電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置
【課題】微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を判断する。
【解決手段】信号処理回路５は、紫外線センサ２の紫外線検出回数を検出回数データ用メモリ７に記憶し、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を電圧位相データ用メモリ８に記憶する。情報処理装置６は、検出回数データ用メモリ７に記憶されている紫外線検出回数および電圧位相データ用メモリ８に記憶されている紫外線検出時電圧位相を一定時間ごとに取り込み、検出した紫外線から得られる所定時間内における各種の情報が所定の条件を満たすか否か基づいて放電発生の有無を判断する。
【解決手段】信号処理回路５は、紫外線センサ２の紫外線検出回数を検出回数データ用メモリ７に記憶し、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を電圧位相データ用メモリ８に記憶する。情報処理装置６は、検出回数データ用メモリ７に記憶されている紫外線検出回数および電圧位相データ用メモリ８に記憶されている紫外線検出時電圧位相を一定時間ごとに取り込み、検出した紫外線から得られる所定時間内における各種の情報が所定の条件を満たすか否か基づいて放電発生の有無を判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより、絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器をはじめとする電気設備においては、経年あるいは環境により絶縁物に塩分や塵埃などの汚損物が付着し、このような汚損物が吸湿すると絶縁物表面の電気抵抗が低下して故障や事故を引き起こすことがある。絶縁物表面の電気抵抗が低下すると、設備表面では沿面放電が発生し、放電電流が流れると同時に電磁波、超音波、紫外線などが放射されることが知られている。そのため、従来、それら物理量を検出することで絶縁異常個所の存在有無を診断することが行なわれてきた。しかし、放電に伴って発生する上記物理量は極めて微弱であるため、ノイズを含む測定信号中から放電に伴う物理量のみを如何に正確に抽出するかが課題となってきた。
【０００３】
図１７（ａ）は、放電の発生時に接地線に流れる電流波形の例を示しており、図１７（ｂ）は、そのときの電気設備への印加交流電圧波形の例を示している。放電は、放電発生個所に加わる電圧があるしきい値を超えると発生し、しきい値を下回ると停止する。このため、印加交流電圧の１サイクルの期間に２度発生する特定のパターンを持つことが多い。また、放電はひとたび始まると一定時間継続することが多い。放電発生の有無は、そうした放電現象の有する特性に基づいて判断される。
【０００４】
従来技術として特許文献１，２には、放電に伴う超音波を検出して判断する方法が開示されている。この方法は、超音波センサにより捉えた信号の中から放電特有の周波数成分を抽出して包絡線検波し、次に、その信号から印加交流電圧の２倍の周波数成分を抽出し、その成分の強弱により放電の有無を判断している。
【０００５】
また、特許文献３には、部分放電の発生により接地線に流れる電流波形を数十サイクルにわたって測定し、そこからバックグラウンド・ノイズとの差が顕著な周波数成分を抽出して時系列で測定者に提示する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０５１７８号公報
【特許文献２】特開平０９−１２７１８１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、超音波や接地線電流を検出する従来の方法では、沿面放電の強度が微弱な場合には、超音波や接地線電流中に含まれる放電音や放電電流の信号レベルが低いため、放電信号とノイズとの分離が難しく放電発生の有無の判定が困難となる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を判断できる電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項７記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置であって、紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間内の累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【０００９】
放電が発生していない場合における紫外線（すなわち外乱光による紫外線）の累積検出回数の傾きは時間の経過とともにほぼ一定であるのに対し、放電が発生している場合における紫外線の累積検出回数の傾きは変化する。請求項１および７記載の構成によれば、所定時間内の紫外線の累積検出回数の傾きに変化が生じ所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１０】
放電の際に放射される紫外線は放電強度が弱くても検出可能であるが、同時に、外乱光などの放電以外の原因による紫外線も検出されてしまう。これに対して、請求項１および７記載の構成によれば、所定時間内の紫外線の累積検出回数の傾きが所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、より正確な絶縁異常個所の有無の判断ができる。
【００１１】
請求項２記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項８記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１２】
放電が発生している場合における所定時間内の紫外線検出回数は、放電が発生していない場合における所定時間内の紫外線検出回数（すなわち外乱光による紫外線の検出回数）よりも多くなる。請求項２および８記載の構成によれば、所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１３】
請求項３記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項９記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時間間隔を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１４】
放電が発生していない場合における紫外線検出時間間隔（すなわち外乱光による紫外線の検出時間間隔）はばらつきが大きくデータが広範囲に分布するのに対し、放電が発生している場合における紫外線検出時間間隔はばらつきが小さくデータが特定の時間間隔に集中して分布する。請求項３および９記載の構成によれば、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１５】
請求項４記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１０記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１６】
放電が発生していない場合における紫外線検出時の印加電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時の印加電圧位相）は０度〜３６０度にわたって均等に分布するのに対し、放電が発生している場合における紫外線検出時の印加電圧位相は特定の位相に集中する。請求項４および１０記載の構成によれば、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１７】
請求項５記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１１記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１８】
放電が発生している場合における紫外線検出時電圧位相が特定位相である回数は、放電が発生していない場合における紫外線検出時電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時の電圧位相）が特定位相である回数よりも多くなる。請求項５および１１記載の構成によれば、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１９】
請求項６記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１２記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相とを測定し、所定時間内の紫外線検出回数と、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量として算出したマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断するところに特徴を有する。
【００２０】
放電が発生している場合におけるマハラノビスの距離は比較的小さい値に分布するのに対し、放電が発生していない場合におけるマハラノビスの距離はそれよりも大きい値に分布する。請求項６および１２記載の構成によれば、マハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより、放電の有無を判断できる。
【００２１】
また、所定時間内の紫外線検出回数のみ、所定時間内の紫外線検出時間間隔のみ、あるいは所定時間内の紫外線検出時電圧位相の回数のみによる判定が困難な場合であっても、マハラノビスの距離に基づいて放電発生の有無を判定することができ、絶縁異常個所の存在の有無の判断精度が増大し、診断結果の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、検出した紫外線から得られる所定時間内における各種の情報が所定の条件を満たすか否かに基づいて放電発生の有無を判断でき、微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。図１は、絶縁異常診断装置の構成をブロック図で示したものである。絶縁異常診断装置１は、稼働中の電気設備（変圧器）の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断（診断）するものであり、紫外線センサ２（紫外線検出手段に相当）および信号処理装置３（判断手段、測定手段、検出回数測定手段、時間間隔測定手段、電圧位相測定手段、マハラノビス距離算出手段に相当）を備えて構成されている。紫外線センサ２は、絶縁異常診断の対象である電気設備、例えば変圧器４の近傍に設置され、この変圧器４表面の絶縁異常個所において放電により発生する紫外線を検出する。紫外線センサ２は、紫外線を検出するとパルス状の電圧信号を出力する。
【００２４】
信号処理装置３は、信号処理回路５とパーソナルコンピュータなどの情報処理装置６を備えて構成されている。信号処理回路５は、検出回数データ用メモリ７、電圧位相データ用メモリ８、図示しないＣＰＵなどを備えて構成されており、この信号処理回路５には、紫外線センサ２が出力した電圧信号および変圧器４に印加されている電圧の位相信号（印加電圧位相信号）が入力されるようになっている。そして、信号処理回路５は、紫外線センサ２が出力した電圧信号の回数（パルス数）を紫外線検出回数データＣiとして検出回数データ用メモリ７に記憶し、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相信号を紫外線検出時電圧位相データＰiとして電圧位相データ用メモリ８に記憶する。
