部分放電検出装置及び部分放電検出方法
【課題】課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストに課電電圧の情報を送ることができる部分放電検出装置及び部分放電検出方法を提供すること。
【解決手段】課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０から課電電圧信号を取り込み、課電電圧信号に同期した矩形波に変換する正弦波・矩形波変換回路１２１と、矩形波を携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整するレベル調整回路１２２と、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送する携帯電話機１３０，１４０と、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整するレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０とを備え、ＰＣ１７０は無線伝送された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する。
【解決手段】課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０から課電電圧信号を取り込み、課電電圧信号に同期した矩形波に変換する正弦波・矩形波変換回路１２１と、矩形波を携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整するレベル調整回路１２２と、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送する携帯電話機１３０，１４０と、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整するレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０とを備え、ＰＣ１７０は無線伝送された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分放電検出装置及び部分放電検出方法に係り、特に、電力ケーブル線路から取込んだ微小な検出信号が部分放電信号か否かを高精度に測定する部分放電検出装置及び部分放電検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブル線路（具体的にはジョイントや終端接続部）の竣工試験においては、健全性の確認の一環として、部分放電信号の検出による絶縁診断が行われている。かかる絶縁診断においては、微小な信号を検出するため、高感度な測定が必要となる。しかし高感度になるほどノイズの影響も大きく、測定系にノイズ信号が侵入するおそれがあるため、このノイズ信号と真の信号、すなわち実際に電力ケーブル線路に発生している部分放電信号とを峻別することが重要となる。
【０００３】
図１は、電力ケーブル線路に印加されている電圧（以下、課電電圧という）と電力ケーブル線路に発生する部分放電信号との関係を示す図である。
【０００４】
図１に示すように、電力ケーブル線路における部分放電信号は、課電電圧の位相と密接な関係（課電電圧位相と同期して発生する）があることが知られている。すなわち、図１に示すように、電力ケーブル線路の課電電圧の１サイクル中における部分放電信号Ｓｐは、課電電圧位相の第１象限（０〜π／２）と第３象限（π〜３π／２）で集中して発生する。電力ケーブル線路から取込んだ検出信号と課電電圧位相との関係から、検出信号が部分放電信号であるかノイズであるかを判別することができる。
【０００５】
しかし、現場での測定において課電電圧を得ることは、以下の理由から非常に難しい。
【０００６】
（１）測定対象が課電装置の場所から離れているため、課電電圧の情報の取得が困難である。
【０００７】
（２）ケーブル線路が地中に埋設され、ケーブルの接地線にアクセスし難い。
【０００８】
（３）ケーブルの接地線にアクセスできたとしても周囲の商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の大きな誘導に影響され、課電電圧信号を精確に検出できない。
【０００９】
また、放電の発生はばらつくため、確実な判断には多数の発生パターンをサンプルして判断することが求められる。いずれにしても、現場測定において、精確な部分放電測定を行うには課電電圧の情報を得ることが不可欠である。
【００１０】
図２は、電力ケーブル線路における部分放電検出装置を示す回路図である。
【００１１】
図２に示すように、まず、測定すべき電力ケーブル線路Ｃの変電所側端には課電電圧信号検出部１が、電力ケーブル線路Ｃの絶縁接続部ＩＪには部分放電信号検出部２がそれぞれ配置され、部分放電信号検出部２と課電電圧信号検出部１間には電力ケーブル線路Ｃに沿って光ファイバ３が布設されている。
【００１２】
課電用トランス１２は、課電電圧位相を監視するためのモニタ端子１１を有し、モニタ端子１１は、課電電圧信号検出部１を構成する。課電用トランス１２を介して電力ケーブル線路Ｃに試験用の交流電圧が印加されている。課電電圧信号検出部１には、モニタ端子１１を介して電力ケーブル線路Ｃの課電電圧信号が取込まれる。
【００１３】
また、部分放電信号検出部２は、絶縁接続部ＩＪの両側に取付けられる一対の箔電極２１ａ、２１ｂと、この箔電極２１ａ、２１ｂにリード線を介して接続される部分放電測定器２２とを備えている。部分放電信号検出部２には、箔電極２１ａ、２１ｂを介して電力ケーブル線路Ｃで発生した部分放電信号が取込まれる。
【００１４】
以上の構成において、課電電圧信号検出部１であるモニタ端子１１を介して取込まれた課電電圧信号は、光信号に変換されて光ファイバ３を介して部分放電信号検出部２まで伝送され、部分放電信号検出部２において電気信号に変換される。
【００１５】
部分放電信号検出部２は、課電電圧信号に基づく課電電圧位相と、部分放電信号検出部２において箔電極２１ａ、２１ｂを介して取込まれた検出信号との関係から、検出信号が部分放電信号かノイズかを判別する。図１に示すように、部分放電信号検出部２は、課電電圧位相の第１象限及び第３象限に、箔電極２１ａ、２１ｂを介して取込まれた検出信号が集中して発生している場合は、検出信号は部分放電信号Ｓｐと判断し、また、課電電圧位相の第２象限（π／２〜π）及び第４象限（３π／２〜２π）に検出信号が集中して発生している場合や、全象限にわたって発生している場合は、検出信号はノイズと判断する。なお、検出信号を光ファイバ３を用いて伝送していることから、上記（３）の商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の誘導の影響は回避される。
【００１６】
図２の部分放電検出方法は、課電電圧信号検出部１により課電電圧信号を取込み、この課電電圧信号を信号ケーブル又は光ファイバ３等を介して部分放電信号検出部２まで伝送する。このため、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２間に一時的に光ファイバ等を布設しなければならない。事前に光ファイバ３等の布設作業が必要となる上、測定後において光ファイバ３等の撤去作業が必要になり、特にケーブル線路が地下に埋設されている場合は、アクセスしにくく、コスト的にも割高になる。
【００１７】
また、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２の間に道路や川がある場合や課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２が非常に離れている場合、現実的に信号線用の光ファイバ等を延線することは不可能であった。
【００１８】
一方、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２間に既に布設されている光ファイバ３等を利用する方法も考えられるが、この場合においては、既設の光ファイバ３等の一端を課電電圧信号検出部に接続し、他端を部分放電信号検出部に接続しなければならないことから、部分放電測定の準備等に長時間を要する。また、測定後に光ファイバ３等の両端を課電電圧信号検出部１及び部分放電信号検出部２から切離しなければならない。
【００１９】
特許文献１には、地下マンホール内電力ケーブル線路から検出した部分放電パルス信号をマンホール蓋などをアンテナとして無線方式により送信し、地上では部分放電計測処理部の受信アンテナで受信し、部分放電計測処理部で測定する部分放電測定方法が記載されている。
【００２０】
特許文献２には、各々の部分放電測定装置を設けた場所にＧＰＳ（Global Positioning System）受信装置を設置し、ＧＰＳ衛星が発信する時刻信号を基準にして、課電電圧位相と部分放電信号検出部で検出した検出信号との関係を求めることによる部分放電検出方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平６-１１５３４号公報
【特許文献２】特開２００３−７５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１に記載の部分放電検出方法は、無線方式による伝送方法が示唆されているだけで、具体的な伝送方法と装置については何ら開示されていない。例えば、無線送信機として携帯電話機を使うことを想定した場合、携帯無線機は人間の音声の伝送が目的のため、周波数特性は２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度になり、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号（商用周波数）を直接送信することは不可能である。
【００２３】
特許文献２に記載の部分放電検出方法は、ＧＰＳ衛星が発信する時刻信号を課電電圧信号及び部分放電信号と同時に各々受信・記録し、時刻信号を基準にして、課電電圧信号の位相と部分放電信号検出部で検出した検出信号との関係を、演算により求める方法であって、課電電圧情報そのものを部分放電信号検出部側に伝送するものではない。したがって、ＧＰＳ受信装置が必要になることは勿論のこと、各ＧＰＳ衛星が発信する時刻と課電電圧位相とのデータマッチングの演算が必要となり装置規模が大きくなる可能性がある。また、ＧＰＳ受信が利用できない環境及び状況では、課電電圧位相を用いた部分放電検出を行うことができない。
