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绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置制造方法
【专利摘要】一种绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置。针对发生局部放电的待测试样，能够考虑施加电压波形条件的影响来推定绝缘寿命，由此实现绝缘寿命推定的可靠性提高和高效率化等。对具备导体和绝缘体而构成的试样的绝缘寿命进行推定的绝缘寿命推定方法具备：信息获取步骤(S2)，其获取试样中的局部放电的放电电荷量与试样的绝缘破坏的相关信息；电荷量检测步骤(S3)，其在推定所述绝缘寿命的阶段使所述试样发生局部放电，检测该局部放电的放电电荷量；以及寿命推定步骤(S4)，其基于信息获取步骤(S2)中得到的相关信息，根据电荷量检测步骤(S3)中检测出的放电电荷量求出试样到绝缘破坏为止的时间，作为绝缘寿命的推定结果。
【专利说明】绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种推定绝缘寿命的绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置。

【背景技术】
[0002]漆包线等电线，以在导体周围包围的方式设置绝缘体(绝缘皮膜)而构成。这样具备导体和绝缘体而构成的电线根据其使用条件和使用环境等会发生局部放电。局部放电是指在绝缘体中或者导体和绝缘体之间的微小的空隙(void)产生微弱的电火花(放电现象)。电线当发生局部放电时，可能由此使绝缘体被破坏，导致无法保持绝缘状态的绝缘破坏。因此，针对电线，普遍对设想的使用条件和使用环境等下绝缘体到绝缘破坏为止的时间(也就是绝缘寿命)进行推定。
[0003]作为推定电线的绝缘寿命的方法，一般是利用该电线的V_t(V:施加电压、t:破坏时间)特性。但是近年来多使用逆变电源作为电动机用电源，因此需要考虑电线上被施加急剧的过电压(逆变浪涌电压)。由此，对于以往的绝缘寿命推定方法，有的例如与对应于交流电压下的局部放电开始电压(Partial Discharge Incept1n Voltage,以下称为“roiv”)的逆变浪涌电压下的roiv的增加量相应地，调整交流电压下的v-t特性而作为逆变浪涌电压下的V-t特性，由此，在施加逆变浪涌电压时也能够推定绝缘寿命(例如参照专利文献I)。
[0004]可以认为电线的绝缘寿命受到局部放电支配(影响)。并且，这个局部放电受到施加电压波形条件(上升时间、脉冲宽度等)的影响。例如，在逆变浪涌电压下，PDIV受到施加电压的波形的上升时间的影响。这样，对绝缘寿命产生影响的局部放电根据施加电压波形条件不同，发生形态可能不同。
[0005]然而，以往的利用V-t特性的绝缘寿命推定方法中，在预先进行的V-t实验中将施加电压波形条件为固定、峰值一定的电压持续对电线加电，测定到绝缘破坏为止的时间，基于该结果推定实际使用中的电线的绝缘寿命。也就是说，尽管在实际使用中施加电压波形条件各不相同、电压值也时时刻刻变化，但对于该实际使用中的电线的绝缘寿命推定结果，并没有考虑到该实际使用中的施加电压波形条件的影响。可以认为这种情况在逆变浪涌电压下特别显著。因此，以往的绝缘寿命推定方法中，对绝缘寿命推定结果的可靠性并不能说是充分的。
[0006]关于这一点，也考虑到例如配合预想的各种各样施加电压波形条件来实施V-t实验，若实际使用中的施加电压波形条件变化则每次实施V-t实验。但是，这样每次实施v-t实验并不闻效。
[0007]另外，作为以往的绝缘寿命推定方法，也有如专利文献I那样考虑到施加逆变浪涌电压的情况，但为此必须用roiv比换算v-t特性，需要v-t特性的换算，所以相应地并不闻效。
[0008]专利文献1:日本特开平9-80006号公报


【发明内容】

[0009]因此，本发明的目的是提供一种绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置，其能够考虑施加电压波形条件的影响来推定绝缘寿命，由此实现针对绝缘寿命推定结果的可靠性的提闻，并且在该情况下也能闻效地推定绝缘寿命。
[0010]本发明是为了达到上述目的而提出的。
[0011]根据本发明的第I方式，提供一种绝缘寿命推定方法，其对具备导体和绝缘体而构成的试样的绝缘寿命进行推定，该绝缘寿命推定方法具备:
[0012]信息获取步骤，其获取所述试样中的局部放电的放电电荷量与该试样的绝缘破坏的相关彳目息;
[0013]电荷量检测步骤，其在推定所述绝缘寿命的阶段使所述试样发生局部放电，检测该局部放电的放电电荷量；以及
[0014]寿命推定步骤，其基于所述信息获取步骤中得到的相关信息，根据所述电荷量检测步骤中检测出的放电电荷量求出所述试样到绝缘破坏为止的时间，作为所述绝缘寿命的推定结果。
[0015]根据本发明的第2方式，提供第I方式的绝缘寿命推定方法，其中，
[0016]在所述信息获取步骤中，获取确定所述试样到绝缘破坏为止的总放电电荷量的信息，作为所述相关信息；
[0017]在所述电荷量检测步骤中，检测所述试样中发生的局部放电的每单位时间的放电电荷量；
[0018]在所述寿命推定步骤中，将所述总放电电荷量除以所述每单位时间的放电电荷量，求出从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止的时间。
[0019]根据本发明的第3方式，提供第I方式的绝缘寿命推定方法，其中，
[0020]在所述信息获取步骤中，获取确定从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止该试样中的局部放电的放电电荷量的经时变化特性的信息，作为所述相关信息；
[0021]在所述电荷量检测步骤中，检测所述试样中发生的局部放电的放电电荷量；
