JPH04337480A - 電気機器の故障監視装置およびその監視方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、変圧器や開閉装置な
どの高電圧電気機器において、高電圧部が収納されてい
る容器の内部で発生する部分放電や閃絡などによる発光
を検出することによって故障を監視する故障監視装置お
よびその監視方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器や開閉装置などの高電圧電気機器
は絶縁媒体を封入しておく必要があるために、密封容器
内に高電圧部を収納した構成が採られる。このような構
成の電気機器において、内部で絶縁劣化を起こす部分放
電が生じたり、さらに進んで高電圧導体同士あるいは高
電圧導体と接地導体との間で絶縁破壊が生じて閃絡現象
が発生したりすることがある。このような内部に生ずる
絶縁上の異常、または故障を検出するために、螢光ファ
イバなるものを密封容器内に配し、部分放電や閃絡など
による発光を検出する装置が本願と同一の出願人によっ
て既に提案されている　（特願平２−２７１２３４号）
　。

【０００３】図９は従来の電気機器の故障監視装置の構
成例を示すブロック図である。電気機器が密封された遮
光容器１内に高電圧部である電気機器本体２を収納して
いる。螢光ファイバ３が遮光容器１内に引き回されてい
て、その一方端が貫通端子４を介して遮光容器１外部の
導光ファイバ５に接続されている。導光ファイバ５は光
電子増倍管６と増幅器７とよりなる光電気変換器に接続
され、増幅器７の出力側は判定器８を介して表示器９に
接続される構成となっている。

【０００４】図９の説明をする前に、螢光ファイバ３に
ついて詳述しておく。図１０は螢光ファイバ３の軸に平
行な方向の断面図である。螢光ファイバは軸中心部に透
明体　（例えば、ポリカーボネートや石英ガラスなど）
　よりなるコア３Ａが形成され、このコア３Ａの外径側
にやはり透明体よりなるクラッド３Ｂが形成されている
。さらに、コア３Ａは光を当てると螢光を発する螢光物
質を含有している。また、コア３Ａの屈折率はクラッド
３Ｂのそれより大きくなるようにそれぞれの材料組成が
選ばれている。したがって、軸方向に光を伝播させる通
常の光ファイバと異なるのは、コア３Ａが螢光物質を含
有している点だけである。用語として、「螢光ファイバ
」と区別するために、ここでは通常の光ファイバを「導
光ファイバ」と称している。

【０００５】図１０において、入射光１１のように軸方
向に直角に貫通する光は、導光ファイバの場合はただ貫
通してその反対側から出力光１１Ａ　となるだけであり
、軸に平行な方向に伝播する伝播光になることはない。 しかし、螢光ファイバの場合は、入射光１１によってコ
ア３Ａに含まれている螢光物質３Ｃが螢光を発する　（
螢光物質３Ｃは、実際にはコア３Ａ全体に分布している
）　。この螢光は、入射光１１の入射方向に関係なく周
囲に放射される。そのうち、軸に対して所定の角度以下
の螢光成分だけが伝播光１２になり、この角度以上で放
射された螢光成分は放出光１３となりクラッド３Ｂを貫
通して外部に放出される。伝播光１２は屈折率の関係か
らクラッド３Ｂの内面を反射しながら、導光ファイバの
原理と同様に伝播し、螢光ファイバの両端面に到達する
。したがって、遮光容器内の発光を導光ファイバは検知
することはできないが、螢光ファイバはその発光を検知
し端部に伝播させることができる。

【０００６】ここで、図９の説明に戻る。遮光容器１の
内部で部分放電や閃絡が万一生じた場合、螢光ファイバ
３がその発光を検知し、貫通端子４のところまで光信号
を伝播させる。貫通端子４は気密状態で光信号を遮光容
器１の外部に出すものであり、外部の導光ファイバ５に
光信号を伝える。光電子増倍管６は、真空チューブ内に
光電面と複数のダイノードとを備え、外部からの光を光
電面が受けて光電子を発生させる。この光電子は真空チ
ューブ内蔵の陽極によって加速されるとともに、複数の
ダイノードに次々と衝突し、二次電子を放出する。ダイ
ノードは１個の光電子に対して複数の二次電子を放出す
るので、ダイノードとの衝突の度にその電子数が増倍さ
れる。数の増倍した電子は最終的には陽極で捕獲され、
電流として取り出すことができる。したがって、光電子
増倍管６は微弱な光を電気量に変換して出力することが
できる。

【０００７】光電子増倍管６の出力信号は増幅されて判
定器８に入力される。判定器８は電気機器の故障に関す
る判定を行う。例えば所定のレベル以上に発光する部分
放電が入力された場合に、電気機器が異常であると判定
して判定器８が警報信号を出力し、表示器９に異常と表
示させることなどが行われる。

