JPH1174571A

JPH1174571A - 異常検出装置

Info

Publication number: JPH1174571A
Application number: JP9233171A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Totsuka; 紳一戸塚; Tamotsu Takeda; 保武田; Takahiro Mori; 高裕森; Tomoaki Kuwashiro; 智彰桑代
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電圧を測定することなく超電導コイルの異常
を高感度で検出する。【解決手段】超電導コイル１の機械的振動を検出する
振動センサ１１と、振動センサ１１の出力信号をある適
当な時間間隔ごとにサンプリングするサンプリング手段
１３と、サンプリングした振動センサ１１の出力信号か
ら周波数特性を計算する周波数解析手段１４と、計算し
た周波数特性によりクエンチ発生か否か判定するクエン
チ判定手段１５とにより異常検出装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導コイルを利
用したシステムの異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルは、絶対零度近くの極低温
における導体の超電導現象を利用して電気的損失なしに
強磁場を発生することができ、さまざまな分野への応用
が期待されている。例えば、超電導電力貯蔵装置は、超
電導コイルに電流を供給することにより磁気エネルギー
の形で電力を蓄え、その電力を随時とりだすことができ
るものである。貯蔵可能な電力量を増やすためには必然
的に大規模な超電導コイルを必要となるが、そのために
万一の事故に対する備えも当然重要なものとなる。

【０００３】超電導コイルにおける最も重大でかつ起こ
りやすい事故としてクエンチ現象があることは良く知ら
れているところである。クエンチ現象は、超電導状態の
コイルが局所的に常電導状態に移行することにより発生
する問題であり、このとき発生する熱により急速に事故
が拡大していく性格のものであるから、速やかにコイル
の電流を遮断しなければならないが、その際過大な電圧
の発生も抑制する必要があるなど、高度な保護動作を要
求される。

【０００４】従来の超電導コイルの保護システムの一例
を図１５に示す。この図において、従来のクエンチ保護
は次のようになっている。超電導コイル１より複数のタ
ップを引き出し、そのタップ間の電圧を絶縁アンプ２に
より絶縁し、その電圧をクエンチ検出器３に入力し、ク
エンチ検出器３において、クエンチによりコイルに発生
する電圧を検出して表示・保護装置４に入力する。表示
・保護装置４においては、コイルの保護のため、投入器
５によりコイル両端を閉回路とした後に遮断器６により
電源回路７から超電導コイル１を切り離す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような、従来のク
エンチ事故に対する保護対策は、以下のような問題を含
んでいる。

【０００６】（１）できる限り速やかにクエンチ現象を
検出するため、コイルを複数ブロックに分割して、各ブ
ロックごとに電圧の発生を監視しているが、検出の感度
を上げるとノイズなどにより誤検出することがしばしば
あった。

【０００７】（２）高電圧を発生する可能性のあるコイ
ル電圧を直接監視するため、高耐圧の検出装置を必要と
するが、規模の大きなコイルに対応する高耐圧検出装置
を作ることが不可能であった。

【０００８】（３）超電導コイルの運転モードがさまざ
まあり、その運転モードに応じてクエンチ検出の設定値
をきめこまかく変化させることが望ましいが、それを適
切に実現する手段がなかった。

【０００９】本発明は、かかる点に対処してなされたも
ので、超電導コイルの機械的振動を検出することによ
り、高電圧を測定することなく、超電導コイルの異常を
高感度で検出することができる異常検出装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】また本発明は、運転モードに応じて異常検
出用の設定値を変更することにより、全ての運転モード
においても超電導コイルの異常を高感度で検出すること
ができる異常検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】超電導コイルは一般的に
直流で駆動されるが、実際の電流はリップルや冷却水等
の影響で定常的に振動していると考えられる。ところ
が、クエンチが発生すると、振動によりコイルから特殊
な音が発生し、定常状態と異なる振動状態になることが
わかっており、これを検出できれば電圧を検出しなくて
もクエンチを検出することができる。本発明はこの点に
着目してなされたものであり、超電導コイルの機械的な
振動を検出することにより、クエンチ等の異常を検出す
るものである。

