JP7612402B2 - Vacuum Deterioration Estimation Apparatus and Vacuum Deterioration Estimation Method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は真空劣化推定装置および真空劣化推定方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a vacuum degradation estimation device and a vacuum degradation estimation method.
遮断器や断路器の主要な構成品である真空バルブは、バルブ内の真空度が高真空に保たれていることが、絶縁特性を保つうえで重要な要因である。真空バルブの真空度が低下すると、絶縁性能が低下し、電流の遮断ができなくなる。そのため、真空バルブの健全性を確認するために定期的に真空度のチェックが行われる。絶縁性能の低下を検知する手法として、部分放電に起因して生じる電磁波を検出する手法がある。電磁波は電磁波センサを用いて検出されるが、空中に伝搬する放送波等の電磁波も検出され、誤診断の原因となる。 For vacuum valves, which are the main components of circuit breakers and disconnectors, maintaining a high degree of vacuum inside the valve is an important factor in maintaining the insulation characteristics. If the degree of vacuum in a vacuum valve decreases, the insulation performance decreases and it becomes impossible to interrupt the current. For this reason, the degree of vacuum is checked periodically to confirm the soundness of the vacuum valve. One method for detecting a decrease in insulation performance is to detect electromagnetic waves generated due to partial discharge. Electromagnetic waves are detected using an electromagnetic wave sensor, but electromagnetic waves such as broadcast waves that propagate through the air are also detected, which can lead to misdiagnosis.
本発明が解決しようとする課題は、真空バルブの真空度の劣化を精度よく推定をすることができる真空劣化推定装置および真空劣化推定方法を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a vacuum deterioration estimation device and a vacuum deterioration estimation method that can accurately estimate the deterioration of the vacuum level of a vacuum valve.
実施形態の真空劣化推定装置は、波形検出部と、持続時間特定部と、推定部とを持つ。波形検出部は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出する。持続時間特定部は、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定する。推定部は、特定した持続時間に基づいて、真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する。 The vacuum deterioration estimation device of the embodiment has a waveform detection unit, a duration determination unit, and an estimation unit. The waveform detection unit detects the waveform of the electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one period of the power signal. The duration determination unit determines the duration of the state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or greater than a predetermined threshold. The estimation unit estimates the deterioration state related to vacuum deterioration of the vacuum valve based on the determined duration.
以下、実施形態の真空劣化推定装置を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える遮断器５４及び断路器５５に係る真空劣化を監視する。図１は、第１の実施形態に係る真空劣化の監視対象であるスイッチギヤの構成図である。図１において、紙面左側がスイッチギヤ５の前面、紙面右側がスイッチギヤ５の背面である。スイッチギヤ５は、ケーブルヘッド５１、変流器５２、主回路導体５３、遮断器５４、断路器５５、可動側接続導体５６、操作機構５７、母線５８及び筐体５９を備える。
Hereinafter, a vacuum deterioration estimation device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A vacuum
ケーブルヘッド５１は、スイッチギヤ５の背面側に設けられる。ケーブルヘッド５１の一端には、変流器５２を介して電力ケーブルが接続される。ケーブルヘッド５１の他端には、主回路導体５３が接続される。主回路導体５３は、絶縁樹脂で覆われている。主回路導体５３には、遮断器５４が接続される。断路器５５は、遮断器５４と並列に配置される。断路器５５は、隣接する盤と接続する母線５８が接続される。
The
遮断器５４及び断路器５５は、それぞれ真空バルブを備える。真空バルブは、アルミナ磁気からなる内部真空の筒状容器を有し、筒状容器の内部に固定電極及び可動電極が封入される。可動電極は、真空バルブの軸線方向に沿って押し込まれることで固定電極と接続され、軸線方向に沿って引かれることで固定電極と切断される。
The
遮断器５４の固定電極は、主回路導体５３に接続される。断路器５５の固定電極は、母線５８に接続される。遮断器５４の可動電極及び断路器５５の可動電極は、可動側接続導体５６によって互いに接続される。遮断器５４の可動電極及び断路器５５の可動電極は操作機構５７にから伸びるロッドに接続される。操作機構５７は、図示しない制御装置によってロッドを上下動させることにより、遮断器５４及び断路器５５の可動電極を移動させる。
