JPH0726866B2

JPH0726866B2 - 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

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Publication number: JPH0726866B2
Application number: JP1001196A
Authority: JP
Inventors: 泉山田; 滋出海
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH02183155A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、静止電気機器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55−117421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。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
器構成物から溶け出た異物等が、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ェッ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、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、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。

［課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け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、両者を区
別することができる。

また、内部の微小異物は、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］以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して説明す
る。

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（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。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3i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１壁を伝播し、容器１の外表面に所定
距離離して設置した音響センサ11aと11b及び音響センサ
11cと11dにより検出される。

GIS母線容器１内の異物3i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3i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3oは、風に舞う砂や埃、あ
るいは雨等であり、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11a,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11c,11d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11c,11dはいずれか一方のみでもよい。音
響センサ11a〜11dにより検出した音響信号は、それぞれ
増幅器12a〜12dにより増幅される。AEセンサ11a,11bの
出力と、加速度センサ11c,11d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11a,
11bの出力の増幅後の信号は、位置標定器13に入力され
る。音響信号発生毎の音源位置の標定結果は、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3i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標定器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図は位置標定器13の詳細構成図である。タイマ132
は図示しないカウンタを備え、コンパレータ131a,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13
4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11a,11bに接続され、各AEセンサ11a,11b
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11a,11b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13
4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の音速か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の出力に乗ず
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11aと11bの設置点の中心位置を基
準とした音源の位置標定が可能となる。

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。音源分布演算器分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
置標定器13の出力信号）から、ハイパスフィルタ141に
より、音源位置の変動のみを抽出し、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。
一方、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。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、異物識別指標演算器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_Hと、低周波成分の振幅A_L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11a,11bおよび加速度センサ11c,11d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11a,11b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“1"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出力と加速度セン
サ出力検波信号のピーク値がピークホールダ154a,154b,
158a,158bでホールされる。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
するように構成してある。

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。GIS
母線容器１内部の導電性微小異物3iの衝突音は、該異物
3i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11a,11b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11aと11b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）の音源位置標定結
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
GIS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11a〜11d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てあるものは、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、GIS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163b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“1"となる。これにより、AND回路1
64a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
が電気雑音ほど狭くなくまた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“1"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ほ
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“1"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3i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3i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163b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。音源位置標定についても、相関法等他の手
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、パターンマッチン
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、GIS母線容
器１内部の衝突音か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3iが該容器１
に衝突したとき、AEセンサ11a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11a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（ａ）において、GIS母線容器１の外表面に設置
したAEセンサ11aにより音響を検出し、増幅器12aにより
増幅する。AEセンサ11a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11a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“1"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。以上の構成とするこ
とで、GIS母線容器１内部で異物3i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、GIS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
203bの出力が“1"になる。これは、GIS母線容器１の内
表面に異物3iが衝突するとGIS母線容器１が外側に歪ん
でAEセンサ11a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AEセンサ11a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11
aの出力は正，負の電圧が交互に現れるが、ワンショッ
ト回路203a,203bはそれには応答しないで、最初に加わ
る力が圧縮力か張力かでその出力が定まる。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。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11a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“1"となる。音響発生率演算
器212は、コンパレータ211の出力が“1"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213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、本実施例では、
音響発生率の変動幅が小さいときに“1"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3i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3i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。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があげられる。

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。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GIS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。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11aにより音響を検出し、増幅器1
2aにより増幅する。音響レベル分布演算器231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、音響レベルが大と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、一様減少傾向とな
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。一方、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ら識別できるこ
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
源の位置標定により、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11a,11b,11eを設置し、各センサ出力を増幅器12a,1
2b,12eで増幅する。位置標定器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242では、音源位置がGIS母線容器１の下部か
それ以外かを、音源位置標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3i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、風の向きと重量の合力で定
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、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11a
と加速度（AC）センサ11cとを近接配置し、またAEセン
サ11bと加速度センサ11dとを近接配置すると共に、これ
らを前記センサ11a,11cから所定距離離して母線容器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50KHz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100kHzから300kHz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、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てある。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
位置標定器の詳細構成図、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
音による音源位置標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…GIS母線容器、２…中心導体、3i…内部微小異物、3
o…外部微小異物、４…センサ、4a,4b,4c…圧電素子、
５…プリアンプ、6,7…フィルタ、11a,11b,11e…AEセン
サ、11c,11d…ACセンサ、12a〜12d…増幅器、13…位置
標定器、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

