷量を求めることにより、全区間について部分放電の電荷量を求めるよりも、データの量を予め減らすことが可能になる。

ただし、一部の区間について部分放電の電荷量を求めた場合には、部分放電の電荷量を求める過程を行わない区間において部分放電が発生したときに、発生した部分放電を検出することができない。
従って、実際の部分放電の発生頻度に対応して、部分放電の電荷量を求める過程を行う区間を選定することになる。
部分放電の発生頻度は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流波形のゼロクロス（電流量の符号が変わるゼロ点、位相が０°，１８０°，３６０°の点）近傍が高く、部分放電はゼロクロスの前後に分布する。そこで、例えば、前述した９６分割した９６個の区間のうち、ゼロクロスの前後の部分放電の発生頻度が高い方の所定個数（例えば、５０個や７０個）の区間を選定して、選定した区間について部分放電の電荷量を求めればよい。

上述したように、交流波形の特定の位相間隔のうちの一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行う場合でも、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求めて、求めた交流波形の位相を用いて特定の位相間隔に分割する。

上述した各実施の形態と変形例では、交流波形の特定の位相間隔の全てまたは一部の区間について、部分放電の電荷量を求める過程を行って、所定周期数毎に電荷量の最大値を抽出するようにして、信号の量を低減していた。
部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理の方法は、上述した実施の形態と変形例の方法に限定されず、その他の方法を採用することもできる。その他の方法を採用する場合でも、交流波形のデジタル信号から交流波形の位相を求め、求めた交流波形の位相を用いて、部分放電のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う。これにより、部分放電のデジタル信号を交流波形の位相と対応させることができるので、特定の位相であるゼロクロス近傍に発生しやすい部分放電をより確実に検出しつつ、部分放電のデジタル信号の量を低減することが可能になる。

１０ 中間接続箱、２０ ロゴスキーコイル、３０ ケーブル、４０ 電流測定器（ＣＴ）、５０ 外部ネットワーク、６０ 上位計測装置、１０００ 部分放電検出装置、１１００ 低周波アナログ入力回路、１１１０ 低速ＡＤ変換器、１２００ 高周波アナログ入力回路、１２１０ 高速ＡＤ変換器、１３００ 部分放電検出のデジタル信号処理部、１３０１ 位相０検出部、１３０２ 周期カウンタ、１３０３ 高速ＡＤデータ入力回数カウンタ、１３０４ 位相カウンタ、１３０５ 部分放電情報テーブル、１３０６ 大小判定部、１４００ 通信部

Claims (5)

1. 電力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、
   前記電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第１の変換器と、
   部分放電の電流のアナログ信号をデジタル信号に変換する、第２の変換器と、
   前記第２の変換器によって変換された前記部分放電の電流のデジタル信号の処理を行う信号処理部と、を備え、
   前記第２の変換器は、複数のナイキスト周波数領域のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行い、
   前記信号処理部は、前記第１の変換器で変換された前記交流波形のデジタル信号から、前記交流波形の位相を求め、求めた前記交流波形の位相を用いて、前記第２の変換器で変換された前記部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う 部分放電検出装置。
2. 前記信号処理部において処理を行った信号を外部ネットワークに出力する、通信部をさらに備えた、請求項１に記載の部分放電検出装置。
3. 前記信号処理部は、前記交流波形の１周期を所定の位相間隔に分割して、前記所定の位相間隔の全ての区間もしくは一部の区間について、部分放電の電荷量として前記部分放電の電流の最大値または総和を求め、前記全ての区間もしくは前記一部の区間の前記交流波形の所定の周期数毎における前記部分放電の電荷量の最大値を抽出することにより、信号の量を低減する処理を行う、請求項１に記載の部分放電検出装置。
4. 電力ケーブルにおける部分放電を検出する部分放電検出方法であって、
   前記電力ケーブルに流れる交流波形のアナログ信号をデジタル信号に変換し、
   複数のナイキスト周波数領域の前記部分放電の電流のアナログ信号に対して、デジタル信号への変換を行い、
   前記交流波形のデジタル信号から前記交流波形の位相を求め、求めた前記交流波形の位相を用いて、前記部分放電の電流のデジタル信号に対して、信号の量を低減する処理を行う
   部分放電検出方法。
5. 前記交流波形の１周期を所定の位相間隔に分割して、前記所定の位相間隔の全ての区間もしくは一部の区間について、部分放電の電荷量として前記部分放電の電流の最大値または総和を求め、前記全ての区間もしくは前記一部の区間の前記交流波形の所定の周期数毎における前記部分放電の電荷量の最大値を抽出することにより、信号の量を低減する処理を行う、請求項４に記載の部分放電検出方法。

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