JPH0883549A - Power switchgear operation monitoring device - Google Patents
Power switchgear operation monitoring deviceInfo
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- JPH0883549A JPH0883549A JP21634194A JP21634194A JPH0883549A JP H0883549 A JPH0883549 A JP H0883549A JP 21634194 A JP21634194 A JP 21634194A JP 21634194 A JP21634194 A JP 21634194A JP H0883549 A JPH0883549 A JP H0883549A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐久性、耐ノイズ性、検出精度および信頼性
に優れた電力用開閉装置の動作監視装置を提供する。
【構成】 電力用開閉装置の操作機構43内には、操作
機構43の所定の位置に永久磁石から成る被検出体44
が取り付けられており、操作機構43の動作に対応した
位置にはファラデー効果を用いた光磁界センサ40が設
置されている。光磁界センサ40は、センサヘッド4
1、測定回路42および両者を連結する光ファイバー4
5から構成されている。センサヘッド41は、ファラデ
ー素子33、偏光子34、検光子35および光ファイバ
ー45が一体的に構成されており、検出子35の透過軸
の傾きは45度に設定されている。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an operation monitoring device for a power switchgear having excellent durability, noise resistance, detection accuracy and reliability. In the operation mechanism 43 of the power switchgear, an object to be detected 44 made of a permanent magnet is provided at a predetermined position of the operation mechanism 43.
The optical magnetic field sensor 40 using the Faraday effect is installed at a position corresponding to the operation of the operation mechanism 43. The optical magnetic field sensor 40 includes the sensor head 4
1. Measuring circuit 42 and optical fiber 4 connecting both
It is composed of 5. In the sensor head 41, the Faraday element 33, the polarizer 34, the analyzer 35, and the optical fiber 45 are integrally configured, and the inclination of the transmission axis of the detector 35 is set to 45 degrees.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電力用開閉装置の開閉
動作状態を検出し、監視するための電力用開閉装置の動
作監視装置に係り、特に、位置検出機能を有する光磁界
センサを備えた電力用開閉装置の動作監視装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation monitoring device for a power switchgear for detecting and monitoring the opening / closing operation state of a power switchgear, and more particularly to an optical magnetic field sensor having a position detecting function. And an operation monitoring device for a power switchgear.
【0002】[0002]
[電力用開閉装置であるガス絶縁開閉装置の概要]変電
所等においては、隣接発電所等からの架空送電線より引
き込まれた架線がブッシングに接続され、このブッシン
グからの架線が開閉装置を介して変圧器に接続されてい
る。開閉装置は、このようなブッシングと変圧器との間
に介在して、異常電圧が発生した時や点検作業時に、電
路の開閉を行うための装置である。この開閉装置の種類
は様々であるが、その中でも、空気の数倍の絶縁能力を
有するSF6 ガスを用いるガス絶縁開閉装置は、他の開
閉装置と比べて絶縁性能、消弧性能に優れ、且つ小形化
が容易であるという利点を有する。[Outline of gas-insulated switchgear that is a switchgear for electric power] At substations, an overhead line drawn from an overhead power transmission line from an adjacent power plant is connected to a bushing, and the overhead wire from this bushing passes through the switchgear. Connected to the transformer. The switchgear is a device that is interposed between the bushing and the transformer to open and close the electric circuit when an abnormal voltage is generated or during inspection work. There are various types of this switchgear, and among them, the gas-insulated switchgear that uses SF6 gas, which has an insulation capacity several times that of air, is superior in insulation performance and arc extinction performance to other switchgear, and It has an advantage that it can be easily miniaturized.
【0003】またガス絶縁開閉装置は、その充電部がす
べて完全に金属容器内に収納されているため、外界の影
響を受けにくく、消弧媒体を外部に噴出することがな
い。よって、ガス絶縁開閉装置は、小形化とあいまって
環境調和上、優れている。このため、近年の変電所等に
おいては、ほとんどガス絶縁開閉装置が使用されてい
る。そして、近年の電力需要の増加に伴い、電力系統は
高電圧・大電流送電が必要となっているが、その一方で
変電所等の建設用地取得が困難となっているため、耐電
圧特性に優れている上に、小形で安全性の高いガス絶縁
開閉装置の要請が益々高まってきている。Further, in the gas-insulated switchgear, since all the charging parts are completely housed in the metal container, it is less susceptible to the influence of the external environment and the arc extinguishing medium is not ejected to the outside. Therefore, the gas-insulated switchgear is excellent in terms of environment in combination with its miniaturization. For this reason, gas-insulated switchgear is mostly used in recent substations and the like. In addition, with the recent increase in power demand, high-voltage and high-current transmission is required for the power system, but on the other hand, it is difficult to acquire construction sites for substations, etc. In addition to being excellent, there is an increasing demand for a compact and highly safe gas insulated switchgear.
【0004】このようなガス絶縁開閉装置の一例とし
て、パッファ形の電力用開閉装置を以下に説明する。図
9に示すように、パッファ形の電力用開閉装置1には、
SF6ガスを封入した密封ケース2内に固定電極3およ
び可動電極4が相対的に動作するように配置されてい
る。このうち可動電極4には付属的にパッファ機構5が
形成されている。パッファ機構5は、両電極3,4の開
閉動作時に圧縮された絶縁ガスを吹き付けて消弧するよ
うに構成されている。As an example of such a gas-insulated switchgear, a puffer type power switchgear will be described below. As shown in FIG. 9, the puffer type power switchgear 1 includes:
The fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are arranged so as to operate relatively in a sealed case 2 in which SF6 gas is sealed. Of these, the movable electrode 4 is additionally provided with a puffer mechanism 5. The puffer mechanism 5 is configured to blow a compressed insulating gas to extinguish the arc when the electrodes 3 and 4 are opened and closed.
【0005】また可動電極4には、絶縁ロッド6および
操作ロッド7が取り付けられている。操作ロッド7には
金属フランジ16を介して操作機構8の操作ピストン9
が連結されており、操作ピストン9の上下動によって可
動電極4の開閉動作が行われる。操作ピストン9は、ア
キュムレータ10および油圧ポンプ11を有する油圧系
の引外用弁12の開動作によって下方へ動かされて可動
電極4を固定電極3に投入するようになっている。An insulating rod 6 and an operating rod 7 are attached to the movable electrode 4. An operation piston 9 of an operation mechanism 8 is attached to the operation rod 7 via a metal flange 16.
Are connected, and the movable electrode 4 is opened and closed by the vertical movement of the operation piston 9. The operation piston 9 is moved downward by the opening operation of the hydraulic system trip valve 12 having the accumulator 10 and the hydraulic pump 11 so that the movable electrode 4 is put into the fixed electrode 3.
【0006】[従来の電力用開閉装置の動作監視装置]
さらに、この種の電力用開閉装置1には、遮断部の異常
を予知する目的で、開閉動作を検出し、監視する動作監
視装置14が設置されている。動作監視装置14は、具
体的には操作機構8に取り付けられており、操作機構8
の動作状態を検出するための無接点近接センサ17a、
17bが設けられている。[Conventional monitoring device for power switchgear]
Further, the power switchgear 1 of this type is provided with an operation monitor 14 for detecting and monitoring the opening / closing operation for the purpose of predicting an abnormality in the breaker. The operation monitoring device 14 is specifically attached to the operation mechanism 8 and
Non-contact proximity sensor 17a for detecting the operating state of
17b is provided.
【0007】これら近接センサ17a、17bは、監視
ケース15内にある前記金属フランジ16を被検出体と
し、この接近に感応するように構成されており、センサ
取付板18に取り付けられている。このうち近接センサ
17aが可動電極4の閉状態を検出し、近接センサ17
bが閉状態を検出するように構成されている。この近接
センサ17の検出信号はそれぞれツイストペア線等のケ
ーブル19a、19bで中継盤まで伝送され、その中継
盤内のセンサ受信器および計測部への入力信号となる。
なお、無接点近接センサの原理としては、例えば、高周
波発振を利用したものがある。これは、発振コイルに被
検出体である金属が接近すると、センサ回路のLの変化
および損失の変化で発振が停止することを利用したセン
サである。The proximity sensors 17a and 17b are constructed so that the metal flange 16 in the monitoring case 15 is used as the object to be detected, and the proximity sensor 17a, 17b is sensitive to this approach, and is mounted on the sensor mounting plate 18. Of these, the proximity sensor 17a detects the closed state of the movable electrode 4, and the proximity sensor 17a
b is configured to detect the closed state. The detection signals of the proximity sensor 17 are transmitted to the relay board via cables 19a and 19b such as twisted pair wires, respectively, and serve as input signals to the sensor receiver and the measuring section in the relay board.
