JPH0961488A - 周波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法 - Google Patents

周波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法

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JPH0961488A
JPH0961488A JP7280715A JP28071595A JPH0961488A JP H0961488 A JPH0961488 A JP H0961488A JP 7280715 A JP7280715 A JP 7280715A JP 28071595 A JP28071595 A JP 28071595A JP H0961488 A JPH0961488 A JP H0961488A
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JP
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partial discharge
phase
spectrum analyzer
frequency spectrum
frequency
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JP7280715A
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Taek-Soo Kim
テク−スー・キム
Myong-Soo Park
ミョン・スー・パーク
Yong-Joo Kim
ヤン−ヨー・キム
Jin-Bong Kim
ジン−ボン・キム
Don-Ha Hwang
ドン−ハー・ファン
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KANKOKU DENRYOKU KOSHA
Korea Electronics Technology Institute
Original Assignee
KANKOKU DENRYOKU KOSHA
Korea Electronics Technology Institute
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁物から発生する部分放電の測定におい
て、汎用周波数スペクトル分析器によっても、測定周波
数の帯域が限定されることなく、部分放電の位相と大き
さの分布を示すことができる測定方法を提供する。 【解決手段】 モニタに表示された部分放電の最大値
を、モニタの水平軸と垂直軸とを構成する画素の個数に
基づいた座標値として検出し、水平軸の座標値により電
源周波数の位相を判別した後、各位相別に部分放電の値
を垂直軸の値により算出し、位相別の部分放電の値を同
一位相別に重畳させて、各位相別の部分放電の値および
個数を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁物から発生す
る部分放電信号の測定のための方法に関し、特に、部分
放電を測定するための特定の専用の測定機を使用するこ
となく汎用周波数スペクトル分析機（Freqency Spectru
m Analyzer; 以下、ＦＳＡと呼ぶ。）を使用して時間領
域において部分放電を測定するための方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、電力需要の急増と自動化およ
び情報通信分野の産業応用機器の増加に伴って、安定的
であり、かつ信頼性の高い電力供給は、ますます重要に
なってきている。したがって、電力機器の安全運転に対
する関心はますます高まっており、近年、高電圧、かつ
大容量の電気機器の不時の事故の予防と整備計画の樹立
のため、発電機の固定子巻線の絶縁診断に関する研究が
重要視されている傾向にある。
【０００３】上述したような研究に主として使用される
技法として、主に、絶縁物の局部的な状態を最も有効に
表わす部分放電の測定および分析による絶縁状態の分析
／診断技法がある。
【０００４】前記部分放電とは、高電圧の電力機器とか
絶縁物などの高電圧が印加される部分に発生するもの
で、ごく正常な状態であっても発生するが、機器の老化
によって発生する場合には、その部分放電が非常に甚だ
しいので絶縁破壊を起こすという難点がある。
【０００５】したがって、こうした部分放電は設備の不
時の故障の原因として、安全運転と信頼度とを落とす要
因として作用するので、絶縁状態の推定のため重要なパ
ラメータとして認識されている。また、たびたび検査を
しなければならないので、部分放電を検査する従来の方
法は、通常のオシロスコープ（Oscilloscope）とか、部
分放電測定器（Partial discharge detector）を使用す
るものが通常である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記オシロス
コープとか部分放電測定器は、時間による部分放電信号
の大きさと形状とは測定できるが、部分放電の個数と周
波数の特性の精密な測定は不可能である。
