JP2000065887A - 電力機器の故障点標定装置 - Google Patents

電力機器の故障点標定装置

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JP2000065887A
JP2000065887A JP10249092A JP24909298A JP2000065887A JP 2000065887 A JP2000065887 A JP 2000065887A JP 10249092 A JP10249092 A JP 10249092A JP 24909298 A JP24909298 A JP 24909298A JP 2000065887 A JP2000065887 A JP 2000065887A
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optical fiber
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fluorescent plastic
diagnosis
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JP10249092A
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English (en)
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Kozo Matsuo
幸藏 松尾
Tomohiro So
知宏 岨
Kiyoshi Kurosawa
潔 黒澤
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Takaoka Toko Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Takaoka Electric Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力機器本体の信頼性を損なうことなく、か
つ標定装置の自己診断を容易におこなえる電力機器の故
障点標定装置を提供する。 【解決手段】 電力機器の容器11の内部に配置され故
障時に発生するアーク光を受光するセンサ部21と、光
検出信号を光電変換し規定値と比較して機器の故障の判
定をする信号検出部41と、自己診断用の発光素子61
と、気密端子23に付属した光導入部24と、それらを
接続する光ファイバケーブルより構成され、標定装置の
自己診断時には、ファイバの断線、検出回路の不良だけ
でなく、センサ部に使用する蛍光プラスチックファイバ
22の表面劣化や、絶縁媒体の分解生成物付着による感
度低下を合わせて監視する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置
(GIS)や変圧器などの電力機器内部でのアーク光の
発生を伴う故障を、光学的に検出する故障点標定装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のGISに適用される故障点
標定装置の概念図を示す。同図に示す標定装置は、GI
Sのひとつのガス区画となる金属容器11内にとりつけ
られたセンサ部20と、信号検出部41より構成され
る。センサ部20は、容器内壁に配置された蛍光プラス
チックファイバ22aと、気密端子23、および気密端
子23と信号検出部41を光学的に接続する光ファイバ
ケーブル31より構成される。気密端子23は金属容器
11の開口部にボルトでとりつけられ、金属容器内の気
密を維持した状態で蛍光プラスチックファイバ22aと
光ファイバケーブル31を、光学的に連結する。信号検
出部41は、少なくとも光電変換器42、増幅器43、
判定器44、自己診断用の発光素子61、発光素子61
を点灯させるスイッチ62で構成される。
【0003】従来の故障点標定装置の動作について説明
する。例えばGISの金属容器11の内部に異常があ
り、容器内部の導体12と金属容器11の間でアーク光
が発生すると、このアーク光は蛍光プラスチックファイ
バ22aに入射する。蛍光プラスチックファイバ22a
は、有機系の蛍光色素が含有されたプラスチックファイ
バであり、この蛍光プラスチックファイバ22aにその
側壁面から光が入射すると、入射光は蛍光色素に吸収さ
れ蛍光に変換されて蛍光プラスチックファイバ22a内
を伝播してゆく。
【0004】蛍光はさらに光ファイバケーブル31中を