【００２４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストに課電電圧の情報を送ることができる部分放電検出装置及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】
【００２５】
本発明の部分放電検出装置は、課電電圧信号を取得する課電電圧取得部と、前記課電電圧信号に同期した信号を生成する同期信号生成部と、生成した信号を無線伝送する無線伝送部と、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調する復調部と、部分放電信号を検出する部分放電信号検出部と、復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する測定部と、を備える構成を採る。
【００２６】
本発明の部分放電検出方法は、課電電圧信号を取得するステップと、前記課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、生成した信号を無線伝送するステップと、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、部分放電信号を検出するステップと、復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストな部分放電検出装置及び部分放電検出方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】課電電圧と電力ケーブル線路に発生する部分放電信号との関係を示す図
【図２】従来の電力ケーブル線路における部分放電検出装置を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態１に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図
【図４】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の課電電圧に同期した信号の取り込みを示す図
【図５】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の周波数特性、電圧特性、位相特性、部分放電模擬パルス検出を測定する測定回路を示す図
【図６】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の周波数特性及び電圧特性を示す図
【図７】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の位相特性を示す図
【図８】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の入出力特性を示す図
【図９】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の矩形波入力時の携帯電話機の入出力波形を示す図
【図１０】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の部分放電模擬パルス入力時の携帯電話機の入出力波形を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図である。本実施の形態の部分放電検出装置及び部分放電検出方法は、課電電圧の情報を送る課電情報伝送システムに適用した例である。
【００３１】
図３において、課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０（課電電圧取得部）と、正弦波・矩形波変換回路１２１及びレベル調整回路１２２からなる送信側調整器１２０（同期信号生成部）と、無線伝送装置としての携帯電話機１３０，１４０（無線伝送部）と、受信側調整器であるレベル調整回路１５０（復調部）と、部分放電測定器１６０（部分放電信号検出部）と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１７０（測定部）とを備えて構成される。
【００３２】
上記課電装置１１０、正弦波・矩形波変換回路１２１、レベル調整回路１２２、及び携帯電話機１３０は、課電場所に設置され、携帯電話機１４０、レベル調整回路１５０、部分放電測定器１６０、及びＰＣ１７０は、測定すべき電力ケーブル線路の近傍など測定場所に設置される。
【００３３】
課電装置１１０は、分圧器や接地線などから課電電圧信号を取り込む。課電装置１１０は、例えば図２に示す従来例と同様に、測定すべき電力ケーブル線路の変電所側端に配置された課電電圧信号検出部を備える。電力ケーブル線路には、課電電圧位相を監視するためのモニタ端子を有する課電用トランスを介して試験用の交流電圧が印加されている。課電装置１１０は、このモニタ端子を介して電力ケーブル線路の課電電圧信号を取り込む。
【００３４】
正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込み、課電電圧信号に同期した矩形波に変換する。なお、課電装置１１０から課電電圧信号に同期した矩形波を得られる場合、正弦波・矩形波変換回路１２１は不要である。課電電圧信号に同期した矩形波とすることで、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号情報を、音声帯域の周波数特性、具体的には２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度の周波数成分を有する信号とすることができる。
【００３５】
レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整する。例えば、携帯電話機１３０の入力レベルは１５ｍＶｐ程度に抑える必要がある。課電装置１１０あるいは正弦波・矩形波変換回路１２１等から出力される矩形波は、約１０Ｖ程度と予想されるため、レベル調整回路１２２は、約１／１０００（−６０ｄＢ）に減衰させる必要がある。レベル調整回路１２２は、減衰率を調整できるアッテネータを内蔵／外付けで持つことが好ましい。
【００３６】
本実施の形態では、無線伝送装置として携帯電話機１３０，１４０を例に採っている。無線伝送装置としてはこのほか、ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）や携帯情報端末（以下、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）という）などの無線通信端末がある。
【００３７】
携帯電話機１３０，１４０は、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送する。矩形波を無線伝送することで音声帯域の周波数特性の信号で送受信することができる。
【００３８】
携帯電話機１３０，１４０間の無線通信は、キャリア無線通信システム１８０の電波を送受信して無線通信を行う。キャリア無線通信システム１８０は、キャリアサーバ１８１と、キャリアサーバ１８１に接続される専用回線からなるキャリア網１８２と、キャリア網１８２に接続される携帯電話機の複数の基地局１８３とを備えて構成される。キャリアサーバ１８１は、基地局１８３をキャリア網１８２で結ぶキャリアのネットワーク上のサーバである。キャリア網１８２は、移動体通信網、公衆電話網、ＬＡＮやインターネットなどから構成するネットワークであり、有線系又は無線系などネットワークの種類とプロトコルの種類は特に問わない。基地局１８３は、携帯電話機１３０，１４０からの電波をアンテナを経由して送受信し、キャリア網１８２を通じてキャリアサーバ１８１に接続する。キャリア網１８２及び基地局１８３は、携帯電話機１３０，１４０において情報の送受信を行う際に、自端末と相手端末を接続する。
【００３９】
なお、キャリア以外のネットワークを使った無線伝送については実施の形態２により後述する。
【００４０】
レベル調整回路１５０は、無線伝送によりパルス状に変形した出力信号の立上がり及び立下がりを基にした課電電圧情報として復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整する。本実施の形態では、レベル調整回路１５０は、無線伝送によりパルス状に変形した出力信号の、いわゆる立上がりエッジと立下がりエッジを基に課電電圧情報を復調しているが、立上がりか立下がりのいずれか一方を用いてもよい。
【００４１】
部分放電測定器１６０は、測定すべき電力ケーブル線路から部分放電パルス信号を検出する。部分放電測定器１６０は、例えば図２に示す従来例と同様に、電力ケーブル線の絶縁接続部の両側に取付けられる一対の箔電極にリード線を介して接続し、箔電極を介して電力ケーブル線路で発生した部分放電信号を取込む。
【００４２】
ＰＣ１７０は、部分放電測定器１６０により検出された部分放電信号（ノイズを含む）と携帯電話機１３０，１４０により伝送され、レベル調整回路１５０で復調された課電電圧情報とを関連付けて解析して表示部１７１に表示する。絶縁診断の一種である部分放電測定の場合、部分放電パルスは電力ケーブル線路に課電されている課電電圧情報と密接な関連を有している。ＰＣ１７０は、携帯電話機１３０，１４０から伝送された課電電圧情報を、部分放電測定と関連付けて解析することで、信頼性の高い部分放電測定結果を表示部１７１に表示することができる。
【００４３】
ＰＣ１７０は、補正部として機能する場合、伝送された課電電圧情報と部分放電測定とを関連付けて解析する場合の各種調整（例えば、同期信号表示、トリガレベル調整、位相遅れ補正）を行う。同期信号表示、トリガレベル調整、及び位相遅れ補正については、後述する。
【００４４】
なお、伝送された課電電圧情報と部分放電測定との関連付けは、部分放電測定器１６０が行う構成でもよい。このように構成すれば、部分放電信号検出部と測定部は一つにまとまり、ＰＣ１７０の接続は不要である。
【００４５】