【００２５】
情報処理装置６は、図示しないＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インタフェース，それらを結ぶバス，電源装置，ハードディスク装置などを備えて構成されている。この情報処理装置６は、検出回数データ用メモリ７に記憶されている紫外線検出回数データＣiおよび電圧位相データ用メモリ８に記憶されている紫外線検出時電圧位相データＰiを、一定時間（後述する待機時間Ｔ１）ごとに取り込むようになっている。そして、情報処理装置６は、これら取り込んだ紫外線検出回数データＣiおよび紫外線検出時電圧位相データＰiを用いて、診断プログラムに従って変圧器４の絶縁異常個所の有無を診断する。
【００２６】
次に、上記絶縁異常診断装置１において情報処理装置６により実行される絶縁異常診断方法について説明する。
図２は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ２では、累積検出回数データＣsに、ステップＳ１にて取得した紫外線検出回数データＣiを加え、新たな累積検出回数データＣsとする。情報処理装置６は、所定時間として傾き算出対象時間Ｔ２が経過しない間は（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。
【００２７】
上記したステップＳ３において、傾き算出対象時間Ｔ２が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ４に移行し、累積検出回数データＣsに基づいて、傾き算出対象時間Ｔ２内の累積検出回数の傾きＤ（累積検出回数の増加）を算出する。ステップＳ５では、ステップＳ４にて算出した累積検出回数の傾きＤと所定のしきい値Ｄthとを比較する。傾きＤがしきい値Ｄthを超えた場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ６の絶縁異常処理に進む。ステップＳ６では、例えばアラームを発したり、診断結果をファイルに記述するといった絶縁異常発生時の所定の処理をする。傾きＤがしきい値Ｄth以下であれば（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ１に戻る。
【００２８】
図３（ａ）は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）における紫外線（すなわち外乱光による紫外線）の累積検出回数の例を示し、図３（ｂ）は、微弱な沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線の累積検出回数の例を示す。この場合、上記ステップＳ７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ３の傾き算出対象時間Ｔ２を６０分、全体の紫外線測定時間を１２０分とした。
【００２９】
図３（ａ）では、測定開始から６０分間の累積検出回数の傾きＤは８回／時であり、６０分から１２０分までの６０分間の累積検出回数の傾きＤは１３回／時である。一方、図３（ｂ）では、測定開始から６０分間の累積検出回数の傾きＤは１３回／時であり、６０分から１２０分までの６０分間の累積検出回数の傾きＤは６３回／時に変化する。このように、外乱光による紫外線の累積検出回数の傾きＤがほぼ一定であるのに対し、沿面放電が発生するとその傾きＤが変化する。従って、しきい値Ｄthを例えば２０回／時とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態では、紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間（傾き算出対象時間Ｔ２）内の累積検出回数の傾きＤが所定のしきい値Ｄthを超えた場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４および図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態および後述する第３ないし第６の実施形態において、絶縁異常診断装置の構成は図１に示したものと同様である。
【００３２】
図４は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ２２では、紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに、ステップＳ２１にて取得した紫外線検出回数データＣiを格納する。情報処理装置６は、所定時間として検出回数和の算出対象時間Ｔ３が経過しない間は（ステップＳ２３：ＮＯ）、ステップＳ２７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ２７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２１に戻る。
【００３３】
上記したステップＳ２３において、検出回数和の算出対象時間Ｔ３が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ２４に移行し、配列ＣＮＴの要素の和を紫外線検出回数ＣＳとして算出する。ステップＳ２５では、ステップＳ２４にて算出した紫外線検出回数ＣＳと予め定めてある所定のしきい値ＣＳthとを比較する。紫外線検出回数ＣＳがしきい値Ｃthを超えた場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ２６の絶縁異常処理に進む。紫外線検出回数ＣＳがしきい値Ｃth以下であれば（Ｓ２５：ＮＯ）、ステップＳ２７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ２１に戻る。
【００３４】
図５は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における１０分間の紫外線検出回数ＣＳの度数分布の例を示す。この場合、上記ステップＳ２７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ２３の検出回数和の算出対象時間Ｔ３を１０分、全体の紫外線測定時間は１２０分とした。未放電時の紫外線検出回数ＣＳは０〜９回に分布し、１０回を超えることはない。一方、放電時の紫外線検出回数ＣＳは０〜４６回に分布し、１０回以上の頻度が高い。これは、放電発生時には外乱光による紫外線の検出回数に放電光による紫外線の検出回数が加わるためである。このように、検出回数和の算出対象時間Ｔ３の紫外線検出回数は未放電時よりも放電時の方が多くなるので、しきい値ＣＳthを１０回とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態では、所定時間（検出回数和の算出対象時間Ｔ３）内の紫外線検出回数ＣＳが所定のしきい値ＣＳthを超えた場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００３６】
絶縁物表面の汚損や湿気の程度に依存する沿面放電の回数を、ノイズ環境の良くない稼動中の電気設備にて厳密に測定することは技術的に困難である。
本実施形態では、放電回数ではなく、放電回数と相関のある紫外線検出回数ＣＳに基づいて絶縁異常個所の有無を判断している。すなわち、所定時間内の紫外線検出回数が所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、実際の放電回数を測定できなくても、より正確に絶縁異常個所の有無を判断できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図６ないし図８を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ３２では、紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに、ステップＳ３１にて取得した紫外線検出回数データＣiを格納する。情報処理装置６は、前回の尖り度Ｋの算出（ステップＳ３５参照）から所定時間Ｔ４が経過しない間は（ステップＳ３３：ＮＯ）、ステップＳ３８に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ３８：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。
【００３８】
上記したステップＳ３３において、所定時間Ｔ４が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ３４に移行し、配列ＣＮＴの要素を用いて紫外線検出時間間隔を算出し、この紫外線検出時間間隔を保持する配列ＩＮＴを生成する。
【００３９】
ここで、配列ＩＮＴの生成方法について図７を参照しながら説明する。配列ＣＮＴに図７に示すようにデータが格納されている場合、ＣＮＴ［ｊ＋０］、ＣＮＴ［ｊ＋３］、ＣＮＴ［ｊ＋８］にて紫外線を少なくとも１回検出している。そこで、これら紫外線を検出している配列ＣＮＴのうち隣り合うもの（この場合、ＣＮＴ［ｊ＋０］とＣＮＴ［ｊ＋３］、ＣＮＴ［ｊ＋３］とＣＮＴ［ｊ＋８］）のインデックスの差を算出すると、
（ｊ＋３）−（ｊ＋０）=３
（ｊ＋８）−（ｊ＋３）=５
となる。配列ＣＮＴのインデックスは待機時間Ｔ１ごとに１増加するので、インデックスの差が３であればＩＮＴ[０]に３Ｔ１を格納し、インデックスの差が５であればＩＮＴ［１］に５Ｔ１を格納する。この手順をインデックス［ｊ＋０］から［ｊ＋Ｔ４／Ｔ１］まで繰り返す。
【００４０】
ステップＳ３５では、生成された配列ＩＮＴの要素を用いて尖り度Ｋを算出する。この場合、尖り度Ｋは、配列ＩＮＴ（ＩＮＴ［０］,ＩＮＴ［１］,・・・,ＩＮＴ［ｎ−１］）の平均をｍ、標準偏差をσとして、次の（１）式により算出する。
【数１】
【００４１】
尖り度Ｋはデータが平均の回りに集中している度合いを示す尺度であり、データが集中しているほど、その値は大きくなる。ステップＳ３６では、算出した尖り度Ｋと所定のしきい値Ｋthとを比較する。尖り度Ｋがしきい値Ｋthを超えた場合には（Ｓ３６：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ３７の絶縁異常処理に進む。尖り度Ｋがしきい値Ｋth以下であれば（Ｓ３６：ＮＯ）、ステップＳ３８にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ３１に戻る。
【００４２】
図８は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線検出時間間隔の度数分布の例を示す。この場合、上記ステップＳ３８の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ３３の所定時間Ｔ４を１２０分とした。放電が発生すると紫外線の検出時間間隔が短くなるので、放電時の紫外線検出時間間隔データは、未放電時に比べ短い時間間隔範囲（図８では左端側の範囲）に集中する。また、図８に示すデータに基づいて検出時間間隔データの尖り度Ｋを算出すると、放電時の尖り度Ｋは１４．２となり、未放電時の尖り度Ｋは５．３となる。従って、しきい値Ｋthを１０と設定することにより、放電の有無を判定できる。
【００４３】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時間間隔（配列ＩＮＴ）を測定し、所定時間Ｔ４内の紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００４４】