伝播し、信号検出部41の光電変換器42により受光さ
れ、光強度に比例した電気信号に変換される。この電気
信号は増幅器43でノイズ成分と分離されやすいように
増幅され、増幅された電気信号は判定器44で所定の電
圧値と比較され、増幅された電気信号が大きい場合の
み、監視室などへ検出出力64として故障検出信号を出
力し、当該金属容器11内部で故障が発生したことを通
報する。これらの故障点標定装置はGISの構成機器の
うち、電力供給の上で重要なガス区画に1セットづつ取
り付けられ、故障検出出力があったところを故障発生箇
所と標定して、系統の早期復旧に必要な情報を提供す
る。
【0005】GISの故障発生時に、蛍光プラスチック
ファイバ22aや光ファイバケーブル31が断線してい
たり、信号検出部41内の電子回路に異常が生じている
と、発生したアーク光を検出できず故障発生箇所の標定
ができない。その結果、系統の切り替えに手間取った
り、復旧まで時間がかかることから、重大な社会問題に
なる恐れがある。したがって、故障点標定装置は常に正
常であることが要求され、その診断方法が強く求められ
る。
【0006】このため、故障点標定装置の信号検出部4
1には自己診断用の発光素子61を備えて、点検時に作
業者が定期的に点検を行えるようにしている。点検時に
は、故障点標定装置のスイッチ62を閉じて診断光電源
63を発光素子61に供給し点灯させる。故障点標定装
置が正常の場合、発光素子61で発生した診断光は、往
路の光ファイバケーブル31、蛍光プラスチックファイ
バ22aを伝わって復路の光ファイバケーブル31内を
伝播し、信号検出部41の光電変換器42により受光さ
れ光強度に比例した電気信号に変換される。この電気信
号はさらに増幅器43で増幅後、判定器44で規定値と
比較され、正常な場合には診断出力65として出力され
るので、故障点標定装置の正常状態を確認することがで
きる。
【0007】蛍光プラスチックファイバ22aおよび光
ファイバケーブル31の断線や、信号検出部41内の電
子回路に異常が発生し、故障点標定装置が故障している
場合には、発光素子61で発生した診断光は、光電変換
器42へ伝送されなかったり判定器44からの診断出力
がないので、標定装置の異常を確認することができる。
前記標定装置の自己診断時には、診断光による標定装置
の誤動作を防ぐため、スイッチ62の切り替えにより、
上位の監視システムへ信号は出力されないようになって
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の故障点標定装置では、以下に述べるよう
な解決すべき問題点があった。すなわちGISの開閉器
を有しないガス区画では問題とならないが、故障発生の
確率が高く監視対象としたい開閉器を有するGISのガ
ス区画内では、電流開閉時あるいは遮断時の熱エネルギ
ーにより僅かながら分解ガスが生成されたり、分解ガス
と電極材料が反応して微粉状の析出物が生成される。
【0009】これらは年月を経るにつれて、徐々に蛍光
プラスチックファイバの表面を光学的に変化させたり、
付着して検出感度を低下させる恐れがある。従来の故障
点標定装置では、蛍光プラスチックファイバや光ファイ
バケーブルの断線検出あるいは電子部品の不具合は把握
できるが、前述の分解ガスによるファイバ表面の劣化や
析出物の付着、蓄積による検出感度の低下を監視でき
ず、故障が発生しても故障箇所の標定ができないことに
なる。
【0010】この発明の目的は、このような問題を解決
し、実質的に自己診断を行える電気機器の故障点標定装
置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、電力機器の密閉された金属容器内
に配置した蛍光プラスチックファイバと、金属容器外部
に配置した光ファイバケーブルと、光ファイバケーブル
の一端と接続し金属容器の内外部を光で結合するように
した気密端子と、光ファイバケーブルの他端と接続し少
なくとも金属容器内で故障時に検出したアーク光を光電
変換する光電変換器と自己診断するための診断光を発生
する発光素子とを有する信号検出器とで構成し、気密端
子の一部に設けた診断光照射用の光導入部と、蛍光プラ
スチックファイバの表面に光導入部からの診断光が照射
できるように光導入部と蛍光プラスチックファイバの一
端にギャップを設けて配設する。
【0012】上記構成の電力機器の故障点標定装置によ
れば、例えばGISの内部に異常があり、内部に配置さ
れた導体12と金属容器11の間でアーク光が発生する
と、このアーク光は蛍光プラスチックファイバ22bに
