JP2007010373A - 振動測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気設備に非接触で電気設備の検査作業を行うことを可能とする、振動測定装置を提供する。
【解決手段】振動測定装置１は、レーザードップラ振動計２、演算処理装置３、記憶装置４及びディスプレイ５等を備えて構成される。レーザードップラ振動計２は、測定対象８に照射光９を照射し、その反射光１０を受光することにより測定対象８の測定対象振動波１４を算出する。演算処理装置３は、測定対象振動波１４と基準波１２の比較に基づき、基準時間に対する基準時間振動波１５を算出する。記憶装置４は、基準時間振動波１５が記憶し、ディスプレイ５は、基準時間振動波１５を表示する。このような構成を備えることにより、少なくとも電気設備の二箇所で測定された電気設備の基準時間振動波１５の位相を比較することができ、電気設備の二箇所間での相識別作業を行うことを可能にするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統等に設置される電気設備の振動を測定する振動測定装置に関する。詳しくは、電気設備に波動を照射して電気設備の振動波を検出し、基準波との比較に基づき基準時間に対する時間的変動を算出することにより、異なる測定時間に測定された電気設備の各振動波同士について、同一時間の変動として時間的変動を比較できるようにして、電気設備の検査作業を容易に行うことを可能とするものである。

一般に、電力系統においては、発電所、変電所の間は三相交流により送電される。各変電所と送電鉄塔の間は、例えば赤相、白相、青相の三相送電線が架設されている。
このような電力系統においては、各種の工事等の作業を行う際に、各相を識別する相識別（検相）作業が必要となる。
これについて、送電線で接続された二地点の間で、伝送信号及び返答信号のやり取りを行うことにより、相識別作業等を行う検相器が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示される検相器では、作業時に、二つの検相器が、送電線で接続されて遠方に離隔された二地点にそれぞれ設置される。また、それぞれの検相器から信号用直流電源による直流電流を送電線の各相に重畳させて、伝送信号が出力される。

一地点から他地点への伝送信号の送信、他地点での伝送信号の受信及び、他地点から一地点への返答信号の送信、一地点での返答信号の受信を、所定の時間間隔及び所定の順序で、各相について行う。
これにより、送電線の各相識別、断線及び接地を判定可能としたものである。

また、上記とは別に課電又は通電状態の物体が振動していることを利用し、電気設備の導体部に波動を照射することにより、電気設備の導体部の振動を検出し、導体部の課電状態又は通電状態を確認する課電通電検出装置が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。

特許文献２に開示される課電通電検出装置は、電気設備の導体部に波動を照射し、入射波の振動数と反射波の振動数に基づいて導体部の振動を検出する振動検出器と、検出された導体部の振動数及び振動振幅に基づいて課電又は通電状態を判定する演算処理装置を備える。
このような構成により、電気設備の課電状態又は通電状態を容易に把握することを可能としたものである。

特許文献３に開示される課電通電検出装置は、電気設備の導体部に特定周波数の電磁波を照射し導体部に振動を発生させる電磁波発生器を備える。更に特許文献３に開示される課電通電検出装置は、電気設備の導体部に波動を照射し、入射波の振動数と反射波の振動数に基づいて導体部の振動を検出する振動検出器と、検出された導体部の振動数及び振動振幅に基づいて課電又は通電状態を判定する演算処理装置を備える。
このような構成により、課電電圧又は通電電流が小さい場合であっても、電気設備の課電状態又は通電状態を容易に把握することを可能としたものである。

また、上記とは別に、多重振動音波を碍子に付与することによる、振動検出装置における送電線路用碍子の振動付与方法が提案されている（例えば、特許文献４）。

特許文献４に開示される振動検出装置における送電線路用碍子の振動付与方法では、送電線路用碍子に対しその共振振動数付近の振動数成分を含む多重振動音波を付与する。更に、レーザードップラ振動計により碍子の共振周波数が測定される。

このような方法により、碍子に振動を与える音波の周波数をスイープさせる装置を不要にし、振動検出装置の計測可能な時間が短くても碍子の振動検出作業を行うことを可能とするものである。

特開平１１−３２６４２０号公報 特開２００３−２１５１７４号公報 特開平０６−２４２０７７号公報 特開２００２−３３３４５７号公報

しかし、前述した特許文献１の検相器では、相識別作業を行う際に、検相器をフックを介して各送電線に直接接触させる必要がある。
このため、送電線をはじめ各種の電気設備に近づいて作業を行う必要があり、誤って高圧箇所に触れてしまう等の事故を起こす恐れがある。

また、高所に架設されている送電線に対して相識別作業を行う際には、送電鉄塔に登る、クレーンにより作業箇所に近づく等が必要になり、作業性が悪くなってしまう。
更に、相識別作業時は、二台の検相器を用い、それぞれを作業場所に設置し、二台の検相器を連携させて作業を行う必要があり、作業性が悪い問題があった。

また、特許文献２及び特許文献３の課電通電検出器は、電気設備の振動を測定することにより、課電状態又は通電状態を判定するものであり、三相送電線等において相識別作業に用いることはできない。また、電気設備の異常（ネジの緩み、絶縁部分の異常やクラック等、以下クラック等という）で振動に変化が現れるものの診断も行うことができない。

また、特許文献４の振動検出装置における送電線路用碍子の振動付与方法では、碍子の振動状態を測定する際に、音波を碍子に対して付与する必要があり作業性が悪くなる問題があった。また、音波による騒音発生の問題もあった。