【０００７】なお、従来の部分放電測定器は、周波数帯
域が２０〜３００ｋＨｚの低周波の範囲なので、直接外
部から絶縁物に電源を印加した後、部分放電だけを測定
することができず、外部雑音を除去することができなか
った。したがって、停止中（Off-Line）での部分放電だ
けしか測定することができないという問題点が内在して
いた。
【０００８】前記のような従来の問題点を解消するため
に、部分放電の一定の振幅間隔に対して、位相による大
きさと個数とを段階的に測定して全体振幅の部分放電の
分布を示すことができるように最近開発されているデジ
タル部分放電の測定機器は、図１に図示されているよう
に構成されている。
【０００９】このデジタル部分放電の測定機器は、１チ
ャンネル（1 channel ）分析技法、またはＡ／Ｄ変換方
式を利用して製作されており、１〜８００ＭＨｚの高周
波帯域の部分放電測定が可能であり、電力機器が正常に
動作中（On-Line ）の状態であっても、部分放電を測定
できるように構成されている。また、部分放電の大き
さ、位相、および個数を２次元または、３次元のグラフ
で表示することができる。また、外部雑音を差動増幅回
路により信号到達（伝送）時間の差を利用して除去して
いる。
【００１０】しかし、前述のような従来の技術によれ
ば、各製品別に予め定められた一定の周波数成分の部分
放電だけしか測定することができないので、測定周波数
の帯域が限定され、部分放電の位相による大きさと個数
とを一定の振幅毎に段階的に測定して全体振幅（大き
さ）の分布を示すので、測定のため印加した６０Ｈｚの
電源電圧の１周期（1 cycle ）にかけて同時に発生した
部分放電の位相と大きさとの分布は示すことができな
い。また、部分放電測定のため専用の測定機器を別に購
入しなければならないため費用が高価になるなどの問題
点が生ずる。
【００１１】前述のような問題点を解消するため、本発
明は、発電機の固定子巻線などのような絶縁物から発生
する部分放電のパルス（pulse ）を汎用の周波数スペク
トル分析機を使用して測定し、該当する測定値のデータ
を分析することにより、固定子の巻線を診断する周波数
スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
周波数水平分析機を利用した部分放電の測定方法は、周
波数スペクトル分析機を利用して絶縁物から発生する部
分放電信号の測定のための方法であって、前記周波数ス
ペクトル分析機のモニタ水平軸を時間軸で設定し、垂直
軸を電圧値で設定する第１のステップと、検査しようと
する絶縁物から発生した部分放電を含む電源周波数信号
の入力を受けて、時間軸上に沿って部分放電の大きさを
モニタに表示させる第２のステップと、前記第２のステ
ップで表示された部分放電の最大値を、モニタ水平軸と
垂直軸とを構成する画素の個数に基づいた座標値として
検出する第３のステップと、前記第３のステップで検出
された水平軸の座標値に基づいて前記電源周波数信号の
位相を判別した後、各位相別に部分放電の値を垂直軸の
座標値に基づいて算出する第４のステップと、前記第４
のステップで算出されている位相別の部分放電の値を同
一位相別に重畳させて各位相別の部分放電の値および個
数を算出する第５のステップとを含むことを特徴とす
る。
【００１３】請求項２に記載の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法は、請求項１に記載の周
波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法で
あって、前記第５のステップで算出された部分放電の値
および個数を各位相別に整列して３次元グラフで処理す
る第６のステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】請求項３に記載の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法は、請求項１または請求
項２に記載の周波数スペクトル分析機を利用した部分放
電測定方法であって、前記第５のステップで算出された
部分放電の値および個数を各位相別に整列して３次元グ
ラフで処理するとともに、高周波である部分放電信号だ
けを測定することにより低周波のノイズを除去した後、
グラフ処理する第６のステップをさらに含むことを特徴
とする。
【００１５】請求項４に記載の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法は、請求項１または請求
項２に記載の周波数スペクトル分析機を利用した部分放
電の測定方法であって、前記第６のステップで３次元グ
ラフで処理されていたデータをスキャニングして部分放
電の電圧値ごとに発生個数を２次元処理する第７のステ
ップをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】請求項５に記載の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法は、請求項１に記載の周
波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法で
あって、前記第１のステップは、前記周波数スペクトル