上記第２の実施形態において説明したように、厳密な放電回数の測定は困難である。本実施形態では、放電回数ではなく、放電回数と相関のある紫外線検出時間間隔に基づいて絶縁異常個所の有無を判断している。すなわち、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、実際の放電回数を測定できなくても、より正確に絶縁異常個所の有無を判断できる。
なお、本実施形態では、データが集中する指標として尖り度Ｋを用いた例を示したが、例えば分散のようなデータのばらつきの程度を示す指標を用いてもよい。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図９および図１０を参照しながら説明する。
図９は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４１では、信号処理回路５から紫外線検出時電圧位相データＰiを取得する。次に、ステップＳ４２では、ステップＳ４１にて取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを、検出時位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、前回の歪み度Ｓの算出（ステップＳ４４参照）から所定時間Ｔ５が経過しない間は（ステップＳ４３：ＮＯ）、ステップＳ４７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ４７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ４７：ＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻る。
【００４６】
上記したステップＳ４３において、所定時間Ｔ５が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ４４に移行し、配列ＰＨＳの要素を用いて歪み度Ｓを算出する。この場合、歪み度Ｓは、配列ＰＨＳ（ＰＨＳ［０］,ＰＨＳ［１］,・・・・,ＰＨＳ［ｎ−１］）の平均をｍ、標準偏差をσとして、次の（２）式により算出する。
【数２】
【００４７】
歪み度Ｓはデータが平均の回りに分布していない度合いを示す尺度であり、データが均等に分布しているほど、その値は小さくなる。ステップＳ４５では、算出した歪み度Ｓと所定のしきい値Ｓthとを比較する。歪み度Ｓがしきい値Ｓthを超えた場合には（Ｓ４５：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ４６の絶縁異常処理に進む。歪み度Ｓがしきい値Ｓth以下であれば（Ｓ４５：ＮＯ）、ステップＳ４７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ４１に戻る。
【００４８】
図１０（ａ）は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）における紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示し、図１０（ｂ）は、沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示す。この場合、上記のステップＳ４７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ４３の所定時間Ｔ５を１２０分とした。一般に沿面放電は電気設備（変圧器４）の印加電圧がピーク付近となるときに発生することが知られており、紫外線検出時電圧位相は９０度と２７０度付近に集中して分布する。一方、未放電時の紫外線検出時電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時点の印加電圧位相）は、０度から３６０度にわたって均等に分布する。図１０（ａ）に示すデータ（未放電時のデータ）に基づいて歪み度Ｓを算出すると０．０４となり、図１０（ｂ）に示すデータ（放電時のデータ）に基づいて歪み度Ｓを算出すると０．４６となる。従って、しきい値Ｓthを０．１とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００４９】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を測定し、所定時間Ｔ５内の紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲（９０度と２７０度付近）に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００５０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図１１および図１２を参照しながら説明する。
図１１は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５１では、信号処理回路５から紫外線検出時電圧位相データＰiを取得する。次に、ステップＳ５２では、ステップＳ５１にて取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを検出時電圧位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、前回の特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの算出（ステップＳ５４参照）から所定時間Ｔ６が経過しない間は（ステップＳ５３：ＮＯ）、ステップＳ５７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ５７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ５７：ＹＥＳ）、ステップＳ５１に戻る。
【００５１】
上記したステップＳ５３において、前回の特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの算出から所定時間Ｔ６が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ５４に移行し、配列ＰＨＳの要素が電圧ピーク付近（すなわち９０度あるいは２７０度付近）であるものの個数を特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとして算出（カウント）する。算出された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰは、所定時間Ｔ６内に印加電圧のピーク（振幅が最大となるときの位相）付近において紫外線を検出した回数（電圧ピーク付近における紫外線検出回数）を示す。ステップＳ５５では、算出した特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰと所定のしきい値ＣＰthとを比較する。特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰがしきい値ＣＰthを超えた場合には（Ｓ５５：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ５６の絶縁異常処理に進む。特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰがしきい値ＣＰth以下であれば（Ｓ５５：ＮＯ）、絶縁異常個所が存在しないと判断して、ステップＳ５７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ５１に戻る。
【００５２】
図１２は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）において、印加電圧ピーク付近における紫外線を検出した回数、すなわち特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの度数分布の例を示す。この場合、待機時間Ｔ１を１０秒、所定時間Ｔ５を１０分とした。印加電圧ピーク付近における紫外線検出回数は、未放電時には４回以下に集中して分布し、放電時には５回以上にも分布する。従って、しきい値ＣＰthを５回と設定することにより、放電の有無を判定できる。
【００５３】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を測定し、所定時間Ｔ６内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相（９０度あるいは２７０度付近）の回数ＣＰが所定のしきい値ＣＰthを超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００５４】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について図１３ないし図１６を参照しながら説明する。
図１３は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６１にて、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得し、ステップＳ６２にて、取得した紫外線検出回数データＣiを紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに格納する。次に、ステップＳ６３にて、紫外線検出時電圧位相データＰiを取得し、ステップＳ６４にて、取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを紫外線検出時電圧位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、所定時間Ｔ７が経過しない間は（ステップＳ６５：ＮＯ）、ステップＳ７２に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ７２：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ７２：ＹＥＳ）、ステップＳ６１に戻る。
【００５５】
上記したステップＳ６５において、所定時間Ｔ７が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ６６にて配列ＣＮＴの要素の和すなわち紫外線検出回数ＣＳを算出する。ステップＳ６７では、配列ＣＮＴから紫外線検出時間間隔を求め（図７参照）、その平均値ＩＭを算出する。ステップＳ６８では、配列ＰＨＳの中で要素が電圧ピーク付近であるものの個数、すなわち特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰをカウントして求める。ステップＳ６９では、所定時間Ｔ７内の紫外線検出回数ＣＳと所定時間Ｔ７内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと所定時間Ｔ７内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとからマハラノビスの距離ＭＤを算出し、ステップＳ７０に移行して、算出したマハラノビスの距離ＭＤと所定のしきい値ＭＤthとを比較する。マハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤthより小さければ（Ｓ７０：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ７１の絶縁異常処理に進む。マハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤth以上である場合には（Ｓ７０：ＮＯ）、絶縁異常個所が存在しないと判断して、ステップＳ７２にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ６１に戻る。
