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技術 部分放電検出装置および部分放電検出方法

出願人 九州電力株式会社
発明者 松元孝馬渡威
出願日 2017年10月19日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2017-202895
公開日 2019年5月16日 (5ヶ月経過) 公開番号 2019-075770
状態 未査定
技術分野 有線伝送方式及び無線の等化,エコーの低減 絶縁性に関する試験
主要キーワード 前駆現象 交流電圧位相 配電機器 モード設定要求 電力線搬送通信装置 位相範囲 切り替え状態 低減フィルタ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年5月16日)のものです。
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図面 (8)

課題

電力線搬送通信を用いて部分放電の検出を精度よく行うことができる部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供すること。

解決手段

実施形態に係る部分放電検出装置(1)は、電力設備(100)の接地線に流れる電流高周波成分を抽出する高周波成分抽出部(10)と、高周波成分抽出部(10)によって抽出された高周波成分が重畳される計測用電力線(20)と、計測用電力線(20)に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部(42)と、電力線搬送通信部(42)間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備(100)に生じる部分放電を検出する検出部(62)とを備える。

概要

背景

電力ケーブル変圧器などの電力設備では、絶縁部分経年劣化などによって、部分放電が発生することがある。部分放電は、絶縁部分の一部で限定的に生じる放電であり、破壊前駆現象として発生することが知られている。かかる部分放電の有無を判定することは、電力設備の状態を把握するために有効である。そのため、部分放電を測定する部分放電検出装置が提案されている。

例えば、特許文献1には、電力線に接続されて部分放電を検出することができる電力線搬送通信装置が提案されている。かかる電力線搬送通信装置は、部分放電が発生していない状態で電力線に接続された低減フィルタを通過した信号の電圧値と、部分放電が発生した状態での電圧値とを比較し、電圧値が予め設定した値以上に増加した状態が一定時間以上継続した場合に部分放電の異常が発生したことを検出する。

概要

電力線搬送通信を用いて部分放電の検出を精度よく行うことができる部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供すること。実施形態に係る部分放電検出装置(1)は、電力設備(100)の接地線に流れる電流高周波成分を抽出する高周波成分抽出部(10)と、高周波成分抽出部(10)によって抽出された高周波成分が重畳される計測用電力線(20)と、計測用電力線(20)に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部(42)と、電力線搬送通信部(42)間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備(100)に生じる部分放電を検出する検出部(62)とを備える。

目的

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電力線搬送通信を用いて部分放電の検出を精度よく行うことができる部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

電力設備接地線に流れる電流高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、前記高周波成分抽出部によって抽出された前記高周波成分が重畳される計測用電力線と、前記計測用電力線に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部と、前記電力線搬送通信部間の前記電力線搬送通信の状態に基づいて、前記電力設備に生じる部分放電を検出する検出部と、を備えることを特徴とする部分放電検出装置

請求項2

前記検出部は、前記電力線搬送通信における伝送遅延発生状態または伝送エラーの発生状態に基づいて、前記電力設備に生じる前記部分放電を検出することを特徴とする請求項1に記載の部分放電検出装置。

請求項3

前記検出部は、前記電力設備に設けられる電力線の交流電圧における特定位相範囲で生じる前記伝送遅延または前記伝送エラーに基づいて、前記電力設備に生じる前記部分放電を検出することを特徴とする請求項2に記載の部分放電検出装置。

請求項4

前記電力線搬送通信部は、前記特定位相範囲で前記電力線搬送通信を行う第1通信モードと、前記交流電圧における全位相範囲で前記電力線搬送通信を行う第2通信モードとを切り替えて前記電力線搬送通信を行い、前記検出部は、前記第1通信モードにおける前記伝送エラーの発生状態または前記伝送遅延の発生状態と、前記第2通信モードにおける前記伝送エラーの発生状態または前記伝送遅延の発生状態との差に基づいて、前記電力設備に生じる前記部分放電を検出することを特徴とする請求項3に記載の部分放電検出装置。

請求項5

前記高周波成分抽出部は、前記接地線における第1部分と第2部分の間に取り付けられるフェライトコアと、前記第1部分と前記第2部分に一次側が接続されたトランスと、前記トランスの二次側に接続されたコンデンサと、を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の部分放電検出装置。

請求項6

電力設備の接地線に流れる電流の高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分を計測用電力線に重畳する工程と、前記計測用電力線に接続された複数の電力線搬送通信装置間の電力線搬送通信の状態に基づいて、前記電力設備に生じる部分放電を検出する工程と、を含むことを特徴とする部分放電検出方法