[0022]在所述寿命推定步骤中，将所述电荷量检测步骤中的检测结果与所述经时变化特性对照，求出所述试样到绝缘破坏为止的残余时间。
[0023]根据本发明的第4方式，提供第I至第3方式中任一方式的绝缘寿命推定方法，其中，
[0024]具备预先准备步骤，其在所述信息获取步骤之前，从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止,持续检测该试样中的局部放电的放电电荷量,根据其检测结果生成所述相关信息并存储保存，
[0025]在所述信息获取步骤中，通过读取所述预先准备步骤中存储保存的所述相关信息，获取该相关信息。
[0026]根据本发明的第5方式，提供一种绝缘寿命推定装置，其对具备导体和绝缘体而构成的试样的绝缘寿命进行推定，该绝缘寿命推定装置具备:
[0027]信息获取部，其获取所述试样中的局部放电的放电电荷量与该试样的绝缘破坏的相关信息；
[0028]电荷量检测部，其在推定所述绝缘寿命的阶段使所述试样发生局部放电，检测该局部放电的放电电荷量；以及
[0029]寿命推定部，其基于所述信息获取部得到的相关信息，根据所述电荷量检测部检测出的放电电荷量求出所述试样到绝缘破坏为止的时间，作为所述绝缘寿命的推定结果。
[0030]根据本发明的第6方式，提供第5方式的绝缘寿命推定装置，其中，具备:
[0031]数据库部，其存储保存所述相关信息；
[0032]所述信息获取部通过读取所述数据库部存储保存的所述相关信息来获取该相关信息。
[0033]根据本发明的第7方式，提供第6方式的绝缘寿命推定装置，其中，具备:
[0034]信息生成部，其从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止,持续检测该试样中的局部放电的放电电荷量，根据其检测结果生成所述相关信息，存储保存在所述数据库部中。
[0035]根据本发明，能够考虑到施加电压波形条件的影响来推定绝缘寿命，能够提高针对绝缘寿命推定结果的可靠性，在该情况下也能高效地推定绝缘寿命。

【专利附图】

【附图说明】
[0036]图1是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的概要结构例的框图。
[0037]图2是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定方法的步骤的概要的流程图。
[0038]图3是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的具体电路结构例的示意图。
[0039]图4是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的数据记录器中记录的电压数据(波形数据)的一个具体例的说明图。
[0040]图5是将本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的数据记录器中记录的电压数据(波形数据)的一部分放大表示的说明图。
[0041]图6是表示本发明的第I实施方式中的预先准备步骤的处理顺序的概要的流程图。
[0042]图7是表示本发明的第I实施方式中的相关信息的一个具体例的说明图。
[0043]图8是表示本发明的第I实施方式中的电荷量检测步骤的处理顺序的概要的流程图。
[0044]图9是表示本发明的第2实施方式中的相关信息的一个具体例的说明图。
[0045]符号说明
[0046]I…试样、2…加电部、3…局部放电电荷量检测部、3a…电容器、3b...短路电路、4...控制部、4a、4b…数据记录器、4c...计时器机构、4d...控制器、5…信息输出部、41...局部放电波形记录部、42…局部放电电荷量计算部、43…信息计算部、44...数据库部、45…信息获取部、46...寿命推定部

【具体实施方式】
[0047]以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0048]这里，按照以下的顺序分项进行说明。
[0049]1.概要
[0050]2.第I实施方式
[0051]2-1.绝缘寿命推定装置的概要结构
[0052]2-2.绝缘寿命推定方法的步骤
[0053]3.第2实施方式
[0054]4.各实施方式的效果
[0055]5.变形例等
[0056]〈1.概要 >
[0057]首先，对本发明涉及的绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置的概要进行说明。
[0058]本发明用于对发生局部放电的电线等推定绝缘寿命。这里所说的“电线等”除了漆包线等电线以外，也包含具备导体和绝缘体而构成的电线。“局部放电”指的是使电线等的绝缘体发生绝缘老化的微弱的放电现象。“绝缘寿命”指的是从电线等开始使用到该电线等的绝缘体由于绝缘老化而被破坏、无法保持绝缘状态为止的时间。
[0059]为了提出本发明，本申请的
【发明者】对局部放电和绝缘体的绝缘老化进行了深入研究。结果，本申请的
【发明者】得到了在局部放电和绝缘老化之间存在相关的知识。更详细来说，得到了以下知识:在电线等上发生的局部放电的电荷量(以下称为“放电电荷量”)和该局部放电所产生的绝缘老化所侵蚀的绝缘体的体积存在一定的关系性，而且即使对电线等的施加电压波形条件变化(例如即使在逆变浪涌电压下)该关系性仍然成立。基于该知识，本申请的
【发明者】进一步反复深入研究，终于得出了将放电电荷量作为指标来推定电线等的绝缘寿命这一开创先河的新型寿命推定方法的构想。本发明即是基于本申请的
【发明者】的这种新型构想而提出的。
[0060]根据本发明涉及的绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置，按照以下叙述的步骤推定电线等的绝缘寿命。
