JPH0194206A - 異常位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えばガス絶縁電気機器の絶縁ガスを充填し
た金属容器の内部における部分数′６Ｌや微小異物の振
動による超廿波の発生位置を標定する異常位置検出装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、ガス絶縁電気機器の絶縁ガスを充填した金属容
器の内部において部分放電、電界により駆動される微小
異物の振動あるいは電磁力で駆動される弛緩した締結ボ
ルトの振動が発生すると絶縁能力や通電能力鈍低下を来
たし事故に発展する可能性があるので異常位置検出装置
を用いて金属容器の金属部分を媒質として伝播する超音
波に基づき部分放電、微小異物の振動あるいは締結ボル
トの振動による超音波の発生位置を標定し事故を未然に
防止する方策は以前より周知するところである。

第２図は例えば昭和５６年電気学会全国大会講演論文集
第１２分冊（４９６頁に掲載の「１１６０微小異常音探
索装置の開発」（筆者：池田正巳、青柳滑部、菅野好裕
、雨宮隆）に示された従来の異常位置検出装置の構成を
示すブロック線図である。

図において、（１）は絶縁ガスを充填した金属容器、（
２）はこの金属容器のフランジ、（ｌｌａ）（−Ｌｌｂ
）は上記金属容器（１）の金属部分を媒質として伝播す
る超音波の強さに対応した超音波信号を検出する超音波
センサであって上記金属容器（１）の外面上にその軸方
向に平行に所定間隔を置いて装着されている。

＠は上記超音波センサ（ｌｌａ　）　（１ｌｂ）で検出
した超音波信号を増幅する増幅器、（至）は先着判別回
路であって上記超音波センサ（ユニａ）（ユニｂ）のい
ずれがより早く超音波信号を検出したかを判別しそれに
対応した２つの判別信号を出力する。α→は２つの発光
ダイオードを有する表示回路であって上記先着判別回路
（至）の出力する判別信号によシ当該の発光ダイオード
を点灯表示する。

従来の異常位置検出装置は上記のように構成され金属容
器（１）内の導電部分（図示せず）に高電圧を印加する
と大地電位の金属容器（１）との間に電界を生じ例えば
金属容器（１）内に夾雑物として導電性の微小異物が存
在するとこの微小異物は帯電し電界により駆動されて振
動する。この振動によって発生した超音波は金属容器（
１）の金属部分を媒質として伝播し金属容器（１）の外
面、上の任意の位置にその軸に平行に所定間隔を置いて
装着された超音波センサ（ｌｘａ）０ユｂ）によジそＯ
超音波の強さに対応した超音波信号として検出される。

