JPH0455770A - 部分放電監視装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、運転中の電気機器内部で発生した部分放電
のレベルおよびその持続時間によって異常の有無を判断
し異常を報知する部分放電監視装置に関する。

〔従来の技術〕

電力系統の停電事故防止のために、運転中の電気機器内
部の部分放電を検出することは非常に有力な手段の一つ
であり、電気機器の絶縁破壊の未然予測につながる可能
性を持っている。

第４図は従来の部分放電監視装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、監視対象の電気機器ｌと部分放電が生じた
ときに電気機器１の接地＆１２に流れる電流パルス２Ｓ
を検出する放電パルスセンサ３と、この放電パルスセン
サ３の出力信号３Ｓを受けこの出力信号３Ｓに含まれる
特定の周波数成分を同調増幅し減衰振動波形パルスに変
換して出力する同調増幅器４と、この同調増幅器４の出
力信号４Ｓを受け検波および整流を行い正極性の包絡線
パルスに変換して出力する検波整流器５と、この検波整
流器５の出力信号５Ｓを受けその包絡線パルスが毎秒５
０個以上の発生関度で発生したときに互いに重なるよう
な連続波形に変換して出力するピーク値ホールド回路７
と、しきいレベル設定器１０Ａを備え、ピーク値ホール
ド回路７の出力信号７Ｓの大きさが所定のしきいレベル
を趙える期間を時間幅とする方形波に変換して出力する
比較回路１０と、しきい時間設定器１１Ａを備え、比較
回路１０の出力信号１０Ｓの時間幅が所定のしきい時間
を超えたときに電気機器１が有害な部分放電を発生した
ものと判断して警報信号１１Ｓを出力する判断回路１１
と、ブザーや表示ランプなどの警報器１２とにより構成
され、このような構成の装置が本願出願人によって既に
提案されている。

第４図において、放電パルスセンサ３としては例えば接
地線２を貫通導体とした高周波特性の優れたロゴ−スキ
ーコイルが使用され、この方法は部分放電が電気機器１
内部で生じたときに、電流パルス２Ｓが必ず接地線２に
流れることに着目している。

第５図および第６図は第４図のブロック図におけるそれ
ぞれの出力信号波形を示すタイムチャートであり、第５
図には１発の部分放電によって生ずる放電パルスセンサ
３の出力信号３Ｓ、同調増幅器４の出力信号４Ｓ、検波
整流器５の出力信号５Ｓ、ピーク値ホールド回路７の出
力信号７Ｓのそれぞれの波形が示されてあり、第６図に
は部分放電が繰り返し発生したと想定した場合の検波整
流器５の出力信号５Ｓ、ピーク値ホールド回路７の出力
信号７Ｓ、比較回路１０の出力信号１０Ｓ、出力信号１
０５の積分値１１Ｂ、判断回路１１の出力である警報信
号１１Ｓが示されている。

第５図において、部分放電による電流パルス２Ｓは、非
常に急峻なパルスであるとともに種々の周波数成分を含
んでいるので、例えば中心周波数が数百ｋＨｚとか数Ｍ
Ｈ２の同調増幅器４によってそれぞれの特存の周波数成
分に同調し増幅される。また、ピーク値ホールド回路７
の出力信号７Ｓは各パルスの持つ波尾の減衰時定数を１
５０ｖｓ程度に引き伸ばすことにより、部分放電が毎秒
数十個以上の発生頻度で発生したときに各パルスが互い
に重なるような連続波形となる。

第５図には単一のパルス波形を示したので横軸の時間目
盛りはＩＩ３単位で示したが、第６図ではパルスの発生
頻度が分かるように秒目盛りにて示した。従って、第６
図における検波整流器５の出力ｆｆ１ｒ号５ｓは、放電
パルスセンサ３および同調増幅器４のそれぞれの出力信
号３５．４５と同様である。