【０００８】図１１は従来の電気機器の故障監視装置の
異なる構成例を示すブロック図である。電気機器が遮光
容器１内に電気機器本体を収納し、螢光ファイバ３０が
遮光容器１内に引き回されてある。螢光ファイバ３０の
両端がそれぞれ貫通端子４０Ａ，　４０Ｂを介して遮光
容器１外部の導光ファイバ５０Ａ，　５０Ｂに接続され
ている。導光ファイバ５０Ａ，　５０Ｂはそれぞれ光電
子増倍管６０Ａ，　６０Ｂと増幅器７０Ａ，　７０Ｂよ
りなる光電気変換器に接続されている。増幅器７０Ａ，
　７０Ｂの出力側は判定器８０を介して表示器９０に接
続される構成となっている。

【０００９】図１１の構成が図９と異なる個所は、螢光
ファイバ３０の両端から光信号が検出され、判定器８０
がこの２つの信号を受けている点である。螢光ファイバ
３０内を伝播する光信号は、一般に伝播距離とともにそ
のレベルが多少低下する。その低下の割合は、螢光ファ
イバ３０の種類によってそれぞれ異なるが、例えば単位
メートルあたり数ｄＢ程度減衰する。したがって、発光
個所、すなわち電気機器の故障個所がより近い方の螢光
ファイバ端部からその光信号を検出した方が検出感度は
高くなる。図１１の構成では螢光ファイバ３０の両端部
から光信号を検出しているので、一方端からの光信号し
か検出していない図９の構成と比べると検出感度の点か
らは格段と優れている。さらに、判定器８０が螢光ファ
イバ３０の両端部からの出力信号レベルを比較すること
によって電気機器の故障個所の標定も可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置はパルス性の雑音が光電子増倍管の
光電面やダイノードから発生し、これが遮光容器内の発
光パルス検出に障害を及ぼすという問題点があった。

【００１１】前述のように、光電子増倍管の光電面やダ
イノードは真空中に配されているので、一次電子の衝突
がなくともそれ自体からランダムにパルス性の熱電子が
放出されている。これは暗電流と呼ばれ、光電子増倍管
に光を与えなくとも、微小な暗電流パルスが常時　（数
秒〜数分間隔）　、不規則に陽極から出力されている。 この現象は従来から良く知られていることであり、光電
子増倍管は実用的にはこの暗電流パルスよりはるかにレ
ベルの高い領域で光電気変換用として使用されていた。 微弱な光を検出しようとして光電子増倍管の検出感度を
高めようとするときは、必ずこの暗電流パルスによる雑
音に悩まされていた。そのために、従来の電気機器の故
障監視装置は暗電流パルスに邪魔されない程度に検出感
度を下げて使用されていた。したがって、電気機器の故
障予知として重要な微弱な発光を検出することができな
かった。

【００１２】熱電子放出なので光電子増倍管の温度を下
げると暗電流パルスの発生を抑制することができる。し
かし、−５０℃程度に保持しても暗電流パルスの発生頻
度は減少するが、そのパルスのレベルはあまり変化しな
い。また、暗電流パルスの波形と部分放電パルスとの波
形とはそれ程差異は認められないので、波形から雑音を
除去しようとする方法も不可能である。

【００１３】この発明の目的は、暗電流パルスによる雑
音を除去し、遮光容器内の発光の検出感度を高めること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、遮光容器内に収納された電気機
器から発生する部分放電または閃絡による発光を検出す
ることによって前記電気機器の故障を監視する故障監視
装置であって、前記遮光容器内に配されるとともに少な
くともその一方端が遮光容器の外部に引き出され、外径
側から中心軸に向かって貫通する光を検知し端部まで導
光する螢光ファイバと、この螢光ファイバの遮光容器外
部に引き出された端部から導出した光信号を２本の導光
ファイバに分岐させる光分岐器と、この導光ファイバの
それぞれに接続され光信号を電気信号に変換して出力す
る第１および第２の光電気変換器と、この２台の光電気
変換器が出力する電気信号をともに受け、この電気信号
が同時に入力したときにその電気信号を通過させる雑音
除去回路と、この雑音除去回路の出力信号を受け電気機
器の故障に関する判定をする判定器と、この判定器の出
力信号を受け故障の判定内容を表示する表示器とにより
構成されてなるものとする。

【００１５】また、この発明によれば、遮光容器内に収
納された電気機器から発生する部分放電または閃絡によ
る発光を検出することによって前記電気機器の故障を監
視する故障監視装置であって、前記遮光容器内に配され
るとともにその両端部が遮光容器の外部に別々に引き出
され、外径側から中心軸に向かって貫通する光を検知し
て両端部までそれぞれ導光する螢光ファイバと、この螢
光ファイバの遮光容器外部に引き出された両端部のそれ
ぞれから導出した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変
換して出力する第１および第２の光電気変換器と、この
２台の光電気変換器の出力側に設けられ、この２つの電
気信号が光信号の前記螢光ファイバ全長に亙る伝播時間
以内の時間差で入力したときのみ信号を出力させる雑音
除去回路と、この雑音除去回路の出力信号を受け電気機
器の故障に関する判定をする判定器と、この判定器の出
力信号を受け故障の判定内容を表示する表示器とにより
構成されてなるものとする。