入射し、蛍光に変換され、さらに光ファイバケーブル3
1中を伝播し、信号検出部41の光電変換器42に取り
込まれ光強度に比例した電気信号に変換される。この電
気信号は増幅器43でノイズ成分と分離されやすいよう
に増幅され、増幅された電気信号は判定器44で規定値
と比較され、規定値以上の場合のみ検出出力64として
監視室などへ故障検出信号として出力され、当該金属容
器11内部で故障が発生したことを通報する。
【0013】故障点標定装置の自己診断方法は、電気機
器の保守時にスイッチ62を現場、あるいは遠方の監視
所から閉じることにより行う。自己診断用の発光素子6
1を点灯させると、発生した診断光は往路の光ファイバ
ケーブル31に入射し、気密端子23の診断光照射用の
光導入部24からガス中を進行して、蛍光プラスチック
ファイバ22bの表面に照射される。このとき照射され
た診断光は、蛍光プラスチックファイバ22bの内部に
入射し内部を伝播して、復路の光ファイバケーブル31
を通り、光電変換器42に受信される。受信された光信
号は、電気信号に変換後増幅され、判定器44で判定さ
れて、診断出力65の出力により装置の正常状態を確認
することができる。光ファイバの断線、信号検出部の異
常時はもとより、蛍光プラスチックファイバ22bの表
面の汚損、劣化が進展している場合には、判定器44か
らの診断出力は得られず、標定装置が異常であることが
わかる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態
の例を示す電力機器の故障検出装置の説明図で、密閉さ
れた金属容器11は鉄やアルミニウムなどの金属製で容
器外部の光は遮られる。また内部には六フッ化硫黄ガス
や電気絶縁油などの気体もしくは透明液体からなる電気
絶縁媒体が封入されている。故障点標定装置の構成は、
センサ部21および信号検出部41より構成される。
【0015】センサ部21は、金属容器11の内部の気
密を保ちながら容器の開口部にとりつけられた気密端子
23、金属容器11の内壁上に配置された蛍光プラスチ
ックファイバ22b、気密端子23に設けた光導入部2
4、および光ファイバケーブル31より構成され、光フ
ァイバケーブル31と気密端子23は金属容器11の外
部でコネクタにより接続され、光が導通できるようにな
っている。
【0016】また、蛍光プラスチックファイバ22bの
一端は、金属容器11の内部で気密端子23とコネクタ
で接続され、光が導通できるようになっている。一方、
蛍光プラスチックファイバ22bの他端は、蛍光プラス
チックファイバの表面に光導入部24からの診断光が照
射されるように、光導入部24との間にギャップを設け
て配設されている。光導入部24は、気密端子23に穴
をあけ、その部分に図示しないレンズあるいは光ファイ
バとオーリングで気密性を確保し、その部分にコネクタ
および照射用光ファイバをとりつけ光が導通できるよう
になっている。
【0017】信号検出部41は、少くともアーク光検出
用として光電変換器42、増幅器43、判定器44およ
び自己診断用の発光素子61、スイッチ62で構成さ
れ、光ファイバケーブル31とコネクタで接続されてい
る。
【0018】電力機器の一つのガス区画である金属容器
11の内部で異常があり、導体12と金属容器11の間
でなんらかの閃絡故障が発生した場合には、アーク光が
蛍光プラスチックファイバ22bに入射し、入射光が蛍
光色素に吸収されその後、蛍光色素から蛍光が発せら
れ、蛍光プラスチックファイバ22b内を検出光として
伝播してゆく。検出光はさらに気密端子23、光ファイ
バケーブル31を通って光電変換器42で電気信号に変
換され、増幅器43で信号増幅された後、判定器44へ
受信される。判定器44では、受信された信号強度を規
定値と比較して、規定値以上であれば検出出力を出力し
て閃絡故障の発生を故障点標定装置の外部へ通報する。
【0019】故障検出装置の自己診断の方法としては、
発光素子61で診断光を発生させ、その光を光ファイバ
ケーブル31内を経由して気密端子23の光導入部24
から放射させ、絶縁媒体中を通って蛍光プラスチックフ
ァイバ22bへ照射させる。前記診断光は、蛍光プラス
チックファイバ22b内の蛍光色素を発光させ、その光
が光ファイバケーブル31を通って、光電変換器42、
増幅器43を通じて電気信号として判定器44へ受信さ
れ、受信信号の強度が規定値以上であれば、正常である
と判断され診断出力が出力される。光ファイバ類の断
線、信号検出部の異常時はもとより、蛍光プラスッチッ
クファイバ22bの表面状態の劣化や分解生成物の付着