また、上記課電装置１１０（課電電圧取得部）、送信側調整器１２０（同期信号生成部）、携帯電話機１３０，１４０（無線伝送部）、レベル調整回路１５０（復調部）、部分放電測定器１６０（部分放電信号検出部）、ＰＣ１７０（測定部）の構成要素は、代表例を挙げたものであり、どのような回路部でも構わない。
【００４６】
以下、上述のように構成された課電情報伝送システム１００の動作について説明する。
【００４７】
図４は、課電電圧に同期した信号の取り込みを示す図である。
【００４８】
図４に示すように、課電装置１１０は、課電電圧信号（正弦波）を取り込む。正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電電圧信号と同期した矩形波信号（１０Ｖ程度）を出力する。出力された矩形波信号は、課電電圧信号のゼロクロス位置で立上がりと立下がりとなるため、課電電圧位相の信号として扱い易い。課電電圧信号は、正弦波である例を示したが、正弦波である必要はなく、課電周波数と同期した信号であればどのような波形でもよい。
【００４９】
課電電圧情報として、課電電圧位相を知るには、矩形波そのものではなく、矩形波の立上がりと立下がりの位置（時間情報）を伝送できればよい。また、矩形波の立上がりと立下りの信号はレベルを調整する。矩形波の立上がりと立下り信号は、微分回路により、またレベル調整は減衰回路によりそれぞれ簡単に生成することができる。本実施の形態では、課電電圧信号と同期した矩形波の出力とレベル調整を送信側調整器１２０で行っている。具体的には、正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込んで課電電圧信号に同期した矩形波に変換する。なお、課電装置１１０が、課電電圧信号と同期した矩形波信号を出力するタイプであれば、正弦波・矩形波変換回路１２１は、不要である。
【００５０】
レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを、携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整する。本実施の形態では、レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを、１０ｍＶｐ程度に調整する。
【００５１】
パルス状の信号を伝送するためには、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性を知る必要がある。以下、図５乃至図１０を参照して実測例について説明する。
【００５２】
図５は、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性、電圧特性、位相特性、部分放電模擬パルス検出を測定する測定回路を示す図である。
【００５３】
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する正弦波及び矩形波、部分放電に対応する模擬パルスをそれぞれ発生する。信号発生器１９１により発生した信号（正弦波、矩形波、及び模擬パルス）は、携帯電話機１３０と波形確認用オシロスコープ１９２と部分放電測定器１６０とに入力される。また、携帯電話機１４０の出力は、波形確認用オシロスコープ１９２及び部分放電測定器１６０に入力される。ＰＣ１７０は、信号発生器１９１により発生した信号（正弦波、矩形波、及び模擬パルス）と、伝送された信号とを関連付けて表示部１７１に表示する。ＰＣ１７０は、補正部として同期信号表示、トリガレベル調整、位相遅れ補正などの調整を行う。
【００５４】
[正弦波入力時の出力波形]
（携帯電話機１３０，１４０の周波数特性）
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する正弦波（図示せず）を発生し、携帯電話機１３０に入力する。携帯電話機１３０は、信号発生器１９１により発生した正弦波を伝送し、携帯電話機１４０は、伝送された信号を受信する。波形確認用オシロスコープ１９２は、携帯電話機１３０に入力される信号と携帯電話機１４０からの出力を比較できるように表示する。
【００５５】
図６は、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性及び電圧特性を示す図である。使用した携帯電話機１３０，１４０の周波数帯域は、３００Ｈｚ〜３６００Ｈｚである。図６に示すように、入力レベルが１０−１５ｍＶｐでは出力は飽和しない。入力レベルが１７ｍＶｐ以上になると、出力は飽和し、この飽和レベルは約８８０ｍＶｐである。なお、飽和レベルは携帯電話機１３０，１４０の機種により異なる。
【００５６】
（携帯電話機１３０，１４０の位相特性）
図７は、携帯電話機１３０，１４０の位相特性を示す図である。図７（ａ）に示すように、携帯電話機１３０，１４０の周波数帯域３００Ｈｚ〜３６００Ｈｚにおいて、周波数により位相遅れが発生する。例えば周波数１０００Ｈｚでは、位相遅れは発生しないが、周波数１２００Ｈｚでは、約２５０度もの位相遅れが発生する。位相遅れは、図７（ｂ）に示すように、入力波形に対する出力波形の位相の遅れである。図７（ａ）に示すように、周波数により位相遅れは変化する。しかし周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。
【００５７】
（携帯電話機１３０，１４０の入出力波形特性）
図８は、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した携帯電話機１３０，１４０の入出力特性を示す図であり、図８（ａ）は入力（周波数５００Ｈｚ，入力レベル１５ｍＶｐ）の入出力波形を、図８（ｂ）は入力（周波数１０００Ｈｚ，入力レベル１５ｍＶｐ）の入出力波形を示す。図８に示すように、周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。したがって、周波数を一定にし、あらかじめ伝送時の位相ずれを補正しておけば、課電電圧位相の情報として適用が可能になる。
【００５８】
[矩形波入力時の出力波形]
図９は、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した矩形波入力時の携帯電話機１３０，１４０の入出力波形を示す図であり、図９（ａ）は矩形波（周波数３０Ｈｚ，入力波形８ｍＶｐ）の入出力波形を、図９（ｂ）は矩形波（周波数７５Ｈｚ，入力波形８ｍＶｐ）の入出力波形を示す。一般に、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性は、２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度とされており、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号（商用周波数）を正弦波で送信することは不可能である。しかし、本実施の形態では、多くの周波数成分を有する矩形波を使用することにより、矩形波の立上がり又は立下がり部分には高周波成分を含むこととなり、２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度の周波数特性である携帯電話機１３０，１４０での伝送が可能となる。
【００５９】
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号（正弦波）に対応する矩形波を発生し、携帯電話機１３０に入力する。携帯電話機１３０は、信号発生器１９１により発生した矩形波を伝送し、携帯電話機１４０は、伝送された信号を受信する。波形確認用オシロスコープ１９２は、携帯電話機１３０に入力される波形と携帯電話機１４０からの波形を比較表示する。
【００６０】
図９に示すように、矩形波を携帯電話機１３０に入力すると、携帯電話機１４０からはパルス状の波形が出力された。これは図６に示すように、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性が一種のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）となっており、矩形波の立上がりと立下がりが強調されたことによる。このため、矩形波の立上がりと立下り信号を生成する微分回路は不要になる。また、図９（ａ）では位相遅れがみられるが、矩形波入力時においても周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。
【００６１】
[部分放電模擬パルス入力時の出力波形]
図５ａ．に示すように、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する矩形波信号を発生し、携帯電話機１３０に入力する。また、図５ｂ．に示すように、信号発生器１９１は、部分放電模擬パルスを矩形波と同期させ、１周期に４回発生し、部分放電測定器１６０に入力する。携帯電話機１３０は、位相信号（矩形波）を伝送し、この信号と同期させた部分放電模擬パルス信号を部分放電測定器１６０で測定する。図５ｃ．に示すように、携帯電話機１４０からは矩形波がパルス状の波形として出力される。携帯電話機１３０，１４０の入出力は、携帯電話機１３０，１４０の汎用のマイク端子及びイヤホン端子に接続する。
【００６２】
図１０は、部分放電模擬パルス入力時の携帯電話機１３０，１４０の入出力波形を示す図であり、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した波形である。
【００６３】
図１０に示すように、携帯電話機１３０への入力波形は、矩形波（周波数３０Ｈｚ，８ｍＶｐ）であり、図１０矢印が携帯電話機１４０からの出力波形を示す。また、図１０破線で囲んだ楕円が矩形波に同期させた部分放電模擬パルスである。部分放電模擬パルスは、１周期に４回発生させている。
【００６４】
図１０に示すように、矩形波の立上がり（課電電圧信号のゼロ度に相当する）と検出波形の位相差は、−４２度である。位相差の極性は、右にずれれば正、左にずれれば負である。この伝送時の位相ずれ（ここでは−４２度）は、位相補正により調整することができる。この場合、図１０の画面左端が課電電圧位相のゼロ度となる。
【００６５】
