JP2018081775A - Method, program and system for detecting state of gas discharge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a gas discharge state detection method, a gas discharge state detection program, and a gas discharge state detection system.
気体放電は、ガス遮断器や真空遮断器などの送変電設備や、蛍光灯、オゾン発生装置、車載リレー、自動車のヒューズなどの様々な電気機器内部で発生している。
しかしながら、気体放電の状態を検出することは困難な場合が多い。
Gas discharges are generated in various electrical devices such as power transmission and transformation equipment such as gas circuit breakers and vacuum circuit breakers, fluorescent lamps, ozone generators, in-vehicle relays, and automobile fuses.
However, it is often difficult to detect the state of gas discharge.
本発明が解決しようとする課題は、気体放電の状態を検出することができる気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a gas discharge state detection method, a gas discharge state detection program, and a gas discharge state detection system capable of detecting a gas discharge state.
実施形態の気体放電の状態検出方法は、気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出することを含む。 In the gas discharge state detection method according to the embodiment, the potential appearing in a circuit electrically connected to the conductor is measured by electrostatic induction between the gas discharge and the conductor, and the measured potential and the physical property of the circuit are measured. And calculating a potential of the gas discharge based on the value.
以下、実施形態の気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, a gas discharge state detection method, a gas discharge state detection program, and a gas discharge state detection system according to embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And the overlapping description of these structures may be omitted.
(第1の実施形態)
図1から図4を参照し、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態の気体放電の状態検出システム1(以下、単に「検出システム1」と称する)を示す図である。図1中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図1中の(b)は、図1中の(a)に示された検出システム1のF1b−F1b線に沿う断面図である。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 is a diagram illustrating a gas discharge state detection system 1 (hereinafter simply referred to as “
ここではまず、検出システム1が適用される電気機器10の一例について説明する。
図1に示すように、電気機器10は、電源11、第1放電電極12、第2放電電極13、およびスイッチ14を有する。電源11は、例えば直流電源であるが、交流電源でもよい。第1放電電極12は、電源11の第1側(例えば正極側)に電気的に接続されている。第2放電電極13は、電源11の第2側(例えば負極側)に電気的に接続されている。スイッチ14は、例えば電源11と第1放電電極12との間に設けられ、電源11と第1放電電極12との間の電気的接続状態を切り替える。
Here, first, an example of the
As shown in FIG. 1, the
電気機器10では、スイッチ14がONにされると、第1放電電極12と第2放電電極13との間に気体放電Pが発生する。気体放電Pは、抵抗分布を持つ。このため、気体放電Pそのものに電位分布が存在する。気体放電Pは、例えば、交流電流などの瞬時電流値が変化する場合や回路が遮断される場合に、気体放電Pの減衰などの状態変化が起こる。この状態変化としては、気体放電Pの軸方向Zの電位分布の変化、気体放電Pの放電径(アーク径)Dの変化、および気体放電Pの径方向Rの位置の変化などが挙げられる。なお、「気体放電Pの放電径D」とは、気体放電Pの径方向Rにおける気体放電Pの直径(電離した部分の直径)を意味する。放電径Dは、例えば「有効電離径」と称されてもよい。
In the
ここで、「気体放電Pの中心軸C」、「気体放電Pの軸方向Z」、「気体放電Pの径方向R」、および「気体放電Pの周方向θ」を定義する。気体放電Pの中心軸Cは、第1放電電極12から第2放電電極13に向かう方向に延びた中心軸である。なお、気体放電Pは、径方向Rに位置ずれする場合があるが、ここで言う中心軸Cとは、第1放電電極12の中心部と第2放電電極13の中心部とを結ぶ中心軸である。気体放電Pの軸方向Zは、中心軸Cに沿う方向である。気体放電Pの径方向Rは、中心軸Cから放射状に離れる方向またはその反対方向である。気体放電Pの周方向θは、中心軸Cの周りを回転する方向である。なお以下では、「気体放電Pの軸方向Z」、「気体放電Pの径方向R」、および「気体放電Pの周方向θ」を、単に「軸方向Z」、「径方向R」、および「周方向θ」と称する場合がある。