[0061]具体来说，首先对于作为绝缘寿命的推定对象的电线等(以下简称为“试样”)，预先确定在该试样中局部放电的放电电荷量和该试样的绝缘破坏之间的相关信息。这里所说的“相关信息”是确定放电电荷量和绝缘破坏的关系性的信息，例如关于细节将在后面叙述的、绝缘破坏需要的总放电电荷量Qb.d以及直到绝缘破坏的放电电荷量的经时变化特性等的信息即相当于该信息。这样的相关信息，进行细节将同样在后面叙述的放电电荷量测定来确定即可。另外，关于所确定的相关信息，可以考虑预先构建数据库部来存储保存。
[0062]其后，在推定绝缘寿命的阶段，从数据库部读取并获得关于试样的相关信息，另一方面，使该试样发生局部放电，检测当前在该试样发生的部分放电的放电电荷量。如细节将在后面叙述那样，按照预先设定的预定时间，向试样以超过roiv的电压加电，使其发生局部放电，利用例如使用残余电荷法的残余电压检测电路来检测该局部放电的放电电荷量，由此进行放电电荷量的检测即可。也就是说，这里所说的“当前”，是在推定绝缘寿命的阶段中实际检测现实发生局部放电时的放电电荷量的意思。
[0063]检测放电电荷量之后，将其检测结果与获取的相关信息对照，并基于该相关信息求出试样到绝缘破坏为止的时间，作为针对该试样的绝缘寿命的推定结果。由此，例如当相关信息是确定总放电电荷量QB.D的信息时，根据试样的使用初始阶段中的放电电荷量，推定该试样到绝缘破坏为止的寿命时间，其细节将在后面叙述。另外，例如当相关信息是确定放电电荷量的经时变化特性的信息时，根据经过某加电时间后的试样中的放电电荷量推定该试样的残余寿命时间，其细节将在后面叙述。
[0064]如上所述，本发明涉及的绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置采用以试样的局部放电的放电电荷量作为指标来推定该试样的绝缘寿命的方法。也就是说，通过将与绝缘体的绝缘破坏相关的局部放电的放电电荷量作为绝缘寿命推定的指标，不是以施加电压、而是以实际发生的放电电荷量为基准来推定绝缘寿命，因此能够考虑到各种不同的施加电压波形的上升时间的影响来进行绝缘寿命推定。所以，根据本发明涉及的绝缘寿命推定方法及绝缘寿命推定装置，能够考虑施加电压波形条件的影响来推定绝缘寿命，因此能够实现对于绝缘寿命推定结果的可信性的提高，同时在该情况下也能高效地推定绝缘寿命。
[0065]<2.第I实施方式>
[0066]以下，对本发明的第I实施方式进行说明。
[0067][2-1.绝缘寿命推定装置的概要结构]
[0068]图1是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的概要结构例的框图。
[0069]第I实施方式的绝缘寿命推定装置是对待测的试样I的绝缘寿命进行推定的装置，被构成为将该试样I配置在加电部2和大地(接地)之间。试样I为具备导体和绝缘体的结构即可，例如漆包线、绞线、双绞线(twist pair cable)等电线可供测试。
[0070]为了推定这样的试样I的绝缘寿命，第I实施方式的绝缘寿命推定装置大体具备:加电部2、局部放电电荷量检测部3、控制部4以及信息输出部5。
[0071]加电部2对试样I施加比该试样I的roiv更高的电压，使该试样I发生局部放电。利用加电部2的电压施加，可以考虑通过逆变浪涌脉冲进行，但也可以利用交流电压或脉冲电压。进行这样的电压施加的加电部2，用例如逆变脉冲发生器或者浪涌脉冲发生器等公知的电压施加装置构成即可。
[0072]局部放电电荷量检测部3针对发生局部放电的试样I,检测其发生局部放电时的放电电荷量。放电电荷量的检测可以考虑利用例如细节将在后面叙述的、使用串联电容器的残余电荷法来进行，但并不局限于此，也可以利用例如使用高频CT的差动检测法、使用检测阻抗法等的放电电流/电压波形测量来进行。
[0073]控制部4进行试样I的绝缘寿命推定所需的处理。所需的处理大致分为用于绝缘寿命推定的预先准备处理、以及实际推定绝缘寿命的寿命推定处理。为了进行预先准备处理，控制部4具有作为局部放电波形记录部41、局部放电电荷量计算部42、信息计算部43以及数据库部44的功能。另外，为了进行寿命推定处理，控制部4具有作为信息获取部45以及寿命推定部46的功能。
[0074]局部放电波形记录部41针对与之后作为绝缘寿命推定的对象的试样I种类相同的试样1，在从使用开始到绝缘破坏为止的长时间内，将作为局部放电电荷量检测部3的放电电荷量的检测结果的波形数据无遗漏地连续记录。
[0075]局部放电电荷量计算部42通过用预定的运算程序处理局部放电波形记录部41记录的波形数据，计算该波形数据的每I个脉冲的放电电荷量，同时累积从使用开始到绝缘破坏为止的放电电荷量。
[0076]信息计算部43基于局部放电电荷量计算部42中的计算结果，生成关于由局部放电波形记录部41检测放电电荷量的试样I的相关信息。具体来说，信息计算部43将局部放电电荷量计算部42中的计算结果即放电电荷量的累积值、也就是从开始使用到绝缘破坏为止需要的总放电电荷量QB.D[单位:C]作为相关信息而生成，存储保存在数据库部44中。
[0077]数据库部44将信息计算部43生成的相关信息与获得该相关信息的试样I的种类加以关联并存储保存。
[0078]信息获取部45在对待测的试样I的绝缘寿命进行推定时，针对与该试样I种类相同的试样I,从数据库部44内读出并获取存储保存在数据库部44中的相关信息，也就是确定该试样I到绝缘破坏为止的总放电电荷量Qb.D的信息。
[0079]寿命推定部46基于信息获取部45获得的相关信息,根据局部放电电荷量检测部3中检测出的放电电荷量求出试样I到绝缘破坏为止的时间，作为关于该试样I的绝缘寿命的推定结果。更具体地说，由信息获取部45获取确定总放电电荷量Qb.d的信息，因此如后面详细叙述的那样，寿命推定部46将总放电电荷量Qb.d除以局部放电电荷量检测部3检测的每单位时间的放电电荷量，由此求出从试样I开始使用直到该试样I绝缘破坏为止的时间。
