JPS6347678A

JPS6347678A - 部分放電検出装置

Info

Publication number: JPS6347678A
Application number: JP19165486A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okamura; 勝也岡村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1988-02-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、油入変圧器内に発生する部分放電を検出する
ための装置に関する。

（従来の技術）電力系統に使用される油入変圧器は、絶縁油を充填した
容器内に変圧器本体を収納して成るものでおる。この様
な油入変圧器において絶縁が破壊すると、電力系統に支
障をきたすため、何らかの手段で絶縁故障を未然に防止
する必要がある。この場合、油入変圧器が一般に絶縁故
障の前兆的現象として部分放電を伴うことが多いことに
、鑑み、油入変圧器の部分放電を検出することにより、
その絶縁故障を防止することが従来性なわれている。

この様な従来の油入変圧器における部分放電検出方法は
、部分放電源から発Ｖられた超呂波を複数個のマイクで
電気信号化し、この信＠８演算処理することによって部
分放電の位置を検出する方法がある。

以下、第３図を用いて、この様な従来の部分放電検出方
法を具体的に説明する。

即ち、第３図に示す様に、変圧器タンク１の壁面に複数
の超音波マイクＭを取付け、各マイクの拾う信号をオシ
ロスコープによって記録する。オシロスコープの掃引は
部分放電に伴って発生する電磁波を図示しないアンテナ
によって検出し、その出力信号を用いて行う。

これらのマイクＭの出力の一例として、第；番のマイク
Ｍｉの出力を第４図に示す。

図中Δｔｉは、掃引開始から超音波信号の立上がりまで
の時間差である。この様な時間差が生じるのは、電磁波
の伝達速度が事実上無限大といって良いのに比べて変圧
器油中の超音波信号即ち弾性波の伝達速度が有限の速さ
しか持たないからである。

変圧器油中の超音波の伝わる速さをＶとすると音源とマ
イクＭｉとの距離愛ｉは、前述の時間差Δｔｉを用いて誌ｉ＝ｖΔｔｉ　　　　　・・・（１）で表される。

マイクＭ１の座標を（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）、音源の座標
を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると・・・（２）となる。この様な関係を全てのマイクＭについて求める
ことかできる。従って、マイクの総個数をＮ個とすると
、音源の座標（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）を未知数とするＮ個
の連立方程式が得られ、最低３個のマイクを用いてこれ
らの連立方程式を解けば、音源即ち、部分放電源の座標
を求めることができる。この解は、図形的方法か計算機
を用いた数値解析の手法によって求められるのか普通で
ある。

以上の様に従来の方法は、部分放電源の位置を特定する
ことができるのでおるが、次の様な欠点を有する。

即ち、前記（２）式で表される様な連立方程式を解く方
法は、音源の位置が空間同店がりのない１点であると仮
定してそれを求めることに他ならないが、実際の部分放
電源（音源）は必ず空間同店がりを持ち、しかも１箇所
でおるとは限らない。

この様なことから、従来の方法においては、部分放電の
正確な検出を行うことは不可能であった。

そして、この様な不確実性は、部分放電源を１点である
と擬制する限り、マイクの数を増やしてみても解決され
ない。

（発明が解決しようとする問題点）上記の様に、従来の部分放電の検出方法においては、部
分放電源を１点であると擬制することがら、ｉ実な部分
放電の検出を行えないという問題点を有していた。

本発明は、以上の様な問題点を解決するために提案され
たものであり、その目的は、変圧器中に発生する部分放
電源を空間同店がりとしてとらえることを可能とするこ
とにより、より正確な部分放電の検出を行える様な口れ
た部分放電検出装置を提供することでおる。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明による部分放電検出装置は、変圧器タンクの型面
に複数の超音波マイクを平面上に配置し、この複数の超
音波マイクの信号をデジタル化するデータ集積装置と、
得られたデジタル信号相互間の相関マツプを作成し、こ
の相関マツプをマイクを配置した平面で積分処理するこ
とによって全問における音源の強度分布を求める信号処
理装置、及び得られた強度分布を表示する画像出力装置
とを設けたことを特徴とするものである。

（作用）本発明は、以上の様な構成を有づることにより、変圧器
内にて部分放電を生じた際には、まず部分放電源から発
せられた超音波が、絶縁油中を伝播し、クンク檗を介し
て、複数１固の超音波マイクに異なった振幅、位相差で
伝わり、電気信号化される。こうして得られたＩＶた投
数の電気信号をデータ集積装置にてデジタル化し、この
デジタル信号をデジタル信号処理装置に入力することに
よって、各信号間の相関関数ｐｉｊ　（ｕｉ、ｖｉ、ｕ
ｊ。

