專(zhuān)利名稱(chēng)：絕緣劣化診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷與高壓系統(tǒng)連接的高壓供電設(shè)備(電力電纜等)的絕緣劣化的裝置，具體涉及基于流過(guò)高壓供電設(shè)備的接地線的放電電流來(lái)測(cè)量在高壓供電設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生了的部分放電的診斷裝置。
背景技術(shù)：
特公平6-7146號(hào)公報(bào)中披露了診斷電力電纜的絕緣劣化的方法。此方法利用由于部分放電而產(chǎn)生了的放電電流來(lái)診斷電力電纜的絕緣劣化。如圖1A所示，診斷裝置101具備電纜102、中間連接部103、終端連接部104a、104b、高頻扼流線圈105、高壓電源106、耦合電容器107、檢出阻抗108和部分放電測(cè)量?jī)x109。另外，圖1A、1B分別是診斷裝置101的接線圖、等效電路圖。
電纜102是用中間連接部103連接2個(gè)電纜而構(gòu)成的。還有，電纜102具有與終端連接部104a的第1端部連接的第1端部和與終端連接部104b的第1端部連接的第2端部。終端連接部104a具有通過(guò)高頻扼流線圈105而與高壓電源106連接的第2端部。終端連接部104b具有通過(guò)耦合電容器107而與檢出阻抗108連接的第2端部。部分放電測(cè)量?jī)x109具有與檢出阻抗108的兩端分別連接的兩端，并檢出在檢出阻抗108的兩端發(fā)生的電位差。圖1B中的電容器102a具有與電纜102的靜電電容相等的靜電電容。
其次，說(shuō)明診斷裝置101的絕緣劣化診斷方法。停止電纜102的運(yùn)行之后，從高壓電源106向電纜102施加測(cè)試電壓。通過(guò)此操作，部分放電在電纜102的絕緣體上發(fā)生，在電纜102的導(dǎo)體中感應(yīng)放電電流。另外，放電電流具有高頻的脈沖波形。放電電流通過(guò)耦合電容器107向檢出阻抗108輸出。部分放電測(cè)量?jī)x109檢出在檢出阻抗108的兩端發(fā)生的脈沖性電壓，生成數(shù)據(jù)。對(duì)生成了的數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的處理之后，電纜102的絕緣劣化就得以診斷。
部分放電測(cè)量?jī)x109例如是調(diào)諧式部分放電測(cè)量?jī)x。部分放電測(cè)量?jī)x109具備調(diào)諧檢出器、寬帶衰減器、調(diào)諧放大器和檢波器等(全部省略圖示)。調(diào)諧檢出器把脈沖性電壓作為一定的頻率的衰減振動(dòng)波形來(lái)檢出。寬帶衰減器把調(diào)諧檢出器的輸出波形衰減到恰當(dāng)?shù)碾娖?。調(diào)諧放大器為了避開(kāi)無(wú)線電廣播帶域，采用以400kHz為中心頻率的調(diào)諧頻率來(lái)調(diào)諧、放大寬帶衰減器的輸出波形。檢波器對(duì)調(diào)諧放大器的輸出波形進(jìn)行檢波。
還有，特開(kāi)2000-2743號(hào)公報(bào)中披露了診斷配電用高壓架空電纜的分歧連接體的絕緣劣化的方法。此方法利用流過(guò)引入電纜的高頻電流來(lái)診斷分歧連接體的絕緣劣化。
如圖2所示，引入電纜202通過(guò)連接體203而從架空電纜208分歧。診斷裝置201具備變流器204、放大器205、譜線分析儀206和計(jì)算機(jī)207。變流器204安裝在引入電纜202上。放大器205放大由變流器204檢出了的高頻電流的波形。譜線分析儀206測(cè)量被放大了的高頻電流的頻譜。計(jì)算機(jī)207在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)高頻電流的波形圖形和頻譜。
其次，說(shuō)明診斷裝置201的絕緣劣化診斷方法。正常的連接體203中的高頻電流的基準(zhǔn)波形圖形和基準(zhǔn)頻譜預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)207的存儲(chǔ)器中。其次，把診斷對(duì)象的連接體203中的高頻電流的波形圖形和頻譜存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)207的存儲(chǔ)器中，分別與基準(zhǔn)波形圖形及基準(zhǔn)頻譜進(jìn)行比較。通過(guò)此比較來(lái)診斷部分放電的程度，即連接體203的絕緣劣化的程度。
在連接體203中發(fā)生了部分放電時(shí)，在2～6MHz及6～10MHz的帶域，高頻電流的頻譜取大的值。一般的環(huán)境噪聲的頻譜在2～6MHz及6～10MHz的帶域取小的值，因而根據(jù)上述方法，能相對(duì)于環(huán)境噪聲的發(fā)生而簡(jiǎn)單識(shí)別部分放電的發(fā)生。
然而，在前一診斷方法中需要在電纜102上安裝耦合電容器107并停止電纜102的運(yùn)行。因此，此診斷方法只用于產(chǎn)品出貨時(shí)的檢查或者產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)的特性評(píng)價(jià)。還有，從由檢出阻抗108檢出了的脈沖性電壓中抽取單一頻率(400kHz)用于部分放電測(cè)量，實(shí)際狀態(tài)下不方便。并且，部分放電測(cè)量?jī)x109是調(diào)諧式部分放電測(cè)量?jī)x等，因而導(dǎo)致電路構(gòu)成的復(fù)雜化。
在后一診斷方法中，為了求得高頻電流的頻譜而使用譜線分析儀，因而導(dǎo)致裝置的高價(jià)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)化及低成本化的絕緣劣化診斷裝置。
還有，本發(fā)明的目的是提供一種用于精密測(cè)量由運(yùn)行中的高壓供電設(shè)備產(chǎn)生的部分放電的絕緣劣化診斷裝置。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種絕緣劣化診斷裝置，其特征在于具備具有在商用頻率下有-60dB以下的衰減量及-5dB/oct以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在被測(cè)量線中流動(dòng)的電流的電流檢出器；基于由上述電流檢出器檢出了的電流，從電流信號(hào)中除去低頻成分的第1高通濾波器；從來(lái)自上述第1高通濾波器的電流信號(hào)中除去高頻成分的低通濾波器；把來(lái)自上述低通濾波器的電流信號(hào)放大到規(guī)定的電平的放大器；從由上述放大器放大了的電流信號(hào)中抽取與在上述被測(cè)量線中發(fā)生了的部分放電所涉及的放電電流對(duì)應(yīng)的信號(hào)的第2高通濾波器；以及基于由上述第2高通濾波器抽取了的信號(hào)，判斷是否在上述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的放電判斷部。
根據(jù)本發(fā)明，使電流檢出器具有在商用頻率下有-60dB以下的衰減量及-5dB/oct以下的傾斜特性的濾波器功能，因而不需要用于除去被測(cè)量線中流動(dòng)的商用頻率的充電電流的濾波器。因此，能以簡(jiǎn)單的構(gòu)成且低價(jià)、精度很好地測(cè)量工作狀態(tài)下的被測(cè)量線的部分放電。
