JPH02183155A - 静止電気機器内微小異物検出方法及び装置並びにこの装置に備える衝突音センサ - 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］ 本発明は、静止電気機樹内に絶縁低下要因となるような
微小異物が存在するか否かを検出する静止電気機器内微
小異物検出方法及び装置並びに該微小異物がこの静止電
気機器に内部から当る衝突音を検出する衝突音センサに
係り、特に、内部の微小異物による衝突音を外来雑音か
ら精度良く弁別するのに好適な静止電気機器内微小異物
検出方法及び装置並びにこの装置に備える衝突音センサ
に関する。

［従来の技術］ 静止電気機器、例えば高圧を扱う電気機器は、内部で部
分放電が起きるとこれが発端となって致命的な絶縁破壊
事故が起きることがある。そこで従来は、内部放電を検
出し、事前に絶縁破壊事故を回避するようにしている。

内部放電の有無を検出する方法として、従来は静止電気
機器にマイクロホンを設置し、内部放電に伴う音を検出
している。しかし、この音のみの検出では、外来雑音と
の区別ができないことがあるので、特開昭５５−１１７
４２１号公報記載の従来技術では、内部放電に起因する
電気パルスの発生を検出し、この電気パルスの検出から
所定時間経過後に音が検出されたとき、この音は部分放
電に起因するものと判定している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、部分放電の有無を検出するものであり
、致命的な絶縁破壊事故を防止するのに間に合わない場
合がある０部分放電は、例えば機器内部のミクロンオー
ダの微小異物、例えば機器構成物の微小なかけらや機器
表面から剥離した異物、あるいは前回の部分放電で機器
構成物から溶は出た異物等が、機器内の電界や電界の変
動による磁界の影響を受けて飛び跳ね、これが原因とな
って引き起こされる場合が多い、このため、この微小異
物が機器に当る衝突音を検出することで、部分放電前に
部分放電が起きる可能性をチエツクすることが可能とな
る。しかしこの場合は、前記従来技術とは異なり、衝突
音のみが検出されるので、これを外来雑音を区別するの
が困難となる。

本発明の第１の目的は１機器内部の微小異物が機器に内
部から衝突する音を外来雑音から良好に弁別できる静止
電気機器内微小異物検出方法及び装置を提供することに
ある。

本発明の第２の目的は１機器内部の微小異物が機器に内
部から衝突する音を外来雑音から良好に弁別して検出で
きる衝突音センサを提供することにある。

［１１題を解決するための手段］ 上記第１の目的は、衝突音を検出し、この衝突音の特性
を求め、この特性が所定の特性と比較して片寄るか否か
を判定することで、達成される。

上記第２の目的は、１つの容器内に、低周波音響を電気
信号に変換する素子と、高周波音響を電気信号に変換す
る素子とを収納する構成とすることで、達成される。

［作用］ 外来雑音は、種々雑多な原因で起き、その特性はばらつ
く、これに対し、内部の微小異物が機器内部に生じる電
界や磁界の影響を受は飛び跳ねて生じる衝突音は、電界
や磁界の規制を受けることでその特性に片寄りが生じる
。従って、検出した音の特性の違いにより１両者を区別
することができる。

また、内部の微小異物は１機器を構成する物質のかけら
等であるため、硬い物である。従って。

その衝突音には高い周波数成分が多く含まれることにな
る。一方、例えば雨等の柔らかい異物が機器に当るとき
検出される外来雑音には、低周波成分が多く含まれる。

従って、１つのセンサで高周波音響と低周波音響を検出
できれば、センサを幾つも設けることなく、衝突音の音
源の区別が可能となる。

［実施例コ 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して説明する
６ 第１図は、本発明の一実施例にかかる静止電気機器内微
小異物検出装置をガス絶縁開閉装置ＩＣ以下、ＧＩＳと
いう、）の母線部に適用したところのシステム構成図で
ある０円筒状のＧＩＳ母線容器１と中心導体２の間には
高電圧が印加されており、この間には絶縁ガスが封入さ
れている。ＧＩＳ母線容器１内に存在する導電性異物３
１と、ＧＩｓ母線容器１外に存在する異物３ｏのそれぞ
れの容器１壁への衝突音は、容器ｌ壁を伝播し、容器１
の外表面に所定距離層して設置した音響センサｌｌａと
ｌｌｂ及び音響センサｌｌｃと１．ｌｄにより検出され
る。

ＧＩＳ母線容器１内の異物３１は、容器１や中心導体２
のかけらあるいは剥離した物の場合が多いので、導電性
あるいは磁性を有する金属である。

また、その大きさは、ミクロンオーダのかなり微小な物
である。従って、この異物３１は、中心導体２から容器
１内表面に放射状に延びる電界によって飛び跳ねること
になる。そして、その飛び跳ねる方向は、電界の方向に
かなり依存することになる。これに対し、外部の異物３
ｏは、風に舞う砂や埃、あるいは爾等であり、さらに雷
鳴のような空気振動が外来雑音として容器１に伝達する
こともある。