以上により、課電電圧信号に同期した矩形波を携帯電話機１３０により送信し、課電電圧信号に同期したパルス状波形の信号を携帯電話機１４０により受信できることが確認できた。
【００６６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込んで、矩形波に変換する正弦波・矩形波変換回路１２１と、矩形波を携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整するレベル調整回路１２２と、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送にて送受信する携帯電話機１３０，１４０と、無線伝送された信号から課電電圧情報として復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整するレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０とを備え、ＰＣ１７０は、無線伝送された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するので、無線を利用することから事前の信号ケーブルや光ファイバの延線が不要で、殆どの測定場所で利用することができる。光ファイバを布設する従来例に比較して、電力ケーブル線路の部分放電測定を簡易にかつ迅速に行うことができ、格段の低コスト化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、課電電圧信号を取得するステップと、課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、生成した信号を無線伝送するステップと、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、部分放電を検出するステップと、復調された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップを有する部分放電検出方法を提供することができる。この部分放電検出方法の各ステップの一部又は全部は、例えばコンピュータプログラムでも実現可能である。
【００６８】
特に、本実施の形態では、無線伝送装置として、汎用かつ安価な携帯電話機１３０，１４０を利用しているので、実施が容易で殆どの測定場所で課電電圧位相情報が得られるため、精度の良い部分放電パルス測定をすることができる。すなわち、無線に関するハードは簡単に準備することができる。また、課電電圧位相をパラメータとした部分放電パルスの解析が可能となるので、部分放電パルスとノイズとの識別、測定サンプル以外からの部分放電パルスの識別が可能となる。
【００６９】
また、特許文献２記載の装置のようなＧＰＳ受信装置は不要であり、高精度な演算も必要とされない。また、ＧＰＳ受信が利用できない環境及び状況であっても、ＧＰＳ受信環境よりも格段に広範囲な、あらゆる測定場所において課電電圧位相を用いた部分放電検出を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、無線伝送装置としてキャリア通信を行う携帯電話機１３０，１４０を例に説明したが、課電電圧信号を無線伝送により伝送できるものであればよく、キャリア通信には限定されない。実施の形態２は、無線伝送装置としてキャリア以外の無線伝送装置を用いた例について説明する。
【００７１】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図である。図３と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００７２】
図１１において、課電情報伝送システム２００は、課電装置１１０と、正弦波・矩形波変換回路１２１及びレベル調整回路１２２からなる送信側調整器１２０と、無線伝送装置としての携帯電話機２３０，２４０（無線伝送部）と、受信側調整器であるレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０と、ＰＣ１７０とを備えて構成される。
【００７３】
上記課電装置１１０、正弦波・矩形波変換回路１２１、レベル調整回路１２２、及び携帯電話機２３０は、課電場所に設置され、携帯電話機２４０、レベル調整回路１５０、部分放電測定器１６０、及びＰＣ１７０は、測定すべき電力ケーブル線路の近傍など測定場所に設置される。
【００７４】
携帯電話機２３０，２４０は、キャリア以外の無線伝送装置としてＩＥＥＥ８０２．１１ｘ規格に基づく無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network）を備える。
【００７５】
また、キャリア以外のネットワークに接続可能な携帯端末であればよく、上記ＷＬＡＮのほか、Bluetooth（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）が使用される。ＷＬＡＮは、ＷＬＡＮ機能を持つ携帯ノート型パソコン、ＰＤＡなどの携帯情報端末に幅広く用いられている。より低消費電力が要求される携帯電話機では、Bluetooth（登録商標），ＵＷＢなどの小電力近距離双方向無線通信方式が注目されている。
【００７６】
また、無線伝送装置として携帯電話機２３０，２４０を例に採っている。上記携帯電話機に限らず、ＰＨＳやＰＤＡなどの携帯情報端末でもよい。また、ＰＣＭＣＩＡカード，ＣＦカード形状のBluetooth（登録商標）接続装置など、形態は限定されない。
【００７７】
携帯電話機２３０，２４０は、実施の形態１の携帯電話機１３０，１４０と同様の方法で課電電圧信号に同期する矩形波を無線伝送する。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、課電情報伝送システム２００は、キャリア以外の無線伝送機能を備える携帯電話機２３０，２４０を用いて、課電電圧情報を無線伝送しているので、実施の形態１と同様の効果、すなわち課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストに課電電圧の情報を送ることができる。
【００７９】
特に、キャリア以外のローカルネットワークであることで、より秘匿性のある環境で測定の信頼性を高めることができる。また、キャリアの電波がとどかない構内などにおいても実施可能であり、より一層測定できる場所と対象を広げることができる。
【００８０】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、携帯端末装置として携帯電話機に適用した例について説明しているが、無線伝送できる機器であれば携帯電話機に限らず、どのような装置であってもよい。但し設置移動の容易性の観点から、携帯機器であることが好ましい。
【００８１】
また、上記各実施の形態では、課電情報伝送システム、部分放電検出装置及び部分放電検出方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、装置は部分放電測定装置、方法は現地部分放電測定方法等であってもよい。
【００８２】
さらに、上記課電情報伝送システムを構成する各部、例えばレベル調整回路等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【００８３】
以上説明した部分放電検出方法は、この部分放電検出方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る部分放電検出装置及び部分放電検出方法は、電力ケーブル線路から取込んだ微小な検出信号が部分放電信号か否かを判別する場合に有用な部分放電検出装置及び部分放電検出方法に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１００，２００ 課電情報伝送システム
１１０ 課電装置（課電電圧取得部）
１２０ 送信側調整器（同期信号生成部）
１２１ 正弦波・矩形波変換回路
１２２ レベル調整回路
１３０，１４０，２３０，２４０ 携帯電話機（無線伝送部）
１５０ レベル調整回路（復調部）
１６０ 部分放電測定器（部分放電信号検出部）
１７０ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）（測定部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分放電検出装置及び部分放電検出方法に係り、特に、電力ケーブル線路から取込んだ微小な検出信号が部分放電信号か否かを高精度に測定する部分放電検出装置及び部分放電検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブル線路（具体的にはジョイントや終端接続部）の竣工試験においては、健全性の確認の一環として、部分放電信号の検出による絶縁診断が行われている。かかる絶縁診断においては、微小な信号を検出するため、高感度な測定が必要となる。しかし高感度になるほどノイズの影響も大きく、測定系にノイズ信号が侵入するおそれがあるため、このノイズ信号と真の信号、すなわち実際に電力ケーブル線路に発生している部分放電信号とを峻別することが重要となる。
【０００３】
図１は、電力ケーブル線路に印加されている電圧（以下、課電電圧という）と電力ケーブル線路に発生する部分放電信号との関係を示す図である。
【０００４】
図１に示すように、電力ケーブル線路における部分放電信号は、課電電圧の位相と密接な関係（課電電圧位相と同期して発生する）があることが知られている。すなわち、図１に示すように、電力ケーブル線路の課電電圧の１サイクル中における部分放電信号Ｓｐは、課電電圧位相の第１象限（０〜π／２）と第３象限（π〜３π／２）で集中して発生する。電力ケーブル線路から取込んだ検出信号と課電電圧位相との関係から、検出信号が部分放電信号であるかノイズであるかを判別することができる。
【０００５】
しかし、現場での測定において課電電圧を得ることは、以下の理由から非常に難しい。
【０００６】
（１）測定対象が課電装置の場所から離れているため、課電電圧の情報の取得が困難である。
【０００７】
（２）ケーブル線路が地中に埋設され、ケーブルの接地線にアクセスし難い。
【０００８】