また、電気設備の二次元又は三次元の振動の測定・解析をするためには、二台又は三台の振動測定器を用い、異なる方向から同時に振動の測定を行う必要があり、測定に必要な設備が大掛かりになってしまう問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、電気設備に非接触で電気設備の検査作業を行うことができる振動測定装置を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、請求項１の発明に係る振動測定装置は、電気設備の振動を測定する振動測定装置であって、電気設備に波動を照射し、その反射波を受波することで、照射波と反射波に基づいて電気設備の振動波を検出する振動検出部と、振動検出部にて検出された電気設備の振動波と基準波を比較して、電気設備の振動波の基準時間に対する時間的変動を求め、電気設備の基準時間振動波を算出する演算処理部と、少なくとも電気設備の二箇所で測定された電気設備の基準時間振動波を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された電気設備の複数箇所の基準時間振動波の情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項１の発明に係る振動測定装置では、振動検出部により、測定対象の電気設備に波動を照射して、その反射波を受波する。更に、照射した照射波と、受波した反射波に基づき電気設備の振動波を検出する。

その後、演算処理部により、検出された電気設備の振動波と基準波を比較し、基準時間に対する時間的変動である電気設備の基準時間振動波を算出する。また、記憶手段により電気設備の基準時間振動波を記憶する。

記憶手段には、電気設備の少なくとも二箇所で測定された基準時間振動波が記憶され、出力手段は、電気設備の少なくとも二箇所で測定された基準時間振動波の情報を出力する。
その後、出力手段により、電気設備の二箇所で測定された基準時間振動波の情報を出力する。

このような構成により、少なくとも電気設備の二箇所で測定された電気設備の基準時間振動波の位相を比較することにより、電気設備の二箇所間での相識別を行う。

上述した問題を解決するため、請求項６の発明に係る振動測定装置は、電気設備の振動を測定する振動測定装置であって、電気設備に波動を照射し、その反射波を受波することで、照射波と反射波に基づいて電気設備の振動波を検出する振動検出部と、振動検出部にて検出された電気設備の振動波と基準波を比較して、電気設備の振動波の基準時間に対する時間的変動を求め、電気設備の基準時間振動波を算出する演算処理部と、電気設備の同一の測定箇所に対して、二測定地点又は三測定地点から、異なる方向で測定された電気設備の基準時間振動波の情報に基づき、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を算出する振動演算処理部と、電気設備の基準時間振動波及び、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された電気設備の二次元又は三次元の振動情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項６の発明に係る振動測定装置では、振動検出部により、測定対象の電気設備に波動を照射して、その反射波を受波する。更に、照射した照射波と、受波した反射波に基づき電気設備の振動波を検出する。

その後、演算処理部により、検出された電気設備の振動波と基準波を比較し、基準時間に対する時間的変動である電気設備の基準時間振動波を算出する。

更に、振動演算処理部により、電気設備の同一の測定箇所に対して、二測定地点又は三測定地点から、異なる方向で測定された電気設備の基準時間振動波の情報に基づき、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を算出する。

また、記憶手段により電気設備の基準時間振動波及び、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を記憶する。
更に、出力手段により、電気設備の基準時間振動波及び、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を出力する。
このような構成により、算出された電気設備の二次元又は三次元の振動情報に基づき電気設備の診断を行う。

請求項１の発明に係る振動測定装置によれば、電気設備に対して複数の箇所で振動波を測定し、各振動波の基準時間に対する時間的変動を算出し、各振動波を同一時間の変動として位相の比較を行うことにより、電気設備に非接触で相識別作業を行うことができる。
これにより、相識別作業を容易に行うことができる。更に、電気設備より離れた場所から作業を行うことができるので、作業時に誤って高圧箇所に触れてしまう等の事故を防ぐことができる。
また、一つの振動測定装置で相識別作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。

請求項６の発明に係る振動測定装置によれば、電気設備の同一箇所に対して、異なるタイミングで、異なる方向から振動波を測定し、電気設備の二次元又は三次元の振動情報を求めることにより、電気設備の診断を行うことができる。
これにより、一つの振動測定装置で容易に電気設備の診断作業を行うことができる。

以下図面を参照して、本発明の振動測定装置の実施の形態について説明する。

＜第一の実施の形態の振動測定装置の構成例＞
図１から図３は、第一の実施の形態の振動測定装置１の構成を示す説明図である。図１は、振動測定装置１により電気設備の振動を測定する構成の概要を示す説明図である。図２は振動測定装置１を示す概略ブロック図であり、図３は振動測定装置１を示す詳細ブロック図である。

また、図１においては、電気設備として、例えば６０Ｈｚの交流電流が通電し、赤相１７ａ、白相１７ｂ、青相１７ｃの三相の各送電線１７ｄからなる三相送電線１７を示している。

振動測定装置１は、例えば次に説明するような構成となる。図１から図３に示すように、振動測定装置１は、レーザードップラ振動計２、演算処理装置３、記憶装置４、ディスプレイ５、レーザーポインタ６及びカメラ７を備えて構成される。

レーザードップラ振動計２は、振動検出部の一例であり、例えば図３に示すような構成となる。レーザードップラ振動計２は、クロック波１１を生成するクロック生成器２ａ及び、クロックの分周及び分配を行うクロック分周・分配器２ｂを備える。

更に、レーザードップラ振動計２は、測定対象８に対して照射光９を照射する発光部２ｃ及び、測定対象８で反射された反射光１０を受光する受光部２ｆを備える。
更に、レーザードップラ振動計２は、周波数フィルタ２ｇ、サンプリング部２ｄ及び測定開始／停止スイッチ２ｅを備える。