Here, “the central axis C of the gas discharge P”, “the axial direction Z of the gas discharge P”, “the radial direction R of the gas discharge P”, and “the circumferential direction θ of the gas discharge P” are defined. A central axis C of the gas discharge P is a central axis extending in a direction from the
次に、本実施形態の検出システム1について説明する。
検出システム1は、気体放電Pの状態を非接触で検出するシステムである。本実施形態の検出システム1は、気体放電Pの周囲に配置された検出用導体21を有し、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量によって検出用導体21に誘導される電荷に基づき、気体放電Pの電位を算出するシステムである。
Next, the
The
図1に示すように、検出システム1は、検出用導体21、複数の接地導体22、同軸ケーブル23、波形測定器24、およびコンピュータ25を備えている。
As shown in FIG. 1, the
検出用導体21は、気体放電Pの周囲に配置されている。検出用導体21は、「導体」の一例である。検出用導体21は、気体放電Pの軸方向Zの位置として、気体放電Pの測定対象部位Ptに対応した位置に配置されている。すなわち、検出用導体21は、気体放電Pの径方向Rにおいて、気体放電Pの測定対象部位Ptに面する。本実施形態では、検出用導体21は、気体放電Pを囲む環状(例えば円筒状)に形成されている。気体放電Pと検出用導体21と間は、例えば気体によって電気的に絶縁されている。このため、気体放電Pと検出用導体21との間には、静電容量が形成されている。検出用導体21には、気体放電Pと検出用導体21との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
The
複数の接地導体22の各々は、気体放電Pの周囲に配置されている。複数の接地導体22の各々は、気体放電Pの軸方向Zの位置として、気体放電Pのなかで測定対象部位Ptとは異なる部位に対応して配置されている。複数の接地導体22の各々は、接地されており、グラウンド電位である。複数の接地導体22の各々は、例えば、検出用導体21と略同じ形状を有し、気体放電Pを囲む環状(例えば円筒状)に形成されている。
Each of the plurality of
本実施形態では、複数の接地導体22は、第1接地導体22Aと、第2接地導体22Bとを含む。第1接地導体22Aは、検出用導体21と比べて、第1放電電極12の近くに位置する。第1接地導体22Aは、検出用導体21に対して、気体放電Pの軸方向Zで隣り合う。第1接地導体22Aは、気体放電Pの径方向Rにおいて、気体放電Pの第1端部Paおよび第1放電電極12を覆う。一方で、第2接地導体22Bは、検出用導体21と比べて、第2放電電極13の近くに位置する。第2接地導体22Bは、気体放電Pの軸方向Zで、第1接地導体22Aとは反対側から検出用導体21に隣り合う。第2接地導体22Bは、気体放電Pの径方向Rにおいて、気体放電Pの第2端部Pbおよび第2放電電極13を覆う。
In the present embodiment, the plurality of
同軸ケーブル23は、検出用導体21と波形測定器24との間に延びている。同軸ケーブル23は、検出用導体21と波形測定器24とを電気的に接続している。
The
波形測定器24は、「測定部」の一例である。波形測定器24は、同軸ケーブル23に接続されて電位を測定する内部回路24aを有する。波形測定器24は、気体放電Pと検出用導体21との間の静電誘導によって検出用導体21に電荷が誘導される場合に、検出用導体21に誘導された電荷に基づき内部回路24aに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、同軸ケーブル23および波形測定器24の内部回路24aは、検出用導体21に電気的に接続された1つの回路(測定回路)31を形成している。波形測定器24は、検出用導体21に誘導された電荷に基づき回路31に現れる電位を測定する。なお本願で言う「回路」とは、電流の通路を広く意味し、電流がループして流れる回路の意味に限定されない。また、本願で言う「検出する」または「測定する」とは、直接的に検出または測定することに加えて、別の要素を介して間接的に検出または測定することを含む。
The
コンピュータ25は、波形測定器24と有線または無線によって接続されており、波形測定器24が測定した測定結果を波形測定器24から受け取る。なお、コンピュータ25は、上記例に代えて、波形測定器24の測定結果を記憶媒体やその他の手段を介して受け取ってもよい。コンピュータ25は、CPU(Central Processor Unit)のようなプロセッサ41と、プログラムおよび各種数値を記憶する記憶部42を有する。
The
図2は、コンピュータ25の内部の機能構成を示すブロック図である。
図2に示すように、コンピュータ25は、記憶部42、情報取得部45、算出部46、および情報出力部47を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal functional configuration of the
As illustrated in FIG. 2, the
記憶部42は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)または半導体メモリなどである。記憶部42には、後述する回路方程式に関する情報や静電容量C01の値、回路31の物性値などが記憶される。なお、「回路31の物性値」とは、例えば、同軸ケーブル23の物性値および波形測定器24の内部回路24aの物性値などによって決まる値である。本実施形態では、記憶部42には、回路31の物性値として、同軸ケーブル23の物性値および波形測定器24の内部回路24aの物性値などが記憶される。
The
情報取得部45は、波形測定器24の測定結果を取得する。
算出部46は、波形測定器24によって測定された電位および回路31の物性値などに基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位を算出する。なお、気体放電Pの電位を算出する方法は、詳しく後述する。
情報出力部47は、算出部46が算出した結果を出力する。情報出力部47は、画面を有した表示部でもよいし、算出部46が算出した結果を外部機器やネットワーク、記憶媒体などに出力する出力部でもよい。
The
The
The
次に、本実施形態の検出システム1を利用した気体放電Pの検出方法を説明する。