この超音波信号をそれぞれ増幅器（２）で増幅して利得
調整を行なったのち先着判別回路（２）に入力し超音波
センサ（１１ａ）（１１ｂ）のいずれがより早く超音波
１ば号を検出したかを判別する。超音波の発生源である
微小異物の振動する箇所により近い位置に装着された超
音波センサ（１ユａ）（ユニｂ）のいずれかがより早く
超音波信号を検出するので先着判別回路（至）はその超
音波信号を判別してそれに対応した判別Ｍ号を出力し表
示回路α呻はこの判別信号に基づいて当該の発光ダイオ
ードを点灯表示する。この発光ダイオードの点灯表示に
より超音波の発生源の方向を標定することができる。超
音波センサ（１１ａ）（１１ｂ）を装着する金属容器（
１）の外面上の位置を変えて超音波の発生源の方向を標
定することを繰り返し表示回路α尋の２つの発光ダイオ
ヘトが同時に点灯するときの超音波センサ（１ｌａ）（
ｌｌｂ）の装着位置の中間線を含む断面上に超音波の発
生源が存在することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の異常位置検出装置では先着判別回Ｆ
Ｉ！！０が超音波センサ（１１ｅｔ）（１１ｂ）のいず
れかより早く超音波信号を検出したかを判別するので金
属容器（１）の接続部分であるフランジ（２）での反射
や伝播径路の差異による超音波の伝播時間の差を除去す
る複雑な構成となりまた超音波を発生する頻度が高くな
ると判別が困難になるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので金属容器のフランジでの反射や伝播径路の差異
による超音波の伝播時間の差や超音波゛を発生する頻度
に影響されることのない異常位置検出装置を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る異常位１１検出装置は絶縁流体を充填し
た円筒状の金属容器の外面上の任意の位置にその中心軸
に平行に所定の間隔を置いて装着した２つの超音波セン
サにより金属容器の内部で発生しその金属部分を媒質と
して伝播する超音波の強さに対応した各超音波信号を同
時に検出しこの各超音波信号に基づいて超音波の発生位
置を標定するものにおいて各超音波信号に基づいてその
振動波形のエンベロープに対応した第１のエンベロープ
信号と第２のエンベロープ信号とをそれぞれ検出する第
１のエンベロープ検出回路と第２のエンベロープ検出回
路、第１のエンベロープ信号と第２のエンベロープ信号
に基づき少なくともその一方の瞬時値が所定のレベルを
超えたときに所定の時間幅のピーク検出信号を出力する
検出制御回路、ピーク検出信号に基づきその時間幅内に
おける第１のエンベローフ’８号と第ｚのエンベロープ
信号の各ピーク値に対応した第１のピーク値信号と第２
のピーク値信号をそれぞれ検出する第１のピーク値検出
回路と第２のピーク値検出回路、所定数の第１のピーク
値信号と第２のピーク値信号についてそれぞれ算術平均
値を演算しこの各算術平均値に対応した第１の平均値信
号と第２の平均値信号とをそれぞれ出力する第１の平均
値回路と第２の平均値回路、第１の平均値信号と第２の
平均値信号と超音波センサ間の距離とに基づいて超音波
センサの装着位置と超音波の発生位置の間の距離を演算
する演算回路を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては２つの超音波センサにより同時に検
出した各超音波信号に基づいてその振動波形のエンベロ
ープに対応した第１のエンベロープ信号と第２のエンベ
ロープ信号とを検出しこの第１のエンベロープ信号と第
２のエンベロープ信号とに基づいて少なくともその一方
の瞬時値が所定のレベルを越えたときに所定の時間幅の
ピーク検出信号を出力しこのピーク検出信号に基づいて
その時間幅内における第１のエンベロープ信号と第２の
エンベロープ信号の各ピーク値に対応した第１のピーク
値信号と第２のピーク値信号を検出し所定数の第１のピ
ーク値信号と第２のピーク値信号についてそれぞれ算術
平均値を演算してこの各算術平均値に対応した第１０平
均値情号と第２の平均値信号とを検出したのち第１の平
均値信号と第２の平均値信号と超音波センサ間の距離と
に基づいて超音波センサの装着位置と超音波の発生位置
の間の距離を演算する。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック線図であり
、図において、（１）（２）　（ｌｌａ）（ｌｌｂ）Ｃ
１２は上記従来の装置と全く同一のものである。Ｑ漫（
２）は上記増幅器（２）で増幅した各超音波信号の振動
波形のエンベロープに対応した第１のエンベロープ信号
と第２のエンベロープ信号をそれぞれ検出する第１のエ
ンベロープ検出回路と第２のエンベロープ検出回路、（
ホ）は上記第１のエンベロープ検出回路Ｑυの検出した
第１のエンベロープ信号と上記第２のエンベロープ検出
回ｇｌｒ＠の検出した第２のエンベロープ信号の少なく
とも一方の瞬時値が所定のレベルを越えたときに所定の
時間幅のピーク検出信号を出力する検出制御回路、ｃ３
Ｄ（２）はこの検出制御回路の出力するピーク検出信号
に基づきその時間幅内における第１のエンベロープ信号
と第２のエンベロープ信号の各ピーク値に対応した第１
のピーク値信号と第２のピーク値信号をそれぞれ検出す
る第１のピーク値検出回路と第２のピーク値検出回路、
に）（６）は上記第１のピーク値検出回路０１）の検出
した第１のピーク値信号と上記第２のピーク値検出口Ｉ
ｉ１！（２）の検出した第２のピーク値信号のそれぞれ
所定数の各算術平均値を演算しそれに対応した第１の平
均値信号と第２の平均値信号とをそれぞれ出力する第１
の平均値回路と第２の平均値回路、（財）は上記第１の
平均値回路に）の出力する第１の平均値信号と上記第２
の平均値回ｉ（ロ）の出力する第２の平均値信号と超音
波センサ（ｌｌａＸｌｌｂ）間の距離とに基づいて超音
波センサ（１１ａ）（ｌｌｂ）の装着位置と超音波の発
生位置の間の距離を演算する演算回路、■はこの演算回
路の出力信号に基づきそれに対応した数値を表示する表
示回路である。