【００１２】すなわち、請求項１の発明の異常検出装置
は、超電導コイルの振動を検出する振動センサと、この
振動センサの出力信号を周期的にサンプリングするサン
プリング手段と、このサンプリング手段によってサンプ
リングされたデータから周波数特性を演算する周波数解
析手段と、この周波数解析手段によって演算された周波
数特性に基づいて超電導コイルに異常が発生したか否か
を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項１の発明においては、サンプリング
手段が振動センサから超電導コイルの振動値を入力し、
周波数解析手段がサンプリングした振動値から周波数特
性を算出し、異常判定手段がその周波数特性が異常を示
すか否かを判定する。したがって、振動センサを用いて
機械的に超電導コイルの異常兆候を検出するため、高電
圧を発生する可能性のあるコイルでも高耐圧検出装置を
用いる必要がない。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の異常検出装
置において、上記異常判定手段が、周波数解析手段から
の周波数特性をクエンチ時の周波数特性を表す基準パタ
ーンと比較して超電導コイルのクエンチを検出すること
を特徴とする。

【００１５】請求項２の発明においては、超電導コイル
がクエンチを発生したときに示す周波数特性を基準パタ
ーンとすることにより、サンプリングによる周波数特性
のパターンが基準パターンに近似していれば、超電導コ
イルにクエンチが発生したと判断することができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１の異常検出装
置において、上記異常判定手段が、周波数解析手段から
の周波数特性を各種異常に対応する基準パターンと比較
して前記超電導コイルの異常を検出するとともに異常の
タイプを判別することを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明においては、超電導コイル
のクエンチその他の各種異常に対応する基準パターンを
それぞれ設定することにより、サンプリングパターンが
いずれかの基準パターンに近似していれば、異常の発生
とその異常種別を同時に判定することができる。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１または３の異
常検出装置において、異常発生時にサンプリングしたデ
ータから得られた周波数特性を基準パターンとして記憶
するデータ記憶手段を備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明においては、新しいタイプ
の異常が発生したとき、この異常時にサンプリングされ
た周波数特性データを基準パターンとして追加設定する
ことができるため、検出できる異常のタイプを増やすこ
とができ、異常検出感度を高めることができる。

【００２０】請求項５の発明は、請求項２または３の異
常検出装置において、上記異常判定手段が、超電導コイ
ルの運転モードに応じて異常を検出するための基準パタ
ーンを変更することを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明においては、振動センサの
周波数特性は、各運転モードにて異なるため、運転モー
ドにより基準パターンを変更することでよりきめの細か
い異常検出が可能となる。

【００２２】請求項６の発明は、請求項１の異常検出装
置において、振動センサが超電導コイルの各所に取り付
けられ、振動センサに対応してサンプリング手段、周波
数解析手段および異常判定手段が複数設置され、複数の
異常判定手段から出力される異常判定信号に基づいて最
終的な異常判定を行う総合異常判定手段を備えたことを
特徴とする。

【００２３】請求項７の発明は、請求項６の異常検出装
置において、総合異常判定手段が、隣り合う振動センサ
からの異常判定信号がともに異常を示すとき、最終的に
異常と判定することを特徴とする。

【００２４】クエンチが発生した場合の正常状態からの
振動の変化は、クエンチ現象が超電導状態のコイルが局
所的に常電導状態に移行することにより発生するもので
あるため、クエンチが発生した個所の近傍から徐々に広
範囲に広がっていくものである。請求項６および７の発
明においては、このクエンチ発生による振動の変化の広
がりを複数の振動センサの加速度値について、それぞれ
異常か否かを調べ、隣り合う振動センサによる判定結果
がともに異常であれば異常発生と判定して警報出力する
ようにすることにより、検出遅れなく誤検出を防ぐこと
ができる。

