JPH02285269A - ガス絶縁機器の部分放電監視装置 - 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ガス絶縁機器内部のガス中の部分放
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、前記電流パルスをノイズと弁別してガス中の部分放
電のみを監視し異常報知する部分放電蓋？ｊ！装置にか
んする。

（従来の技術〕 ガス遮断器やガス絶縁開閉装置などＳＦ、ガスで絶縁さ
れたガス絶縁機器の内部で運転中に高電圧部の金属導体
がはずれかかったり、金属性の塵埃が内部に存在してい
ると、部分放電が発生しその大きさや発生穎度によって
はガス絶縁機器が絶縁破壊することがある。したがって
事故の未然防止のために運転中のガス絶縁機器の部分放
電を監視することが重要視されているが、ガス絶縁機器
が運転されている現地では種々の周波数の電波ノイズ、
サイリスタ転流ノイズまたはスイッチングノイズなど部
分放電パルスの監視に障害となるノイズが数多くあり、
部分放電パルスとノイズとを弁別することが必要である
。しかし、この弁別は非常に難しく、たとえばアンテナ
をガス絶縁機器（以下、供試器と略称する）゛の近くに
設置し、アンテナからの信号と供試器からの信号とを比
較してノイズと部分放電とを弁別する方法などが試みら
れている。

第４図は従来例装置の構成を示すブロック図である。こ
の図において、供試器１のタンク２にはその接地ｖＡ３
が貫通するロゴスキーコイルなどの放電パルスセンサ４
と、供試器１の近くに隣接して設置されたアンテナ１０
０に取り付けられた検出インピーダンス１０４とが設け
られている。放電パルスセンサ４で検出された放電パル
ス信号４＾および検出インピーダンス１０４で検出され
たアンテナ信号１０４Ａとはそれぞれ高周波増幅器１１
，１１１で増幅され、さらにそれぞれ検波整流器１２．
１１２で包絡線パルスに変換され、判断回路１１３に伝
送される。

判断回路１１３は供試器１からの信号１２＾とアンテナ
１００からの信号１１２Ａとが同時刻に入力され、かつ
同極性信号である場合は、空中からの外来ノイズ５であ
ると判断して警報出力１１３Ａを出力しないように設定
しである。

外来ノイズ５が発生した場合、隣接した供試器１および
アンテナ１００は同時にノイズを受けそれぞれの接地線
３．３０を接地１７に向かってノイズ電流５４、５８が
流れるので、放電パルス信号４Ａおよびアンテナ信号１
０４Ａは同時に発生しかつ同極性の信号となり判断回路
１１３が外来ノイズ５と判断する。

一方、供試器１のガス中で部分放電が発生すると、供試
器１の接地線３に放電パルス電流６Ａが流れると同時に
アンテナ１００側の接地線３０にも接地１７を介して放
電パルス電流６Ｂが流れるので、放電パルス信号４＾お
よびアンテナ信号１０４Ａは同時に発生するが、互いに
逆極性の信号となり判断回路１１３が供試器１のガス中
の部分放電と判断し警報器２０に警報信号１１３＾を出
力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

放電パルスの検出に障害となる外来ノイズとしては、放
送波や通信波等のノイズ、あるいはサイリスタ変換器等
が発生する転流ノイズなどの比較的低レベルのノイズと
、電力系統に設けられた遮断器、開閉器や真空スイッチ
などの開閉によって生ずるサージなど高いレベルのスイ
ッチングサージノイズなどがある。

前者のノイズはその周波数成分が谷間となる周波数領域
が存在することに着目し、放電パルスの検出周波数を１
　、８Ｍ１１ｚから３．８ＭＨｚ、好ましくは２．８Ｍ
Ｉ（Ｚから３．ＩＭＩ（ｚに限定して検出することによ
り大幅に低減できることが本願出願人等によって既に提
案されている。

後者のスイッチングサージノイズについてはそのノイズ
レベルが著しく高いので上記のような周波数限定だけで
はレベルの低減量が足りず、第４図の従来例装置で示し
たようなノイズとの弁別装置が必要となる。しかし、一
般にノイズの挙動は非常に複雑であり、第４図の従来例
′！ｉｔ置によってすべての種類のノイズを弁別するこ
とは不可能である。たとえば、供試器１と７ンテナ１０
０はそれらの形状、大きさ１設置場所またはノイズの侵
入方向などによってそれぞれノイズの受け方が異なり、
同じ外来ノイズ５でも供試器１に流れるノイズ電流５Ａ
は大きいが、アンテナ１００に流れるノイズ電流５Ｂは
極端に小さくなる場合があり、アンテナ１００よりのア
ンテナ信号１０４Ａが検出されず外来ノイズ５との弁別
が不可能となり供試器ｌの部分放電発生と誤判断される
ことになる。また、空間から入ろ外来ノイズ５以外にも
、供試器ｌに結線された送電線７や接地線３に載って伝
播してくるノイズ電流もある。この種のノイズ電流はい
ずれの場合も、供試器１の接地線３を流れ放電パルスセ
ンサ４の出力信号４＾となるが、必ずしもアンテナ１０
０例の検出インピーダンス１０４に流れるとは限らず供
試器１の部分放電発生と誤判断されてしまうことになる
。