The fixed electrode of the
筐体５９は、スイッチギヤ５の外殻をなし、ケーブルヘッド５１、変流器５２、主回路導体５３、遮断器５４、断路器５５、可動側接続導体５６、操作機構５７及び母線５８を収容する。筐体５９は、金属で形成される。
The housing 59 forms the outer shell of the
真空劣化推定装置１は、真空バルブから発生する電磁波を検出し、当該電磁波に基づいて真空バルブの劣化状態を推定する。図２は、真空劣化推定装置１の構成を示す概略図である。真空劣化推定装置１は、電磁波センサ１１、信号処理装置１３、演算装置１５及び表示装置１７を備える。電磁波センサ１１は、真空バルブから発生する電磁波、すなわち部分放電信号を検出する。電磁波センサ１１は、筐体５９の内部に設けられる。また電磁波センサ１１は、監視対象の真空バルブの近傍に設けられることが好ましい。電磁波センサ１１の接続端子は筐体５９の外部に引き出されている。電磁波センサ１１は、波形検出部の一例である。
The vacuum
信号処理装置１３は、電磁波センサ１１の接続端子と接続され、電磁波センサ１１が検出した信号について信号処理を行い、信号の特徴量を特定する。信号処理装置１３は、例えばオシロスコープなどのハードウェアによって構成される。演算装置１５は、信号処理装置１３が特定した信号の特徴量に基づいて、真空バルブの劣化状態を推定する。演算装置１５は、例えばコンピュータによって構成される。表示装置１７は、信号処理装置による劣化状態の推定結果を表示する。
The
信号処理装置１３は、サンプリング部１３１、増幅器１３２、バンドパスフィルタ１３３、検波回路１３４、持続時間特定部１３５、周波数変換部１３６、周波数特定部１３７、周波数カウンタ１３８及び出力部１３９を備える。サンプリング部１３１は、電磁波センサ１１が出力する信号からスイッチギヤ５に供給される電力信号の周期（例えば、５０Ｈｚ電源の場合、２０ミリ秒）相当の幅を有する波形を切り出す。増幅器１３２は、サンプリング部１３１が切り出した波形を所定のゲインで増幅させる。バンドパスフィルタ１３３は、増幅された波形から所定の周波数帯域の成分を抽出する。第１の実施形態に係るバンドパスフィルタ１３３は、例えば３０ｋＨｚから１０ＭＨｚまでの成分を抽出する。３０ｋＨｚから１０ＭＨｚまでの周波数帯域は、真空バルブの部分放電信号が現れる周波数帯域である。
The
検波回路１３４は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形の全波整流及び包絡線検波を行う。持続時間特定部１３５は、検波回路１３４が生成する包絡線波形の持続時間を検出する。すなわち、持続時間特定部１３５は、包絡線波形が第１の強度閾値を超えてから第１の強度閾値未満となるまでの時間を特定する。なお、第１の強度閾値は、例えば包絡線波形の最大強度の１０％であってよい。電力信号の１周期において、第１の強度を超えてから第１強度閾値未満となる部分波形は、通常１つ又は２つ含まれる。電力信号の１周期において部分波形が２つ存在する場合、持続時間特定部１３５は各部分波形についての持続時間を特定する。
The
周波数変換部１３６は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形を周波数変換することで、波形の周波数領域表現を得る。周波数特定部１３７は、周波数変換部１３６が生成した周波数領域表現に基づいて強度が最も大きい周波数である主要周波数を特定する。周波数カウンタ１３８は、バンドパスフィルタ１３３が抽出した波形から、主要周波数における成分のパルスの発生数を計測する。出力部１３９は、包絡線波形の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを演算装置１５に出力する。周波数カウンタ１３８は、信号カウント部の一例である。
The
演算装置１５は、取得部１５１、関係記憶部１５２、推定部１５３及び出力部１５４を備える。取得部１５１は、信号処理装置１３から包絡線波形の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを取得する。
The
関係記憶部１５２は、真空バルブの真空度と信号の持続時間、主要周波数及びパルスの発生数との関係を記憶する。これは、発明者によって見いだされた知見に基づくものである。すなわち、発明者は、真空バルブの真空漏れに関する実験から、真空バルブの真空度に応じて真空バルブの部分放電信号の持続時間が変化すること、真空バルブの真空度と真空バルブの部分放電信号の主要周波数との間に相関があること、及び真空バルブの真空度と真空バルブの部分放電信号の主要周波数に係るパルスの発生数との間に相関があることを見出した。
The
図３は、真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間との関係の一例を示す図である。図３に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号は発生しないため、持続時間は短い。真空度が低くなるにつれて持続時間が増加し、第１真空度Ｐ１の近傍において持続時間が極大値ｔ１をとる。真空バルブの真空度が第１真空度Ｐ１を超えると、部分放電信号の持続時間は減少し、第２真空度Ｐ２の近傍において持続時間が極小値ｔ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、部分放電信号の持続時間は増加し、持続時間の極大値ｔ１に漸近する。 Figure 3 shows an example of the relationship between the vacuum level of the vacuum valve and the duration of the partial discharge signal. In the example shown in Figure 3, when the vacuum level of the vacuum valve is sufficiently high, no partial discharge signal is generated, and so the duration is short. As the vacuum level decreases, the duration increases, and reaches a maximum value t1 near the first vacuum level P1. When the vacuum level of the vacuum valve exceeds the first vacuum level P1, the duration of the partial discharge signal decreases, and reaches a minimum value t2 near the second vacuum level P2. When the vacuum level of the vacuum valve exceeds the second vacuum level P2, the duration of the partial discharge signal increases and approaches the maximum value t1 of the duration.