（３）ケーブルの接地線にアクセスできたとしても周囲の商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の大きな誘導に影響され、課電電圧信号を精確に検出できない。
【０００９】
また、放電の発生はばらつくため、確実な判断には多数の発生パターンをサンプルして判断することが求められる。いずれにしても、現場測定において、精確な部分放電測定を行うには課電電圧の情報を得ることが不可欠である。
【００１０】
図２は、電力ケーブル線路における部分放電検出装置を示す回路図である。
【００１１】
図２に示すように、まず、測定すべき電力ケーブル線路Ｃの変電所側端には課電電圧信号検出部１が、電力ケーブル線路Ｃの絶縁接続部ＩＪには部分放電信号検出部２がそれぞれ配置され、部分放電信号検出部２と課電電圧信号検出部１間には電力ケーブル線路Ｃに沿って光ファイバ３が布設されている。
【００１２】
課電用トランス１２は、課電電圧位相を監視するためのモニタ端子１１を有し、モニタ端子１１は、課電電圧信号検出部１を構成する。課電用トランス１２を介して電力ケーブル線路Ｃに試験用の交流電圧が印加されている。課電電圧信号検出部１には、モニタ端子１１を介して電力ケーブル線路Ｃの課電電圧信号が取込まれる。
【００１３】
また、部分放電信号検出部２は、絶縁接続部ＩＪの両側に取付けられる一対の箔電極２１ａ、２１ｂと、この箔電極２１ａ、２１ｂにリード線を介して接続される部分放電測定器２２とを備えている。部分放電信号検出部２には、箔電極２１ａ、２１ｂを介して電力ケーブル線路Ｃで発生した部分放電信号が取込まれる。
【００１４】
以上の構成において、課電電圧信号検出部１であるモニタ端子１１を介して取込まれた課電電圧信号は、光信号に変換されて光ファイバ３を介して部分放電信号検出部２まで伝送され、部分放電信号検出部２において電気信号に変換される。
【００１５】
部分放電信号検出部２は、課電電圧信号に基づく課電電圧位相と、部分放電信号検出部２において箔電極２１ａ、２１ｂを介して取込まれた検出信号との関係から、検出信号が部分放電信号かノイズかを判別する。図１に示すように、部分放電信号検出部２は、課電電圧位相の第１象限及び第３象限に、箔電極２１ａ、２１ｂを介して取込まれた検出信号が集中して発生している場合は、検出信号は部分放電信号Ｓｐと判断し、また、課電電圧位相の第２象限（π／２〜π）及び第４象限（３π／２〜２π）に検出信号が集中して発生している場合や、全象限にわたって発生している場合は、検出信号はノイズと判断する。なお、検出信号を光ファイバ３を用いて伝送していることから、上記（３）の商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の誘導の影響は回避される。
【００１６】
図２の部分放電検出方法は、課電電圧信号検出部１により課電電圧信号を取込み、この課電電圧信号を信号ケーブル又は光ファイバ３等を介して部分放電信号検出部２まで伝送する。このため、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２間に一時的に光ファイバ等を布設しなければならない。事前に光ファイバ３等の布設作業が必要となる上、測定後において光ファイバ３等の撤去作業が必要になり、特にケーブル線路が地下に埋設されている場合は、アクセスしにくく、コスト的にも割高になる。
【００１７】
また、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２の間に道路や川がある場合や課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２が非常に離れている場合、現実的に信号線用の光ファイバ等を延線することは不可能であった。
【００１８】
一方、課電電圧信号検出部１と部分放電信号検出部２間に既に布設されている光ファイバ３等を利用する方法も考えられるが、この場合においては、既設の光ファイバ３等の一端を課電電圧信号検出部に接続し、他端を部分放電信号検出部に接続しなければならないことから、部分放電測定の準備等に長時間を要する。また、測定後に光ファイバ３等の両端を課電電圧信号検出部１及び部分放電信号検出部２から切離しなければならない。
【００１９】
特許文献１には、地下マンホール内電力ケーブル線路から検出した部分放電パルス信号をマンホール蓋などをアンテナとして無線方式により送信し、地上では部分放電計測処理部の受信アンテナで受信し、部分放電計測処理部で測定する部分放電測定方法が記載されている。
【００２０】
特許文献２には、各々の部分放電測定装置を設けた場所にＧＰＳ（Global Positioning System）受信装置を設置し、ＧＰＳ衛星が発信する時刻信号を基準にして、課電電圧位相と部分放電信号検出部で検出した検出信号との関係を求めることによる部分放電検出方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平６-１１５３４号公報
【特許文献２】特開２００３−７５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１に記載の部分放電検出方法は、無線方式による伝送方法が示唆されているだけで、具体的な伝送方法と装置については何ら開示されていない。例えば、無線送信機として携帯電話機を使うことを想定した場合、携帯無線機は人間の音声の伝送が目的のため、周波数特性は２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度になり、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号（商用周波数）を直接送信することは不可能である。
【００２３】
特許文献２に記載の部分放電検出方法は、ＧＰＳ衛星が発信する時刻信号を課電電圧信号及び部分放電信号と同時に各々受信・記録し、時刻信号を基準にして、課電電圧信号の位相と部分放電信号検出部で検出した検出信号との関係を、演算により求める方法であって、課電電圧情報そのものを部分放電信号検出部側に伝送するものではない。したがって、ＧＰＳ受信装置が必要になることは勿論のこと、各ＧＰＳ衛星が発信する時刻と課電電圧位相とのデータマッチングの演算が必要となり装置規模が大きくなる可能性がある。また、ＧＰＳ受信が利用できない環境及び状況では、課電電圧位相を用いた部分放電検出を行うことができない。
【００２４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストに課電電圧の情報を送ることができる部分放電検出装置及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】
【００２５】
本発明の部分放電検出装置は、課電電圧信号を取得する課電電圧取得部と、前記課電電圧信号に同期した信号を生成する同期信号生成部と、生成した信号を無線伝送する無線伝送部と、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調する復調部と、部分放電信号を検出する部分放電信号検出部と、復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する測定部と、を備える構成を採る。
【００２６】
本発明の部分放電検出方法は、課電電圧信号を取得するステップと、前記課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、生成した信号を無線伝送するステップと、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、部分放電信号を検出するステップと、復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストな部分放電検出装置及び部分放電検出方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】課電電圧と電力ケーブル線路に発生する部分放電信号との関係を示す図
【図２】従来の電力ケーブル線路における部分放電検出装置を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態１に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図
【図４】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の課電電圧に同期した信号の取り込みを示す図
【図５】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の周波数特性、電圧特性、位相特性、部分放電模擬パルス検出を測定する測定回路を示す図
【図６】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の周波数特性及び電圧特性を示す図
【図７】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の位相特性を示す図
【図８】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の携帯電話機の入出力特性を示す図
【図９】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の矩形波入力時の携帯電話機の入出力波形を示す図
【図１０】上記実施の形態１に係る部分放電検出装置の部分放電模擬パルス入力時の携帯電話機の入出力波形を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図である。本実施の形態の部分放電検出装置及び部分放電検出方法は、課電電圧の情報を送る課電情報伝送システムに適用した例である。
【００３１】
図３において、課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０（課電電圧取得部）と、正弦波・矩形波変換回路１２１及びレベル調整回路１２２からなる送信側調整器１２０（同期信号生成部）と、無線伝送装置としての携帯電話機１３０，１４０（無線伝送部）と、受信側調整器であるレベル調整回路１５０（復調部）と、部分放電測定器１６０（部分放電信号検出部）と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１７０（測定部）とを備えて構成される。