クロック分周・分配器２ｂは、クロック生成器２ａで生成されたクロック波１１が入力される。クロック分周・分配器２ｂは、入力されたクロック波１１の分周を行い、基準波１２として、発光部２ｃ、サンプリング部２ｄ及びレーザードップラ振動計２の外部に分配する。

発光部２ｃは、基準波１２が入力される。また、発光部２ｃはレーザーダイオード等を備え、入力された基準波１２の電気信号を光信号に変換し、例えば基準波１２と同一の振動数を持つ照射光９を発光する。照射光９は照射波の一例である。

受光部２ｆは反射光１０を受光する。受光部２ｆは、フォトダイオード等を備え、受光した反射光１０の光信号を電気信号に変換し、反射光振動波１３として出力する。反射光１０は反射波の一例である。

周波数フィルタ２ｇは、反射光振動波１３が入力される。周波数フィルタ２ｇは、入力された反射光振動波１３のノイズ除去を行い、ノイズの除去された反射光振動波１３を出力する。

サンプリング部２ｄは、ノイズの除去された反射光振動波１３と、基準波１２が入力される。サンプリング部２ｄは、基準波１２と反射光振動波１３に基づき、測定対象８の振動波である測定対象振動波１４を算出し、出力する。

また、測定開始／停止スイッチ２ｅは、クロック分周・分配器２ｂと、発光部２ｃ及びサンプリング部２ｄの間に備えられる。測定開始／停止スイッチ２ｅを入れると、クロック分周・分配器２ｂから発光部２ｃ及びサンプリング部２ｄに対して基準波１２が分配される。また、測定開始／停止スイッチ２ｅを切ると、発光部２ｃ及びサンプリング部２ｄに対する基準波１２の分配が停止される。

演算処理装置３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えて構成される。演算処理装置３には、測定対象振動波１４と基準波１２が入力され、測定対象振動波１４及び基準波１２に基づき、測定対象８の基準時間振動波１５を算出する。演算処理装置３は演算処理部の一例である。

図４は、演算処理装置３により、測定対象８の基準時間振動波１５を算出する方法の説明図である。図４（ａ）は測定対象振動波１４と基準波１２について同一時間での時間的変動を示したものである。基準波１２の所定の時間的変動箇所を基準時間の開始時間とする。図４（ａ）では、矢印Ｔで示すように、クロック波形である基準波１２の立ち上がりのタイミングを基準時間の開始時間としている。

演算処理装置３は、測定対象振動波１４の変動時間を基準時間に変更し、基準時間振動波１５を算出する。図４（ｂ）は、算出された基準時間振動波１５を示したものである。
また、異なるタイミングで測定された測定振動波１４から算出された基準時間振動波１５を、同一時間の変動として時間的変動を比較できるようにする必要がある。このため、測定対象振動波１４の周波数の１／Ｎの周波数の基準波１２を使用する必要がある。

図１に示す例では、送電線１７ｄに交流電流６０Ｈｚが通電されているため、通電されている周波数の二倍の周波数１２０Ｈｚで振動している。よって、図１に示す例では、基準波１２としては、１２０Ｈｚ、６０Ｈｚ等の周波数を用いる必要がある。

また、図３で示した例では、レーザードップラ振動計２にて照射光９に用いられる基準波と、演算処理装置３で用いられる基準波に、クロック分周・分配器２ｂから分配される同一の基準波１２を用いる構成とした。しかし、レーザードップラ振動計２にて照射光９に用いられる基準波と、演算処理装置３で用いられる基準波を、それぞれ別の周波数を持つ振動波を用いる構成としてもよい。

記憶装置４は、基準時間振動波１５が入力される。記憶装置４は基準時間振動波１５を記憶し、測定結果１６として出力する。

カメラ７は測定対象８の撮影を行い、撮影画像１８を出力する。また、レーザーポインタ６は、測定対象８の測定ポイント２３を示すレーザーを照射する。

ディスプレイ５は、測定結果１６と撮影画像１８が入力され、測定結果１６と撮影画像１８を表示する。ディスプレイ５は表示装置の一例である。

また、上述した、振動測定装置１では、レーザードップラ振動計２により、測定対象８に波動として光を照射して、測定対象８の測定対象振動波１４を算出する構成とした。しかし、波動として、音波又は電磁波を測定対象８に照射して、測定対象８の測定対象振動波１４を算出するような構成としてもよい。

＜第一の実施の形態の振動測定装置の動作例＞
次に、図１等で説明した振動測定装置１の動作例を説明する。

振動測定装置１では、図３等で説明したレーザードップラ振動計２により、測定対象８に対して、照射光９を照射し、その反射光１０を受光することにより、測定対象振動波１４を算出する。

レーザードップラ振動計２の動作例を次に示す。まず、クロック波１１が、クロック生成器２ａにより生成され、クロック分周・分配器２ｂに入力される。
その後、クロック分周・分配器２ｂは、入力されたクロック波１１を分周し、基準波１２として、発光部２ｃ、サンプリング部２ｄ及び、レーザードップラ振動計２の外部に分配する。レーザードップラ振動計２の外部に分配された基準波１２は、演算処理装置３に入力される。

発光部２ｃは、入力された基準波１２の電気信号を光信号に変換し、例えば基準波１２と同一の振動数を持つ照射光９を発光する。照射光９は、測定対象８に対して照射される。

受光部２ｆは、測定対象８で照射光９が反射された反射光１０を受光する。受光部２ｆは、反射光１０の光信号を電気信号に変換し、反射光振動波１３として出力する。反射光振動波１３は、周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去され、サンプリング部２ｄに入力される。また反射光振動波１３は、周波数フィルタ２ｇによるノイズ除去が行われずに、サンプリング部２ｄに入力されるとしてもよい。