図４は、真空バルブの真空度と部分放電信号の主要周波数との関係の一例を示す図である。図４に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号の主要周波数は第１周波数ｆ１の近傍の値をとる。真空バルブの真空度が低くなるにつれて主要周波数は低下し、第２真空度Ｐ２の近傍において主要周波数が極小値ｆ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、主要周波数は増加し、第１周波数ｆ１に漸近する。ただし、真空度が第２真空度Ｐ２以上かつ真空バルブの真空度が大気圧以下であるとき、主要周波数は第１周波数ｆ１より低い。 Figure 4 shows an example of the relationship between the degree of vacuum in the vacuum valve and the main frequency of the partial discharge signal. In the example shown in Figure 4, when the degree of vacuum in the vacuum valve is sufficiently high, the main frequency of the partial discharge signal takes a value close to the first frequency f1. As the degree of vacuum in the vacuum valve decreases, the main frequency decreases, and the main frequency reaches a minimum value f2 near the second degree of vacuum P2. When the degree of vacuum in the vacuum valve exceeds the second degree of vacuum P2, the main frequency increases and approaches the first frequency f1. However, when the degree of vacuum is equal to or greater than the second degree of vacuum P2 and the degree of vacuum in the vacuum valve is equal to or less than atmospheric pressure, the main frequency is lower than the first frequency f1.
図５は、真空バルブの真空度と主要周波数に係るパルスの発生数との関係の一例を示す図である。図５に示す例においては、真空バルブの真空度が十分に高い場合、部分放電信号は発生しないため、パルスの発生数も少ない。真空度が低くなるにつれてパルスの発生数が増加し、第１真空度Ｐ１の近傍においてパルスの発生数が極大値ｎ１をとる。真空バルブの真空度が第１真空度Ｐ１を超えると、パルスの発生数は減少し、第２真空度Ｐ２の近傍においてパルスの発生数が極小値ｎ２となる。真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、パルスの発生数は増加し、パルスの発生数の極大値ｎ１に漸近する。 Figure 5 shows an example of the relationship between the degree of vacuum of the vacuum valve and the number of pulses generated at the main frequency. In the example shown in Figure 5, when the degree of vacuum of the vacuum valve is sufficiently high, no partial discharge signal is generated, and the number of pulses generated is also small. As the degree of vacuum decreases, the number of pulses generated increases, and the number of pulses generated reaches a maximum value n1 near the first degree of vacuum P1. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the first degree of vacuum P1, the number of pulses generated decreases, and the number of pulses generated reaches a minimum value n2 near the second degree of vacuum P2. When the degree of vacuum of the vacuum valve exceeds the second degree of vacuum P2, the number of pulses generated increases and approaches the maximum value n1 of the number of pulses generated.