ｖｊ）が求められる。なお、Ｕ、Ｖはマイクの存在する
タンク壁面上における座標でおり、添字ｉ。

」はマイクの番号でおる。

ここで、音源にあける強度分布と得られた相関関数の間
には、次のファンチッテル・ツエルニケの定理と呼ばれ
る関係が存在する。

Ｐ（ｕｉ、ｖｉ、ｕｊ、ｖｊ）＝、＃、！　（ｘ、　ｙ、　ｚ）ｅｘｐ［−ｊ　−ｉ　（
（ｕ　ｉ　−ｘ）”　＋　（ｖｉ　−ｙ）”−（ｕｊ−
ｘ）２−（ｖｊ−ｙ）２）ｌｄｘｄｙ・・・（３）この（３）式は、言葉で表すと、信号源の強度分布とタ
ンク壁面上の２点間の相互相関関数の間には、フレネル
変換の関係が存在するということができ、逆に相互関数
をタンク面の上で逆フレネル変換すれば信号源の強度分
布が得られる。従って、超音波マイク、データ集積装置
を介して得られたデジタル信号の相関マツプを、マイク
の取付は平面で逆フレネル変換することにより、信号源
の強度分布Ｉ　（Ｘ、　ｙ、Ｚ）を得、これを画像表示
装置において表示する。

即ち、本発明によれば、超音波信号源である部分放電源
を空間的な広がりとしてとらえ、これを表示できるため
、精密且つ正確な部分放電の検出を行える。

（実施例）以下、本発明による部分！ｉＩｉ電検出装置の一実施例
を第１図及び第２図を参照して説明する。

本実施例の構成第１図に示す様に、１６個の超音波マイク〜１１〜Ｍ１
６は、変圧器タンク１の壁面の、単一円周に沿って取付
けられている。各々のマイクは、図示しないケーブル又
は光ファイバによって、第２図に示す様に、信号をデジ
タル化するデータ集積装置１０、デジタル信号相互間の
相関マツプを作成し、マイクを取付けた平面にてこれを
積分処理するデジタル信号処理装置２０．１ｎられた空
間における音源の強度分１５を表示する画像表示装置３
０が順次接続されている。

本実施例の作用以上の様な構成を有する不実施例の作用は次の通りであ
る。

即ち、変圧器タンク１内に部分放電が発生した際には、
空間同店がりを持った部分放電源でおる超音波発生源１
００上の１点Ｐ　（Ｘ、　ｙ、Ｚ）から発せられた超音
波が、異なる振幅と位相を持って各超音波マイクＭ１〜
Ｍ１６に到達する。マイクＭ１〜Ｍ１６は、これらの心
服と位相の両方を検出してこれを電気信号に変換する。

この電気信号がデータ集積装置１０によってデジタル化
され、デジタル信号処理装置２０に送られる。

デジタル信号処理装置２０は、各マイクの信号の全ての
粗合せについて相関Ｐ（ｕｉ、ｖｉ、ｕｊ、ｖｊ）＝＜Ｇ（ｕｉ、ｖｉ）ｘＧ＊　（ｕｊ、ｖｊ）＞・・・（
４）を求め、Ｕ、Ｖ平面上の相関マツプをその記憶装置上に
作る。

ここで、（４）式の意味するところは、マイク〜・１１
の出力Ｇ（ｕｉ、ｖｉ）とマイクＭｊの出力の捜索共役
Ｇ＊（ｕｊ、Ｖｊ）の積の時間平均を取るということで
おる。

デジタル信号処理装置２０は、さらに相関マツプをＵ、
Ｖ平面上でフレネル逆変換し、音源の存在する空間上の
強度分布Ｉ　（Ｘ、Ｖ、Ｚ）に変換する。最終的に、画
像表示装置３０が、この計算結果Ｉ　（ｘ、ｙ、ｚ）を
図形表示する。

従って、本実施例によれば、空間の広がりとしての部分
放電源の位置、大ぎざを検出、表示できるため、部分放
電源を１点に擬制していた従来の検出方法に比べてより
積ｉぞ且つ正確な検出を行え、従って、変圧器の絶縁事
故等の防止に大いに貢献できる。

＊他の実施例なあ、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば積分方法は、必ずしもフレネル積分に限定されな
い。また、画像表示装置による表示方法としては、任意
の１断面を平面表示しなり、また３次元表示を行う等の
方法か可能でおる。

［発明の効果］以上説明した様に、本発明によれば、油入変圧器の中の
有限の大きざを持つ部分５牧電源から発せられる超音波
の強度分布を画像化することにより、部分放電の位置、
大きざを空間的に正確に特定し、従って、変圧器の絶縁
事故を未然に処理し得る様な優れた部分放電検出装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部分放電検出装置の一実施例を示
す斜視図、第２図は同実施例の接続を示すブ［１ツク図
、第３図は従来の部分放電検出方法を示すモデル図、第
４図は従来の検出方法におけるマイクの出力を示す波形
図でおる。１・・・変圧器タンク、Ｍ・・・超音波マイク、１０・
・・データ集積装置、２０・・・デジタル信号処理、３
０・・・画像表示装置、１００・・・部分放電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）変圧器内に起きる部分放電に起因する超音波を超
音波マイクによって検出する部分放電検出装置において
、変圧器タンクの壁面に平面上に配置され、超音波を電気
信号に変換する複数の超音波マイクと、この複数の超音
波マイクの信号をデジタル化するデータ集積装置と、得
られたデジタル信号相互間の相関マップを作成し、この
相関マップをマイクを配置した平面で積分処理すること
によって空間における音源の強度分布を求めるデジタル
信号処理装置、及び得られた強度分布を表示する画像出
力装置とから成ることを特徴とする部分放電検出装置。
（２）積分処理の手段として、フレネル積分を使用した
ものである特許請求の範囲第１項記載の部分放電検出装
置。