サンプリング部２ｄは、基準波１２と反射光振動波１３に基づき、測定対象８の振動波である測定対象振動波１４を算出する。測定対象振動波１４は、レーザードップラ振動計２の外部に出力される。

また、クロック分周・分配器２ｂと、発光部２ｃ及びサンプリング部２ｄの間に、測定開始／停止スイッチ２ｅが備えられている。測定開始／停止スイッチ２ｅを入れることにより、発光部２ｃとサンプリング部２ｄに基準波１２が供給され、レーザードップラ振動計２による測定対象振動波１４の測定が開始される。

測定開始／停止スイッチ２ｅを切ることにより、発光部２ｃとサンプリング部２ｄへの基準波１２の供給が停止され、レーザードップラ振動計２による測定対象振動波１４の測定は停止する。

レーザードップラ振動計２より出力された測定対象振動波１４及び基準波１２は、演算処理装置３に入力される。演算処理装置３は、図４等で説明した方法により、測定対象振動波１４及び基準波１２に基づき、基準時間振動波１５を算出し、出力する。

基準時間振動波１５は、記憶装置４に入力され、記憶される。記憶装置４に記憶された基準時間振動波１５は、測定結果１６としてディスプレイ５に入力され、ディスプレイ５にて表示される。

図３に示す測定対象８は、例えば、図１に示す送電線１７ｄの導体部であるａ，ｂ，ｃ等であり、振動測定装置１は、各測定箇所で測定された基準時間振動波１５を記憶装置４に記憶する。更に、振動測定装置１は、各測定箇所で測定された基準時間振動波１５をディスプレイ５で表示する。

図５から図８は、ディスプレイ５のディスプレイ表示部５ａでの各測定結果１６の表示例である。図５及び図６は、図１に示す三相送電線１７において、相の異なる送電線１７ｄの測定箇所ａ，ｂ及びｃでの測定結果を示したものであり、図７及び図８は、図１に示す三相送電線１７において、同一相（赤相１７ａ）の測定箇所ａ，ａ’及びａ’’での測定結果を示したものである。

図４で説明した通り、測定対象８の測定対象振動波１４を基準波１２との比較により、基準時間に対する時間的変動である基準時間振動波１５が算出される。このため、異なるタイミングで測定された測定対象８の基準時間振動波１５を、同一の基準時間に対する時間的変動として比較することが可能になる。

図５（ａ）は、三相送電線１７の相の異なる測定箇所ａ，ｂ及びｃでの基準時間振動波１５の測定結果を、周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われない状態で、周波数の成分を表示した例を示したものである。図１に示す例では、送電線１７ｄに交流電流６０Ｈｚが通電されているため、通電されている周波数の二倍の周波数１２０Ｈｚで振動している。よって、図５（ａ）に示す例では１２０Ｈｚにて大きな値が示されている。

また、図５（ａ）のｍにて示すように、他の測定箇所と異なる周波数に大きな値を示しているものについては、その測定箇所については異常などが発生していると判断することができる。
このように、各測定箇所で測定されたノイズ除去が行われない状態の基準時間振動波１５について、周波数の成分を比較することが可能となる。

図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ、ｂ及びｃでの基準時間振動波１５の測定結果を、波形で表示した表示例である。図５（ｂ）は周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われない例を示したものであり、図５（ｃ）は周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われ、例えば１２０Ｈｚの成分を表示した例を示したものである。

三相送電線１７においては、それぞれの相の送電線は１２０°の位相差で交流電流が通電しているため、図５（ｃ）に示すように、基準時間振動波１５もそれぞれ１２０°の位相差を持った状態となる。

図６（ａ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ、ｂ及びｃでの基準時間振動波１５の測定結果を、特定の周波数の成分についてベクトルで表示した表示例である。図６（ａ）は、基準時間振動波１５の測定結果の１２０Ｈｚの成分についてベクトル表示している。図５（ｃ）と同様に、各相の基準時間振動波１５が１２０°の位相差を持った状態で表示される。

図６（ｂ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ，ｂ及びｃでの基準時間振動波１５の測定結果を、数値で表示した表示例である。各測定箇所について、時間と振動の変位が数値にて表示される。

図７（ａ）は、三相送電線１７の同一相（赤相１７ａ）の測定箇所ａ，ａ’及びａ’ ’での基準時間振動波１５の測定結果を、周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われない状態で、周波数の成分を表示した例を示したものである。図５（ａ）と同様に、１２０Ｈｚにて大きな値が示されている。

図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ，ａ’及びａ’ ’での基準時間振動波１５の測定結果を、波形で表示した表示例である。図７（ｂ）は周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われない例を示したものであり、図７（ｃ）は周波数フィルタ２ｇにてノイズ除去が行われ、例えば１２０Ｈｚの成分を表示した例を示したものである。同一相の測定結果であるため、各測定結果の振動に位相差がない状態で表示される。

図８（ａ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ，ａ’及びａ’ ’での基準時間振動波１５の測定結果を、特定の周波数の成分についてベクトルで表示した表示例である。図８（ａ）は、基準時間振動波１５の測定結果の１２０Ｈｚの成分についてベクトル表示している。図７（ｃ）と同様に、同一相の測定結果であるため、位相差がない状態で表示される。