音響センサｌｌａ、　１１ｂはＡＥセンサであり、伝播
音の高周波成分を検出する。音響センサｌｌｃ、　ｌｉ
ｄは加速度センサであり、伝播音の低周波成分を検出す
るものである。尚、加速度センサｌｌｃ、　ｌｉｄはい
ずれか一方のみでもよい、音響センサｌｌａ〜ｌｉｄに
より検出した音響信号は、それぞれ増幅器１２ａ〜１２
ｄにより増幅される。ＡＥセンサｌｌａ、　ｌｌｂの出
力と、加速度センサｌｉｅ、　ｌｉｄの出力の増幅後の
信号は、音源の種別判定に用いる異物識別指標を演算す
る異物識別指標演算器１５に入力される。また、ＡＥセ
ンサｌｌａ、　ｌｌｂの出力の増幅後の信号は。

位置評定器１３に入力される。音響信号発生毎の音源位
置の評定結果は、音源分布演算器１４に入力され、音源
の平均的な位置と、その標準偏差が求められる。微小異
物判別器１６では、演算器１５の出力である異物識別指
標と演算器１４の出力である音源分布とから、選択的に
ＧＩＳ母線容器１内部の導電性微小異物３１による衝突
音かそれ以外の原因による音かを後述するようにして識
別する。

次に、第１図の実施例の主要部である位置評定器１３、
音源分布演算器１４、異物識別指標演算器１５、微小異
物判別器１６について、詳細に説明する。

第２図は位置評定器１３の詳細構成図である。タイマ１
３２は図示しないカウンタを備え、コンパレータ１３１
ａ、　１３１ｂのいずれか一方からのパルス信号をカウ
ント開始信号としてクロック発生器１３３のクロック信
号を計数し、他方のコンパレータからのパルス信号をカ
ウント停止信号として前記計数を終了し、計数値を時間
差・距離変換器１３４に出力するようになっている。コ
ンパレータ１３１ａ。

１３１ｂは夫々ＡＥセンサｌｌａ、　ｌｌｂに接続され
、各ＡＥセンサｌｌａ、　ｆｌｂからの信号が設定値を
越えたときタイマ１３２にパルス信号を出力する。従っ
て、タイマ１３２のクロック信号計数値は、衝突音の音
源と各ＡＥセンサｌｌａ、　ｌｌｂとの距離の差に相当
することになる。つまり、時間差・距離変換器１３４は
、この距離の差を出力する。クロック発生器１３３は、
パルスの発生周期が時間基準になるように正確に調整さ
れたパルス発生器である。

時間差・距離変換器１３４は、あらかじめクロック信号
の周期とＧＩＳ母線容器１の音速がら算出したカウント
値・距離変換係数の設定値を備え、タイマ１３２の出力
に乗する機能を有する。これらの機能を有する回路を組
み合わせることで、ＡＥセンサｌｌａとｌｌｂの設置点
の中心位置を基準とした音源の位置評定が可能となる。

第３図は、第１図に示す音源分布演算器１４の詳細構成
図である。音源分布演算器１４は、音源位置の平均値と
標準偏差を演算する機能を有している。

入力信号（前記位置評定器１３の出力信号）がへ、バイ
パスフィルタ１４１により、音源位置の変動分のみを抽
出し、自乗演算器１４２により変動分の２乗を演算し、
ローパスフィルタ１４３によって積分し、平方根演算器
１４４により平方根を求める。−方、入力信号をローパ
スフィルタ１４５に通すことで、音源位置の平均値が得
られる０本構成は、アナログ回路でもディジタル回路で
も実現できる。

次に、異物識別指標演算機１５について説明する。

異物識別指標は、検出音響が、導電性の微小異物の衝突
音であるか、あるいは騒音等の雑音などであるかを判断
するための指標であり、検出音響信号の演算処理により
導くことができる。硬く小さい異物の衝突音は、軟らか
く大きな異物の衝突音より高周波成分を多く含むので、
検出音響の周波数分布からどのような種類の異物の衝突
音であるかをある程度推定できる。異物識別指標は、検
出音響の周波数分布の代表値であり、検出音響の高周波
成分の振幅Ａ、と、低周波成分の振幅ＡＬの比として定
義する。本実施例では１つの計測点の音響を２つのセン
サで測定する。音響信号の高周波成分をＡＥセンサで、
低周波成分を加速度センサで検出するので、異物識別指
標Ｒは。