【００１６】さらに、この発明の方法によれば、遮光容
器内に収納された電気機器から発生する部分放電または
閃絡による発光を検出することによって前記電気機器の
故障を監視する方法であって、外径側から中心軸に向か
って貫通する光を検知して端部まで導光する螢光ファイ
バを前記遮光容器内に配するとともに少なくともその螢
光ファイバの一方端を遮光容器の外部に引き出すことに
よって、遮光容器内部の発光を光信号とし遮光容器の外
部に導光し、この光信号を光分岐器によって２本の導光
ファイバに分岐させ、この導光ファイバのそれぞれに接
続された第１および第２の光電気変換器によって前記光
分岐器で分岐された２つの光信号をそれぞれ電気信号に
変換し、雑音除去回路によってこの２つの電気信号が同
時に入力したときにのみその電気信号を通過させ、この
雑音除去回路の出力信号を判定器に入力させることによ
って電気機器の故障に関する判定を行わせ、この判定器
の判定内容を表示器によって表示させることとする。

【００１７】さらに、この発明の方法によれば、遮光容
器内に収納された電気機器から発生する部分放電または
閃絡による発光を検出することによって前記電気機器の
故障を監視する方法であって、外径側から中心軸に向か
って貫通する光を検知して両端部までそれぞれ導光する
螢光ファイバを前記遮光容器内に配するとともに、その
螢光ファイバの両端部を遮光容器の外部に別々に引き出
すことによって、遮光容器内部の発光を２つの光信号と
して外部に導光し、この２つの光信号を第１および第２
の光電気変換器によってそれぞれ電気信号に変換し、雑
音除去回路によってこの２つの電気信号が光信号の前記
螢光ファイバ全長に亙る伝播時間以内の時間差であると
きにのみ信号を出力させ、この雑音除去回路の出力信号
を判定器に入力させることによって電気機器の故障に関
する判定を行わせ、この判定器の判定内容を表示器によ
って表示させることとする。

【００１８】

【作用】この発明の構成によれば、螢光ファイバの遮光
容器外部に引き出された端部から導出した光信号を２本
の導光ファイバに分岐させる光分岐器を備え、この導光
ファイバのそれぞれに第１および第２の光電気変換器を
接続する。さらに、この２台の光電気変換器の出力する
電気信号をともに受けるとともに、この電気信号が同時
に入力したときにのみその電気信号を通過させる雑音除
去回路を設ける。この構成とすることによって、２台の
光電気変換器から発生するパルス性の雑音は、熱電子放
出に起因しているので滅多に同時に発生することはない
。第１および第２の光電気変換器がランダムにかつ独自
に雑音を発生しているだけである。したがって、雑音除
去回路は、熱電子放出によるパルスを雑音と判定し、光
電気変換器の出力する電気信号を決して通過させない。 一方、遮光容器内の発光による光信号は光分岐器を介し
て第１および第二の光電気変換器に同時に入力される。 したがって、雑音除去回路には、この２台の光電気変換
器の出力信号が同時に入力されるので、雑音除去回路が
入力信号を通過させ判別器に送る。そのために、雑音に
邪魔されないで遮光容器内の発光を感度よく検出するこ
とができる。

【００１９】また、この発明の構成によれば、螢光ファ
イバの遮光容器外部に引き出された両端部のそれぞれか
ら導出した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する
第１および第二の光電気変換器を設ける。さらに、この
２台の光電気変換器の出力信号が光信号の前記螢光ファ
イバ全長に亙る伝播時間以内の時間差で入力したときの
み信号を出力させる雑音除去回路を設ける。２台の光電
気変換器から発生する熱電子放出に起因するパルス性の
雑音が光信号の螢光ファイバ全長に亙る伝播時間という
極く短い期間に両方とも発生する確率は非常に小さい。 したがって、上記の構成とすることによって、雑音除去
回路は光電気変換器の雑音をほとんど出力しない。一方
、遮光容器内の発光による光信号は、螢光ファイバ内を
伝播するので、螢光ファイバの両端部に到達する２つの
光信号は互いに時間的にずれが生ずる。このずれ時間の
最大値は、螢光ファイバの端部付近で発光があった場合
を想定すると、光信号の光ファイバ全長に亙る伝播時間
に相当する。したがって、この光信号の時間差は前記伝
播時間以内なので、光信号が雑音除去回路に入力される
と必ず信号が出力され判別器に送られる。そのために、
雑音に邪魔されないで遮光容器内の発光を感度よく検出
することができる。