【００２５】請求項８の発明は、請求項１の異常検出装
置において、超電導コイルの各所に取り付けられる複数
の温度センサと、温度センサからの温度信号を入力し当
該温度センサが設置された超電導コイルの部位の温度上
昇を監視する複数の温度上昇監視手段と、異常判定手段
からの判定結果および複数の温度上昇監視手段からの全
ての監視結果に基づいて異常発生時の異常発生位置を判
定する位置判定手段を備えたことを特徴とする。

【００２６】請求項１の構成では、クエンチの発生を判
定することはできるが、クエンチが発生している個所を
断定することはできない。クエンチの発生個所を断定す
ることは、故障要因を調査するデータとしては欠かせな
いものである。

【００２７】クエンチが発生した場合の正常状態からの
超電導コイルの温度上昇は、クエンチ現象が超電導状態
のコイルが局所的に常電導状態に移行することにより発
生するものであるため、クエンチが発生した個所の近傍
から徐々に広範囲に広がっていくものである。

【００２８】請求項８の発明においては、このクエンチ
発生による温度上昇の個所を判定することにより、クエ
ンチ発生の個所を断定することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【００３０】図１は、本発明の異常検出装置の第１の実
施の形態を示すもので、超電導コイル１の機械的振動を
検出する振動センサ１１と、振動センサ１１の出力信号
に基づいて超電導コイル１のクエンチを検出するクエン
チ検出器１２とで構成されている。

【００３１】さらに、クエンチ検出器１２は、振動セン
サ１１の出力信号をある適当な時間間隔ごとにサンプリ
ングするサンプリング手段１３と、サンプリングした振
動センサ１１の出力信号から周波数特性を計算する周波
数解析手段１４と、計算した周波数特性によりクエンチ
発生か否か判定するクエンチ判定手段１５とから構成さ
れている。

【００３２】本発明は、超電導コイルの機械的な振動を
例えば加速度センサのような振動センサで検出すること
により、高電圧を測定することなしにクエンチを検出す
ることを特徴としている。しかしながら、単純に加速度
だけを測定しただけではクエンチを検出することができ
ないため、測定した加速度の周波数特性を高周期（数ms
ec周期）で計算し、それが正常な周波数パターンである
か否かを調べクエンチを判定する必要がある。これを実
現するために、クエンチ検出器１２は高速演算処理の可
能なＤＳＰ（DEGITAL SIGNAL PROCESSOR）と高速サンプ
リング処理が可能なＡＤコンバータとで構成するものと
する。

【００３３】図２はサンプリング手段１３の詳細構成を
示すもので、ＡＤコンバータ１３ａと、２つのサンプリ
ングバッファ１３ｂ1 、１３ｂ2 とから構成される。ま
た、図３はサンプリング手段１３、周波数解析手段１
４、クエンチ判定手段１５の一連の動作のタイムチャー
トを示すものである。

【００３４】次に、図１〜図３に基づいて本実施の形態
の作用を説明する。サンプリング手段１３において、Ａ
Ｄコンバータ１３ａは、１μsec ごとに振動センサ１１
から加速度値を入力し、サンプリングバッファ１３ｂ1
の先頭からサンプリングバッファ１３ｂ2 の最後尾まで
の方向に書き込んでいき、サンプリングバッファ１３ｂ
2 の最後尾に加速度値を書き終えたら、またサンプリン
グバッファ１３ｂ1 の先頭から前の加速度の上に新しい
加速度値を書き込むという、書き込み動作を繰り返す。

【００３５】サンプリングバッフア１３ｂ1 、１３ｂ2
の大きさはそれぞれ加速度値1024個分（１msec分）の大
きさなので、2.048 msec周期でサンプリングバッファ１
３ｂ（サンプリングバッファ１３ｂ1 ＋サンプリングバ
ッファ１３ｂ2 ）の上書きを繰り返す。

【００３６】ＡＤコンバータ１３ａは、サンプリングバ
ッフア１３ｂ1 またはサンプリングバッファ１３ｂ2 の
最後尾に加速度値を書き終えたら、周波数解析手段１４
に対して通知を行う。

