JP6981191B2

JP6981191B2 - 部分放電検出装置

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Publication number: JP6981191B2
Application number: JP2017219603A
Authority: JP
Inventors: 秀一武田; 伸行藤原
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: JP2019090693A

Description

本発明は、変圧器や回転機の巻線で発生する部分放電を検出する装置に関し、特に面電流を計測して安価なアナログボードで装置を構成できる部分放電検出装置に関するものである。

図９に従来の部分放電検出装置の一例を示す。図９において、１００は、交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備としての被測定回転機である。１２０は被測定回転機１００を収納する回転機筐体であり、接地線を介して接地されている。

１０１は、回転機筐体１２０に取り付けられ、被測定回転機１００の部分放電によって生じる漏洩電磁波を検出するアンテナ型センサである。このアンテナ型センサ１０１は、例えば面電流センサから成り、部分放電により回転機筐体１２０を通って接地線へ流れる電流を捉える。

１０２は、アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ成分を除去するフィルタ回路であり、例えばハイパスフィルタ回路により構成されている。

３００はフィルタ回路１０２の出力信号の周波数成分を解析して部分放電の発生判断を行うアナログボードである。

また、部分放電信号を検出して診断対象の絶縁異常を診断する従来の装置として、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。

特開２００５−１４７８９０号公報

特許文献１に記載の「絶縁異常診断装置」では、フィルタ回路にバンドパスフィルタを設け、商用電源周波数の２倍の周波数、つまり５０Ｈｚの２倍である１００Ｈｚの周波数成分のみを検波することにより、部分放電発生判断を行っている。

しかしこれでは、被測定物の電源周波数が設計と異なる場合使用できず、例えばインバータ使用時（被測定物がインバータにより駆動されているとき）のように電源周波数が可変である場合、部分放電を検出することはできない。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる部分放電検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の部分放電検出装置は、
交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流が前記電源電流の実効値以上となる期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする。

請求項２に記載の部分放電検出装置は、
交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流に微分を施した微分信号が０よりも大きい期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする。

請求項３に記載の部分放電検出装置は、請求項１又は２において、
前記アンテナ型センサは、部分放電検出対象設備を収納する筐体に取り付けられ、該筐体を通って接地線に流れる電流を検出することを特徴としている。

本発明によれば、電流センサにより検出された部分放電検出対象設備の電源電流の、設定した期間のみで検波を行い、部分放電発生の判断を行っているため、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。

このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。

また、アンテナ型センサの出力信号を、フィルタおよび包絡線回路に通して包絡線状信号に変換し、アナログボードにて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。

本発明の実施例１による部分放電検出装置の構成図。図１の要部の回路図。図２の回路の出力信号の波形図。本発明の実施例１における低分解能アナログボードの構成図。本発明における部分放電検出装置の構成を表すブロック図。本発明の実施例１の低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す説明図。本発明の実施例２における低分解能アナログボードの構成図。本発明の実施例２の低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す説明図。従来の部分放電検出装置の一例を示す構成図。アンテナ型センサ出力の模式図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。まず、図９の従来の部分放電検出装置において、部分放電で発生した信号変化をアンテナ型センサ１０１により捉えた際の信号の模式図を図１０に示す。図１０は、アンテナ型センサ１０１の出力電圧と被測定回転機１００（図示では被測定物と表記）の電源電流の各波形を示している。

図９および図１０において、回転機筐体１２０を流れる信号は通常であればノイズ成分だけである。部分放電が発生した場合は電源電流のピーク付近で放電現象による大きな信号の変動が発生する。

ただし、この信号の変動はメガヘルツ以上の高周波な現象である。よって、従来型部分放電検出装置のアナログボード３００は高周波成分に対応することが求められ、且つ周波数分解能も高くなくてはならない。このようなアナログボードは一般的に高価である。

しかし、部分放電を検出することが目的であれば、この高周波信号をそのまま計測する必要はなく、部分放電に起因する変化が捉えられれば良い。そこで本実施形態例では、アンテナ型センサの出力信号を直接アナログボードに入力するのではなく、一旦アナログの包絡線回路を通してアナログボードに入力する回路方式を採用した。