【００２０】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。 図１はこの発明の実施例にかかる電気機器の故障監視装
置の構成を示すブロック図である。導光ファイバ５は光
信号を２本の導光ファイバ１４Ａ，　１４Ｂに分岐させ
る光分岐器１４に接続され、さらにこの導光ファイバ１
４Ａ，　１４Ｂはそれぞれ光電子増倍管６Ａ，　６Ｂに
接続されている。また、この光電子増倍管６Ａ，　６Ｂ
の出力側はそれぞれ増幅器７Ａ，　７Ｂを介してパルス
発生器１５Ａ，　１５Ｂのトリガ入力端側に接続され、
パルス発生器１５Ａ，１５Ｂのパルス出力側はそれぞれ
アンド回路１６の入力端側に接続されている。さらに、
アンド回路１６の出力側はゲート回路１７のゲート端子
に接続されている。ゲート回路１７はその入力側が増幅
器７Ａに接続され、その出力側は判定器８に接続されて
いる。それ以外の構成は、図９の従来の装置のそれと同
じであり、同じ部分には同一参照符号を用いることによ
り詳細な説明は省略する。

【００２１】図１において、光分岐器１４は一般に市販
されているものでよく、例えば導光ファイバを２股に分
岐させたもの、ハーフミラーや偏光プリズムによって２
方向に光を分けるものなとがある。この光分岐器１４は
、受けた光信号を２つの同じレベルの光信号に分ける機
能を有するものであるならば、その方式はどのタイプで
あろうとも特定されない。図１の光電子増倍管６Ａ，　
６Ｂと増幅器７Ａ，　７Ｂとは光電気変換器を構成して
いる。また、パルス発生器１５Ａ，　１５Ｂは、アンド
回路１６およびゲート回路１７は雑音除去回路を構成し
ている。

【００２２】パルス発生器１５Ａ，　１５Ｂは増幅器７
Ａ，　７Ｂの出力信号をトリガとして方形波パルスを出
力するものである。その方形波パルスの時間幅は、判定
器８において電気機器の故障を判定する内容によって選
ぶことができる。例えば部分放電による光信号のピーク
値を計測する必要のある場合は、光信号のパルス波形に
おいて、各パルスの接続時間幅あるいは立ち上がりから
ピーク値が生ずるまでの時間より長くしておく。部分放
電による光信号の有無だけを計測する場合には、方形波
パルスの時間幅は極く短いものでよい。また、方形波パ
ルスの振幅はアンド回路１６が動作可能となる大きさに
しておく。さらに、アンド回路１６の出力信号はゲート
回路１７がゲート動作できるものとする。

【００２３】図２は図１の構成において部分放電の発光
が生じた場合の各部の出力信号のタイムチャートである
。縦軸は電気信号のレベルを示し、各信号の符号は図１
と合わせてある。遮光容器１内で部分放電の発光が生ず
ると、増幅器７Ａ，　７Ｂからその発光強度に比例した
波形の電気的な信号７ＡＳ，　７ＢＳが同時に出力され
る。それによって、パルス発生器１５Ａ，　１５Ｂがパ
ルス幅Ｔを有する方形波なる信号１５ＡＳ，　１５ＢＳ
を同時に出力する。それに伴って、アンド回路１６が信
号１６Ｓ　を出力するので、パルス幅Ｔの期間だけゲー
ト回路１７のゲートが開き信号１７Ｓ　が出力される。 パルス発生器１５Ａ，　１５Ｂが部分放電の発光パルス
の接続時間より長いパルス幅Ｔの方形波を出力するので
、ゲート回路１７は、信号７ＡＳ　の全波形を通過させ
信号１７Ｓ　を出力することができる。

【００２４】図３は図１の構成において光電子増倍管の
雑音が生じた場合の各部の出力信号のタイムチャートで
ある。図２と同様に縦軸は電気信号のレベルを示し、各
信号の符号は図１と合わせてある。光電子増倍管６Ａ，
　６Ｂからそれぞれ時刻ｔ１　，　ｔ２に雑音が発生し
たとすると、増幅器７Ａ，　７Ｂより信号７ＡＳ，　７
ＢＳがそれぞれ時刻ｔ１　，　ｔ２　に出力される。そ
れによって、パルス発生器１５Ａ，　１５Ｂが信号１５
ＡＳ，　１５ＢＳを出力する。しかし、アンド回路１６
は同時に信号が入力されていないのでその信号１６Ｓ　
は出力されない。それに伴って、ゲート回路１７もゲー
トを開かないので、その信号１７Ｓ　も出力されない。 したがって、信号７ＡＳ，　７ＢＳが雑音の場合は判定
器８は何の信号も出力されない。方形波のパルス幅Ｔを
時間差ｔ２　−ｔ１　より大きくすると、アンド回路１
６が信号を出力する。しかし、部分放電や雑音によるパ
ルスの接続時間は、通常マイクロ秒オーダ以下と極度に
短いので、パルス幅Ｔをその持続時間程度に選んでおけ
ば雑音が出力されることは滅多にない。