【００３７】周波数解析手段１４は、書き換えが終了し
たばかりのサンプリングバッファ１３ｂ1 または１３ｂ
2 の加速度値を用いて周波数特性の計算を行い、それが
終了するとクエンチ判定手段１５に対して通知を行っ
て、クエンチ判定手段１５は計算された周波数特性から
クエンチか否かの判定を行う。

【００３８】例えば、周波数解析手段１４は、サンプリ
ングバッファ１３ｂ1 または１３ｂ2 上の加速度値デー
タａ(0) 、ａ(1) 、・・・、ａ(1023)からＦＦＴ（高速
フーリエ変換）を行い、周波数特性として以下ｇ(0) 、ｇ(f) 、ｇ(2f)、・・・、ｇ(1023f) のパワースペクトル密度関数を得る。ただし、ｆ＝1/10
24 Kfzである。

【００３９】クエンチ判定手段１５は、周波数解析手段
１４によって得られたパワースペクトル密度関数とあら
かじめ用意されたクエンチ発生時の標準パワースペクト
ル密度関数ｇ_o(0) 、ｇ_o(f) 、ｇ_o(2f)、・・・、ｇ_o(1023f) とを比較する。比較は、以下のような差分Δ_o Δ_o＝（ｇ_o(0) −ｇ(0))²＋・・・＋（ｇ_o(1023f)
−ｇ(1023f))² を算出して行い、さらにΔ_oをしきい値Δ_sと比較し
て、Δ_o≦Δ_sであればクエンチ発生と判断し警報を出
力する。

【００４０】以上のように、本実施の形態によれば、振
動センサを用いて機械的に超電導コイルの異常兆候を検
出するため、高電圧を発生する可能性のあるコイルでも
高耐圧検出装置を用いる必要がない。

【００４１】図４は、本発明の異常検出装置の第２の実
施の形態を示すもので、振動センサ１１と、振動センサ
１１の出力信号に基づいて超電導コイル１のクエンチお
よびその他の異常を検出する異常検出器２１とで構成さ
れている。

【００４２】この異常検出器２１は、サンプリング手段
１３と、周波数解析手段１４と、周波数解析手段１４の
解析結果に基づいてクエンチその他の異常を判定する異
常判定手段２２によって構成されている。

【００４３】また、図５は異常判定手段２２の詳細構成
を示すもので、周波数解析手段１４によって得られた周
波数特性と各種の異常判定用の標準周波数特性との差分
を計算する差分計算回路２２ａと、計算された各差分に
より異常を判別する異常判別回路２２ｂとから構成され
る。

【００４４】次に、本実施の形態における異常判定手段
２２の動作を説明する。差分計算回路２２ａは、周波数
解析手段１４からの通知により、データ保存エリアに保
存されているクエンチおよびその他の異常発生時のパワ
ースペクトル密度関数ｇ₀〜ｇ_nと周波数解析手段１４
からのパワースペクトル密度関数ｇとの差分Δ₀〜Δ_n
を算出する。

【００４５】異常判別回路２２ｂは、差分計算回路２２
ａで算出される異常時のデータとの差分Δ₀〜Δ_nがそ
れぞれの異常判定のしきい値より小さい場合に異常発生
と判断し警報を出力するとともに、該当した異常のタイ
プを出力する。

【００４６】以上のように、本実施の形態によれば、ク
エンチ時の周波数特性のパターンだけでなく、その他異
常時の周波数特性のパターンとの比較により異常判定を
行うため、クエンチ以外の異常も迅速に発見することが
できるとともに、発生した異常のタイプを判別すること
ができる。

【００４７】図６は、本発明の異常検出装置の第３の実
施の形態を示すもので、振動センサ１１と、振動センサ
１１の出力から超電導コイル１の異常を検出する異常検
出器２１′とで構成されている。

