JPH09243700A

JPH09243700A - ガス絶縁機器の部分放電検出方法および検出装置

Info

Publication number: JPH09243700A
Application number: JP8049690A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fujii; 清藤井; Yoshifumi Hatakeyama; 吉文畠山; Kiyoshi Kurosawa; 潔黒澤; Akira Tanaka; 章田中; Yuji Kojima; 雄次小島
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fujitsu Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】光電気変換部から電気ノイズパルスが出力され
ていても部分放電発生の有無を確実に判断できるように
する。【解決手段】光パルスが発生していないときに光電気変
換部１６から出力される電気ノイズパルスの単位時間毎
のパルス数の平均値Ｎｏを予め求め、部分放電測定時に
光電気変換部６から出力される電気パルスの単位時間毎
のパルス数の平均値Ｎｍを求め、平均値Ｎｍが前記の平
均値Ｎｏより大きいときに部分放電が発生したものと判
断して報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガス絶縁機器の密閉
容器内部で発生する部分放電の光を検出する方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁機器は、高電圧の変圧器や開閉
装置をＳＦ₆ガスなどの絶縁ガスとともに密閉容器内に
収納しコンパクトに構成したものである。この密閉容器
内部で部分放電が生ずると、絶縁部分が劣化し、ついに
は絶縁破壊する可能性がある。そのために、機器の運転
中、密閉容器内で部分放電が発生しているか否かを密閉
容器外部で検出する装置が設けられている。部分放電
は、パルス的に電流が流れるとともに、パルス的に発光
する現象であるために、部分放電の検出方法には、電気
パルスを電気回路で検出する方法と、光パルスを光学的
に検出する方法とがある。

【０００３】前者の電気パルスを検出する方法は、機器
の据付現地において電気的な外来のノイズと部分放電に
よる電気パルスとの区別が困難な場合に多く、結局は部
分放電の検出感度低下につながっている。一方、後者の
光パルスを検出する方法は、電気機器の収納容器が遮光
性なので、現地の外来ノイズの影響を全く受けないとい
う利点がある。しかし、部分放電の検出感度を高めよう
とすると、光を電気に変換する光電気変換部自体から発
生する電気的ノイズが検出感度を左右するようになる。

【０００４】すなわち、光電気変換部の心臓部は光電子
増倍管またはホトダイオードである。光電子増倍管は、
真空チューブ内に光電面（陰極）、複数の二次電子倍増
面（ダイノード）、およびコレクタ（陽極）を備え、光
電面、各ダイノード、コレクタ間に順次正電圧が加えら
れている。外部からの光を光電面が受けると光電子が発
生する。この光電子は電界によって加速され複数のダイ
ノードに次々と衝突し二次電子が放出される。ダイノー
ドは一個の光電子に対して複数の二次電子を放出するの
で、ダイノードとの衝突の度にその電子数が増倍され
る。数が増倍した電子は最終的にコレクタで捕獲され、
電流として取り出される。光電子増倍管の感度は材料や
増倍段数によって異なるが、増倍度は１０⁵ないし１０
⁷程度であり微弱な光を電気量に変換して出力すること
ができる。

【０００５】また、ホトダイオードは半導体であり、い
わゆる受光素子として光ファイバケーブルと共に、光制
御や光通信などに一般に多用されている。ｐ−ｎ接合を
例えばＳｉやＧｅで形成し、この接合部に光を照射する
と、ｐ形ならびにｎ形の半導体中で電子−正孔対が発生
する。そのうち、ｐ領域の電子はｎ領域へ、ｎ領域の正
孔はｐ領域へ引き寄せられるためにホトダイオードの両
端子から電流が出力される。この出力電流は照射された
光量に比例するので、光が電気量に変換されたことにな
る。ホトダイオードには、ｐ−ｎ接合ダイオード、ｐ−
ｉ−ｎ接合ダイオード、アバランシエダイオードなどが
あり、後者のアバランシエダイオードは前二者よりも１
０²から１０⁴程度感度がよい。

【０００６】これらの光電気変換部は、検出感度を極端
に高めようとすると、電気的なノイズパルスが出力側に
発生する。光電子増倍管やホトダイオードの受光面に光
が当たらなくても、ノイズパルスが出力される。このノ
イズパルスには、材料自体からどうしても発生する熱電
子に起因するもの、また、材料に含まれる不純物の介在
に起因するものとがある。ノイズパルスの発生を抑える
ために通常は，光電気変換部の温度を−２０°程度まで
に下げて使用されている。これによってノイズパルスの
発生が大分低減されるが、このノイズパルスの発生を皆
無にすることは出来ない。

