CN113227803B - 局部放电检测装置 - Google Patents
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Abstract
局部放电检测装置检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，所述局部放电检测装置具备：信号检测部，检测流经所述地下电缆的屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，所述放电检测部包括：带通滤波器，接受所述检测信号；以及存储部，存储与所述带通滤波器的特性相关的特性数据，所述放电检测部基于所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的所述特性数据来检测所述局部放电。
Description
技术领域
本发明涉及一种局部放电检测装置。
本申请主张以2019年2月4日提出申请的日本申请特愿2019－18142号为基础的优先权，将其公开的全部内容援引至此。
背景技术
在专利文献1(日本特开2011－237182号公报)中公开了以下这样的局部放电判别装置。即，局部放电判别装置具备：电流检测器，检测在被测定线流动的电流；特征量导出部，根据基于由所述电流检测器检测到的电流的电流信号来导出特征量；以及判定部，在基于由所述特征量导出部导出的特征量判断为在规定时间内检测到的所述电流信号具有多个振动波形并且在所述多个振动波形中包含大小大致相等且振动的方向彼此相反的多个波形的情况下，判定为在所述被测定线中产生了局部放电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－237182号公报
专利文献2：日本特开平10－78471号公报
专利文献3：日本特开2004－101418号公报
发明内容
(1)本公开的局部放电检测装置检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，所述局部放电检测装置具备：信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，所述放电检测部包括：带通滤波器，接受所述检测信号；以及存储部，存储与所述带通滤波器的特性相关的特性数据，所述放电检测部基于所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的所述特性数据来检测所述局部放电。
本公开的一个方案不仅能实现为具备这样的独特的处理部的局部放电检测装置，还能实现为具备局部放电检测装置的局部放电检测系统。此外，本公开的一个方案能实现为实现局部放电检测装置的一部分或全部的半导体集成电路。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的输电系统的构成的图。
图2是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的地下电缆的构成的一个例子的图。
图3是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的普通连接部中的地下电缆的连接方法的一个例子的图。
图4是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的绝缘连接部中的地下电缆的连接方法的一个例子的图。
图5是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的绝缘连接部中的地下电缆的连接方法的其他例子的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测系统的构成的图。
图7是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的构成的图。
图8是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的CT的构成的图。
图9是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的构成的其他例子的图。
图10是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的金属箔电极的装配例子的图。
图11是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部的构成的图。
图12是表示本发明的第一实施方式的放电检测部中的BPF(Band-Pass Filter：带通滤波器)的冲击响应波形的一个例子的图。
图13是表示由本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部得到的运算结果的图。
图14是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的变形例1中的放电检测部的构成的图。
图15是表示本发明的第二实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部的构成的图。
具体实施方式
以往，提出了一种检测地下电缆中的局部放电并基于局部放电的检测结果在早期发现绝缘层的劣化的技术。
[本公开所要解决的问题]
期望一种能超过这样的专利文献1所记载的技术而更准确地检测地下电缆中的局部放电的技术。
本公开是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能更准确地检测地下电缆中的局部放电的局部放电检测装置。
[本公开的效果]
根据本公开，能更准确地检测地下电缆中的局部放电。
[本申请发明的实施方式的说明]
首先，列举本发明的实施方式的内容来进行说明。
(1)本发明的实施方式的局部放电检测装置检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，所述局部放电检测装置具备：信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，所述放电检测部包括：带通滤波器，接受所述检测信号；以及存储部，存储与所述带通滤波器的特性相关的特性数据，所述放电检测部基于所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的所述特性数据来检测所述局部放电。