【００４８】異常検出器２１′は、図４に示す第２の実
施の形態における異常検出器２１と比較して、操作員か
らのデータ更新信号により新たな異常事象発生時に得ら
れた周波数特性データを異常判定用基準パターンとして
異常判定手段２２に設定するデータ更新手段２５をさら
に有している。

【００４９】次に、本実施の形態におけるデータ更新手
段２５の作用を図７に基づいて説明する。データ更新手
段２５は、図７に示すように、異常判定手段２２で記憶
している周波数特性パターンの個数を表すカウンタ２５
ａを持ち、カウンタの値を異常判定手段２２に通知す
る。

【００５０】異常判定手段２２は、データ保存エリア２
２ｃを有し、このデータ保存エリア２２ｃにｎ個の異常
発生時の基準パターンと１個のサンプリングによる周波
数特性パターンを記憶している。この場合、カウンタ２
５ａはｎ＋１をカウントしている。したがって、周波数
解析手段１４から通知されるサンプリングごとの周波数
特性パターンは、データ更新手段２５のカウンタ２５ａ
によって指定されるｎ＋１番目のエリアに上書きで書き
込まれる。

【００５１】ここで、サンプリングされたデータについ
て、データ保存エリア２２ｃにすでに設定されている異
常パターンに該当しないが、例えば操作員が新しいタイ
プの異常と認識した場合に、データ更新信号がデータ更
新手段２５に通知される。

【００５２】データ更新手段２５は、この通知を受ける
とカウンタ２５ａに１を加えてｎ＋２とすることによ
り、異常判定手段２２はデータ保存エリア２２ｃ内のサ
ンプリングごとの周波数特性データを保存するエリアを
ｎ＋１からｎ＋２へ切り替える。これにより、データ保
存エリア２２ｃのｎ＋１のエリアに保存されている新し
い異常発生時のサンプリングデータのパワースペクトル
密度関数ｇは、次のサンプリングによる周波数特性デー
タによって上書きされることなく、ｎ＋１番目の異常タ
イプのパワースペクトル密度関数ｇ_n+1として記憶され
ることになる。

【００５３】そして異常判定手段２２は、その後のサン
プリングにおいて、新しいパワースペクトル密度関数ｇ
_n+1との差分Δ_n+1を含めたΔ₀〜Δ_n+1のｎ＋２個の
差分データについて異常判定を行う。

【００５４】以上のように、本実施の形態によれば、新
規のタイプの異常の基準パターンを追加して行くことに
より、より多くの異常について迅速かつ正確に異常の検
出と異常タイプの判別を行うことができる。

【００５５】図８は、本発明の異常検出装置の第４の実
施の形態を示すもので、振動センサ１１と、振動センサ
１１の出力に基づいて超電導コイル１のクエンチを検出
するクエンチ検出器１２′と、運転モードに応じてクエ
ンチ検出用の設定値を切換える運転モード判定手段３１
とで構成されている。

【００５６】クエンチ検出器１２′は、図１に示す第１
の実施の形態におけるクエンチ検出器１２と比較して、
運転モード判定手段３１からの運転モード信号によりク
エンチ判定用の基準パターンを変更するクエンチ判定手
段１５′を備えている。

【００５７】次に、本実施の形態の作用を説明する。運
転モード判定手段３１は、超電導コイル１の図９に示す
ような運転モードに応じて運転モード信号をクエンチ判
定手段１５′に出力する。

【００５８】クエンチ判定手段１５′は、あらかじめ運
転モードごとにクエンチ発生時の標準パワースペクトル
密度関数を記憶し、運転モード判定手段３１からの運転
モード信号により、対応する運転モードの標準パワース
ペクトル密度関数ｇ_oをクエンチ検出の設定値として選
択し、この設定値によりクエンチを判定する。

【００５９】以上のように、本実施の形態によれば、超
電導コイル１の各運転モードに対してクエンチ検出の設
定値を変更することにより、運転モードに応じて適切な
設定値が定まるため、より細かなクエンチ検出が可能と
なる。