As a principle of the contactless proximity sensor, for example, there is one using high frequency oscillation. This is a sensor that utilizes the fact that when a metal, which is the object to be detected, approaches the oscillation coil, oscillation stops due to changes in L and loss in the sensor circuit.
【0008】[無接点近接センサの問題点]上記のよう
な無接点近接センサは、機械的な接点を持たないので、
電力用開閉装置の累積動作回数の増大に伴う接点部の摩
耗、発錆、ごみの付着等の劣化により、動作が不確定に
なるといった不具合がないという長所がある。しかし、
信号ケーブルおよび電源ケーブルが金属製であるため、
電力用開閉装置の動作監視装置に使用した場合、実際の
変電所などの環境下では耐ノイズ性が低いという短所が
ある。これに対処するために、電力用開閉装置の動作監
視装置に光開閉センサを用いることが考えられている。[Problems of non-contact proximity sensor] Since the non-contact proximity sensor as described above has no mechanical contact,
There is an advantage that there is no inconvenience of operation due to deterioration of contact point wear, rusting, dust adhesion, etc., which accompanies an increase in the cumulative number of operations of the power switchgear. But,
Since the signal and power cables are made of metal,
When used as an operation monitoring device for a power switchgear, it has a disadvantage of low noise resistance in an environment such as an actual substation. In order to cope with this, it has been considered to use an optical opening / closing sensor in the operation monitoring device of the power switchgear.
【0009】[光開閉センサ]ここで、光開閉センサに
ついて説明する。光開閉センサには反射形方式と透過形
方式が知られている。反射形方式の光開閉センサは、位
置が検出される被検出体に光を照射し、その反射光を受
光部で集光することによりセンサヘッドが被検出体の接
近を検出し、被検出体の動作状態を検出するものであ
る。なお、被検出体とは、電力用開閉装置の開閉操作に
連動する機構の所定位置に取り付けられ、この機構の動
作に対応して動作して位置検出されるものである。[Optical Open / Close Sensor] Here, the optical open / close sensor will be described. As the optical open / close sensor, a reflection type and a transmission type are known. The reflection type optical open / close sensor irradiates the detected object whose position is detected with light, and collects the reflected light at the light receiving part so that the sensor head detects the approach of the detected object. The operating state of is detected. The object to be detected is attached to a predetermined position of a mechanism that interlocks with the opening / closing operation of the power switchgear, and operates according to the operation of this mechanism to detect the position.
【0010】また透過形方式の光開閉センサは、送光部
と受光部を対向させて配置し、被検出体が動作すると送
光部と受光部間の光の経路を遮断するように前記被検出
体を設置し、この光の遮断によって被検出体の動作状態
を検出するものである。これらの光開閉センサは被検出
体の位置検出手段として光を用いるため、前記の無接点
近接センサに比べ、耐ノイズ性に優れている利点があ
る。Further, in the transmission type optical open / close sensor, the light transmitting section and the light receiving section are arranged so as to face each other, and when the object to be detected operates, the light path between the light transmitting section and the light receiving section is blocked. A detection body is installed, and the operation state of the detection body is detected by blocking this light. Since these optical opening / closing sensors use light as the position detecting means of the object to be detected, they have an advantage that they are superior in noise resistance as compared with the contactless proximity sensor.
【0011】[光開閉センサの問題点]しかし、光開閉
センサには次のような問題点がある。すなわち、反射形
方式の場合、被検出体がセンサから離れた状態にあるた
め、反射光が戻ってこない状態の時に、センサの破損、
光ファイバ断線等の異常を検出することができず、自己
監視が不可能となる。また、透過形方式の場合には被検
出体がセンサの透過光を遮断しているとき、同様にセン
サ自身の異常を検出することができず、自己監視するこ
とができない。[Problems of Optical Open / Close Sensor] However, the optical open / close sensor has the following problems. That is, in the case of the reflection type, the sensor is damaged when the reflected light does not return because the detected object is far from the sensor.
Anomalies such as optical fiber disconnection cannot be detected, making self-monitoring impossible. Further, in the case of the transmissive type, when the object to be detected blocks the transmitted light of the sensor, it is also not possible to detect an abnormality of the sensor itself and self-monitoring is not possible.
【0012】[自己監視機能を持つ光開閉センサ]この
ような問題点を解決するために、特開平5−30392
3号公報に示すような、センサ自身の異常を検出できる
光開閉センサが提案されている。この光開閉センサは、
互いに波長が異なり、且つ互いに位相が異なる2つの光
源を具備しており、一方を位置検出用光源、他方を自己
監視光源とする。また光開閉センサは、光の経路上に空
間として位置検出部を形成し、この位置検出部に対し出
入りするフィルタを設ける。[Optical Opening / Closing Sensor Having Self-Monitoring Function] In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 5-30392
An optical opening / closing sensor capable of detecting an abnormality of the sensor itself has been proposed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. This optical open / close sensor
Two light sources having different wavelengths and different phases are provided, one of which is a position detecting light source and the other is a self-monitoring light source. Further, the optical open / close sensor is provided with a position detecting section as a space on the light path, and a filter which goes in and out of the position detecting section is provided.
【0013】フィルタは、電力用開閉装置の開閉操作に
連動する機構の動作に応じて出入り動作するようになっ
ており、電力用開閉装置の開閉動作状態を検出する被検
出体の役割を果たしている。またフィルタは、前記位置
検出用光源の波長を遮光し自己監視用光源の波長を透過
させるようになっている。光開閉センサは、このフィル
タからの光を受光し位置検出用光源の位相と受光した光
信号との比較によりフィルタの位置を検出して電力用開
閉装置の開閉動作状態を把握し、また自己監視用光源の
位相と受光した光信号との比較によりセンサの異常を検
出するものである。The filter is designed to move in and out in response to the operation of a mechanism interlocking with the opening / closing operation of the power switchgear, and serves as an object to be detected for detecting the opening / closing operation state of the power switchgear. . Further, the filter blocks the wavelength of the light source for position detection and transmits the wavelength of the light source for self-monitoring. The optical switching sensor detects the position of the filter by detecting the light from this filter and comparing the phase of the position detection light source with the received optical signal to grasp the switching operation state of the power switchgear and self-monitors. The abnormality of the sensor is detected by comparing the phase of the light source for use with the received optical signal.
【0014】[自己監視機能を持つ光開閉センサの具体
例の構成]このような光開閉センサの技術を図10,1
1を用いて具体的に説明する。図10は波長の異なる2
つの光を用いて位置検出を行う光開閉センサのシステム
構成図であり、図11は図10における各ブロックごと
の出力波形を示す図である。まず、図10において21
はパルス発生器で、図11aに示すパルスを発生する。
このパルスは図10に示した22のデコーダにより図1
1b,cに示すように位相が180度異なった交互に発
生される2つのパルス列に分けられる。この2つのパル
ス列は2波長発光ダイオード23とコンパレータ28
(共に図10に示す)に入力される。[Construction of a Specific Example of Optical Opening / Closing Sensor Having Self-Monitoring Function] A technique of such an optical opening / closing sensor is shown in FIGS.
A specific description will be given using 1. Fig. 10 shows 2 different wavelengths.
FIG. 11 is a system configuration diagram of an optical opening / closing sensor that performs position detection using two lights, and FIG. 11 is a diagram showing an output waveform for each block in FIG. 10. First, in FIG.
Is a pulse generator, which generates the pulse shown in FIG. 11a.
This pulse is output by the decoder 22 shown in FIG.
As shown in 1b and 1c, it is divided into two pulse trains which are alternately generated and whose phases are different by 180 degrees. The two pulse trains are the two-wavelength light emitting diode 23 and the comparator 28.
(Both shown in FIG. 10).
【0015】また2波長発光ダイオード23には、波長
660nmの赤色光(図11bのパルス列)を発光する
発光ダイオード30と、波長890nmの赤外光(図1
1cのパルス列)を発光する発光ダイオード31とが設
けられている。さらに2波長発光ダイオード23には、
発光ダイオード30,31からの光を送り出す投光ファ
イバ24が接続されている。また投光ファイバ24に対
向して受光ファイバ26を持つ受光素子27が設けられ
ており、投光ファイバ24と受光ファイバ26との間の
空間に位置検出部32が設定されている。この位置検出
部32内には、図示しない電力用開閉装置の開閉動作状
態の変化に応じて出入りするフィルタ25が設けられて
いる。The two-wavelength light-emitting diode 23 includes a light-emitting diode 30 that emits red light having a wavelength of 660 nm (pulse train in FIG. 11b) and infrared light having a wavelength of 890 nm (see FIG. 1).