如此，基于接受基于流经屏蔽层的电流的信号的带通滤波器的输出信号和带通滤波器的特性数据来检测局部放电，通过这样的构成，能感测该信号中有无与该特性数据相应的波形。由此，例如能降低流经屏蔽层的电流中所包含的噪声分量的影响，并且能感测因局部放电产生的电流波形。因此，在局部放电检测装置中，能更准确地检测地下电缆中的局部放电。此外，一般而言，为了通过数字信号处理来检测因局部放电产生的冲击信号，例如需要能进行几GHz的采样频率下的高速采样的ADC。相对于此，通过经由带通滤波器对上述信号进行解析的构成，能使用与带通滤波器的通带对应的较低速的ADC，能降低制造成本。
(2)优选的是，所述特性数据是所述带通滤波器的脉冲响应特性。
通过这样的构成，能实现能良好地感测因局部放电而大量产生的脉冲状的电流波形的检测装置。
(3)优选的是，所述放电检测部包括通带相互不同的多个所述带通滤波器，所述存储部存储有多个所述带通滤波器各自的所述特性数据，所述放电检测部基于至少任一个所述带通滤波器的输出信号和对应的所述特性数据来检测所述局部放电。
通过这样的构成，例如能选择与地下电缆的铺设环境相应的适当的带通滤波器来检测局部放电。由此，能在多种环境下更准确地检测局部放电。
(4)优选的是，所述放电检测部基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来从多个所述带通滤波器中选择任一个所述带通滤波器，基于所选择的所述带通滤波器的输出信号和对应的所述特性数据来检测所述局部放电。
通过这样的构成，例如能通过选择具有多个带通滤波器各自的通带中的、在流经屏蔽层的电流中噪声分量最少的通带的带通滤波器来更准确地检测局部放电。
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，对于图中相同或相当的部分标注相同附图标记且不重复进行其说明。此外，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意地组合。
＜第一实施方式＞
[构成和基本动作]
图1是表示本发明的第一实施方式的输电系统的构成的图。
参照图1，输电系统502具备地下电缆10A、10B、10C、普通连接部41A、41B、绝缘连接部42A、42B以及地上连接部43A、43B。以下，将地下电缆10A、10B、10C的每一个也称为地下电缆10，将普通连接部41A、41B的每一个也称为普通连接部41，将绝缘连接部42A、42B的每一个也称为绝缘连接部42，将地上连接部43A、43B的每一个也称为地上连接部43。输电系统502例如设于电力系统中的地下部分。
地上连接部43包括电缆终端11A、11B、11C。地下电缆10在地上连接部43连接于电缆终端11A、11B、11C。更详细而言，地下电缆10A连接于电缆终端11A，地下电缆10B连接于电缆终端11B，地下电缆10C连接于电缆终端11C。
地上连接部43例如在变电所内设置于地下电缆10出现在地上的部分。普通连接部41和绝缘连接部42设于检修口(manhole)31的内部。
图2是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的地下电缆的构成的一个例子的图。
参照图2，地下电缆10从中心部起依次由传输电力的线状的导体71、半导电乙丙(EP：Ethylene Propylene)橡胶制的内部半导电层72、作为绝缘层的EP橡胶制的绝缘体73、作为半导电胶带的外部半导电层74、导电性的屏蔽层75以及乙烯基树脂(vinyl)制的护套76构成。即，内部半导电层72覆盖导体71的周围，绝缘体73覆盖内部半导电层72的周围，外部半导电层74覆盖绝缘体73的周围，作为导体的屏蔽层75覆盖外部半导电层74的周围，护套76覆盖屏蔽层75的周围。
地下电缆10中的导体71用于输电，被施加高压电压。屏蔽层75为导电性，另一方面，该屏蔽层75在地下电缆10的中途被接地。因此，屏蔽层75的电压比导体71低。
在输电系统502中，作为一个例子，使用三相三线式来作为配电方式。在输电系统502中，作为三相的地下电缆10，设有地下电缆10A、10B、10C。
再次参照图1，地下电缆10A、10B、10C各自的屏蔽层75在电缆终端11A、11B、11C露出。在这些屏蔽层75中的露出部分分别设有端子。
地下电缆10A、10B、10C分别在电缆终端11A、11B、11C连接于接地节点15。更详细而言，分别设于地下电缆10A、10B、10C的端子经由电缆等连接于接地节点15，由此各地下电缆10的屏蔽层75被接地。
例如，地下电缆10由在普通连接部41和绝缘连接部42处端部彼此被连接起来的多个电缆构成。
图3是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的普通连接部中的地下电缆的连接方法的一个例子的图。在图3中，为了便于说明，主要示出了地下电缆10A中的导体71和屏蔽层75。以下说明的内容对于地下电缆10B和地下电缆10C也是同样的。
参照图3，在普通连接部41中，地下电缆10A1、10A2被连接起来。在普通连接部41中，例如，地下电缆10A1、10A2的屏蔽层75在地下电缆10A1、10A2的导体71彼此的连接部分露出。
在普通连接部41中，例如使用导电性的线材(wire)12将地下电缆10A1的屏蔽层75和地下电缆10A2的屏蔽层75进行接线。
并且，在地下电缆10A1的屏蔽层75和地下电缆10A2的屏蔽层75被连接起来的情况下，例如在地下电缆10A2的屏蔽层75中的露出部分设有端子81。需要说明的是，端子81也可以设于地下电缆10A1的屏蔽层75中的露出部分。
并且，端子81经由电缆等连接于接地节点13，由此地下电缆10A的屏蔽层75被接地。
图4是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的绝缘连接部中的地下电缆的连接方法的一个例子的图。在图4中，为了便于说明，主要示出了地下电缆10A的构成中的导体71和屏蔽层75。以下说明的内容对于地下电缆10B和地下电缆10C也是同样的。
参照图4，在绝缘连接部42中，地下电缆10A1、10A2被连接起来。在绝缘连接部42中，例如，地下电缆10A1、10A2的屏蔽层75在地下电缆10A1、10A2的导体71彼此的连接部分露出，在露出部分分别设有端子81等。