第４図の従来例装置以外も外来ノイズとの弁別方法とし
て、供試器１のタンク２の外壁に超音波センサを堰り付
けて部分放電による超音波を検知する方法も考えられて
いるが、ガス絶縁機器の場合、ガス中の音波伝播時の減
衰量が非常に大きいので構出感度が悪く実用上の問題が
ある。

この発明の目的は、ガス絶縁機器の内部絶縁に悪影響を
及ぼす放電パルスのレベルやそのパルス発生頻度を考慮
することにより、高いレベルのスイ・ノチングサージノ
イズを回避して監視精度を向上することにある。

〔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
のガス絶縁機器内部のガス中の部分放電によって生ずろ
電流パルスを放電パルスセンサで検出し、前記電流パル
スをノイズと弁別して前記ガス中の部分放電のみを監視
するものにおいて、前記ガス中の部分放電によって生ず
る放電パルス信号のうち所定のしきい値を超える信号の
みを出力する比較回路と、この比較回路の出力信号を受
け所定サンプル周期ごとの放電パルス数を出力するディ
ジタルカウンタと、前記比較回路の出力信号を受け前記
周期ごとの累積電荷値を出力する積分回路と、前記累積
電荷値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、こ
のディジタル信号の累積を荷値があらかじめ定まる判定
レベルを超えかつ前記放電パルス数があらかじめ定まる
数を超えたとき異常であると判断して警報出力を指令す
る判断手段を備えてなるものとする。

〔作用〕

上記手段は運転中のガス中のガス絶縁機器について、高
電圧導体部の接触不良のある場合やタンク内の金属塵埃
の存在する場合にガス中で部分放電が生じそのレベルや
発生頻度がある条件を超えると絶縁破壊する可能性が高
くなることに着目し、現地のスイッチングサージは、そ
のレベルが単発では電荷量換算レベルで致方から数十万
ρＣと非常に高いが、その発生頻度が１分間に数個から
数十個程度であるために、放電パルスセンサが供試器の
部分放電とスイッチングサージノイズとを含めて検出し
ても供試器が異常を報知する所定の条件、すなわち放電
パルス数Ｎが１秒間のサンプリング周期τごとに２０個
以上発生しかつ累積電荷値ΣＱ。

がその１秒間あたり５０，０ＯＯｐＣ以上であることの
条件と比べると、異常時に発生する部分放電パルス数の
方がスイッチングサージノイズのそれより桁違いに多く
、誤差の範囲となるので、ガス絶縁機器の内部絶縁に悪
影響を及ぼす部分放電をノイズと弁別して警報信号を出
力することができる。

〔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装置を示すブロック図、第２
図は実施例装置の要部の信号波形図、第３図は実施例装
置の判断手段を示すフローチャートであり、従来例装置
と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１図において、供試器１のタンク２にはその接地線３
が貫通する放電パルスセンサ４としての例えばロゴスキ
ーコイルを設け、放電パルスセンサ４で検出された放電
パルス信号４Ａは例えば３　ＭＨｚを、中心周波数とす
る狭帯域の高周波増幅器１１で特定周波数成分が同調増
幅され、検波整流器１２によって正極性でかつパルス幅
が数１０ｍ５の包絡線パルスに変換され、しきい値設定
器１４を有する比較回路１３でしきい値レベル１４ｓを
超える放電パルス信号１３Ａのみが出力される。なお、
しきい値レベル１４Ｓとしては、それ以下の値は異常の
を無の判定にかかわりのないレベル、たとえば１，０Ｏ
ＯｐＣに相当するレベルに設定され、このレベル以下に
低減されたノイズとしての高周波ノイズ、転流ノイズ等
が除去されるとともに、しきい値レベル１４Ｓの設定は
供試器ｌに既知の校正電荷を注入することによりあらか
じめ校正される。