And a light emitting diode 31 which emits a pulse train 1c). Furthermore, in the two-wavelength light emitting diode 23,
A light projecting fiber 24 that sends out light from the light emitting diodes 30 and 31 is connected. Further, a light receiving element 27 having a light receiving fiber 26 is provided so as to face the light projecting fiber 24, and a position detector 32 is set in a space between the light projecting fiber 24 and the light receiving fiber 26. A filter 25 that moves in and out according to a change in the opening / closing operation state of a power switchgear (not shown) is provided in the position detector 32.
【0016】フィルタ25は波長890nmの赤外光の
みを透過し、波長660nmの赤外光は遮光するもので
ある。ここでフィルタ25が位置検出部32中に挿入さ
れた位置をa位置とし、光の経路から外れた位置をb位
置とする。また受光素子27には前記コンパレータ28
が接続されており、コンパレータ28はデコーダ22か
らの2つのパルス列と受光素子27の出力波形とを比較
して、被検出体であるフィルタ25の位置検出、および
センサ自身の自己監視を行うように構成されている(以
上、図10参照)。The filter 25 transmits only infrared light having a wavelength of 890 nm and blocks infrared light having a wavelength of 660 nm. Here, the position where the filter 25 is inserted in the position detection unit 32 is defined as the a position, and the position deviated from the light path is defined as the b position. The light receiving element 27 has the comparator 28.
Are connected to each other, and the comparator 28 compares the two pulse trains from the decoder 22 with the output waveform of the light receiving element 27 to detect the position of the filter 25, which is an object to be detected, and to perform self-monitoring of the sensor itself. It is configured (see FIG. 10 above).
【0017】[被検出体(フィルタ)の位置検出]上記
のような構成を有する光開閉センサにおいて、被検出体
であるフィルタ25の位置検出アルゴリズムは、次のよ
うになっている。まず前提として、図11bのパルス列
を位置検出用のパルス列とし、図11cのパルス列を赤
外光を発光する自己監視用のパルス列とする。これらの
2波長光は投光ファイバ24と受光ファイバ26により
受光素子27へ導かれ、フィルタ25がb位置にある透
過時には赤色光と赤外光はともに受光素子27に導かれ
る。このときの受光素子27の出力波形は図11dに示
すものとなる。また、フィルタ25がa位置にある遮光
時には赤外光のみが受光素子27に導かれる。このとき
の出力波形は図11eに示すものとなる。[Detection of Position of Object to be Detected (Filter)] In the optical opening / closing sensor having the above-described structure, the position detection algorithm of the filter 25 which is the object to be detected is as follows. First, as a premise, the pulse train of FIG. 11b is used as a position detection pulse train, and the pulse train of FIG. 11c is used as a self-monitoring pulse train that emits infrared light. These two-wavelength light is guided to the light receiving element 27 by the light projecting fiber 24 and the light receiving fiber 26, and both red light and infrared light are guided to the light receiving element 27 when the filter 25 is transmitted at the position b. The output waveform of the light receiving element 27 at this time is as shown in FIG. 11d. Further, when the filter 25 is shielded at the position a, only infrared light is guided to the light receiving element 27. The output waveform at this time is as shown in FIG. 11e.
【0018】コンパレータ28は、図11bの位置検出
用パルス列と受光素子27の出力波形との比較をおこな
う。フィルタ25がb位置にある透光時には、受光素子
27の出力波形は図11dに示すものとなり、この出力
波形は図11bの位置検出用パルス列と同位相のパルス
列を含む。フィルタ25がa位置にある遮光時には、受
光素子27の出力波形は図11eに示すものとなり、こ
の出力波形は図11bの位置検出用パルス列と同位相の
パルス列を含まない。The comparator 28 compares the position detecting pulse train of FIG. 11b with the output waveform of the light receiving element 27. When the filter 25 transmits light at the position b, the output waveform of the light receiving element 27 is as shown in FIG. 11d, and this output waveform includes a pulse train having the same phase as the position detecting pulse train of FIG. 11b. When the filter 25 is shielded at the position a, the output waveform of the light receiving element 27 is as shown in FIG. 11e, and this output waveform does not include the pulse train having the same phase as the position detecting pulse train of FIG. 11b.
【0019】従ってコンパレータ28は受光素子27の
出力波形に図11bの位置検出用パルス列が含まれてい
るか否かを判断することにより、フィルタ25の位置を
検出することができる。すなわち、受光素子27の出力
波形が図11dの場合は位置検出用パルス列が含まれて
いるからb位置と判断し、図11gに示すような出力信
号29を出す。また、受光素子27の出力波形が図11
eの場合は位置検出用パルス列が含まれていないからa
位置と判断し、図11fに示すように出力信号29を出
さない。Therefore, the comparator 28 can detect the position of the filter 25 by determining whether or not the output waveform of the light receiving element 27 includes the position detecting pulse train shown in FIG. 11b. That is, when the output waveform of the light receiving element 27 is as shown in FIG. 11d, the position detection pulse train is included, so it is determined to be the position b, and the output signal 29 as shown in FIG. 11g is output. The output waveform of the light receiving element 27 is shown in FIG.
In the case of e, since the position detection pulse train is not included, a
The position is judged and the output signal 29 is not output as shown in FIG. 11f.
【0020】[センサ自身に対する監視]次に、光開閉
センサ自身の異常を監視する自己監視アルゴリズムにつ
いて説明すると、コンパレータ28は、図11cの自己
監視用パルス列と受光素子27の出力波形との比較を行
う。センサに異常がない場合、フィルタ25がa位置に
ある遮光時およびb位置にある透光時のいずれにも受光
素子27の出力波形は図11dおよび図11eに示すよ
うに図11cの自己監視用パルス列と同位相のパルス列
を含む。これに対し、波長890nmの赤外光を発光す
る発光ダイオード31から受光素子27までの間に異常
がある場合、受光素子27の出力波形は図11cの自己
監視用パルス列を含まないことになる。[Sensor Monitoring] Next, the self-monitoring algorithm for monitoring the abnormality of the optical switching sensor itself will be described. The comparator 28 compares the self-monitoring pulse train of FIG. 11c with the output waveform of the light receiving element 27. To do. When there is no abnormality in the sensor, the output waveform of the light receiving element 27 is for self-monitoring of FIG. 11c as shown in FIGS. 11d and 11e both when the filter 25 is shielded at the position a and when light is transmitted at the position b. It includes a pulse train with the same phase as the pulse train. On the other hand, when there is an abnormality between the light emitting diode 31 that emits infrared light having a wavelength of 890 nm and the light receiving element 27, the output waveform of the light receiving element 27 does not include the self-monitoring pulse train of FIG. 11c.
【0021】従って、コンパレータ28は、受光素子2
7の出力波形に図11cの自己監視用パルス列が含まれ
ているか否かを判断することにより、センサ自身の故障
や光ファイバーの断線といったセンサの異常の有無を判
断することができる。すなわち、受光素子27の出力波
形が図11cまたは図11dの場合は、自己監視用パル
ス列と同位相のパルス列を含んでいるからセンサに異常
なしと判断し、図11hに示すように出力信号29を出
さない。一方、受光素子27の出力波形に図11cの自
己監視用パルス列が含まれていない場合には、センサに
異常ありとして図11iに示すような出力信号29を出
す。Therefore, the comparator 28 includes the light receiving element 2
By determining whether or not the output waveform of 7 includes the self-monitoring pulse train of FIG. 11c, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the sensor such as a failure of the sensor itself or a break of the optical fiber. That is, when the output waveform of the light receiving element 27 is as shown in FIG. 11c or 11d, it is judged that there is no abnormality in the sensor because it includes the pulse train having the same phase as the self-monitoring pulse train, and the output signal 29 is output as shown in FIG. Not issued. On the other hand, when the output waveform of the light receiving element 27 does not include the self-monitoring pulse train of FIG. 11c, it is determined that the sensor has an abnormality, and the output signal 29 as shown in FIG. 11i is output.
【0022】以上のような光開閉センサは被検出体の位
置検出機能と、センサ自身に対する自己監視機能とを合
せ持つことができ、このようなセンサを備えた電力用開
閉装置の動作監視装置は、電力用開閉装置の動作状態監
視すると同時に、センサ自身に対する自己監視をも実行
することができる。The optical switching sensor as described above can have both the position detecting function of the object to be detected and the self-monitoring function for the sensor itself, and the operation monitoring device of the power switchgear equipped with such a sensor is At the same time that the operating state of the power switchgear is monitored, the sensor itself can also be self-monitored.