技術分野

0001

開示の実施形態は、電力設備で発生した部分放電を検出する部分放電検出装置および部分放電検出方法に関する。

背景技術

0002

電力ケーブル変圧器などの電力設備では、絶縁部分経年劣化などによって、部分放電が発生することがある。部分放電は、絶縁部分の一部で限定的に生じる放電であり、破壊前駆現象として発生することが知られている。かかる部分放電の有無を判定することは、電力設備の状態を把握するために有効である。そのため、部分放電を測定する部分放電検出装置が提案されている。

0003

例えば、特許文献1には、電力線に接続されて部分放電を検出することができる電力線搬送通信装置が提案されている。かかる電力線搬送通信装置は、部分放電が発生していない状態で電力線に接続された低減フィルタを通過した信号の電圧値と、部分放電が発生した状態での電圧値とを比較し、電圧値が予め設定した値以上に増加した状態が一定時間以上継続した場合に部分放電の異常が発生したことを検出する。

先行技術

0004

特開2008−92238号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記電力線搬送通信装置では、電力線搬送通信とは無関係に部分放電を検出するものであり、電圧値を比較する回路などを電力線搬送通信装置に設ける必要がある。また、上記電力線搬送通信装置では、部分放電によって生じる電磁波が重畳して生じる電力線の微小電圧から部分放電を検出するため、電力線に含まれるノイズとの区別が難しく、部分放電の検出精度に課題がある。

0006

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電力線搬送通信を用いて部分放電の検出を精度よく行うことができる部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

実施形態の一態様に係る部分放電検出装置は、電力設備の接地線に流れる電流高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、前記高周波成分抽出部によって抽出された前記高周波成分が重畳される計測用電力線と、前記計測用電力線に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部と、前記電力線搬送通信部間の前記電力線搬送通信の状態に基づいて、前記電力設備に生じる部分放電を検出する検出部とを備える。

発明の効果

0008

本発明の部分放電検出装置および部分放電検出方法によれば、電力線搬送通信を用いて部分放電の検出を精度よく行うことができる。

図面の簡単な説明

0009

図1は、実施形態に係る部分放電検出装置の構成例を示す図である。
図2は、実施形態に係る電力線搬送通信装置の構成例を示す図である。
図3は、実施形態に係る特定位相範囲の説明図である。
図4は、実施形態に係る情報処理装置の構成例を示す図である。
図5は、第1通信モードと第2通信モードとの切り替え状態の一例を示す図である。
図6は、実施形態に係る情報処理装置における情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図7は、実施形態に係る高周波成分抽出部の他の構成例を示す図である。

実施例

0010

以下、添付図面を参照して、本願の開示する部分放電検出装置および部分放電検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

0011

図1は、実施形態に係る部分放電検出装置の構成例を示す図である。図1に示す部分放電検出装置1は、電力設備100の接地線101に流れる電流に基づき、電力線搬送通信を用いて電力設備100に生じる部分放電を検出する機能を有する。

0012

電力設備100は、例えば、電力ケーブル、電力ケーブル接続部、変圧器、コンデンサ回転機開閉器、および配電機器のうち1以上を含む設備である。かかる電力設備100は、例えば、6.6kV以上の高電圧電力輸送設備に設けられた電力設備であるが、6.6k未満の電圧を扱う電気機器であってもよい。電力設備100に生じる部分放電は、電力設備100の絶縁部分に生じる。電力設備100の絶縁部分には、例えば、電力ケーブルの絶縁部分、電力ケーブル接続部の絶縁部分、変圧器のブッシングなどがある。

0013

図1に示すように、部分放電検出装置1は、高周波成分抽出部10と、計測用電力線20と、ノイズフィルタトランス30と、複数の電力線搬送通信装置40a,40b(以下、電力線搬送通信装置40と総称する場合がある)と、情報処理装置50とを備える。

0014

高周波成分抽出部10は、電力設備100の接地線101に流れる電流の高周波成分を抽出する。高周波成分とは、例えば、接地線101に流れる電流の成分のうち、1MHz以上の周波数帯域の成分である。

0015

高周波成分抽出部10は、複数のフェライトコア11a,11b,11c(以下、フェライトコア11と総称する場合がある)と、絶縁トランス12と、複数のコンデンサ13a,13bとを備える。複数のフェライトコア11は、電力設備100の接地線101が挿通されて接地線101の第1部分14aと第2部分14bとの間の領域に取り付けられる。