【００６０】なお、上記実施の形態では、クエンチ判定
手段１５′があらかじめ運転モードごとにクエンチ発生
時の標準パワースペクトル密度関数を記憶する説明した
が、これに限らず運転モード判定手段３１がこれらの標
準パワースペクトル密度関数をあらかじめ記憶し、この
中から運転モードに応じて対応する標準パワースペクト
ル密度関数をクエンチ判定手段１５′に設定するよう構
成することもできる。図１０は、本発明の異常検出装置
の第５の実施の形態を示すもので、超電導コイル１の各
部に取り付けられた複数個の振動センサ１１と、各振動
センサ１１からの出力に基づいてそれぞれクエンチを検
出する複数個のクエンチ検出器１２と、各クエンチ検出
器１２からの出力信号を比較してクエンチ発生の最終判
定を行う比較器３５とで構成されている。

【００６１】クエンチが発生した場合の正常状態からの
振動の変化は、超電導状態のコイルが局所的に常電導状
態に移行することによりクエンチ現象が発生するもので
あるため、クエンチが発生した個所の近傍から徐々に広
範囲に広がっていくものである。この実施の形態は、こ
のクエンチ発生による振動の変化の広がりを利用し、検
出遅れなく誤検出を防ぐことを目的として構成されたも
のである。

【００６２】次に、本実施の形態の作用を説明する。超
電導コイル１上に順番に取り付けられたｎ個の振動セン
サ１１で検出された加速度値はそれぞれの振動センサ１
１が接続されたクエンチ検出器１２に入力される。

【００６３】各クエンチ検出器１２は、第１の実施の形
態におけるクエンチ検出器１２と同様にサンプリング手
段１３と周波数解析手段１４とクエンチ判定手段１５に
より構成され、対応する振動センサ１１からの加速度値
を前述したように処理してクエンチ発生の判断を行い、
それぞれのクエンチ検出信号Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）を比較
器３５に出力する。

【００６４】比較器３５は、各クエンチ検出器１２から
クエンチ発生信号Ｑ₁〜Ｑ_nを入力すると、図１１に示
すように、（ｎ／２）個のＡＮＤ回路３６により、それ
ぞれ隣り合うクエンチ検出信号Ｑ_i、Ｑ_i+1の間でＡＮ
Ｄをとり、それぞれのＡＮＤ回路３６の出力の全てにつ
いてＯＲ回路３７によりＯＲをとることによって、警報
出力を行うものである。

【００６５】超電導コイル１にクエンチが発生した場
合、クエンチ発生時の正常状態からの振動の変化はクエ
ンチ発生場所の近傍に設置された振動センサ１１の方が
遠方に設置された振動センサ１１に比べ顕著である。こ
の特徴から比較器３５で隣り合った振動センサ１１から
の加速度値を基に、それぞれクエンチ検出器１２で検出
されたクエンチ検出信号Ｑ_i、Ｑ_i+1のＡＮＤをとるこ
とにより、誤検出の可能性が大幅に抑えられることにな
る。さらに、クエンチ検出信号Ｑ_i、Ｑ_i+1のＡＮＤ信
号の全てをＯＲで判定することにより、判定までの時間
を短縮させることができ、クエンチ検出の高速化を図る
ことができる。

【００６６】以上のように、本実施の形態によれば、ク
エンチ発生による振動の変化の広がりを複数の振動セン
サの加速度値についてそれぞれ異常か否かを調べ、隣り
合う判定結果同士のいずれかひとつが異常であれば警報
出力するため、検出遅れなく誤検出を防ぐことができ
る。

【００６７】図１２は、本発明の異常検出装置の第６の
実施の形態を示すもので、図１に示す第１の実施の形態
と比較して、超電導コイル１の各部の温度を検出するｎ
個の温度センサ４０と、温度センサ４０による検出温度
から各部の温度上昇を監視するｎ個の温度上昇監視器４
１と、ｎ個の温度上昇監視器４１の出力およびクエンチ
検出器１２の出力に基づいてクエンチ発生箇所を判定す
る位置判定器４２とが付加されている。