【００５６】
ここで、マハラノビスの距離について説明する。予想や診断のためのパターン認識に用いる品質工学の手法の一つであるＭＴ法（マハラノビス・タグチ法）において、多変量で記述されるある状態を基準にして、この基準データ群にどれだけ似ているかを、変量間の相関も考慮して表す尺度をマハラノビスの距離という。本実施形態では、放電が発生している状態において、所定時間Ｔ７内の紫外線検出回数ＣＳと所定時間Ｔ７内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと所定時間Ｔ７内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとを算出し、これらを変量としたデータの集合を基準データ群とする。
【００５７】
基準データ群を用いてマハラノビスの距離を算出する手順について説明する。
図１４は、所定時間Ｔ７内に算出（測定）された紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとをそれぞれ変量１、変量２、変量３とした場合の基準データ群を示している。ここで、準備したｎ個の基準データについて、変量１〜３の平均ｍ１〜ｍ３と標準偏差σ１〜σ３を算出する。
【００５８】
続いて、ｎ個の基準データの各要素ｙi1、ｙi2、ｙi3（ｉ＝１、２、…、ｎ）について、平均ｍ１〜ｍ３と標準偏差σ１〜σ３を用いて以下の（３）式により正規化する。図１５は、正規化された各要素Ｙi1、Ｙi2、Ｙi3（ｉ＝１、２、…、ｎ）による基準データ群を示している。
【数３】
【００５９】
図１５に示す正規化された変量から相関係数を算出し、式（４）に示す相関係数行列Ｒを作成する。
【数４】
【００６０】
ここでは変量が３個であるので、相関係数行列Ｒは３×３の行列となる。式（５）は、相関係数行列Ｒの要素ｒpq（＝ｒqp）を導出するための式である。
【００６１】
続いて、式（６）に示す相関係数行列Ｒの逆行列Ｒ−１を算出する。
【数５】
【００６２】
式（７）は、相関係数行列Ｒの行列式｜Ｒ｜を示している。マハラノビスの距離ＭＤは、変量数（ここでは３）と、ある正規化した紫外線検出回数ＣＳ、紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭおよび特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰのデータと、逆行列Ｒ−１を用いて以下の（８）式のように算出される。
【数６】
【００６３】
算出されたマハラノビスの距離ＭＤが小さいほど、基準データ群に近いことを意味し、放電が発生していると判定できる。
【００６４】
図１６は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における基準データ群（紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰ）からマハラノビスの距離ＭＤを算出した例である。この場合、待機時間Ｔ１を１０秒、所定時間Ｔ７を１０分とした。放電時のマハラノビスの距離ＭＤは０付近に集中し、未放電時のマハラノビスの距離ＭＤは５以上に分布する。従って、この例ではしきい値ＭＤthを５とすることにより、マハラノビスの距離が５よりも小さい場合に放電あり、５以上の場合は放電なしと判定することができる。
【００６５】
以上説明したように本実施形態では、紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相とを測定し、所定時間内の紫外線検出回数ＣＳと、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとを変量としてマハラノビスの距離ＭＤを算出し、算出したマハラノビスの距離ＭＤが所定のしきい値ＭＤthよりも小さい場合に絶縁異常個所が存在すると判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、放電時の紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰを基準データとしたが、未放電時の紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰを基準データとしてもよい。この場合、算出されたマハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤth以上の場合に、放電が発生していると判定できる。
【００６７】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張することができる。
待機時間Ｔ１ごとに取得する紫外線検出回数データＣiや紫外線検出時電圧位相データＰiをファイルに記憶（保管）しておき、測定時間終了後に、ファイルに記憶されたデータを用いて同様の絶縁異常診断を行うようにしてもよい。
【００６８】
検出回数データ用メモリ７に累積検出回数データＣsを記憶し、この累積検出回数データＣsを用いて紫外線検出回数データＣiを取得する構成としてもよい。
待機時間Ｔ１および所定時間Ｔ２〜Ｔ７は、適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の絶縁異常診断装置を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態の絶縁異常診断の制御内容を示すフローチャート
【図３】（ａ）は未放電時、（ｂ）は放電時の累積検出回数の例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図２相当図
【図５】未放電時と放電時における１０分間の紫外線検出回数の度数分布の例を示す図
【図６】本発明の第３の実施形態を示す図２相当図
【図７】配列ＩＮＴの生成方法を説明するための図
【図８】未放電時と放電時における紫外線検出時間間隔の度数分布の例を示す図
【図９】本発明の第４の実施形態を示す図２相当図
【図１０】（ａ）は未放電時、（ｂ）は放電時の紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示す図
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す図２相当図
【図１２】未放電時と放電時において、印加電圧ピーク付近における紫外線を検出した回数の度数分布の例を示す図
【図１３】本発明の第６の実施形態を示す図２相当図
【図１４】正規化前の基準データ群を示す図
【図１５】正規化後の基準データ群を示す図
【図１６】未放電時と放電時における基準データ群から算出したマハラノビスの距離を示す図
【図１７】従来技術の説明に用いるもので、（ａ）放電の発生時に接地線に流れる電流波形、（ｂ）電気設備への印加交流電圧波形を示す図
【符号の説明】
【００７０】
図面中、１は絶縁異常診断装置、２は紫外線センサ（紫外線検出手段）、３は信号処理装置（判断手段、測定手段、検出回数測定手段、時間間隔測定手段、電圧位相測定手段、マハラノビス距離算出手段）、４は変圧器（電気設備）、６は情報処理装置である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより、絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器をはじめとする電気設備においては、経年あるいは環境により絶縁物に塩分や塵埃などの汚損物が付着し、このような汚損物が吸湿すると絶縁物表面の電気抵抗が低下して故障や事故を引き起こすことがある。絶縁物表面の電気抵抗が低下すると、設備表面では沿面放電が発生し、放電電流が流れると同時に電磁波、超音波、紫外線などが放射されることが知られている。そのため、従来、それら物理量を検出することで絶縁異常個所の存在有無を診断することが行なわれてきた。しかし、放電に伴って発生する上記物理量は極めて微弱であるため、ノイズを含む測定信号中から放電に伴う物理量のみを如何に正確に抽出するかが課題となってきた。
【０００３】
図１７（ａ）は、放電の発生時に接地線に流れる電流波形の例を示しており、図１７（ｂ）は、そのときの電気設備への印加交流電圧波形の例を示している。放電は、放電発生個所に加わる電圧があるしきい値を超えると発生し、しきい値を下回ると停止する。このため、印加交流電圧の１サイクルの期間に２度発生する特定のパターンを持つことが多い。また、放電はひとたび始まると一定時間継続することが多い。放電発生の有無は、そうした放電現象の有する特性に基づいて判断される。
【０００４】
従来技術として特許文献１，２には、放電に伴う超音波を検出して判断する方法が開示されている。この方法は、超音波センサにより捉えた信号の中から放電特有の周波数成分を抽出して包絡線検波し、次に、その信号から印加交流電圧の２倍の周波数成分を抽出し、その成分の強弱により放電の有無を判断している。
【０００５】
また、特許文献３には、部分放電の発生により接地線に流れる電流波形を数十サイクルにわたって測定し、そこからバックグラウンド・ノイズとの差が顕著な周波数成分を抽出して時系列で測定者に提示する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０５１７８号公報
【特許文献２】特開平０９−１２７１８１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、超音波や接地線電流を検出する従来の方法では、沿面放電の強度が微弱な場合には、超音波や接地線電流中に含まれる放電音や放電電流の信号レベルが低いため、放電信号とノイズとの分離が難しく放電発生の有無の判定が困難となる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を判断できる電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項７記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法および絶縁異常診断装置であって、紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間内の累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【０００９】
放電が発生していない場合における紫外線（すなわち外乱光による紫外線）の累積検出回数の傾きは時間の経過とともにほぼ一定であるのに対し、放電が発生している場合における紫外線の累積検出回数の傾きは変化する。請求項１および７記載の構成によれば、所定時間内の紫外線の累積検出回数の傾きに変化が生じ所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１０】
放電の際に放射される紫外線は放電強度が弱くても検出可能であるが、同時に、外乱光などの放電以外の原因による紫外線も検出されてしまう。これに対して、請求項１および７記載の構成によれば、所定時間内の紫外線の累積検出回数の傾きが所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、より正確な絶縁異常個所の有無の判断ができる。