【００３２】
上記課電装置１１０、正弦波・矩形波変換回路１２１、レベル調整回路１２２、及び携帯電話機１３０は、課電場所に設置され、携帯電話機１４０、レベル調整回路１５０、部分放電測定器１６０、及びＰＣ１７０は、測定すべき電力ケーブル線路の近傍など測定場所に設置される。
【００３３】
課電装置１１０は、分圧器や接地線などから課電電圧信号を取り込む。課電装置１１０は、例えば図２に示す従来例と同様に、測定すべき電力ケーブル線路の変電所側端に配置された課電電圧信号検出部を備える。電力ケーブル線路には、課電電圧位相を監視するためのモニタ端子を有する課電用トランスを介して試験用の交流電圧が印加されている。課電装置１１０は、このモニタ端子を介して電力ケーブル線路の課電電圧信号を取り込む。
【００３４】
正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込み、課電電圧信号に同期した矩形波に変換する。なお、課電装置１１０から課電電圧信号に同期した矩形波を得られる場合、正弦波・矩形波変換回路１２１は不要である。課電電圧信号に同期した矩形波とすることで、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号情報を、音声帯域の周波数特性、具体的には２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度の周波数成分を有する信号とすることができる。
【００３５】
レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整する。例えば、携帯電話機１３０の入力レベルは１５ｍＶｐ程度に抑える必要がある。課電装置１１０あるいは正弦波・矩形波変換回路１２１等から出力される矩形波は、約１０Ｖ程度と予想されるため、レベル調整回路１２２は、約１／１０００（−６０ｄＢ）に減衰させる必要がある。レベル調整回路１２２は、減衰率を調整できるアッテネータを内蔵／外付けで持つことが好ましい。
【００３６】
本実施の形態では、無線伝送装置として携帯電話機１３０，１４０を例に採っている。無線伝送装置としてはこのほか、ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）や携帯情報端末（以下、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）という）などの無線通信端末がある。
【００３７】
携帯電話機１３０，１４０は、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送する。矩形波を無線伝送することで音声帯域の周波数特性の信号で送受信することができる。
【００３８】
携帯電話機１３０，１４０間の無線通信は、キャリア無線通信システム１８０の電波を送受信して無線通信を行う。キャリア無線通信システム１８０は、キャリアサーバ１８１と、キャリアサーバ１８１に接続される専用回線からなるキャリア網１８２と、キャリア網１８２に接続される携帯電話機の複数の基地局１８３とを備えて構成される。キャリアサーバ１８１は、基地局１８３をキャリア網１８２で結ぶキャリアのネットワーク上のサーバである。キャリア網１８２は、移動体通信網、公衆電話網、ＬＡＮやインターネットなどから構成するネットワークであり、有線系又は無線系などネットワークの種類とプロトコルの種類は特に問わない。基地局１８３は、携帯電話機１３０，１４０からの電波をアンテナを経由して送受信し、キャリア網１８２を通じてキャリアサーバ１８１に接続する。キャリア網１８２及び基地局１８３は、携帯電話機１３０，１４０において情報の送受信を行う際に、自端末と相手端末を接続する。
【００３９】
なお、キャリア以外のネットワークを使った無線伝送については実施の形態２により後述する。
【００４０】
レベル調整回路１５０は、無線伝送によりパルス状に変形した出力信号の立上がり及び立下がりを基にした課電電圧情報として復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整する。本実施の形態では、レベル調整回路１５０は、無線伝送によりパルス状に変形した出力信号の、いわゆる立上がりエッジと立下がりエッジを基に課電電圧情報を復調しているが、立上がりか立下がりのいずれか一方を用いてもよい。
【００４１】
部分放電測定器１６０は、測定すべき電力ケーブル線路から部分放電パルス信号を検出する。部分放電測定器１６０は、例えば図２に示す従来例と同様に、電力ケーブル線の絶縁接続部の両側に取付けられる一対の箔電極にリード線を介して接続し、箔電極を介して電力ケーブル線路で発生した部分放電信号を取込む。
【００４２】
ＰＣ１７０は、部分放電測定器１６０により検出された部分放電信号（ノイズを含む）と携帯電話機１３０，１４０により伝送され、レベル調整回路１５０で復調された課電電圧情報とを関連付けて解析して表示部１７１に表示する。絶縁診断の一種である部分放電測定の場合、部分放電パルスは電力ケーブル線路に課電されている課電電圧情報と密接な関連を有している。ＰＣ１７０は、携帯電話機１３０，１４０から伝送された課電電圧情報を、部分放電測定と関連付けて解析することで、信頼性の高い部分放電測定結果を表示部１７１に表示することができる。
【００４３】
ＰＣ１７０は、補正部として機能する場合、伝送された課電電圧情報と部分放電測定とを関連付けて解析する場合の各種調整（例えば、同期信号表示、トリガレベル調整、位相遅れ補正）を行う。同期信号表示、トリガレベル調整、及び位相遅れ補正については、後述する。
【００４４】
なお、伝送された課電電圧情報と部分放電測定との関連付けは、部分放電測定器１６０が行う構成でもよい。このように構成すれば、部分放電信号検出部と測定部は一つにまとまり、ＰＣ１７０の接続は不要である。
【００４５】
また、上記課電装置１１０（課電電圧取得部）、送信側調整器１２０（同期信号生成部）、携帯電話機１３０，１４０（無線伝送部）、レベル調整回路１５０（復調部）、部分放電測定器１６０（部分放電信号検出部）、ＰＣ１７０（測定部）の構成要素は、代表例を挙げたものであり、どのような回路部でも構わない。
【００４６】
以下、上述のように構成された課電情報伝送システム１００の動作について説明する。
【００４７】
図４は、課電電圧に同期した信号の取り込みを示す図である。
【００４８】
図４に示すように、課電装置１１０は、課電電圧信号（正弦波）を取り込む。正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電電圧信号と同期した矩形波信号（１０Ｖ程度）を出力する。出力された矩形波信号は、課電電圧信号のゼロクロス位置で立上がりと立下がりとなるため、課電電圧位相の信号として扱い易い。課電電圧信号は、正弦波である例を示したが、正弦波である必要はなく、課電周波数と同期した信号であればどのような波形でもよい。
【００４９】
課電電圧情報として、課電電圧位相を知るには、矩形波そのものではなく、矩形波の立上がりと立下がりの位置（時間情報）を伝送できればよい。また、矩形波の立上がりと立下りの信号はレベルを調整する。矩形波の立上がりと立下り信号は、微分回路により、またレベル調整は減衰回路によりそれぞれ簡単に生成することができる。本実施の形態では、課電電圧信号と同期した矩形波の出力とレベル調整を送信側調整器１２０で行っている。具体的には、正弦波・矩形波変換回路１２１は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込んで課電電圧信号に同期した矩形波に変換する。なお、課電装置１１０が、課電電圧信号と同期した矩形波信号を出力するタイプであれば、正弦波・矩形波変換回路１２１は、不要である。
【００５０】
レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを、携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整する。本実施の形態では、レベル調整回路１２２は、矩形波のレベルを、１０ｍＶｐ程度に調整する。
【００５１】
パルス状の信号を伝送するためには、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性を知る必要がある。以下、図５乃至図１０を参照して実測例について説明する。
【００５２】
図５は、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性、電圧特性、位相特性、部分放電模擬パルス検出を測定する測定回路を示す図である。
【００５３】
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する正弦波及び矩形波、部分放電に対応する模擬パルスをそれぞれ発生する。信号発生器１９１により発生した信号（正弦波、矩形波、及び模擬パルス）は、携帯電話機１３０と波形確認用オシロスコープ１９２と部分放電測定器１６０とに入力される。また、携帯電話機１４０の出力は、波形確認用オシロスコープ１９２及び部分放電測定器１６０に入力される。ＰＣ１７０は、信号発生器１９１により発生した信号（正弦波、矩形波、及び模擬パルス）と、伝送された信号とを関連付けて表示部１７１に表示する。ＰＣ１７０は、補正部として同期信号表示、トリガレベル調整、位相遅れ補正などの調整を行う。
【００５４】
[正弦波入力時の出力波形]
（携帯電話機１３０，１４０の周波数特性）
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する正弦波（図示せず）を発生し、携帯電話機１３０に入力する。携帯電話機１３０は、信号発生器１９１により発生した正弦波を伝送し、携帯電話機１４０は、伝送された信号を受信する。波形確認用オシロスコープ１９２は、携帯電話機１３０に入力される信号と携帯電話機１４０からの出力を比較できるように表示する。
【００５５】