0016

接地線101の第1部分14aは、接地線101におけるフェライトコア11の取り付け部分よりも電力設備100側の部分であり、第2部分14bは、接地線101におけるフェライトコア11の取り付け部分よりもグランドアース)側の部分である。

0017

複数のフェライトコア11によって、第1部分14aと第2部分14bとの間の領域を高周波に対して高インピーダンスにすることができる。なお、図1に示す例では、各フェライトコア11の接地線101の巻数は、1ターンであるが、2ターン以上であってもよい。

0018

絶縁トランス12は、接地線101と計測用電力線20との間に配置される高耐圧のトランスであり、雷サージなどによって接地線101に高電圧が発生した場合に、計測用電力線20に高電圧が印加されることを防止する。また、絶縁トランス12として、例えば、低周波成分の二次側巻線への伝達を抑制することができる高周波トランスを用いることができ、これにより、絶縁トランス12に低周波成分を除去する機能を持たせることができる。

0019

絶縁トランス12の一次側巻線の一端と他端は、接地線101の第1部分14aと第2部分14bのそれぞれに接続され、絶縁トランス12の二次側巻線の一端と他端は、コンデンサ13a,13bの一端のそれぞれに接続される。

0020

計測用電力線20は、単相交流電圧が印加される一対の電力線20a,20bを含む。コンデンサ13aの他端は、計測用電力線20の一方の電力線20aに接続され、コンデンサ13bの他端は、計測用電力線20の他方の電力線20bに接続される。コンデンサ13a,13bと絶縁トランス12によって、低周波帯域交流成分について作業用電源103との分離を行うことができる。なお、コンデンサ13a,13bの静電容量は、60Hz以下の低周波成分に対するインピーダンスは高いが、高周波成分に対するインピーダンスは無視できる程度に小さい値に設定される。

0021

ノイズフィルタトランス30の一次側巻線は、作業用電源103に接続され、ノイズフィルタトランス30の二次側巻線は、計測用電力線20に接続される。ノイズフィルタトランス30は、作業用電源103から出力される低圧交流電圧Vac2からノイズを除去し、ノイズを除去した低圧の交流電圧Vac2を計測用電力線20へ出力する。

0022

作業用電源103は、低圧の交流電圧Vac2として、100Vの交流電圧を出力する。作業用電源103は、電力設備100で用いられる電力線102の高圧の交流電圧Vac1を降圧して低圧の交流電圧Vac2を生成する。そのため交流電圧Vac1と交流電圧Vac2とは同一の周波数である。

0023

電力線搬送通信装置40は、計測用電力線20を介して高周波の周波数帯(例えば、2MHz〜30MHzの帯域)で通信を行う電力線搬送通信部42を備える。電力線搬送通信部42は、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)方式の通信を行うが、OFDM方式以外の通信を行う構成であってもよい。

0024

情報処理装置50は、電力線搬送通信装置40a,40bを制御して、電力線搬送通信装置40aと電力線搬送通信装置40bとの間で計測用電力線20を介した電力線搬送通信を実行させる。ここでは、情報処理装置50は、電力線搬送通信装置40aからデータを計測用電力線20へ送信させ、計測用電力線20を介して電力線搬送通信装置40aからのデータを電力線搬送通信装置40bで受信させる制御を行う。

0025

電力線搬送通信装置40aから送信されるデータ(以下、送信データと記載する)は、パケット化されて送信される。以下、パケット化されたデータをパケットデータと記載する場合がある。なお、以下においてパケットデータには、送信データを含まないデータ、例えば、通信制御のみに用いるデータを含む。

0026

このように、情報処理装置50は、電力線搬送通信装置40aをデータ送信用の電力線搬送通信装置40として用い、電力線搬送通信装置40bをデータ受信用の電力線搬送通信装置40として用いる。

0027

情報処理装置50は、電力設備100に生じる部分放電を検出する検出部62を備える。検出部62は、電力線搬送通信装置40aと電力線搬送通信装置40bとの間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。

0028

部分放電が発生した場合、部分放電によって生じる高周波の電流(以下、放電電流と記載する)が接地線101に流れる。かかる放電電流は、高周波成分抽出部10によって抽出され、計測用電力線20に重畳される。