今、異常と判断される部分放電の判定基準として、発生
頻度が毎秒５０個の頻度以上、所定のしきいレベルが２
，０ＯＯｐＣ、所定のしきい時間Ｔ、が３０秒とする。

第６図において、所定のしきい値２，０００９Ｃに対応
する検波整流器の出力信号５ＳのレベルをＶ、とすると
、出力信号５Ｓはピークホールドされて出力信号７Ｓと
なり、部分放電のレベルがＶ０以上の区間ＡおよびＢの
みに方形波なる比較回路１０の出力信号１０５に変換さ
れる。比較回路１０は、例えばＶ、値なるしきいレベル
設定器１０Ａを備えたシュミット回路によって上記のよ
うな方形波を容易に出力することができる。更に、判断
回路１１にて、出力信号１０５の方形波の時間幅を検出
するために、例えば内蔵の積分回路で出力信号１０５は
積分値１１Ｂに変換され、この積分値ＪＩＢがしきい時
間設定器１１Ａによって３０秒のしきい時間Ｔ、に対応
する積分値１１Ｂのレベル■７と比較され警報信号１１
５が出力されるか否かが決定される０区間Ａの出力信号
１０３は、部分放電が２０秒しか持続していないので積
分値１１ＢはレベルＶＴに達しないので警報信号１１５
は出力されず、その時点で積分値１１Ｂは内蔵のリセッ
ト回路にて零になるようになっている。一方、区間Ｂの
出力信号１０Ｓは部分放電が３０秒以上持続しているの
で積分値１１Ｂがレベル■、に達したときに警報信号１
１５が出力される。

（発明が解決しようとするａｌ１） しかしながら、前述したような従来の装置はピークホー
ルド回路の出力信号波形が鋸歯状なので、部分放電の大
きさが所定のしきいレベルを趙えている期間を検出する
のに比較回路が誤差を伴うという問題点があった。

ピーク値ホールド回路７は一般にコンデンサの静電容量
Ｃと抵抗器の抵抗Ｒとの並列回路に入力信号を加え、波
尾がＣ−Ｒとなる減衰時定数を存するような波形に変換
して出力する。従って、Ｃ・Ｒの値を大きくすれば、出
力信号７Ｓの波尾は時間に対して長く尾を引きピークホ
ールドされる。

部分放電監視装置の場合、Ｃ−Ｒをあまり大きくすると
、有害な部分放電の判断条件の一つであるしきい時間３
０分の検出に誤差が生ずるのでＣ・Ｒは前述のように１
５０ｍ５程度に設定されている。

一方、有害な部分放電の発生頻度が毎秒数十個以上とい
うのは、電気機器の運転電圧波形が交流５０Ｈｚの場合
はその発生関度が毎秒５０個以上（交流６０１１ｚの場
合は毎秒６０個以上）であり部分放電が各電圧サイクル
毎に１発以上の発生関度で生ずるときが有害であると判
断されている。このような部分放電の発生状況は一般に
「連続放電」と呼ばれ、その大きさと継続時間とによっ
ては電気機器の内部絶縁に大きな損傷を与える。

連続放電のうち、部分放電の休止期間が最も長いのは上
記の定義より、毎サイクルに１発の部分放電が生ずる場
合であり、５Ｈｚの場合は休止期間が２０ｍ５　（６０
８Ｚの場合は１６．７ｍ５）である。従って、毎サイク
ルに１発の部分放電が生じている場合、ピーク値ホール
ド回路７の出力信号７Ｓは２（１＋ｓ　（または１６．
７ｍ５）の期間中にそのレベルが減衰している０部分放
電の発生頻度が高くなるに従って、その減衰の程度は少
なくなるが、第６図におけるピーク値ホールド回路７の
出力信号７Ｓの例のように鋸歯状の波形が見られるのは
このためである。

しきいレベル■、と同じか僅かに高いレベルの大きさの
部分放電が毎サイクル１発の発生関度で生じている場合
は、部分放電の休止期間中におけるピーク値ホールド回
路７の出力信号はしきいレベルＶ、以下となるので、比
較回路１０は数ｔｇｓ程度の時間幅の方形波しか出力し
ない。

連続放電を方形波のようにレベルの値がフラフトな波形
に変換すれば、その波形を受ける比較回路１０はしきい
レベル■、と比較する上で全く誤差を生ずることはない
が、従来の装置では比較回路１０への入力波形が鋸歯状
となるのは避けられないので、比較回路１０の出力信号
１０５における各方形波パルスの時間幅には誤差が含ま
れていた。