【0023】[0023]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような被検出体の位置検出機能と、センサ自身に対する
自己監視機能とを合せ持つ光開閉センサにおいては、次
のような課題がある。すなわち、投光ファイバ24から
受光ファイバ26へ光が通過する際、光は空間である位
置検出部32を通っており、上記光開閉センサは空間光
伝送部を有していると言える。つまり、投光ファイバ2
4の投光部や受光ファイバ26の受光部は露出してお
り、ここにゴミなどが付着して汚損したり、結露が生じ
たりするおそれがある。このような汚損や結露などの外
的影響を受けると、光開閉センサの感度は極端に低くな
り、被検出体の状態検出が不確定となる。However, the optical opening / closing sensor having both the position detecting function of the object to be detected and the self-monitoring function for the sensor itself has the following problems. That is, when the light passes from the light projecting fiber 24 to the light receiving fiber 26, the light passes through the position detecting section 32, which is a space, and it can be said that the optical opening / closing sensor has a spatial light transmitting section. That is, the projection fiber 2
The light projecting portion 4 and the light receiving portion of the light receiving fiber 26 are exposed, and there is a possibility that dust or the like may be attached to the portion to stain or condense. When an external influence such as contamination or dew condensation is received, the sensitivity of the optical opening / closing sensor becomes extremely low, and the detection of the state of the detected object becomes uncertain.
【0024】また電力用開閉装置の動作監視装置におい
て、開閉操作に連動する機構の動作状態を検出するセン
サは、特に重要な構成要素である。そのため電力用開閉
装置に高い安全性が求められる現在では、このセンサに
対して、機械的な接点を持つ装置では確保できなかった
耐久性や、無接点近接センサにはなかった耐ノイズ性、
反射形方式や透過形方式の光開閉センサにはなかった自
己監視機能といった、様々な特性を同時に持つことが望
まれている。In the operation monitoring device for the power switchgear, the sensor for detecting the operating state of the mechanism interlocked with the opening / closing operation is a particularly important component. For this reason, high safety is required for the power switchgear at the present time, and for this sensor, durability that could not be ensured by devices with mechanical contacts, noise resistance that contactless proximity sensors did not have,
It is desired to have various characteristics at the same time, such as a self-monitoring function which is not provided in the reflection type or transmission type optical opening / closing sensor.
【0025】さらに電力用開閉装置の動作監視装置に具
備される従来のセンサは、その方式に関係なく(つま
り、機械的な接点を有するものであっても、無接点近接
センサであっても、さらには光開閉センサであって
も)、電力用開閉装置の開閉操作に連動する機構の動作
状態を検出するためには、複数の検出位置を設置されな
くてはならなかった。代表例をあげると電力開閉装置の
「開」状態、および「閉」状態を検出する場合は、それ
ぞれの検出する位置にセンサを設置する必要がある。こ
のことから、センサ数が多く、センサからの情報量が増
加して情報処理が複雑になり、コストの高騰を招いた。Further, the conventional sensor provided in the operation monitoring device of the power switchgear is irrespective of its system (that is, whether it has a mechanical contact or a non-contact proximity sensor, Further, even with an optical opening / closing sensor), in order to detect the operating state of the mechanism interlocking with the opening / closing operation of the power switchgear, a plurality of detection positions had to be installed. As a typical example, when detecting the “open” state and the “closed” state of the power switchgear, it is necessary to install a sensor at each detection position. Therefore, the number of sensors is large, the amount of information from the sensors is increased, the information processing is complicated, and the cost is increased.
【0026】本発明は、以上のような事情に鑑みて提案
されてものであり、その主たる目的は、耐久性、耐ノイ
ズ性、検出精度および信頼性に優れた電力用開閉装置の
動作監視装置を提供することにある。The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and its main purpose is to monitor the operation of a power switchgear having excellent durability, noise resistance, detection accuracy and reliability. To provide.
【0027】また本発明の他の目的は、電力用開閉装置
の開閉操作に連動する機構の動作状態を検出するセンサ
の設置数を削減し、センサからの情報を単純化し、コス
トの低減を図る電力用開閉装置の動作監視装置を提供す
ることにある。さらに本発明の他の目的は、電力用開閉
装置の開閉操作に連動する機構の動作状態を検出する位
置検出機能と、前記センサ自身の異常を検出する自己監
視機能とを合せ持つ電力用開閉装置の動作監視装置を提
供することにある。Another object of the present invention is to reduce the number of sensors for detecting the operating state of the mechanism interlocked with the opening / closing operation of the power switchgear, simplify the information from the sensors, and reduce the cost. An object is to provide an operation monitoring device for a power switchgear. Still another object of the present invention is to provide a power switchgear having both a position detection function for detecting an operating state of a mechanism interlocked with an opening / closing operation of the power switchgear and a self-monitoring function for detecting an abnormality of the sensor itself. To provide an operation monitoring device of the above.
【0028】[0028]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、電力
用開閉装置の操作機構内において、開閉操作に連動する
機構の所定の位置に磁気を有する被検出体を取り付け、
開閉操作に連動する機構の動作に対応した位置にファラ
デー効果を用いた光磁界センサを設置することを特徴と
する。According to a first aspect of the present invention, an object to be detected having magnetism is attached to a predetermined position of a mechanism interlocking with an opening / closing operation in an operating mechanism of a power switchgear,
The optical magnetic field sensor using the Faraday effect is installed at a position corresponding to the operation of the mechanism linked to the opening / closing operation.
【0029】請求項2の発明は、前記光磁界センサを1
個、設置することを特徴とする。請求項3の発明は、前
記光磁界センサを多重化して設置することを特徴とす
る。請求項4の発明は、前記光磁界センサは検光子を備
えており、この検光子の透過軸の傾きを45度またはそ
の近傍に設定することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the optical magnetic field sensor is
It is characterized in that it is installed individually. The invention of claim 3 is characterized in that the optical magnetic field sensors are installed in a multiplexed manner. According to a fourth aspect of the present invention, the optical magnetic field sensor includes an analyzer, and the inclination of the transmission axis of the analyzer is set to 45 degrees or in the vicinity thereof.
【0030】請求項5の発明は、電力用開閉装置の操作
機構内において、開閉操作に連動する機構の動作におけ
る始端部および終端部に応じた位置のいずれか一方に、
前記光磁界センサを複数個設置することを特徴とする。
請求項6の発明は、前記光磁界センサが、ファラデー素
子、偏光子、検光子および光ファイバーを一体化して構
成することを特徴とする。請求項7の発明は、前記光磁
界センサが、被検出体に対向するセンサヘッドと、この
センサヘッドに対して信号を送受信する送受信部と、前
記信号を測定する測定回路とを備え、前記測定回路と前
記センサヘッドとの区間をコネクタ接続可能とすること
を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the operating mechanism of the electric power switchgear, one of the positions corresponding to the start end and the end of the operation of the mechanism interlocking with the opening / closing operation is provided.
A plurality of the optical magnetic field sensors are installed.
The invention according to claim 6 is characterized in that the optical magnetic field sensor is configured by integrating a Faraday element, a polarizer, an analyzer and an optical fiber. According to a seventh aspect of the present invention, the optical magnetic field sensor includes a sensor head facing the object to be detected, a transmission / reception unit that transmits and receives a signal to and from the sensor head, and a measurement circuit that measures the signal. The section between the circuit and the sensor head can be connected by a connector.
【0031】[0031]
【作用】上記の構成を有する本発明の作用は次の通りで
ある。まず、光磁界センサの原理について図2を用いて
説明する。光磁界センサは、ファラデー素子(磁気光学
素子)33、偏光子34および検光子35を有してお
り、入射光Pinが偏光子34を通過すると、その光は
直線偏光となり、厚さLを持つファラデー素子33を通
過する。この時ファラデー素子33の偏光面は、素子の
厚さLと外部磁界Hに比例して、角度θだけ回転する。
この現象がファラデー効果である。The operation of the present invention having the above construction is as follows. First, the principle of the optical magnetic field sensor will be described with reference to FIG. The optical magnetic field sensor has a Faraday element (magneto-optical element) 33, a polarizer 34, and an analyzer 35. When the incident light Pin passes through the polarizer 34, the light becomes linearly polarized light and has a thickness L. It passes through the Faraday element 33. At this time, the plane of polarization of the Faraday element 33 rotates by an angle θ in proportion to the thickness L of the element and the external magnetic field H.
This phenomenon is the Faraday effect.
【0032】これらは、次式によって表される。These are expressed by the following equations.