0029

放電電流が計測用電力線20に重畳されている状態では、電力線搬送通信装置40aからのパケットデータを電力線搬送通信装置40bで受信することができず、電力線搬送通信装置40aからパケットデータの再送が繰り返される。そして、放電電流がない状態になった場合に、電力線搬送通信装置40aからのパケットデータが電力線搬送通信装置40bで受信されることになる。

0030

電力線搬送通信装置40aによるパケットデータの再送が行われることで、電力線搬送通信装置40aからのデータの送信処理遅延が生じる。例えば、電力線搬送通信装置40aから電力線搬送通信装置40bへ予め設定した容量の送信データを送信すると仮定する。この場合、電力線搬送通信装置40aによるパケットデータの再送があると、電力線搬送通信装置40aによるパケットデータの再送がない場合に比べ、送信データの伝送に遅延時間(以下、伝送遅延時間Tdと記載する)が生じる。このように、放電電流と伝送遅延時間Tdに相関性関係がある。

0031

そこで、情報処理装置50の検出部62は、電力線搬送通信における伝送遅延の発生状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出することができる。例えば、情報処理装置50の検出部62は、伝送遅延時間Tdが閾値Tth以上である場合に、電力設備100に部分放電が生じたことを検出することができる。なお、伝送遅延時間Tdは、再送がされずに送信データの送信が行われた時間からの遅延時間である。例えば、伝送遅延時間Tdは、部分放電が発生していない状態で送信データの送信に要する時間を基準送信時間とした場合、基準送信時間からの遅延時間とすることができる。なお、基準送信時間は、第1通信モードおよび第2通信モードのそれぞれに設定される。

0032

また、情報処理装置50の検出部62は、電力線搬送通信における送信エラーの発生状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出することができる。例えば、電力線搬送通信装置40aから送信エラーを示す情報を取得し、取得した送信エラーを示す情報に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出することもできる。電力線搬送通信装置40aは、送信データの再送を行う毎に送信エラーを示す情報を情報処理装置50へ送信することができる。

0033

以上のように、実施形態に係る部分放電検出装置1は、電力設備100の接地線101に流れる電流の高周波成分を抽出する。そのため、部分放電検出装置1は、部分放電によって生じる電磁波によって電力線102に重畳して生じる電力線102の電流の高周波成分を抽出する場合に比べて、部分放電によって生じる電流を精度よく検出することができる。

0034

また、部分放電検出装置1は、計測用電力線20に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部42間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。そのため、例えば、市販の電力線搬送通信装置を電力線搬送通信装置40として用いることで、接地線101に流れる電流の高周波成分と閾値とを比較する回路などを設ける場合に比べ、専用の回路を設けることなく、部分放電の検出を容易に行うことができる。

0035

以下、部分放電検出装置1の電力線搬送通信装置40および情報処理装置50の構成および動作についてさらに具体的に説明する。まず、電力線搬送通信装置40について説明する。図2は、実施形態に係る電力線搬送通信装置の構成例を示す図である。

0036

図2に示すように、電力線搬送通信装置40は、交流電圧位相検出部41と、電力線搬送通信部42と、通信部43と、制御部44とを備える。電力線搬送通信部42は、計測用電力線20に接続され、計測用電力線20を介した電力線搬送通信を行う。

0037

交流電圧位相検出部41は、計測用電力線20に印加される低周波の交流電圧Vac2の位相を検出する。例えば、交流電圧位相検出部41は、交流電圧Vac2のゼロクロスおよび周波数を検出し、交流電圧Vac2のゼロクロスからの時間を位相へ変換することができる。交流電圧位相検出部41は、検出した交流電圧Vac2の位相を示す情報を電力線搬送通信部42へ通知する。

0038

電力線搬送通信部42は、交流電圧Vac2の位相が特定位相範囲である場合に電力線搬送通信を行う第1通信モードと、交流電圧Vac2の全位相範囲で電力線搬送通信を行う第2通信モードとを切り替えて電力線搬送通信を行うことができる。

0039

ここで、第1通信モードにおける特定位相範囲は、部分放電が発生する交流電圧Vac1の位相範囲であり、図3に示すように、交流電圧Vac1の位相が0°から90°までの範囲、180°から270°までの範囲である。図3は、実施形態に係る特定位相範囲の説明図である。