図６は、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性及び電圧特性を示す図である。使用した携帯電話機１３０，１４０の周波数帯域は、３００Ｈｚ〜３６００Ｈｚである。図６に示すように、入力レベルが１０−１５ｍＶｐでは出力は飽和しない。入力レベルが１７ｍＶｐ以上になると、出力は飽和し、この飽和レベルは約８８０ｍＶｐである。なお、飽和レベルは携帯電話機１３０，１４０の機種により異なる。
【００５６】
（携帯電話機１３０，１４０の位相特性）
図７は、携帯電話機１３０，１４０の位相特性を示す図である。図７（ａ）に示すように、携帯電話機１３０，１４０の周波数帯域３００Ｈｚ〜３６００Ｈｚにおいて、周波数により位相遅れが発生する。例えば周波数１０００Ｈｚでは、位相遅れは発生しないが、周波数１２００Ｈｚでは、約２５０度もの位相遅れが発生する。位相遅れは、図７（ｂ）に示すように、入力波形に対する出力波形の位相の遅れである。図７（ａ）に示すように、周波数により位相遅れは変化する。しかし周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。
【００５７】
（携帯電話機１３０，１４０の入出力波形特性）
図８は、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した携帯電話機１３０，１４０の入出力特性を示す図であり、図８（ａ）は入力（周波数５００Ｈｚ，入力レベル１５ｍＶｐ）の入出力波形を、図８（ｂ）は入力（周波数１０００Ｈｚ，入力レベル１５ｍＶｐ）の入出力波形を示す。図８に示すように、周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。したがって、周波数を一定にし、あらかじめ伝送時の位相ずれを補正しておけば、課電電圧位相の情報として適用が可能になる。
【００５８】
[矩形波入力時の出力波形]
図９は、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した矩形波入力時の携帯電話機１３０，１４０の入出力波形を示す図であり、図９（ａ）は矩形波（周波数３０Ｈｚ，入力波形８ｍＶｐ）の入出力波形を、図９（ｂ）は矩形波（周波数７５Ｈｚ，入力波形８ｍＶｐ）の入出力波形を示す。一般に、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性は、２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度とされており、５０Ｈｚ前後となる課電電圧位相の信号（商用周波数）を正弦波で送信することは不可能である。しかし、本実施の形態では、多くの周波数成分を有する矩形波を使用することにより、矩形波の立上がり又は立下がり部分には高周波成分を含むこととなり、２００Ｈｚ程度から３５００Ｈｚ程度の周波数特性である携帯電話機１３０，１４０での伝送が可能となる。
【００５９】
図５において、信号発生器１９１は、課電電圧信号（正弦波）に対応する矩形波を発生し、携帯電話機１３０に入力する。携帯電話機１３０は、信号発生器１９１により発生した矩形波を伝送し、携帯電話機１４０は、伝送された信号を受信する。波形確認用オシロスコープ１９２は、携帯電話機１３０に入力される波形と携帯電話機１４０からの波形を比較表示する。
【００６０】
図９に示すように、矩形波を携帯電話機１３０に入力すると、携帯電話機１４０からはパルス状の波形が出力された。これは図６に示すように、携帯電話機１３０，１４０の周波数特性が一種のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）となっており、矩形波の立上がりと立下がりが強調されたことによる。このため、矩形波の立上がりと立下り信号を生成する微分回路は不要になる。また、図９（ａ）では位相遅れがみられるが、矩形波入力時においても周波数が一定であれば入出力の位相差は一定であることが判明した。
【００６１】
[部分放電模擬パルス入力時の出力波形]
図５ａ．に示すように、信号発生器１９１は、課電電圧信号に対応する矩形波信号を発生し、携帯電話機１３０に入力する。また、図５ｂ．に示すように、信号発生器１９１は、部分放電模擬パルスを矩形波と同期させ、１周期に４回発生し、部分放電測定器１６０に入力する。携帯電話機１３０は、位相信号（矩形波）を伝送し、この信号と同期させた部分放電模擬パルス信号を部分放電測定器１６０で測定する。図５ｃ．に示すように、携帯電話機１４０からは矩形波がパルス状の波形として出力される。携帯電話機１３０，１４０の入出力は、携帯電話機１３０，１４０の汎用のマイク端子及びイヤホン端子に接続する。
【００６２】
図１０は、部分放電模擬パルス入力時の携帯電話機１３０，１４０の入出力波形を示す図であり、波形確認用オシロスコープ１９２で確認した波形である。
【００６３】
図１０に示すように、携帯電話機１３０への入力波形は、矩形波（周波数３０Ｈｚ，８ｍＶｐ）であり、図１０矢印が携帯電話機１４０からの出力波形を示す。また、図１０破線で囲んだ楕円が矩形波に同期させた部分放電模擬パルスである。部分放電模擬パルスは、１周期に４回発生させている。
【００６４】
図１０に示すように、矩形波の立上がり（課電電圧信号のゼロ度に相当する）と検出波形の位相差は、−４２度である。位相差の極性は、右にずれれば正、左にずれれば負である。この伝送時の位相ずれ（ここでは−４２度）は、位相補正により調整することができる。この場合、図１０の画面左端が課電電圧位相のゼロ度となる。
【００６５】
以上により、課電電圧信号に同期した矩形波を携帯電話機１３０により送信し、課電電圧信号に同期したパルス状波形の信号を携帯電話機１４０により受信できることが確認できた。
【００６６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、課電情報伝送システム１００は、課電装置１１０から課電電圧信号（正弦波）を取り込んで、矩形波に変換する正弦波・矩形波変換回路１２１と、矩形波を携帯電話機１３０の入力レベルに合わせて調整するレベル調整回路１２２と、課電電圧信号に同期した矩形波を無線伝送にて送受信する携帯電話機１３０，１４０と、無線伝送された信号から課電電圧情報として復調するとともに、携帯電話機１４０の出力を部分放電測定器１６０の入力に合わせて調整するレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０とを備え、ＰＣ１７０は、無線伝送された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するので、無線を利用することから事前の信号ケーブルや光ファイバの延線が不要で、殆どの測定場所で利用することができる。光ファイバを布設する従来例に比較して、電力ケーブル線路の部分放電測定を簡易にかつ迅速に行うことができ、格段の低コスト化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、課電電圧信号を取得するステップと、課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、生成した信号を無線伝送するステップと、無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、部分放電を検出するステップと、復調された課電電圧情報と部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップを有する部分放電検出方法を提供することができる。この部分放電検出方法の各ステップの一部又は全部は、例えばコンピュータプログラムでも実現可能である。
【００６８】
特に、本実施の形態では、無線伝送装置として、汎用かつ安価な携帯電話機１３０，１４０を利用しているので、実施が容易で殆どの測定場所で課電電圧位相情報が得られるため、精度の良い部分放電パルス測定をすることができる。すなわち、無線に関するハードは簡単に準備することができる。また、課電電圧位相をパラメータとした部分放電パルスの解析が可能となるので、部分放電パルスとノイズとの識別、測定サンプル以外からの部分放電パルスの識別が可能となる。
【００６９】
また、特許文献２記載の装置のようなＧＰＳ受信装置は不要であり、高精度な演算も必要とされない。また、ＧＰＳ受信が利用できない環境及び状況であっても、ＧＰＳ受信環境よりも格段に広範囲な、あらゆる測定場所において課電電圧位相を用いた部分放電検出を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、無線伝送装置としてキャリア通信を行う携帯電話機１３０，１４０を例に説明したが、課電電圧信号を無線伝送により伝送できるものであればよく、キャリア通信には限定されない。実施の形態２は、無線伝送装置としてキャリア以外の無線伝送装置を用いた例について説明する。
【００７１】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る部分放電検出装置の全体構成を示す図である。図３と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００７２】
図１１において、課電情報伝送システム２００は、課電装置１１０と、正弦波・矩形波変換回路１２１及びレベル調整回路１２２からなる送信側調整器１２０と、無線伝送装置としての携帯電話機２３０，２４０（無線伝送部）と、受信側調整器であるレベル調整回路１５０と、部分放電測定器１６０と、ＰＣ１７０とを備えて構成される。
【００７３】
上記課電装置１１０、正弦波・矩形波変換回路１２１、レベル調整回路１２２、及び携帯電話機２３０は、課電場所に設置され、携帯電話機２４０、レベル調整回路１５０、部分放電測定器１６０、及びＰＣ１７０は、測定すべき電力ケーブル線路の近傍など測定場所に設置される。
【００７４】
携帯電話機２３０，２４０は、キャリア以外の無線伝送装置としてＩＥＥＥ８０２．１１ｘ規格に基づく無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network）を備える。
【００７５】