在绝缘连接部42中，在地下电缆10A1的导体71和地下电缆10A2的导体71被连接起来的情况下，例如使用线材12将地下电缆10A1中的端子81和地下电缆10A2中的端子81进行接线，由此地下电缆10A1的屏蔽层75和地下电缆10A2的屏蔽层75被连接起来。
图5是表示用于本发明的第一实施方式的输电系统的绝缘连接部中的地下电缆的连接方法的其他例子的图。
参照图5，在绝缘连接部42中，地下电缆10A1、10A2被连接起来，地下电缆10B1、10B2被连接起来，地下电缆10C1、10C2被连接起来。在绝缘连接部42中，例如，地下电缆10A1、10A2的屏蔽层75在地下电缆10A1、10A2的导体71彼此的连接部分露出，地下电缆10B1、10B2的屏蔽层75在地下电缆10B1、10B2的导体71彼此的连接部分露出，地下电缆10C1、10C2的屏蔽层75在地下电缆10C1、10C2的导体71彼此的连接部分露出，在露出部分分别设有端子81等。
在绝缘连接部42中，例如，使用线材12将地下电缆10A1中的端子81与地下电缆10B2中的端子81进行接线，由此地下电缆10A1的屏蔽层75和地下电缆10B2的屏蔽层75被连接起来，使用线材12将地下电缆10B1中的端子81与地下电缆10C2中的端子81进行接线，由此地下电缆10B1的屏蔽层75和地下电缆10C2的屏蔽层75被连接起来，使用线材12将上述地下电缆10C1中的端子81与地下电缆10A2中的端子81进行接线，由此地下电缆10C1的屏蔽层75和地下电缆10A2的屏蔽层75被连接起来。
如此，在输电系统502中，在绝缘连接部42也可以将地下电缆10以交叉互连(crossbond)的形式连接。
[局部放电检测装置]
图6是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测系统的构成的图。在图6中，为了便于说明，主要示出了地下电缆10中的地下电缆10A。以下说明的内容对于地下电缆10B和地下电缆10C也是同样的。
参照图6，局部放电检测系统501具备局部放电检测装置500A、500B。局部放电检测装置500A、500B用于具备地下电缆10的电力系统。以下，将局部放电检测装置500A、500B的每一个也称为局部放电检测装置500。
局部放电检测装置500例如与绝缘连接部42对应地设置。在图6所示的例子中，局部放电检测装置500A与绝缘连接部42A对应地设置，局部放电检测装置500B与绝缘连接部42B对应地设置。
局部放电检测装置500A、500B检测地下电缆10的局部放电。
例如，在地下电缆10A装配有电源线圈。由流经地下电缆10的导体71的电流产生的感应电流流动至电源线圈。由此，电源线圈能取出电流。局部放电检测装置500例如通过由电源线圈得到的电力进行动作。
[局部放电检测装置的构成]
图7是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的构成的图。
参照图7，局部放电检测装置500具备信号检测部120和放电检测部300。
信号检测部120检测流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的变化来作为检测信号。更详细而言，信号检测部120检测流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的感应电流。
[信号检测部]
信号检测部120包括电流互感器(CT：Current Transformer)100和信号输出部110。信号检测部120例如在作为地下电缆10的连接部的绝缘连接部42检测感应电流。
图8是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的CT的构成的图。
参照图8，CT100包括环形铁芯101和绕组102。在环形铁芯101卷绕有绕组102。绕组102连接于信号输出部110。
CT100例如被装配为导电电缆53贯通于环形铁芯101。导电电缆53例如为线材12。
更详细而言，再次参照图4和图6，绝缘连接部42中的局部放电检测装置500A、500B的CT100被装配为将地下电缆10A1的屏蔽层75和地下电缆10A2的屏蔽层75连接的线材12贯通于环形铁芯101。
当电流流经屏蔽层75和导电电缆53时，通过感应耦合，感应电流流经绕组102。放电检测部300经由信号输出部110来接受作为与流经绕组102的感应电流相应的模拟信号的检测信号。
需要说明的是，信号检测部120也可以是包括天线来代替CT100并检测在地下电缆10中的局部放电发生时放出的电磁波的构成。该天线例如是将30MHz～300MHz的VHF带或300MHz～1GHz的UHF带设为接收频带的天线，连接于信号输出部110，并接收基于流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的变化的电磁波。
放电检测部300经由信号输出部110来接受作为与在该天线中接收到的电磁波相应的模拟信号的检测信号。
[局部放电检测装置的其他例子]
图9是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的构成的其他例子的图。
参照图9，局部放电检测装置511具备信号检测部121和放电检测部300。
信号检测部121检测地下电缆10的屏蔽层75的电位的变化来作为检测信号。
更详细而言，信号检测部121包括金属箔电极105、106和信号输出部111。信号检测部121例如在作为地下电缆10的连接部的绝缘连接部42与屏蔽层75静电耦合。
图10是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的金属箔电极的装配例子的图。
参照图9和图10，金属箔电极105、106连接于信号输出部111。
金属箔电极105、106例如隔着绝缘连接部42中的绝缘筒77在彼此相反侧贴附于地下电缆10的护套76的表面。更详细而言，例如在地下电缆10A1、10A2被连接起来的绝缘连接部42中，金属箔电极105贴附于地下电缆10A1的护套76的表面，金属箔电极106贴附于地下电缆10A2的护套76的表面。
需要说明的是，金属箔电极105、106也可以被贴附为覆盖地下电缆10A2的护套76的外周。此外，各金属箔电极被贴附的位置和金属箔电极的个数并不限定，也可以贴附有三个以上的金属箔电极。