【0033】θ=VHL V:ヴェルデ定数 H:外部磁界 L:ファラデー素子の厚さ θ:ファラデー回転角 したがって、電力用開閉装置の開閉操作に連動する機構
に取り付けた被検出体が動作すると、この被検出体は磁
気を有しているため、被検出体の位置を検出する箇所に
設置した光磁界センサに影響する外部磁界Hは変化す
る。これにより外部磁界Hに比例してファラデー回転角
θが変化するので、検光子35を通過した出射光Pou
tの出力(光量)も変化する。光磁界センサはこの出力
(光量)を比較演算することで磁気を有する検出体の位
置を検出することができる。これにより、電力用開閉装
置の動作状態を検出することが可能となる。Θ = VHL V: Verdet's constant H: External magnetic field L: Faraday element thickness θ: Faraday rotation angle Therefore, when the object to be detected attached to the mechanism interlocking with the opening / closing operation of the power switchgear operates, Since the object to be detected has magnetism, the external magnetic field H that affects the optical magnetic field sensor installed at the position for detecting the position of the object to be detected changes. As a result, the Faraday rotation angle θ changes in proportion to the external magnetic field H, and thus the emitted light Pou that has passed through the analyzer 35.
The output (light intensity) of t also changes. The optical magnetic field sensor can detect the position of the magnetic detection body by comparing and calculating the output (light amount). This makes it possible to detect the operating state of the power switchgear.
【0034】以上説明したようなファラデー効果を用い
た光磁界センサにおいては、光が空間を伝送するという
ことがない。したがって、空間に露出している投光部お
よび受光部が汚損したり、ここに結露が生じたりするこ
とがなく、受光レベルの低下を防止することができる。
また光磁界センサには機械的な接点がないため、接点部
の摩耗、発錆、ごみの付着といった接点部の動作の劣化
を起こらない。さらに光磁界センサを用いることで電力
用開閉装置近傍における信号伝送部分も含めて光化でき
るので、実変電所などの環境下であっても電力用開閉装
置の動作に伴うノイズ等の影響を受けることがない。In the optical magnetic field sensor using the Faraday effect as described above, light does not transmit in space. Therefore, the light projecting portion and the light receiving portion exposed in the space are not contaminated and dew condensation does not occur there, and it is possible to prevent a decrease in the light receiving level.
Further, since the optical magnetic field sensor has no mechanical contact, deterioration of the operation of the contact, such as wear, rust and adhesion of dust on the contact, does not occur. Furthermore, by using an optical magnetic field sensor, the signal transmission part near the power switchgear can be converted into an optical system, so that it is affected by noise, etc. associated with the operation of the power switchgear even in an environment such as an actual substation. Never.
【0035】また電力用開閉装置の動作状態を検出する
ためには、従来では少なくとも2つ以上のセンサを設置
する必要があったが、請求項2の発明では、光磁界セン
サの設置数が1つであっても、この光磁界センサが出力
(光量)を比較演算することにより、光磁界センサと、
磁気を有する被検出体との位置関係を求めることができ
る。したがって、電力用開閉装置の動作状態を正確に検
出し、監視することが可能である。Further, in order to detect the operating state of the power switchgear, at least two or more sensors had to be installed conventionally, but in the invention of claim 2, the number of optical magnetic field sensors installed is one. Even if this is the case, by comparing and calculating the output (light quantity) of this optical magnetic field sensor,
It is possible to obtain the positional relationship with the object to be detected having magnetism. Therefore, it is possible to accurately detect and monitor the operating state of the power switchgear.
【0036】さらに請求項3の発明では、光磁界センサ
を多重化して設置することにより、光磁界センサを常時
監視することができる。また請求項4の発明では、光磁
界センサの検光子の透過軸の傾きを45度またはその近
傍に設定することによって、光磁界センサの異常を監視
することが可能となる。Further, according to the third aspect of the invention, the optical magnetic field sensors can be constantly monitored by installing the optical magnetic field sensors in a multiplexed manner. According to the invention of claim 4, it is possible to monitor the abnormality of the optical magnetic field sensor by setting the inclination of the transmission axis of the analyzer of the optical magnetic field sensor at 45 degrees or in the vicinity thereof.
【0037】請求項5の発明では、電力用開閉装置の操
作機構内において、開閉操作に連動する機構の動作にお
ける始端部および終端部のどちらか一方に、位置検出機
能を有する光磁界センサを複数個設置することにより、
電力用開閉装置の開閉動作状態全体を示すストローク曲
線を求めることができる。したがって、開閉操作の投入
未完了および引外し未完了を検出することが可能であ
る。According to a fifth aspect of the invention, in the operating mechanism of the power switchgear, a plurality of optical magnetic field sensors having a position detecting function are provided at either one of the starting end and the ending end in the operation of the mechanism interlocked with the opening / closing operation. By installing them individually,
A stroke curve showing the entire opening / closing operation state of the power switchgear can be obtained. Therefore, it is possible to detect the incompletion of the opening / closing operation and the incompletion of the trip.
【0038】請求項6の発明では、光磁界センサを、フ
ァラデー素子、偏光子、検光子および光ファイバーを一
体化して構成することにより、構成の簡略化を進めるこ
とができる。請求項7の発明では、測定回路とセンサヘ
ッドとの区間をコネクタ接続することにより、組立作業
を容易に行うことができる。According to the sixth aspect of the present invention, the optical magnetic field sensor is constructed by integrating the Faraday element, the polarizer, the analyzer and the optical fiber, whereby the structure can be simplified. According to the invention of claim 7, by assembling the section between the measuring circuit and the sensor head with the connector, the assembling work can be easily performed.
【0039】[0039]
(1)第1実施例 (1−A)第1実施例の構成 以下、本発明の電力用開閉装置の動作監視装置の一実施
例を図を用いて具体的に説明する。(1) First Embodiment (1-A) Configuration of First Embodiment An embodiment of the operation monitoring device for a power switchgear according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0040】[光磁界センサのシステム構成]図1は、
本発明の請求項1,2,4,6および7に対応する第1
実施例を示す図であり、電力用開閉装置の動作監視装置
に用いられる光磁界センサ40のシステム構成図を示
す。光磁界センサ40は、センサヘッド41、測定回路
42および両者を連結する光ファイバー45から構成さ
れる。[System Configuration of Optical Magnetic Field Sensor] FIG.
First aspect corresponding to claims 1, 2, 4, 6 and 7 of the present invention
It is a figure which shows an Example and shows the system block diagram of the optical magnetic field sensor 40 used for the operation | movement monitoring apparatus of a power switchgear. The optical magnetic field sensor 40 is composed of a sensor head 41, a measuring circuit 42, and an optical fiber 45 connecting the both.
【0041】[センサヘッド41]センサヘッド41
は、電力用開閉装置の開閉動作に連動して動作する操作
機構43内に設置される。また、センサヘッド41に
は、図2に示したようなファラデー素子33、偏光子3
4、検光子35および光ファイバー45が一体的に構成
されている。さらに、検出子35の透過軸の傾きは45
度に設定されている。[Sensor Head 41] Sensor Head 41
Is installed in the operation mechanism 43 that operates in conjunction with the opening / closing operation of the power switchgear. Further, the sensor head 41 includes a Faraday element 33 and a polarizer 3 as shown in FIG.
4, the analyzer 35 and the optical fiber 45 are integrally configured. Furthermore, the inclination of the transmission axis of the detector 35 is 45.
Is set in degrees.
【0042】[被検出体44]また操作機構43内には
磁気を有する被検出体44が取り付けられている。より
詳しくいえば、電力用開閉装置の操作機構43における
操作ロッド43aに取り付けられており、操作機構43
に連動して動作するようになっている。被検出体44に
は永久磁石が使用されており、電力用開閉装置の動作状
態である「入」または「切」に対応する位置に、永久磁
石のN極、S極がそれぞれセンサヘッド41と対向する
ように取り付けられる。図1では、開閉操作が「入(投
入)」時は、被検出体44のS極がセンサヘッド41と
対向するように設置され、「切(引外し)」時は被検出
体44のN極がセンサヘッド41と対向するように設置
されている。[Detected Object 44] A magnetic detected object 44 is mounted in the operating mechanism 43. More specifically, the operation mechanism 43 is attached to the operation rod 43a of the operation mechanism 43 of the power switchgear.
It is designed to work in conjunction with. A permanent magnet is used for the detected object 44, and the N pole and the S pole of the permanent magnet are respectively arranged at the positions corresponding to "ON" or "OFF" of the operating state of the power switchgear. Mounted so as to face each other. In FIG. 1, when the opening / closing operation is “ON (close)”, the S pole of the detected object 44 is installed so as to face the sensor head 41, and when the “OFF (open)”, the N of the detected object 44 is N. The pole is installed so as to face the sensor head 41.