還有，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種絕緣劣化診斷裝置，其特征在于具備具有在商用頻率下有-60dB以下的衰減量及-5dB/oct以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在被測(cè)量線中流動(dòng)的電流的第1電流檢出器；把基于由上述第1電流檢出器檢出了的電流的信號(hào)放大到規(guī)定的電平的第1放大器；在由上述第1放大器放大了的信號(hào)中使屬于第1頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的低域帶通濾波器；在由上述第1放大器放大了的信號(hào)中使屬于第2頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的第1高域帶通濾波器；基于來(lái)自上述低域帶通濾波器的第1信號(hào)，判斷是否在上述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的低域放電判斷部；具有在商用頻率下有-60dB以下的衰減量及-5dB/oct以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在與上述被測(cè)量線連接的其他線中流動(dòng)的電流的第2電流檢出器；把基于由上述第2電流檢出器檢出了的電流的信號(hào)放大到規(guī)定的電平的第2放大器；在由上述第2放大器放大了的信號(hào)中使屬于第2頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的第2高域帶通濾波器；比較來(lái)自上述第1高域帶通濾波器的第2信號(hào)和來(lái)自上述第2高域帶通濾波器的第3信號(hào)的極性，判斷是否有反極性的極性判斷部；對(duì)上述第2信號(hào)和上述第3信號(hào)加以運(yùn)算，從上述第2信號(hào)中除去噪聲的消除電路；基于來(lái)自上述消除電路的第4信號(hào)，判斷是否在上述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的高域放電判斷部；基于上述第1信號(hào)和上述第4信號(hào)的比率，判斷是否在上述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的比率比較部；基于上述低域放電判斷部的判斷結(jié)果、上述高域放電判斷部的判斷結(jié)果和上述比率比較部的判斷結(jié)果，最終判斷是否在上述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的最終放電判斷部。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)定了第1頻率帶域和第2頻率帶域之后，用低域放電判斷部、高域放電判斷部和比率比較部的3個(gè)判斷結(jié)果來(lái)判斷是否在被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電。因此，能提高被測(cè)量線中的部分放電的判斷準(zhǔn)確度。


圖1A是診斷現(xiàn)有高壓供電設(shè)備的絕緣劣化的裝置的接線圖。
圖1B是診斷現(xiàn)有高壓供電設(shè)備的絕緣劣化的裝置的等效電路圖。
圖2是診斷現(xiàn)有高壓供電設(shè)備的絕緣劣化的另外的裝置的構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1及2實(shí)施方式所涉及的變流器的頻率特性的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的第1級(jí)濾波器的頻率特性的圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的第2級(jí)濾波器的頻率特性的圖。
圖7是輸入到本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的低通濾波器的第1放大信號(hào)的頻率特性。
圖8A是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的TP處的第2放大信號(hào)的頻譜的圖。圖8B是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的TP2處的第2放大信號(hào)的頻譜的圖。圖8C是放大了圖8A的一部分的時(shí)間標(biāo)度的圖。圖8D是放大了圖8B的一部分的時(shí)間標(biāo)度的圖。
圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖10是表示本發(fā)明的第1及2實(shí)施方式所涉及的第1及2級(jí)濾波器的頻率特性的圖。
圖11是本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的部分構(gòu)成圖。
圖12是用于說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的診斷裝置中的噪聲電流的發(fā)生狀態(tài)的圖。
圖13是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的診斷裝置中的噪聲電流的實(shí)測(cè)波形的圖。
圖14是本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖15A是表示輸入到本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的第1檢波部的信號(hào)波形的圖。圖15B是表示由本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的第1檢波部對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行全波整流所得的波形的圖。圖15C是表示由本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的第1檢波部對(duì)全波整流信號(hào)進(jìn)行濾波所得的波形的圖。
圖16A是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的在電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的電纜中流動(dòng)的噪聲電流信號(hào)的圖。圖16B是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的在電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的合成信號(hào)的實(shí)測(cè)波形的圖。
圖17A是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的在電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的電纜中流動(dòng)的噪聲—放電電流信號(hào)的圖。圖17B是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的在電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的合成信號(hào)的實(shí)測(cè)波形的圖。
圖18是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的變形例所涉及的診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖19是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的變形例所涉及的其他診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖20是本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的診斷裝置的構(gòu)成圖。
圖21A是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的低域輸出信號(hào)的波形的圖。圖21B是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的高域輸出信號(hào)的波形的圖。圖21C是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的檢波合成所得的高域輸出信號(hào)的波形的圖。