当电流流经屏蔽层75和导电电缆53时，通过感应耦合，感应电流流经金属箔电极105、106。信号检测部121检测流经金属箔电极105、106的感应电流。放电检测部300经由信号输出部111来接受作为基于该感应电流的、与屏蔽层75的电位的变化相应的模拟信号的检测信号。
[放电检测部]
放电检测部300基于由信号检测部120或121检测到的检测信号来检测地下电缆10中的局部放电。更详细而言，放电检测部300基于由信号检测部120或121检测到的感应电流来检测地下电缆10中的局部放电。
图11是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部的构成的图。
参照图11，放电检测部300包括HPF(High-Pass Filter：高通滤波器)301、LNA(LowNoise Amplifier：低噪声放大器)302、ADC(Analog Digital Converter：模数转换器)303、FFT(Fast Fourier Transform：快速傅里叶变换)处理部304、滤波处理部310、AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)放大器305、ADC306、检测部320、开关控制部330以及存储部340。
滤波处理部310具有模拟开关311和BPF312A、312B、312C。以下，将BPF312A、312B、312C的每一个也称为BPF312。
HPF301将使经由信号输出部110或111接受到的模拟信号的频率分量中的、规定的频率以下的分量衰减后的信号向LNA302输出。在经由信号输出部110或111接受到的模拟信号中，包含许多在地下电缆10等传输路径中叠加的例如小于1.6MHz的频带的噪声。HPF301例如使小于1.6MHz的频率分量衰减，由此去除经由信号输出部110或111接受到的模拟信号中所包含的噪声。
LNA302以规定的增益将从HPF301接受到的模拟信号放大，将放大后的模拟信号向ADC303和滤波处理部310输出。
ADC303将从LNA302接受到的模拟信号转换为数字信号并向FFT处理部304输出。
FFT处理部304对从ADC303接受到的数字信号进行FFT等信号处理，将处理后的数字信号向检测部320输出。
检测部320基于从FFT处理部304接受到的数字信号来生成由HPF301输出的模拟信号的频谱，将所生成的频谱向开关控制部330输出。
开关控制部330基于从检测部320接受到的频谱来生成开关控制信号，将所生成的开关控制信号向模拟开关311输出，由此切换模拟开关311。
模拟开关311根据从开关控制部330接受到的开关控制信号来切换从LNA302接受到的模拟信号的输出目的地的BPF312。
三个BPF312的通带分别不同。例如，BPF312A的通带为5MHz以上且小于10MHz，BPF312B的通带为10MHz以上且小于15MHz，BPF312C的通带为15MHz以上且小于20MHz。
开关控制部330从三个BPF312中选择应该设为由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地的一个BPF312。更详细而言，开关控制部330判断三个BPF312各自的通带中的、在从LNA302输出的模拟信号中噪声分量最少的通带，选择与该通带对应的BPF312。
例如，开关控制部330基于由信号检测部120或121检测到的检测信号来从多个BPF312中选择任一个BPF312。更详细而言，开关控制部330基于从检测部320接受到的频谱来选择与三个BPF312各自的通带中的、从LNA302输出的模拟信号的信号电平最低的通带对应的BPF312。
在此，因局部放电产生的电流波形是冲击波形。上述频谱中的冲击波形的分量在各BPF312的通带中均等地分布，因此，因冲击波形的分量而产生的各通带中的谱级(spectrum level)的差小到可以忽略的程度。因此，基于上述频谱，可以将三个BPF312各自的通带中的、从LNA302输出的模拟信号的信号电平最低的通带视为噪声分量最少的通带。
开关控制部330将开关控制信号向模拟开关311输出，由此将由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地切换为所选择的BPF312。开关控制部330将表示所选择的BPF312的选择信息向检测部320输出。
例如，开关控制部330定期地或不定期地基于从检测部320接受到的频谱来选择BPF312，根据选择结果来切换模拟开关311。
需要说明的是，开关控制部330不限于基于从检测部320接受到的频谱来切换模拟开关311的构成，也可以是以下构成：定期地或不定期地监视检测部320从ADC306接受的数字信号，基于数字信号的值、即数字信号中所包含的噪声分量的量的变化来切换模拟开关311。
BPF312接受作为由信号检测部120或121检测到的检测信号的、与流经绕组102的感应电流或流经金属箔电极105、106的感应电流相应的模拟信号。更详细而言，BPF312经由HPF301、LNA302以及模拟开关311来接受该模拟信号。BPF312将使从模拟开关311接受到的模拟信号的频率分量中的、自身的通带外的分量衰减后的模拟信号向AGC放大器305输出。
AGC放大器305以模拟信号向ADC306的输出电平成为恒定的方式将从BPF312接受到的信号放大并向ADC306输出。
ADC306将从AGC放大器305接受到的模拟信号转换为数字信号并向检测部320输出。
检测部320基于三个BPF312中的至少任一个BPF312的输出信号和对应的与该BPF312的物性相关的特性数据来检测地下电缆10中的局部放电。更详细而言，检测部320基于开关控制部330所选择的BPF312的输出信号和与该BPF312的物性相关的特性数据来检测地下电缆10中的局部放电。
例如，检测部320从ADC306接受对所选择的BPF312所输出的模拟信号进行放大和数字转换后的数字信号S，进行使用了接受到的数字信号S和该BPF312的特性数据的运算，由此检测地下电缆10中的局部放电。
存储部340分别存储与三个BPF312的特性相关的特性数据。更详细而言，存储部340分别存储三个BPF312的脉冲(pulse)响应特性例如冲击(impulse)响应波形Imp来作为上述特性数据。
检测部320从存储部340获取从开关控制部330接受到的选择信息所表示的BPF312的冲击响应波形Imp，进行使用了获取到的冲击响应波形Imp和从ADC306接受到的数字信号S的运算，由此检测地下电缆10中的局部放电。