【0043】[測定回路42]測定回路42は、光ファ
イバー45によりセンサヘッド41に連結されており、
センサヘッド41と測定回路42との区間である図1中
の「X」部分および「Y」部分で、コネクタ接続される
ように構成されている。測定回路42の構成について、
さら詳しく説明すると、測定回路42には発振回路4
6、E/O変換回路47、O/E変換回路48および判
定回路49が設けられている。このような測定回路42
における信号の流れは次の通りである。まず発振回路4
6から出力された一定レベルの電気信号がE/O変換回
路47によりE/O(電気/光)変換される。このとき
の光信号は入射光Pinとなり、光ファイバ45を介し
てセンサヘッド41へ入る。入射光Pinは図2で説明
した通り、偏光子34、ファラデー素子33、さらに検
出子35を通過した後、出射光Poutとなってセンサ
ヘッド41より出る。そして、光ファイバ45を介して
再度、測定回路42に入る。光信号はO/E変換回路4
8によりO/E(光/電気)変換され、再び電気信号と
して判定回路49へ入力される。[Measurement Circuit 42] The measurement circuit 42 is connected to the sensor head 41 by an optical fiber 45,
The sections are connected between the sensor head 41 and the measuring circuit 42 at the "X" and "Y" portions in FIG. Regarding the configuration of the measurement circuit 42,
More specifically, the measuring circuit 42 includes the oscillator circuit 4
6, an E / O conversion circuit 47, an O / E conversion circuit 48, and a determination circuit 49 are provided. Such a measuring circuit 42
The signal flow in is as follows. First, the oscillator circuit 4
The electric signal of a constant level output from 6 is E / O (electric / optical) converted by the E / O conversion circuit 47. The optical signal at this time becomes incident light Pin and enters the sensor head 41 through the optical fiber 45. As described with reference to FIG. 2, the incident light Pin passes through the polarizer 34, the Faraday element 33, and the detector 35, and then becomes emitted light Pout, which is emitted from the sensor head 41. Then, it enters the measuring circuit 42 again via the optical fiber 45. Optical signal is O / E conversion circuit 4
It is O / E (optical / electrical) converted by 8 and is again input to the determination circuit 49 as an electric signal.
【0044】[電力用開閉装置の動作監視装置全体の構
成]次に図3を用いて、電力用開閉装置の動作監視装置
全体の構成について説明する。図3は、上記光磁界セン
サ40を、電力用開閉装置の動作監視装置50に設置し
た一例である。動作監視装置50には、操作機構43に
取り付けられる監視ケース51が設けられており、この
監視ケース51にはセンサ取付板52が固定されてい
る。そして、センサ取付板52に光磁界センサ40が設
置されている。[Overall Configuration of Operation Monitoring Device for Power Switchgear] Next, the overall configuration of the operation monitoring device for the power switchgear will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an example in which the optical magnetic field sensor 40 is installed in the operation monitoring device 50 of the power switchgear. A monitoring case 51 attached to the operation mechanism 43 is provided in the operation monitoring device 50, and a sensor mounting plate 52 is fixed to the monitoring case 51. The optical magnetic field sensor 40 is installed on the sensor mounting plate 52.
【0045】(1−B)第1実施例の作用 [被検出体44の位置検出]続いて、上記の構成を有す
る第1実施例の作用について図4を参照して説明する。
図2の光磁界センサの原理図で説明したとおり、ファラ
デー素子33のファラデー回転角θは外部磁界Hにより
変化する。そのため、操作機構43の開閉操作に伴っ
て、投入時には被検出体44が図4の上方に移動し、引
外し時に被検出体44が図4の下方に移動する。これに
より被検出体44のN極およびS極が動作し、センサヘ
ッド41のファラデー回転角θも変化する。測定回路4
2がこの出力(光量)を比較演算し、判定回路49がこ
れを判定することにより、被検出体44の位置を検出す
ることができる。これにより、動作監視装置50は電力
用開閉装置の動作状態を検出することができる。(1-B) Action of First Embodiment [Detection of Position of Detected Object 44] Next, the action of the first embodiment having the above-mentioned configuration will be described with reference to FIG.
As described in the principle diagram of the optical magnetic field sensor of FIG. 2, the Faraday rotation angle θ of the Faraday element 33 changes with the external magnetic field H. Therefore, with the opening / closing operation of the operating mechanism 43, the detected body 44 moves upward in FIG. 4 at the time of insertion, and the detected body 44 moves downward in FIG. 4 at the time of tripping. As a result, the N pole and the S pole of the detected object 44 operate, and the Faraday rotation angle θ of the sensor head 41 also changes. Measuring circuit 4
2 outputs the amount of light (amount of light) for comparison calculation, and the determination circuit 49 determines this, whereby the position of the detected object 44 can be detected. Thereby, the operation monitoring device 50 can detect the operation state of the power switchgear.
【0046】ファラデー回転角θと出力光強度I0 の関
係を図5中のグラフに示す。図5中のθN 、θS はそれ
ぞれ被検出体44のN極およびS極が、最もセンサヘッ
ド41と接近したときのファラデー回転角θである。こ
の時の出力光強度I0 の変化量は、センサヘッド41が
被検出体44の磁界の影響を受けない、つまりファラデ
ー回転角θ=0°時の出力光強度I0 に対して次のよう
になる。The relationship between the Faraday rotation angle θ and the output light intensity I0 is shown in the graph of FIG. ΘN and θS in FIG. 5 are Faraday rotation angles θ when the N pole and the S pole of the detected object 44 are closest to the sensor head 41, respectively. The amount of change in the output light intensity I0 at this time is as follows with respect to the output light intensity I0 when the sensor head 41 is not affected by the magnetic field of the detected object 44, that is, when the Faraday rotation angle θ = 0 °. .
【0047】θN :+ΔI0 (引外し完了) θS :−ΔI0 (投入完了) すなわち、測定回路42の判定回路49が出力光強度I
0 を+ΔI0 と判定した場合、光磁界センサ40は被検
出体44のN極がセンサヘッド41と最も接近したの
で、この時点で操作機構43の引外し動作が完了したと
判断する。一方、測定回路42の判定回路49が出力光
強度I0 を−ΔI0 と判定した場合は、光磁界センサ4
0は被検出体44のS極がセンサヘッド41と最も接近
したので、この時点で操作機構43の投入動作が完了し
たと判断する。ΘN: + ΔI0 (tripping completed) θS: −ΔI0 (closed completed) That is, the determination circuit 49 of the measuring circuit 42 outputs the output light intensity I.
When 0 is determined to be + ΔI 0, the optical magnetic field sensor 40 determines that the tripping operation of the operating mechanism 43 is completed at this point because the N pole of the detected object 44 comes closest to the sensor head 41. On the other hand, when the determination circuit 49 of the measurement circuit 42 determines that the output light intensity I0 is -ΔI0, the optical magnetic field sensor 4
In 0, the S pole of the detected object 44 comes closest to the sensor head 41, so it is determined that the closing operation of the operating mechanism 43 is completed at this point.
【0048】[センサ自身の自己監視]また、出力光強
度I0 は、ファラデー回転角θN が検出子35の透過軸
の傾き45°と等しくなる時、最大値I0maxとなる。一
方、ファラデー回転角θS が検出子35の透過軸の傾き
と−90°ずれた時、出力光強度I0 は最小値I0minに
なる。しかし第1実施例では、被検出体44のN極、S
極がセンサヘッド41と最も接近した時のファラデー回
転角θN 、θS は、その時の出力光強度I0 と次の条件
を満足する必要がある。[Self-monitoring of the sensor itself] Further, the output light intensity I0 has the maximum value I0max when the Faraday rotation angle θN is equal to the inclination 45 ° of the transmission axis of the detector 35. On the other hand, when the Faraday rotation angle θS deviates from the inclination of the transmission axis of the detector 35 by −90 °, the output light intensity I0 becomes the minimum value I0min. However, in the first embodiment, the north pole, S
The Faraday rotation angles θN and θS when the pole is closest to the sensor head 41 must satisfy the output light intensity I0 at that time and the following condition.
【0049】−45°<θN ,θS <45°…(A) l ΔI0 l <l ΔI0max/2l …(B) ここで条件(A)は被検出体44のN極およびS極が最
もセンサヘッド41と接近したときのファラデー回転角
θN 、θS が検出子の透過軸の傾き(45°に設定)よ
りは大きくならず、さらに−45°以下にならないとい
うことである。また条件(B)はファラデー回転角θが
θN 、θS 時の出力光強度I0 の変化量の大きさ(l Δ
I0 l )が、センサヘッド41に被検出体44の磁界の
影響がない時、つまりファラデー回転角θ=0°時の出
力光強度I0 の大きさ(l ΔI0max/2l )より小さい
ということである。-45 ° <θN, θS <45 ° (A) l ΔI0 l <l ΔI0max / 2l (B) Here, the condition (A) is that the N pole and S pole of the object to be detected 44 are the most sensor heads. It means that the Faraday rotation angles θ N and θ S when approaching 41 are not larger than the inclination of the transmission axis of the detector (set to 45 °) and do not become −45 ° or less. The condition (B) is the magnitude of the amount of change in the output light intensity I0 when the Faraday rotation angle θ is θ N and θ S (l Δ
I0 l) is smaller than the magnitude (l ΔI0max / 2l) of the output light intensity I0 when the sensor head 41 is not affected by the magnetic field of the detected object 44, that is, when the Faraday rotation angle θ = 0 °. .