なお、図３及び図５に示すように、部分放電信号の持続時間及びパルスの発生数は、第１真空度Ｐ１の近傍において極大となる。一方で、部分放電信号の持続時間が極大となる真空度と、パルスの発生数が極大となる真空度は、必ずしも一致しない。同様に、図３、図４及び図５に示すように、部分放電信号の持続時間、主要周波数及びパルスの発生数は、第２真空度Ｐ２の近傍において極小となる。一方で、部分放電信号の持続時間が極小となる真空度と、主要周波数が極小となる真空度と、パルスの発生数が極小となる真空度は、必ずしも一致しない。なお、図３から図５に示す関係は、あくまで特定の真空バルブについて計測して得られた結果を示すものであり、真空バルブの設計によってこれらの関係は変化し得る。例えば、他の真空バルブにおいては、第１真空度Ｐ１及び第２真空度Ｐ２、並びに極大値及び極小値の関係が異なる可能性がある。 As shown in Figures 3 and 5, the duration of the partial discharge signal and the number of pulses are maximum near the first vacuum P1. On the other hand, the vacuum at which the duration of the partial discharge signal is maximum does not necessarily coincide with the vacuum at which the number of pulses is maximum. Similarly, as shown in Figures 3, 4, and 5, the duration of the partial discharge signal, the main frequency, and the number of pulses are minimum near the second vacuum P2. On the other hand, the vacuum at which the duration of the partial discharge signal is minimum, the vacuum at which the main frequency is minimum, and the vacuum at which the number of pulses is minimum do not necessarily coincide with each other. Note that the relationships shown in Figures 3 to 5 are merely the results obtained by measuring a specific vacuum valve, and these relationships may change depending on the design of the vacuum valve. For example, the relationship between the first vacuum P1 and the second vacuum P2, and the maximum and minimum values, may be different in other vacuum valves.
推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータに基づいて、取得部１５１が取得した持続時間に対応する真空度の値、主要周波数に対応する真空度の値及びパルスの発生数に対応する真空度の値をそれぞれ特定する。推定部１５３は、各真空度の値が所定の誤差範囲（例えば±１０％）内で一致する場合に、特定した真空度の値の平均値を、真空バルブの真空度として推定する。推定部は、推定した真空度が所定の閾値未満である場合に真空バルブが正常であると判定し、推定した真空度が所定の閾値以上である場合に真空バルブに真空漏れが発生していると判定する。出力部１５４は、推定部１５３の推定結果を示す表示信号を、表示装置１７に出力する。真空漏れが発生しているか否かの判定結果及び真空度は、いずれも真空劣化に係る劣化状態の一例である。
Based on the data stored in the
図６は、第１の実施形態に係る演算装置１５の動作を示すフローチャートである。信号処理装置１３は、電磁波センサ１１が検出した電磁波を電力信号の周期で切り出し、電磁波の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を特定する。演算装置１５の取得部１５１は、信号処理装置１３から電磁波の持続時間、主要周波数、及びパルスの発生数を示すデータを取得する（ステップＳ１）。
Figure 6 is a flowchart showing the operation of the
推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、電磁波の持続時間から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ２）。推定部１５３は、電磁波が複数の部分信号を有する場合、それぞれの持続時間について真空度の値を特定する。推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、電磁波の主要周波数から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ３）。推定部１５３は、関係記憶部１５２が記憶するデータを参照し、パルスの発生数から対応する真空度の値を特定する（ステップＳ４）。
The
推定部１５３は、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４で特定した各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、電磁波の特徴量について対応する真空度の値が２以上存在する場合、推定部１５３は、一の特徴量に対応する複数の真空度の値の少なくとも１つが他の特徴量に対応する真空度の値と誤差範囲に収まるか否かを判定する。各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まらない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、推定部１５３は、検出された電磁波に部分放電信号以外のノイズが含まれていると判定する。演算装置１５は、処理をステップＳ１に戻し、新たに電磁波センサ１１から検出された電磁波に基づいて処理を行う。
The