【０００７】とくに、数秒から数分の間隔でランダムに
出力されるノイズパルスは大きく、これが装置の部分放
電の検出感度を決めてしまう。光電気変換部を光電スイ
ッチや光通信などに使用する場合は、光電気変換部自体
から発生するノイズパルスは全く邪魔されない程度に感
度を下げて使用されているので問題はあまりない。しか
し、部分放電光などの微弱光を検出しようとする場合
は、電気機器の故障を早期に発見しようと努めるので、
光電気変換部に光子一個が入力されても検出可能なよう
に高感度になっている。そのために、光電気変換部自体
から発生する数秒から数分間隔の間欠的な電気ノイズパ
ルスの除去が非常に重要な課題となっていた。

【０００８】前述のように、部分放電はパルス的に発生
する性質を備えている。その部分放電パルスの発生状況
は、電気機器に印加されている高電圧が商用周波の場
合、電圧波形に同期して発生するものと、全くランダム
に発生するものとがある。前者のように部分放電が電圧
波形に同期して発生している場合は、次の図６の装置に
示すように部分放電の電気パルス信号を平均化処理する
ことによって電気ノイズパルスを除去することが出来
る。

【０００９】図６は、従来のガス絶縁機器の部分放電検
出装置の構成を示すブロック図である。ガス絶縁機器１
がＳＦ₆ガスを封入した密閉容器２を備え、この密閉容
器２に光気密端子５が貫通している。密閉容器２の内部
には、図示されていない電気機器が収納されている。光
気密端子５の出力側は光ファイバケーブル１１を介して
光電気変換部６へ接続される。さらに光電気変換部６の
出力側は、平均化処理部７を介して設定器１０を備えた
比較部８へ接続され、さらに、比較部８の出力側は報知
部９へ接続されている。

【００１０】図６において、光気密端子５は密閉容器２
内部の、例えば故障点３で発生する部分放電光４を受
け、密閉容器２外部にその光４を導くものである。した
がって、部分放電光４は光ファイバケーブル１１を伝播
して光電気変換部６に入力される。光電気変換部６は部
分放電光４を電気信号に変える。平均化処理部７は光電
気変換部６の出力信号を電気機器に印加される商用周波
電圧に同期して所定のサイクル数にわたって平均化処理
し出力する。比較部８は平均化処理された電気信号のレ
ベルを設定器１０によって予め設定されたレベルＶ₀と
比較し、レベルＶ ₀より高いレベルにある電気信号だけ
を出力する。報知部９は比較部８の出力信号を受けたと
きに電気機器に部分放電が生じていることを報知する。

【００１１】図７は、図６の装置における信号処理の一
例を示すタイムチャートである。横軸は時間を、縦軸は
電圧または信号のレベルを示す。最上段の波形１Ｓは、
電気機器に印加されている高電圧波形であり、上から２
段目の波形４Ｓは光電気変換部６へ入力される部分放電
の光信号波形である。また、上から三段目、四段目、最
下段の各波形６Ｓ、７Ｓ、８Ｓは、すべて電気信号波形
であり、それぞれ上から三段目の波形６Ｓは光電気変換
部６の出力信号、上から四段目の波形７Ｓは平均化処理
部７の出力信号、最下段の波形８Ｓは比較部８の出力信
号である。

【００１２】図７において、電気機器に波形１Ｓのよう
な商用周波電圧が印加されたときに、２段目の波形４Ｓ
のように波形１Ｓの正負各サイクルに同期して部分放電
の光パルス信号４Ａが発生したとする。すなわち、波形
１Ｓの半サイクル毎に二個ずつの光パルス信号４Ａがほ
ぼ同じ位相のところで発生している。光電気変換部６
（図６）は光パルス信号４Ａを受け、３段目の波形６Ｓ
のような電気パルス信号４Ｂに変換して出力する。しか
し、同時に光電気変換部６からは前述した電気ノイズパ
ルス６Ｂがランダムに発生する。波形６Ｓにおける電気
パルス信号４Ｂおよび電気ノイズパルス６Ｂのピーク値
がすべて同じなのは、光電気変換部６が内部に方形波整
形回路を備えているためである。すなわち、パルス性の
信号をすべて同じピーク値をもち、かつ同じ形の方形波
に整形した後に信号を出力するようになっている。図６
の部分放電検出装置は、密閉容器２内で部分放電が発生
したか否か検出するためのものである。同じ大きさの部
分放電であっても，故障点３の位置によって光気密端子
５に入る部分放電光４の光量が異なる。しかし、ＧＩＳ
などのガス絶縁機器は正常状態では部分放電が発生しな
いことから、たとえレベルが小さくとも部分放電の発生
は即ち機器の異常を示している。従ってそれを検出する
検出器に求められる性能としては、あるレベル以上の部
分放電を検出できればその大きさまで測定できる必要性
はない。従って、部分放電光検出方式はＧＩＳなどのガ
ス絶縁機器の異常を検知するための有効な手段となる。
そのために、図６の部分放電検出装置は部分放電の大き
さを計測する仕様にはなっていない。したがって、光電
気変換部６からすべて同じ波形の電気パルス信号が出力
されるようになっている。