FFT处理部304、检测部320以及开关控制部330的一部分或全部例如通过利用软件使CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等处理器动作来实现。此外，FFT处理部304、检测部320以及开关控制部330各自的功能的一部分或全部例如通过利用软件使CPU和DSP等处理器动作来实现。
图12是表示本发明的第一实施方式的放电检测部中的BPF的冲击响应波形的一个例子的图。
参照图12，BPF312的冲击响应波形Imp作为从时刻t0起至时刻ta为止的时段T1内的样本数为K的数字信号被保存于存储部340。例如，冲击响应波形Imp是具有一个以上的极大值和一个以上的极小值的波形。
检测部320按照以下的式(1)将从时刻t起至时刻t+T1为止的时段T1内的数字信号S中所包含的K个采样值中的第X个值与冲击响应波形Imp的第X个值相乘，并将通过按每个采样值的相乘而得到的K个值相加，由此计算运算值Y(t)。
[数式1]
在式(1)中，S(t)是时刻t的数字信号S的值。
图13是表示由本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部得到的运算结果的图。在图13中，纵轴表示电压，横轴表示时间。
参照图13，检测部320通过使时段T1的开始时刻各移位数字信号S的一个样本的量来计算与各开始时刻对应的运算值Y(t)。检测部320也可以通过每当从ADC306接受一个样本的量的数字信号S时将数字信号S与冲击响应波形Imp相乘来计算运算值Y(t)，检测部320还可以通过积累从ADC306接受到的数字信号S的规定数量例如K个采样值并将所积累的各采样值与冲击响应波形Imp相乘来计算运算值Y(t)。
例如，在从时刻tk起至时刻tk+T1为止的时段T1内的数字信号S中不包含冲击波形的情况下，运算值Y(tk)成为接近零的值。另一方面，在从时刻tm起至时刻tm+T1为止的时段T1内的数字信号S中包含冲击波形的情况下，运算值Y(tm)成为在某种程度上较大的值。
检测部320基于计算出的运算值Y(t)来检测局部放电。例如，存储部340存储有用于检测局部放电的运算值Y(t)的阈值ThA。检测部320将运算值Y(t)与阈值ThA进行比较，在运算值Y(t)为阈值ThA以上的情况下，判断为发生了局部放电。
检测部320计算因局部放电产生的冲击信号的电平。更详细而言，例如，存储部340存储有LNA302的增益和BPF312的冲击响应特性的输入输出比。检测部320在能监控AGC放大器305的增益的情况下，从存储部340获取LNA302的增益和所选择的BPF312的冲击响应特性的输入输出比，基于LNA302的增益、AGC放大器305的增益、所选择的BPF312的冲击响应特性的输入输出比以及运算值Y(t)来计算因局部放电产生的冲击信号的电平。
此外，检测部320计算施加于地下电缆10的导体71的高压电压中的、因局部放电产生的冲击信号的相位(以下，也称为冲击相位。)。更详细而言，检测部320例如经由装配于地下电缆10的如上所述的电源线圈来检测因流经导体71的电流产生的感应电流的50Hz或60Hz的波形。检测部320基于检测到的波形来检测施加于导体71的高压电压的波形的零交叉点(zero-cross point)。
检测部320基于检测到的零交叉点和因局部放电产生的冲击信号的产生定时来计算冲击相位。需要说明的是，检测部320也可以是通过与作为外部装置的中央监视装置的通信来获取与施加于导体71的高压电压相关的信息例如上述零交叉信息的构成。
检测部320制成包含检测到的因局部放电产生的冲击信号的电平和冲击相位等的局部放电信息，将制成的局部放电信息保存于存储部340。检测部320基于保存于存储部340的局部放电信息，例如使用机器学习的方法来更新阈值ThA。
[变形例1]
图14是表示本发明的第一实施方式的局部放电检测装置的变形例1中的放电检测部的构成的图。
参照图14，变形例1的放电检测部300A与图11所示的放电检测部300相比，不包括ADC303，滤波处理部310具有LPF313。更详细而言，放电检测部300A包括HPF301、LNA302、FFT处理部304、滤波处理部310、AGC放大器305、ADC306、检测部320、开关控制部330以及存储部340。除了以下说明的内容以外，放电检测部300A与图11所示的放电检测部300相同。
滤波处理部310具有模拟开关311、BPF312A、312B、312C以及低通滤波器(LPF：Low-Pass Filter)313。LPF313的截止频率例如为ADC306的采样频率的1/2以下的频率。
开关控制部330定期地或不定期地选择LPF313来作为应该设为由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地的滤波器，将由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地切换为LPF313。
LPF313将使从模拟开关311接受到的模拟信号的频率分量中的、规定的频率以上的分量衰减后的模拟信号向AGC放大器305输出。
AGC放大器305以模拟信号向ADC306的输出电平成为恒定的方式将从LPF313接受到的信号放大并向ADC306输出。
ADC306将从AGC放大器305接受到的模拟信号转换为数字信号并向FFT处理部304输出。
FFT处理部304对从ADC306接受到的数字信号进行FFT等信号处理，将处理后的数字信号向检测部320输出。
检测部320基于从FFT处理部304接受到的数字信号来生成由LPF313输出的模拟信号的频谱，将所生成的频谱向开关控制部330输出。
开关控制部330基于从检测部320接受到的频谱来从三个BPF312中选择应该设为由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地的一个BPF312。开关控制部330将开关控制信号向模拟开关311输出，由此将由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地切换为所选择的BPF312。开关控制部330将表示选择了LPF313的选择信息向检测部320输出。
[变形例2]
局部放电检测装置500或511也可以是通过使用CT100或金属箔电极105、106得到的电力进行动作的构成。