が多い場合には、前記受信信号の強度が規定値に達せ
ず、診断出力がないので標定装置が異常であることがわ
かる。
【0020】蛍光プラスッチックファイバ22bの表面
に診断光を照射するために、診断光照射用の光導入部2
4の形態として、図3に示すように気密端子23にコネ
クタと照射用光ファイバ25をとりつけて照射位置を調
節し、蛍光プラスチックファイバを金属容器内の適切な
位置に配置できるようにすることもできる。また、図4
に示すように気密端子23に光ファイバを接続せずに、
蛍光プラスチックファイバ22bの一部を近づけ、構成
を簡単にすることもできる。
【0021】
【発明の効果】この発明は前述のように、故障点標定装
置の自己診断回路において、診断光を光伝送経路から一
旦絶縁媒体中へ照射し、アーク光検出部である蛍光プラ
スチックファイバの表面でその診断光を受光し、その光
を信号検出部に伝送して、電気信号に変換、増幅した
後、判定器で判定できるようにしたものである。この判
定器の受信信号の強度が規定値以上で診断出力が出力さ
れれば、故障点標定装置の機能が正常であると判断され
る。
【0022】また、光ファイバの断線、信号検出部の異
常時はもとより、さらにアーク光発生時の分解ガスで蛍
光プラスッチックファイバの表面が劣化したり、分解生
成物が表面に多量に付着して検出感度が低下すれば、判
定器の受信信号強度は規定値以下となり、診断出力は出
力されない。これにより、従来検出ができなかったアー
ク光検出部である蛍光プラスチックファイバの表面劣
化、あるいは分解生成物の付着状態も監視できるように
なり、検出感度の低下によるアーク光の検出不能という
事態はさけられ、故障点標定装置の信頼性を確保するこ
とができる。
【0023】自己診断用の発光素子で、診断光を発生さ
せるごとに故障点標定装置の自己診断が可能なので、こ
の発光間隔を適当に選定することで実質的に継続した故
障検出が可能になり、標定装置の正常状態を確認するこ
とができる。また、故障点標定装置の異常が発見されれ
ば、速やかに修理することによって、実質的に常に機能
を維持することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】従来技術の実施例を示す図である。
【図3】本発明の光導入部の実施例を示す図である。
【図4】本発明の光導入部の他の実施例を示す図であ
る。
【符号の説明】
11 金属容器 12 導体 20、21 センサ部 22a、22b 蛍光プラスチックファイバ 23 気密端子 24 光導入部 25 照射用光ファイバ 31 光ファイバケーブル 41 信号検出部 42 光電変換器 43 増幅器 44 判定器 61 発光素子 62 スイッチ 63 診断光電源 64 検出出力 65 診断出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 潔 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町4番1号 東京電力株式会社電力技術研究所内 Fターム(参考) 2G033 AB01 AC05 AD24 AE04 AG13 5G017 EE03 EE07

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力機器の密閉された金属容器内に配置
    した蛍光プラスチックファイバと、前記金属容器外部に
    配置した光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブ
    ルの一端と接続し金属容器の内外部を光で結合するよう
    にした気密端子と、前記光ファイバケーブルの他端と接
    続し少なくとも前記金属容器内で故障時に検出したアー
    ク光を光電変換する光電変換器と自己診断するための診
    断光を発生する発光素子とを有する信号検出器からなる
    電力機器の故障点標定装置において、前記気密端子の一
    部に設けた診断光照射用の光導入部と、蛍光プラスチッ
    クファイバの表面に前記光導入部からの診断光が照射で
    きるように前記光導入部と前記蛍光プラスチックファイ
    バの一端にギャップを設けて配設されたことを特徴とす
    る電力機器の故障点標定装置。
JP10249092A 1998-08-20 1998-08-20 電力機器の故障点標定装置 Pending JP2000065887A (ja)

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