各真空度の値が所定の誤差範囲内に収まる場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、推定部１５３は、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４で特定した各真空度の平均値を求める（ステップＳ６）。推定部１５３は、真空度の平均値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。真空度の平均値が閾値以上である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、推定部１５３は、真空バルブに真空漏れが生じていると判定する（ステップＳ８）。他方、真空度の平均値が閾値未満である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、推定部１５３は、真空バルブが正常であると判定する（ステップＳ９）。出力部１５４は、推定部１５３の判定結果を示す表示信号を表示装置１７に出力する（ステップＳ１０）。
If each vacuum degree value falls within a predetermined error range (step S5: YES), the
このように、第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出し、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間に基づいて真空バルブの真空度を推定する。電磁波の持続時間と真空バルブの真空度とに相関があるという発明者の知見から、真空劣化推定装置１は、適切に真空バルブの真空漏れに係る劣化状態を推定することができる。
In this way, the vacuum
また、第１の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、電磁波における成分の強度が最も大きい周波数である主要周波数、及び主要周波数に係るパルスの発生頻度に基づいて、真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、持続時間のみに基づいて真空度を推定するより正確に真空漏れに係る劣化状態を推定することができる。なお、他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、主要周波数に係るパルスの発生頻度を用いずに、主要周波数と持続時間とに基づいて、真空バルブの劣化状態を推定してもよい。
The vacuum
真空劣化推定装置１は、持続時間、主要周波数及び発生頻度のすべてについて、対応する真空度が一定の誤差範囲内であるという条件を満たす場合に、真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、電磁波に混入したノイズによる真空バルブの劣化状態の誤判定を防ぐことができる。
The vacuum
真空劣化推定装置１は、バンドパスフィルタ１３３によって真空バルブの部分放電信号が現れる周波数帯域を抽出し、抽出した帯域に係る電磁波の持続時間に基づいて真空バルブの劣化状態を推定する。これにより、電磁波に混入したノイズの影響を低減することができる。
The vacuum
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、真空バルブの真空劣化に係る劣化状態に加え、他の事由に係る劣化状態も推定する。第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、第１の実施形態と信号処理装置１３の構成が異なり、演算装置１５の演算内容が異なる。他の事由に係る劣化の例としては、主回路導体５３を覆う絶縁樹脂における気泡の存在や、絶縁樹脂の剥がれなどが挙げられる。
Second Embodiment
The vacuum
図７は、第２の実施形態に係る信号処理装置１３の構成を示す概略図である。第２の実施形態に係る信号処理装置１３は、第１の実施形態の構成に加え、さらにバンドパスフィルタ１４０、検波回路１４１、部分信号特定部１４２、周波数変換部１４３及び周波数特定部１４４を備える。
Figure 7 is a schematic diagram showing the configuration of a
バンドパスフィルタ１４０は、増幅器１３２によって増幅された波形から、バンドパスフィルタ１３３より高い周波数帯に係る成分を抽出する。第２の実施形態に係るバンドパスフィルタ１４０は、例えば１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの成分を抽出する。１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数帯域は、真空劣化以外の事由による放電に係る周波数帯域である。以下、バンドパスフィルタ１３３が抽出する周波数帯を第１周波数帯と呼び、バンドパスフィルタ１４０が抽出する周波数帯を第２周波数帯と呼ぶ。
The
検波回路１４１は、バンドパスフィルタ１４０が抽出した波形の全波整流及び包絡線検波を行う。部分信号特定部１４２は、検波回路１４１が生成する包絡線波形が第１の強度閾値を超えてから第１の強度閾値未満となるまでの部分信号を特定する。
The
周波数変換部１４３は、バンドパスフィルタ１４０が抽出した波形を周波数変換することで、波形の周波数領域表現を得る。周波数特定部１４４は、周波数変換部１４３が生成した周波数領域表現に基づいて強度が最も大きい周波数である主要周波数を特定する。
The
第２の実施形態に係る演算装置１５は、図６に示す処理に加え、真空劣化以外の事由に係る劣化状態の判定処理を行う。図８は、第２の実施形態に係る演算装置１５の処理を示すフローチャートである。図８に示す処理は、図６に示す処理と平行して行われてもよいし、図６に示す処理の前又は後に行われてもよい。
The
取得部１５１は、信号処理装置１３から第２周波数帯に係る電磁波の部分信号の波形、主要周波数及びパルスの発生数、並びに第１周波数帯に係る主要周波数を示すデータを取得する（ステップＳ２１）。
The
推定部１５３は、第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度より大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、推定部１５３は、第１周波数帯及び第２周波数帯を含む周波数帯における主要周波数が、１０ＭＨｚ以上であるか否かを判定する。第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度以下である場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化がないと判定し、処理を終了する。