例如，局部放电检测装置500或511使用流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的感应电流来进行动作。
更详细而言，在地下电缆10的屏蔽层75中流动有作为因流经地下电缆10的导体71的输电用的电流的影响而产生的感应电流的护套电流。
在局部放电检测系统501中，通过在地下电缆10设置CT100或金属箔电极105、106的构成，能取出流经地下电缆10的屏蔽层75的护套电流。
局部放电检测装置500或511例如具备使60Hz以下的频率的电流通过的滤波器。局部放电检测装置500或511从所取出的各护套电流中使用滤波器来取出50Hz或60Hz的低频电流。
然后，局部放电检测装置500或511对所取出的各低频电流进行整流并合成，由此生成足以使局部放电检测装置500或511动作的电源电流。局部放电检测装置500或511通过所生成的电源电流进行动作。
需要说明的是，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为放电检测部300中的滤波处理部310具有三个BPF312的构成，但并不限定于此。滤波处理部310也可以是具有两个以下的BPF312的构成，还可以是具有四个以上的BPF312的构成。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为以下构成：在放电检测部300中，存储部340存储有冲击响应波形Imp来作为BPF312的特性数据，检测部320通过将数字信号S与存储部340中的该冲击响应波形Imp相乘来计算运算值Y(t)，但并不限定于此，也可以是以下这样的构成。即，存储部340存储有BPF312的通带中所包含的频率的正弦波的波形。检测部320通过将数字信号S与存储部340中的该正弦波的波形相乘来计算运算值Y(t)。
此外，也可以是以下这样的构成。即，在放电检测部300中，存储部340存储有脉冲响应特性以外的特性数据来作为BPF312的特性数据。检测部320基于数字信号S和存储部340中的该特性数据来检测局部放电。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为信号检测部120或121在绝缘连接部42等地下电缆10的连接部检测感应电流的构成，但并不限定于此。也可以是信号检测部120或121在地下电缆10中的连接部以外的部分检测感应电流的构成。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为放电检测部300包括AGC放大器305的构成，但并不限定于此。放电检测部300也可以是包括不具有自动增益控制功能的通常的放大器来代替AGC放大器305的构成。
此外，放电检测部300也可以是包括能从外部调整增益的放大器来代替AGC放大器305的构成。在该情况下，例如，检测部320根据规定时段例如施加于导体71的高压电压的几个周期的量的时段内的数字信号S的最大值来生成增益控制信号，将所生成的增益控制信号向上述放大器输出，由此调整上述放大器的增益。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为以下构成：在放电检测部300中，开关控制部330从三个BPF312中选择应该设为由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地的一个BPF312，检测部320通过使用了所选择的BPF312的输出即经由ADC306接受到的数字信号S和对应的冲击响应波形Imp的运算来检测局部放电，但并不限定于此，也可以是以下这样的构成。即，开关控制部330选择应该设为由模拟开关311切换的模拟信号的输出目的地的两个以上的BPF312。检测部320按所选择的每个BPF312进行使用了数字信号S和对应的冲击响应波形Imp的运算，基于各自的运算结果来检测局部放电。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，设为以下构成：信号检测部120经由CT100来检测流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的感应电流，放电检测部300基于由信号检测部120检测到的感应电流来检测地下电缆10中的局部放电，但并不限定于此，也可以是以下这样的构成。即，信号检测部120经由与CT100不同的其他电流传感器检测流经屏蔽层75的电流的变化来作为检测信号。放电检测部300基于由信号检测部120检测到的检测信号来检测地下电缆10中的局部放电。
再者，期望一种能更准确地检测地下电缆中的局部放电的技术。
相对于此，本发明的第一实施方式的局部放电检测装置用于具备地下电缆10的电力系统。信号检测部120或121检测流经地下电缆10的屏蔽层75的电流的变化或屏蔽层75的电位的变化来作为检测信号。放电检测部300基于由信号检测部120或121检测到的检测信号来检测地下电缆10中的局部放电。放电检测部300包括接受检测信号的BPF312和存储BPF312的特性数据的存储部340。放电检测部300基于BPF312的输出信号和存储部340中的特性数据来检测局部放电。
如此，基于接受基于流经屏蔽层75的电流的模拟信号的BPF312的输出信号和BPF312的特性数据来检测局部放电，通过这样的构成，能感测该模拟信号中有无与该特性数据相应的波形。由此，例如能降低流经屏蔽层75的电流中所包含的噪声分量的影响，并且能感测因局部放电产生的电流波形。
因此，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，能更准确地检测地下电缆10中的局部放电。此外，一般而言，为了通过数字信号处理来检测因局部放电产生的冲击信号，例如需要能进行几GHz的采样频率下的高速采样的ADC。相对于此，通过经由BPF312对上述模拟信号进行解析的构成，能使用与BPF312的通带对应的较低速的ADC，能降低制造成本。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，存储部340存储BPF312的脉冲响应特性来作为特性数据。
通过这样的构成，能实现能良好地感测因局部放电而大量产生的脉冲状的电流波形的检测装置。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，放电检测部300包括通带相互不同的多个BPF312。存储部340存储有多个BPF312各自的特性数据。放电检测部300基于至少任一个BPF312的输出信号和对应的特性数据来检测局部放电。