本実施形態では、波形測定器24によって測定された電位と、回路31の物性値とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。なお、本願で言う「〇〇に基づき」とは、「少なくとも〇〇に基づき」を意味する。すなわち、「〇〇に基づき」とは、〇〇に加えて、別の要素に基づく場合も含む。例えば本実施形態では、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と回路31とを含む等価回路51(図3参照)を導出し、波形測定器24によって測定された電位と、回路31の物性値と、等価回路51とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。以下、この内容について詳しく説明する。
Next, the detection method of the gas discharge P using the
In the present embodiment, the potential of the gas discharge P is calculated based on the potential measured by the
<等価回路の導出>
図3は、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量(気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量)と回路31とを含む等価回路51を示す図である。図中のvbは、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位であり、検出対象の電位である。図中のC01は、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量である。図中のLcは、同軸ケーブル23のインダクタンスである。図中のCcは、同軸ケーブル23の静電容量である。図中のCDLは、波形測定器24の内部回路24aの静電容量である。図中のRDLは、波形測定器24の内部回路24aの抵抗である。図中のVm1は、回路31に現れて波形測定器24により測定される電位である。
<Derivation of equivalent circuit>
FIG. 3 shows an
ここで、同軸ケーブル23のインダクタンスLcおよび静電容量Ccの値は、実測することで知ることができる。また、波形測定器24の内部回路24aの静電容量CDLおよび抵抗RDLの値は、波形測定器24の取扱説明書などから知ることができる。また、電位Vm1は、波形測定器24の測定結果から知ることができる。
Here, the values of the inductance L c and the capacitance C c of the
一方で、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量C01、および気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbは、未知の値である。本実施形態では、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量C01を仮定することで、仮定された静電容量C01と、波形測定器24によって測定された電位と、回路31の物性値とに基づき、等価回路51の回路方程式を解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出する。
On the other hand, the capacitance C 01 between the measurement target site Pt of the gas discharge P and the
<静電容量C01の仮定>
静電容量C01を仮定する方法としては、例えば、(1)発光観測などにより仮定する方法と、(2)放電シミュレーションにより仮定する方法とがある。(1)発光観測などにより仮定する方法とは、実際の電気機器10や模擬的な試験設備における発光観測などで気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを観察し、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の距離と、気体放電Pと検出用導体21との間を埋める物質の誘電率などに基づき静電容量C01を仮定する方法である。一方で、(2)放電シミュレーションにより仮定する方法とは、第1放電電極12と第2放電電極13との電位差などに基づき放電シミュレーションを行うことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dのシミュレーション結果を求め、放電径Dのシミュレーション結果と、気体放電Pと検出用導体21との間を埋める物質の誘電率などに基づき静電容量C01を仮定する方法である。なお、静電容量C01を仮定する方法は、上記例に限定されない。
<Assumption of Capacitance C 01 >
As a method for assuming the capacitance C 01 , for example, there are (1) a method assumed by light emission observation and the like (2) a method assumed by discharge simulation. (1) The method assumed by light emission observation is the measurement of the gas discharge P by observing the discharge diameter D of the measurement target site Pt of the gas discharge P by light emission observation in an actual
<回路方程式の計算>
等価回路51に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbは、式(1)の回路方程式で表すことができる。
Based on the
また、電流iは、式(2)で表すことができる。
そして、式(2)を式(1)に代入することで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを、波形測定器24によって測定された電位vm1と静電容量C01とで表すことができる。このため、波形測定器24によって測定された電位vm1と、仮定された静電容量C01とに基づいて上記回路方程式を解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出することができる。