で計算できる。この異物識別指標は、検出対象である導
電性の微小異物が硬くて小さいので、その衝突で高周波
成分が多く励起されるため大きな値をとり、大きくて柔
らかい例えばプラスチックなどの衝突音では小さな値を
とる性質がある。以下、第４図を用いて、詳細に異物識
別指標演算機１５の機能および動作について説明する。

ＡＥセンサｌｌａ、　ｌｌｂおよび加速度センサ１１ｃ
＊ｌｉｄで検出した音響信号を、先ず、検波器１５１ａ
〜１５１ｄでそれぞれ検波する。ＡＥセンサｌｌａ、　
ｌｌｂの検出音響信号の検波信号出力が設定値を越えた
とき、それに対応するコンパレータ１５２．１５６の出
力が“１１′′になる。このとき、対応するタイミング
回路１５３．１５７の出力が一定時間″１”になり、そ
の一定時間幅におけるＡＥセンサ出力検波信号と加速度
センサ出力検波信号のピーク値がピークホールダ１５４
ａ、　１５４ｂ、　１５８ａ、　１５８ｂでホールドさ
れる。

ピークホールダ１５４ａ、　１５４ｂおよび１５８ａ、
　１５８ｂの出力は、割算器１５５．１５９の入力とな
り、割算器１５５゜１５９の出力として異物識別指標信
号が得られる。

第５図に異物識別指標演算器１５のタイムチャートを示
す。異物識別指標は、夫々のピーク値がホールドされな
いと正しい値が得られないので、タイミング回路１５３
．１５７でピーク値がホールドされた後に一定時間幅の
パルスが出力され、割算器１５５゜１５９では、このパ
ルスが出力されてる間だけ割算結果である異物識別指標
信号を出力するように構成しである。

微小異物判別器１６では、音源位置の平均値、標準偏差
および異物識別指標の値から、検出音響がＧＩＳ母線容
器１内部の導電性微小異物の衝突音かあるいはそれ以外
の要因で発生した音かを識別して、ＧＩＳ母線容器１内
部の導電性微小異物の衝突音が検出されたとき警報を発
生する。

第６図に、音源による位置評定結果の違いを示す、ＧＩ
Ｓ母線容器１内部の導電性微小異物３１の衝突音は、該
異物３１が電界に規制されて飛び跳ねるためその音源位
置が安定している（同図（ａ））のに対し、雨滴衝突音
の音源位置（同図（ｂ））はばらついている。また、電
気雑音はＡＥセンサｌｌａ。

ｌｌｂの計測ラインに同時に混入するため、音源位置が
極めて安定してるように見える（同図（ｃ））。

ＧＩＳ母線容器１外表面に例えば部品名を示すようなタ
グがひもで吊るされ、それが風によってゆれて容器に衝
突する場合、ひもの長さによって第６図（ａ）のように
比較的音源位置のばらつきが小さくなる場合がありうる
。また、ＡＥセンサｌｌａとｌｌｂの設置間隔より充分
遠い位置に音源がある場合、２センサ間の音の到達時間
差がほとんどないため、第６図（ａ）の音源位置評定結
果のようになることもありうる。雷鳴等がこれに該当す
る。

このような特殊な場合にも対応できるように、本実施例
では音源分布と異物識別指標の２つの情報を用いてＧＩ
Ｓ母線容器１内部の導電性微小異物の衝突音を選択的に
検出するようにしている。すなわち、雷鳴等により極め
て遠方で発生している音は、気中を伝播するため高周波
成分の減衰が大きくて、音響センサｌｌａ〜ｌｉｄでは
低周波成分の多い音響として検出される。また、タグ等
のタンク外表面に設置しであるものは、検出対象として
いる導電性微小異物に比べれば極めて大きいものであり
、その衝突音は低周波成分が大きい。よって、これらの
音源については、異物識別指標を用いることで、識別可
能である。

第７図により、本実施例の微小異物判別器１６の構成と
動作を説明する。２つの計測点で得られた異物識別指標
信号のうち、大きい値を最大値選択回路１６１により選
択し、最大値選択回路１６１の出力とする。音響は、Ｇ
ＩＳ母線容器１を伝播する過程で、高周波になるほど減
衰しやすいため、異物識別指標のうち大きい方の値を選
択する。コンパレータ１６３ａの出力は、異物識別指標
が設定値を越えたとき“１″となる。コンパレータ１６
３ｂの出力は、音源位置標準偏差信号（音源分布演算器
１４の出力信号）の値が設定範囲内のとき＃　１１′と
なる。

これにより、ＡＮＤ回路１６４ａの出力は、検出音響の
周波数分布が導電性微小異物の衝突音のように高周波成
分を多く含み、かつ音源分布が電気雑音はど狭くなくま
たＧＩＳ母線容器１の広い範囲に異物が衝突する場合の
ように広くないときに“１”となる。但し、このような
動作をさせるためには、あらかじめ実験等により、コン
パレータ１６３ａ　。