【００１３】また、平均化処理部７（図６）は、入力さ
れた信号のうち、図７の波形１Ｓ（商用周波電圧）に同
期する区間△ｔごとに信号を所定のサイクル数（例え
ば、５サイクル）にわたってそのピーク値の平均値を求
め，その平均値に比例するピーク値をもった信号を出力
するようになっている。図７の波形６Ｓにおける電気パ
ルス信号４Ｂは、毎サイクル同じ位相のところで発生し
ている。そのために、電気パルス信号４Ｂは、５サイク
ルの期間平均化処理されても、そのピーク値は全く変化
しない。一方、電気ノイズパルス６Ｂは、ランダムに発
生しているので、５サイクルの期間にわたって平均化処
理されていると、そのピーク値は５分の１になってしま
う。そのため、図７の４段目の波形７Ｓにおける電気ノ
イズパルス６Ｃのピーク値が、電気パルス信号４Ｃのピ
ーク値の５分の１になっている。

【００１４】さらに、比較部８（図６）が設定器１０に
よって、図７の波形７ＳのようなレベルＶ₀に設定され
ていると、電気ノイズパルス６Ｃはすべて除去される。
その結果、比較部８からは図７の最下段の波形８Ｓのよ
うに電気パルス信号４Ｄだけを含んだものが出力され
る。報知部９（図６）は、波形８Ｓの中に電気パルス信
号４Ｄが含まれているときに電気機器に部分放電が生じ
ることを、例えば、画面に表示したり、警報を鳴らすな
どして報知する。

【００１５】一方、ガス絶縁機器においては、部分放電
が前述のように電圧波形には同期せずにランダムに発生
する場合がある。密閉容器内に存在する金属性の異物
は、印加電界による静電力により跳躍運動をするととも
に、不規則な位相でもって部分放電を発生する。このよ
うに部分放電が電圧波形には同期せずにランダムに発生
する場合、図６に示される検知装置では平均化処理によ
り部分放電による信号分も除去されてしまう。ランダム
に部分放電が発生する場合の検出装置を次に示す。

【００１６】図８は従来の異なるガス絶縁機器の部分放
電検出装置の構成を示すブロック図である。図６の構成
と同じ部分には、同一参照符号を付けることにより詳細
な説明を繰り返すことは省略する。図６と異なる部分だ
けを以下に説明する。光気密端子５０は部分放電光４を
二本の光ファイバケーブル１１に分岐する。この光ファ
イバケーブル１１のそれぞれの出力端に光電気変換部６
１，６２が接続されている。光電気変換部６１，６２の
出力側はアンド回路１３の入力端に接続され、さらに、
このアンド回路１３の出力側は報知部９に接続されてい
る。

【００１７】図８において、光電気変換部６１，６２は
二台とも図６における光電気変換部６と同じものであ
る。また、アンド回路１３は、二つの入力端から入る電
気パルス信号が同時刻に存在する場合にのみ、電気パル
ス信号を出力するものである。図９は、図８の装置にお
ける信号処理の一例を示すタイムチャートである。横軸
は時間を、縦軸は信号レベルを示す。最上段の波形４０
Ｓは、光電気変換部６１，６２へ入力される部分放電の
光信号波形である。また、上から二段目、三段目、最下
段の各波形６１Ｓ、６２Ｓ、１３Ｓはすべて電気信号波
形であり、それぞれ、上から二段目の波形６１Ｓは光電
気変換部６１の出力信号、上から三段目の波形６２Ｓは
光電気変換部６２の出力信号、最下段の波形１３Ｓはア
ンド回路１３の出力信号である。

【００１８】図９において、部分放電が発生すると、最
上段の波形４０Ｓのように光パルス信号４０Ａが得られ
る。光パルス信号４０Ａの継続時間は一定しないが、一
般に極めて短く数ｎｓから数１０ｎｓ程度である。光電
気変換部６１、６２（図８）は光パルス信号４０Ａを受
け、それぞれ波形６１Ｓ、６２Ｓのように電気パルス信
号４０Ｂに変換して出力する。しかし、光電気変換部６
１、６２からは前述した電気ノイズパルス６１Ｂ、６２
Ｂがランダムに発生する。光電気変換部６１、６２は互
いに同一仕様のものであるが、別々の装置なので、装置
自体から電気ノイズパルス６１Ｂ、６２Ｂが同時に発生
する確率は非常に少ない。なお、各信号４０Ｂ、６１
Ｂ、６２Ｂは、図７と同様にすべて同一ピーク値および
同一方形波に整形されている。