Then, by substituting Equation (2) into Equation (1), the potential v b of the measurement target site Pt of the gas discharge P is expressed by the potential v m1 measured by the
図4は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ25によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。本実施形態では、事前準備として、導出された等価回路51に関する情報(例えば、等価回路51の回路方程式を解くための計算式)が、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。また、同軸ケーブル23のインダクタンスLcおよび静電容量Ccの値が、同軸ケーブル23の物性値(回路31の物性値)として、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。波形測定器24の内部回路24aの静電容量CDLおよび抵抗RDLの値が、波形測定器24の内部回路24aの物性値(回路31の物性値)として、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。また、仮定された静電容量C01の値が、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。なお、これら情報や数値の一部または全部は、事前に記憶されることに代えて、処理の途中で入力を受け付けてもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing flow of the present embodiment, and shows an example of the processing flow when the processing is executed by the
図4に示すように、情報取得部45は、波形測定器24の測定結果を取得する(ステップS11)。情報取得部45は、取得した情報を算出部46に送る。また、算出部46は、回路31の物性値を記憶部42から取得する(ステップS12)。また、算出部46は、静電容量C01の値を記憶部42から取得する(ステップS13)。また、算出部46は、等価回路51に関する情報(例えば、等価回路51の回路方程式を解くための計算式)を記憶部42から取得する(ステップS14)。なお、上記ステップS11からステップS14は、実行される順番は問わない。
As shown in FIG. 4, the
次に、算出部46は、ステップS11からステップS14により得られた情報に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出する(ステップS15)。具体的には、波形測定器24によって測定された電位vm1と、回路31の物性値と、仮定された静電容量C01とに基づき、等価回路51の回路方程式を数値計算によって解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出する。そして、算出部46は、算出結果を情報出力部47に送る。情報出力部47は、算出部46から受け取る情報を出力する(ステップS16)。
Subsequently, the
このような状態検出方法によれば、気体放電Pの状態を検出することができる。すなわち、例えば工業機器の気体放電は、通常、高電圧環境または高温環境下で発生する。そのため、安全性の確保などのため、気体放電は密閉容器内で発生させることが多い。このような環境下では、気体放電の放電状態を直接的に観測することは困難である。 According to such a state detection method, the state of the gas discharge P can be detected. That is, for example, gas discharge of industrial equipment usually occurs in a high voltage environment or a high temperature environment. Therefore, in order to ensure safety, gas discharge is often generated in a sealed container. Under such an environment, it is difficult to directly observe the discharge state of the gas discharge.
一方で、本実施形態の状態検出方法は、気体放電Pと検出用導体21との間の静電誘導によって検出用導体21に電気的に接続された回路31に現れる電位を測定し、測定された電位と回路31の物性値とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。このような方法によれば、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位を、非接触で検出することができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位の時間変動を非接触で検出することができる。
On the other hand, the state detection method of the present embodiment measures and measures the potential appearing in the
ガス遮断器や真空遮断器の場合、交流電流の電流零点で電流が遮断される。このとき、零点近傍での気体放電Pの電位分布を知ることができると、より遮断しやすい位置で気体放電Pを遮断することができる。これにより、ガス遮断器や真空遮断器の遮断性能を高めることができる。 In the case of a gas circuit breaker or a vacuum circuit breaker, the current is interrupted at the current zero point of the alternating current. At this time, if the potential distribution of the gas discharge P in the vicinity of the zero point can be known, the gas discharge P can be cut off at a position where it can be cut off more easily. Thereby, the interruption | blocking performance of a gas circuit breaker or a vacuum circuit breaker can be improved.