分析機の周波数径間をゼロにして、電源周波数の信号が
直流電源の周波数形態で表示されるようにする第１段階
と、シングルスイープモードでスイープを実施する第２
段階とを含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明による好ましい実施の形態を説明する。
【００１８】図２は、本発明の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法に基づいた部分放電の測
定装置の簡略なブロック構成図である。一般的なＦＳＡ
１００と、コンピュータ２００を使用して具現してい
る。前述のように構成される本発明による部分放電の測
定装置の動作を、以下、図面を参照して説明する。
【００１９】まず、前記構成中、ＦＳＡ１００は、一般
的な用途の周波数領域での測定方法（Ｘ軸：周波数）を
使わないで、周波数の径間（frequency span）をゼロ
（ＺＥＲＯ）で定めて、Ｘ軸を時間軸にして時間領域に
おいて部分放電を測定することができるようにした。
【００２０】図３は、前記ＦＳＡ１００の本発明による
動作例を説明するための例示図である。ＦＳＡ１００の
モニタは、一般的には６００×６００の解像度を有す
る。
【００２１】すなわち、各画素の位置を６００×６００
の行列座標で表現することができるので、周波数の径間
を“０”にした後、６０Ｈｚ周期である電源電圧の周期
と同一であるスイープ周期を使用すると、１つの電源周
期に対する画面がＦＳＡ１００のモニタに表示される
が、このとき、部分放電がなければ表示される画面に
は、直線ＤＣ電圧が示されることになる。
【００２２】すなわち、部分放電が発生する場合、電源
電圧のサイン波（sine wave ）に載せられる部分放電の
大きさだけがインパルス（impulse ）波形でモニタ画面
に表示されるものである。
【００２３】このとき、画面にディスプレイされる部分
放電の位相は、水平軸に対応する６００個のピクセル
（pixel ）位置で推定することができ、垂直軸に対応す
る６００個のライン位置で部分放電の大きさが推定され
る。
【００２４】図４は、前記図３に図示されているよう
な、画面に表示される部分放電の実際の測定例を例示し
たものである。
【００２５】図５は、本発明の周波数スペクトル分析機
を利用した部分放電の測定方法による測定動作手順の一
例である。
【００２６】ステップ１０１で、システムの初期化が遂
行される。すなわち、周波数の径間を“０”にして、発
電機の６０Ｈｚの電源周波数に同期させてＺｅｒｏ位相
に外部トリガ（trigger ）信号を発生させるようにし、
スイープタイムを５０ｍｓｅｃで設定して１回のスイー
プで３サイクル（cycle ）の測定データを測定すること
ができるようにする。
【００２７】また、部分放電の測定時に、検査しようと
する測定周波数の帯域が設定され、サンプル（sample）
期間、すなわちデータ抽出時間も入力される。
【００２８】この後、ステップ１０２で、データの入力
を受けて、ステップ１０３へ進む。前記ステップ１０３
で、１回のスイープ信号（Single Sweep）を発生させ、
ＦＳＡ１００のモニタ画面に電源周波数の３周期の測定
データが収集されて画面に表示される。次に、ステップ
１０４で、前記ステップ１０３で表示された部分放電デ
ータを３等分して各周期毎にデータを分離する。
【００２９】前記ステップ１０４で、データを周期別に
分離させた後、ステップ１０５で、分離されたデータを
各位相毎に重畳をさせた後、ステップ１０６で、同一位
相別に同一の大きさの個数をカウンティングする。
【００３０】たとえば、全体画面の水平軸をなす画素の
座標値が６００個なので、６００／３（＝２００）画素
の区間別にデータを分離した後、各区間のデータをオー
バーラップ（overlap ）させることにより、同一の位相
に対する部分放電の頻度を求めるものである。
【００３１】次に、ステップ１０７へ進行して、サンプ
リング期間、すなわち、データ抽出時間が終了したか否
かを判断して、終了ではないと判断された場合には、前
記ステップ１０２へ進行して、前述したステップを反復
遂行し、終了であると判断された場合には、ステップ１
０８へ進む。
【００３２】ステップ１０８で、前記ステップ１０５に
おいて周期別に重畳されていたデータを使用して、最終
的な３次元グラフ（Ｘ軸：位相、Ｙ軸：個数、Ｚ軸：振
幅）を生成させる。このとき、前記ステップ１０８で、
３次元グラフを生成させる過程は、実際にはステップ１
０６と、ステップ１０７との間になされるが、説明の容
易のため省略した。
【００３３】この後、ステップ１０９において、前記ス
テップ１０８で生成されたグラフをスキャニングして部
分放電の電圧値ごとの放電個数を２次元グラフ（Ｘ軸：
振幅、Ｙ軸：個数）により生成させる。
【００３４】前述のように動作する本発明の周波数スペ
クトル分析機を利用した部分放電の測定方法によれば、
従来の部分放電の測定方法に比べて、効率的に測定する
ことができる。
【００３５】本発明によるこのような効果は、下記の表
のように水力発電機の診断用ＰＤＡと火力用ＴＧＡとを
比較したことによっても知ることができる。
【００３６】
【表１】
【００３７】また、実際に使用する場面における本発明