【００１１】
請求項２記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項８記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１２】
放電が発生している場合における所定時間内の紫外線検出回数は、放電が発生していない場合における所定時間内の紫外線検出回数（すなわち外乱光による紫外線の検出回数）よりも多くなる。請求項２および８記載の構成によれば、所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１３】
請求項３記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項９記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時間間隔を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１４】
放電が発生していない場合における紫外線検出時間間隔（すなわち外乱光による紫外線の検出時間間隔）はばらつきが大きくデータが広範囲に分布するのに対し、放電が発生している場合における紫外線検出時間間隔はばらつきが小さくデータが特定の時間間隔に集中して分布する。請求項３および９記載の構成によれば、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１５】
請求項４記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１０記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１６】
放電が発生していない場合における紫外線検出時の印加電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時の印加電圧位相）は０度〜３６０度にわたって均等に分布するのに対し、放電が発生している場合における紫外線検出時の印加電圧位相は特定の位相に集中する。請求項４および１０記載の構成によれば、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１７】
請求項５記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１１記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断するところに特徴を有する。
【００１８】
放電が発生している場合における紫外線検出時電圧位相が特定位相である回数は、放電が発生していない場合における紫外線検出時電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時の電圧位相）が特定位相である回数よりも多くなる。請求項５および１１記載の構成によれば、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に、放電が発生したと判断できる。
【００１９】
請求項６記載の電気設備の絶縁異常診断方法および請求項１２記載の電気設備の絶縁異常診断装置は、紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相とを測定し、所定時間内の紫外線検出回数と、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量として算出したマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断するところに特徴を有する。
【００２０】
放電が発生している場合におけるマハラノビスの距離は比較的小さい値に分布するのに対し、放電が発生していない場合におけるマハラノビスの距離はそれよりも大きい値に分布する。請求項６および１２記載の構成によれば、マハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより、放電の有無を判断できる。
【００２１】
また、所定時間内の紫外線検出回数のみ、所定時間内の紫外線検出時間間隔のみ、あるいは所定時間内の紫外線検出時電圧位相の回数のみによる判定が困難な場合であっても、マハラノビスの距離に基づいて放電発生の有無を判定することができ、絶縁異常個所の存在の有無の判断精度が増大し、診断結果の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、検出した紫外線から得られる所定時間内における各種の情報が所定の条件を満たすか否かに基づいて放電発生の有無を判断でき、微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。図１は、絶縁異常診断装置の構成をブロック図で示したものである。絶縁異常診断装置１は、稼働中の電気設備（変圧器）の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断（診断）するものであり、紫外線センサ２（紫外線検出手段に相当）および信号処理装置３（判断手段、測定手段、検出回数測定手段、時間間隔測定手段、電圧位相測定手段、マハラノビス距離算出手段に相当）を備えて構成されている。紫外線センサ２は、絶縁異常診断の対象である電気設備、例えば変圧器４の近傍に設置され、この変圧器４表面の絶縁異常個所において放電により発生する紫外線を検出する。紫外線センサ２は、紫外線を検出するとパルス状の電圧信号を出力する。
【００２４】
信号処理装置３は、信号処理回路５とパーソナルコンピュータなどの情報処理装置６を備えて構成されている。信号処理回路５は、検出回数データ用メモリ７、電圧位相データ用メモリ８、図示しないＣＰＵなどを備えて構成されており、この信号処理回路５には、紫外線センサ２が出力した電圧信号および変圧器４に印加されている電圧の位相信号（印加電圧位相信号）が入力されるようになっている。そして、信号処理回路５は、紫外線センサ２が出力した電圧信号の回数（パルス数）を紫外線検出回数データＣiとして検出回数データ用メモリ７に記憶し、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相信号を紫外線検出時電圧位相データＰiとして電圧位相データ用メモリ８に記憶する。
【００２５】
情報処理装置６は、図示しないＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インタフェース，それらを結ぶバス，電源装置，ハードディスク装置などを備えて構成されている。この情報処理装置６は、検出回数データ用メモリ７に記憶されている紫外線検出回数データＣiおよび電圧位相データ用メモリ８に記憶されている紫外線検出時電圧位相データＰiを、一定時間（後述する待機時間Ｔ１）ごとに取り込むようになっている。そして、情報処理装置６は、これら取り込んだ紫外線検出回数データＣiおよび紫外線検出時電圧位相データＰiを用いて、診断プログラムに従って変圧器４の絶縁異常個所の有無を診断する。
【００２６】
次に、上記絶縁異常診断装置１において情報処理装置６により実行される絶縁異常診断方法について説明する。
図２は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ２では、累積検出回数データＣsに、ステップＳ１にて取得した紫外線検出回数データＣiを加え、新たな累積検出回数データＣsとする。情報処理装置６は、所定時間として傾き算出対象時間Ｔ２が経過しない間は（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。
【００２７】
上記したステップＳ３において、傾き算出対象時間Ｔ２が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ４に移行し、累積検出回数データＣsに基づいて、傾き算出対象時間Ｔ２内の累積検出回数の傾きＤ（累積検出回数の増加）を算出する。ステップＳ５では、ステップＳ４にて算出した累積検出回数の傾きＤと所定のしきい値Ｄthとを比較する。傾きＤがしきい値Ｄthを超えた場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ６の絶縁異常処理に進む。ステップＳ６では、例えばアラームを発したり、診断結果をファイルに記述するといった絶縁異常発生時の所定の処理をする。傾きＤがしきい値Ｄth以下であれば（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ１に戻る。
【００２８】
図３（ａ）は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）における紫外線（すなわち外乱光による紫外線）の累積検出回数の例を示し、図３（ｂ）は、微弱な沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線の累積検出回数の例を示す。この場合、上記ステップＳ７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ３の傾き算出対象時間Ｔ２を６０分、全体の紫外線測定時間を１２０分とした。
【００２９】
図３（ａ）では、測定開始から６０分間の累積検出回数の傾きＤは８回／時であり、６０分から１２０分までの６０分間の累積検出回数の傾きＤは１３回／時である。一方、図３（ｂ）では、測定開始から６０分間の累積検出回数の傾きＤは１３回／時であり、６０分から１２０分までの６０分間の累積検出回数の傾きＤは６３回／時に変化する。このように、外乱光による紫外線の累積検出回数の傾きＤがほぼ一定であるのに対し、沿面放電が発生するとその傾きＤが変化する。従って、しきい値Ｄthを例えば２０回／時とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態では、紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間（傾き算出対象時間Ｔ２）内の累積検出回数の傾きＤが所定のしきい値Ｄthを超えた場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４および図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態および後述する第３ないし第６の実施形態において、絶縁異常診断装置の構成は図１に示したものと同様である。
【００３２】
図４は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ２２では、紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに、ステップＳ２１にて取得した紫外線検出回数データＣiを格納する。情報処理装置６は、所定時間として検出回数和の算出対象時間Ｔ３が経過しない間は（ステップＳ２３：ＮＯ）、ステップＳ２７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ２７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２１に戻る。
【００３３】