１６３ｂの設定値を決定しておく必要がある。コンパレ
ータ１６３ｃは、コンパレータ１６３ｂと同様の機能を
有する。微分器１６２は、音源分布演算器１４の平均音
源位置信号から音源位置の変化を検出するためのもので
ある。コンパレータ１６３ｄは、微分器１６２の出力が
設定値を越えたとき１１″となる。これにより、ＡＮＤ
回路１６４ｂの出力は、音源分布がＧＩｓ母線容器１の
外表面で異物が衝突するほど広くなく電気雑音の場合は
ど狭くなく、かつ音源位置に変化が見られ、かつ検出音
響に高周波成分を多く含む場合に１１１　Ｉｔとなる。

つまり、この判定部分を設けることによって、ＧＩＳ母
線容器内部の導電性微小異物が移動する過渡状態でも異
物検出が可能となる。内部の微小異物３１が移動する場
合としては、第１図の母線容器１の軸方向に電界強度が
異なるとき、中心導体２から放射状に出る電界により微
小異物３１が飛び跳ねながら、徐々に電界強度の高い方
に移動することが考えられる。ＯＲ回路１６５の出力は
、検出音響が高周波成分を多く含み、かつ音源位置のば
らつきが少ない場合、もしくは、検出音響が高周波成分
を多く含み、かつ音源位置のばらつきが比較的小さく、
かつ音源位置が移動する場合に“１”となる、第７図に
おいて、コンパレータ１６３ｂとコンパレータ１６３ｃ
の機能は同じであるが、コンパレータ１６３ｃの方では
音源が移動することを想定するため、コンパレータ１６
３ｂに比べてその設定値は大きな値となる。

以上述べたように、ＧＩＳ母線容器１内部の微小異物検
出において、音源がＧＩＳ母線容器１の内部か外部かを
判別するために、音源分布に関する情報を用いることに
より、ＧＩＳ母線容器１の外表面への導電性微小異物の
衝突音と内表面への衝突音が識別できるようになる。

なお、本実施例で用いた各種の回路や部品は。

すべて既存の製品もしくはそれらの組み合わせによって
実現できる。しかし、これ等各種回路の機能をコンピュ
ータのソフト処理で代行できることはいうまでもない、
尚、本実施例では、異物識別指標の計測にあたって２つ
の音響センサを用いているが、広帯域ＡＥセンサを用い
ても異物識別指標の計測は可能である。また、異物識別
指標を用いず、周波数分布そのものの比較によっても音
源種類の弁別はできる。音源位置評定についても、相関
法等地の手段でも実現可能である。

本実施例特有の効果として、以下の事項があげられる。

（１）検出音響の周波数分布による音源種類の判別法を
用いることにより、微小異物検出器の誤動作をさらに低
減でき、微小異物検出器の信頼性向上の効果がある。

（２）音源分布を標準偏差で代表させ、周波数分布を異
物識別指標で代表させることにより、パターンマツチン
グ処理が不要になるため、信号処理が簡単化でき、微小
異物検出器の簡略化の効果がある。

本発明の第２実施例を第８図により説明する。

第８図（ａ）は、ＧＩＳ母線容器１内部の異物検出を行
う微小異物検出装置の構成図である。本実施例では、Ｇ
　Ｉ　Ｓ’母線容器１内部の衝突音があるいは外部の衝
突音かを識別するのに、ＧＩＳ母線容器１の歪み方を用
いている。第８図（ｂ）は、ＧＩＳ母線容器１内から微
小異物３１が該容器１に衝突したとき、ＡＥセンサｌｌ
ａが検出する衝突振動の振幅変化を示した図である。こ
れに対し、第８図（ｃ）は、ＧＩＳ母線容器１外から微
小異物３ｏが該容器１に衝突したときＡＥセンサｌｌａ
が検出する衝突振動の振幅変化を示す図である。衝突振
動は、容器１を伝播するに従って減衰する。しかし、そ
の最初の振幅が容器１のどちら側に振れるか。

つまり、その最初の位相が正であるか負であるかは、微
小異物が容器１の内側から衝突したか外側から衝突した
かにより異なる。この最初の位相の正・負（勿論、ＡＥ
センサを容器１の外側表面に設けるか内側表面に設ける
かにより正・負は逆となる。）の違いは、振動の伝播に
よらず、保存される。本実施例では、この最初の位相の
正・負を検出することで、ＧＩＳ母線容器１に衝突した
微小異物が内部のものか外部のものかを識別するもので
ある。

第８図（、）において、ＧＩＳ母線容器１の外表面に設
置したＡＥセンサｌｌａにより音響を検出し、増幅器１
２ａにより増幅する。ＡＥセンサｌｌａは、圧縮力で正
の電圧（前記位相が正に対応する。）を。