【００６８】クエンチが発生した場合の正常状態からの
超電導コイル１の温度上昇は、クエンチ現象が超電導状
態のコイルが局所的に常電導状態に移行することにより
発生するものであるため、クエンチが発生した個所の近
傍から徐々に広範囲に広がっていくものである。本実施
の形態は、このクエンチ発生による温度上昇の広がりを
利用し、クエンチ発生の個所を特定するためのものであ
る。

【００６９】次に、本実施の形態の作用を説明する。超
電導コイル１上に順番にｎ個設置された温度センサ４０
は、超電導コイル１上の各設置場所の温度を検出し、温
度信号をそれぞれ温度上昇監視器４１に入力する。

【００７０】各温度上昇監視器４１は、図１３に示すよ
うに、変化率演算手段４１ａにより取り込んだ温度信号
から温度変化を算出し、比較手段４１ｂにより温度変化
が正であるか負であるかを判定する。判定の結果正であ
れば、タイマ４１ｃにてタイマカウントし、正の状態が
特定時間継続した場合、温度上昇信号Ｔ_i（ｉ＝１〜
ｎ）を出力する。この処理により、温度変化が正すなわ
ち温度上昇が特定時間継続した場合に、この温度上昇監
視器４１からの温度上昇信号ＴがＯＮに設定されること
になる。

【００７１】位置判定器４２は、各温度上昇監視器４１
からの温度上昇信号Ｔ₁〜Ｔ_nにより、図１４に示す原
理からクエンチ発生個所を断定することができる。

【００７２】図１４は、ｎ個の温度センサ４０と対応す
るｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）の温度センサ４０からの信号を
基に判定した温度上昇信号Ｔ_iの関連を示したものであ
る。この図に示すように、超電導コイル１上でクエンチ
がｉ番目の温度センサ４０とｉ＋１番目の温度センサ４
０の間で発生した場合、クエンチ発生個所の抵抗値が上
昇し、この部分を中心に温度上昇が始まり、範囲は広が
っていく。この結果、対応する温度上昇信号Ｔ_iとＴ
_i+1がＯＮにその他がＯＦＦになることになる。

【００７３】このことから、位置判定器４２ではクエン
チ検出器１２からのクエンチ検出信号によりクエンチの
発生を確認すると、クエンチの発生がｉ番目の温度セン
サ４０とｉ＋１番目の温度センサ４０の間で発生したと
判断することができる。

【００７４】以上の処理によりクエンチ発生個所を判定
することができる。

【００７５】以上のように、本実施の形態によれば、ク
エンチ発生による温度上昇の個所を監視することによ
り、クエンチ発生の個所を特定することができる。

【００７６】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、振動
センサを用いて機械的に超電導コイルの異常兆候を検出
することにより、高電圧を発生する可能性のあるコイル
でも高耐圧の検出装置を用いる必要がない。

【００７７】また本発明によれば、クエンチのデータだ
けでなくその他の異常時のデータとの比較を行うことに
より、多くの異常を検出することができるとともに、発
生した異常のタイプを判別することができる。

【００７８】また本発明によれば、新しいタイプの異常
が発生したとき、この異常時のサンプリングデータを検
出用データとして格納することにより、検出可能な異常
のパターンを随時追加することができる。

【００７９】また本発明によれば、運転モードにより検
出用データを切換え可能にすることにより、より細かな
クエンチ検出が可能となる。

【００８０】また本発明によれば、超電導コイルに複数
の振動センサを取付け、各振動センサの出力による検出
信号を比較して異常判定を行うことにより、超電導コイ
ルの異常を精度よく検出するとともに検出遅れなく誤検
出を防ぐことができる。

【００８１】また本発明によれば、超電導コイルに複数
の温度センサを取付け、異常発生による温度上昇の個所
を判定することにより、異常発生の個所を特定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異常検出装置の第１の実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】図１におけるサンプリング手段の詳細構成を示
すブロック図である。