圖22A是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的低域輸出信號(hào)的波形的圖。圖22B是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的高域輸出信號(hào)的波形的圖。圖22C是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下的檢波合成所得的高域輸出信號(hào)的波形的圖。
圖23A是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在低域頻率帶的噪聲波形的圖。圖23B是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在高域頻率帶的噪聲波形的圖。圖23C是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在短電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在高域頻率帶的檢波合成所得的噪聲波形的圖。
圖24A是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在低域頻率帶的噪聲波形的圖。圖24B是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在高域頻率帶的噪聲波形的圖。圖24C是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的在長(zhǎng)電纜中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下的在高域頻率帶的檢波合成所得的噪聲波形的圖。
圖25是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及在電纜2a中注入了構(gòu)成脈沖(電荷量100pC)的場(chǎng)合的電纜長(zhǎng)與低域輸出信號(hào)值，以及電纜長(zhǎng)與高域輸出信號(hào)值的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D3至25，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第1至5實(shí)施方式。
在本發(fā)明中，作為高壓供電設(shè)備的一個(gè)例子，以電力電纜(以后稱(chēng)為電纜)為對(duì)象。
我們發(fā)現(xiàn)了以下事實(shí)。第1，在電纜中檢出的部分放電的電荷量是約500pC以下，特別是約10～200pC是支配性的。第2，在電纜中檢出的放電電流(脈沖波形)的低頻率帶域在100～500KHz的范圍內(nèi)，特別是100～400KHz的范圍內(nèi)的低頻率是支配性的。還有，此低頻率有幾個(gè)峰，且以短時(shí)間收斂。第3，在電纜中檢出的放電電流的高頻率帶域在1.5～5MHz的范圍內(nèi)。還有，此高頻率有幾個(gè)峰，且以短時(shí)間收斂。另外，在電纜的絕緣體中發(fā)生部分放電的話(huà)，就作為脈沖波形在電纜的導(dǎo)體中感應(yīng)放電電流。
在本發(fā)明的第1至4實(shí)施方式中，把以100～400kHz的低頻率帶域內(nèi)的頻率為主要成分的放電電流作為檢出對(duì)象。根據(jù)此設(shè)定，診斷裝置就能除去噪聲而不受高次諧波等的影響，取出與放電電流的原波形大體上對(duì)應(yīng)的波形，所以能識(shí)別放電電流的波形和噪聲的波形，并且能診斷電纜的絕緣劣化的程度。
還有，在本發(fā)明的第5實(shí)施方式中，把以100～500KHz的低頻率帶域和1.5～5MHz的高頻率帶域內(nèi)的頻率為主要成分的放電電流作為檢出對(duì)象。根據(jù)此設(shè)定，診斷裝置在僅低頻率帶域的設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)之外，還能識(shí)別檢出了的部分放電是從電纜發(fā)生的，還是從與電纜連接的電力設(shè)備(馬達(dá)、變壓器等)發(fā)生的。
(第1實(shí)施方式)如圖3所示，電纜2具有安裝了終端連接部3的端部。接地線5具有與電纜2的端部外周上的屏蔽層連接的一端和接地的另一端。接地線5例如由IV線組成。IV線由包圍捻銅線的外周的0.8mm厚的PVC組成。接地線5的屏蔽層由銅帶等組成。另外，接地線5與本發(fā)明的被測(cè)量線對(duì)應(yīng)。
診斷裝置1a安裝在接地線5上。診斷裝置1a具備變流器(CT)7a、負(fù)載電阻13、電阻14、第1放大器15、第1高通濾波器(第1HPF)17、低通濾波器(LPF)19、第2放大器20、第2高通濾波器(第2HPF)21、延遲電路22及放電判斷部30。
變流器7a形成為扣片(クランプ)狀，由磁心8和輸出繞組(2次繞組)9a組成。磁心8形成為環(huán)狀，具有接地線5貫通的中空部。磁心8例如是鐵氧體磁心。輸出繞組9a在磁心8上卷繞數(shù)匝(例如10匝)，且具有接地的第1端部。在接地線5中流動(dòng)的電流變化的話(huà)，輸出繞組9a中感應(yīng)電流就會(huì)流動(dòng)。因此，放電電流在接地線5中流動(dòng)的話(huà)，感應(yīng)電流就會(huì)與放電電流的脈沖波形對(duì)應(yīng)而在輸出繞組9a中產(chǎn)生。另外，變流器7a與本發(fā)明的電流檢出器對(duì)應(yīng)。
如圖4所示，變流器7a具有特性線T1的頻率特性。特性線T1在商用頻率(50Hz或60Hz)中具有-60dB以下的衰減量及-5dB/oct以下的傾斜特性，因而變流器7a作為高通濾波器起作用。負(fù)載電阻13與輸出繞組9a的兩端連接，例如具有100Ω的電阻值。
電阻14具有與輸出繞組9a的第2端部連接的第1端部和接地的第2端部。第1放大器15具有與電阻14的第1端部連接的第1端部。
第1放大器15把由于感應(yīng)電流在電阻14中流動(dòng)而在電阻14的兩端發(fā)生了的電壓放大10倍的程度，輸出第1放大信號(hào)。第1放大信號(hào)從第1放大器15輸出到第1高通濾波器17。
第1高通濾波器17具有與第1放大器15的第2端部連接的第1端部。第1高通濾波器17從第1放大信號(hào)中除去第1截止頻率以下的低頻成分。第1截止頻率是10kHz的程度。除去了低頻成分的第1放大信號(hào)從第1高通濾波器17輸出到低通濾波器19。
低通濾波器19具有與第1高通濾波器17的第2端部連接的第1端部。低通濾波器19從除去了低頻成分的第1放大信號(hào)中除去第2截止頻率以上的高頻成分。第2截止頻率是300～500kHz的程度。本實(shí)施方式中適用500kHz作為第2截止頻率。除去了高頻成分的第1放大信號(hào)從低通濾波器19輸出到第2放大器20。
第2放大器20具有與低通濾波器19的第2端部連接的第1端部。第2放大器20把除去了高頻成分的第1放大信號(hào)放大100倍的程度，輸出第2放大信號(hào)。第2放大信號(hào)從第2放大器20輸出到第2高通濾波器21。
第1級(jí)濾波器由變流器7a、第1高通濾波器17和低通濾波器19組成，具有圖5所示的頻率特性。第1級(jí)濾波器中的第1高通濾波器17及低通濾波器19的屏蔽頻率分別是10kHz和300～500kHz。因此，第1級(jí)濾波器中的衰減量在10～500KHz之間的頻率下取-10～0dB之間的值。
第2高通濾波器21具有與第2放大器19的第2端部連接的第1端部。第2高通濾波器21從第2放大信號(hào)中除去第3截止頻率以下的低頻成分。第3截止頻率是100～200kHz的程度。本實(shí)施方式中適用100kHz作為第3截止頻率。除去了低頻成分的第2放大信號(hào)從第2高通濾波器21輸出到放電判斷部30。
延遲電路22具有與第2高通濾波器21的第2端部連接的第1端部和與放電判斷部30的第1端部連接的第2端部。延遲電路22由反相放大器23和延遲元件(DLY)24組成。延遲電路22具有從來(lái)自第2高通濾波器21的第2放大信號(hào)中消去高次諧波的有源濾波器的功能。另外，可以省略延遲電路22。
