| 研究課題/領域番号 |
26630115
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 部分放電 / 電流波形 / 放射電磁波 / 周波数帯域 |
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| 研究実績の概要 |
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、初年度ということで、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として、そのモデル構成でガスと油絶縁体中での超広帯域電流波形および放射電磁波の測定を行った。その結果と解析結果を比較検討することで、大規模コンピュータ計算への妥当性を検証できる。特に、実験での放射電磁波の測定は、帯域750MHz～5GHzの指向性を有するホーンアンテナと帯域2～10GHzのアンプを用いているため、この周波数特性の影響を検討した。解析ではこれら測定周波数帯域を考慮した波形処理が必要となる。解析に先立ち、実験結果の放電電流および放射電磁波の周波数帯域の評価方法を提案するとともに、電流と電磁波の周波数帯域の実験結果の関係を明らかにした。更に、放射電磁は遠方界条件を満たしていると仮定して、原関数と導関数の周波数関係をフーリエ変換に基づき検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の目的通り、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も実施できた。また、測定波形をローパスフィルタリング処理による周波数帯域の検討も実施した。解析は、ワークステーションを用いたFDTD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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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究推進方策としては、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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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では、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行うことを大型計算機を用いて実施する予定であったが、この規模のモデル化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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| 次年度使用額の使用計画 |
本年度は、昨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う。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する。このためのデータ解析用のパソコンを設備備品として導入するとともに、成果発表や研究打合せ用の旅費、大型計算機使用費として使用する計画である。差額は主に、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費として使用し、より活発に研究を進める予定である。
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