【図３】図１におけるサンプリング手段、周波数解析手
段およびクエンチ判定手段の処理タイミングを示すタイ
ムチャートである。

【図４】本発明の異常検出装置の第２の実施の形態を示
すブロック図である。

【図５】図４における異常判定手段の詳細構成を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の異常検出装置の第３の実施の形態を示
すブロック図である。

【図７】図６におけるデータ更新手段の機能を説明する
図である。

【図８】本発明の異常検出装置の第４の実施の形態を示
すブロック図である。

【図９】運転モードの種類を示す図である。

【図１０】本発明の異常検出装置の第５の実施の形態を
示すブロック図である。

【図１１】図１０における比較器の内部処理のロジック
を示す図である。

【図１２】本発明の異常検出装置の第６の実施の形態を
示すブロック図である。

【図１３】図１２における温度上昇判定器の詳細構成を
示すブロック図である。

【図１４】温度センサと温度上昇信号の関係を示す図で
ある。

【図１５】従来の超電導コイルのクエンチ検出および保
護システムを示す図である。

【符号の説明】

１………超電導コイル７………電源回路１１………振動センサ１２、１２′……クエンチ検出器１３………サンプリング手段１３ａ……ＡＤコンバータ１３ｂ……サンプリングバッファ１４………周波数解析手段１５、１５′……クエンチ判定手段２１、２１′……異常検出器２２………異常判定手段２２ａ……差分計算回路２２ｂ……異常判別回路２２ｃ……データ保存エリア２５………データ更新手段２５ａ……カウンタ３１………運転モード判定手段３５………比較器４０………温度センサ４１………温度上昇監視器４２………位置判定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑代智彰東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導コイルの振動を検出する振動セン
サと、この振動センサの出力信号を周期的にサンプリングする
サンプリング手段と、このサンプリング手段によってサンプリングされたデー
タから周波数特性を演算する周波数解析手段と、この周波数解析手段によって演算された周波数特性に基
づいて前記超電導コイルに異常が発生したか否かを判定
する異常判定手段とを備えたことを特徴とする異常検出
装置。
【請求項２】前記異常判定手段は、前記周波数解析手
段からの周波数特性をクエンチ時の周波数特性を表す基
準パターンと比較して前記超電導コイルのクエンチを検
出することを特徴とする請求項１記載の異常検出装置。
【請求項３】前記異常判定手段は、前記周波数解析手
段からの周波数特性を各種異常に対応する基準パターン
と比較して前記超電導コイルの異常を検出するとともに
異常のタイプを判別することを特徴とする請求項１記載
の異常検出装置。
【請求項４】異常発生時にサンプリングしたデータか
ら得られた周波数特性を基準パターンとして記憶するデ
ータ記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１または
３記載の異常検出装置。
【請求項５】前記異常判定手段は、前記超電導コイル
の運転モードに応じて異常を検出するための前記基準パ
ターンを変更することを特徴とする請求項２または３記
載の異常検出装置。
【請求項６】前記振動センサが前記超電導コイルの各
所に取り付けられ、前記振動センサに対応して前記サン
プリング手段、周波数解析手段および異常判定手段が複
数設置され、前記複数の異常判定手段から出力される異常判定信号に
基づいて最終的な異常判定を行う総合異常判定手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載の異常検出装置。
【請求項７】前記総合異常判定手段は、隣り合う前記
振動センサからの前記異常判定信号がともに異常を示す
とき、最終的に異常と判定することを特徴とする請求項
６記載の異常検出装置。
【請求項８】前記超電導コイルの各所に取り付けられ
る複数の温度センサと、前記温度センサからの温度信号を入力し当該温度センサ
が設置された前記超電導コイルの部位の温度上昇を監視
する複数の温度上昇監視手段と、前記異常判定手段からの判定結果および前記複数の温度
上昇監視手段からの全ての監視結果に基づいて異常発生
時の異常発生位置を判定する位置判定手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の異常検出装置。