反相放大器23使來(lái)自第2高通濾波器21的第2放大信號(hào)反相，向延遲元件24輸出反相信號(hào)。延遲元件24按微小時(shí)間(例如0.5μs)使反相信號(hào)延遲，輸出延遲信號(hào)。延遲信號(hào)與來(lái)自第2高通濾波器21的第2放大信號(hào)合成。合成了的信號(hào)輸出到放電判斷部30。這樣，即使在第2放大信號(hào)包含高次諧波的場(chǎng)合，也能由延遲電路22大體上消去高次諧波，從而得到波形失真小的信號(hào)。
第2級(jí)濾波器由第2高通濾波器21和延遲電路22組成，具有圖6所示的頻率特性。第2級(jí)濾波器具有-18dB/oct的傾斜特性。在第2級(jí)濾波器中，第2高通濾波器21的屏蔽頻率是100～200kHz。因此，第2級(jí)濾波器中的衰減量在100～500KHz之間的頻率下取-10～10dB之間的值。
放電判斷部30基于合成信號(hào)來(lái)判斷是否在電纜2中產(chǎn)生了部分放電。在放電判斷處理中，檢出輸入了的信號(hào)的p-p值、p-p時(shí)間和峰數(shù)，從而判斷合成信號(hào)是不是起因于電纜2的部分放電的信號(hào)。在這里，p-p值定義為某波形的峰和與該波形鄰接的波形的峰之間的振幅值。p-p時(shí)間定義為波形的最初的峰和最后的峰之間的時(shí)間。另外，放電判斷部30與本發(fā)明的放電判斷部對(duì)應(yīng)。
其次，說(shuō)明診斷裝置1a的動(dòng)作。
在運(yùn)行中的電纜1中流過(guò)充電電流。充電電流是具有商用頻率(50Hz或60Hz)的電流。在此狀態(tài)下，在接地線5中也會(huì)流過(guò)充電電流。
在運(yùn)行中的電纜1中發(fā)生部分放電的話(huà)，放電電流就與充電電流重疊而流過(guò)接地線5。放電電流流過(guò)接地線5的話(huà)，感應(yīng)電流就與放電電流的脈沖波形對(duì)應(yīng)而在輸出繞組9a中產(chǎn)生。此時(shí)，具有商用頻率的充電電流借助于變流器7a的濾波器功能而被除去。
第1放大器15把基于來(lái)自變流器7a的感應(yīng)電流的電流信號(hào)放大10倍的程度，向第1高通濾波器17輸出第1放大信號(hào)。第1高通濾波器17從第1放大信號(hào)中除去10kHz的程度以下的低頻成分，向低通濾波器19輸出。低通濾波器19從除去了低頻成分的第1放大信號(hào)中除去500kHz的程度以上的高頻成分，向第2放大器20輸出。第2放大器20把除去了高頻成分的第1放大信號(hào)放大100倍的程度，向第2高通濾波器21輸出第2放大信號(hào)。第2高通濾波器21從第2放大信號(hào)中除去100kHz的程度以下的低頻成分，向放電判斷部30輸出。
對(duì)于輸入到低通濾波器19的除去了低頻成分的第1放大信號(hào)，由譜線分析儀進(jìn)行頻率分析，就可獲得圖7所示的頻率特性。參照此頻率特性，輸入了的第1放大信號(hào)的頻率成分是100～400kHz的程度。因此，優(yōu)選的是把低通濾波器19的截止頻率設(shè)定為500kHz的程度。
第2放大器20輸出的第2放大信號(hào)的在TP1處的信號(hào)波形例如具有圖8A及圖8C所示的波形。另外，圖8C是放大了時(shí)間標(biāo)度來(lái)表示圖8A的一部分。TP1處的信號(hào)波形具有數(shù)十kHz的頻率成分。用圓圈A表示的在波形上部附近存在的凹部是由于放電電流的脈沖波形而產(chǎn)生了的部分。因此，為了檢出由于放電電流而產(chǎn)生了的信號(hào)波形，就需要從TP1處的信號(hào)波形中除去數(shù)十kHz的頻率成分。
自第2高通濾波器21，第2放大信號(hào)的TP2處的信號(hào)波形例如具有圖8B和圖8D所示的波形。另外，圖8D是放大時(shí)間標(biāo)度來(lái)表示圖8B的一部分。用圓圈B表示的部分與TP1處的信號(hào)波形的用圓圈A表示的部分對(duì)應(yīng)。對(duì)于TP2處的信號(hào)波形，由第2高通濾波器21從TP1處的信號(hào)波形中除去數(shù)十kHz的頻率成分，因而由于放電電流的脈沖波形而產(chǎn)生了的信號(hào)波形的前后大體上變得平坦了。因此，放電判斷部30的放電判斷處理變得容易了。
另外，第2高通濾波器21的第2端部可以再與第2低通濾波器、第3高通濾波器和第3低通濾波器依此順序連接，除去噪聲。第2低通濾波器具有300～500kHz的截止頻率。第3高通濾波器具有100～200kHz的截止頻率。第3低通濾波器具有300～500kHz的截止頻率。
放電判斷部30對(duì)輸入了的信號(hào)(模擬信號(hào))例如以0.1～0.2μs進(jìn)行取樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。放電判斷部30對(duì)此數(shù)字信號(hào)進(jìn)行放電判斷處理。
其次，說(shuō)明放電判斷部30所涉及的放電判斷處理。
放電判斷部30首先判斷輸入了的信號(hào)波形的p-p值是不是預(yù)先設(shè)定了的上限值和下限值的差的絕對(duì)值(基準(zhǔn)值)以下?；鶞?zhǔn)值例如是20～200mv。
在p-p值不是基準(zhǔn)值以下的場(chǎng)合，輸入了的信號(hào)不是起因于電纜2的部分放電的信號(hào)，而是具有大的振幅的噪聲信號(hào)，因而放電判斷部30結(jié)束放電判斷處理。
在p-p值是基準(zhǔn)值以下的場(chǎng)合，輸入了的信號(hào)是起因于電纜2的部分放電的信號(hào)，因而放電判斷部30進(jìn)行以下處理。在上述判斷中除去了具有大的振幅的噪聲信號(hào)。
其次，放電判斷部30判斷輸入了的信號(hào)波形的p-p時(shí)間是不是規(guī)定時(shí)間(例如20μs)以下。在p-p時(shí)間不是規(guī)定時(shí)間以下的場(chǎng)合，輸入了的信號(hào)不是起因于電纜2的部分放電的信號(hào)，因而放電判斷部30結(jié)束放電判斷處理。在p-p時(shí)間是規(guī)定時(shí)間以下的場(chǎng)合，輸入了的信號(hào)是起因于電纜2的部分放電的信號(hào)，即具有以短時(shí)間收斂的波形的信號(hào)，因而放電判斷部30實(shí)施以下處理。
在這里，放電電流的脈沖波形具有五個(gè)峰，且以短時(shí)間收斂，因而在p-p時(shí)間比規(guī)定時(shí)間大的場(chǎng)合，判斷為輸入了的信號(hào)是由于噪聲而產(chǎn)生了的信號(hào)。
其次，放電判斷部30用計(jì)數(shù)器對(duì)在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了放電判斷處理的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在次數(shù)為規(guī)定值(例如5次)以上的場(chǎng)合，放電判斷部30判斷為輸入了的信號(hào)是由于放電電流而產(chǎn)生了的信號(hào)，向外部輸出該信息。在次數(shù)不到規(guī)定值場(chǎng)合，放電判斷部30判斷為輸入了的信號(hào)是由于噪聲而產(chǎn)生了的信號(hào)，結(jié)束放電判斷處理。
診斷裝置1a具有以下特征。
具有商用頻率的衰減量及傾斜特性分別為-60dB以下及-5dB/oct以下的頻率特性的變流器作為電流檢出器及濾波器功能被使用，因而不需要設(shè)置用于除去流過(guò)電纜2的商用頻率的充電電流的濾波器。
因?yàn)椴恍枰O(shè)置耦合電容器及譜線分析儀等，所以能實(shí)現(xiàn)裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)化及低成本化。
不停止接地線5的運(yùn)行就能測(cè)量電纜的部分放電，因而能測(cè)量在運(yùn)行中的電纜中產(chǎn)生的部分放電。
電纜的部分放電是以100～400kHz的程度為主頻率成分的脈沖波形的放電。因此，把低通濾波器19及第2高通濾波器21的截止頻率分別設(shè)定為500kHz及100kHz的程度，就能除去噪聲成分。因此，由于放電電流的脈沖波形而產(chǎn)生了的信號(hào)波形不受高次諧波等的影響，可作為與放電電流的原波形大體上對(duì)應(yīng)的波形來(lái)取出。