また、部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサを設け、電源電流のピーク時又は電源電流の立ち上がり、立ち下がり時のタイミングのみ検波を行うように構成することで、部分放電検出対象設備の電源周波数に依存することなく部分放電検出が行えるようにした。

図１は本実施例１による部分放電検出装置の構成を示し、図９と同一部分は同一符号をもって示している。図１において図９と異なる点は、アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ成分を除去したフィルタ回路１０２の出力信号を包絡線状信号に変換して波形形成を行う包絡線回路１０３を設け、被測定回転機１００に交流電力を導く回転機電源ケーブル１３０に介挿され、被測定回転機１００の電源電流を検出して電源周波数を取得する電流センサ１０４を設け、周波数分解能の高いアナログボード３００に代えて、包絡線回路１０３の出力信号と電流センサ１０４の出力信号を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボード１０５を設けた点にあり、その他の部分は図９と同一に構成されている。

前記包絡線回路１０３の具体例を図２に示す。図２において、５１は、フィルタ回路１０２の出力信号（アンテナ型センサ１０１の出力からノイズ（低周波）成分を除去した信号）がアノード側に入力されるダイオードである。

ダイオード５１のカソード側にはコンデンサ５２および抵抗５３の各一端が接続され、コンデンサ５２および抵抗５３の各他端は共通接続されている。

この図２の回路により、ダイオード５１のアノード側に入力された信号は、その高周波成分が除去されて、出力側（抵抗５３の両端間）には入力波形の包絡線に近い波形、すなわち包絡線状信号が得られる。

図２の包絡線回路１０３から出力される包絡線状信号の一例を図３に示す。図３のような包絡線状信号であれば、分解能が数１０ｋＨｚ単位のアナログボードのような低分解能のアナログボード（１０５）であってもサンプリングすることができ、これにより、部分放電検出機能が得られる。

この低分解能アナログボード１０５は、本実施例１では図４のように構成されている。図４において、包絡線回路１０３の出力である包絡線状信号ａは、コンパレータ１１（ｃｏｍｐ１）の正側入力端およびスイッチ１４（Ｓ１）の一端に入力される。

コンパレータ１１は、正側入力端に入力される前記包絡線状信号ａと、負側入力端に入力される、図示省略の制御電源の電圧を抵抗１２および可変抵抗１３（ＶＲ１）で分圧して得られた電圧レベル閾値信号ｂ（予め設定した電圧レベル閾値信号）とを比較して電圧レベル判定結果信号ｃを出力する。

スイッチ１４はコンパレータ１１から出力される電圧レベル判定結果信号ｃによってオン、オフ制御され、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂ以上であるときはオンとなり、前記ａがｂに満たない場合はオフとなる。

このため、スイッチ１４の他端には予め設定した電圧レベル閾値信号ｂ以上の包絡線状信号ａのみが得られる。

前記コンパレータ１１、抵抗１２、可変抵抗１３およびスイッチ１４によって、本発明の信号レベル判定部を構成している。

前記スイッチ１４の他端はスイッチ１５（Ｓ２）の一端に接続されており、前記電流センサ１０４の出力信号である電源電流瞬時値ｄ（被測定回転機１００の電源電流を回転機電源ケーブル１３０からセンシングした信号）は、ダイオードブリッジ１６（全波整流回路）および実効値検波回路１７に入力される。ダイオードブリッジ１６は電源電流瞬時値ｄを整流して電源電流の全波整流信号ｅに変換し、コンパレータ１８（ｃｏｍｐ２）の正側入力端に入力する。

実効値検波回路１７は、電源電流瞬時値ｄを電源電流の実効値信号ｆに変換してコンパレータ１８の負側入力端に入力する。

コンパレータ１８は、電源電流の全波整流信号ｅと電源電流の実効値信号ｆを比較して電源電流のピーク抽出信号ｇを出力する。

スイッチ１５はコンパレータ１８から出力される電源電流のピーク抽出信号ｇによってオン、オフ制御され、電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも大きい場合はオンとなり、前記ｅがｆよりも小さい場合はオフとなる。

このためスイッチ１５の他端には、電源電流が実効値以上、すなわち電源電流がピークとなる付近のタイミングの包絡線状信号ａのみが得られる。

前記スイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、実効値検波回路１７およびコンパレータ１８によって、本発明の信号抽出部を構成している。