また、キャリア以外のネットワークに接続可能な携帯端末であればよく、上記ＷＬＡＮのほか、Bluetooth（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）が使用される。ＷＬＡＮは、ＷＬＡＮ機能を持つ携帯ノート型パソコン、ＰＤＡなどの携帯情報端末に幅広く用いられている。より低消費電力が要求される携帯電話機では、Bluetooth（登録商標），ＵＷＢなどの小電力近距離双方向無線通信方式が注目されている。
【００７６】
また、無線伝送装置として携帯電話機２３０，２４０を例に採っている。上記携帯電話機に限らず、ＰＨＳやＰＤＡなどの携帯情報端末でもよい。また、ＰＣＭＣＩＡカード，ＣＦカード形状のBluetooth（登録商標）接続装置など、形態は限定されない。
【００７７】
携帯電話機２３０，２４０は、実施の形態１の携帯電話機１３０，１４０と同様の方法で課電電圧信号に同期する矩形波を無線伝送する。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、課電情報伝送システム２００は、キャリア以外の無線伝送機能を備える携帯電話機２３０，２４０を用いて、課電電圧情報を無線伝送しているので、実施の形態１と同様の効果、すなわち課電電圧情報を伝送するための事前の信号ケーブル及び光ファイバ等の延線が不要で、殆どの場所で利用することができ、かつ実施が容易で低コストに課電電圧の情報を送ることができる。
【００７９】
特に、キャリア以外のローカルネットワークであることで、より秘匿性のある環境で測定の信頼性を高めることができる。また、キャリアの電波がとどかない構内などにおいても実施可能であり、より一層測定できる場所と対象を広げることができる。
【００８０】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、携帯端末装置として携帯電話機に適用した例について説明しているが、無線伝送できる機器であれば携帯電話機に限らず、どのような装置であってもよい。但し設置移動の容易性の観点から、携帯機器であることが好ましい。
【００８１】
また、上記各実施の形態では、課電情報伝送システム、部分放電検出装置及び部分放電検出方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、装置は部分放電測定装置、方法は現地部分放電測定方法等であってもよい。
【００８２】
さらに、上記課電情報伝送システムを構成する各部、例えばレベル調整回路等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【００８３】
以上説明した部分放電検出方法は、この部分放電検出方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る部分放電検出装置及び部分放電検出方法は、電力ケーブル線路から取込んだ微小な検出信号が部分放電信号か否かを判別する場合に有用な部分放電検出装置及び部分放電検出方法に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１００，２００ 課電情報伝送システム
１１０ 課電装置（課電電圧取得部）
１２０ 送信側調整器（同期信号生成部）
１２１ 正弦波・矩形波変換回路
１２２ レベル調整回路
１３０，１４０，２３０，２４０ 携帯電話機（無線伝送部）
１５０ レベル調整回路（復調部）
１６０ 部分放電測定器（部分放電信号検出部）
１７０ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）（測定部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
課電電圧信号を取得する課電電圧取得部と、
前記課電電圧信号に同期した信号を生成する同期信号生成部と、
生成した信号を無線伝送する無線伝送部と、
無線伝送された信号から課電電圧情報を復調する復調部と、
部分放電信号を検出する部分放電信号検出部と、
復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する測定部と、
を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項２】
前記同期信号生成部は、前記課電電圧信号に同期した矩形波を生成することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項３】
前記同期信号生成部は、前記無線伝送部の入力レベルに合うように信号を調整することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記同期信号生成部は、音声帯域の周波数特性の信号を生成することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記無線伝送部は、音声帯域の周波数特性の信号を送受信することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項６】
前記無線伝送部は、キャリア通信を行う携帯端末装置であることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項７】
前記無線伝送部は、キャリア以外の電波を送受信して無線通信を行う携帯端末装置であることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項８】
前記復調部は、無線伝送によりパルス状に変形した信号の立上がり及び／又は立下がりを基に、課電電圧情報として復調することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項９】
前記復調部は、前記部分放電信号検出部の入力レベルに合うように信号を調整することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項１０】
無線伝送により発生する位相遅れを補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項１１】
課電電圧信号を取得するステップと、
前記課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、
生成した信号を無線伝送するステップと、
無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、
部分放電信号を検出するステップと、
復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップと
を有することを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項１】
課電電圧信号を取得する課電電圧取得部と、
前記課電電圧信号に同期した信号を生成する同期信号生成部と、
生成した信号を無線伝送する無線伝送部と、
無線伝送された信号から課電電圧情報を復調する復調部と、
部分放電信号を検出する部分放電信号検出部と、
復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定する測定部と、
を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
【請求項２】
前記同期信号生成部は、前記課電電圧信号に同期した矩形波を生成することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項３】
前記同期信号生成部は、前記無線伝送部の入力レベルに合うように信号を調整することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記同期信号生成部は、音声帯域の周波数特性の信号を生成することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記無線伝送部は、音声帯域の周波数特性の信号を送受信することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項６】
前記無線伝送部は、キャリア通信を行う携帯端末装置であることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項７】
前記無線伝送部は、キャリア以外の電波を送受信して無線通信を行う携帯端末装置であることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項８】
前記復調部は、無線伝送によりパルス状に変形した信号の立上がり及び／又は立下がりを基に、課電電圧情報として復調することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項９】
前記復調部は、前記部分放電信号検出部の入力レベルに合うように信号を調整することを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項１０】
無線伝送により発生する位相遅れを補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１記載の部分放電検出装置。
【請求項１１】
課電電圧信号を取得するステップと、
前記課電電圧信号に同期した信号を生成するステップと、
生成した信号を無線伝送するステップと、
無線伝送された信号から課電電圧情報を復調するステップと、
部分放電信号を検出するステップと、
復調された課電電圧情報と前記部分放電信号とを関連付けて部分放電パルスを測定するステップと
を有することを特徴とする部分放電検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２１０４１１（Ｐ２０１０−２１０４１１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６８３８（Ｐ２００９−５６８３８）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（５０２１２２５２１）株式会社エクシム (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（５０２１２２５２１）株式会社エクシム (25)
【Ｆターム（参考）】
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