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公開番号2025109099
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002810
出願日2024-01-11
発明の名称信号処理装置および信号処理方法
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01R 31/12 20200101AFI20250716BHJP(測定;試験)
要約【課題】部分放電信号とノイズとを判別することができる信号処理装置および信号処理方法を提供することである。
【解決手段】実施形態の信号処理装置は、クラスタリング部と特定部とを持つ。クラスタリング部は、対象機器から計測された複数のパルス信号を、各パルス信号の波形に基づくクラスタリングにより複数のクラスタに振り分ける。特定部は、複数のクラスタそれぞれに振り分けられたパルス信号が発生したときの対象機器に対する電源位相の分布に基づいて、複数のクラスタから、部分放電に係るパルス信号が振り分けられた部分放電クラスタまたはノイズに係るパルス信号が振り分けられたノイズクラスタを特定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
対象機器から計測された複数のパルス信号を、各パルス信号の波形に基づくクラスタリングにより複数のクラスタに振り分けるクラスタリング部と、
前記複数のクラスタそれぞれに振り分けられたパルス信号が発生したときの前記対象機器に対する電源位相の分布に基づいて、前記複数のクラスタから、部分放電に係るパルス信号が振り分けられた部分放電クラスタまたはノイズに係るパルス信号が振り分けられたノイズクラスタを特定する特定部と、
を備える信号処理装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記特定部は、前記複数のクラスタそれぞれに振り分けられたパルス信号の波形に関する特徴と、前記電源位相の分布とに基づいて、前記部分放電クラスタまたは前記ノイズクラスタを特定する、
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記複数のパルス信号は、前記対象機器から計測された信号に含まれる複数のピークそれぞれを中心とした所定期間に係る複数の信号であって、
前記特徴は、パルス信号のピークより前の波形の包絡線の積分値と前記ピークより後ろの波形の包絡線の積分値との関係を示す値を含む、
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記特徴は、パルス信号の包絡線の積分値を含む、
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記複数のパルス信号は、前記対象機器から計測された信号に含まれる複数のピークそれぞれを中心とした所定期間に係る複数の信号であって、
前記特徴は、パルス信号の包絡線の積分値である包絡面積と、パルス信号のピークより前の波形の包絡線の積分値と前記ピークより後ろの波形の包絡線の積分値との関係を示す包絡面積比と
を含み、
前記特定部は、前記包絡面積と前記包絡面積比の関係がノイズクラスタを識別するための一次不等式である識別不等式を満たすクラスタを、前記ノイズクラスタであると特定し、
前記識別不等式は、前記包絡面積をＸとおき、前記包絡面積比をＹとおいた場合に、Ｙ＞－ａＸ＋ｂ（ただしａ＞０、ｂ＞０）で表される
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記特定部は、振り分けられたパルス信号が発生したときの前記対象機器の電源位相の散布度が所定の閾値を超えるクラスタを、前記ノイズクラスタとして特定する、
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記特定部は前記複数のクラスタから前記部分放電クラスタを特定し、
特定された前記部分放電クラスタに振り分けられた前記パルス信号に基づいて、前記対象機器を診断する診断部、
を備える請求項１から請求項６の何れか１項に記載の信号処理装置。
【請求項８】
対象機器から計測された複数のパルス信号を、各パルス信号の波形に基づくクラスタリングにより複数のクラスタに振り分けるステップと、
前記複数のクラスタそれぞれに振り分けられたパルス信号が発生したときの前記対象機器に対する電源位相の分布に基づいて、前記複数のクラスタから、部分放電に係るパルス信号が振り分けられた部分放電クラスタまたはノイズに係るパルス信号が振り分けられたノイズクラスタを特定するステップと、
を備える信号処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は信号処理装置および信号処理方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチギヤ等の電力機器において、絶縁部が劣化すると電力機器から部分放電が発生し、さらに劣化が進行すると絶縁破壊が生じる。そのため、絶縁破壊の予兆である部分放電を検出することで、電力機器の診断を行うことが知られている。一方で電力機器の設置環境にはノイズが存在するため、センサ等によって計測された計測信号には、電力機器から発せられる部分放電信号とノイズとが含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第３２０１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、部分放電信号とノイズとを判別することができる信号処理装置および信号処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の信号処理装置は、クラスタリング部と特定部とを持つ。クラスタリング部は、対象機器から計測された複数のパルス信号を、各パルス信号の波形に基づくクラスタリングにより複数のクラスタに振り分ける。特定部は、複数のクラスタそれぞれに振り分けられたパルス信号が発生したときの前記対象機器に対する電源位相の分布に基づいて、複数のクラスタから、部分放電に係るパルス信号が振り分けられた部分放電クラスタまたはノイズに係るパルス信号が振り分けられたノイズクラスタを特定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１の実施形態に係る信号処理装置の外観を示す図。
第１の実施形態に係る信号処理装置のソフトウェア構成を示すブロック図。
第１の実施形態に係るパルス信号の包絡線の例を示す図。
第１の実施形態に係る識別不等式の例を示す図。
第１の実施形態に係る信号処理装置の診断処理を示すフローチャート。
第１の実施形態に係る実験によるパルス信号のクラスタリング結果を示す図。
第１の実施形態に係る実験におけるクラスタと識別不等式との関係を示す図。
第１の実施形態に係る実験におけるパルス信号の電源位相とクラスタとの関係を示す図。
第１の実施形態に係る実験におけるクラスタごとの位相散布度を示す図。
第１の実施形態に係る信号処理装置のコンピュータの構成を示す概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の信号処理装置および信号処理方法を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の外観を示す図である。第１の実施形態に係る信号処理装置１００は、監視対象の電気機器である対象電力機器２００の部分放電の発生を監視し、対象電力機器２００の劣化を診断する。信号処理装置１００は、機械学習モデルを用いて対象電力機器２００の劣化の診断を行う。対象電力機器２００の設置環境にはノイズが存在する。ノイズは、負荷の状況などによって変化する。そのため、信号処理装置１００は、設置環境のノイズを学習した後に、対象電力機器２００の部分放電の監視を行う。
【０００９】
対象電力機器２００は、箱体と機器本体とを備える。機器本体は、接地された箱体に収容されている。機器本体は、スイッチギヤ、電力用変圧器、ガス絶縁開閉器、発電機、電動機、コンデンサ又はリアクトル等のように、部分放電を発生する可能性がある機器である。機器本体は、遮断機、断路器、変流器又は変圧器等の機器によって構成される。
対象電力機器２００の箱体には電極１１１が取り付けられる。電極１１１と信号処理装置１００とはケーブルで接続される。信号処理装置１００は、電極１１１の電圧を計測することで、箱体と機器本体との間の浮遊容量を介して箱体の表面に形成される電位を計測する。つまり、第１の実施形態に係る電極１１１は、ＴＥＶ（Transient Earth Voltage）センサである。他方、他の実施形態に係る電極１１１は、ＣＴ（Current Transformer）センサ、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ、アンテナ等の電気機器の運転に由来する電磁気信号を計測する他の電極１１１であってよい。電極１１１は、対象電力機器２００の箱体の内側に設置されてもよい。
【００１０】
図２は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００のソフトウェア構成を示すブロック図である。
信号処理装置１００は、取得部１０１、平滑化部１０２、信号記憶部１０３、パルス抽出部１０４、クラスタリング部１０５、特徴量算出部１０６、特定部１０７、診断部１０８、出力制御部１０９を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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