張力で負の電圧（前記位相が負に対応する。）を発生す
る特性のものを用いている。コンパレータ２０１の出力
は、入力信号が設定値を越えたとき“１”となる、一方
、コンパレータ２０２の出力は、入力信号が設定値以下
のとき“′１″′となる。このため、ＡＥセンサｌｌａ
が圧縮力を検知したときコンパレータ２０１の出力が“
１″となり、張力を検出したときコンパレータ２０２の
出力が１１１７１となる。ワンショット回路２０３ａ　
、　２０３ｂはコンパレータ出力が“１”になってから
一定時間その出力を“１”に保持する機能を有している
０以上の構成とすることで、ＧＩＳ母線容器１内部で異
物３１が衝突した場合は、ワンショット回路２０３ａの
出力が“１″′になり、　’Ｇ　Ｉ　Ｓ母線容器１外部
に異物３ｏが衝突した場合は、ワンショット回路２０３
ｂの出力が“１”になる、これは、ＧＩＳ母線容器１の
内表面に異物３１が衝突するとＧＩＳ母線容器１が外側
に歪んでＡＥセンサｌｌａに圧縮力が−働き、外表面に
異物３ｏが衝突するとＧＩＳ母線容器１が内側に歪みＡ
Ｅセンサｌｌａに張力が働くからである。圧縮力、張力
が働いたあと、ＧＩＳ母線容器１の剛性によって張力、
圧縮力が働き、ＡＥセンサｌｌａの出力は正、負の電圧
が交互に現われるが、ワンショット回路２０３ａ、　２
０３ｂはそれ１こは応答しないで、最初に加わる力が圧
縮力か張力かでその出力が定まる０以上述べた構成によ
り、衝突音がＧＩＳ母線容器１内部で発生したのか外部
で発生したのかがわかる。また、本実施例に、第１実施
例と同様の異物識別指標を用いる方法を付加すれば、雑
音除去能力がさらに高まることは勿論である。

本実施例特有の効果としては、装置構成が簡単であり、
微小異物検出装置を簡略化できる点があげられる。

本発明の第３実施例を第９図により説明する。

第９図は、ＧＩＳ母線部の異物検出を行う微小異物検出
装置の構成図である０本実施例では、衝突音がＧＩＳ母
線容器１内部で生じたか、外部で生じたかを識別するた
めに、音響発生率の時間変動の違いを用いる。

第９図において、ＧＩＳ母線容器１の外表面に設置した
ＡＥセンサｌｌａにより音響を検出し、増幅器１２ａに
より増幅する。コンパレータ２１１の出力は、入力信号
（増幅器１２ａ出力）が設定値を越えたときＩｔ　１７
１となる。音響発生率演算器２１２は、コンパレータ２
１１の出力が１１１”となる頻度、つまり単位時間当り
の音響発生率に応じた電圧を出力する。実効値演算器２
１３は、演算器２１２の出力電圧の変動幅、つまり、音
響発生率の変動幅に応じた電圧を出力する。コンパレー
タ２１４は、実効値演算器２１３の出力電圧が設定値以
下のとき′１′。

となる、つまり１本実施例では、音響発生率の変動幅が
小さいときに１１１”となるようにしている。

クーロン力で飛び跳ねるＧＩＳ母線容器１内部の導電性
微小異物３１の単位時間当りの衝突数は比較的一定であ
るのに対し、風等により舞い上りＧＩＳ母線容器１の外
表面へ衝突する異物の単位時間当りの衝突数は風速変動
等に左右さればらつきが大きい、このため、音響発生率
の変動幅が小さいとき、ＧＩＳ母線容器１内部に導電性
微小異物３１があるとして、コンパレータ２１４の出力
を“１”になるようにしている６本実施例でも、第１実
施例と同様に、これに異物識別指標を用いる方法を付加
すれば、雑音除去能力がさらに高まることは当然である
。

本実施例特有の効果としては、装置構成が簡単となり、
微小異物検出装置を簡略化できる点かあげられる。

本発明の第４実施例を第１０図により説明する。

第１０図は、ＧＩＳ母線部の異物検出を行う微小異物検
出装置の構成図である１本実施例では、衝突がＧＩＳ母
線容器内部で発生しているのか外部で発生しているのか
を、音響発生率と風速の相関の程度により判定する。

第１０図の計測系は、音響発生率演算器２１２までは第
９図と同様である。風速計２２１の出力である風速信号
と、音響発生率信号との相関を相関演算器２２２で演算
する。相関強度判定器２２３では、相関演算器２２２の
演算結果の相関強度の最大値を検索するとともに、その
最大値が設定値以下のときその出力を′１″′とする。

つまり風速と音響発生率に相関があれば、その音はＧＩ
Ｓ母線容器１外部で生ずる音であり、風速と関連がない
ときはＧＩＳ母線容器１内部で音が発生してると判定す
るわけである６本実施例でも、第１実施例と同様に、こ
れに異物識別指標を用いる方法を付加すれば、雑音除去
能力がさらに高まる。