0040

交流電圧Vac1の位相と交流電圧Vac2の位相とが一致している場合、交流電圧Vac2の位相が0°から90°までの範囲、180°から270°までの範囲が交流電圧Vac1の特定位相範囲に対応する。また、交流電圧Vac1に対して交流電圧Vac2がθ1だけ遅れている場合、交流電圧Vac2の位相がθ1°からθ1+90°までの範囲、θ1+180°からθ1+270°までの範囲が交流電圧Vac1の特定位相範囲に対応する。

0041

図2に戻って、電力線搬送通信装置40の構成の説明を続ける。通信部43は、情報処理装置50との通信を行う通信インターフェイスである。通信部43は、情報処理装置50から入力される送信データを電力線搬送通信部42へ出力することができる。電力線搬送通信部42は、通信部43から出力される送信データをパケット化して変調し、複数のパケットデータとして電力線搬送通信により計測用電力線20へ順次出力することができる。

0042

また、電力線搬送通信部42は、他の電力線搬送通信装置40から計測用電力線20を介して送信される複数のパケットデータを順次受信し、受信した複数のパケットデータを順次復調して受信データを生成する。電力線搬送通信部42は、生成した受信データを通信部43へ出力する。通信部43は、電力線搬送通信部42から出力される受信データを受信し、受信した受信データを情報処理装置50へ出力することができる。

0043

制御部44は、電力線搬送通信装置40の全体を制御する。制御部44は、情報処理装置50からの要求に応じて電力線搬送通信部42を制御することができる。例えば、制御部44は、情報処理装置50からのモード設定要求に基づいて、第1通信モードと第2通信モードとを切り替えて電力線搬送通信部42に電力線搬送通信を実行させることができる。制御部44は、情報処理装置50から送信される特定位相範囲を示す情報に基づいて電力線搬送通信部42に第1通信モードで電力線搬送通信を実行させることができる。

0044

また、制御部44は、電力線搬送通信部42における電力線搬送通信の状態を示す情報である通信状態情報を電力線搬送通信部42から取得し、取得した通信状態情報を情報処理装置50へ通信部43を介して出力することができる。例えば、通信状態情報は、電力線搬送通信における伝送遅延の発生状態を示す情報、または伝送エラーの発生状態を示す情報などである。伝送遅延の発生状態を示す情報は、例えば、伝送遅延時間Tdを示す情報であり、伝送エラーの発生状態を示す情報は、例えば、伝送エラーの発生を示す情報または伝送エラーの回数を示す情報である。

0045

次に、情報処理装置50について具体的に説明する。図4は、実施形態に係る情報処理装置の構成例を示す図である。図4に示すように、情報処理装置50は、通信部51と、制御部52と、記憶部53と、表示部54と、入力部55とを備える。

0046

通信部51は、電力線搬送通信装置40との通信を行う通信インターフェイスである。制御部52は、通信部51を介して電力線搬送通信装置40へ制御要求を行い、電力線搬送通信装置40を制御することができる。また、制御部52は、電力線搬送通信装置40から送信される情報を通信部51経由で取得することができる。

0047

制御部52は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processer)、およびシステムLSI(Large Scale Integration)のうち一つ以上を含む。記憶部53は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリEPROM(Enable Program Read Only Memory)をはじめとした不揮発性または揮発性半導体メモリのうち一つ以上を含む。制御部52は、記憶部53に記憶されたプログラム読み出して実行することによって、通信制御部61、検出部62、および表示制御部63の機能を実行する。

0048

通信制御部61は、電力線搬送通信装置40aへ通信部51を介してモード設定要求を出力し、電力線搬送通信部42において第1通信モードと第2通信モードとを切り替えて電力線搬送通信部42に電力線搬送通信を実行させることができる。

0049

図5は、第1通信モードと第2通信モードとの切り替え状態の一例を示す図である。図5に示すように、通信制御部61は、第1通信モードと第2通信モードとを交互に電力線搬送通信部42に設定することができる。図5に示す例では、時刻t1〜t2および時刻t3〜t4で第1通信モードが実行され、時刻t2〜t3および時刻t4〜t5で第2通信モードが実行される。

0050

図4に戻って、制御部52の説明を続ける。検出部62は、送信データを通信部51から電力線搬送通信装置40aへ出力し、電力線搬送通信装置40bから通信部51を介して受信データを取得する。また、検出部62は、電力線搬送通信装置40aから通信部51を介して通信状態情報を取得し、取得した通信状態情報に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。