上記したステップＳ２３において、検出回数和の算出対象時間Ｔ３が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ２４に移行し、配列ＣＮＴの要素の和を紫外線検出回数ＣＳとして算出する。ステップＳ２５では、ステップＳ２４にて算出した紫外線検出回数ＣＳと予め定めてある所定のしきい値ＣＳthとを比較する。紫外線検出回数ＣＳがしきい値Ｃthを超えた場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ２６の絶縁異常処理に進む。紫外線検出回数ＣＳがしきい値Ｃth以下であれば（Ｓ２５：ＮＯ）、ステップＳ２７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ２１に戻る。
【００３４】
図５は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における１０分間の紫外線検出回数ＣＳの度数分布の例を示す。この場合、上記ステップＳ２７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ２３の検出回数和の算出対象時間Ｔ３を１０分、全体の紫外線測定時間は１２０分とした。未放電時の紫外線検出回数ＣＳは０〜９回に分布し、１０回を超えることはない。一方、放電時の紫外線検出回数ＣＳは０〜４６回に分布し、１０回以上の頻度が高い。これは、放電発生時には外乱光による紫外線の検出回数に放電光による紫外線の検出回数が加わるためである。このように、検出回数和の算出対象時間Ｔ３の紫外線検出回数は未放電時よりも放電時の方が多くなるので、しきい値ＣＳthを１０回とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態では、所定時間（検出回数和の算出対象時間Ｔ３）内の紫外線検出回数ＣＳが所定のしきい値ＣＳthを超えた場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００３６】
絶縁物表面の汚損や湿気の程度に依存する沿面放電の回数を、ノイズ環境の良くない稼動中の電気設備にて厳密に測定することは技術的に困難である。
本実施形態では、放電回数ではなく、放電回数と相関のある紫外線検出回数ＣＳに基づいて絶縁異常個所の有無を判断している。すなわち、所定時間内の紫外線検出回数が所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、実際の放電回数を測定できなくても、より正確に絶縁異常個所の有無を判断できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図６ないし図８を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３１では、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得する。次に、ステップＳ３２では、紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに、ステップＳ３１にて取得した紫外線検出回数データＣiを格納する。情報処理装置６は、前回の尖り度Ｋの算出（ステップＳ３５参照）から所定時間Ｔ４が経過しない間は（ステップＳ３３：ＮＯ）、ステップＳ３８に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ３８：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。
【００３８】
上記したステップＳ３３において、所定時間Ｔ４が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ３４に移行し、配列ＣＮＴの要素を用いて紫外線検出時間間隔を算出し、この紫外線検出時間間隔を保持する配列ＩＮＴを生成する。
【００３９】
ここで、配列ＩＮＴの生成方法について図７を参照しながら説明する。配列ＣＮＴに図７に示すようにデータが格納されている場合、ＣＮＴ［ｊ＋０］、ＣＮＴ［ｊ＋３］、ＣＮＴ［ｊ＋８］にて紫外線を少なくとも１回検出している。そこで、これら紫外線を検出している配列ＣＮＴのうち隣り合うもの（この場合、ＣＮＴ［ｊ＋０］とＣＮＴ［ｊ＋３］、ＣＮＴ［ｊ＋３］とＣＮＴ［ｊ＋８］）のインデックスの差を算出すると、
（ｊ＋３）−（ｊ＋０）=３
（ｊ＋８）−（ｊ＋３）=５
となる。配列ＣＮＴのインデックスは待機時間Ｔ１ごとに１増加するので、インデックスの差が３であればＩＮＴ[０]に３Ｔ１を格納し、インデックスの差が５であればＩＮＴ［１］に５Ｔ１を格納する。この手順をインデックス［ｊ＋０］から［ｊ＋Ｔ４／Ｔ１］まで繰り返す。
【００４０】
ステップＳ３５では、生成された配列ＩＮＴの要素を用いて尖り度Ｋを算出する。この場合、尖り度Ｋは、配列ＩＮＴ（ＩＮＴ［０］,ＩＮＴ［１］,・・・,ＩＮＴ［ｎ−１］）の平均をｍ、標準偏差をσとして、次の（１）式により算出する。
【数１】
【００４１】
尖り度Ｋはデータが平均の回りに集中している度合いを示す尺度であり、データが集中しているほど、その値は大きくなる。ステップＳ３６では、算出した尖り度Ｋと所定のしきい値Ｋthとを比較する。尖り度Ｋがしきい値Ｋthを超えた場合には（Ｓ３６：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ３７の絶縁異常処理に進む。尖り度Ｋがしきい値Ｋth以下であれば（Ｓ３６：ＮＯ）、ステップＳ３８にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ３１に戻る。
【００４２】
図８は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線検出時間間隔の度数分布の例を示す。この場合、上記ステップＳ３８の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ３３の所定時間Ｔ４を１２０分とした。放電が発生すると紫外線の検出時間間隔が短くなるので、放電時の紫外線検出時間間隔データは、未放電時に比べ短い時間間隔範囲（図８では左端側の範囲）に集中する。また、図８に示すデータに基づいて検出時間間隔データの尖り度Ｋを算出すると、放電時の尖り度Ｋは１４．２となり、未放電時の尖り度Ｋは５．３となる。従って、しきい値Ｋthを１０と設定することにより、放電の有無を判定できる。
【００４３】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時間間隔（配列ＩＮＴ）を測定し、所定時間Ｔ４内の紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に放電発生と判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００４４】
上記第２の実施形態において説明したように、厳密な放電回数の測定は困難である。本実施形態では、放電回数ではなく、放電回数と相関のある紫外線検出時間間隔に基づいて絶縁異常個所の有無を判断している。すなわち、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が所定の条件を満たすか否かに基づいて絶縁異常個所の有無を判断するので、実際の放電回数を測定できなくても、より正確に絶縁異常個所の有無を判断できる。
なお、本実施形態では、データが集中する指標として尖り度Ｋを用いた例を示したが、例えば分散のようなデータのばらつきの程度を示す指標を用いてもよい。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図９および図１０を参照しながら説明する。
図９は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４１では、信号処理回路５から紫外線検出時電圧位相データＰiを取得する。次に、ステップＳ４２では、ステップＳ４１にて取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを、検出時位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、前回の歪み度Ｓの算出（ステップＳ４４参照）から所定時間Ｔ５が経過しない間は（ステップＳ４３：ＮＯ）、ステップＳ４７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ４７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ４７：ＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻る。
【００４６】
上記したステップＳ４３において、所定時間Ｔ５が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ４４に移行し、配列ＰＨＳの要素を用いて歪み度Ｓを算出する。この場合、歪み度Ｓは、配列ＰＨＳ（ＰＨＳ［０］,ＰＨＳ［１］,・・・・,ＰＨＳ［ｎ−１］）の平均をｍ、標準偏差をσとして、次の（２）式により算出する。
【数２】
【００４７】
歪み度Ｓはデータが平均の回りに分布していない度合いを示す尺度であり、データが均等に分布しているほど、その値は小さくなる。ステップＳ４５では、算出した歪み度Ｓと所定のしきい値Ｓthとを比較する。歪み度Ｓがしきい値Ｓthを超えた場合には（Ｓ４５：ＹＥＳ）、情報処理装置６は、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ４６の絶縁異常処理に進む。歪み度Ｓがしきい値Ｓth以下であれば（Ｓ４５：ＮＯ）、ステップＳ４７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ４１に戻る。
【００４８】
図１０（ａ）は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）における紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示し、図１０（ｂ）は、沿面放電が発生している場合（放電時）における紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示す。この場合、上記のステップＳ４７の待機時間Ｔ１を１０秒、ステップＳ４３の所定時間Ｔ５を１２０分とした。一般に沿面放電は電気設備（変圧器４）の印加電圧がピーク付近となるときに発生することが知られており、紫外線検出時電圧位相は９０度と２７０度付近に集中して分布する。一方、未放電時の紫外線検出時電圧位相（すなわち外乱光による紫外線を検出した時点の印加電圧位相）は、０度から３６０度にわたって均等に分布する。図１０（ａ）に示すデータ（未放電時のデータ）に基づいて歪み度Ｓを算出すると０．０４となり、図１０（ｂ）に示すデータ（放電時のデータ）に基づいて歪み度Ｓを算出すると０．４６となる。従って、しきい値Ｓthを０．１とすることにより、放電の有無を判定できる。
【００４９】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を測定し、所定時間Ｔ５内の紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲（９０度と２７０度付近）に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００５０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図１１および図１２を参照しながら説明する。