放電判斷部30只有在輸入信號(hào)的p-p值是預(yù)先設(shè)定了的上限值和下限值的差的絕對(duì)值以下，p-p時(shí)間是規(guī)定時(shí)間以下，放電判斷處理的次數(shù)是規(guī)定值以上的場(chǎng)合，才判斷為是基于由于部分放電而產(chǎn)生了的放電電流的信號(hào)。因此，能相對(duì)于由于噪聲而產(chǎn)生了的信號(hào)而確實(shí)識(shí)別由于放電電流而產(chǎn)生了的信號(hào)。
部分放電一旦發(fā)生就會(huì)以某種程度的時(shí)間繼續(xù)，因而對(duì)規(guī)定時(shí)間(單位時(shí)間)內(nèi)發(fā)生了的部分放電的次數(shù)，即執(zhí)行了放電判斷處理的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，就能相對(duì)于開(kāi)關(guān)沖擊等的突發(fā)性噪聲而識(shí)別部分放電。
基于由于部分放電而產(chǎn)生了的放電電流的信號(hào)波形由第1放大器15及第2放大器20放大到1000倍以上。因此，部分放電即使是微小放電電荷量(1pC)以下，上述信號(hào)波形也能以高靈敏度檢出。
放電電流是通過(guò)在供電設(shè)備的接地線上安裝變流器來(lái)進(jìn)行計(jì)測(cè)的，因而在絕緣劣化診斷中不必改造供電設(shè)備。
另外，診斷裝置1a能適用于高壓或特高壓的各種供電設(shè)備的絕緣性能評(píng)價(jià)·絕緣診斷·絕緣監(jiān)視。還有，診斷裝置1a能用于開(kāi)發(fā)時(shí)的特性評(píng)價(jià)試驗(yàn)、出貨時(shí)的產(chǎn)品檢查、對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備的絕緣診斷·監(jiān)視。
在放電判斷處理中，通過(guò)比較向放電判斷部30輸入了的信號(hào)波形和預(yù)先存儲(chǔ)了的部分放電的信號(hào)波形放電劣化開(kāi)始之前的部分放電的信號(hào)波形；在各種劣化部發(fā)生的部分放電的信號(hào)波形；在放電劣化正在進(jìn)行的施工不良缺陷部發(fā)生的部分放電的信號(hào)波形；銅帶破斷時(shí)的部分放電的信號(hào)波形等，就能給定部分放電的發(fā)生原因。
(第2實(shí)施方式)診斷裝置1b如圖9所示，使用變流器7b作為電流檢出器，并且除加了消去放大器25這一點(diǎn)以外，取與診斷裝置1a相同的構(gòu)成。另外，對(duì)與第1實(shí)施方式相同的部件付以相同的標(biāo)號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
變流器7a，作為電流檢出器及濾波器功能，具有商用頻率的衰減量及傾斜特性分別為-60dB以下及-5dB/oct以下的頻率特性。在本實(shí)施方式中，采用現(xiàn)在一般使用的變流器來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。
作為診斷裝置1a的電流檢出器，在適用現(xiàn)在一般使用的變流器的場(chǎng)合，重疊了放電電流的大的電流流過(guò)接地線5的話(huà)，變流器磁心、放大器就會(huì)飽和。在這種情況下，即使使用第1高通濾波器17、低通濾波器20及第2高通濾波器21從輸入信號(hào)中除去低頻及高頻成分，也不能很好地檢出放電電流。
對(duì)此，使變流器具有從商用頻率中除去低頻成分(10kHz的程度)的濾波器功能，就能不使變流器磁心、放大器飽和，正確地檢出接地線中流動(dòng)的放電電流。
診斷裝置1b使用變流器7b代替變流器7a。變流器7b由磁心8、輸出繞組(2次繞組)9a和3次繞組9b組成。磁心8形成為環(huán)狀，具有接地線5貫通的中空部。磁心8例如是坡莫合金磁心。輸出繞組9a在磁心8上卷繞200匝，并且具有接地的第1端部。放電電流流過(guò)接地線5的話(huà)，感應(yīng)電流就與放電電流的脈沖波形對(duì)應(yīng)而在輸出繞組9a中產(chǎn)生。輸出繞組9a的兩端與負(fù)載電阻13(例如200Ω)連接。3次繞組9b在磁心8上卷繞數(shù)匝，并且具有接地的第1端部。
消去放大器25具有與第1放大器15的第2端部連接的第1端部和與3次繞組9b的第2端部連接的第2端部。
第1放大器15把基于感應(yīng)電流的電流信號(hào)放大10倍的程度。消去放大器25放大來(lái)自第1放大器15的電流信號(hào)，為了除去從輸出繞組9a輸出的感應(yīng)電流的低頻成分，向3次繞組9b輸出放大了的電流信號(hào)。
變流器7b通過(guò)向變流器7a導(dǎo)入3次繞組9b和消去放大器25而具有除去低頻成分的高通濾波器功能。變流器7b的截止頻率是商用頻率～10kHz。
如圖4所示，變流器7b具有特性線T2的頻率特性。特性線T2在商用頻率(或60Hz50Hz)中具有-60dB以下的衰減量及-6dB/oct以下的傾斜特性。因此，變流器7b能確實(shí)作為高通濾波器起作用。
其次，說(shuō)明診斷裝置1b的動(dòng)作。
放電電流流過(guò)接地線5的話(huà)，感應(yīng)電流就與放電電流的脈沖波形對(duì)應(yīng)而在輸出繞組9a和3次繞組9b中產(chǎn)生。第1放大器15放大來(lái)自輸出繞組9a的感應(yīng)電流，輸出第1放大信號(hào)。第1放大信號(hào)由消去放大器25進(jìn)一步放大，向3次繞組9b輸入。這樣，來(lái)自消去放大器25的第1放大信號(hào)就從由輸出繞組9a輸出的感應(yīng)電流中除去低頻成分(商用頻率～10kHz)。
圖10表示診斷裝置1a中的第1級(jí)濾波器的頻率特性T11、診斷裝置1b中的第1級(jí)濾波器的頻率特性T12和診斷裝置1a、1b中的第2級(jí)濾波器的頻率特性T13。頻率特性T11具有與頻率特性T12大體上相同的特性。
診斷裝置1b具有以下特征。
在現(xiàn)在一般使用的變流器上卷繞3次繞組9b，并且加上向3次繞組9b輸入電流信號(hào)的消去放大器25，就能從來(lái)自3次繞組9b的感應(yīng)電流中除去低頻成分(商用頻率～10kHz以下)。因此，診斷裝置1b能實(shí)現(xiàn)與診斷裝置1a同等的功能。
(第3實(shí)施方式)診斷裝置1c采用多個(gè)變流器，給定發(fā)生了部分放電的電纜。診斷裝置1c由多個(gè)診斷裝置1a或診斷裝置1b構(gòu)成，不過(guò)，與診斷裝置1a或診斷裝置1b的放電判斷部30所執(zhí)行的處理不同。
如圖11所示，診斷裝置1c至少使用3個(gè)電纜2a、2b、2c。電纜2a、2b、2c的接地線5、5、5共同接地，并且變流器7、7、7安裝在接地線5、5、5上。另外，變流器7是變流器7a或變流器7b。診斷裝置1c與電纜2a、2b、2c對(duì)應(yīng)而具有放電判斷部30、30、30(省略圖示)。放電判斷部30、30、30分別具有與微電腦、個(gè)人電腦、示波器(電流方向判斷部)等連接的第2端部。
如果電纜2a中發(fā)生了部分放電的話(huà)，電纜2a的放電電流就在接地線5上向箭頭A的方向流動(dòng)。此時(shí)，因?yàn)殡娎|2a、2b、2c的接地線5、5、5共同接地，所以電纜2b、2c的放電電流大體上以相同的定時(shí)，向箭頭A的反方向的箭頭B及C的方向分別流動(dòng)。
電流方向判斷部，從放電判斷部30、30、30分別輸入信號(hào)的話(huà)，就判斷這些信號(hào)是否以相同的定時(shí)發(fā)生。在以相同的定時(shí)發(fā)生了的場(chǎng)合，就分析3個(gè)信號(hào)的相位。在未以相同的定時(shí)發(fā)生的場(chǎng)合，就結(jié)束處理。在相位的分析中，在1個(gè)信號(hào)的相位與其他2個(gè)信號(hào)的相位相反的場(chǎng)合，就判斷為與發(fā)生了該1個(gè)信號(hào)的變流器連接的電纜(圖11中為電纜2a)中發(fā)生了部分放電。還有，在3個(gè)信號(hào)的相位全部相同的場(chǎng)合，就判斷為在電纜2a、2b、2c以外的其他電纜中發(fā)生了部分放電。
診斷裝置1c具有以下特征。
在多個(gè)電纜存在的場(chǎng)合，能容易地給定發(fā)生了部分放電的電纜。