比較回路１３の出力信号１３Ａは放電パルス数をカウン
トするためのディジタルカウンタ１８と放１ｔｉｆを累
積するための積分回路１５とに伝送される。

ディジタルカウンタ１８は所定サンプル周期τごとの、
たとえば１秒間ごとの放電パルス数Ｎをカウントしその
数をマイクロプロセッサ２２内の判断手段１９に伝える
。一方、積分回路１５は上記のディジタルカウンタ１８
と同じサンプリング周期ごとに各放電パルスのピーク値
を積分しその累積電荷値ΣＱ、をマイクロプロセッサ２
２内のＡ／Ｄ変換器１６に伝え、Ａ／Ｄ変換器１６でサ
ンプル周期τごとの累積電荷値をディジタル信号１６Ａ
に変換し判断手段１９に伝える。

ガス絶縁機器内での部分放電パルスの発生状況は供試器
内の異常状況によって様相が異なる。たとえば、高電圧
部の金属シールドがはずれかかり高電圧母線との接触不
良が生ずると、電位がフロートシた金属シールドと高電
圧母線との間でガス中の破壊放電が生じこれが部分放電
として放電パルスセンサ４が検知する。この種の部分放
電が生ずると、ＳＦ、ガスや金属導体の過熱や化学的分
解が起き短絡事故につながる可能性があるので非常に危
険であるが、部分放電発生の様相は実機器による経験や
実験によれば多くの場合、数千から致方ｐｃレベルの放
電パルスが印加商用周波電圧の各サイクルごとに必ず数
十個程度が継続して発生し、毎秒の放電パルス数Ｎは１
　、０００個程度でかつ毎秒の累積電荷値ΣＱ４は数百
万９Ｃ以上にもなる。

また、供試器１内に針金状の金属塵埃が存在していると
、高電圧印加によってタンク２内を金属塵埃がランダム
に動きまわる。すなわち、電界による静電力で高電圧母
線側に引きつけられた金属塵埃は高電圧母線近くまで浮
上すると、金属塵埃のもっていた電荷がＳＦ！ガスギャ
ップを介して高電圧母線に向かって放電する。これによ
って金属塵埃は電荷を失い、重力によって落下するが下
部のタンク壁に接するとまた電荷を受け再度浮上をはじ
める。金属塵埃が高電圧母線に向かって電荷を放出した
際に部分放電パルスとして放電パルスセンサ４が検知す
るが、この場合の部分放電の発生頻度やレベルがあまり
大きいとこれがトリガーとなって短絡事故に至る場合が
ある。−触に、金属塵埃はランダムに運動するので、放
電パルスの発生も安定せず、放電電荷量の大きさがたえ
ず変動したり、パルス発生の様相も、ある期間停止した
り、また発生したりする。しかし、実機器による実験な
どから１．０ＯＯｐＣ程度のレベル以上の放電パルス数
Ｎが１秒間に２０個以上発生し、かつその間の累積電荷
値ΣＱｔが５０，０ＯＯｐＣ以上となると、短絡事故に
つながりやすい極めて危険な状況となる。

第２図は実施例装置における金属塵埃混入時の放電パル
スの発生例についてのディジタル信号への変換状態を示
したタイムチャートであり、放電パルスセンサ４が運転
中の供試器１内で発生した部分放電パルスを検出し放電
パルス信号４Ａを出力した例である。放電パルス信号４
Ａは横波整流器１２によって正極性の包絡線パルス１２
Ａに変換され、比較回路１３によってたとえば１．０Ｏ
ＯｐＣのしきい値１４３以下の放電パルスは除去される
。比較回路１３の出力信号１３Ａの一方はディジタルカ
ウンタ１８へ伝送され、たとえば所定のサンプリング周
期τとして１秒ごとの放電パルス＠Ｎをカウントする。

一方、比較回路１３の出力信号１３Ａは積分回路１５へ
も伝送され、所定のサンプリング周期τとして１秒ごと
に各放電パルスのピーク値が累積される。

Ａ／Ｄ変換器１６によってこの累積電荷値ΣＱｔ値は１
秒ごとのディジタル信号１６Ａに変換され判断手段１９
に伝送される。

判断手段１９はサンプリング周期τごとの放電パルス数
Ｎとその間のｓ積電前値ΣＱ、とを受け、ともに所定の
レベルを超えた場合に異常な部分放電と判断して警報信
号１９Ａを出力するものであり、そのフローチャートは
第３図に示すようにＡ／Ｄ変換器１６で得られたサンプ
リング周期τごとの累積ｔ　＊　ｉｌｌΣＱｔが所定の
レベルＡｊｃＭＡえ、かつディジタルカウンタ１Ｂで得
られたサンプリングｌ’１ｌＸＩＩτごとの放電パルス
数ＮがＢ以上であったとき、供試器内部で異常な部分放
電が発生したものと判断して警報の出力信号１９Ａを警
報器２０に指令するとともに、判定データ１９Ｂを記録
装置２】に向けて出力する。

