2015 Fiscal Year Research-status Report
超広帯域放電電流波形を用いたスパコンによる超信頼性電力機器開発法の新提案
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26630115
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大塚 信也 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60315158)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 部分放電 / 電流波形 / 放射電磁波 / 周波数帯域 / FDTD解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、電力機器診断の最適化をもたらす革新的機器開発法を提案することであり、事故や故障のない極めて信頼性の高い賢い電力システム構築に機器レベルで貢献することである。申請者はこれまでに世界に先駆けて30GHz前後の超広帯域の放電電流波形を測定できる装置を構築し、電力機器の代表的な絶縁媒体中の放電電流波形を取得している。この波形データを入力信号として、スーパーコンピュータ等の大規模コンピュータにより変電所等の数10mの実電力設備規模で、放電放射電磁波の伝搬特性を高時間・高空間分解解析による大規模計算する。この結果に基づき、最適なセンサ仕様、機器構成、およびセンサと機器の配置を明らかにすることを目指す。また、この一連の検討方法を機器開発法として一般化し、将来の機器設計の標準ツールとなるよう目指す。
本年度は、初年度のスパコン計算の妥当性検証の結果を受けて、実際に実規模電力設備の特徴的な部位を抽出してモデル化を行った。このモデルに基づき大規模計算に向けた検討を開始し、入力電流波形に基づき放射される電磁波信号波形やその伝搬特性、および任意の位置での電磁界強度の時間変化、即ち電磁波波形を検討した。特に、入力電流波形として、代表的な電力機器であるGISの異物条件を考慮したバリエーションを準備し、異物条件による電流波形ならびに放射電磁波特性に相違があることを明らかにした。また、GISなどのガス中放電岳でなく電力ケーブル劣化モデルに対する計算も実施した。これらにより、各種入力電流波形と測定位置での電磁波波形との関係を検討した。実験結果とのよい一致を示す結果が得られていることから解析結果の有効性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的通り、昨年に引き続きスパコン等の大規模コンピュータ計算の実施検証として、数m規模の研究室内実験構成のモデル化を対象とした検討を実施し、放電電流と放射電磁波の周波数帯域を評価するとともに、フーリエ変換に基づく理論的な検討を実施できた。また、異なる放電源に対応する入力波形を用いて解析を行い、入力源に対応した放射電磁波の解析が実施できていることを確認できている。このように、FDTD法による電磁波の放射、伝搬を実施し、概ね順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方策としては、昨年と同様に、大規模コンピュータ計算へ向けたモデル化と数値計算の妥当性検証を行い、その結果を受けて、実際に実規模電力設備のモデル化の検討を行う予定である。同モデルによる放射電磁波特性を解析し、その解析結果から、検出センサの仕様（検出周波数帯域や大きさ）や取り付け配置と位置の最適化の検討を行う計画としている。
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| Causes of Carryover |
昨年と同様に、本年度の対象モデル規模の解析にはワークステーションを用いて検討が実施できたため、大型計算機の費用が必要なくなった。差額は主にその費用分である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
差額は主に、解析の多様性と汎用性を持たせるための異なる絶縁物系における放電電流波形の取得実験用途、ならびに研究打合せと成果発表の旅費と検証試験用の電子部品や消耗品として使用し、より活発に研究を進める予定である。
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