図８（ｂ）は、三相送電線１７の測定箇所ａ，ａ’及びａ’ ’での基準時間振動波１５の測定結果を、数値で表示した表示例である。各測定箇所について、時間と振動の変位が数値にて表示される。
このように、振動測定装置１では、異なるタイミングで測定された測定対象８の基準時間振動波１５を、同一時間の変動として比較することができ、位相差の有無を確認することができる。

図９は、カメラ７により撮影された測定対象８を、ディスプレイ５のディスプレイ表示部５ａに表示した状態を示す説明図である。図１及び図３に示すように、カメラ７により電気設備の測定対象８が撮影される。撮影された撮影画像１８がディスプレイ５に入力され、図９に示すように、ディスプレイ５のディスプレイ表示部５ａにて表示される。

また、レーザーポインタ６により測定対象８に対して、測定ポイント２３を示すためのレーザーが照射される。図９に示すように、カメラ７による撮影画像１８がディスプレイ５に表示される際は、レーザーポインタ６により示された測定ポイント２３も表示される。
また、図９に示すように、例えばディスプレイ５に測定時間２４が表示される。

次に、図１に示す三相送電線１７において、測定箇所ａ，ｂ，ｃのある作業場所Ｅと、ａ’’，ｂ’’，ｃ’’のある作業場所Ｆにおいて相識別作業を行う方法を説明する。

図１０は、振動測定装置１による相識別作業の際のディスプレイ５のディスプレイ表示部５ａの画面表示例を示す説明図である。図１０（ａ）は波形で表示した状態を示し、図１０（ｂ）はベクトルで表示した状態を示しており、それぞれ三相送電線１７の測定箇所ａ，ａ’’，ｂ’’及びｃ’’での振動波の測定結果を示している。

まず、作業場所Ｅにおいて、赤相１７ａの送電線１７ｄの測定箇所ａにて、振動測定装置１により基準時間振動波１５を測定する。次に、作業場所Ｆにおいて、三相各相の送電線１７ｄの測定箇所ａ’’，ｂ’’及びｃ’’にて、振動測定装置１により基準時間振動波１５を測定する。

その後、各測定箇所ａ，ａ’’，ｂ’’及びｃ’’で測定された基準時間振動波１５の位相差を比較する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、測定箇所ａとａ’’は同一の相であるため、基準時間振動波１５に位相差がない状態で表示される。

これに対して、測定箇所ａ，ｂ’’及びｃ’ ’ではそれぞれ相が異なるため、基準時間振動波１５に位相差がある状態で表示される。

このように、測定した基準時間振動波１５の位相を比較することにより、測定箇所ａ及びａ’’は同一の相であり、ａ，ｂ’’及びｃ’’はそれぞれ異なる相であるという判別を行い、相識別を行う。

また、上述した振動測定装置１による相識別作業方法では、各測定箇所の基準時間振動波１５の位相の比較を、人間が行うこととしたが、ＣＰＵ等を備えた演算処理装置等により、各測定箇所の基準時間振動波１５の位相の比較を自動で行い、相識別を行うこととしてもよい。

振動測定装置１では、このように、各測定箇所の基準時間振動波１５の位相を比較することで、相識別作業を容易に行うことができる。

また、非接触で、電気設備より離れた場所から、電気設備の振動波を測定することができるので、作業時に誤って高圧箇所に触れてしまう等の事故を防ぐことができる。
また、一つの振動測定装置１のみで相識別作業を行うことができるので、作業性を向上させることができる。

＜第二の実施の形態の振動測定装置の構成例＞
次に、第二の実施の形態の振動測定装置１９の構成例について説明する。図１１から図１３は、第二の実施の形態の振動測定装置１９の構成を示す説明図である。図１１は、振動測定装置１９により電気設備の振動を測定する構成の概略を示す説明図である。図１２は振動測定装置１９を示す概略ブロック図であり、図１３は振動測定装置１９を示す詳細ブロック図である。

なお、振動測定装置１９において、図１等で説明した振動測定装置１と同様の構成を備えるものについては、同一の符号を付している。
また、図１１においては、図１と同様に、電気設備として、例えば６０Ｈｚの交流電流が通電している赤相１７ａ、白相１７ｂ、青相１７ｃの三相の送電線１７ｄからなる、三相送電線１７を示している。

また、図１４は、振動測定装置１９により、三測定地点Ａ、Ｂ及びＣから測定対象８の振動を測定する状態を示す説明図である。測定対象８の電気設備として、ブッシング２５を示している。

振動測定装置１９は、例えば次に示すような構成となる。図１１から図１３に示すように、振動測定装置１９は、レーザードップラ振動計２、演算処理装置３、振動演算処理装置２０，記憶装置４、ディスプレイ５、レーザーポインタ６、カメラ７及び測定地点検出装置２４を備えて構成される。

このうちレーザードップラ振動計２、演算処理装置３、レーザーポインタ６及びカメラ７については、図１等で説明した第一の実施の形態の振動測定装置１と同様の構成となる。

レーザードップラ振動計２は、振動検出部の一例であり、振動測定装置１と同様に、次のような構成となる。図１３に示すように、レーザードップラ振動計２は、クロック生成器２ａ、クロック分周・分配器２ｂ、発光部２ｃ、受光部２ｆ、周波数フィルタ２ｇ、サンプリング部２ｄ及び測定開始／停止スイッチ２ｅを備える。
レーザードップラ振動計２を構成するそれぞれ構成要素は、図３等で説明した振動測定装置１と同様の構成となる。