The
他方、第２周波数帯に係る主要周波数成分の強度が第１周波数帯に係る主要周波数成分の強度より大きい場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、推定部１５３は、第２周波数帯に部分信号が２つ存在するか否かを判定する（ステップＳ２３）。つまり、電磁波の第２周波数帯の成分に、電力信号の２倍の周波数に係る成分が含まれるか否かを判定する。第２周波数帯に部分信号が１つだけ存在する場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化がないと判定し、処理を終了する。
On the other hand, if the intensity of the main frequency component related to the second frequency band is greater than the intensity of the main frequency component related to the first frequency band (step S22: YES), the
他方、第２周波数帯に２つの部分信号が存在する場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、推定部１５３は、真空劣化以外の事由に係る劣化が存在すると判定する。推定部１５３は、２つの部分信号それぞれの特徴量を抽出する（ステップＳ２４）。具体的には、推定部１５３は、２つの部分信号それぞれのパルスの発生数、検出電圧値及びパルスの発生位相を抽出する。推定部１５３は、予め実験等により特定された劣化の種類と部分信号それぞれのパルスの発生数比、検出電圧値比及びパルスの発生位相の分布と、特定した特徴量とを比較し、劣化の種類を推定する（ステップＳ２５）。出力部１５４は、推定部１５３の判定結果を示す表示信号を表示装置１７に出力する（ステップＳ２６）。
On the other hand, if two partial signals are present in the second frequency band (step S23: YES), the
（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち１つに劣化が生じる場合に、適切に劣化の判定を行うことができる。一方で、2以上の真空バルブに真空度の異なる劣化が生じた場合、それぞれの真空バルブから異なる特徴を有する部分放電信号が発生するため、電磁波センサ１１が計測する電磁波に、異なる部分放電信号が含まれる。そのため、第１、第２の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、適切に劣化の判定を行うことができない可能性がある。これに対し、第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち２以上の真空バルブに劣化が生じる場合にも、適切に劣化の検知を行う。
Third Embodiment
The vacuum
第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、信号処理装置１３及び演算装置１５の処理が第１の実施形態と異なる。第３の実施形態に係る信号処理装置１３の周波数特定部１３７は、１つ以上の主要周波数を特定する。例えば、周波数特定部１３７は、周波数変換部１３６が生成する波形の周波数領域表現に含まれるピークの周波数のうち、強度が所定値以上のものを、主要周波数として特定する。信号処理装置１３の検波回路１３４は、周波数特定部１３７が特定した各主要周波数の近傍の周波数帯に係る成分の包絡線を特定する。持続時間特定部１３５は、各主要周波数成分ごとの持続時間を特定する。周波数カウンタ１３８は、周波数特定部１３７が特定した各主要周波数について、パルスの発生数を計測する。
The vacuum
演算装置１５の推定部１５３は、信号処理装置１３が特定した主要周波数ごとに、図６に示す処理を実行する。これにより、真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５が備える真空バルブのうち２以上の真空バルブに劣化が生じる場合にも、適切に劣化の検知を行うことができる。
The
（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、推定部１５３が真空バルブの真空度を計算し、真空度の計算結果に基づいて真空漏れに係る劣化の有無を判定する。これに対し、第４の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、真空度の計算を行わずに真空漏れに係る劣化の有無を判定する。
(Fourth embodiment)
In the vacuum
第４の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、演算装置１５の動作が第１の実施形態と異なる。第４の実施形態に係る演算装置１５の推定部１５３は、波形の持続時間が第１閾値以下であり、主要周波数が第２閾値以上であり、かつパルスの発生数が第３閾値以下である場合に、真空漏れが発生していないと推定する。他方、推定部１５３は、波形の持続時間が第１閾値より長く、主要周波数が第２閾値より小さく、かつパルスの発生数が第３閾値以より少ない場合に、真空漏れが発生していると推定する。
The vacuum
以下、上記の閾値の判定によって真空漏れに係る劣化の有無を判定することができる理由を説明する。
図９は、真空バルブの真空度と部分放電信号の持続時間と第１閾値の関係の一例を示す図である。真空劣化の有無の判定の基準となる真空度を真空度閾値Ｐｔｈとおく。真空度閾値Ｐｔｈは、第１真空度Ｐ１及び第２真空度Ｐ２より低い真空度である。図９に示すように、真空度閾値Ｐｔｈに対応する持続時間である第１閾値ｔｈ１は、持続時間の極小値ｔ２より小さく、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、持続時間は常に第１閾値ｔｈ２より大きいことが分かる。
The reason why the presence or absence of deterioration related to vacuum leakage can be determined by judging the above threshold value will be explained below.