【００１９】また、図９において、アンド回路１３は同
時刻に信号が入力されたときだけ信号を出力するので、
最下段の波形１３Ｓのように電気パルス信号４０Ｃだけ
を出力し、電気ノイズパルス６１Ｂ、６２Ｂはすべて除
去する。このように図８の装置は電気パルス信号４０Ｃ
だけを含んだものが報知部９へ出力されるので、電気ノ
イズの影響を全く受けなくなる。なお、図８の装置の場
合、図７の波形４Ｓで示したような各電圧サイクルで発
生位相のそろった部分放電が発生してもその部分放電光
の検出には何の支障もない。電気ノイズパルスの方がラ
ンダムに発生するので、部分放電だけを検出することが
できる。

【００２０】図１０は、従来のさらに異なるガス絶縁機
器の部分放電検出装置の構成を示すブロック図である。
ガス絶縁機器１がＳＦ₆ガスを封入した密閉容器２を備
え、この密閉容器２に光気密端子５０が貫通している。
密閉容器２の内部には、図示されていない電気機器が収
納されている。光気密端子５０の出力側には、二本の光
ファイバケーブル１１が接続され、光ファイバケーブル
１１の一方は光合成器１６の入力端へ直接接続され、他
方は光遅延装置１５を介して光合成器１６のもう一つの
入力端へ接続されている。また、図１０において、光合
成器１６の出力側は光電気変換部６４へ接続される。こ
の光電気変換部６４の出力側は二つに分岐され、一方の
出力側はアンド回路１２の入力端に接続される。もう一
方の出力側は遅延回路１４を介してアンド回路１２のも
う一つの入力端に接続される。アンド回路１２の出力側
は報知部９へ接続される。

【００２１】図１０において、光気密端子５０は容器２
内部の例えば故障点３で発生する部分放電光４を受け、
その光４を密閉容器２外部の二本の光ファイバケーブル
１１のそれぞれに導くものである。部分放電光４の一方
は、光ファイバケーブル１１を伝播して直接光合成器１
６に入力される。部分放電光４のもう一方は、光遅延装
置１５によって時間τだけ遅れて光合成器１６に入力さ
れる。光遅延装置１５としては、例えば光ファイバケー
ブルだけによって構成することができる。一般に、光フ
ァイバケーブル中の光の伝播速度は１ｍあたり約５ｎｓ
であるから、２０ｍの光ファイバケーブルを光遅延装置
１５として用いれば、その光パルス信号の遅延時間は１
００ｎｓになる。すなわち、光ファイバケーブルの長さ
によって遅延時間を任意に設定することが出来る。光フ
ァイバケーブルは長くなっても円板状または円筒状に巻
回しておけば、全体の体格はそれほど大きくはならな
い。

【００２２】また、図１０において、光合成器１６は二
本のファイバケーブル１１によって導かれて来た光パル
ス信号を１つの光パルス信号に合成して出力するもので
あって、一般に市販されている。光気密端子５０、光遅
延装置１５、光合成器１６、および光ファイバケーブル
１１は、光信号整形部１００を構成しており、部分放電
光４の単一光パルス信号を時間τだけずれた光パルス信
号対に変換するものである。

【００２３】さらに、図１０において、光電気変換部６
４は、図６，図８で詳述された光電気変換部６，６１，
６２と同じものであり、光電子増倍管またはホトダイオ
ードより構成されている。光電気変換部６４の出力側に
接続された遅延回路１４は、例えば単安定マルチバイブ
レータを用いることにより所定の時間τだけ電気パルス
信号を遅延させることができる。アンド回路１２は、二
つの入力端から入る電気パルス信号が同時刻に存在する
場合にのみ、電気パルス信号を出力するものである。報
知部９は、電気パルス信号が入力されたときに部分放電
が生じていることを画面表示または警報などによって報
知する。