【００２５】図４はこの発明の異なる実施例にかかる電
気機器の故障監視装置の構成を示すブロック図である。 増幅器７０Ａ，　７０Ｂの出力側は波形成形回路１８Ａ
，　１８Ｂを介してパルス発生器１９Ａ，　１９Ｂのト
リガ入力端側に接続され、パルス発生器１９Ａ，　１９
Ｂのパルス出力側はそれぞれアンド回路２０の入力端側
に接続されている。さらに、アンド回路２０の出力側は
ゲート回路２１Ａ，　２１Ｂのゲート端子に接続されて
いる。ゲート回路２１Ａ，　２１Ｂはその入力側が波形
成形回路１８Ａ，１８Ｂにそれぞれ接続され、その出力
側がともに判定器８０に接続されている。それ以外の構
成は、図１１の従来の装置のそれと同じであり、同じ部
分には同一参照符号を用いることにより詳細な説明は省
略する。

【００２６】図４において、パルス発生器１９Ａ，　１
９Ｂ、アンド回路２０およびゲート回路２１Ａ，　２１
Ｂは、それぞれ図１で構成されていたものと同じである
。波形成形回路１８Ａ，　１８Ｂには後述でも触れるが
、■入力波形をピークホールドして出力する回路、ある
いは■入力波形の立ち上がり後に光信号の螢光ファイバ
３０全長に亙る伝播時間以上遅れてピーク値が生ずる波
形に変換して出力する回路より構成される。■および■
の具体的回路構成としては公知のものがあり特定されな
い。例えば、■の場合は、一般のホールド回路を用いて
急峻に立ち上がるパルス波形をホールドすることができ
る。また、■の場合も、急峻に立ち上がるパルス波形を
同調増幅回路を介して特定の周波数に同調した高周波継
続信号に変換し、次いでこの高周波継続信号を検波，　
整流することによってピーク値が所定の時間遅れて生ず
る波形を得ることができる。

【００２７】図４の光電子増倍管６０Ａ，　６０Ｂと増
幅器７０Ａ，７０Ｂとは光電気変換器を構成している。 また、波形成形回路１８Ａ，　１８Ｂ、パルス発生回路
１９Ａ，　１９Ｂ、アンド回路２０およびゲート回路２
１Ａ，　２１Ｂは雑音除去回路を構成している。遮光容
器１内で部分放電が発光すると、その発光場所によって
は貫通端子４０Ａ，　４０Ｂに到達する光信号のレベル
が異なることについては前述した。しかし、このレベル
の差以外に、光信号が貫通端子４０Ａ，　４０Ｂに到達
する時間も互いに異なる。この理由は、光信号が螢光フ
ァイバ３０を伝播する差異の伝播速度に起因する。螢光
ファイバ３０の種類によっても多少異なるが、この伝播
速度は１メートルあたり約５ｎｓ程度である。したがっ
て、例えば螢光ファイバ３０を２０ｍ引き回した場合に
、貫通端子４０Ａ，　４０Ｂに到達する光信号は最大１
００　ｎｓの時間差が生ずる可能性がある。図１の実施
例における雑音除去回路は信号が同時に入力する場合の
ものであるが、図４における雑音除去回路は、信号が最
大、螢光ファイバ３０全長に亙る伝播時間τだけずれた
としても部分放電の発光によるものとして通過させる機
能を有するように構成されている。

【００２８】図５は図４の構成が■の回路の波形成形回
路を備えた場合における部分放電の発光による各部の出
力信号のタイムチャートである。縦軸は電気信号のレベ
ルを示し、各信号の符号は図４と合わせてある。遮光容
器１内で部分放電の発光が生ずると、増幅器７０Ａ，　
７０Ｂからその発光強度に比例した波形の電気的な信号
７０ＡＳ，７０ＢＳが零から最大τの時間差で出力され
る。波形成形回路１８Ａ，　１８Ｂは信号７０ＡＳ，７
０ＢＳをピークホールドして信号１８ＡＳ，　１８ＢＳ
　（一点鎖線）　を出力する。この信号１８ＡＳ，　１
８ＢＳによって、パルス発生器１９Ａ，　１９Ｂがτよ
り長い時間幅Ｔを有する方形波パルスなる信号１９ＡＳ
，　１９ＢＳを出力する。 この信号１９ＡＳ，　１９ＢＳは必ずオーバラップする
時間帯が存在する。したがって、アンド回路２０はこの
オーバラップする時間帯だけ信号２０Ｓ　を出力し、ゲ
ート回路２１Ａ，　２１Ｂのゲートを開く。波形成形回
路１８Ａ，　１８Ｂの信号１８ＡＳ，　１８ＢＳは、ピ
ーク値を保持したままそれぞれゲート回路２１Ａ，　２
１Ｂへに入力されるので、ゲート回路２１Ａ，　２１Ｂ
の出力する信号２１ＡＳ，　２１ＢＳはゲートを開いて
いる期間の時間幅を有する方形波パルスとなる。したが
って、判定器８０は、部分放電の発光レベルを検知する
とともに、両者の信号のピーク値も比較することができ
る。