通过这样的构成，例如能选择与地下电缆10的铺设环境相应的适当的BPF312来检测局部放电。由此，能在多种环境下更准确地检测局部放电。
此外，在本发明的第一实施方式的局部放电检测装置中，放电检测部300基于由信号检测部120或121检测到的检测信号来从多个BPF312中选择任一个BPF312，基于所选择的BPF312的输出信号和对应的特性数据来检测局部放电。
通过这样的构成，例如能通过选择具有多个BPF312各自的通带中的、在流经屏蔽层75的电流中噪声分量最少的通带的BPF312来更准确地检测局部放电。
接着，使用附图对本发明的其他实施方式进行说明。需要说明的是，对于图中相同或相当的部分标注相同附图标记且不重复进行其说明。
＜第二实施方式＞
本实施方式涉及与第一实施方式的局部放电检测装置相比使用数字滤波器来代替模拟滤波器的局部放电检测装置。除了以下说明的内容以外，本实施方式的局部放电检测装置与第一实施方式的局部放电检测装置相同。
图15是表示本发明的第二实施方式的局部放电检测装置中的放电检测部的构成的图。
参照图15，放电检测部400包括HPF301、LNA302、ADC303、FFT处理部304、滤波处理部410、检测部320、开关控制部330以及存储部340。
滤波处理部410具有开关411和作为数字滤波器的BPF412A、412B、412C。以下，将BPF412A、412B、412C的每一个也称为BPF412。
FFT处理部304、检测部320、开关控制部330以及滤波处理部410的一部分或全部例如通过利用软件使CPU和DSP等处理器动作来实现。此外，FFT处理部304、检测部320、开关控制部330以及滤波处理部410各自的功能的一部分或全部例如通过利用软件使CPU和DSP等处理器动作来实现。
HPF301将使经由信号输出部110或111接受到的模拟信号的频率分量中的、规定的频率以下的分量衰减后的信号向LNA302输出。
LNA302以规定的增益将从HPF301接受到的模拟信号放大，将放大后的模拟信号向ADC303输出。
ADC303将从LNA302接受到的模拟信号转换为数字信号并向FFT处理部304和BPF412输出。
FFT处理部304对从ADC303接受到的数字信号进行FFT等信号处理，将处理后的数字信号向检测部320输出。
检测部320基于从FFT处理部304接受到的数字信号来生成由HPF301输出的模拟信号的频谱，将所生成的频谱向开关控制部330输出。
三个BPF412的通带分别不同。例如，BPF412A的通带为5MHz以上且小于10MHz，BPF412B的通带为10MHz以上且小于15MHz，BPF412C的通带为15MHz以上且小于20MHz。
BPF412将使从ADC303接受到的数字信号的频率分量中的、自身的通带外的分量衰减后的数字信号向开关411输出。
开关控制部330基于从检测部320接受到的频谱来生成开关控制信号，将所生成的开关控制信号向开关411输出，由此切换开关411。
开关411将从BPF412接受到的数字信号选择性地向检测部320输出。更详细而言，开关411根据从开关控制部330接受到的开关控制信号在以下三者之间进行切换：将从BPF412A接受到的数字信号向检测部320输出；将从BPF412B接受到的数字信号向检测部320输出；或者将从BPF412C接受到的数字信号向检测部320输出。
开关控制部330从三个BPF412中选择经由开关411向检测部320输出数字信号的一个BPF412。更详细而言，开关控制部330判断三个BPF412各自的通带中的、在从ADC303输出的数字信号中噪声分量最少的通带，选择与该通带对应的BPF412。
例如，开关控制部330基于从检测部320接受到的频谱来选择与三个BPF412各自的通带中的、从ADC303输出的数字信号的值最小的通带对应的BPF412。
在此，因局部放电产生的电流波形是冲击波形。上述频谱中的冲击波形的分量在各BPF412的通带中均等地分布，因此，因冲击波形的分量而产生的各通带中的谱级的差小到可以忽略的程度。因此，基于上述频谱，可以将三个BPF412各自的通带中的、从ADC303输出的数字信号的值最小的通带视为噪声分量最少的通带。
开关控制部330将开关控制信号向开关411输出，由此将经由开关411向检测部320输出数字信号的BPF412切换为所选择的BPF412。
例如，开关控制部330定期地或不定期地基于从检测部320接受到的频谱来选择BPF412，根据选择结果来切换开关411。
需要说明的是，开关控制部330不限于基于从检测部320接受到的频谱来切换开关411的构成，也可以是以下构成：定期地或不定期地监视检测部320从开关411接受的数字信号，基于数字信号的值、即数字信号中所包含的噪声分量的量的变化来切换开关411。
检测部320基于开关411的输出信号和与开关控制部330所选择的BPF412的物性相关的特性数据来检测地下电缆10中的局部放电。由检测部320实现的局部放电的检测方法的详情与在第一实施方式中进行了说明的内容相同。
此外，也可以使用对BPF412向检测部320的输出进行控制的BPF控制部来代替开关控制部330和开关411。即，BPF控制部基于从检测部320接受到的频谱来选择与从ADC303输出的数字信号的值最小的通带对应的BPF412。BPF控制部向各BPF412输出控制信号，由此使所选择的BPF412开始向检测部320输出数字信号，使其他BPF412停止向检测部320输出数字信号。
此外，设为检测部320是基于开关411的输出信号和与BPF412的物性相关的特性数据来检测地下电缆10中的局部放电的构成，但并不限定于此。检测部320例如也可以是以下构成：提取所制成的频谱的一部分，基于所提取的谱和与该谱的频率频带的物性相关的特性数据来检测地下电缆10中的局部放电。
其他的构成和动作与第一实施方式的局部放电检测装置相同，因此在此不重复进行详细的说明。
在本发明的第二实施方式的局部放电检测装置中，能共用在各单元的一部分或全部的软件处理中使用的处理器，因此能降低成本。
应该认为上述实施方式在所有方面都是示例而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书示出而不是由上述说明示出，并且意图在于包括在与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
以上的说明包括以下附记的特征。