前記スイッチ１５の他端は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力端および抵抗２０の一端に接続され、抵抗２０の他端は接地されている。

包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５を通して入力される、電源電流がピークとなる付近のタイミングの包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントし、ディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。

２１は、所定周波数の信号を発振して水晶発振器出力信号ｈを出力する水晶発振器である。

２２は、水晶発振器出力信号ｈが立ち上がる度にカウントアップして水晶発振器カウンタ出力信号ｉを出力する水晶発振器用カウンタ回路である。

２３は、前記水晶発振器カウンタ出力信号ｉが、自身に設定された設定値（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２のカウント時間を決める設定値）に達したか否かを解読するデコーダ回路である。

デコーダ回路２３のデコーダ出力信号ｊは、水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値未満であるとき非アクティブとなり、水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値に達するとアクティブとなる。

このデコーダ出力信号ｊは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２に導入され、デコーダ出力信号ｊがアクティブとなった場合、前記カウンタ回路１９および２２のカウント動作を各々リセットさせ、包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋおよび水晶発振器カウンタ出力信号ｉを０にする。

このため、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５から、電源電流がピークとなる付近の包絡線状信号ａが入力される度に０からカウントアップし続け、デコーダ出力信号ｊによりリセットされると包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力０に戻す。

したがって、この包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋには、設定した時間内の包絡線状信号ａの波形の塊数が得られる。

包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋはＤ／Ａ変換回路２４に入力されてディジタル−アナログ変換され、Ｄ／Ａ変換回路２４からはＤ／Ａ変換出力信号ｌが出力される。このためＤ／Ａ変換出力信号ｌは、ディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋに相当するアナログの電圧信号である。

前記包絡線状信号塊数カウンタ回路１９、抵抗２０、水晶発振器２１、水晶発振器用カウンタ回路２２、デコーダ回路２３およびＤ／Ａ変換回路２４によって、本発明のカウント部を構成している。

２５は、前記Ｄ／Ａ変換出力信号ｌが正側入力端に入力されるコンパレータ（ｃｏｍｐ３）である。

コンパレータ２５は、正側入力端に入力されたＤ／Ａ変換出力信号ｌと、負側入力端に入力される、図示省略の制御電源の電圧を抵抗２６および可変抵抗２７（ＶＲ２）で分圧して得られた包絡線状信号塊数閾値信号ｍ（設定した塊数閾値）とを比較して部分放電検出信号ｎをＣＰＵ２８に出力する。

この部分放電検出信号ｎは、Ｄ／Ａ変換出力信号ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも大きい場合はアクティブとなり、これをもってＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なし、前記ｌがｍよりも小さい場合は非アクティブとなり、これをもってＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なさない。

前記コンパレータ２５、抵抗２６、可変抵抗２７およびＣＰＵ２８によって、本発明の部分放電発生判断部を構成している。

図１〜図４に示す実施例１の部分放電検出装置の要部構成のみをブロックで表すと図５のとおりである。

次に、図１〜図５に示す実施例１の部分放電検出装置の動作を、低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す図６とともに説明する。

（１）アンテナ型センサ１０１は回転機筐体１２０を通して流れる電流を検出し、電流センサ１０４は回転機電源ケーブル１３０に流れる被測定回転機１００の電源電流を検出する。アンテナ型センサ１０１の出力は、フィルタ回路１０２（例えばハイパスフィルタ回路）に入力されて低周波成分が除去される。

（２）フィルタ回路１０２から出力された信号は、包絡線回路１０３に入力されて図３のような包絡線状信号ａに変換される。

（３）包絡線回路１０３から出力された包絡線状信号ａおよび電流センサ１０４から出力された電源電流瞬時値ｄは低分解能アナログボード１０５に入力され、低分解能アナログボード１０５において下記（３−１）〜（３−４）に示す信号処理がなされて部分放電検出が行われる。