【００２９】図６は図４の構成が■の回路の波形成形回
路を備えた場合における雑音発生時の各部の出力信号の
タイムチャートである。図５と同様に、縦軸は電気信号
のレベルを示し、各信号の符号は図４と合わせてある。 光電子増倍管６０Ａ，　６０Ｂからそれぞれ時刻ｔ１　
，　ｔ２　に雑音が発生したとすると、増幅器７０Ａ，
　７０Ｂより信号７０ＡＳ，　７０ＢＳが、また波形成
形回路１８Ａ，　１８Ｂから信号１８ＡＳ，１８ＢＳ　
（一点鎖線）　がそれぞれ時刻ｔ１　，　ｔ２　に出力
される。 それによって、パルス発生器１９Ａ，　１９Ｂが信号１
９ＡＳ，　１９ＢＳを出力する。しかし、アンド回路２
０は同時に信号が入力されていないのでその信号２０Ｓ
　は出力されない。それに伴って、ゲート回路２１Ａ，
　２１Ｂもゲートを開かないので、その信号２１ＡＳ，
　２１ＢＳも出力されない。したがって、信号７０ＡＳ
，　７０ＢＳが雑音の場合は判定器８０は何の信号も出
力されない。方形波のパルス幅Ｔを時間差ｔ２　−ｔ１
　より大きくすると、アンド回路２０が信号を出力する
。しかし、部分放電や雑音によるパルスの持続時間は、
通常マイクロ秒オーダ以下と極度に短いのでパルス幅Ｔ
をその持続時間程度に選んでおけば雑音が出力されるこ
とは滅多にない。

【００３０】図７は図４の構成が■の回路の波形成形回
路を備えた場合における部分放電の発光による各部の出
力信号のタイムチャートである。縦軸は電気信号のレベ
ルを示し、各信号の符号は図４と合わせてある。遮光容
器１内で部分放電の発光が生ずると、増幅器７０Ａ，　
７０Ｂからその発光強度に比例した波形の電気的な信号
７０ＡＳ，７０ＢＳが零から最大τの時間差で出力され
る。波形成形回路１８Ａ，　１８Ｂは信号７０ＡＳ，７
０ＢＳのピーク値がτ以上遅れて生ずる波形の信号１８
ＡＳ，　１８ＢＳ　（一点鎖線）　を出力する。この信
号１８ＡＳ，　１８ＢＳによって、パルス発生器１９Ａ
，　１９Ｂがτより長い時間幅Ｔを有する方形波パルス
なる信号１９ＡＳ，　１９ＢＳを出力する。この信号１
９ＡＳ，　１９ＢＳは必ずオーバラップする時間帯が存
在する。したがって、アンド回路２０はこのオーバラッ
プする時間帯だけ信号２０Ｓ　を出力し、ゲート回路２
１Ａ，　２１Ｂのゲートを開く。波形成形回路１８Ａ　
の信号１８ＡＳがピーク値を生ずる時間はゲート回路２
１Ａ　のゲートが必ず開いているので、このピーク値を
含めた波形がゲート回路２１Ａ　の出力する信号２１Ａ
Ｓとなる。増幅器の出力信号は時間的に先に出力される
方が必ずそのレベルが大きい。その理由は、螢光ファイ
バ３０内で、先に端部に到達する光信号の方はそれだけ
伝播距離が少ないためにレベルの減衰も小さいからであ
る。したがって、図７の場合は、先行している信号７０
ＡＳの方がレベルが必ず大きい。判定器８０は信号７０
ＡＳのピーク値の大きい信号７０ＡＳを受けることによ
って、部分放電の発光のレベルを知ることができる。そ
れによって、電気機器の故障判定を行うことができる。 ただし、パルス発生器１９Ａ，　１９Ｂの出力する方形
波パルスの時間幅を２τ以上にすることによって、図７
のように信号７０ＡＳ，　７０ＢＳのいずれのピーク値
も含めた信号２１ＡＳ，　２１ＢＳを判定器８０が受け
取ることができる。