Fig. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the degree of vacuum of a vacuum valve, the duration of a partial discharge signal, and the first threshold. The degree of vacuum that is the standard for determining whether or not there is vacuum deterioration is set as a vacuum threshold Pth. The vacuum threshold Pth is a lower vacuum than the first vacuum P1 and the second vacuum P2. As shown in Fig. 9, it can be seen that the first threshold th1, which is the duration corresponding to the vacuum threshold Pth, is smaller than the minimum value t2 of the duration, and when the degree of vacuum exceeds the vacuum threshold Pth, the duration is always larger than the first threshold th2.
図１０は、真空バルブと部分放電信号の主要周波数と第２閾値の関係の一例を示す図である。図１０に示すように、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、主要周波数は常に第２閾値ｔｈ２より小さいことが分かる。なお、真空バルブの真空度が第２真空度Ｐ２を超えると、主要周波数は第１周波数ｆ１に漸近するが、真空度が大気圧以下である場合、図１０に示すように主要周波数は常に第２閾値ｔｈ２より低くなる。 Figure 10 is a diagram showing an example of the relationship between the vacuum valve, the main frequency of the partial discharge signal, and the second threshold. As shown in Figure 10, when the degree of vacuum exceeds the vacuum threshold Pth, it can be seen that the main frequency is always smaller than the second threshold th2. Note that when the degree of vacuum in the vacuum valve exceeds the second vacuum P2, the main frequency approaches the first frequency f1, but when the degree of vacuum is equal to or lower than atmospheric pressure, the main frequency is always lower than the second threshold th2, as shown in Figure 10.
図１１は、真空バルブと主要周波数に係るパルスの発生数と第３閾値の関係の一例を示す図である。図１１に示すように、真空度閾値Ｐｔｈに対応する持続時間である第３閾値ｔｈ３は、パルスの発生数の極小値ｎ２より小さく、真空度が真空度閾値Ｐｔｈを超える場合、パルスの発生数は常に第３閾値ｔｈ３より大きいことが分かる。 Figure 11 is a diagram showing an example of the relationship between the number of pulses generated for the vacuum valve and the main frequency and the third threshold value. As shown in Figure 11, the third threshold value th3, which is the duration corresponding to the vacuum threshold value Pth, is smaller than the minimum value n2 of the number of pulses generated, and it can be seen that when the vacuum exceeds the vacuum threshold value Pth, the number of pulses generated is always greater than the third threshold value th3.
このように、第１閾値ｔｈ１として極小値ｔ２より小さい値を設定し、第２閾値ｔｈ２として第１周波数の近傍の値を設定し、第３閾値ｔｈ３として極小値ｎ２より小さい値を設定することで、真空劣化推定装置１は、真空度の計算を行わずに真空漏れに係る劣化の有無を判定することができる。
In this way, by setting the first threshold th1 to a value smaller than the minimum value t2, the second threshold th2 to a value close to the first frequency, and the third threshold th3 to a value smaller than the minimum value n2, the vacuum
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、真空劣化推定装置１は、電力信号の１周期において真空バルブから発生する電磁波の波形を検出する波形検出部と、電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を取得する持続時間取得部と、取得した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する推定部とを持つことにより、真空バルブの真空度の劣化を精度よく推定をすることができる。
According to at least one of the embodiments described above, the vacuum
演算装置１５は、バスで接続されたプロセッサ、メモリ、補助記憶装置などを備え、劣化推定プログラムを実行することによって取得部１５１、関係記憶部１５２、推定部１５３、出力部１５４を備える装置として機能する。プロセッサの例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。
劣化推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記憶装置である。劣化推定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
なお、劣化推定の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を用いて実現されてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。
The
The deterioration estimation program may be recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a storage device such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, an optical disk, a semiconductor memory, etc. The deterioration estimation program may be transmitted via a telecommunications line.