この発明の目的は、連続放電を直接的に方形波に変換す
ることにより、所定のしきいレベルを超えている期間を
誤差なく検出できる装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、運転中
の電気機器内部で発生する部分放電によって生ずる電流
パルスを放電パルスセンサで検出し所定のしきいレベル
を趙える大きさの部分放電が毎秒数十個以上の発生関度
で所定のしきい時間継続して発生したときに前記電気機
器の内部で有害な部分放電が発生したものと判断し警報
信号を出力する装置であって、前記放電パルスセンサの
出力信号を受けその出力信号に含まれる特定の周波数成
分を同調増幅し減衰振動波形パルスに変換して出力する
同調増幅器とこの同調増幅器の出力信号を受け検波およ
び整流を行い正極性の包絡線パルスに変換して出力する
検波整流器と、この検波整流器の出力信号を受けその包
絡線パルスのうち前記所定のしきいレベルを超えるもの
だけによってトリガされ数十ミリ秒の時間幅を有すると
ともに一定の振幅を有する方形波に変換して出力する集
積回路と、この集積回路の出力信号を受けその出力信号
の時間幅が前記所定のしきい時間を超えたときに前記電
気機器の内部で有害な部分放電が発生したものと判断し
て前記警報信号を出力する判断回路とを備えてなるもの
とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、検波整流器の出力信号を受け
その包絡綿パルスのうち所定のしきいレベルを趙えるも
の′だけによってトリガされ、数十ミリ秒の時間幅を有
すると共に一定の振幅を有する方形波に変換して出力す
る集積回路を備え、この集積回路の出力信号を入力とし
て判断回路が受けるような構成としたので、所定のしき
いレベルを超える部分放電が生じた場合それぞれの包絡
線パルスによってトリガされる方形波が発生すると共に
、その方形波のそれぞれの時間幅が５０Ｈｚの運転電圧
の場合に２０ｖｓ、　６Ｈｚの運転電圧の場合に１６．
７ｍｓとなるように設定しておけば、発生頻度が毎サイ
クル１発以上の連続放電が発生した場合にこれらの方形
波は時間的に重なり合い、連続放電が継続して発生する
全期間を時間幅とする方形波パルスとなり判断回路の入
力端へ出力され、連続放電を鋸歯状の波形を介さずに直
接的に方形波に変換することができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例にかかる部分放電監視装置の
構成を示すブロック図であり、検波整流器５の出力信号
５Ｓを受けその包絡線パルスのうち所定のしきいレベル
を紹えるものだけによってトリガされ数十ミリ秒の時間
幅を有するとともに一定のＦｉ幅を有する方形波に変換
して出力する集積回路１３を備え、判断回路１１はこの
集積回路１３の出力信号１３５を受ける構成となってお
り、その他の構成は第４図の従来の装置と同一であるの
で、同じ部分には同一参照符号を用いることにより詳細
な説明は省略する。

第２図は集積図！３１３の動作特性を示すタイムチャー
トであり、集積回路１３の入力端に入る入力パルス１３
Ａ、１３８１３Ｃによってトリガされることによって出
力される出力波形１３０が示されである。この場合の集
積回路１３の仕様は７１以上の入力パルスだけによって
トリガし、時間幅２０−３の方形波を出力するものとす
る。

第２図において、入力パルス１３Ａだけによってトリガ
された出力波形１３０は２０−３時間幅の方形波を出力
するが、１５−３後に次の入力パルス１３Ｂが来るので
出力波形１３［１の時間幅はさらに１５−９伸びる。

その後に３つ目の人力パルス１３Ｃが来るが、１３Ｃの
レベルが■、に迷しないのでトリガされず、結局は３５
鵬Ｓ時間幅の方形波が出力される。このような動作特性
を有する集積回路１３は再トリガ可能単安定マルチバイ
ブレータ　（ｒｅｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ　５ｏｎｏ−
ｓｔａｂｌｅ　ｍｕｌｔｉｖｉｂｒａｔｏｒ）と称し、
単なる単安定マルチバイブレータの回路とは異なる。す
なわち、第２図において、単なる単安定マルチバイブレ
ータは入力パルス１３Ｂが来ても、すでに入力パルス１
３＾にてトリガされているので、人力パルス１３Ｂでは
トリガされず、２０−ｓの時間幅をもった方形波しか出
力しない、そのために、繰り返し入力されるパルスに対
して時間的に重なり合った波形を出力することはできず
、連続放電のような入力パルスの全継続時間を検出する
ことはできない。

このような再トリガ可能単安定マルチバイブレータの集
積回路１３は一般に市販されており、例えば Ｔ　Ｔ　Ｌ　　Ｉ　Ｃ（ＳＮ７４ＬＳ４２３または５Ｎ
５４ＬＳ４２３）−Ｔｅｘａｓ　Ｉｎ５ｔｒｃｖｅｎｔ
　Ｉｎｃ、製Ｃ−Ｍ　ＯＳ　　　Ｉ　Ｃ（ＭＣＩ４５３
８Ｂ）…Ｍｏｔｏｒｏｌａ　　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　　Ｉｎｃ、製などがある。