另外，在上述第1至3實(shí)施方式中，絕緣劣化診斷裝置構(gòu)成為用變流器來(lái)檢出流過(guò)電纜2的接地線5的放電電流。然而，也可以構(gòu)成為用變流器來(lái)檢出流過(guò)電纜2的電流。在該場(chǎng)合，也能得到與上述第1至3實(shí)施方式相同的作用及效果。
(第4實(shí)施方式)診斷裝置1d在除去(降低)電纜上發(fā)生了的噪聲之后，測(cè)量部分放電。
如圖12所示，在接地線5a、5b、5c與共同的接地母線連接的場(chǎng)合，如果噪聲從某處進(jìn)入接地母線的話(huà)，大體上具有相同的波形的噪聲電流就在接地線5a向、5b、5c中在圖示箭頭所示的方向流動(dòng)。在這里，接地線5a、5b、5c與在多個(gè)電纜2a、2b、2c的終端部的外周上形成了的屏蔽層(銅帶等)的一端連接。
例如，在工廠內(nèi)布設(shè)好電纜2a、2b、2c的場(chǎng)合，如圖13所示，波形及相位大體上相同的噪聲電流就會(huì)在電纜2a、2b、2c中流動(dòng)。
診斷裝置1d如圖14所示，由第1診斷部A、第2診斷部B、噪聲除去部40、第2放電判斷部50及最終放電判斷部60構(gòu)成。電纜2a是測(cè)量對(duì)象，電纜2b用于噪聲信號(hào)取入。
第1診斷部A與作為測(cè)量對(duì)象的電纜2a的接地線5a連接。第1診斷部A的構(gòu)成及動(dòng)作與診斷裝置1a的構(gòu)成及動(dòng)作相同。
第2診斷部B與噪聲信號(hào)取入用電纜2b的接地線5b連接。第2診斷部B的構(gòu)成及動(dòng)作與除去了放電判斷部30的診斷裝置1a的構(gòu)成及動(dòng)作相同。
噪聲除去部40由第1檢波部41、第2檢波部42、正負(fù)反相部43、放大器44及合成部45構(gòu)成。
第1檢波部41具有與第1診斷部A的TP2連接的第1端部。第1檢波部41對(duì)第1診斷部A的TP2處的電流信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)線檢波。具體而言，先把第1診斷部A的TP2處的電流信號(hào)向第1檢波部41輸入(參照?qǐng)D15A)。其次，第1檢波部41對(duì)輸入了的電流信號(hào)進(jìn)行全波整流，形成全波整流信號(hào)(參照?qǐng)D15B)。然后，對(duì)全波整流信號(hào)進(jìn)行濾波，輸出第1檢波信號(hào)(參照?qǐng)D15C)。第1檢波部41向合成部45輸出通過(guò)包絡(luò)線檢波而獲得的第1檢波信號(hào)。
第2檢波部42具有與第2診斷部B的TP2連接的第1端部。第2檢波部42對(duì)第2診斷部B的TP2處的電流信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)線檢。第2檢波部42的包絡(luò)線檢波的動(dòng)作與第1檢波部41的包絡(luò)線檢波的動(dòng)作相同。第2檢波部42向正負(fù)反相部43輸出通過(guò)包絡(luò)線檢波而獲得的第2檢波信號(hào)。
正負(fù)反相部43對(duì)從第2檢波部42輸出了的第2檢波信號(hào)的正負(fù)進(jìn)行反相，生成反相信號(hào)。然后，正負(fù)反相部43向放大器44輸出反相信號(hào)。
放大器44放大反相信號(hào)，使得反相信號(hào)的電平變得與第1檢波信號(hào)的電平大體上相同。把放大了的反相信號(hào)作為反相檢波信號(hào)向合成部45輸出。另外，也可以省略放大器44，由第2放大器20放大來(lái)自低通濾波器19的第1放大信號(hào)，使得反相信號(hào)的電平變得與第1檢波信號(hào)的電平大體上相同。
合成部45把來(lái)自第1檢波部41的第1檢波信號(hào)和來(lái)自放大器44的反相檢波信號(hào)相加，合成2個(gè)信號(hào)，生成合成信號(hào)。另外，合成方法不限于相加，也可以是其他運(yùn)算。然后，把合成信號(hào)向第2放電判斷部50輸出。
在電纜2a中未發(fā)生部分放電的狀態(tài)下，噪聲電流信號(hào)及合成信號(hào)分別如圖16A及16B所示。另外，噪聲電流信號(hào)是流過(guò)電纜2a的噪聲波形。參照?qǐng)D16A及16B，合成部45從電纜2a的噪聲電流信號(hào)中除去噪聲，輸出大體上平整的合成信號(hào)。
在電纜2a中發(fā)生了部分放電的狀態(tài)下，噪聲—放電電流信號(hào)和合成信號(hào)分別如圖17A及17B所示。噪聲—放電電流信號(hào)是在流過(guò)電纜2a的噪聲電流信號(hào)上重疊了由于部分放電而產(chǎn)生了的放電電流信號(hào)所得的波形。另外，在圖17A中，由于放電電流而產(chǎn)生了的部分與峰P對(duì)應(yīng)。參照?qǐng)D17A及17B，合成部45輸出在由于放電電流而產(chǎn)生了的部分具有大的峰P，在此外的部分，從電纜2a的噪聲電流信號(hào)中除去噪聲而大體上平整的合成信號(hào)。
第2放電判斷部50具有與噪聲除去部40的第2端部連接的第1端部。第2放電判斷部50基于合成信號(hào)來(lái)判斷是否在電纜2a中發(fā)生了部分放電。在放電判斷處理中，首先，第2放電判斷部50例如以0.1～0.2μs對(duì)合成信號(hào)進(jìn)行取樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。第2放電判斷部50對(duì)此數(shù)字信號(hào)進(jìn)行放電判斷處理。在放電判斷處理中，第2放電判斷部50判斷合成信號(hào)的峰值是不是規(guī)定值以上。在規(guī)定值以上的場(chǎng)合，就判斷為在電纜2a中發(fā)生了部分放電，向最終放電判斷部60輸出該信息。
最終放電判斷部60具有與第2放電判斷部50的第2端部連接的第1端部。最終放電判斷部60在來(lái)自第1診斷部A的放電判斷部30的判斷結(jié)果及來(lái)自第2放電判斷部50的判斷結(jié)果雙方判斷為電纜2a中發(fā)生了部分放電的場(chǎng)合，向外部輸出該信息。
診斷裝置1d具有以下特征。
除了第1診斷部A所涉及的判斷結(jié)果之外，再加上由噪聲除去部40除去噪聲，只抽取起因于部分放電的波形，由第2放電判斷部50判斷是否發(fā)生了部分放電。并且，由最終放電判斷部60用雙方的判斷結(jié)果，最終判斷測(cè)量對(duì)象的電纜2a中是否發(fā)生了部分放電。因此，能提高電纜2a中的部分放電的判斷準(zhǔn)確度。
在本實(shí)施方式中，在第1診斷部A的放電判斷部30的判斷結(jié)果和第2放電判斷部50的判斷結(jié)果的雙方判斷為電纜2a中發(fā)生了部分放電的場(chǎng)合，就向外部輸出該信息。然而，并不限于此，也可以只用第2放電判斷部50的判斷結(jié)果來(lái)判斷電纜2a中是否發(fā)生了部分放電。
噪聲除去部40如圖18所示，可以變形為，在第1檢波部41和合成部45之間設(shè)置高通濾波器(HPF)46，并且在第2檢波部42和正負(fù)反相部43之間設(shè)置高通濾波器(HPF)47。高通濾波器46及高通濾波器47的截止頻率設(shè)定為對(duì)圖15C所示的檢波信號(hào)，能使作為峰部而出現(xiàn)的噪聲通過(guò)的值。
根據(jù)此構(gòu)成，能除去第1檢波信號(hào)及第2檢波信號(hào)中包含的低頻成分。因此，第1檢波信號(hào)及第2檢波信號(hào)中出現(xiàn)的峰部以外的信號(hào)波形就會(huì)變得平整，所以如果由合成部45合成第1檢波信號(hào)和第2檢波信號(hào)的話(huà)，就能消去起因于低頻成分而在合成信號(hào)中發(fā)生的凹凸的波形。結(jié)果就能更確實(shí)地檢出由于部分放電而產(chǎn)生了的電流信號(hào)。
還有，噪聲除去部40如圖19所示，可以變形為，設(shè)置減法電路48來(lái)代替正負(fù)反相部43、放大器44及合成部45。減法電路48算出第1檢波信號(hào)和第2檢波信號(hào)的差，作為合成信號(hào)，向第2放電判斷部50輸出差的量的信號(hào)。其他動(dòng)作與診斷裝置1d的動(dòng)作相同。
根據(jù)此構(gòu)成，能減少構(gòu)成噪聲除去部40的部件數(shù)，因而能簡(jiǎn)單且低價(jià)地構(gòu)成診斷裝置1d。