[0080]具有作为这样的各部分41?46的功能的控制部4可以考虑利用执行预定程序的计算机装置来实现。也就是说，控制部4由CPU (Central Processing Unit、中央处理器)、RAM (Random Access Memory、随机存取存储器)、HDD (Hard disk drive、硬盘驱动器)等组合而成的计算机装置构成。这时，计算机装置可以为一台，也可以为经由通信线路连接的多台。另外，为多台时，作为上述各部41?46的功能也可以分散配置在多台上。
[0081]信息输出部5由连接在控制部4上的显示器等构成，用于进行关于控制部4的处理结果的信息输出。作为信息输出部5输出的信息,可以举出与针对试样I的绝缘寿命的推定结果相关的信息。
[0082][2-2.绝缘寿命推定方法的步骤]
[0083]接着，对使用上述结构的绝缘寿命推定装置进行的绝缘寿命推定方法的步骤进行说明。
[0084]图2是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定方法的步骤的概要的流程图。
[0085]第I实施方式的绝缘寿命推定方法中，按照预先准备步骤(SI)、信息获取步骤(S2)、电荷量检测步骤(S3)、寿命推定步骤(S4)的顺序进行针对待测的试样I的绝缘寿命的推定。以下，对这些各步骤(SI?S4)按顺序说明。
[0086](S1:预先准备步骤)
[0087]预先准备步骤(SI)是在信息获取步骤(S2)之前，针对与待测的试样I种类相同的试样1，从开始使用到绝缘破坏为止持续检测局部放电的放电电荷量，根据其检测结果生成相关信息并存储保存在数据库部44中的步骤。
[0088](绝缘寿命推定装置的电路结构)
[0089]这里，对于用于进行预先准备步骤(SI)的绝缘寿命推定装置的具体电路结构，以使用残余电荷法的情况为例进行说明。
[0090]图3是表示本发明的第I实施方式中的绝缘寿命推定装置的具体电路结构例的示意图。另外，图中对与图1所示的相同的结构要素附加相同的符号。
[0091]图例的绝缘寿命推定装置中，从加电部2通过例如逆变浪涌脉冲对试样I施加比该试样I的roiv更高的电压。这时，被施加逆变浪涌脉冲的试样I与后面作为绝缘寿命推定的对象的试样I种类相同。
[0092]另外，在试样I和大地(接地)之间，构成局部放电电荷量检测部3的一部分的电容器3a与该试样I串联连接。电容器3a用于将试样I发生局部放电所产生的电荷储存。因此，作为电容器3a，使用具有比试样I的静电容量更大的静电容量的电容器，使得施加电压的大部分施加在试样I上。
[0093]在电容器3a的两端连接有构成局部放电电荷量检测部3的一部分的短路电路(刷新电路)3b。短路电路3b为了将电容器3a内过量积累的电荷定期刷新，将电容器3a的两端短路来使其放电。因此，短路电路3b的结构为例如与加电部2的逆变脉冲输出同步地，从脉冲上升开始一定时间后输出驱动脉冲(例如Ims宽度)，使继电器动作,将电容器3a的两端短路。
[0094]另外，在电容器3a的两端连接有构成局部放电波形记录部41的一部分的多个(例如2个)数据记录器4a、4b。数据记录器4a、4b都测定电容器3a的端子电压，并且例如通过波形数据等记录测定到的电压。由此，各数据记录器4a、4b采用例如图4和图5所示的波形数据的形式记录电容器3a的端子电压。这里，图4表示数据记录器中记录的电压数据(波形数据)的一个具体例，图5将数据记录器中记录的电压数据(波形数据)的一部分放大表示。
[0095]并用多个数据记录器4a、4b是为了即使在从开始使用到绝缘破坏为止的长时间内进行数据记录时，也能让多个数据记录器重叠并且选择性使其工作，由此能够不产生数据遗漏地记录全部数据。也就是说，通过并用多个数据记录器4a、4b，例如即使一个数据记录器4a在记录数据的传送输出时需要时间，在此期间也能够由另一个数据记录器4b进行波形数据的记录。
[0096]这样，由于并用多个数据记录器4a、4b，在各数据记录器4a、4b上如图3所示，连接有构成局部放电波形记录部41的一部分的计时器机构4c。为了进行数据记录器4a、4b工作的切换，计时器机构4c的结构为监视预定时间(例如10秒)，每隔预定时间切换针对数据记录器4a、4b的工作指示。
[0097]另外，在数据记录器4a、4b上，电连接有作为局部放电电荷量计算部42及信息计算部43来发挥功能的控制器4d。然后，记录在各数据记录器4a、4b中的电压数据(波形数据)以预定定时被传送给控制器4d。
[0098]控制器4d的结构为:当有来自数据记录器4a、4b的数据传送时，通过执行记载有计算放电电荷量的步骤和计算放电电荷量的累积值的步骤等的预定程序，进行放电电荷量的计算、放电电荷量的累积值的计算、基于放电电荷量和放电电荷量等的计算结果的相关信息的生成等。具体来说，控制器4d根据局部放电发生前后的检测电容器端电压的差计算局部放电造成的残余电压，将电容器容量与残余电压的积作为放电电荷量。另外，控制器4d针对每个脉冲计算电荷量，进行试样I到绝缘破坏为止的电荷量的计算/累积。控制器4d为了这些计算而执行的预定程序利用公知技术实现即可，例如计算放电电荷量可以考虑使用 VBA(Visual Basic for Applicat1ns)程序。
[0099](预先准备步骤的处理顺序)
[0100]接着，对预先准备步骤(SI)的处理顺序进行说明。
[0101]图6是表示本发明的第I实施方式中的预先准备步骤的处理顺序的概要的流程图。
[0102]预先准备步骤(SI)依次经过局部放电发生工序(Sll)、电压记录工序(S12)、电荷量计算工序(S13)、累积电荷量计算工序(S14)以及相关信息生成工序(S15)。
[0103](局部放电发生工序)
[0104]局部放电发生工序(Sll)中，对于与后面作为绝缘寿命推定对象的试样I种类相同的试样1，加电部2利用例如逆变浪涌脉冲施加比该试样I的roiv更高的电压，使该试样I发生局部放电。还有，加电部2对试样I的电压施加是持续进行的,直到能够确认该试样I已到达绝缘破坏为止。
[0105](电压记录工序)