All or part of the functions of the degradation estimation may be realized using a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a PLD (Programmable Logic Device). Examples of PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). Such integrated circuits are also included in the example of a processor.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、真空劣化推定装置１は信号処理装置１３と演算装置１５とを備えるが、信号処理装置１３の一部又は全ての構成が演算装置１５によって実現されてもよい。また、他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５でない装置に設けられる真空バルブの劣化を推定するものであってよい。また他の実施形態に係る真空劣化推定装置１は、スイッチギヤ５に内蔵されるものであってもよい。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope of the invention described in the claims and their equivalents, as well as in the scope and gist of the invention. For example, the vacuum
１…真空劣化推定装置 １１…電磁波センサ １３…信号処理装置 １３１…サンプリング部 １３２…増幅器 １３３…バンドパスフィルタ １３４…検波回路 １３５…持続時間特定部 １３６…周波数変換部 １３７…周波数特定部 １３８…周波数カウンタ １３９…出力部 １５…演算装置 １５１…取得部 １５２…関係記憶部 １５３…推定部 １５４…出力部 １７…表示装置 ５…スイッチギヤ ５１…ケーブルヘッド ５２…変流器 ５３…主回路導体 ５４…遮断器 ５５…断路器 ５６…可動側接続導体 ５７…操作機構 ５８…母線 ５９…筐体
1... Vacuum
Claims (9)
前記電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定する持続時間特定部と、
特定した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定する推定部と
を備える真空劣化推定装置。 a waveform detection unit that detects the waveform of an electromagnetic wave generated from the vacuum valve in one period of the power signal;
a duration determination unit that determines a duration of a state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or greater than a predetermined threshold;
and an estimation unit that estimates a degradation state related to vacuum degradation of the vacuum valve based on the specified duration.
前記推定部は、特定した前記持続時間及び前記主要周波数に基づいて、前記真空バルブの劣化状態を推定する
請求項１に記載の真空劣化推定装置。 A frequency identification unit is further provided to identify a main frequency, which is a frequency at which a component has the greatest intensity in the electromagnetic wave,
The vacuum deterioration estimation device according to claim 1 , wherein the estimation unit estimates a deterioration state of the vacuum valve based on the identified duration and the identified dominant frequency.
前記推定部は、特定した前記持続時間、前記主要周波数及び前記発生頻度に基づいて、前記真空バルブの劣化状態を推定する
請求項２に記載の真空劣化推定装置。 a signal counting unit that identifies an occurrence frequency of pulses having a predetermined intensity or more in a frequency component related to the main frequency,
The vacuum deterioration estimation device according to claim 2 , wherein the estimation unit estimates a deterioration state of the vacuum valve based on the identified duration, the dominant frequency, and the occurrence frequency.
請求項３に記載の真空劣化推定装置。 The vacuum deterioration estimation device according to claim 3, wherein the estimation unit determines the deterioration state indicated by the determined duration, the dominant frequency, and the occurrence frequency based on a relationship between the deterioration state of the vacuum valve and the duration, the dominant frequency, and the occurrence frequency of electromagnetic waves, which is determined in advance.
請求項３または請求項４に記載の真空劣化推定装置。 The vacuum deterioration estimation device according to claim 3 or 4, wherein the estimation unit estimates the deterioration state of the vacuum valve when the identified duration, the dominant frequency, and the occurrence frequency all satisfy predetermined conditions.
前記持続時間特定部は、前記第１の周波数帯域に係る前記電磁波の持続時間を特定する 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の真空劣化推定装置。 a filter for extracting from the electromagnetic waves a first frequency band in which electromagnetic waves caused by partial discharge of the vacuum valve appear;
The vacuum deterioration estimation device according to claim 1 , wherein the duration specifying unit specifies a duration of the electromagnetic waves related to the first frequency band.
請求項２から請求項５の何れか１項に記載の真空劣化推定装置。 The vacuum deterioration estimation device according to any one of claims 2 to 5, wherein the estimation unit estimates that a partial discharge related to a reason other than vacuum deterioration is occurring when the main frequency is 10 MHz or more and there are two partial signals whose intensities are equal to or greater than a predetermined threshold in an envelope of a component of the electromagnetic wave related to a frequency band of 10 MHz or more.
請求項７に記載の真空劣化推定装置。 8. The vacuum deterioration estimation device according to claim 7, wherein, when the main frequency is 10 MHz or more and two partial signals having intensities equal to or greater than a predetermined threshold are present in an envelope of a component of the electromagnetic wave relating to a frequency band of 10 MHz or more, the estimation unit estimates the deterioration state by comparing the two partial signals .
前記電磁波の包絡線の強度が所定の閾値以上となる状態の持続時間を特定するステップと、
特定した前記持続時間に基づいて、前記真空バルブの真空劣化に係る劣化状態を推定するステップと
を備える真空劣化推定方法。 detecting a waveform of an electromagnetic wave generated from the vacuum valve during one period of the power signal;
determining a duration of a state in which the intensity of the envelope of the electromagnetic wave is equal to or greater than a predetermined threshold;
and estimating a degradation state related to vacuum degradation of the vacuum valve based on the identified duration.
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