在本實(shí)施方式中說(shuō)明了用2個(gè)單心電纜(電纜2a、2b)，進(jìn)行絕緣劣化診斷的例子。然而，并不限于此，也可以用于由絕緣體包覆多心而成的多心電纜、由3個(gè)單心電纜捻成的三聯(lián)型電纜等種種電纜的絕緣劣化診斷。
(第5實(shí)施方式)診斷裝置1e在設(shè)定低頻率帶域和高頻率帶域，除去(降低)電纜上發(fā)生了的噪聲之后，測(cè)量部分放電。
診斷裝置1e如圖20所示，由第1檢出部C、第2檢出部D、低域帶通濾波器(低域BPF)71、第1高域帶通濾波器(第1高域BPF)73、第2高域帶通濾波器(第2高域BPF)75、極性判斷部81、消除電路83、低域放電判斷部91、高域放電判斷部93、比率比較部95和最終放電判斷部97構(gòu)成。電纜2a是測(cè)量對(duì)象，電纜2b用于噪聲信號(hào)取入。
第1檢出部C與作為測(cè)量對(duì)象的電纜2a的接地線5a連接。第1檢出部C的構(gòu)成及動(dòng)作與診斷裝置1a的從變流器7a到放大器15的構(gòu)成及動(dòng)作相同。
第2檢出部D與噪聲信號(hào)取入用電纜2b的接地線5b連接。第2檢出部D的構(gòu)成及動(dòng)作與第1檢出部C相同。
低域帶通濾波器71具有與第1檢出部C的第1放大器15的第2端部連接的第1端部。低域帶通濾波器71使屬于100～500KHz的低頻率帶域內(nèi)的頻率通過(guò)。
第1高域帶通濾波器73具有與第1檢出部C的第1放大器15的第2端部連接的第1端部。第1高域帶通濾波器73使屬于1.5～5MHz的高頻率帶域內(nèi)的頻率通過(guò)。
第2高域帶通濾波器75具有與第2檢出部D的第1放大器15的第2端部連接的第1端部。第2高域帶通濾波器75使屬于1.5～5MHz的高頻率帶域內(nèi)的頻率通過(guò)。
極性判斷部81具有與第1高域帶通濾波器73的第2端部和第2高域帶通濾波器75的第2端部連接的第1端部。極性判斷部81比較來(lái)自電纜2a的第1信號(hào)和來(lái)自電纜2b的第2信號(hào)的極性，判斷是否具有反極性。
在接地線5a、5b與共同的接地母線連接的場(chǎng)合，噪聲從某處進(jìn)入接地母線的話(huà)，大體上具有相同的波形的噪聲電流就從接地母線向電纜，在接地線5a、5b上向相同的方向流動(dòng)。因此，在電纜2a中未產(chǎn)生部分放電的場(chǎng)合，極性判斷部81就判斷為2個(gè)信號(hào)不具有反極性，結(jié)束絕緣劣化的診斷。在電纜2a中產(chǎn)生了部分放電的場(chǎng)合，放電電流在接地線5a上向與噪聲電流相反的方向流動(dòng)，因而極性判斷部81就判斷為2個(gè)信號(hào)具有反極性。
消除電路83具有與極性判斷部81的第2端部連接的第1端部，接受第1信號(hào)和第2信號(hào)。消除電路83把第1信號(hào)和第2信號(hào)相加，從第1信號(hào)中除去噪聲。
低域放電判斷部91具有與低域帶通濾波器71的第2端部連接的第1端部。低域放電判斷部91對(duì)通過(guò)了低域帶通濾波器71的低域輸出信號(hào)，求得p-p值、p-p時(shí)間和周期，判斷電纜2a中是否產(chǎn)生了部分放電。另外，周期是具有峰的1波的持續(xù)時(shí)間。
如圖21A及22A所示，在電纜2a中產(chǎn)生部分放電的場(chǎng)合，低域輸出信號(hào)在短電纜(150m)及長(zhǎng)電纜(1630m)中都呈在15μs以?xún)?nèi)收斂的衰減振動(dòng)波形。還有，低域輸出信號(hào)具有2～5μs的周期。另外，電纜2a中未產(chǎn)生部分放電的場(chǎng)合的短電纜及長(zhǎng)電纜的噪聲波形分別呈圖23A及24A所示的波形。
高域放電判斷部93具有與消除電路83的第2端部連接的第1端部。高域放電判斷部93對(duì)通過(guò)了消除電路83的高域輸出信號(hào)，求得p-p值及p-p時(shí)間，判斷電纜2a中是否產(chǎn)生了部分放電。
如圖21B及21C所示，在電纜2a中產(chǎn)生部分放電的場(chǎng)合，高域輸出信號(hào)在短電纜中呈數(shù)次反射波以與放電電流的脈沖波形的傳播速度對(duì)應(yīng)的間隔連成的衰減振動(dòng)波形。1波的持續(xù)時(shí)間(波長(zhǎng))是2μs。還有，如圖22B及22C所示，在長(zhǎng)電纜中反射波急劇衰減，只出現(xiàn)1波。1波的持續(xù)時(shí)間(波長(zhǎng))是2μs。另外，電纜2a中未產(chǎn)生部分放電的場(chǎng)合的短電纜及長(zhǎng)電纜的噪聲波形分別呈圖23B(或圖23C)及24B(或圖24C)所示的波形。
比率比較部95具有與消除電路83的第2端部連接的第1端部。比率比較部95求得通過(guò)了低域帶通濾波器71的低域輸出信號(hào)和通過(guò)了消除電路83的高域輸出信號(hào)的比率，判斷電纜2a中是否產(chǎn)生了部分放電。具體而言，如圖25所示，高域輸出信號(hào)值/低域輸出信號(hào)值處在1.2～3.0的范圍內(nèi)時(shí)，判斷為電纜2a中產(chǎn)生了部分放電。
最終放電判斷部97具有與低域放電判斷部91的第2端部、高域放電判斷部93的第2端部和比率比較部95的第2端部連接的第1端部。最終放電判斷部97在來(lái)自低域放電判斷部91的判斷結(jié)果、來(lái)自高域放電判斷部93的判斷結(jié)果和來(lái)自比率比較部95的判斷結(jié)果全部判斷為電纜2a中發(fā)生了部分放電的場(chǎng)合，向外部輸出該信息。
診斷裝置1e具有以下特征。
設(shè)定了低頻率帶域和高頻率帶域之后，用低域放電判斷部91、高域放電判斷部93和比率比較部95的3個(gè)判斷結(jié)果來(lái)判斷電纜2a中是否產(chǎn)生了部分放電。因此，能進(jìn)一步提高電纜2a中的部分放電的判斷準(zhǔn)確度。
另外，也可以設(shè)定低域帶通濾波器71而使屬于1.5～4MHz的頻率帶域內(nèi)的頻率通過(guò)，并且設(shè)定第1及2高域帶通濾波器73、75而使屬于5～8MHz的頻率帶域內(nèi)的頻率通過(guò)。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的診斷裝置能適用于從高壓到特高壓的各種設(shè)備中使用的電纜的絕緣性能評(píng)價(jià)、絕緣診斷、絕緣監(jiān)視。還有，此診斷裝置可用于開(kāi)發(fā)時(shí)的特性評(píng)價(jià)試驗(yàn)、出貨時(shí)的產(chǎn)品檢查、運(yùn)行中的設(shè)備的絕緣診斷及監(jiān)視。
權(quán)利要求
1.一種絕緣劣化診斷裝置，其特征在于具備具有在商用頻率下有-60dB或以下的衰減量及-5dB/oct或以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在被測(cè)量線中流動(dòng)的電流的電流檢出器；從基于由所述電流檢出器檢出了的電流的電流信號(hào)中除去低頻成分的第1高通濾波器；從來(lái)自所述第1高通濾波器的電流信號(hào)中除去高頻成分的低通濾波器；把來(lái)自所述低通濾波器的電流信號(hào)放大到規(guī)定的電平的放大器；從由所述放大器放大了的電流信號(hào)中抽取與在所述被測(cè)量線中發(fā)生了的部分放電所涉及的放電電流對(duì)應(yīng)的信號(hào)的第2高通濾波器；以及基于由所述第2高通濾波器抽取了的信號(hào)，判斷是否在所述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的放電判斷部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述電流檢出器檢出卷繞在插通所述被測(cè)量線的磁心上的輸出繞組中流動(dòng)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，還具備放大來(lái)自所述放大器的電流信號(hào)的消去放大器，所述電流檢出器，在插通所述被測(cè)量線的磁心上卷繞了輸出繞組及3次繞組，檢出所述輸出繞組中流動