の効果は、部分放電の測定のため高価な専用の部分放電
の測定器が不必要となること、および広範囲な周波数帯
域において部分放電を測定することができるので、低周
波帯域のオフライン用の部分放電測定器と高周波帯域の
オンライン用の部分放電測定器との両方の用途に使用す
ることができることである。
【００３８】また、部分放電の周波数の特性分析によっ
て、放電の形態および大きさと位相分布の特性を２次元
的および３次元的に分析することができるという効果を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデジタル部分放電の測定装置のブロック
構成図である。
【図２】実施の形態における部分放電の測定装置のブロ
ック構成図である。
【図３】実施の形態における部分放電を測定するための
理論的な説明図である。
【図４】実施の形態における部分放電の測定時の説明図
である。
【図５】実施の形態における測定動作手順を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
１００ 汎用周波数スペクトル分析機（ＦＳＡ） ２００ コンピュータ
フロントページの続き (72)発明者 テク−スー・キム 大韓民国、デジョン、ユソン−クー、シン ソン−ドン、ハヌル・アパートメント、 105−1106 (72)発明者 ミョン・スー・パーク 大韓民国、デジョン、ユソン−クー、ジョ ンミン−ドン、サムシュン−ピュレウン・ アパートメント、108−801 (72)発明者 ヤン−ヨー・キム 大韓民国、キョンサンナム−ドゥー、チャ ンウォン、ヨンホー−ドン、ロッテ・アパ ートメント、１−102 (72)発明者 ジン−ボン・キム 大韓民国、キョンサンナム−ドゥー、チャ ンウォン、サパジュン−ドン、デドン・ハ ンマエウム・アパートメント、108−901 (72)発明者 ドン−ハー・ファン 大韓民国、キョンサンナム−ドゥー、チャ ンウォン、ナミャン−ドン、20、ソンウォ ン・１−チャ・アパートメント、102−307

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数スペクトル分析機を利用して絶縁
    物から発生する部分放電信号の測定のための方法であっ
    て、 前記周波数スペクトル分析機のモニタ水平軸を時間軸で
    設定し、垂直軸を電圧値で設定する第１のステップと、 検査しようとする絶縁物から発生した部分放電を含む電
    源周波数信号の入力を受けて、時間軸上に沿って部分放
    電の大きさをモニタに表示させる第２のステップと、 前記第２のステップで表示された部分放電の最大値を、
    モニタ水平軸と垂直軸とを構成する画素の個数に基づい
    た座標値として検出する第３のステップと、 前記第３のステップで検出された水平軸の座標値に基づ
    いて前記電源周波数信号の位相を判別した後、各位相別
    に部分放電の値を垂直軸の座標値に基づいて算出する第
    ４のステップと、 前記第４のステップで算出されている位相別の部分放電
    の値を同一位相別に重畳させて各位相別の部分放電の値
    および個数を算出する第５のステップとを含む周波数ス
    ペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法。
  2. 【請求項２】 前記第５のステップで算出された部分放
    電の値および個数を各位相別に整列して３次元グラフで
    処理する第６のステップをさらに含む請求項１に記載の
    周波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方
    法。
  3. 【請求項３】 前記第５のステップで算出された部分放
    電の値および個数を各位相別に整列して３次元グラフで
    処理するとともに、高周波である部分放電信号だけを測
    定することにより低周波のノイズを除去した後、グラフ
    処理する第６のステップをさらに含む請求項１または請
    求項２に記載の周波数スペクトル分析機を利用した部分
    放電の測定方法。
  4. 【請求項４】 前記第６のステップで３次元グラフで処
    理されていたデータをスキャニングして部分放電の電圧
    値ごとに発生個数を２次元処理する第７のステップをさ
    らに含む請求項１または請求項２に記載の周波数スペク
    トル分析機を利用した部分放電の測定方法。
  5. 【請求項５】 前記第１のステップは前記周波数スペク
    トル分析機の周波数径間をゼロにして、電源周波数の信
    号が直流電源の周波数形態で表示されるようにする第１
    段階と、 シングルスイープモード（single sweep mode ）でスイ
    ープを実施する第２段階とを含む請求項１に記載の周波
    数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法。
JP7280715A 1995-08-28 1995-10-27 周波数スペクトル分析機を利用した部分放電の測定方法 Pending JPH0961488A (ja)

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