[附记1]
一种局部放电检测装置，检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，所述局部放电检测装置具备：信号检测部，检测流经所述地下电缆的屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，所述放电检测部包括：带通滤波器，接受所述检测信号；以及存储部，存储所述带通滤波器的冲击响应波形，所述放电检测部基于所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的所述冲击响应波形来检测所述局部放电。
附图标记说明
10：地下电缆
11A、11B、11C：电缆终端
12：线材
13、15：接地节点
31：检修口
41：普通连接部
42：绝缘连接部
43：地上连接部
53：导电电缆
71：导体
72：内部半导电层
73：绝缘体
74：外部半导电层
75：屏蔽层
76：护套
77：绝缘筒
81：端子
100：CT
101：环形铁芯
102：绕组
105、106：金属箔电极
110、111：信号输出部
120、121：信号检测部
300：放电检测部
301：HPF
302：LNA
303：ADC
304：FFT处理部
305：AGC放大器
306：ADC
310：滤波处理部
311：模拟开关
312：BPF
313：LPF
320：检测部
330：开关控制部
340：存储部
400：放电检测部
410：滤波处理部
411：开关
412：BPF
500、511：局部放电检测装置
501：局部放电检测系统
502：输电系统。
Claims (5)
1.一种局部放电检测装置，检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，
所述局部放电检测装置具备：
信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及
放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，
所述放电检测部包括：
带通滤波器，接受所述检测信号；以及
存储部，存储与所述带通滤波器的特性相关的作为时间序列数据的特性数据，
所述放电检测部基于通过按时间序列中的顺序将所述带通滤波器的输出信号的时间序列数据与所述存储部中的所述特性数据相乘并将通过相乘而得到的值相加而计算出的运算值来检测所述局部放电，
所述特性数据是所述带通滤波器的脉冲响应特性。
2.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其中，
所述放电检测部包括通带相互不同的多个所述带通滤波器，
所述存储部存储有多个所述带通滤波器各自的所述特性数据，
所述放电检测部基于通过按时间序列中的顺序将至少任一个所述带通滤波器的输出信号的时间序列数据与对应的所述特性数据相乘并将通过相乘而得到的值相加而计算出的所述运算值来检测所述局部放电。
3.一种局部放电检测装置，检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，
所述局部放电检测装置具备：
信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及
放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，
所述放电检测部包括：
带通滤波器，接受所述检测信号；以及
存储部，存储与所述带通滤波器的特性相关的特性数据，
所述放电检测部基于通过使用了所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的所述特性数据的运算而计算出的运算值来检测所述局部放电，
所述放电检测部基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来从多个所述带通滤波器中选择任一个所述带通滤波器，基于通过使用了所选择的所述带通滤波器的输出信号和对应的所述特性数据的运算而计算出的所述运算值来检测所述局部放电，
所述特性数据是所述带通滤波器的脉冲响应特性。
4.一种局部放电检测装置，检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，
所述局部放电检测装置具备：
信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及
放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，
所述放电检测部包括：
通带相互不同的多个带通滤波器，接受所述检测信号；以及
存储部，存储与所述多个带通滤波器各自的特性相关的特性数据，
所述放电检测部基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号的频谱来从所述多个带通滤波器中选择任一个所述带通滤波器，基于所选择的所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的对应的所述特性数据来检测所述局部放电，
所述特性数据是所述带通滤波器的脉冲响应特性。
5.一种局部放电检测装置，检测地下电缆中的局部放电，所述地下电缆具有传输电力的线状的导体、覆盖所述导体的周围的绝缘层以及覆盖所述绝缘层的周围的作为导体的屏蔽层，
所述局部放电检测装置具备：
信号检测部，检测流经所述屏蔽层的电流的变化或所述屏蔽层的电位的变化来作为检测信号；以及
放电检测部，基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来检测所述地下电缆中的局部放电，
所述放电检测部包括：
通带相互不同的多个带通滤波器，接受所述检测信号；以及
存储部，存储与所述多个带通滤波器各自的特性相关的特性数据，
所述放电检测部基于由所述信号检测部检测到的所述检测信号来从所述多个带通滤波器中选择任一个所述带通滤波器，基于所选择的所述带通滤波器的输出信号和所述存储部中的对应的所述特性数据来检测所述局部放电，
所述特性数据是所述带通滤波器的脉冲响应特性，
所述放电检测部还包括仅向所述多个带通滤波器中的基于所述检测信号所选择的所述带通滤波器输出所述检测信号的开关。
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