次に動作について説明する。金属容器（１）内で発生し
た超音波は金属容器（１）の金属部分を媒質として伝播
し直線状の径路やつるまき線状の径路を経て金属容器（
１）の外面上の超音波センサ（１１ａ）（１１ｂ）の装
着位置に到達するほか金属容器（１）を伝播した超音波
がフランジ（２）等で反射した反射波も超音波センサ（
ｌｌａ）（ｌｌｂ）の装着位置に到達する。したがって
超音波センサ（１ｌａ）　（ｌｌｂ　）ではこれらの重
畳した複雑な波形の超音波の強さに対応した各超音波信
号が検出される。この各超音波信号を増幅器＠で増幅し
たのちそれぞれ第１のエンベロープ検出回路Ｑηと第２
のエンベロープ検出回路（イ）に入力し各超音波信号の
振動波形のエンベロープに対応した第１のエンベロープ
信号と第２のエンベロープ信号とを検出する。検出制御
回路−はこの第１のエンベロープ信号と第２のエンベロ
ープ信号とに基づき少なくともその一方の瞬時値が所定
のレベルを越えたときに所定の時間幅のピーク検出信号
を出力する。第１のピーク値検出回路０］）と第２のピ
ーク値検出回路（イ）はこのピーク検出信号を受けてい
る間に存在する第１のエンベロープ信号と第２のエンベ
ロープ信号のピーク値に対応した第１のピーク値信号と
第２のピーク値信号を検出しそれぞれ第１の平均値回路
（ロ）と第２の平均値回路（ロ）へ出力したのちリセッ
トする。ｆｉｌの平均値回路■と第２の平均値回路に）
は第１のピーク値信号と第２のピーク値信号の所定数例
えば６４個についての各算術平均値を演算しそれに対応
した第１の平均値信号と第２の平均値信号とを出力する
。

ところで超音波信号が上記の通ジいかに複雑に重畳した
波形であってもその振動波形のエンベロープに対応した
エンベロープ信号の各ピーク値の所定数についての平均
値■と超音波の発生位置から超音波センナの装着位置ま
での最短距離ｔとの間にＶ　＝　Ｋ−ｅｘｐ（−αｔ〕
なる関係があり実用上も有効であることが確認されてい
る。ここでＫは定数、αは媒質の単位長さ当りの吸収係
数である。そこで超音波の発生位置から超音波センサ（
ｌｌａ　）及び超音波センサＣ１１ｂ）までの直線距離
をそれぞれｍ。

ｎ１第１のピーク値信号と第２のピーク値信号の所定数
についての各算術平均値に対応した第１の平均値信号と
第２の平均値信号をそれぞれ■ｌ、■２とすると ただし、■１≦Ｖ２　、　　Ｓ＝ｍ＋ｎとな５ｓとαは
既知であるからｎが演算できる。

第１の平均値信号と第２の平均値信号を演算回路（財）
に入力しこの演算を実行したのちこの演算結果に対応し
た出力信号を表示回路−に入力してその数値を表示する
。このようにして標定した超音波の発生位置の断面上に
超音波の発生源が存在することになる。