判断手段１９はΣＱ、がＡを超えていてもＮがＢ以下な
らば供試器は正常と判断する。Ａは５０　、０００ρＣ
，Ｂは２０が一つの目安となるので、たとえばスイッチ
ングサージノイズとして致方ｐｃのパルスが入りΣＱｌ
がＡを超えたとしても、スイッチングサージノイズの発
生頻度は毎分数個から数十個程度なので、供試器１内で
部分放電が発生しない限りＮはＢを超えることはなく正
常と判断し、部分放電とスイッチングサージノイズとを
弁別することができる。

実施例装置では比較回路１３の出力信号１３Ａおよび積
分回路１５の出力信号１５Ａをそれぞれディジタルカウ
ンタ１８とＡ／Ｄ変換器１６によってディジタル信号に
変換しマイクロプロセッサ２２にて信号処理するように
構成した例を示したが、これは供試器１がたとえば無人
変電所に設置され、その監視を遠方の変電所や電力所で
行うことを想定し、データの伝送を容易化するように構
成したものであり、その必要のない場合はアナログ信号
処理するように構成してもよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、放電パルスセンサの出力信号
について比較回路であるしきい値以上の放電パルスを選
択し、所定のサンプリング周期ごとの放電パルス数Ｎと
その期間の累積電荷値ΣＱ。

とが所定のレベル以上になった場合に供試器に異常があ
ると判断し警報を出力するようにした。

その結果、従来装置では致方から数十万ｐＣレベルのス
イッチングサ・−ジノイズが入ると誤判定してしまい、
従来、部分放電の自動監視が不可能であったのを、スイ
ッチングサージノイズの発生頻度が毎分数個から数十個
であることに着目し、異常な部分放電のパルス数は１秒
間に２０個以上でかつ累積ＭＡ値は５０，０００ｐＣ以
上として判断することにより、誤判定がなくなり外来の
スイッチングサージノイズとの弁別が可能な部分放電監
視装置を提供することができる。

また、ノイズによる誤判定がなくなるので、従来不可能
であった無人変電所での部分放電の自動監視ができるよ
うになる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示すブロック図、第２
図はこの発明の実施例装置の要部の信号波形図、第３図
は実施例装置の判断手段を示すフローチャート、第４図
は従来例装置を示すブロック図である。 １：ガス絶縁開閉機器（供試器）　　２：接地タンク、
３．３０ｊＩ地線、４：放電パルスセンサ、４Ａ：放電
パルス信号、５；外来ノイズ、５Ａ、５Ｂ　　：ノイズ
電流、６Ａ、６Ｂ　　：放電パルス電流、７：送電線、
１００：アンテナ、１０４：検出インピーダンス、１０
４Ａ　：アンテナ信号、１１．１１１　＋高周波増幅器
、１２．１１２：検波整流器、１２Ａ、１１２Ａ　：検
波整流器の出力信号、１３；比較回路、１１３：判断回
路、１３Ａ比較回路の出力信号、１５：積分回路、１５
Ａｊ積分回路の出力信号、１６：Ａ／Ｄ変換器、１６Ａ
：Ａ／Ｄ変換器の出力信号、１７；接地、１４ニジきい
値設定器、１４Ｓニジきい値レベル、１８＋デイジタル
カウンタ、１８Ａ：ディジタルカウンタの出力、１９：
判断手段、１９Ａ、１１３Ａ　：警報出力信号、１９Ｂ
：判定データ出力信号、２０：警報器、２１：記録装置
、２２：マイクロプロセッサ。 第２図 時間（ＳｅＣ）→ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）運転中のガス絶縁機器内部のガス中の部分放電によ
   って生ずる電流パルスを放電パルスセンサで検出し、前
   記電流パルスをノイズと弁別して前記ガス中の部分放電
   のみを監視するものにおいて、前記ガス中の部分放電に
   よって生ずる放電パルス信号のうち所定のしきい値を超
   える信号のみを出力する比較回路と、この比較回路の出
   力信号を受け所定サンプル周期ごとの放電パルス数を出
   力するディジタルカウンタと、前記比較回路の出力信号
   を受け前記周期ごとの累積電荷値を出力する積分回路と
   、前記累積電荷値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
   換器と、このディジタル信号の累積電荷値があらかじめ
   定まる判定レベルを超えかつ前記放電パルス数があらか
   じめ定まる数を超えたとき異常であると判断して警報出
   力を指令する判断手段を備えてなることを特徴とするガ
   ス絶縁機器の部分放電監視装置。