第３図は、第１図のブロック図における出力信号波形を
示すタイムチャートであり、第６図において想定された
部分放電の発生状況と全く同じ場合について、本実施例
の装置を適用したときのそれぞれの出力信号が示されて
いる。

第３図において集積回路１３は検波整流ｒＧ５の出力信
号５Ｓのうち、しきいレベルＶ１以上の連続放電が続く
区間Ａ、Ｂの時間幅を有する方形波を出力し、第６図で
説明したと同様に区間Ｂの部分放電に対してのみ警報信
号１１５を出力している。

このような集積回路１３を適用することによって、従来
の装置では鋸歯状の波形に対してし赤いレベル■、と比
較していたのと比べ波高部の平坦な方形波と比較してい
るので、連続放電が所定のしきいレベルを超えている期
間を正確に検出することができる。なお、集積図Ｊｌ１
１３の出力波形１３５は最後の入力パルスによってトリ
ガされた後も２０ｍ５だけ続くが、有害な部分放電のｍ
続時間の判定基準である３０分と比べると桁違いに短い
ので判定誤差にはならない。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、検波整流器の出力信号を受け
その包絡線パルスのうち所定のしきいレベルを超えるも
のだけによってトリガされ数十ミリ秒の時間幅を有する
と共に一定の振幅を有する方形波に変換する集積回路を
備え、その集積回路の出力信号を判断回路が受けるよう
にしたので、連続放電が所定のしきいレベルを超えてい
る期間が正確に検出され、有害な部分放電発生の有無を
判定するのに精度の高い装置を提供することができる。

また、従来の装置におけるピークホールド回路と比較回
路に代えて集積回路としたので、装置がコンパクトにな
るという利点も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例にかかる部分放電監視装置の
構成を示すブロック図、第２図は集積回路の動作特性を
示すタイムチャート、第３図は第１図のブロック図にお
けるそれぞれの出力信号波形例を示すタイムチャート、
第４図は部分放電監視装置の構成例を示すブロック図、
第５図および第６図は第４図のブロック図におけるそれ
ぞれの出力信号波形例を示すタイムチャートである。 １：１に気機器、２：接地線、２Ｓ：電流パルス、３：
放電パルスセンサ、３Ｓ：放電パルスセンサの出力信号
、４；同調増幅器、４Ｓ：同調増幅器の出力信号、５：
検波整流器、５Ｓ：検波整流器の出力信号、７：ピーク
値ホールド回路、７Ｓ：ピーク値ホールド回路の出力信
号、１０：比較回路、１０Ａ＝しきいレベル設定器、１
０Ｓ：比較回路の出力信号、１１：判断回路、ＩＩＡニ
ジきい時間設定器、１１Ｂ：積分値、１１Ｓ：警報信号
、１２：警報器、１３：集積回路、１３＾、１３Ｂ、１
３１人力パルス、１３ＩｌｌＸ出力波形、１３Ｓ：集積
回路の出力信号。 侍朋（ｍ５）−＋ 第２図 第３図 第５層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）運転中の電気機器内部で発生する部分放電によって
   生ずる電流パルスを放電パルスセンサで検出し所定のし
   きいレベルを超える大きさの部分放電が毎秒数十個以上
   の発生頻度で所定のしきい時間継続して発生したときに
   前記電気機器の内部で有害な部分放電が発生したものと
   判断し警報信号を出力する装置であって、前記放電パル
   スセンサの出力信号を受けその出力信号に含まれる特定
   の周波数成分を同調増幅し減衰振動波形パルスに変換し
   て出力する同調増幅器とこの同調増幅器の出力信号を受
   け検波および整流を行い正極性の包絡線パルスに変換し
   て出力する検波整流器と、この検波整流器の出力信号を
   受けその包絡線パルスのうち前記所定のしきいレベルを
   超えるものだけによってトリガされ数十ミリ秒の時間幅
   を有するとともに一定の振幅を有する方形波に変換して
   出力する集積回路と、この集積回路の出力信号を受けそ
   の出力信号の時間幅が前記所定のしきい時間を超えたと
   きに前記電気機器の内部で有害な部分放電が発生したも
   のと判断して前記警報信号を出力する判断回路とを備え
   てなることを特徴とする部分放電監視装置。