[0106]电压记录工序(S12)中，由加电部2对试样I开始施加电压的同时，开始数据记录器4a、4b的工作，开始测定并记录电容器3a的端子电压。然后，使数据记录器4a、4b按照计时器机构4c的监视结果每隔预定时间交替工作，至少在试样I绝缘破坏之前连续测定从该试样I输出的电压，记录电压的数据。也就是说，在试样I从开始使用到绝缘破坏为止，连续测定并记录电容器3a的端子电压。
[0107]在切换数据记录器4a、4b的工作时，优选使各数据记录器4a、4b在预定的时间内一起工作。也就是说，在工作切换时，优选具有多个数据记录器4a、4b—起工作的时间。若这样使数据记录器4a、4b在预定的时间内重叠工作，则在连续记录电容器3a的端子电压的数据时，能够抑制该记录数据的遗漏。
[0108]记录电容器3a的端子电压的数据之后，数据记录器4a、4b将记录的数据以例如波形数据的形式向控制器4d传送。具体来说，各数据记录器4a、4b在从工作停止到下一次工作开始之间，将通过一次工作记录的电压数据例如作为I个文件传送给控制器4d。这时，优选在传送的数据中附加用于确定是数据记录器4a、4b的哪一个记录的数据的信息。另外，可以在传送给控制器4d的数据中附加时间信息。
[0109]另外，当电容器3a中积蓄了过量电荷时，使连接在电容器3a两端的短路电路3b工作，将电容器3a的两端短路来进行放电。优选为例如从加电部2向试样I开始施加电压起每隔预定时间使短路电路3b工作。由此，能够抑制电容器3a中积蓄过量电荷，因此可以准确地测定施加在电容器3a上的电压。
[0110](电荷量计算工序)
[0111]电荷量计算工序(S13)中，控制器4d当接收来自数据记录器4a、4b的传送数据时，基于该传送数据计算电容器3a内残余的电荷量作为从试样I放电的放电电荷量。具体来说，控制器4a基于接收到的传送数据，识别试样I中发生局部放电之前和之后电容器3a的端子电压的差。然后，根据库伦定律，通过将识别出的电容器3a的端子电压的差乘以该电容器3a的静电容量，计算该电容器3a内残余的电荷量，将该计算结果作为从试样I放电的放电电荷量。
[0112]这里，考虑例如将图5所示的电压数据传送到控制器4d的情况。另外，图5中的实线表示没有发生局部放电时的电容器3a的端子电压，图5中的虚线表示发生局部放电时的电容器3a的端子电压。这时，控制器4d使用下述的(I)式计算从试样I放电的放电电荷量。
[0113]Q = CdX (|V2 — Vl | + |V3 — V2 |)......(I)
[0114]这里，(I)式中，Q是从试样I放电的放电电荷量(电容器3a内的残余电荷量)，Cd是电容器3a的静电容量，V1、V2、V3分别是电容器3a发生局部放电时与没有发生局部放电时的电容器3a的端子电压的差的值。
[0115]这时，考虑控制器4d对数据记录器4a、4b的每一次工作期间(也就是每次发生工作切换时)计算放电电荷量。也就是说，例如考虑控制器4d针对来自数据记录器4a、4b的每个传送文件，计算放电电荷量。
[0116]还有，在使数据记录器4a、4b在预定时间内重叠工作的情况下，假定控制器4d在计算放电电荷量时，从该重叠部分中减去重叠工作期间的电压。
[0117]这样计算出放电电荷量后，控制器4d将其计算结果暂时保存在控制器4d可访问的RAM等内。
[0118](累积电荷量计算工序)
[0119]累积电荷量计算工序(S14)中，控制器4d在试样I从开始使用到绝缘破坏为止的时间，将电荷量计算工序(S13)中计算出的每个传送文件的放电电荷量累积计算，由此计算累积放电电荷量。也就是说，控制器4d累积到试样I发生绝缘破坏为止的所有文件中记载的放电电荷量。由此，能够计算由局部放电的发生造成试样I到绝缘破坏为止的放电电荷量的总和(以下称为“总放电电荷量”)。
[0120](相关信息生成工序)
[0121]相关信息生成工序(S15)中，控制器4d基于电荷量计算工序(S13)中计算出的放电电荷量或累积电荷量计算工序(S14)中计算出的总放电电荷量，生成相关信息。具体来说，控制器4d生成作为累积电荷量计算工序(S14)中的计算结果的放电电荷量的累积值，作为相关信息的一个具体例、即总放电电荷量Qb.D。
[0122]图7是表示本发明的第I实施方式中的相关信息的一个具体例的说明图。
[0123]图例表示试样I从开始使用到绝缘破坏为止所需要的总放电电荷量Qb.d的一个例子。另外，总放电电荷量QB.D根据试样I的种类而不同。
[0124]当生成总放电电荷量QB.D作为相关信息后，在相关信息生成工序(S15)中，控制器4d将其生成结果(即总放电电荷量Qb.d)与试样I的种类加以关联，存储保存在数据库部44
中。例如分别对应于绝缘体的材质、尺寸、形状等不同的漆包线A、漆包线B、......、漆包线
Z等，将计算出的总放电电荷量Qb.d存储保存在数据库部44中。
[0125]经过如上的各工序(Sll?S15)进行预先准备步骤(SI)。另外，当与后面作为绝缘寿命推定的对象的试样I种类相同的试样I的总放电电荷量qb.d已经存储保存在数据库部44内时，没有必要重新进行预先准备步骤(SI)。也就是说，如果数据库部44内已经存在相关信息，则也可以省略执行预先准备步骤(SI)。
[0126](S2:信息获取步骤)
[0127]预先准备步骤(SI)结束后，需要对待测的试样I进行绝缘寿命的推定时，绝缘寿命推定装置进行信息获取步骤(S2)以后的各步骤。
[0128]信息获取步骤(S2)是获得关于待测的试样I的相关信息的步骤。更详细地说，是从数据库部44内读取并获得针对与待测的试样I种类相同的试样I存储保存在数据库部44中的相关信息、即确定该试样I到绝缘破坏为止的总放电电荷量Qb.d的信息的步骤。
[0129]信息获取步骤(S2)中的总放电电荷量Qb.d的读取是由作为信息获取部45发挥功能的控制器4d进行的。
[0130]还有，信息获取步骤(S2)在开始寿命推定步骤(S4)的时刻之前结束即可，也可以与电荷量检测步骤(S3)并行执行。