【００２４】図１１は、図１０の装置における信号処理
の一例を示すタイムチャートである。横軸は時間を、縦
軸は信号のレベルを示す。最上段の波形４１Ｓは、光気
密端子５０から光ファイバケーブル１１だけを介して光
合成器１６へ入力される部分放電の光信号波形である。
一方、上から二段目の波形１５Ｓは、光気密端子５０か
ら光ファイバケーブル１１と光遅延装置１５とを介して
光合成器１６へ入力される光信号波形である。上から三
段目の波形１６Ｓは光合成器１６の出力信号、上から四
段目の波形６４Ｓは光電気変換部６４の出力信号、さら
に、上から五段目の波形１４Ｓは遅延回路１４の出力信
号、また、最下段の波形１２Ｓはアンド回路１２の出力
信号である。

【００２５】図１１の波形４１Ｓ、１５Ｓにおける電気
パルス信号４１Ａ、４２Ａは、故障点３（図１０）で発
生した同じ部分放電光４によるものである。光ファイバ
ケーブルは光信号が伝播するにつれて多少そのピーク値
が減少する。光遅延装置１５には、長い光ファイバケー
ブルが使われているので、光パルス信号４２Ａのピーク
値が、光パルス信号４１Ａのそれより多少減少してい
る。しかし、後述されるように信号はすべて同じピーク
値でかつ同じ方形波に整形されるので問題はない。三段
目の波形１６Ｓでは光波信号４１Ｂ、４２Ｂが互いに時
間τだけずれた信号対になっている。光電気変換部６４
（図１０）は、四段目の波形６４Ｓのように光波信号対
４１Ｂ、４２Ｂを同じ方形波でかつ同じピーク値の電気
パルス信号対４１Ｃ、４２Ｃに変換して出力する。その
際に、電気ノイズパルス６４Ｃも出力される。

【００２６】また、図１１において、五段目の波形１４
Ｓは、電気パルス信号対４１Ｄ、４２Ｄおよび電気ノイ
ズパルス６４Ｄのように遅延回路１４（図１０）によっ
て波形６４Ｓより時間τだけ遅れる。さらに、アンド回
路１２（図１０）が波形６４Ｓと１４Ｓとを入力とする
ので、同時刻に存在する電気パルス信号４２Ｃと４１Ｄ
とから、電気パルス信号４１Ｅだけを出力する。したが
って、最下段の波形１２Ｓは、電気パルス信号４１Ｅだ
けになり、電気ノイズパルス６４Ｄは除去される。電気
パルス信号４１Ｅは、もともと部分放電の発生によって
生じたものであるので、検出される時間はτだけ遅れる
が、光電気変換部６４（図１０）の発生する電気ノイズ
には全く影響されない。時間τは、部分放電の継続時間
（数ｎｓから数１０ｎｓ）より若干大き目（例えば１０
０ｎｓ）に設定し、光パルス信号が互いに重ならないよ
うにする。また波形６４Ｓにおける光電気変換部６４の
出力する電気パルス信号４１Ｃ、４２Ｃのパルス幅は時
間τより小さ目（例えば、５０ｎｓ）に設定し、電気パ
ルス信号が互いに重ならないようにする。

【００２７】図１０の装置は、歩留りが悪く高価な光電
気変換部６４が一台で済む。図８の装置と比べると、光
遅延装置１５、光合成器１６および遅延回路１４が増え
ているが、後三者はいずれも歩留りに関係なく、しかも
量産可能である。そのために、製作期間の増大や製作コ
ストの肥大化にはつながらない。また、この装置は、部
分放電が発生したか否かを検出する装置である。したが
って、電気パルス信号が時間τ、例えば１００ｎｓ程度
遅れても実用上は全く問題ない。なお、図１０の装置の
場合、図７の波形で示したような各電圧サイクルで発生
位相のそろった部分放電が発生しても部分放電の検出に
はなんの支障もない。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、光電気変換器から出力されるノ
イズパルスを完全には除去しきれていないという問題が
あった。すなわち、図８や、図１０の装置では電気ノイ
ズパルスの除去機能が付加されている。しかし、次に示
すような場合は、電気ノイズパルスを部分放電として見
誤ってしまう。

【００２９】図１２は、図８の装置における信号処理の
別例を示すタイムチャートであり、部分放電は何も発生
していないが、二台の光電気変換部６１、６２から同時
に電気ノイズパルス６１Ｂ、６２Ｂが発生した場合であ
る。図１２における各波形４０Ｓ、６１Ｓ、６２Ｓ、１
３Ｓは図９の場合と同じものに対応している。図１２に
おいて、波形４０Ｓには何の信号も見られないが、波形
６１Ｓ、６２Ｓのように光電気変換６１、６２からの電
気ノイズパルス６１Ｂ、６２Ｂが同時に出力される。そ
のために、アンド回路１３（図８）の出力には波形１３
Ｓのように電気パルス信号１３Ａが出力され、あたかも
部分放電が生じているものと誤判定される。