（３−１）図４において、可変抵抗１３（ＶＲ１）で設定した電圧レベル閾値信号ｂと包絡線回路１０３から出力された包絡線状信号ａをコンパレータ１１で比較し、電圧レベル判定結果信号ｃを出力する。包絡線状信号ａと電圧レベル閾値信号ｂの関係は図６の上段のものとなる。包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂよりも大きい場合には、電圧レベル判定結果ｃによりスイッチ１４がオンとなる。また、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂよりも小さい場合には電圧レベル判定結果ｃによりスイッチ１４がオフとなり、入力信号（ａ）の電圧レベルが閾値（ｂ）に満たない場合は除去される。これにより、予め設定した電圧レベル閾値信号ｂ以上の包絡線状信号ａのみを得る。

（３−２）電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６によって電源電流の全波整流信号ｅへと変換され、コンパレータ１８の正側入力端に入力される。また、実効値検波回路１７により電源電流瞬時値ｄは電源電流の実効値信号ｆに変換され、コンパレータ１８の負側入力端に入力される。

電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも大きい場合、コンパレータ１８から出力される電源電流のピーク抽出信号ｇによりスイッチ１５がオンとなる。また、電源電流の全波整流信号ｅが電源電流の実効値信号ｆよりも小さい場合、電源電流のピーク抽出信号ｇによりスイッチ１５がオフとなる。

これにより、電源電流が実効値以上、つまり電源電流がピークとなる前後のタイミングの包絡線状信号ａのみが得られる。したがって、図６の中段に示すように、電源電流の全波整流信号ｅと実効値信号ｆの関係がｅ＞ｆとなる期間（すなわち電源電流ピーク付近）のアンテナ型センサ出力（包絡線状信号ａ）のみが抽出される。

（３−３）スイッチ１５がオンの間、包絡線状信号ａは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９に入力され、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントしディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。

一方、水晶発振器２１からの水晶発振器出力信号ｈは水晶発振器用カウンタ回路２２に入力され、水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉを出力し、水晶発振器カウンタ出力信号ｉはデコーダ回路２３に入力される。

水晶発振器出力信号ｈが立ち上がる度に水晶発振器用カウンタ回路２２は水晶発振器カウンタ出力信号ｉをカウントアップする。水晶発振器カウンタ出力信号ｉが予めデコーダ回路２３内に設定しておいた設定値に達すると、デコーダ回路２３のデコーダ出力信号ｊはアクティブとなる。水晶発振器カウンタ出力信号ｉがデコーダ回路２３の設定値未満の場合、デコーダ出力信号ｊは非アクティブとなる。

デコーダ出力信号ｊがアクティブになると、水晶発振器用カウンタ回路２２および包絡線状信号塊数カウンタ回路１９をリセットする。リセットされた包絡線状信号塊数カウンタ回路１９および水晶発振器用カウンタ回路２２は、それぞれの出力信号、すなわち包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋおよび水晶発振器カウンタ出力信号ｉを０にする。

包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は、スイッチ１５を介して包絡線状信号塊が入力される度に、デコーダ出力信号ｊによりリセットされるまで、包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを０からカウントアップし続け、前記ｊによりリセットされると包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力０に戻す。

この包絡線状信号塊数カウンタ回路１９でのカウント処理の様子は図６下段のとおりである。図６下段において、破線で囲まれた信号は、図６中段のｅ＞ｆの範囲で抽出された（電源電流ピーク付近の）包絡線状信号ａ（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力信号）であり、図６下段に表記された「設定周期」は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９がカウントを開始しデコーダ出力信号ｊによりリセットされるまでの期間であり、デコーダ回路２３内の設定値に相当する。

（３−４）包絡線状信号塊数カウンタ回路１９から出力された包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋはＤ／Ａ変換回路２４に入力され、Ｄ／Ａ変換回路２４は包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋに応じたＤ／Ａ変換出力ｌを出力し、コンパレータ２５に入力される。

Ｄ／Ａ変換出力ｌはコンパレータ２５によって、可変抵抗２７（ＶＲ２）で設定された包絡線状信号塊数閾値信号ｍと比較され、Ｄ／Ａ変換出力ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも大きい場合には、部分放電検出信号ｎをアクティブにし、ＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なす。

また、Ｄ／Ａ変換出力ｌが包絡線状信号塊数閾値信号ｍよりも小さい場合には、コンパレータ２５によって部分放電検出信号ｎは非アクティブとなり、ＣＰＵ２８は部分放電が発生したと見なさない。