レーザードップラ振動計２は、発光部２ｃより測定対象８に照射光９を照射し、その反射波１０を受光部２ｆにて受光する。照射光９は照射波の一例であり、反射光１０は反射波の一例である。
レーザードップラ振動計２は、照射光９と反射光１０に基づき、測定対象８の振動波である測定対象振動波１４を算出し、出力する。更に、レーザードップラ振動計２は、クロック分周・分配器２ｂにより分配された基準波１２を出力する。

演算処理装置３は、演算処理部の一例であり、振動測定装置１と同様に、ＣＰＵ等を備えて構成される。演算処理装置３は、測定対象振動波１４と基準波１２が入力され、測定対象振動波１４の変動時間を基準時間に変更し、基準時間振動波１５を算出する。
演算処理装置３により、基準時間振動波１５を算出する方法は、図４等で説明した方法と同様である。

測定地点検出装置２４は、振動測定装置１９により測定対象８の基準時間振動波１５を測定する際の位置情報である測定地点情報２１を検出し、出力する。図１５は、基準時間振動波１５及び測定地点情報２１の例である。

図１５に示すように測定地点情報２１として、例えば、測定地点緯度、測定地点経度、測定方向の南北方向に対する水平方向角度（図１４のθＡ，θＢ，θＣ）、測定方向の仰角角度（図１４のΦＡ，ΦＢ，ΦＣ）及び、測定対象８と測定地点の測定距離が記憶装置４に記憶される。これらの測定地点情報２１を得るためには、例えば、測定地点検出装置２４として、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いてもよい。

記憶装置４は、基準時間振動波１５及び測定地点情報２１が入力される。図１５に示すように、記憶装置４は、三測定地点で測定された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１を記憶する。

振動演算処理装置２０は、例えばＣＰＵ等を備えて構成される。振動演算処理装置２０は、記憶装置４より三測定地点で測定された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１が入力され、三測定地点で測定された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象８の三次元の振動情報２３を算出する。振動演算処理装置２０は振動演算処理部の一例である。

以下、図１６を用いて、異なる三測定方向から測定された振動波の情報及び、三測定方向の角度の情報を基に、測定対象の三次元の振動情報を算出する方法を説明する。

それぞれの振動波の測定情報をベクトル演算することにより、測定対象の三次元の振動情報は算出される。図１６において、振動の測定を行う異なる三方向をそれぞれ、測定方向ＺＺ、測定方向ＺＸ、測定方向ＺＹとする。測定方向ＺＺはＺ軸上にある。測定方向ＺＸは、Ｚ−Ｘ平面上で測定方向ＺＺとδの角度をなす方向にある。測定方向ＺＹは、Ｚ−Ｙ平面上で測定方向ＺＺとψの角度をなす方向にある。

ここで、測定対象の三次元の振動のベクトルをＶ、ベクトルＶのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の成分をそれぞれＶＸ，ＶＹ，ＶＺとする。また、ベクトルＶの測定方向ＺＸ方向、測定方向ＺＹ方向の成分をそれぞれＶＺＸ，ＶＺＹとする。ＶＺＸ及びＶＺＹは以下の式（１）、式（２）に示すように表される。

式（１）、式（２）より、ＶＸ及びＶＹは以下の式（３）、式（４）のように表される。

式（３）、式（４）より、測定対象の三次元の振動のベクトルをＶは、ＶＺ，ＶＺＸ，ＶＺＹを用いて以下の式（５）のように表される。

以上のように、異なる三測定方向からの振動波の測定情報及び、三測定方向の角度の情報を基に、測定対象の三次元の振動情報を算出することが可能である。

このような方法により、振動演算処理装置２０は、三測定地点の各基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象８の三次元の振動情報２３を算出する。

また、図１４から図１６では、三測定地点で測定された各基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象８の三次元の振動情報２３を算出する例を示したが、二測定地点で測定された各基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象８の二次元の振動情報２３を算出することも、同様の方法により可能である。

振動演算処理装置２０は、測定対象８の振動情報２３を出力し、記憶装置４に入力する。
記憶装置４は、測定対象８の振動情報２３を記憶し、測定結果１６として出力する。

カメラ７は、振動測定装置１と同様に、測定対象８の撮影を行い、撮影画像１８を出力する。また、レーザーポインタ６も、振動測定装置１と同様に、測定対象８の測定ポイント２３を示すレーザーを照射する。

ディスプレイ５は、測定結果１６と撮影画像１８が入力され、測定結果１６と撮影画像１８を表示する。ディスプレイ５は表示装置の一例である。

＜第二の実施の形態の振動測定装置の動作例＞
次に、図１１等で説明した振動測定装置１９の動作例を説明する。

振動測定装置１９では、振動測定装置１と同様に、レーザードップラ振動計２により、測定対象８に対して、照射光９を照射し、その反射光１０を受光することにより、測定対象振動波１４を算出する。レーザードップラ振動計２の動作は、図３等で説明した振動測定装置１と同様である。

レーザードップラ振動計２は、測定対象８に照射光９を照射し、その反射光１０を受光する。更に、レーザードップラ振動計２は、照射光９と反射光１０に基づき、測定対象振動波１４を算出し、出力する。また、レーザードップラ振動計２は、基準波１２を出力する。

レーザードップラ振動計２より出力された測定対象振動波１４及び基準波１２は、演算処理装置３に入力される。演算処理装置３の動作も、図３、図４等で説明した振動測定装置１と同様である。演算処理装置３は、図４等で説明した方法により、測定対象振動波１４及び基準波１２に基づき、基準時間振動波１５を算出し、出力する。