本実施例特有の効果としては、風が直接的な原因となり
かつ現在予想されてない雑音源をも除くことができるの
で、微小異物検出装置の信頼性を向上できる点があげら
れる。

本発明の第５実施例を第１１図により説明する。

第１１図は、ＧＩＳ母線部の異物検出を行う微小異物検
出装置の構成図である。本実施例では、衝突音がＧＩＳ
母線容器１内部で生じたか、外部で生じたかを識別する
ために、検出音響レベルの頻度分布を用いる。

第１１図では、ＡＥセンサｌｌａにより音響を検出し、
増幅器１２ａにより増幅する。音響レベル分布演算器２
３１では、音響の各レベル毎の発生数をカウントする。

頻度分布判定器２３２では、音響レベルが大になるほど
発生頻度が少なくなる傾向にあるかどうかを探索し、−
様減少傾向となってる場合にその出力を“１”とする＠
ＧＩＳ母線容器１内部でクーロン力で飛び跳ねる異物の
数は少なく。

同一異物の衝突音であることが多いため、その衝突音レ
ベルの頻度分布には一定の傾向がある。

方、ＧＩＳ母線容器１の外表面への衝突異物はその大き
さや材質等がばらばらであるため、衝突音レベルの頻度
分布もまた。一定の傾向を持つことはない、第１２図（
ａ）、　（ｂ）は、内部、外部衝突音レベルの頻度分布
の測定例である。しきい値以下の音はカウントしないた
め、しきい値以下のものは図示していない。この図から
、第１１図の構成によって衝突音の発生がＧＩＳ母線容
器内部か外部かを識別できることがわかる。本実施例で
も、第１実施例と同様に、これに異物識別指標を用いる
方法を付加すれば、雑音除去能力がさらに高まる。

本実施例特有の効果としては、衝突音レベル分布から衝
突物体の質量に関する情報を得ることができ、微小異物
検出装置に異物質量推定機能を付加できるという点があ
げられる。

本発明の第６実施例を第１３図により説明する。

第１３図は、ＧＩＳ母線部の異物検出を行う微小異物検
出装置の構成図である。本実施例では、衝突音がＧＩＳ
母線容器１内部で生じたのか、外部で生じたのかを識別
するため、音源の位置評定により、音源がＧＩＳ容器下
部かそれ以外かを判定し。

ＧＩＳ容器下部以外に音源がある場合は、すべてＧＩＳ
母線容器１の外部からの発生音と判断する。

第１３図において、ＧＩＳ母線容器１の外表面に３つの
ＡＥセンサｌｌａ、　ｆｌｂ、　ｌｌｅを設置し、各セ
ンサ出力を増幅器１２ａ、　１２ｂ、　１２ｅで増幅す
る６位置評定器２４１では、音源位置を各センサの音響
の到達時間差から演算により求める。衝突位置判定器２
４２では、音源位置がＧＩＳ母線容器１の下部かそれ以
外かを、音源位置評定結果から得られる座標の値から算
出し、ＧＩＳ母線容器１の下部に音源位置があるときそ
の出力を′１″′とし、内部に異物３１が有ると判定す
る。ＧＩＳ母線容器１内部の導電性微小異物は、クーロ
ン力と重力により中心導体２と容器１間で上下動を繰り
返すため、衝突位置はＧＩＳ母線容器１の下部になる。

一方、風等で運ばれる異物は、風の向きと重力の合力で
定まる角度でＧＩＳ母線容器１に衝突するため。

その衝突位置はＧＩＳ母線容器１の下部以外であること
の確率は極めて高い。本実施例でも、第１実施例と同様
に、これに異物識別指標を用いる方法を付加すれば、雑
音除去能力がさらに高まる。

本実施例特有の効果として、は、音源位置すなわち導電
性異物の存在箇所がわかるため、検出後の補修計画が立
案しやすくなる。

尚、上述した各実施例では、専用の個別の回路を用いて
各種判定を行っているが、第１実施例で述べたように、
これら専用回路の機能をコンピュータにより代行させる
ことが可能なため、通常のコンピュータを使用すること
で、微小異物検出装置を構成することができるのは勿論
である。また上記各実施例では、ＧＩＳ母線容器を例に
して説明したが１本発明の微小異物検出装置を他の静止
電気機器、例えば高圧トランス等に適用することができ
るのはいうまでもない。更に、高電圧の静止電気機器の
みならず、内部の磁界により内部の微小異物が飛び跳ね
る場合にも適用できることは当然である。

第１図で説明した微小異物検出装置では、ＡＥセンサｌ
ｌａと加速度（ＡＣ）センサｌｉｅとを近接配置し、ま
たＡＥセンサｌｌｂと加速度センサｌｉｄとを近接配置
すると共に、これらを前記センサ１１ａ。