上記により、低分解能アナログボードを用いた部分放電検出機能が得られる。

上記のように本実施例１によれば、部分放電検出対象設備（被測定回転機１００）の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。

また、アンテナ型センサ１０１の出力信号を、フィルタ回路１０２および包絡線回路１０３に通して包絡線状信号に変換し、低分解能アナログボード１０５にて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。

実施例１では、被測定回転機１００の電源電流がピークとなる付近において部分放電を検出する方式に構成されていた。しかし、図１０に示すように、アンテナ型センサ１０１を用いて部分放電を検出する場合、そのセンサ出力は被測定回転機１００の電源電流のピーク付近のみならず、電源電流の立ち上がり時および立ち下がり時においても大きく変動する場合がある。

そこで本実施例２では、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりから電源電流がピークに至るまでの期間において、部分放電を検出する方式とした。

本実施例２による部分放電検出装置は、図１、図５における低分解能アナログボード１０５に代えて、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりから電源電流がピークに至るまでの期間において部分放電を検出する低分解能アナログボード２０５を設けたものであり、その他の部分は図１、図５と同一に構成されている。

本実施例２の低分解能アナログボード２０５は図７のように構成されている。図７において、図４と同一部分は同一符号をもって示している。図７において図４と異なる部分は、図４の信号抽出部を構成しているスイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、実効値検波回路１７、コンパレータ１８の回路に代えて、スイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、微分回路３１およびコンパレータ３２（ｃｏｍｐ４）の回路で構成した信号抽出部を設けた点にあり、その他の部分は図４と同一に構成されている。

図７において、電流センサ１０４の出力信号である電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６に入力される。ダイオードブリッジ１６は、電源電流瞬時値ｄを整流して電源電流の全波整流信号ｅに変換し、微分回路３１に入力する。

微分回路３１は電源電流の全波整流信号ｅを微分し、全波整流電源電流の微分信号ｐをコンパレータ３２の正側入力端に入力する。

コンパレータ３２は、前記入力された全波整流電源電流の微分信号ｐと負側入力端の接地電位（０）とを比較して全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑを出力する。

スイッチ１５は、コンパレータ３２から出力される全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによってオン、オフ制御され、全波整流電源電流の微分信号ｐが接地電位０よりも大きい場合はオンとなり、前記ｐが０よりも小さい場合はオフとなる。

このためスイッチ１５の他端には、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至る期間の包絡線状信号ａのみが得られる。

次に、図１、図５の低分解能アナログボード１０５の代わりに図７の低分解能アナログボード２０５を用いた本実施例２の動作を、低分解能アナログボードにおけるアンテナ型センサの出力信号の処理を表す図８とともに説明する。

まず、アンテナ型センサ１０１、フィルタ回路１０２、包絡線回路１０３および電流センサ１０４の各動作は、前述の実施例１の動作（１）、（２）と同一の動作となる。

次に、低分解能アナログボード２０５の動作のうち、信号レベル判定部が行う、包絡線状信号ａが電圧レベル閾値信号ｂ以上であるか否かを判定する動作は、前述の実施例１の動作（３−１）と同一となる。尚、包絡線状信号ａと電圧レベル閾値信号ｂの関係は、図６上段と同一の、図８の上段のものとなる。

また、部分放電発生判断部が行う、カウント部によりカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数（ｋ、ｌ）が、設定した塊閾値（ｍ）以上であるとき、部分放電が発生したと判断する動作は、前述の実施例１の動作（３−４）と同一である。

次に、低分解能アナログボード２０５の動作のうち、信号抽出部が行う、前述の実施例１の動作（３−２）とは異なる動作（１３−２）と、カウント部が行う、前述の実施例１の動作（３−３）とは異なる動作（１３−３）とを述べる。

（１３−２）図７のスイッチ１５、ダイオードブリッジ１６、微分回路３１およびコンパレータ３２から成る信号抽出部において、電源電流瞬時値ｄはダイオードブリッジ１６によって電源電流の全波整流信号ｅへ変換され、微分回路３１に入力される。また微分回路３１により電源電流の全波整流信号ｅは全波整流電源電流の微分信号ｐに変換され、全波整流電源電流の微分信号ｐはコンパレータ３２に入力される。