(dòng)的電流，所述消去放大器放大來(lái)自所述放大器的電流信號(hào)，將其向所述3次繞組輸出，以便從所述輸出繞組的輸出中消去規(guī)定的頻率成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述第2高通濾波器具有截止頻率為100～200kHz，傾斜特性為-18dB/oct或以下的頻率特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，還具備使來(lái)自所述第2高通濾波器的輸出反相、延遲的延遲電路，所述延遲電路的輸出和所述第2高通濾波器的輸出所合成的信號(hào)被送到所述放電判斷部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述放電判斷部，在從來(lái)自所述第2高通濾波器的信號(hào)的振幅的峰到與該振幅鄰接的振幅的峰為止的絕對(duì)值處在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，檢出所述被測(cè)量線中發(fā)生了部分放電這一事件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述放電判斷部在從來(lái)自所述第2高通濾波器信號(hào)的最初的峰到最后的峰為止的時(shí)間為規(guī)定時(shí)間或以下時(shí)，檢出所述被測(cè)量線中發(fā)生了部分放電這一事件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，至少在3個(gè)被測(cè)量線的各個(gè)上設(shè)置了所述電流檢出器，并且與所述電流檢出器對(duì)應(yīng)而分別設(shè)置了所述放電判斷部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，還具備接受來(lái)自各放電判斷部的電流信號(hào)的電流方向判斷部，所述電流方向判斷部在至少3個(gè)電流信號(hào)中的1個(gè)電流信號(hào)的方向與其他電流信號(hào)的方向相反的場(chǎng)合，判斷為與該1個(gè)電流信號(hào)對(duì)應(yīng)的被測(cè)量線中發(fā)生了部分放電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于還具備具有在商用頻率下有-60dB或以下的衰減量及-5dB/oct或以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在與所述被測(cè)量線連接的其他線中流動(dòng)的電流的第2電流檢出器；從基于由所述第2電流檢出器檢出了的電流的電流信號(hào)中除去低頻成分的第3高通濾波器；從來(lái)自所述第3高通濾波器的電流信號(hào)中除去高頻成分的第2低通濾波器；把來(lái)自所述第2低通濾波器的電流信號(hào)放大到規(guī)定的電平的第2放大器；從由所述第2放大器放大了的電流信號(hào)中抽取與在所述其他線中發(fā)生了的部分放電所涉及的放電電流對(duì)應(yīng)的信號(hào)的第4高通濾波器；取對(duì)來(lái)自所述第2高通濾波器的信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)線檢波所得的第1檢波信號(hào)和對(duì)來(lái)自所述4高通濾波器的信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)線檢波所得的第2檢波信號(hào)的差，除去噪聲的噪聲除去部；基于由所述噪聲除去部除去了噪聲的信號(hào)，判斷所述被測(cè)量線中是否產(chǎn)生了部分放電的第2放電判斷部；以及基于所述放電判斷部的判斷結(jié)果和所述第2放電判斷部的判斷結(jié)果，最終判斷所述被測(cè)量線中是否產(chǎn)生了部分放電的最終放電判斷部。
11.一種絕緣劣化診斷裝置，其特征在于具備具有在商用頻率下有-60dB或以下的衰減量及-5dB/oct或以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在被測(cè)量線中流動(dòng)的電流的第1電流檢出器；把基于由所述第1電流檢出器檢出了的電流的信號(hào)放大到規(guī)定的電平的第1放大器；在由所述第1放大器放大了的信號(hào)中使屬于第1頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的低域帶通濾波器；在由所述第1放大器放大了的信號(hào)中使屬于第2頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的第1高域帶通濾波器；基于來(lái)自所述低域帶通濾波器的第1信號(hào)，判斷是否在所述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的低域放電判斷部；具有在商用頻率下有-60dB或以下的衰減量及-5dB/oct或以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出在與所述被測(cè)量線連接的其他線中流動(dòng)的電流的第2電流檢出器；把基于由所述第2電流檢出器檢出了的電流的信號(hào)放大到規(guī)定的電平的第2放大器；在由所述第2放大器放大了的信號(hào)中使屬于第2頻率帶域內(nèi)的頻率成分通過(guò)的第2高域帶通濾波器；比較來(lái)自所述第1高域帶通濾波器的第2信號(hào)和來(lái)自所述第2高域帶通濾波器的第3信號(hào)的極性，判斷是否有反極性的極性判斷部；對(duì)所述第2信號(hào)和所述第3信號(hào)加以運(yùn)算，從所述第2信號(hào)中除去噪聲的消除電路；基于來(lái)自所述消除電路的第4信號(hào)，判斷是否在所述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的高域放電判斷部；基于所述第1信號(hào)和所述第4信號(hào)的比率，判斷是否在所述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的比率比較部；以及基于所述低域放電判斷部的判斷結(jié)果、所述高域放電判斷部的判斷結(jié)果和所述比率比較部的判斷結(jié)果，最終判斷是否在所述被測(cè)量線中產(chǎn)生了部分放電的最終放電判斷部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述第1頻率帶域是100～500KHz，所述第2頻率帶域是1.5～5MHz。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣劣化診斷裝置，其特征在于，所述第1頻率帶域是1.5～4MHz，所述第2頻率帶域是5～8MHz。
全文摘要
一種絕緣劣化診斷裝置(1a)，具備變流器(7a)、第1放大器(15)、第1高通濾波器(17)、低通濾波器(19)、第2放大器(20)、第2高通濾波器(21)及放電判斷部(30)。變流器(7a)具有在商用頻率下有－60dB以下的衰減量及－5dB/oct以下的傾斜特性的濾波器功能，檢出流過(guò)接地線(5)的電流。第1放大器(15)放大來(lái)自變流器(7a)的電流信號(hào)。第1高通濾波器(17)從放大了的電流信號(hào)中除去低頻成分。低通濾波器(19)從除去了低頻成分的電流信號(hào)中除去高頻成分。第2放大器(20)把來(lái)自低通濾波器(19)的電流信號(hào)放大到規(guī)定的電平。第2高通濾波器(21)從由第2放大器(20)放大了的電流信號(hào)中抽取與部分放電所涉及的放電電流對(duì)應(yīng)的信號(hào)。放電判斷部(30)基于由第2高通濾波器(21)抽取了的信號(hào)，判斷電纜(2)中是否產(chǎn)生了部分放電。
文檔編號(hào)G01R31/12GK1871523SQ20048003126
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
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