図１１は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５１では、信号処理回路５から紫外線検出時電圧位相データＰiを取得する。次に、ステップＳ５２では、ステップＳ５１にて取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを検出時電圧位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、前回の特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの算出（ステップＳ５４参照）から所定時間Ｔ６が経過しない間は（ステップＳ５３：ＮＯ）、ステップＳ５７に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ５７：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ５７：ＹＥＳ）、ステップＳ５１に戻る。
【００５１】
上記したステップＳ５３において、前回の特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの算出から所定時間Ｔ６が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ５４に移行し、配列ＰＨＳの要素が電圧ピーク付近（すなわち９０度あるいは２７０度付近）であるものの個数を特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとして算出（カウント）する。算出された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰは、所定時間Ｔ６内に印加電圧のピーク（振幅が最大となるときの位相）付近において紫外線を検出した回数（電圧ピーク付近における紫外線検出回数）を示す。ステップＳ５５では、算出した特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰと所定のしきい値ＣＰthとを比較する。特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰがしきい値ＣＰthを超えた場合には（Ｓ５５：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ５６の絶縁異常処理に進む。特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰがしきい値ＣＰth以下であれば（Ｓ５５：ＮＯ）、絶縁異常個所が存在しないと判断して、ステップＳ５７にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ５１に戻る。
【００５２】
図１２は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）において、印加電圧ピーク付近における紫外線を検出した回数、すなわち特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰの度数分布の例を示す。この場合、待機時間Ｔ１を１０秒、所定時間Ｔ５を１０分とした。印加電圧ピーク付近における紫外線検出回数は、未放電時には４回以下に集中して分布し、放電時には５回以上にも分布する。従って、しきい値ＣＰthを５回と設定することにより、放電の有無を判定できる。
【００５３】
以上説明したように本実施形態では、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相を測定し、所定時間Ｔ６内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相（９０度あるいは２７０度付近）の回数ＣＰが所定のしきい値ＣＰthを超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００５４】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について図１３ないし図１６を参照しながら説明する。
図１３は、本実施形態における絶縁異常の診断手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６１にて、信号処理回路５から紫外線検出回数データＣiを取得し、ステップＳ６２にて、取得した紫外線検出回数データＣiを紫外線検出回数を保持する配列ＣＮＴに格納する。次に、ステップＳ６３にて、紫外線検出時電圧位相データＰiを取得し、ステップＳ６４にて、取得した紫外線検出時電圧位相データＰiを紫外線検出時電圧位相を保持する配列ＰＨＳに格納する。情報処理装置６は、所定時間Ｔ７が経過しない間は（ステップＳ６５：ＮＯ）、ステップＳ７２に移行して、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ７２：ＮＯ）、待機時間Ｔ１が経過すると（Ｓ７２：ＹＥＳ）、ステップＳ６１に戻る。
【００５５】
上記したステップＳ６５において、所定時間Ｔ７が経過すると（ＹＥＳ）、情報処理装置６は、ステップＳ６６にて配列ＣＮＴの要素の和すなわち紫外線検出回数ＣＳを算出する。ステップＳ６７では、配列ＣＮＴから紫外線検出時間間隔を求め（図７参照）、その平均値ＩＭを算出する。ステップＳ６８では、配列ＰＨＳの中で要素が電圧ピーク付近であるものの個数、すなわち特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰをカウントして求める。ステップＳ６９では、所定時間Ｔ７内の紫外線検出回数ＣＳと所定時間Ｔ７内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと所定時間Ｔ７内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとからマハラノビスの距離ＭＤを算出し、ステップＳ７０に移行して、算出したマハラノビスの距離ＭＤと所定のしきい値ＭＤthとを比較する。マハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤthより小さければ（Ｓ７０：ＹＥＳ）、絶縁異常個所が存在すると判断しステップＳ７１の絶縁異常処理に進む。マハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤth以上である場合には（Ｓ７０：ＮＯ）、絶縁異常個所が存在しないと判断して、ステップＳ７２にて待機時間Ｔ１が経過するまで待機した後、ステップＳ６１に戻る。
【００５６】
ここで、マハラノビスの距離について説明する。予想や診断のためのパターン認識に用いる品質工学の手法の一つであるＭＴ法（マハラノビス・タグチ法）において、多変量で記述されるある状態を基準にして、この基準データ群にどれだけ似ているかを、変量間の相関も考慮して表す尺度をマハラノビスの距離という。本実施形態では、放電が発生している状態において、所定時間Ｔ７内の紫外線検出回数ＣＳと所定時間Ｔ７内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと所定時間Ｔ７内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとを算出し、これらを変量としたデータの集合を基準データ群とする。
【００５７】
基準データ群を用いてマハラノビスの距離を算出する手順について説明する。
図１４は、所定時間Ｔ７内に算出（測定）された紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとをそれぞれ変量１、変量２、変量３とした場合の基準データ群を示している。ここで、準備したｎ個の基準データについて、変量１〜３の平均ｍ１〜ｍ３と標準偏差σ１〜σ３を算出する。
【００５８】
続いて、ｎ個の基準データの各要素ｙi1、ｙi2、ｙi3（ｉ＝１、２、…、ｎ）について、平均ｍ１〜ｍ３と標準偏差σ１〜σ３を用いて以下の（３）式により正規化する。図１５は、正規化された各要素Ｙi1、Ｙi2、Ｙi3（ｉ＝１、２、…、ｎ）による基準データ群を示している。
【数３】
【００５９】
図１５に示す正規化された変量から相関係数を算出し、式（４）に示す相関係数行列Ｒを作成する。
【数４】
【００６０】
ここでは変量が３個であるので、相関係数行列Ｒは３×３の行列となる。式（５）は、相関係数行列Ｒの要素ｒpq（＝ｒqp）を導出するための式である。
【００６１】
続いて、式（６）に示す相関係数行列Ｒの逆行列Ｒ−１を算出する。
【数５】
【００６２】
式（７）は、相関係数行列Ｒの行列式｜Ｒ｜を示している。マハラノビスの距離ＭＤは、変量数（ここでは３）と、ある正規化した紫外線検出回数ＣＳ、紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭおよび特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰのデータと、逆行列Ｒ−１を用いて以下の（８）式のように算出される。
【数６】
【００６３】
算出されたマハラノビスの距離ＭＤが小さいほど、基準データ群に近いことを意味し、放電が発生していると判定できる。
【００６４】
図１６は、変圧器４に沿面放電が発生していない場合（未放電時）と沿面放電が発生している場合（放電時）における基準データ群（紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰ）からマハラノビスの距離ＭＤを算出した例である。この場合、待機時間Ｔ１を１０秒、所定時間Ｔ７を１０分とした。放電時のマハラノビスの距離ＭＤは０付近に集中し、未放電時のマハラノビスの距離ＭＤは５以上に分布する。従って、この例ではしきい値ＭＤthを５とすることにより、マハラノビスの距離が５よりも小さい場合に放電あり、５以上の場合は放電なしと判定することができる。
【００６５】
以上説明したように本実施形態では、紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の変圧器４の印加電圧位相とを測定し、所定時間内の紫外線検出回数ＣＳと、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰとを変量としてマハラノビスの距離ＭＤを算出し、算出したマハラノビスの距離ＭＤが所定のしきい値ＭＤthよりも小さい場合に絶縁異常個所が存在すると判定するので、外乱光と同程度の強度である微弱な放電であっても確実に沿面放電発生の有無を検出して絶縁異常個所の有無を高い信頼性で判断することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、放電時の紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰを基準データとしたが、未放電時の紫外線検出回数ＣＳと紫外線検出時間間隔の平均値ＩＭと特定の紫外線検出時電圧位相の回数ＣＰを基準データとしてもよい。この場合、算出されたマハラノビスの距離ＭＤがしきい値ＭＤth以上の場合に、放電が発生していると判定できる。
【００６７】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張することができる。
待機時間Ｔ１ごとに取得する紫外線検出回数データＣiや紫外線検出時電圧位相データＰiをファイルに記憶（保管）しておき、測定時間終了後に、ファイルに記憶されたデータを用いて同様の絶縁異常診断を行うようにしてもよい。
【００６８】
検出回数データ用メモリ７に累積検出回数データＣsを記憶し、この累積検出回数データＣsを用いて紫外線検出回数データＣiを取得する構成としてもよい。