【特許請求の範囲】

【請求項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、前記衝突音の音源位置の分布
を求め、該分布が所定分布よりばらつくときは当該衝突
音を外来雑音と判定し、前記分布のばらつきが所定分布
より小さいとき当該衝突音を静止電気機器内部の微小異
物によるものと判定することを特徴とする静止電気機器
内微小異物検出方法。
【請求項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、前記衝突音の検出信号の最初
の位相の正負を求め、該衝突音を検出したセンサの取付
位置が静止電気機器の内部かあるいは外部かと前記位相
の正負とから前記衝突音が内部の微小異物によるものか
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
物検出方法。
【請求項３】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、前記衝突音の発生率の時間的
変動の大きさを求め、該時間変動が所定値より小さいと
き内部の微小異物による衝突音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方法。
【請求項４】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、前記衝突音の強度分布を求
め、該強度分布が所定分布よりばらつくときは当該衝突
音を外来雑音と判定し、前記強度分布のばらつきが所定
分布より小さいとき当該衝突音を静止電気機器内部の微
小異物によるもの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方法。
【請求項５】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、前記衝突音の音源位置を求
め、該音源位置が静止電気機器の下部にあるときは当該
衝突音を静止電気機器内部の微小異物によるものと判定
することを特徴とする静止電気機器内微小異物検出方
法。
【請求項６】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、前記衝突音の音響発生率を求
めると共に静止電気機器の設置箇所における風速を求
め、該風速と前記音響発生率との相関の有無を求め、相
関が無いとき前記衝突音を内部の微小異物によるものと
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
方法。
【請求項７】請求項１乃至請求項７のいずれかにおい
て、衝突音の周波数分布から音源種別を判定する処理を
付加し、該処理の判定結果を考慮して衝突音が内部の微
小異物によるもの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方法。
【請求項８】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
小異物検出装置において、静止電気機器に取り付けられ
該静止電気機器の衝突音を検出する複数のセンサと、各
センサの検出信号の時間差から衝突音の音源位置を求め
ると共に音源位置の分布を求める演算手段と、該分布が
所定分布よりばらつくときは当該衝突音を外来雑音と判
定し前記分布のばらつきが所定分布より小さいとき当該
衝突音を静止電気機器内部の微小異物によるものと判定
する判定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。
【請求項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
小異物検出装置において、前記衝突音を検出するセンサ
と、該センサの検出した衝突音検出信号の最初の位相の
正負を求める演算手段と、該センサの取付位置が静止電
気機器の内部かあるいは外部かと前記位相の正負とから
前記衝突音が内部の微小異物によるものか否かを判定す
る判定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。
【請求項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
微小異物検出装置において、前記衝突音を検出するセン
サと、前記衝突音の発生率の時間的変動の大きさを求め
る演算手段と、該時間変動が所定値より小さいとき内部
の微小異物による衝突音と判定する判定手段とを備える
ことを特徴とする静止電気機器内微小異物検出装置。
【請求項１１】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
微小異物検出装置において、前記衝突音を検出するセン
サと、前記衝突音の強度分布を求める演算手段と、該強
度分布が所定分布よりばらつくときは当該衝突音を外来
雑音と判定し前記強度分布のばらつきが所定分布より小
さいとき当該衝突音を静止電気機器内部の微小異物によ
るものと判定する判定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。
【請求項１２】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
微小異物検出装置において、静止電気機器に取り付けら
れ該静止電気機器の衝突音を検出する少なくとも２つの
センサと、各センサの検出信号の差から前記衝突音の音
源位置を求める演算手段と、該音源位置が静止電気機器
の下部にあるときは当該衝突音を静止電気機器内部の微
小異物によるものと判定する判定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。
【請求項１３】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
微小異物検出装置において、前記衝突音を検出するセン
サと、静止電気機器の設置箇所における風速を求める風
速計と、前記センサの検出した衝突音の音響発生率を求
めると共に前記風速計の検出した風速と該音響発生率と
の相関の有無を求める演算手段と、該相関が無いとき前
記衝突音を内部の微小異物によるものと判定する判定手
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。
【請求項１４】請求項８乃至請求項13のいずれかにおい
て、衝突音の周波数分布から音源種別を判定する手段を
備え、該手段の判定結果を考慮して前記判定手段は衝突
音が内部の微小異物によるもの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。
【請求項１５】請求項８乃至請求項13のいずれかに記載
の静止電気機器内微小異物検出装置に用いるセンサであ
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
納して構成したことを特徴とする衝突音センサ。