【0050】よって、この2つの条件を満足する特性の
ファラデー素子を選択することにより、その光磁界セン
サ40が正常動作中には決して出力光強度I0 が0にな
ることはない。したがって、光磁界センサ40は、出力
光強度I0 が0になるとき、センサ自身の故障や光ファ
イバ45の断線等といった異常を検出することができ
る。Therefore, by selecting the Faraday element having the characteristics satisfying these two conditions, the output light intensity I0 never becomes 0 during the normal operation of the optical magnetic field sensor 40. Therefore, when the output light intensity I0 becomes 0, the optical magnetic field sensor 40 can detect an abnormality such as a failure of the sensor itself or a disconnection of the optical fiber 45.
【0051】(1−C)第1実施例の効果 以上述べたような第1実施例によれば、電力用開閉装置
の動作状態を検出するセンサとして、光の伝送空間を持
たない光磁界センサ40を利用しているため、空間に露
出している投光部および受光部が汚損したり、ここに結
露が生じたりするおそれがなく、受光レベルの低下を防
ぐことができ、検出精度および信頼性が向上する。(1-C) Effects of the First Embodiment According to the first embodiment as described above, an optical magnetic field sensor having no light transmission space is used as a sensor for detecting the operating state of the power switchgear. Since the 40 is used, there is no risk that the light projecting section and the light receiving section exposed in the space will be contaminated or dew will be generated there, and it is possible to prevent a decrease in the light receiving level, and to improve the detection accuracy and reliability. The property is improved.
【0052】また光磁界センサ40には機械的な接点が
ないため、接点部の摩耗、発錆、ごみの付着といったこ
とにより接点部の動作が劣化することもない。さらに光
磁界センサ40を用いることで、電力用開閉装置近傍に
おける信号伝送部分も含めて光化できるので、実変電所
などの環境下であっても電力用開閉装置の動作に伴うノ
イズ等の影響を受けることがなく、優れた耐ノイズ性を
発揮することができる。Further, since the optical magnetic field sensor 40 has no mechanical contact, the operation of the contact is not deteriorated due to abrasion, rusting, or adhesion of dust on the contact. Further, by using the optical magnetic field sensor 40, the signal transmission part in the vicinity of the power switchgear can be made optical, so that the influence of noise and the like due to the operation of the power switchgear even in an environment such as an actual substation. It is possible to exhibit excellent noise resistance without receiving the noise.
【0053】しかも、電力用開閉装置の動作状態を検出
するためには、従来ではセンサの方式にかかわらず、少
なくとも2つ以上設置する必要があったが、第1実施例
においては、光磁界センサ40がセンサヘッド41から
の出力(光量)を比較演算することにより、センサヘッ
ド41と、被検出体44との相対的な位置関係を求める
ことができるため、たとえセンサの設置数が1つであっ
ても、操作機構43の動作状態を適確に検出することが
できる。その結果、センサ数およびセンサからの情報量
を削減することができ、これにより単純な情報処理を行
うだけで済み、その上、コストの低減にも貢献すること
ができる。In addition, in order to detect the operating state of the power switchgear, at least two or more sensors had to be installed in the past regardless of the sensor system, but in the first embodiment, the optical magnetic field sensor is used. 40 can calculate the relative positional relationship between the sensor head 41 and the detected body 44 by comparing and calculating the output (light quantity) from the sensor head 41, so that even if the number of sensors installed is one. Even if there is, the operating state of the operating mechanism 43 can be accurately detected. As a result, it is possible to reduce the number of sensors and the amount of information from the sensors, which allows only simple information processing to be performed and also contributes to cost reduction.
【0054】また第1実施例では、光磁界センサ40
を、ファラデー素子33、偏光子34、検光子35およ
び光ファイバー45を一体化して構成しているので、構
成の簡略化を進めることができる。さらに第1実施例に
おいては、センサヘッド41と測定回路42との区間を
「X」部分および「Y」部分でコネクタ接続することが
できるため、装置の組立作業を容易に行うことが可能で
ある。Further, in the first embodiment, the optical magnetic field sensor 40
Since the Faraday element 33, the polarizer 34, the analyzer 35, and the optical fiber 45 are integrally formed, the structure can be simplified. Further, in the first embodiment, the section between the sensor head 41 and the measuring circuit 42 can be connected by connectors at the "X" portion and the "Y" portion, so that the assembly work of the device can be easily performed. .
【0055】(2)第2実施例 (2−A)第2実施例の構成 図6は、本発明の請求項3に対応する第2実施例を示す
図であり、光磁界センサを二重化して設置した時のシス
テム構成図を示している。第2実施例では、電力用開閉
装置の開閉操作に連動する操作機構43の所定の位置
(「入(投入)」または「切(引外し)」状態)のいず
れか一方には、2つの光磁界センサ51,52が設置さ
れている。光磁界センサ51,52はそれぞれ、センサ
ヘッド53,54を具備しており、光ファイバー45を
介して測定回路に接続されている。センサヘッド53,
54は磁気を有する被検出体44のN極、S極とそれぞ
れ対向するように設置する(図6ではセンサ53がN
極、センサ54がS極)。(2) Second Embodiment (2-A) Configuration of Second Embodiment FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment corresponding to claim 3 of the present invention, in which the optical magnetic field sensor is duplicated. Shows a system configuration diagram when installed as a stand. In the second embodiment, two lights are provided at either one of the predetermined positions (“ON (closed)” or “OFF (disengaged) state”) of the operation mechanism 43 that is interlocked with the opening / closing operation of the power switchgear. Magnetic field sensors 51 and 52 are installed. The optical magnetic field sensors 51 and 52 include sensor heads 53 and 54, respectively, and are connected to a measurement circuit via an optical fiber 45. Sensor head 53,
54 is installed so as to face the north pole and the south pole of the detected object 44 having magnetism (in FIG. 6, the sensor 53 is the north pole).
Pole, sensor 54 is S pole).
【0056】(2−B)第2実施例の作用効果 センサヘッド53,54からの出力は図4で説明した通
りであるが、光磁界センサ51,52は、どちらか一方
の動作状態(「入(投入)」、または「切(引外し)」
状態)を検出する位置に設置し、被検出体44のN極、
S極がそれぞれ対向しているので、出力光強度I0 は正
負逆になる。したがって、2つの出力の絶対値を比較す
ることにより、光磁界センサ51,52の健全性を確認
することができる。よってセンサ自身に自己監視機能を
持たせることができる。なお、図6ではセンサを二重化
することを例としてあげているが、システムの信頼性の
重要度に応じて多重化することが可能である。(2-B) Operation and Effect of Second Embodiment The outputs from the sensor heads 53 and 54 are as described with reference to FIG. 4, but the optical magnetic field sensors 51 and 52 operate in either one of the operating states (""On(input)" or "Off (tripping)"
State), and is installed at a position for detecting the
Since the south poles face each other, the output light intensity I0 is positive and negative. Therefore, the soundness of the optical magnetic field sensors 51 and 52 can be confirmed by comparing the absolute values of the two outputs. Therefore, the sensor itself can have a self-monitoring function. It should be noted that although FIG. 6 exemplifies that the sensors are duplicated, they can be multiplexed depending on the importance of the reliability of the system.
【0057】(3)第3実施例 (3−A)第3実施例の構成 図7は、本発明の請求項5に対応する本発明の第3実施
例を示す図である。第3実施例は、開閉操作に連動する
操作機構43の所定の位置(「入(投入)」または「切
(引外し)」状態)のいずれか一方に、光磁界センサを
3つ取り付けることによって、開閉操作のストローク曲
線を検出できるシステム構成を有している。図7中に示
すとおり、操作機構43の開閉操作の動作にともなっ
て、磁気を有する被検出体44が光磁界センサ55,5
6,57近傍を動作するようになっている。(3) Third Embodiment (3-A) Configuration of Third Embodiment FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention corresponding to claim 5 of the present invention. In the third embodiment, three optical magnetic field sensors are attached to either one of the predetermined positions (“on (closed)” or “off (off)” state) of the operating mechanism 43 which is linked to the opening / closing operation. , Has a system configuration capable of detecting the stroke curve of the opening / closing operation. As shown in FIG. 7, as the opening / closing operation of the operation mechanism 43 is performed, the magnetic detection target object 44 causes the magnetic field sensors 55, 5 to move.