【００３０】図１３は、図１０の装置における信号処理
の別例を示すタイムチャートであり、部分放電は何も発
生していないが、光電気変換部６４から互いに時間τだ
けずれた電気ノイズパルス６４Ｃ、６４Ｅが発生した場
合である。図１３における各波形１６Ｓ、６４Ｓ、１４
Ｓ、１２Ｓは、図１１の場合と同じものに対応してい
る。

【００３１】図１３において、波形１６Ｓには何の信号
も見られないが、波形６４Ｓのように光電気変換６４か
ら電気ノイズパルス６４Ｅが電気ノイズパルス６４Ｃに
対して時間τだけ遅れて発生する。したがって、図１３
のように波形６４Ｓと波形１４Ｓの信号がアンド回路１
２（図１０）に入力される。電気ノイズパルス６４Ｅと
電気ノイズパルス６４Ｄとが同時に存在するので、アン
ド回路１２（図１０）の出力には波形１２Ｓのように電
気パルス信号１２Ａが出力され、あたかも部分放電が生
じているものと誤判定される。

【００３２】図８や図１０の装置では、図６の装置に対
しては、かなり電気ノイズパルスの除去がなされるが、
なお、ノイズパルスが出力される場合があり、部分放電
検出の障害になっていた。これまでは、電気パルスの発
生頻度が高いときには、部分放電であろうと測定者が感
によって判断していた。そのために、誤判定されたこと
もあった。

【００３３】この発明の目的は、電気ノイズパルスが出
力されていても誤りなく部分放電発生の有無が分かるよ
うにする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の方法によれば、絶縁ガスを封入した遮光
性の密閉容器内に電気機器が収納されたガス絶縁機器に
おいて密閉容器内で発生する光を検知することによって
部分放電を検出する方法であって、光パルスが発生して
いないときに光電気変換部から出力される電気ノイズパ
ルスの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｏを予め求め、
部分放電測定時に光電気変換部から出力される電気パル
スの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｍを求め、平均値
Ｎｍが前記の平均Ｎｏより大きいときに、部分放電が発
生したものと判断して報知することとするとよい。

【００３５】また、上記目的を達成するために、この発
明によれば、部分放電から発生する光パルスを電気パル
スに変換して出力する光電変換器と、この光電変換器の
出力信号を受け単位時間毎に発生するパルス数を順次数
えて出力するカウンタと、このカウンタの出力信号を記
憶し単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｍを計算して出力
する演算部と、この演算部の出力信号の値Ｎｍが所定の
値Ｎｏを超えたときに信号を出力する判断部と、この判
断部の出力信号を受けガス絶縁機器に部分放電が発生し
ていることを報らせる報知部とにより構成されたものと
してもよい。

【００３６】この発明の方法によれば、光パルスが発生
していないときに光電気変換部から出力される電気ノイ
ズパルスの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｏを予め求
める。また、部分放電測定時に光電気変換部から出力さ
れる電気パルスの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｍを
求める。部分放電が発生すると、光電気変換部の出力す
る電気パルスには光パルスにものに電気ノイズによるも
のが重畳するようになる。そのために、部分放電が発生
していれば、光電気変換部から出力される単位時間毎の
パルス数の平均値Ｎｍは、電気ノイズパルスだけによる
平均値Ｎｏより必ず大きくなる。したがって、ＮｍがＮ
ｏより大きいということから部分放電が発生しているも
のと判断することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１はこの発明の実施例にかかるガス絶縁
機器の部分放電検出装置の構成を示すブロック図であ
る。ガス絶縁機器１がＳＦ₆ガスを封入した密閉容器２
を備え、この密閉容器２に光気密端子５が貫通してい
る。密閉容器２の内部には、図示されていない電気機器
が収納されている。光気密端子５の出力側は光ファイバ
ケーブル１１を介して光電気変換部６へ接続される。さ
らに光電気変換部６の出力側は、カウンタ１０１および
演算部１０２を介して設定器１０４を備えた判断部１０
３へ接続され、さらに、判断部１０３の出力側は報知部
９へ接続されている。その他の構成は、図６で説明され
た従来の構成と同じである。同じ部分には、同一参照符
号を付けることにより詳細な説明を繰り返すことは省略
する。