また、測定地点検出装置２４により、測定地点情報２１が検出され、出力される。測定地点検出装置２４より出力された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１は、記憶装置４に入力され、記憶される。更に、記憶装置４に記憶された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１は、記憶装置４より出力され、振動演算処理装置２０に入力される。振動演算処理装置２０は、図１４から図１６等で説明した方法により、測定対象８の振動情報２３を算出し、出力する。

振動情報２３は、記憶装置４に入力され、記憶される。記憶装置４に記憶された振動情報２３は、測定結果１６としてディスプレイ５に入力され、ディスプレイ５にて表示される。

図１３に示す測定対象８は、例えば、図１１に示すブッシング２５ａ，２５ｂ，２５ｃ等であり、振動測定装置１９は、各測定対象８で測定された振動情報２３を記憶装置４に記憶する。更に、振動測定装置１９は、各測定対象８で測定された振動情報２３をディスプレイ５で表示する。

図１７は、ディスプレイ５による測定対象８の三次元の振動情報２３の表示例である。図１７（ａ）は三次元の振動情報２３をベクトルで表示したものであり、図１７（ｂ）は、三次元の振動情報２３を波形で表示したものである。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、二つの異なる測定対象８の振動情報２３をそれぞれＪ、Ｋで示している。

ベクトルによる表示では、図１７（ａ）に示すように、測定対象８の振動情報２３が、座標表示と共に三次元で表示される。これにより、異なる測定対象８の振動情報２３であるＪとＫについて、振動の方向及び振動の大きさを比較することができる。
波形による表示では、図１７（ｂ）に示すように、測定対象８の振動情報２３について、振動の大きさを比較することができる。

また、図１１等で説明した振動測定装置１９では、レーザードップラ振動計２の内部のクロック分周・分配器２ｂから出力される基準波１２を用いて、基準時間振動波１５を算出する構成とした。しかし、例えば、６０Ｈｚの交流電流が通電している赤相１７ａの電流又は電圧の時間変動を基準波として用いて、基準時間振動波１５を算出する構成としてもよい。

更に、電気機器以外の回転機を測定対象８とする場合、回転機の回転周期を基準波として用いてもよい。エンジンなど点火プラグにより点火を行う回転機を測定対象８とする場合は、点火のタイミングを基準波として用いてもよい。

また、振動測定装置１９においても、図１等で説明した振動測定装置１と同様に、図１１及び図１３に示すように、カメラ７により電気設備の測定対象８が撮影される。撮影された撮影画像１８がディスプレイ５に入力され、図９に示すように、ディスプレイ５にて表示される。

また、振動測定装置１９においても、振動測定装置１と同様に、レーザーポインタ６により測定対象８に対して、測定ポイント２３を示すためのレーザーが照射される。図９に示すように、カメラ７による撮影画像がディスプレイ５に表示される際は、レーザーポインタ６により示された測定ポイント２３も表示される。

次に、図１１等で説明した振動測定装置１９による、電気設備の診断作業方法について説明する。具体的には、図１１に示すブッシング２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの振動を測定することにより、ブッシング２５ａ，２５ｂ及び２５ｃのクラック等の発生の有無の診断作業方法について説明する。

図１７等で説明したように、振動測定装置１９では、異なる測定対象８の振動情報２３について、振動の方向及び振動の大きさを比較することができる。

図１８は、振動測定装置１９による電気設備の診断作業の際のディスプレイ５の画面表示例を示す説明図である。図１８（ａ）はベクトルで表示した状態を示し、図１８（ｂ）は波形で表示した状態を示しており、それぞれ図１１のブッシング２５ａの振動情報２３（Ｌａ）、ブッシング２５ｂの振動情報２３（Ｌｂ）及び、ブッシング２５ｃの振動情報２３（Ｌｃ）の測定結果を示している。

図９の三相送電線１７では、それぞれ６０Ｈｚの交流電流が通電しており、通電されている周波数の二倍の周波数１２０Ｈｚで振動している。このため、それぞれの送電線１７ｄを支持しているブッシング２５ａ，２５ｂ及び２５ｃも、送電線１７ｄの振動により、同様に１２０Ｈｚで振動している。

また、雷等によりブッシング２５にクラック等が発生した場合、クラック等が発生していない正常なブッシング２５と比較して振動の方向、大きさが異なるようになる。
このため、三相送電線１７にて、それぞれの送電線１７ｄを支持している三つのブッシング２５ａ，２５ｂ及び２５ｃについて、振動情報２３を比較し、他のブッシングと振動の方向、大きさが異なるものについては、クラック等の発生の異常が生じているものと判断することができる。

図１８（ａ）に示す例では、ブッシング２５ａの振動であるＬａとブッシング２５ｂの振動であるＬｂは、ほぼ同一の方向及び大きさを示している。しかし、ブッシング２５ｃの振動であるＬｃは、ＬａとＬｂと比較して、方向及び大きさにおいて異なっている。このような場合、ブッシング２５ｃにクラック等の発生の異常が生じていると判断する。

また、図１８（ｂ）に示す例では、ブッシング２５ａの振動であるＬａとブッシング２５ｂの振動であるＬｂは、ほぼ同一の大きさを示している。しかし、ブッシング２５ｃの振動であるＬｃは、ＬａとＬｂと比較して大きさが、異なっている。このような場合も、ブッシング２５ｃにクラック等の発生の異常が生じていると判断する。
以上のような方法により、ブッシング２５等のクラック等の発生の有無を確認することができる。

また、上述した例では、三つのブッシング２５の振動情報２３を比較し、振動の方向、大きさが異なるブッシング２５の有無を確認することにより、クラック等の発生の異常を確認するとした。