[0131](S3:电荷量检测步骤)
[0132]电荷量检测步骤(S3)是在推定绝缘寿命的阶段使待测的试样I发生局部放电，检测该试样I当前发生的局部放电的每单位时间的放电电荷量的步骤。
[0133](绝缘寿命推定装置的电路结构)
[0134]用于进行电荷量检测步骤(S3)的绝缘寿命推定装置的具体电路结构，使用与预先准备步骤(SI)中说明的结构(参照图3)相同的结构即可。这时，控制器4d作为寿命推定部46发挥功能。
[0135]其中，电荷量检测步骤(S3)中，检测每单位时间的放电电荷量即可，不需要像预先准备步骤(SI)的情况那样计算放电电荷量的累积值。因此，在电荷量检测步骤(S3)中使用的电路结构中，数据记录器4a、4b可以不是并用多个的结构，也可以只让一个工作的结构。
[0136](电荷量检测步骤的处理顺序)
[0137]接着，对电荷量检测步骤(S3)的处理顺序进行说明。
[0138]图8是表示本发明的第I实施方式中的电荷量检测步骤的处理顺序的概要的流程图。
[0139]电荷量检测步骤(S3)依次经过局部放电发生工序(S31)、电压记录工序(S32)以及电荷量计算工序(S33)。
[0140](局部放电发生工序)
[0141]局部放电发生工序(S31)中，对于待测的试样1，加电部2利用例如逆变浪涌脉冲施加比该试样I的roiv更高的电压，使该试样I发生局部放电。还有,加电部2对试样I的电压施加，在该试样I的使用初期阶段，在预先设定的预定测量期间进行即可。这里，“使用初期阶段”是指例如从试样I开始使用到经过预定测量期间为止。但并不一定局限于此，只要是可以与其同等地对待、从试样I到绝缘破坏为止的整个时间来看可以看作初期的阶段，即包含在这里所说的“使用初期阶段”中。另外，“预定测量期间”是对每单位时间的放电电荷量的检测来说充分的期间即可，具体来说，考虑例如设定为?ο秒。
[0142](电压记录工序)
[0143]电压记录工序(S32)中，由加电部2对试样I开始施加电压的同时，开始数据记录器4a、4b的工作，开始测定并记录电容器3a的端子电压。然后，至少在预定测量期间经过之前使数据记录器4a、4b工作，测定从该试样I输出的电压，记录电压的数据。这时，只要在预定测量期间能够记录电压数据即可，因此可以不进行数据记录器4a、4b的工作切换。
[0144]记录电容器3a的端子电压之后，数据记录器4a、4b将记录的数据例如以波形数据的形式向控制器4d传送。
[0145](电荷量计算工序)
[0146]电荷量计算工序(S33)中，控制器4d当接收到来自数据记录器4a、4b的传送数据时，基于该传送数据计算电容器3a内残余的电荷量，作为从试样I放电的放电电荷量。放电电荷量的计算，与预先准备步骤(SI)的电荷量计算工序(S13)的情况相同地进行即可。
[0147]计算出预定测量期间的放电电荷量后，控制器4d将其计算结果除以预定测量期间的时间值，计算使用初期阶段中每单位时间的放电电荷量AQs[单位:C/s]。然后，这样计算出每单位时间的放电电荷量△ Qs后，控制器4d将其计算结果暂时保存在控制器4d可访问的RAM等内。
[0148](S4:寿命推定步骤)
[0149]在信息获取步骤(S2)和电荷量检测步骤(S3)之后进行的寿命推定步骤(S4)是基于信息获取步骤(S2)中获得的相关信息，根据电荷量检测步骤(S3)中检测的每单位时间的放电电荷量AQs求出待测的试样I到绝缘破坏为止的时间，作为针对该试样I的绝缘寿命的推定结果的步骤。更详细地说，寿命推定步骤(S4)中，将作为相关信息的总放电电荷量Qb.d除以每单位时间的放电电荷量AQs，求出从开始使用待测的试样I到该试样I绝缘破坏为止的时间。
[0150]具体来说，控制器4d使用下述的(2)式获得绝缘寿命的推定结果。
[0151]Ts = Qb d/ Δ Qs......(2)
[0152]其中，在⑵式中，Ts是待测的试样I从开始使用到绝缘破坏为止的时间[单位:s]，Qb.D是试样I到绝缘破坏为止的总放电电荷量[单位:C]，Δ Qs是试样I的使用初期阶段中每单位时间的放电电荷量[单位:C/s]。
[0153]这样获得的时间Ts的计算结果作为针对待测的试样I的绝缘寿命的推定结果，从信息输出部5输出信息。关于这时信息输出部5中的信息输出方式,并没有特别限定,适当设定即可(例如利用图表等)。
[0154]〈3.第2实施方式〉
[0155]以下对本发明的第2实施方式进行说明。但是，在这里仅对与上述第I实施方式的不同点进行说明，对相同的事项省略说明。
[0156]本发明的第2实施方式中，预先准备步骤(SI)中的相关信息生成工序(S15)、电荷量检测步骤(S3)中的局部放电发生工序(S31)以及寿命推定步骤(S4)与上述第I实施方式的情况不同。
[0157](相关信息生成工序)
[0158]第2实施方式中的相关信息生成工序(S15)中，控制器4d基于电荷量计算工序(S13)中计算出的放电电荷量及累积电荷量计算工序(S14)中计算出的总放电电荷量，生成相关信息。具体来说，控制器4d生成关于到绝缘破坏为止的放电电荷量的经时变化特性的信息，作为相关信息的一个具体例。这里，“经时变化特性”指的是表示放电电荷量的检测结果怎样随时间变化的特性。
[0159]图9是表示本发明的第2实施方式中的相关信息的一个具体例的说明图。
[0160]图例表示将电荷量计算工序(S13)中计算出的到绝缘破坏为止的放电电荷量针对每预定单位时间(例如10秒)进行换算之后，针对试样I直到绝缘破坏为止的期间(也就是达到总放电电荷量为止的期间)，将该每单位时间的各放电电荷量[单位:mC/10s]以时间序列[单位:min]排列表示的经时变化特性的一个例子。另外，放电电荷量的经时变化特性根据试样I的种类而不同。
[0161]生成这样的相关信息后，在相关信息生成工序(S15)中，控制器4d将其生成结果(也就是放电电荷量的经时变化特性)与试样I的种类加以关联，存储保存在数据库部44中。这时，假定数据库部44以能够确定放电电荷量和加电时间的时间经过的关系的形式(例如二维图表形式或函数形式)进行信息存储。另外，假定该存储信息在信息获取步骤