１１ｃから所定距離前して母線容器１外表面に設置して
いる。各センサを設置する対象が小さい場合には、取り
付けるセンサの数も少なくて済むが、対象が大きいとそ
れだけセンサ数も多くなり、取り付けに手間がかかるこ
とになる。また、ＡＥセンサとＡＣセンサとは近接配置
し同じ場所で音響波を検出する構成の方が好ましい。こ
の為、センサの設置に注意が必要となる。そこで本発明
では、第１４図に示す様に、１つのセンサ４で音響波の
低周波成分（ＡＣセンサ出力に相当する。）と高周波成
分（ＡＥセンサ出力に相当する。）とを同時に検出し、
検出信号をプリアンプ５で増幅した後。

本実施例では、１ｋＨｚから５０に玉の信号を通すフィ
ルタ６でＡＣセンサ出力相当の信号を取り出し、また１
００ｋＨｚから３００ｋ）Ｉｚの信号を通すフィルタ７
でＡＥセンサ出力相当の信号を取り出し、これらの信号
を前述した各実施例でのセンサ信号とする。

上述したセンサ４として１例えば第１５図（ａ）に示す
圧電素子を使用する。第１５図（ａ）に示す圧電素子は
、音響波のうちの高周波成分を対応する電気信号に変換
する薄い半円形の圧電素子４ａと。

音響波のうちの低周波成分を対応する電気信号に変換す
る厚い半円形の圧電素子４ｂを１つの円板ディスク状に
合体して構成しである。そして、これらを図示しない１
つの容器に収容し、圧電素子４ａ、４ｂの各表面に接続
した端子から検出信号を取り出しこれをプリアンプ５に
入力する構成としている。尚、各圧電素子４ａ、４ｂの
検出信号を別々に取り出して使用しても良いことはいう
までもない。第１５図（ｂ）は、第１４図で説明したセ
ンサ４の別の構成を示す図である。この実施例では、１
枚の円板状の圧電素子４Ｃを用い、その厚さ方向から音
響波の高周波成分に対応する検出信号を取り出し、直径
方向から音響波の低周波成分に対応する検出信号を取り
出すようにしている。この様なセンサを用いることで、
異物検出対象の静止電気機器が大きくても、容易且つ迅
速にセンサの取り付けができるようになる。