全波整流電源電流の微分信号ｐが接地電位である０よりも大きい場合、コンパレータ３２の出力である全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによりスイッチ１５がオンとなる。また、全波整流電源電流の微分信号ｐが０よりも小さい場合、全波整流電源電流の立ち上がり検出信号ｑによりスイッチ１５がオフとなる。

これにより、電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間の包絡線状信号ａのみが得られる。すなわち、電源電流の全波整流信号ｅを微分した全波整流電源電流の微分信号ｐが、図８の中段に示すようにｐ＞０である期間（すなわち電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間）のアンテナ型センサ出力（包絡線状信号ａ）のみが抽出される。

（１３−３）スイッチ１５がオンの間、包絡線状信号ａは包絡線状信号塊数カウンタ回路１９に入力され、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９は包絡線状信号ａの波形の塊数をカウントしディジタルの包絡線状信号塊数カウンタ出力信号ｋを出力する。

この包絡線状信号塊数カウンタ回路１９でのカウント処理の様子は図８下段のとおりである。図８下段において、破線で囲まれた信号は、図８中段のｐ＞０の範囲で抽出された（電源電流の立ち上がり又は立ち下がりからピークに至るまでの期間の）包絡線状信号ａ（包絡線状信号塊数カウンタ回路１９の入力信号）であり、図８下段に表記された「設定周期」は、包絡線状信号塊数カウンタ回路１９がカウントを開始しデコーダ出力信号ｊによりリセットされるまでの期間であり、デコーダ回路２３内の設定値に相当する。

以上のように本実施例２では、前述した動作（１）、（２）、（３−１）、（１３−２）、（１３−３）、（３−４）によって、実施例１と同様の効果が得られる。

すなわち、部分放電検出対象設備（被測定回転機１００）の電源周波数に依存することなく部分放電を検出することができる。このため、部分放電検出対象設備の電源周波数が、例えばインバータ使用時のように可変な状況であっても部分放電を検出することができる。

また、アンテナ型センサ１０１の出力信号を、フィルタ回路１０２および包絡線回路１０３に通して包絡線状信号に変換し、低分解能アナログボード２０５にて部分放電発生の有無を判断しているので、低分解能のアナログボードを使用して部分放電を検出することができる。このため、低コスト化を図ることができる。

１１、１８、２５、３２…コンパレータ
１２、２０、２６、５３…抵抗
１３、２７…可変抵抗
１４、１５…スイッチ
１６…ダイオードブリッジ
１７…実効値検波回路
１９…包絡線状信号塊数カウンタ回路
２１…水晶発振器
２２…水晶発振器用カウンタ回路
２３…デコーダ回路
２４…Ｄ／Ａ変換回路
２８…ＣＰＵ
３１…微分回路
５１…ダイオード
５２…コンデンサ
１００…被測定回転機
１０１…アンテナ型センサ
１０２…フィルタ回路
１０３…包絡線回路
１０４…電流センサ
１０５、２０５…低分解能アナログボード
１２０…回転機筐体
１３０…回転機電源ケーブル

Claims

交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流が前記電源電流の実効値以上となる期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする部分放電検出装置。
交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出する面電流センサから成るアンテナ型センサと、
前記アンテナ型センサの検出出力から低周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を包絡線状信号に変換する包絡線回路と、
前記部分放電検出対象設備の電源電流を検出する電流センサと、
前記包絡線回路により変換された包絡線状信号および前記電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する低分解能アナログボードと、を備え、
前記低分解能アナログボードは、
前記入力された包絡線状信号が、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であるか否かを判定する信号レベル判定部と、
前記信号レベル判定部により、予め設定した電圧レベル閾値信号以上であると判定された包絡線状信号から、前記入力された電源電流を全波整流した電流に微分を施した微分信号が０よりも大きい期間における包絡線状信号の波形の塊を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された包絡線状信号の波形の塊の数を、設定周期内でカウントするカウント部と、
前記カウント部により、前記設定周期内でカウントされた包絡線状信号の波形の塊の数が、設定した塊数閾値以上であるとき、部分放電が発生したと判断する部分放電発生判断部と、を有していることを特徴とする部分放電検出装置。
前記アンテナ型センサは、部分放電検出対象設備を収納する筐体に取り付けられ、該筐体を通って接地線に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の部分放電検出装置。