(S2)中，由控制器4d读取。
[0162](局部放电发生工序)
[0163]第2实施方式的局部放电发生工序(S31)中，加电部2对于待测的试样I施加电压使其发生局部放电，但进行该电压施加可以不是在试样I的使用初期阶段。也就是说，第2实施方式中，即使是经过了某加电时间的试样1，也可以作为绝缘寿命推定的对象。
[0164]另外，第2实施方式的局部放电发生工序(S31)中，对试样I的电压施加进行预定测量期间，假定该预定测量期间与用于上述相关信息生成工序(S15)中的换算的预定单位时间对应。
[0165](寿命推定步骤)
[0166]第2实施方式中的寿命推定步骤(S4)中，控制器4d如以下那样推定关于待测的试样I的绝缘寿命。也就是说，控制器4d在寿命推定步骤(S4)之前的电荷量检测步骤(S3)中，对经过了某加电时间后的试样I中的放电电荷量Qn进行检测，因此将该放电电荷量Qn与信息获取步骤(S2)中读取的相关信息(也就是放电电荷量的经时变化特性)对照，求出与该放电电荷量Qn对应的加电时间Τη。求出加电时间Tn后,控制器4d根据相关信息确定该试样I到绝缘破坏为止需要的加电时间TB D，求出从加电时间Tn到加电时间Tb d为止的残余时间。然后，控制器4d将求出的残余时间作为关于该试样I的绝缘寿命的推定结果。
[0167]具体来说，控制器4d使用下述的(3)式获得绝缘寿命的推定结果。
[0168]Tr = Tb D-Tn......(3)
[0169]在(3)式中，Tr是待测的试样I从电荷量检测时刻起到绝缘破坏为止的残余时间[单位:min]，TB.D是试样I到绝缘破坏为止需要的加电时间[单位:min]，Tn是根据关于试样I的放电电荷量的经时变化特性和该试样I的检测电荷量Qn推定的经过加电时间[单位:min]。
[0170]这样得到的残余时间Tr的计算结果作为关于待测的试样I的绝缘寿命的推定结果，从信息输出部5进行信息输出。关于这时的信息输出部5中的信息输出方式,不特别进行限定，适当设定即可(例如利用图表等)。
[0171]〈4.各实施方式的效果〉
[0172]根据上述的各实施方式，起到如下所示的一种或多种效果。
[0173](I)在各实施方式中，将与绝缘体的绝缘破坏相关的局部放电的放电电荷量作为绝缘寿命推定的指标来使用，并不是以施加电压、而是以实际发生的放电电荷量为基准来推定绝缘寿命。也就是说，将绝缘破坏所需的放电能量作为指标来使用，由此推定关于待测的试样I的绝缘寿命。因此，各实施方式中，能够不取决于对于待测的试样I的施加电压波形条件，在考虑对该试样I施加的各种不同施加电压波形的上升时间的影响的同时，推定该试样I的绝缘寿命。
[0174]由此，根据各实施方式，与以往利用V-t特性的绝缘寿命推定相比，能够实现绝缘寿命推定结果的可靠性的提高。详细来说，例如在逆变浪涌电压下，roiv受到脉冲上升时间的影响，因此仅凭施加电压峰值无法讨论绝缘寿命，因此以往利用V-t特性的绝缘寿命推定并不一定能得到可靠性充分的结果，而如果是各实施方式中说明的绝缘寿命推定，则能够在反映实际的施加电压波形条件的同时进行绝缘寿命推定，因此可以说与以往相比能够实现绝缘寿命推定结果的可靠性的提高。
[0175]进一步地，根据各实施方式，与以往利用v-t特性的情况相比，能够高效地进行绝缘寿命的推定。详细地说，例如以往利用V-t特性的绝缘寿命推定中，若实际使用中的施加电压波形条件变化，则需要每次实施V-t实验或者考虑逆变浪涌电压的施加来用roiv比换算v-t特性，相应地不能算是高效的，而如果是各实施方式中说明的绝缘寿命推定，则能够在反映实际的施加电压波形条件的同时进行绝缘寿命推定，因此与以往相比，能够高效地推定绝缘寿命。
[0176](2)各实施方式中，在推定绝缘寿命时，利用例如使用串联电容器的残余电荷法、使用高频CT的差动检测法、基于检测阻抗法的放电电流/电压波形测量等，直接检测试样I中发生的局部放电的放电电荷量。即，直接检测由于试样I中的局部放电而发生的放电能量。
[0177]在这一点上，各实施方式中也能够在实现可靠性的提高的同时高效进行绝缘寿命的推定。
[0178]例如，放电电荷量也能够根据由V-t实验得到的放电电流波形计算。但是，为了根据由V-t实验得到的放电电流波形(例如由示波器得到的原波形数据)计算电荷量，需要将急剧上升的放电电流波形以纳秒(ns)级的采样率积分。因此，为了计算电荷量需要数量庞大的数据。尤其是如果试样I到绝缘破坏为止的时间变长，则计算电荷量所需的数据的数量相应地进一步变多。结果是数据处理需要时间而导致效率低下，同时还可能需要存储庞大数据的存储区域。关于这一点，在各实施方式中直接检测放电电荷量，因此能够高效地推定绝缘寿命。
[0179]进一步地，例如在计算试样I到绝缘破坏为止的累积电荷量时，如果需要处理数量庞大的数据，则可能发生数据获取遗漏。另外，在根据由示波器等得到的原波形数据计算电荷量时，可能由于例如示波器的性能等发生数据的遗漏。由此，针对试样I的绝缘寿命推定的精度下降，结果是对于绝缘寿命推定结果的可靠性有可能遭到损害。关于这一点，在各实施方式中直接检测放电电荷量，因此不会发生数据遗漏，能够实现绝缘寿命推定的可靠性的提闻。
[0180](3)第I实施方式中,基于作为相关信息的总放电电荷量QB.D,检测在试样I的使用初期阶段发生的局部放电的每单位时间的放电电荷量，进行针对该试样I的绝缘寿命的推定。
[0181]所以，根据第I实施方式，即使是每单位时间的放电电荷量可能因施加电压波形条件而变化时，也能够考虑到对于试样I产生的每单位时间的放电电荷量的影响来推定该试样I的绝缘寿命。
[0182]而且，根据第I实施方式，根据试样I的使用初期阶段的放电电荷量推定该试样I的绝缘寿命。因此，根据第I实施方式，可以进行能够合适地评价电绝缘产品(例如线圈)的选择和产品寿命的绝缘寿命推定，在该产品的开发设计时能够高效地确定合适的方案。而且，该产品在开发方对绝缘设计的开展比以往的v-t特性更容易，因此关于绝缘寿命推定的可靠性也提高。