【００３１】図８は図４の構成が■の回路の波形成形回
路を備えた場合における雑音発生時の各部の出力信号の
タイムチャートである。図７と同様に、縦軸は電気信号
のレベルを示し、各信号の符号は図４と合わせてある。 光電子増倍管６０Ａ，　６０Ｂからそれぞれ時刻ｔ１　
，　ｔ２　に雑音が発生したとすると、増幅器７０Ａ，
　７０Ｂより信号７０ＡＳ，　７０ＢＳが、また、波形
成形回路１８Ａ，　１８Ｂから信号１８ＡＳ，　１８Ｂ
Ｓ　（一点鎖線）　がそれぞれ時刻ｔ１　，　ｔ２　に
出力される。それによって、パルス発生器１９Ａ，　１
９Ｂが信号１９ＡＳ，　１９ＢＳを出力する。しかし、
アンド回路２０は同時に信号が入力されていないのでそ
の信号２０Ｓ　は出力されない。それに伴って、ゲート
回路２１Ａ，　２１Ｂもゲートを開かないので、その信
号２１ＡＳ，　２１ＢＳも出力されない。したがって、
信号７０ＡＳ，７０ＢＳが雑音の場合は判定器８０は何
の信号も出力されない。方形波のパルス幅Ｔを時間差ｔ
２　−ｔ１　より大きくすると、アンド回路２０が信号
を出力する。しかし、部分放電や雑音によるパルスの持
続時間は、通常マイクロ秒オーダ以下と極度に短いので
、パルス幅Ｔをその持続時間程度に選んでおけば雑音が
出力されることは滅多にない。

【００３２】なお、図１および図４の実施例は、光電気
変換器がいずれも光電子増倍管より構成されていたが、
光電子増倍管の代わりに、アバランシェ形のホトダイオ
ードが用いられた場合も、そのダイオードから発生する
雑音に対して、同様な構成とすることによって雑音を除
去することができる。

【００３３】

【発明の効果】この発明は前述のように、螢光ファイバ
の遮光容器外部に引き出された端部から導出した光信号
を２本の導光ファイバに分岐させる光分岐器を備え、こ
の導光ファイバのそれぞれに第１および第２の光電気変
換器を接続する。さらに、この２台の光電気変換器の出
力する電気信号をともに受けるとともに、この電気信号
が同時に入力したときにのみその電気信号を通過させる
雑音除去回路を受ける。この構成とすることによって、
光電気変換器からの雑音を除去することができ、遮光容
器内の発光の検出感度を高めることができる。これによ
って、部分放電から発生する微弱な発光も検知すること
ができ、電気機器故障の早期発見が可能となった。

【００３４】また、この発明は、螢光ファイバの遮光容
器外部に引き出された両端部のそれぞれから導出した２
つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する第１および第
２の光電気変換器を設ける。さらに、この２台の光電気
変換器の出力信号が光信号の前記螢光ファイバ全長に亙
る伝播時間以内の時間差で入力したときのみ信号を出力
させる雑音除去回路を設ける。この構成とすることによ
って、螢光ファイバの両端から光信号を検出する場合に
、従来の装置と同様に２台の光電気変換器しか用いない
。したがって、光電気変換器からの雑音を除去すること
ができ、遮光容器内の発光の検出感度を高めることがで
きるとともに、経済的に有利な装置を提供することがで
きる。この装置によって、部分放電から発生する微弱な
発光も検知することができ、電気機器故障の早期発見が
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる電気機器の故障監視
装置の構成を示すブロック図

