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非接触放電評価方法及び装置 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P120007260
整理番号 11089
掲載日 2012年4月6日
出願番号 特願2012-013305
公開番号 特開2013-152155
登録番号 特許第5854468号
出願日 平成24年1月25日(2012.1.25)
公開日 平成25年8月8日(2013.8.8)
登録日 平成27年12月18日(2015.12.18)
発明者
  • 大塚 信也
  • 古川 真陽
  • 山口 裕貴
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 非接触放電評価方法及び装置 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 【課題】放電の大きさ(電荷量)やエネルギーを、発光に基づく光学測定により取得して評価する。
【解決手段】放電源に、既知の電源より放電源に電圧を印加することにより放電発光させ、この放電発光の強度波形を受光素子を用いて測定し、同時に放電電流波形を電流変換プローブや電流波形検出器で測定して、それらの波形を解析した解析データとの関係を、印加電源情報を考慮して記録したデータベースを作成する。測定対象機器から発生した放電発光の強度波形を、受光素子を用いて測定して、その波形を解析することにより求められた発光データを、データベースに記録されているデータと比較することにより、放電の大きさを値として推定する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


電気絶縁異常の検出、評価として、絶縁破壊が発生する前の現象である部分放電の検出や評価が行われている。高電圧機器の絶縁試験の一つとして、部分放電試験が規定されている。放電の大きさは、電荷量(単位:クーロンC)で評価されるのが一般的である。従来は、放電電流を測定し電荷量換算するか、あるいは回路に電荷量評価装置を接続して測定していた。また、静電気放電試験では、静電気試験機(ESDガン)の発する電圧は立ち上がり時間が1ns以下と非常に急峻であり、放電発生をその試験機近傍で電気的に測定することは困難である。



放電の大きさ(電荷量)およびエネルギーを非接触手法で評価することが、高電圧電力機器や電気で駆動や制御される電気エネルギー機器の製造現場や保守運用分野で望まれている。放電電流の測定を非接触で測定する技術が、安全性や試験の容易さ、適用範囲の拡大が見込まれる点から注目されている。放電の非接触検出として、放電の放射電磁波を検出するUHF法(UHF帯(300MHz~3GHz)の放射電磁波測定)が注目されており、IEC規格として規格制定が進められている。



一方で、電磁波計測は電磁ノイズ環境が悪いと電気的な計測が困難なこともある。特に、雷インパルス試験や静電気放電試験では、それら電源装置からノイズとなる強い電磁波が放射されており、劣悪な電磁ノイズ環境での計測となる。



また、従来、容器内での発光を検知する光電子増倍管を用いて、部分放電を判別して検出する部分放電発生回数測定装置が知られている(特許文献1参照)。さらに、電気機器の高電圧部で発生する部分放電又は閃絡による発光を検出することによってこの電気機器の故障を監視する故障監視装置が知られている(特許文献2参照)。特許文献2は、電気信号に変換された検出光が一定値以上の強度を越えたとき容器内部で発光があり故障が発生したと判定するものである。



しかし、光と放電エネルギーの関係は明確でない。放電発生回数とか発光そのものを検出するだけでなく、放電の大きさやエネルギーを光学測定により評価する技術が求められている。

産業上の利用分野


本発明は、測定対象機器の放電を、それに基づく発光を光学測定することにより非接触で評価する非接触放電評価方法及び装置に関する。本発明は、電力や電気機器などの高電圧、電気絶縁分野、電気電子機器などの静電気放電試験分野および自動車や電気エネルギー機器の製造および保守運用分野で用いることができる。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定対象機器の放電を、それに基づく発光を光学測定することにより非接触で評価する非接触放電評価方法において、
放電源に、既知の電源より放電源に電圧を印加することにより放電発光させ、この放電発光の強度を時間の経過との関係で示す強度波形を受光素子を用いて測定し、同時に放電電流値を時間の経過との関係で示す放電電流波形を電流変換プローブ又は電流波形検出器で測定して、それらの波形を解析した解析データの関係を、前記放電源に印加した印加電源情報に基づいて記録したデータベースを作成し、
測定対象機器から発生した放電発光の強度波形を、前記受光素子と同一若しくは同一種の受光素子を用いて測定して、その波形を解析することにより求められた発光データを、前記データベースに記録されているデータと比較することにより、放電の大きさを値として推定する、
ことから成る非接触放電評価方法。

【請求項2】
使用する受光素子毎、及び対象とする絶縁系で生じる放電環境毎に、前記データベースを作成し、かつ、前記放電の大きさの推定を行う請求項1に記載の非接触放電評価方法。

【請求項3】
前記放電の大きさは、放電電流のピーク値、放電電流の積分値である電荷量、或いは放電エネルギー値である請求項1に記載の非接触放電評価方法。

【請求項4】
前記放電の大きさを、測定した光強度波形のピーク値或いは放電発光強度の積分値である光強度波形の面積で評価する請求項1に記載の非接触放電評価方法。

【請求項5】
測定対象機器の放電を、それに基づく発光を光学測定することにより非接触で評価する非接触放電評価装置において、
放電源に、既知の電源より放電源に電圧を印加することにより放電発光させ、この放電発光の強度を時間の経過との関係で示す強度波形を受光素子を用いて測定し、同時に放電電流値を時間の経過との関係で示す放電電流波形を電流変換プローブ又は電流波形検出器で測定して、それらの波形を解析した解析データの関係を、前記放電源に印加した印加電源情報に基づいて記録したデータベースと、
測定対象機器から発生した放電発光の強度波形を、前記受光素子と同一若しくは同一種の受光素子を用いて測定して、その波形強度を取得する波形強度取得装置と、
前記波形強度取得装置により取得した波形強度を解析する波形解析部と、
前記波形解析部での解析により求められた発光データを、前記データベースに記録されているデータと比較することにより、放電の大きさを値として推定する比較部と、
推定した結果を表示する表示部と、
から成る非接触放電評価装置。

【請求項6】
使用する受光素子毎、及び対象とする絶縁系で生じる放電環境毎に、前記データベースを作成し、かつ、前記放電の大きさの推定を行う請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項7】
前記放電の大きさは、放電電流のピーク値、放電電流の積分値である電荷量、或いは放電エネルギー値である請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項8】
前記放電の大きさを、測定した光強度波形のピーク値或いは放電発光強度の積分値である光強度波形の面積で評価する請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項9】
前記受光素子は、放電源に対して空間的に対向して配置し、或いは、光導波路を用いて配置した請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項10】
発光強度に応じた前記受光素子の感度の増減は、前記受光素子自体のゲインの増減、又はその受光素子と発光源の距離を増減し、又は光学フィルタを設置し、あるいは光導波路を使用することにより調整する請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項11】
前記受光素子及び前記波形強度取得装置を電磁遮蔽シールドボックス内へ設置した請求項5に記載の非接触放電評価装置。

【請求項12】
複数の受光素子を用い、各受光素子と前記波形強度取得装置までの配線距離を同一とするか、又は、その長さの差分だけ時間補正を行う請求項5に記載の非接触放電評価装置。
産業区分
  • 試験、検査
  • 測定
  • 内燃機関
  • 固体素子
  • 電子管
  • 変電
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012013305thum.jpg
出願権利状態 登録
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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