［発明の効果］ 本発明の静止電気機器内異物検出方法及び装置によれば
、外来雑音から静止電気機器内異物による衝突音を弁別
して検出できるので、静止電気機器内での部分放電を事
前に回避する対策を講じることが可能となる。また、本
発明の衝突音センサによれば、１つのセンサでＡＥセン
サ出力とＡＣセンサ出力とに相当する信号が取り出せる
ので、センサの設置が容易且つ迅速にできるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る微小異物検出装置を
ＧＩＳ母線容器に適用した構成図、第２図は第１図に示
す位置評定器の詳細構成図、第３図は第１図に示す音源
分布演算器の詳細構成図、第４図は第１図に示す異物識
別指標演算器の詳細構成図、第５図は異物識別指標演算
器の動作を説明するタイムチャート、第６図（ａ）、　
（ｂ）、　（ｃ）は夫々ＧＩＳ内部異物、外部異物、電
気雑音による音源位置評定結果を示すグラフ、第７図は
第１図に示す微小異物判別器の詳細構成図、第８図（ａ
）は本発明の第２実施例に係る微小異物検出装置の構成
図、同図（ｂ）、　（Ｃ）は第２実施例の検出原理説明
図、第９図は本発明の第３実施例に係る微小異物検出装
置の構成図、第１０図は本発明の第４実施例に係る微小
異物検出装置の構成図、第１１図は本発明の第５実施例
に係る微小異物検出装置の構成図、第１２図（ａ）、　
（ｂ）はＧＩＳ内外の衝突音の頻度分布を示すグラフ、
第１３図は本発明の第６実施例に係る微小異物検出装置
の構成図、第１４図は本発明（請求項１３記載の発明）
に係るセンサを使用したときの検出信号の高周波成分と
低周波成分を分離する構成を示す図、第１５図（ａ）、
　（ｂ）は夫々本発明の一実施例に係るセンサの構成図
である。 １・・・ＯＩＳ母線容器、２・・・中心導体、３１・・
・内部微小異物、３ｏ・・・外部微小異物、４・・・セ
ンサ、４　ａ　＋　４　ｂ　＋　４　ｃ・・・圧電素子
、５・・・プリアンプ、６゜７・・・フィルタ、ｌｌａ
、　ｌｌｂ、　１ｉｅ−ＡＥセンサ、１１ｃ。 ｌｉｄ・・・ＡＣセンサ、１２ａ〜１２ｄ・・・増幅器
、１３・・・位置評定器、１４・・・音源分布演算器、
１５・・・異物識別指標演算器、 １６・・・微小異物判別器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静止電気機器内部に生じる電界あるいは磁界の規制
   を受けて飛び跳ねる微小異物の該静止電気機器への衝突
   音を外来雑音から弁別し該静止電気機器内部に微小異物
   が存在するか否かを検出する静止電気機器内微小異物検
   出方法において、検出した衝突音の特性により内部の微
   小異物による衝突音であるか外来雑音であるかを弁別す
   ることを特徴とする静止電気機器内微小異物検出方法。 ２、静止電気機器内部に生じる電界あるいは磁界の規制
   を受けて飛び跳ねる、微小異物の該静止電気機器への衝
   突音と該静止電気機器外部の微小異物による衝突音とを
   検出する衝突音センサと、該衝突音センサの検出信号か
   らその衝突音特性を求める手段と、該手段で求めた衝突
   音特性から前記静止電気機器内部の微小異物の有無を判
   定する手段とを備えることを特徴とする静止電気機器内
   微小異物検出装置。 ３、請求項２において、衝突音センサの検出信号から求
   める衝突音特性として音源位置の分布を求め、該音源位
   置の分布を所定分布よりばらつくとき内部の微小異物に
   よる衝突音では無いと判定することを特徴とする静止電
   気機器内微小異物検出装置。 ４、請求項３において、判定に用いる音源位置の分布値
   としてその標準偏差値を用いることを特徴とする静止電
   気機器内微小異物検出装置。 ５、請求項２において、衝突音センサの検出信号から求
   める衝突音特性として該検出信号の最初の位相の正負を
   求め、前記衝突音センサの取付位置から見て前記位相が
   内部の微小異物の衝突に起因するか否かを判定すること
   を特徴とする静止電気機器内微小異物検出装置。 ６、請求項２において、衝突音センサの検出信号から求
   める衝突音特性として衝突音発生率の時間的変動の大き
   さを求め、該時間変動が所定値より小さいとき内部に微
   小異物が存在すると判定することを特徴とする静止電気
   機器内微小異物検出装置。 ７、請求項２において、衝突音センサの検出信号から求
   める衝突音特性として該検出信号の強度分布を求め、該
   強度分布が所定分布よりばらつきが少ない場合に内部に
   微小異物が存在すると判定することを特徴とする静止電
   気機器内微小異物検出装置。 ８、請求項２において、衝突音センサの検出信号から衝
   突音の音源位置を求め、該音源位置で衝突した異物が内
   部のものであるか否かを判定することを特徴とする静止
   電気機器内微小異物検出装置。 ９、静止電気機器内部に生じる電界あるいは磁界の規制
   を受けて飛び跳ねる微小異物の該静止電気機器への衝突
   音と該静止電気機器外部の微小異物による衝突音とを検
   出する衝突音センサと、前記静止電気機器が設置される
   環境の風速を検出する風速検出装置と、前記衝突音セン
   サの検出信号からその衝突音特性を求める手段と、該手
   段で求めた衝突音特性が前記風速検出装置の検出する風
   速に依存するか否かにより前記衝突音センサが検出した
   衝突音が内部の微小異物によるものか否かを判定する手
   段とを備えることを特徴とする静止電気機器内微小異物
   検出装置。 １０、静止電気機器内部に生じる電界あるいは磁界の規
   制を受けて飛び跳ねる微小異物の該静止電気機器への衝
   突音と該静止電気機器外部の微小異物による衝突音とを
   検出する衝突音センサと、該衝突音センサの検出信号の
   周波数分布から音源の種類を判定する手段と、前記衝突
   音センサの検出信号から衝突音の音源位置を求める手段
   と、該音源位置と前記音源の種類から前記衝突音センサ
   が検出した衝突音が内部の微小異物によるものか否かを
   判定する手段とを備えることを特徴とする静止電気機器
   内微小異物検出装置。 １１、請求項１０において、衝突音の音源位置の変化を
   判定する手段を備え、衝突音の音源の種類が内部に存在
   すると考えられる微小異物であり且つ音源位置の変化度
   合いが所定値以下の場合には内部に微小異物が存在する
   と判定することを特徴とする静止電気機器内微小異物検
   出装置。 １２、請求項２乃至請求項１１のいずれかにおいて、静
   止電気機器がガス絶縁機器であることを特徴とする静止
   電気機器内微小異物検出装置。 １３、請求項２乃至請求項１２のいずれか記載の静止電
   気機器内微小異物検出装置に用いる衝突音センサであっ
   て、１つの容器内に、低周波音響を電気信号に変換する
   素子と、高周波音響を電気信号に変換する素子とを収納
   したことを特徴とする衝突音センサ。