この方法とは別に、予め、クラック等の発生していない正常なブッシング２５について振動情報２３を測定しておき、診断対象のブッシング２５の振動情報２３の測定結果と、正常なブッシング２５の振動情報２３を比較することにより、診断対象のブッシング２５のクラック等の発生の有無を判断することとしてもよい。

また、診断対象のブッシング２５の振動情報２３の測定結果と、同一のブッシング２５についての前回の測定結果を比較することにより、クラック等の発生の有無を判断することとしてもよい。

また、変圧器内においては、漏洩電流が生じた場合に、漏洩電流の発生していない正常な変圧器と比較して振動の大きさ、方向は異なるようになる。このため、振動測定装置１９を用いて変圧器の振動情報２３を測定することにより、変圧器内の漏洩電流の発生の有無も確認することができる。

また、図１８等で説明したブッシング２５のクラック等の発生の有無の診断方法では、三測定地点で測定された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象の三次元の振動情報２３を算出し、振動の方向及び大きさを比較する例を示した。

しかし、二測定地点で測定された基準時間振動波１５及び測定地点情報２１に基づき、測定対象の二次元の振動情報２３を算出し、振動の方向及び大きさを比較する方法により、クラック等の発生の有無を診断することも可能である。

また、上述した振動測定装置１９によるクラック等の発生の有無の診断作業方法では、各測定箇所で測定した振動情報２３の振動の方向及び大きさの比較を、人間が行うこととしたが、ＣＰＵ等を備えた演算処理装置等により、各測定箇所で測定した振動情報２３の振動の方向及び大きさの比較を自動で行い、クラック等の発生の有無を診断することとしてもよい。

このように、第二の実施の形態の振動測定装置１９によれば、電気設備の同一箇所に対して、異なる方向から測定対象振動波１４を測定し、電気設備の二次元又は三次元の振動情報２３を求めることにより、ブッシング２５のクラック等の発生の有無、ネジの緩みの有無、変圧器の漏洩電流発生の有無等の電気設備の診断を、容易に行うことができる。

本発明は、電気設備の振動を測定して電気設備の検査作業を行う、振動測定装置に適用される。

第一の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 第一の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 第一の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 基準時間振動波の算出方法を示す説明図である。 第一の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第一の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第一の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第一の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第一、第二の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第一の実施の形態の振動測定装置による相識別作業の説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置の一例を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置による振動測定方法を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置による振動測定方法を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置による振動測定方法を示す説明図である。 第二の実施の形態の振動測定装置の画面表示例である。 第二の実施の形態の振動測定装置による電気設備の診断作業の説明図である。

符号の説明

１ 振動測定装置
２ レーザードップラ振動計
３ 演算処理装置
４ 記憶装置
５ ディスプレイ
７ カメラ
９ 照射光
１０ 反射光
１２ 基準波
１４ 測定対象振動波
１５ 基準時間振動波
１９ 振動測定装置
２０ 振動演算処理装置

Claims (10)

1. 電気設備の振動を測定する振動測定装置であって、
   前記電気設備に波動を照射し、その反射波を受波することで、照射波と反射波に基づいて前記電気設備の振動波を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部にて検出された前記電気設備の振動波と基準波を比較して、前記電気設備の振動波の基準時間に対する時間的変動を求め、前記電気設備の基準時間振動波を算出する演算処理部と、
   少なくとも前記電気設備の二箇所で測定された前記電気設備の基準時間振動波を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記電気設備の複数箇所の基準時間振動波の情報を出力する出力手段を備えた
   ことを特徴とする振動測定装置。
2. 前記出力手段は、表示装置を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の振動測定装置。
3. 前記表示装置は、前記電気設備の基準時間振動波の情報をベクトルで表示する
   ことを特徴とする請求項２記載の振動測定装置。
4. 前記表示装置は、前記電気設備の基準時間振動波の情報を波形で表示する
   ことを特徴とする請求項２記載の振動測定装置。
5. 前記表示装置は、前記電気設備の基準時間振動波の情報を数値で表示する
   ことを特徴とする請求項２記載の振動測定装置。
6. 電気設備の振動を測定する振動測定装置であって、
   前記電気設備に波動を照射し、その反射波を受波することで、照射波と反射波に基づいて前記電気設備の振動波を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部にて検出された前記電気設備の振動波と基準波を比較して、前記電気設備の振動波の基準時間に対する時間的変動を求め、前記電気設備の基準時間振動波を算出する演算処理部と、
   前記電気設備の同一の測定箇所に対して、二測定地点又は三測定地点から、異なる方向で測定された前記電気設備の基準時間振動波の情報に基づき、前記電気設備の二次元又は三次元の振動情報を算出する振動演算処理部と、
   前記電気設備の基準時間振動波及び、前記電気設備の二次元又は三次元の振動情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記電気設備の二次元又は三次元の振動情報を出力する出力手段を備えた
   ことを特徴とする振動測定装置。
7. 前記出力手段は、表示装置を有する
   ことを特徴とする請求項６記載の振動測定装置。
8. 前記表示装置は、前記電気設備の二次元又は三次元の振動情報をベクトルで表示する
   ことを特徴とする請求項７記載の振動測定装置。
9. 前記表示装置は、前記電気設備の二次元又は三次元の振動情報を波形で表示する
   ことを特徴とする請求項７記載の振動測定装置。
10. 測定対象の前記電気設備を撮影するカメラを有し、
    前記表示装置において、前記カメラで撮影された前記電気設備及び測定箇所を表示する
    ことを特徴とする請求項２乃至５又は７乃至９のいずれかに記載の振動測定装置。
    

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