0051

例えば、検出部62は、電力線搬送通信装置40aから取得した通信状態情報に基づいて、第1通信モードおよび第2通信モードでのそれぞれの伝送遅延時間Tdを比較する。伝送遅延時間Tdは、例えば、上述した基準送信時間からの遅延時間であるが、送信の遅延時間を示すものであればよく、基準送信時間からの遅延時間に限定されない。検出部62は、比較した結果に基づいて、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。

0052

具体的には、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aに第1通信モードで電力線搬送通信による送信データの送信を実行させた場合において、電力線搬送通信装置40aから出力される通信状態情報に含まれる伝送遅延時間Tdを伝送遅延時間Td1として取得する。また、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aに第2通信モードで電力線搬送通信による送信データの送信を実行させた場合において、電力線搬送通信装置40aから出力される通信状態情報に含まれる伝送遅延時間Tdを伝送遅延時間Td2として取得する。

0053

検出部62は、伝送遅延時間Td1と伝送遅延時間Td2との比較結果に基づいて、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。例えば、検出部62は、下記式(1)が成立する場合に、電力設備100に部分放電が発生していると判定することができる。下記式(1)において、閾値Tdth1は、予め設定された正の値である。
Td1−Td2≧Tdth1 ・・・(1)

0054

接地線101に部分放電以外の要因による高周波成分によって電力線搬送通信での伝送遅延が生じる環境下において、伝送遅延時間Tdだけの測定では、部分放電が発生しているか否かの判定が難しい場合がある。このような場合であっても、部分放電が発生している状況下において、特定位相範囲での伝送遅延時間Td1と全位相範囲での伝送遅延時間Td2とで差が生じることから、電力設備100に部分放電が発生していることを精度よく検出することができる。

0055

また、検出部62は、電力線搬送通信装置40aから取得した通信状態情報に基づいて、第1通信モードおよび第2通信モードでのそれぞれの伝送エラー回数Ecを比較することができる。伝送エラー回数Ecは、例えば、電力線搬送通信装置40aによって送信データの送信が完了するまでの間における伝送エラーの回数であるが、送信データの送信期間のうち一定期間における送信データの送信であってもよい。検出部62は、比較した結果に基づいて、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。

0056

具体的には、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aに第1通信モードで電力線搬送通信による送信データの送信を実行させた場合において、電力線搬送通信装置40aから出力される通信状態情報に含まれる伝送エラー回数Ecを伝送エラー回数Ec1として取得する。また、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aに第2通信モードで電力線搬送通信による送信データの送信を実行させた場合において、電力線搬送通信装置40aから出力される通信状態情報に含まれる伝送エラー回数Ecを伝送エラー回数Ec2として取得する。

0057

検出部62は、伝送エラー回数Ec1と伝送エラー回数Ec2との比較結果に基づいて、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。例えば、検出部62は、下記式(2)が成立する場合に、電力設備100に部分放電が発生していると判定することができる。下記式(2)において、閾値Ecth1は、予め設定された正の値である。
Ec1−Ec2≧Ecth1 ・・・(2)

0058

接地線101に部分放電以外の要因による高周波成分によって電力線搬送通信での伝送遅延が生じる環境下において、伝送エラー回数Ecだけの測定では、部分放電が発生しているか否かの判定が難しい場合がある。このような場合であっても、部分放電が発生している状況下において、特定位相範囲での伝送エラー回数Ec1と全位相範囲での伝送エラー回数Ec2とで差が生じることから、電力設備100に部分放電が発生していることを精度よく検出することができる。

0059

検出部62は、電力線搬送通信装置40aからの通信状態情報が送信されない状況においても、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。例えば、検出部62は、送信データの送受信に要する時間(以下、通信時間Tcと記載する)に基づいて、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを判定することができる。

0060

具体的には、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aを第1通信モードに設定している場合に、電力線搬送通信装置40aに対して送信データを出力する。これにより、電力線搬送通信装置40aから電力線搬送通信装置40bへ送信データが特定位相範囲で送信される。電力線搬送通信装置40bは、受信した送信データを通信制御部61へ受信データとして出力する。

0061

また、検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aを第2通信モードに設定している場合に、電力線搬送通信装置40aに対して送信データを出力する。これにより、電力線搬送通信装置40aから電力線搬送通信装置40bへ送信データが全位相範囲で送信される。電力線搬送通信装置40bは、受信した送信データを通信制御部61へ受信データとして出力する。