【図２】図１の構成における部分放電の発光が生じた場
合の各部の出力信号のタイムチャート

【図３】図１の構成における光電子増倍管の雑音が生じ
た場合の各部の出力信号のタイムチャート

【図４】この
発明の異なる実施例にかかる電気機器の故障監視装置の
構成を示すブロック図

【図５】図４の構成における部分放電の発光が生じた場
合の各部の出力信号のタイムチャート

【図６】図４の構成における光電子増倍管の雑音が生じ
た場合の各部の出力信号のタイムチャート

【図７】図４
の異なる構成における部分放電の発光が生じた場合の各
部の出力信号のタイムチャート

【図８】図４の異なる構
成における光電子増倍管の雑音が生じた場合の各部の出
力信号のタイムチャート

【図９】従来の電気機器の故障
監視装置の構成例を示すブロック図

【図１０】螢光ファイバの軸に平行な方向の断面図

【図
１１】従来の異なる電気機器の故障監視装置の構成例を
示すブロック図

【符号の説明】

１　　　　遮光容器 ２　　　　電気機器本体 ３　　　　螢光ファイバ ３０　　　　螢光ファイバ ４　　　　貫通端子 ４０Ａ　　貫通端子 ４０Ｂ　　貫通端子 ５　　　　導光ファイバ ５０Ａ　　導光ファイバ ５０Ｂ　　導光ファイバ １４Ａ　　導光ファイバ １４Ｂ　　導光ファイバ ６Ａ　　光電子増倍管 ６Ｂ　　光電子増倍管 ６０Ａ　　光電子増倍管 ６０Ｂ　　光電子増倍管 ７Ａ　　増幅器 ７Ｂ　　増幅器 ７０Ａ　　増幅器 ７０Ｂ　　増幅器 １４　　　　光分岐器 １５Ａ　　パルス発生器 １５Ｂ　　パルス発生器 １９Ａ　　パルス発生器 １９Ｂ　　パルス発生器 １６　　　　アンド回路 ２０　　　　アンド回路 １７　　　　ゲート回路 ２１Ａ　　ゲート回路 ２１Ｂ　　ゲート回路 １８Ａ　　波形成形回路 １８Ｂ　　波形成形回路 ８　　　　判定器 ９　　　　表示器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遮光容器内に収納された電気機器から発生
   する部分放電または閃絡による発光を検出することによ
   って前記電気機器の故障を監視する故障監視装置であっ
   て、前記遮光容器内に配されるとともに少なくともその
   一方端が遮光容器の外部に引き出され、外径側から中心
   軸に向かって貫通する光を検知し端部まで導光する螢光
   ファイバと、この螢光ファイバの遮光容器外部に引き出
   された端部から導出した光信号を２本の導光ファイバに
   分岐させる光分岐器と、この導光ファイバのそれぞれに
   接続され光信号を電気信号に変換して出力する第１およ
   び第２の光電気変換器と、この２台の光電気変換器が出
   力する電気信号をともに受け、この電気信号が同時に入
   力したときにのみその電気信号を通過させる雑音除去回
   路と、この雑音除去回路の出力信号を受け電気機器の故
   障に関する判定をする判定器と、この判定器の出力信号
   を受け故障の判定内容を表示する表示器とにより構成さ
   れてなることを特徴とする電気機器の故障監視装置。
2. 【請求項２】遮光容器内に収納された電気機器から発生
   する部分放電または閃絡による発光を検出することによ
   って前記電気機器の故障を監視する故障監視装置であっ
   て、前記遮光容器内に配されるとともにその両端部が遮
   光容器の外部に別々に引き出され、外径側から中心軸に
   向かって貫通する光を検知して両端部までそれぞれ導光
   する螢光ファイバと、この螢光ファイバの遮光容器外部
   に引き出された両端部のそれぞれから導出した２つの光
   信号をそれぞれ電気信号に変換して出力する第１および
   第２の光電気変換器と、この２台の光電気変換器の出力
   側に設けられ、この２つの電気信号が光信号の前記螢光
   ファイバ全長に亙る伝播時間以内の時間差で入力したと
   きのみ信号を出力させる雑音除去回路と、この雑音除去
   回路の出力信号を受け電気機器の故障に関する判定をす
   る判定器と、この判定器の出力信号を受け故障の判定内
   容を表示する表示器とにより構成されてなることを特徴
   とする電気機器の故障監視装置。
3. 【請求項３】遮光容器内に収納された電気機器から発生
   する部分放電または閃絡による発光を検出することによ
   って前記電気機器の故障を監視する方法であって、外径
   側から中心軸に向かって貫通する光を検知して端部まで
   導光する螢光ファイバを前記遮光容器内に配するととも
   に少なくともその螢光ファイバの一方端を遮光容器の外
   部に引き出すことによって、遮光容器内部の発光を光信
   号とし遮光容器の外部に導光し、この光信号を光分岐器
   によって２本の導光ファイバに分岐させ、この導光ファ
   イバのそれぞれに接続された第１および第２の光電気変
   換器によって前記光分岐器で分岐された２つの光信号を
   それぞれ電気信号に変換し、雑音除去回路によってこの
   ２つの電気信号が同時に入力したときにのみその電気信
   号を通過させ、この雑音除去回路の出力信号を判定器に
   入力させることによって電気機器の故障に関する判定を
   行わせ、この判定器の判定内容を表示器によって表示さ
   せることを特徴とする電気機器の故障監視方法。
4. 【請求項４】遮光容器内に収納された電気機器から発生
   する部分放電または閃絡による発光を検出することによ
   って前記電気機器の故障を監視する方法であって、外径
   側から中心軸に向かって貫通する光を検知して両端部ま
   でそれぞれ導光する螢光ファイバを前記遮光容器内に配
   するとともに、その螢光ファイバの両端部を遮光容器の
   外部に別々に引き出すことによって、遮光容器内部の発
   光を２つの光信号として外部に導光し、この２つの光信
   号を第１および第２の光電気変換器によってそれぞれ電
   気信号に変換し、雑音除去回路によってこの２つの電気
   信号が光信号の前記螢光ファイバ全長に亙る伝播時間以
   内の時間差であるときにのみ信号を出力させ、この雑音
   除去回路の出力信号を判定器に入力させることによって
   電気機器の故障に関する判定を行わせ、この判定器の判
   定内容を表示器によって表示させることを特徴とする電
   気機器の故障監視方法。