【００３８】図１において、カウンタ１０１は、光電気
変換部６の出力信号を受け、単位時間毎に発生するパル
ス数ｒ（発生頻度）を順次数えて出力するものである。
演算部１０２は、カウンタ１０１の出力信号１０１Ｓを
受けて単位時間毎のパルス数ｒを記憶し、単位時間毎の
パルス数ｒの平均値Ｎｍを計算して信号１０２Ｓを出力
する。判断部１０３は、入力された平均値Ｎｍが設定部
１０４で設定された所定値Ｎｏと比較して大きいときに
出力信号１０３Ｓを出力するようになっている。所定値
Ｎｏとは、部分放電光４Ｓ（光パルス）が無くても光電
気変換部６からカウンタ１０１に出力される電気ノイズ
パルスが出力されるが、その場合の単位時間毎の電気ノ
イズパルス数の平均値である。光電気変換部６から出力
される電気ノイズパルスの発生する確率は一般にポアソ
ン分布に従う。

【００３９】図２は、電気ノイズパルスの発生頻度と確
率との関係を示す分布図である。横軸に単位時間毎のパ
ルス数ｒ（発生頻度）を、縦軸に各発生頻度のものが発
生する確率ｆ（ｒ）を示す。図２において、点々を囲ん
だ棒１１０は実測結果、斜線を囲んだ棒１１１は計算結
果を示す。図２において、この実測結果１１０は、図１
において光電気変換部６の光ファイバ１１側を遮光し、
光パルスが光電気変換部６に入らないような状態にし
て、カウンタ１０１の出力１０１Ｓ（この場合は、５分
間毎のパルス数ｒすなわち、発生頻度）を一時間にわた
って順次求めた。ｒが全体に対して発生する確率ｆ
（ｒ）をそれぞれ棒１１０の長さにすると図２のように
なった。この場合、５分間に発生するパルス数ｒの平均
値Ｎｏは３．８個であった。

【００４０】一方、図２の計算結果１１１は次式のポア
ソン分布の式によった。

【００４１】

【数１】ｆ(r) ＝Ｎｏ^r・ｅｘｐ（−Ｎｏ）・１００／ｒ！この数１式において、各発生頻度ｒのときのｆ（ｒ）を
計算すると図２のようになった。実測結果１１０と計算
結果１１１とは傾向が非常によく似ている。このこと
は、光電気変換部からランダムに出力される電気ノイズ
パルスは、ポアソン分布にほぼ従っていることが判る。
光電気変換部から出力される電気ノイズパルスの発生頻
度の平均値Ｎｏは温度に依存する。しかし、光電気変換
部は、通常温度コントローラによって一定の温度に保た
れているために、部分放電検出時においては、平均値Ｎ
ｏ、すなわち、電気ノイズパルスの発生頻度は一定であ
る。

【００４２】図３は、電気パルスの発生頻度と累積確率
との関係を示す分布図であり、横軸は電気パルスの発生
頻度ｒ、縦軸は累積確率Ｆ（ｒ）である。Ｆ（ｒ）は、
前述の確率ｆ（ｒ）をｒ＝０から各ｒまで順次積分した
値である。一点鎖線の特性１１２は、光パルスが発生し
ていない場合の例であり、図２の実測結果１１０を積分
したものである。一方、実線の特性１１３は、部分放電
が発生している場合の例である。特性１１２、１１３の
累積確率Ｆ（ｒ）が５０％になるところの発生頻度ｒ
（平均値）は、それぞれＮｏ、Ｎｍとなっている。特性
１１３は、電気ノイズパルスに部分放電パルスが重畳し
たものであり、その平均値Ｎｍは、Ｎｏより必ず大きく
なる。部分放電が発生していなければ、Ｎｍの値はＮｏ
と一致する。したがって、平均値ＮｍとＮｏとを比較す
ることによって、部分放電が発生しているか否かを知る
ことができる。

【００４３】図１に戻り、累積確率Ｆ（ｒ）から平均値
Ｎｍを計算して出力するところは演算部１０２である。
判断部１０３がＮｍと比較するための所定値Ｎｏは、予
め部分放電が発生していないときに演算部１０２から出
力された値とし、このＮｏを設定部１０４の設定値とす
ればよい。Ｎｏの値は、光電気変換部の種類と周囲温度
とによって決まる。したがって、設定部１０４に予めＮ
ｏを記憶させておけば、電気ノイズパルスの実測をいち
いち行わなくてももよい。

【００４４】図４は、この発明の異なる実施例にかかる
ガス絶縁機器の部分放電検出装置の構成を示すブロック
図である。アンド回路１３と報知部９との間に図１で示
したものと同一であるカウンタ１０１、演算部１０２、
判断部１０３、設定部１０４が介装されている他は、図
８の従来の装置と同じである。二台の光電気変換部６
１、６２とアンド回路１３とによって電気パルスノイズ
の発生個数は大分減り、図３における特性１１２がより
左側にシフトした状態になるが、同様にしてＮｍがＮｏ
より大きくなったときに部分放電が発生したものと判断
することができる。