[0183](4)第2实施方式中，基于作为相关信息的放电电荷量的经时变化特性，检测经过了某加电时间的试样I中发生的局部放电的放电电荷量，推定该试样I的残余寿命时间，作为绝缘寿命推定结果。
[0184]所以，根据第2实施方式，即使是经过了某加电时间的试样1、其加电时间不明时，也能够将该试样I作为绝缘寿命推定的对象。而且，即使在该情况下，也能够与第I实施方式同样地实现关于绝缘寿命推定结果的可靠性的提高，高效地推定绝缘寿命。
[0185](5)各实施方式中，在预先准备步骤(SI)中预先生成相关信息，将这个生成的相关信息存储保存在数据库部44内。也就是说，根据预先生成的相关信息在数据库部44内构建数据库。
[0186]所以，根据各实施方式，在相关信息已经存储保存在数据库部44内时，没有必要重新进行预先准备步骤(Si)，所以由此实现绝缘寿命推定的高效率化。进一步地，如果数据库部44内已经存在相关信息，则在关于试样I的绝缘寿命推定时，从数据库部44中读取获得相关信息即可，所以这一点上也实现绝缘寿命推定的高效率化。
[0187]〈5.变形例等〉
[0188]以上对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明的技术范围不局限于上述各实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种变更。
[0189]上述的各实施方式中，以绝缘寿命推定装置的控制部4具有作为数据库部44的功能的情况为例，而本发明不局限于此，只要信息获取部45能够获取相关信息，数据库部44也可以设在外部的其他装置(例如通过网络线路连接的服务器装置)上。这意味着本发明涉及的绝缘寿命推定装置只要能够获取相关信息，并不一定具备数据库部44。另外，本发明涉及的绝缘寿命推定方法意味着只要已经生成了相关信息并能够从外部获取该生成的相关信息，不一定要进行预先准备步骤(SI)。
[0190]另外，上述的各实施方式中，以考虑进行预先准备步骤(SI)，将多个数据记录器4a、4b并用的情况为例，而本发明不局限于此，如果不需要预先准备步骤(SI)，也可以构成为只用一个数据记录器工作。另外，进行预先准备步骤(SI)时，也可以具备3个以上的数据记录器。这时，对于各数据记录器的工作顺序等没有特别限定，只要能够对施加在电容器3a上的电压进行连续测定记录，从哪一个数据记录器的工作开始都可以。
【权利要求】
1.一种绝缘寿命推定方法，对具备导体和绝缘体而构成的试样的绝缘寿命进行推定，该绝缘寿命推定方法的特征在于，具备: 信息获取步骤，其获取所述试样中的局部放电的放电电荷量与该试样的绝缘破坏的相关信息； 电荷量检测步骤，其在推定所述绝缘寿命的阶段使所述试样发生局部放电，检测该局部放电的放电电荷量；以及 寿命推定步骤，其基于所述信息获取步骤中得到的相关信息，根据所述电荷量检测步骤中检测出的放电电荷量求出所述试样到绝缘破坏为止的时间，作为所述绝缘寿命的推定结果。
2.根据权利要求1所述的绝缘寿命推定方法，其特征在于， 在所述信息获取步骤中，获取确定所述试样到绝缘破坏为止的总放电电荷量的信息，作为所述相关信息； 在所述电荷量检测步骤中，检测所述试样中发生的局部放电的每单位时间的放电电荷量; 在所述寿命推定步骤中，将所述总放电电荷量除以所述每单位时间的放电电荷量，求出从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止的时间。
3.根据权利要求1所述的绝缘寿命推定方法，其特征在于， 在所述信息获取步骤中，获取确定从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止该试样中的局部放电的放电电荷量的经时变化特性的信息，作为所述相关信息； 在所述电荷量检测步骤中，检测所述试样中发生的局部放电的放电电荷量； 在所述寿命推定步骤中，将所述电荷量检测步骤中的检测结果与所述经时变化特性对照，求出所述试样到绝缘破坏为止的残余时间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘寿命推定方法，其特征在于， 具备预先准备步骤，其在所述信息获取步骤之前，从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止,持续检测该试样中的局部放电的放电电荷量,根据其检测结果生成所述相关信息并存储保存， 在所述信息获取步骤中，通过读取所述预先准备步骤中存储保存的所述相关信息，获取该相关信息。
5.一种绝缘寿命推定装置，其对具备导体和绝缘体而构成的试样的绝缘寿命进行推定，该绝缘寿命推定装置的特征在于，具备: 信息获取部，其获取所述试样中的局部放电的放电电荷量与该试样的绝缘破坏的相关信息； 电荷量检测部，其在推定所述绝缘寿命的阶段使所述试样发生局部放电，检测该局部放电的放电电荷量；以及 寿命推定部，其基于所述信息获取部得到的相关信息，根据所述电荷量检测部检测出的放电电荷量求出所述试样到绝缘破坏为止的时间，作为所述绝缘寿命的推定结果。
6.根据权利要求5所述的绝缘寿命推定装置，其特征在于，具备: 数据库部，其存储保存所述相关信息； 所述信息获取部通过读取所述数据库部存储保存的所述相关信息来获取该相关信息。
7.根据权利要求6所述的绝缘寿命推定装置，其特征在于，具备: 信息生成部，其从开始使用所述试样到该试样绝缘破坏为止，持续检测该试样中的局部放电的放电电荷量，根据其检测结果生成所述相关信息，存储保存在所述数据库部中。
【文档编号】G01R31/12GK104237747SQ201410188857
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】角阳介 申请人:日立金属株式会社