待機時間Ｔ１および所定時間Ｔ２〜Ｔ７は、適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の絶縁異常診断装置を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態の絶縁異常診断の制御内容を示すフローチャート
【図３】（ａ）は未放電時、（ｂ）は放電時の累積検出回数の例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図２相当図
【図５】未放電時と放電時における１０分間の紫外線検出回数の度数分布の例を示す図
【図６】本発明の第３の実施形態を示す図２相当図
【図７】配列ＩＮＴの生成方法を説明するための図
【図８】未放電時と放電時における紫外線検出時間間隔の度数分布の例を示す図
【図９】本発明の第４の実施形態を示す図２相当図
【図１０】（ａ）は未放電時、（ｂ）は放電時の紫外線検出時電圧位相の度数分布の例を示す図
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す図２相当図
【図１２】未放電時と放電時において、印加電圧ピーク付近における紫外線を検出した回数の度数分布の例を示す図
【図１３】本発明の第６の実施形態を示す図２相当図
【図１４】正規化前の基準データ群を示す図
【図１５】正規化後の基準データ群を示す図
【図１６】未放電時と放電時における基準データ群から算出したマハラノビスの距離を示す図
【図１７】従来技術の説明に用いるもので、（ａ）放電の発生時に接地線に流れる電流波形、（ｂ）電気設備への印加交流電圧波形を示す図
【符号の説明】
【００７０】
図面中、１は絶縁異常診断装置、２は紫外線センサ（紫外線検出手段）、３は信号処理装置（判断手段、測定手段、検出回数測定手段、時間間隔測定手段、電圧位相測定手段、マハラノビス距離算出手段）、４は変圧器（電気設備）、６は情報処理装置である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間内の累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項２】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項３】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時間間隔を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項４】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項５】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項６】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相とを測定し、
所定時間内の紫外線検出回数と、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量として算出したマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項７】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段により検出された紫外線の累積検出回数を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内の前記累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項８】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段により所定時間内に検出された紫外線の検出回数を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により測定された前記所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項９】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時間間隔を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１０】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１１】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１２】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段による紫外線の検出回数を測定する検出回数測定手段と、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時間間隔を測定する時間間隔測定手段と、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する電圧位相測定手段と、
前記検出回数測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出回数と、前記時間間隔測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、前記電圧位相測定手段により所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量としてマハラノビスの距離を算出するマハラノビス距離算出手段とを備え、
前記判断手段は、前記マハラノビス距離算出手段により算出されたマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線の累積検出回数を測定し、所定時間内の累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項２】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項３】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時間間隔を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項４】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項５】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定し、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項６】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する電気設備の絶縁異常診断方法であって、
紫外線の検出回数と、紫外線を検出した時間間隔と、紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相とを測定し、
所定時間内の紫外線検出回数と、所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量として算出したマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断方法。
【請求項７】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段により検出された紫外線の累積検出回数を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内の前記累積検出回数の傾きが所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項８】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段により所定時間内に検出された紫外線の検出回数を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により測定された前記所定時間内の紫外線検出回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項９】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時間間隔を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔が特定の間隔範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１０】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時電圧位相が特定の位相範囲に集中して分布する場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１１】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する測定手段を備え、
前記判断手段は、前記測定手段により所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数が所定のしきい値を超えた場合に絶縁異常個所が存在すると判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【請求項１２】
稼働中の電気設備の表面で発生する沿面放電に伴って放射される紫外線を検出する紫外線検出手段と、前記紫外線検出手段によって紫外線を検出することにより絶縁異常個所の有無を判断する判断手段とを備えた電気設備の絶縁異常診断装置であって、
前記紫外線検出手段による紫外線の検出回数を測定する検出回数測定手段と、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時間間隔を測定する時間間隔測定手段と、
前記紫外線検出手段が紫外線を検出した時点の電気設備の印加電圧位相を測定する電圧位相測定手段と、
前記検出回数測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出回数と、前記時間間隔測定手段により所定時間内に測定された紫外線検出時間間隔と、前記電圧位相測定手段により所定時間内に測定された特定の紫外線検出時電圧位相の回数とを変量としてマハラノビスの距離を算出するマハラノビス距離算出手段とを備え、
前記判断手段は、前記マハラノビス距離算出手段により算出されたマハラノビスの距離を所定のしきい値と比較することにより絶縁異常個所の有無を判断することを特徴とする電気設備の絶縁異常診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２３２７２５（Ｐ２００８−２３２７２５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７０６１８（Ｐ２００７−７０６１８）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５００４１４８００）東芝産業機器製造株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５００４１４８００）東芝産業機器製造株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
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