【００４５】図５は、この発明のさらに異なる実施例に
かかるガス絶縁機器の部分放電検出装置の構成を示すブ
ロック図である。アンド回路１２と報知部９との間に図
１で示したものと同一であるカウンタ１０１、演算部１
０２、判断部１０３、設定部１０４が介装されている他
は、図１０の従来の装置と同じである。部分放電光を時
間τだけずれた光パルス信号対にすることによっても電
気パルスノイズの発生個数は大分減り、図３における特
性１１２がより左側にシフトした状態になるが、同様に
してＮｍがＮｏより大きくなったときに、部分放電が発
生したものと判断することができる。

【００４６】なお、図１、図３、図５のいずれの実施例
においても、部分放電が図７のように各印加電圧サイク
ル毎に連続して発生していてもその部分放電の検出には
何の支障も起きない。

【００４７】

【発明の効果】この発明は前述のように、光パルスが発
生していないときに光電気変換部から出力される電気ノ
イズパルスの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｏを予め
求める。また、部分放電測定時に光電気変換部から出力
される電気パルスの単位時間毎のパルス数の平均値Ｎｍ
を求める。ＮｍがＮｏより大きいときに、部分放電が発
生しているものと判断する。これによって、光電気変換
部から電気ノイズパルスが出力されている状態でも部分
放電発生の有無が確実に判るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるガス絶縁機器の部分
放電検出装置の構成を示すブロック図

【図２】電気ノイズパルスの発生頻度と確率との関係を
示す分布図

【図３】電気パルスの発生頻度と累積確率との関係を示
す分布図

【図４】この発明の異なる実施例にかかるガス絶縁機器
の部分放電検出装置の構成を示すブロック図

【図５】この発明のさらに異なる実施例にかかるガス絶
縁機器の部分放電検出装置の構成を示すブロック図

【図６】従来のガス絶縁機器の部分放電検出装置の構成
を示すブロック図

【図７】図６の装置における信号処理の一例を示すタイ
ムチャート

【図８】従来の異なるガス絶縁機器の部分放電検出装置
の構成を示すブロック図

【図９】図８の装置における信号処理の一例を示すタイ
ムチャート

【図１０】従来のさらに異なるガス絶縁機器の部分放電
検出装置の構成を示すブロック図

【図１１】図１０の装置における信号処理の一例を示す
タイムチャート

【図１２】図８の装置における信号処理の別例を示すタ
イムチャート

【図１３】図１０の装置における信号処理の別例を示す
タイムチャート

【符号の説明】

１０１：カウンタ、１０２：演算部、１０３：判断部、
１０４：設定部、ｒ：発生頻度、Ｎｏ，Ｎｍ：発生頻度
の平均値、１：ガス絶縁機器、２：密閉容器、３：故障
点、４：部分放電光、５，５０：光気密端子、９：報知
部、１１：光ファイバケーブル、１２，１３：アンド回
路、６，６１，６２，６４：光電気変換部、１４：遅延
回路、１５：光遅延装置、１６：光合成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井清神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者畠山吉文神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者黒澤潔神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者田中章神奈川県横浜市都筑区川和町654番地富士通化成株式会社内 (72)発明者小島雄次東京都品川区東五反田２丁目３番５号富士通高見澤コンポーネント株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁ガスを封入した遮光性の密閉容器内に
電気機器が収納されたガス絶縁機器において密閉容器内
で発生する光を検知することによって部分放電を検出す
る方法であって、光パルスが発生していないときに光電
気変換部から出力される電気ノイズパルスの単位時間毎
のパルス数の平均値Ｎｏを予め求め、部分放電測定時に
光電気変換部から出力される電気パルスの単位時間毎の
パルス数の平均値Ｎｍを求め、平均値Ｎｍが前記の平均
Ｎｏより大きいときに、部分放電が発生したものと判断
して報知することを特徴とするガス絶縁機器の部分放電
検出方法。
【請求項２】請求項１記載の方法を実施する装置であっ
て、部分放電から発生する光パルスを電気パルスに変換
して出力する光電変換器と、この光電変換器の出力信号
を受け単位時間毎に発生するパルス数を順次数えて出力
するカウンタと、このカウンタの出力信号を記憶し単位
時間毎のパルス数の平均値Ｎｍを計算して出力する演算
部と、この演算部の出力信号の値Ｎｍが所定の値Ｎｏを
超えたときに信号を出力する判断部と、この判断部の出
力信号を受けガス絶縁機器に部分放電が発生しているこ
とを報らせる報知部とにより構成されたことを特徴とす
るガス絶縁機器の部分放電検出装置。