It is designed to operate near 6,57.
【0058】(3−B)第3実施例の作用効果 被検出体44が光磁界センサ55,56,57近傍を動
作していく過程において、センサ55,56,57の出
力は図8のようなストローク曲線を描くことができる。
このようなストローク曲線を求めることによって、操作
機構43の開閉操作の投入未完了、および引外し未完了
を検出することができる。したがって、操作機構43の
開閉操作の動作状態に関して、よりきめ細かくこれを監
視することができる。(3-B) Operation and Effect of the Third Embodiment In the process in which the object to be detected 44 operates in the vicinity of the optical magnetic field sensors 55, 56, 57, the outputs of the sensors 55, 56, 57 are as shown in FIG. You can draw a different stroke curve.
By determining such a stroke curve, it is possible to detect whether the opening / closing operation of the operating mechanism 43 is incomplete or not completed. Therefore, the operating state of the opening / closing operation of the operating mechanism 43 can be monitored more finely.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上のような本発明によれば、電力用開
閉装置の動作監視装置として、開閉操作に連動する機構
の所定の位置(「入(投入)」、または「切(引外
し)」状態)に取り付けた磁気を有する被検出体の動作
状態を検出するための光磁界センサを設置することによ
って、優れた耐久性および耐ノイズ性、並びにセンサ自
身の異常を検出する自己監視機能を持つといった効果に
加えて、次のような効果がある。すなわち、 光磁界センサに光の空間伝送部を持たないため、セン
サの汚損や結露などの外的影響を受けることがなく、検
出精度および信頼性の高い電力用開閉装置の動作監視装
置を提供することができる。As described above, according to the present invention, as the operation monitoring device for the power switchgear, a predetermined position (“on” or “off”) of the mechanism interlocked with the opening / closing operation is provided. The optical magnetic field sensor for detecting the operating state of the magnetic object attached to the (state) provides excellent durability and noise resistance, as well as a self-monitoring function for detecting abnormality of the sensor itself. In addition to having the effect, it has the following effects. That is, since the optical magnetic field sensor does not have a space for transmitting light, it is possible to provide an operation monitoring device for a power switchgear which has high detection accuracy and reliability without being affected by external influences such as contamination and dew condensation of the sensor. be able to.
【0060】磁気を有する被検出体および光磁界セン
サを用いることにより、1個のセンサだけで電力用開閉
装置の動作状態を検出し、監視することができるので、
コストの低減を図ることができる。By using an object to be detected having magnetism and an optical magnetic field sensor, the operating state of the power switchgear can be detected and monitored with only one sensor.
The cost can be reduced.
【図1】本発明の第1実施例である光磁界センサのシス
テム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of an optical magnetic field sensor that is a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明で用いた光磁界センサのファラデー効果
を説明する原理図。FIG. 2 is a principle diagram illustrating the Faraday effect of the optical magnetic field sensor used in the present invention.
【図3】第1実施例の光磁界センサの取り付け例を示す
断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an example of mounting the optical magnetic field sensor of the first embodiment.
【図4】第1実施例の動作を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing the operation of the first embodiment.
【図5】光磁界センサのファラデー回転角θと出力光強
度I0 の関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the Faraday rotation angle θ of the optical magnetic field sensor and the output light intensity I0.
【図6】本発明の第2実施例を示す図であり、光磁界セ
ンサを二重化したときのシステム構成図。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and is a system configuration diagram when the optical magnetic field sensor is duplicated.
【図7】本発明の第3実施例を示す図であり、光磁界セ
ンサを複数取り付けたシステム構成図。FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and is a system configuration diagram in which a plurality of optical magnetic field sensors are attached.
【図8】第3実施例によって検出されたストローク曲線
を示すグラフ。FIG. 8 is a graph showing a stroke curve detected by the third embodiment.
【図9】従来のパッファ形の電力用開閉装置の構成を示
す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional puffer-type power switchgear.
【図10】波長の異なる2つの光を用いて位置検出を行
う光開閉センサのシステム構成図。FIG. 10 is a system configuration diagram of an optical opening / closing sensor that performs position detection using two lights having different wavelengths.
【図11】位置検出用光源と自己監視用光源の出力パル
ス波形例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing output pulse waveform examples of a position detection light source and a self-monitoring light source.
33…ファラデー素子 34…偏光子 35…検光子 40,51,52,55,56,57…光磁界センサ 41,53,54…センサヘッド 42…測定回路 43…操作機構 44…被検出体 45…光ファイバー 46…発振回路 47…E/O変換回路 48…O/E変換回路 49…判定回路 33 ... Faraday element 34 ... Polarizer 35 ... Analyzer 40, 51, 52, 55, 56, 57 ... Optical magnetic field sensor 41, 53, 54 ... Sensor head 42 ... Measuring circuit 43 ... Operating mechanism 44 ... Detected object 45 ... Optical fiber 46 ... Oscillation circuit 47 ... E / O conversion circuit 48 ... O / E conversion circuit 49 ... Judgment circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝本 勝 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 若林 誠二 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsu Takimoto 2-1, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Hama-Kawasaki Plant (72) Inventor Seiji Wakabayashi, No. 2 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 stock company Toshiba Hamakawasaki factory
Claims (7)
開閉操作に連動する機構の所定の位置に磁気を有する被
検出体を取り付け、 開閉操作に連動する機構の動作に対応した位置にファラ
デー効果を用いた光磁界センサを設置することを特徴と
する電力用開閉装置の動作監視装置。1. In the operating mechanism of the power switchgear,
Electricity characterized by attaching a magnetic object to be detected at a predetermined position of the mechanism linked to the opening / closing operation and installing an optical magnetic field sensor using the Faraday effect at a position corresponding to the operation of the mechanism linked to the opening / closing operation. Switchgear operation monitoring device.
を特徴とする請求項1記載の電力用開閉装置の動作監視
装置。2. The operation monitoring device for a power switchgear according to claim 1, wherein one optical magnetic field sensor is installed.
ことを特徴とする請求項1記載の電力用開閉装置の動作
監視装置。3. The operation monitoring device for a power switchgear according to claim 1, wherein the optical magnetic field sensors are installed in a multiplexed manner.
り、 この検光子の透過軸の傾きを45度またはその近傍に設
定することを特徴とする請求項1,2または3記載の電
力用開閉装置の動作監視装置。4. The electric power generator according to claim 1, wherein the optical magnetic field sensor includes an analyzer, and the inclination of the transmission axis of the analyzer is set to 45 degrees or in the vicinity thereof. Switchgear operation monitoring device.
開閉操作に連動する機構の動作における始端部および終
端部に応じた位置のいずれか一方に、前記光磁界センサ
を複数個設置することを特徴とする請求項1,2,3ま
たは4記載の電力用開閉装置の動作監視装置。5. In the operating mechanism of the power switchgear,
The electric power according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a plurality of the optical magnetic field sensors are installed at either one of the positions corresponding to the start end and the end in the operation of the mechanism interlocked with the opening / closing operation. Switchgear operation monitoring device.
偏光子、検光子および光ファイバーを一体化して構成す
ることを特徴とする請求項1,2,3,4または5記載
の電力用開閉装置の動作監視装置。6. The optical magnetic field sensor is a Faraday element,
The operation monitoring device for a power switchgear according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the polarizer, the analyzer, and the optical fiber are integrated.
るセンサヘッドと、このセンサヘッドに対して信号を送
受信する送受信部と、前記信号を測定する測定回路とを
備え、 前記測定回路と前記センサヘッドとの区間をコネクタ接
続可能とすることを特徴とする請求項1,2,3,4,
5または6記載の電力用開閉装置の動作監視装置。7. The optical magnetic field sensor includes a sensor head facing the object to be detected, a transmission / reception unit for transmitting / receiving a signal to / from the sensor head, and a measuring circuit for measuring the signal, 5. The section with the sensor head is connectable to a connector.
5. The operation monitoring device of the power switchgear according to 5 or 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21634194A JPH0883549A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Power switchgear operation monitoring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21634194A JPH0883549A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Power switchgear operation monitoring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883549A true JPH0883549A (en) | 1996-03-26 |
Family
ID=16687036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21634194A Pending JPH0883549A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Power switchgear operation monitoring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0883549A (en) |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP21634194A patent/JPH0883549A/en active Pending
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