0062

検出部62は、通信制御部61が電力線搬送通信装置40aに対して送信データの出力を開始したタイミングから電力線搬送通信装置40bから受信データの受信を完了したタイミングまでの時間を通信時間Tcとする。そして、検出部62は、第1通信モードでの通信時間Tcを通信時間Tc1とし、第2通信モードでの通信時間Tcを通信時間Tc2とし、下記式(3)が満たされるか否かを判定する。下記式(3)において、閾値Tcth1は、予め設定された正の値である。
Tc1×k1−Tc2≧Tcth1 ・・・(3)

0063

なお、第1通信モードにおいて電力線搬送通信に用いられる位相範囲が特定位相範囲であることから、上記式(3)では、位相範囲の調整値として係数k1を用いている。例えば、k1=3である。また、上記式(3)は、上記式(1)と同様に、伝送遅延時間Td1と伝送遅延時間Td2との差が閾値以上であるか否かを判定しているということもできる。

0064

また、電力線搬送通信装置40aは、送信データの電力線搬送通信装置40bへの送信を開始したときから送信データの電力線搬送通信装置40bへの送信が完了したときまでの時間を通信時間Tcとして、情報処理装置50へ送信することができる。この場合、検出部62は、第1通信モードにおいて電力線搬送通信装置40aから出力される通信時間Tcを上述した通信時間Tc1とし、第2通信モードにおいて電力線搬送通信装置40aから出力される通信時間Tcを上述した通信時間Tc2とすることができる。

0065

なお、検出部62は、伝送遅延時間Td1が閾値Tdth2(>Tdth1)以上である場合、伝送エラー回数Ec1が閾値Ecth2(>Ecth1)である場合、または、通信時間Tc1が閾値Tcth2(>Tcth1)である場合に、電力設備100に部分放電が発生していると判定することもできる。

0066

表示制御部63は、部分放電検出装置1における部分放電検出処理に関する種々の表示画面を表示部54に表示することができる。作業者は、表示部54の表示画面を参照しつつ、入力部55への操作を行うことで、部分放電検出装置1に部分放電検出処理を実行させることができる。

0067

例えば、作業者は、上述した特定位相範囲を設定する画面が表示部54に表示されている状態で、入力部55へ特定位相範囲を示す情報を入力することができる。通信制御部61は、入力部55へ入力された特定位相範囲を示す情報を電力線搬送通信装置40aへ送信することで、電力線搬送通信装置40aに位相差を設定することができる。なお、通信制御部61は、入力部55へ入力された特定位相範囲を示す情報を電力線搬送通信装置40bへ送信することもできる。

0068

交流電圧Vac1の位相と交流電圧Vac2の位相とが一致していない場合、作業者は、交流電圧Vac1と交流電圧Vac2との位相差を考慮して、特定位相範囲を設定することができる。例えば、交流電圧Vac1に対して交流電圧Vac2が10°遅れている場合、特定位相範囲として、交流電圧Vac2の位相が10°から100°までの範囲、190°から280°までの範囲を設定する。これにより、交流電圧Vac1の位相が0°から90°までの範囲、180°から270°までの範囲、すなわち第1通信モードで電力線搬送通信を電力線搬送通信装置40aに実行させることができる。

0069

また、表示制御部63は、部分放電検出処理の結果として検出部62の検出結果を表示部54に表示する。これにより、作業者は、電力設備100に部分放電が発生しているか否かを把握することができる。

0070

次に、情報処理装置50における情報処理の手順の一例について説明する。図6は、実施形態に係る情報処理装置における情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。

0071

図6に示すように、情報処理装置50の制御部52は、電力線搬送通信装置40aに対して第1通信モードで電力線搬送通信を実行させる(ステップS1)。次に、制御部52は、電力線搬送通信装置40aに対して第2通信モードで電力線搬送通信を実行させる(ステップS2)。ステップS1,S2の電力線搬送通信は、例えば、所定容量の送信データを送受信させることによって行われる。

0072

そして、制御部52は、第1通信モードでの電力線搬送通信の状態と第2通信モードでの電力線搬送通信の状態とを比較する(ステップS3)。ステップS3において、制御部52は、上述した伝送遅延時間Td、通信時間Tc、および伝送エラー回数Ecの少なくとも一つを比較する。

0073

制御部52は、ステップS3における比較結果が所定条件を満たすか否かを判定する(ステップS4)。例えば、制御部52は、少なくとも上記式(1)〜(3)のいずれか一つを満たす場合に、ステップS3における比較結果が所定条件を満たすと判定することができる。なお、制御部52は、上記式(1)〜(3)のいずれか二つ以上を満たす場合に、ステップS3における比較結果が所定条件を満たすと判定することもできる。