なお上記実施例では表示回Ｆｊｌｒ−に演算回路（財）
の出力信号を入力するものとしたがこれに加えて第１の
平均値回路（６）の出力する第１の平均値信号と第２の
平均値回路に）の出力する第２の平均値信号を入力して
（第１図に破線で示す）共に数値で表示するものであっ
てもよく超音波の発生位置を標定するのに便利である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり絶縁流体を充填した円筒
状の金属容器の外面上の任意の位置にその中心軸に平行
に所定の間隔を置いて装着した２つの超音波センサによ
り金属容器の内部で発生しその金属部分を媒質として伝
播する超音波の強さに対応した各超音波信号を同時に検
出しこの各超音波信号に基づいてその振動波形のエンベ
ロープに対応した第１のエンベロープ信号と第２のエン
ベロープ信号とをそれぞれ検出する第１のエンベロープ
検出回路と第２のエンベロープ検出回路、第１のエンベ
ロープ信号と第２のエンベロープ信号に基づき少なくと
もその一方の瞬時値が所定のレベルを越えたときに所定
の時間幅のピーク検出信号を出力する検出制御回路、ピ
ーク検出信号に基づきその時間幅内における第１のエン
ベロープ信号と第２のエンベロープ信号の各ピーク値に
対応した第１のピーク値信号と第２のピーク値信号をそ
れぞれ検出する第１のピーク値検出回路と第２のピーク
値検出回路、所定数の第１のピーク値信号と第２のピー
ク値信号についてそれぞれ算術平均値を演算しこの各算
術平均値に対応した第１の平均値信号と第２の平均値信
号とをそれぞれ出力する第１の平均値回路と第２の平均
値回路、第１の平均値信号と第２の平均値信号と超音波
センサ間の距離とに基づいて超音波センサの装着位置と
超音波の発生位置の間の距離を演算する演算回路を備え
たので金属容器のフランジでの反射や伝播径路の差異に
よる超音波の伝播時間の差や超音波を発生する頻度に影
響されることなく超音波の発生位置を標定することがで
きると云う効果がある０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック線図、第２
図は従来の異常位置検出装置の構成を示すブロック線図
である。 図において、（１）は金属容器、ＤｌａＸｌｂ）はそれ
ぞれ超音波センサ、０υ（イ）はそれぞれ第１のエンベ
ロープ検出回路と第２のエンベロープ検出回路、に）は
検出制御回路、Ｇ１）０シはそれぞれ第１のピーク値検
出回路と第２のピーク値検出回路、（ロ）（６）はそれ
ぞれ第１の平均値回路と第２の平均値回路、−は演算回
路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁流体を充填した円筒状の金属容器の外面上の任意の
   位置にその中心軸に平行に所定の間隔を置いて装着した
   ２つの超音波センサにより上記金属容器の内部で発生し
   上記金属容器の金属部分を媒質として伝播する超音波の
   強さに対応した各超音波信号を同時に検出しこの各超音
   波信号に基づいて上記超音波の発生位置を標定するもの
   において、上記各超音波信号に基づいてその振動波形の
   エンベロープに対応した第１のエンベロープ信号と第２
   のエンベロープ信号とをそれぞれ検出する第１のエンベ
   ロープ検出回路と第２のエンベロープ検出回路、上記第
   １のエンベロープ信号と上記第２のエンベロープ信号に
   基づき少なくともその一方の瞬時値が所定のレベルを越
   えたときに所定の時間幅のピーク検出信号を出力する検
   出制御回路、上記ピーク検出信号に基づき上記時間幅内
   における上記第１のエンベロープ信号と上記第２のエン
   ベロープ信号の各ピーク値に対応した第１のピーク値信
   号と第２のピーク値信号をそれぞれ検出する第１のピー
   ク値検出回路と第２のピーク値検出回路、所定数の上記
   第１のピーク値信号と上記第２のピーク値信号について
   それぞれ算術平均値を演算しこの各算術平均値に対応し
   た第１の平均値信号と第２の平均値信号とをそれぞれ出
   力する第１の平均値回路と第２の平均値回路、上記第１
   の平均値信号と上記第２の平均値信号と上記超音波セン
   サ間の距離とに基づいて上記超音波センサの装着位置と
   上記超音波の発生位置の間の距離を演算する演算回路を
   備えたことを特徴とする異常位置検出装置。