JPH0883549A - 電力用開閉装置の動作監視装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】

［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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３２】これらは、次式によって表される。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３９】

【実施例】

（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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【図４】第１実施例の動作を示す構成図。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   する電力用開閉装置の動作監視装置。
2. 【請求項２】 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１記載の電力用開閉装置の動作監視
   装置。
3. 【請求項３】 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１記載の電力用開閉装置の動作
   監視装置。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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１，２，３ま
   たは４記載の電力用開閉装置の動作監視装置。
6. 【請求項６】 前記光磁界センサは、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。
7. 【請求項７】 前記光磁界センサは、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。