0074

制御部52は、ステップS3における比較結果が所定条件を満たすと判定した場合(ステップS4:Yes)、電力設備100に部分放電が発生していると判定し、部分放電を検出する(ステップS5)。制御部52は、ステップS5の処理が終了した場合、またはステップS3の比較結果が所定条件を満たさないと判定した場合(ステップS4:No)、図6に示す処理を終了する。

0075

上述した例では、電力線搬送通信装置40aにおいて、第1通信モードと第2通信モードとを切り替える例を説明したが、第1通信モードと第2通信モードとをそれぞれ実行する2つの電力線搬送通信装置40を備える構成であってもよい。この場合、情報処理装置50の制御部52は、一方の電力線搬送通信装置40に第1通信モードで電力線搬送通信を実行させ、他方の電力線搬送通信装置40に第2通信モードで電力線搬送通信を実行させる。

0076

また、上述した部分放電検出装置1では、高周波成分抽出部10にフェライトコア11を備える構成であるが、かかる例に限定されない。図7は、実施形態に係る高周波成分抽出部の他の構成例を示す図である。図7に示す高周波成分抽出部10のように、フェライトコア11に代えて変流器15を備える構成であってもよい。なお、変流器15を用いる場合に比べ、フェライトコア11を用いる方が、高周波成分抽出部10における高周波成分の検出感度を向上させることができる。

0077

以上のように、実施の形態に係る部分放電検出装置1は、電力設備100の接地線101に流れる電流の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部10と、高周波成分抽出部10によって抽出された高周波成分が重畳される計測用電力線20と、計測用電力線20に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部42と、電力線搬送通信部42間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する検出部62とを備える。このように、部分放電検出装置1は、電力設備100の接地線101に流れる電流の高周波成分を抽出する。そのため、部分放電検出装置1は、部分放電によって生じる電磁波によって電力線102に重畳して生じる電流の高周波成分を抽出する場合に比べて、部分放電によって生じる電流を精度よく検出することができる。また、部分放電検出装置1は、計測用電力線20に接続され互いに電力線搬送通信を行う複数の電力線搬送通信部42間の電力線搬送通信の状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。そのため、例えば、市販の電力線搬送通信装置を電力線搬送通信装置40として用いることで、接地線101に流れる電流の高周波成分と閾値とを比較する回路などを設ける場合に比べ、専用の回路を設けることなく、部分放電の検出を容易に行うことができる。

0078

また、検出部62は、電力線搬送通信における伝送遅延の発生状態または伝送エラーの発生状態に基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。これにより、部分放電によって生じる電流を容易に検出することができる。

0079

また、検出部62は、電力設備100に設けられる電力線102の交流電圧Vac1における特定位相範囲で生じる伝送遅延または伝送エラーに基づいて、電力設備100に生じる部分放電を検出する。これにより、交流電圧Vac1における全位相範囲で生じる伝送遅延または伝送エラーを用いる場合に比べ、部分放電によって生じる電流を精度よく検出することができる。

0080

また、高周波成分抽出部10は、接地線101における第1部分14aと第2部分14bの間に取り付けられるフェライトコア11と、第1部分14aと第2部分14bに一次側が接続された絶縁トランス12と、絶縁トランス12の二次側に接続されたコンデンサ13a,13bとを備える。フェライトコア11を用いることで、高周波成分の検出感度を向上させることができる。また、フェライトコア11が分割型フェライトコアであることから、接地線101をアースから取り外す必要がない。そのため、電力設備100を停止させることなく、部分放電検出装置1を接地線101に取り付けることができ、また、誘導電圧による感電を防止することもできる。また、絶縁トランス12を用いることで、雷サージ等により接地線101に高電圧が発生した場合であっても、電力線搬送通信装置40および情報処理装置50を高電圧から保護することができる。

0081

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

0082

1部分放電検出装置
10高周波成分抽出部
11,11a〜11cフェライトコア
12絶縁トランス
13a,13bコンデンサ
15変流器
20計測用電力線
20a,20b 電力線
30ノイズフィルタトランス
40,40a,40b電力線搬送通信装置
41交流電圧位相検出部
42電力線搬送通信部
43,51通信部
44,52 制御部
50情報処理装置
53 記憶部
54 表示部
55 入力部
61通信制御部
62 検出部
63表示制御部
100電力設備
101接地線
102 電力線

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