本実施形態では、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と回路31とを含む等価回路51を導出し、測定された電位と、回路31の物性値と、等価回路51とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。このような方法によれば、等価回路51に基づき気体放電Pの電位を算出することで、気体放電Pの電位をより精度良く算出することができる。
In the present embodiment, an
本実施形態では、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量を仮定し、測定された電位と、回路31の物性値と、等価回路51と、仮定された静電容量とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。このような方法によれば、第2の実施形態で説明する補正用導体71を設けることなく気体放電Pの電位を算出することができる。すなわち、より簡単な構成によって、気体放電Pの電位を算出することができる。
In the present embodiment, the capacitance between the gas discharge P and the
本実施形態では、検出用導体21は、気体放電Pを囲む環状に形成されている。このような構成によれば、気体放電Pが中心軸Cに対して径方向Rにずれやすい場合でも、気体放電Pの電位の算出誤差を小さくすることができる。これにより、気体放電Pの電位をさらに精度良く算出することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、検出用導体21に対して、接地された接地導体22が気体放電Pの軸方向Zで隣り合う状態で、波形測定器24によって電位の測定が行われる。このような方法によれば、気体放電Pの測定対象部位Pt以外から検出用導体21に電位が誘起されることを抑制することができる。これにより、気体放電Pの電位をさらに精度良く算出することができる。
In the present embodiment, the potential measurement is performed by the
(第2の実施形態)
次に、図5を参照し、第2の実施形態について説明する。本実施形態は、絶縁性容器61が設けられた点で第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that an insulating
図5は、第2の実施形態の検出システム1を示す図である。図5中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図5中の(b)は、図5中の(a)に示された検出システム1のF5b−F5b線に沿う断面図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a
図5に示すように、本実施形態の電気機器10または検出システム1は、絶縁性容器61を有する。絶縁性容器61は、気体放電Pを囲む環状に形成されている。絶縁性容器61は、検出用導体21および接地導体22の内側に配置され、気体放電Pの全周囲を覆っている。例えば、絶縁性容器61は、気体放電Pの軸方向Zにおいて、第1放電電極12と第2放電電極13とに亘る大きさを有する。絶縁性容器61の内周面は、気体放電Pの軸方向Zの中央部で内部空間が最も狭くなるように形成されている。このような絶縁性容器61が設けられると、気体放電Pの径方向Rの位置が安定する。このため、気体放電Pの電位をさらに精度良く算出することができる。なお、絶縁性容器61は、例えばガス遮断器や真空遮断器の整流ノズル(絶縁ノズル)によって実現されてもよい。絶縁性容器61は、「絶縁部材」と称されてもよい。
As shown in FIG. 5, the
(第3の実施形態)
次に、図6を参照し、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の検出用導体21および複数の接地導体22が設けられた点で第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of
図6は、第3の実施形態の検出システム1を示す図である。図6中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図6中の(b)は、図6中の(a)に示された検出システム1のF6b−F6b線に沿う断面図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a
図6に示すように、本実施形態の検出システム1は、複数の検出用導体21と、複数の接地導体22とを有する。
複数の検出用導体21は、気体放電Pの軸方向Zにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の検出用導体21は、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptに対してそれぞれ対応した位置に配置されている。本実施形態では、複数の検出用導体21の各々は、第1の実施形態の検出用導体21と同様に、気体放電Pを囲む環状(例えば円筒状)に形成されている。複数の検出用導体21は、互いに独立して、同軸ケーブル23によって波形測定器24に接続されている。なお、検出用導体21の数は、3つに限らず、2つでもよく、4つ以上でもよい。
As shown in FIG. 6, the
The plurality of
複数の接地導体22の各々は、接地されており、グラウンド電位である。複数の接地導体22の各々は、検出用導体21と略同じ形状を有し、気体放電Pを囲む環状(例えば円筒状)に形成されている。本実施形態では、複数の接地導体22は、第1接地導体22Aと、第2接地導体22Bと、第3接地導体22Cとを含む。第1接地導体22Aは、複数の検出用導体21と比べて、第1放電電極12の近くに位置する。第1接地導体22Aは、複数の検出用導体21のなかで、気体放電Pの中央部Pcから第1放電電極12側に最も離れた検出用導体21に対して、気体放電Pの軸方向Zで気体放電Pの中央部Pcとは反対側から隣り合う。一方で、第2接地導体22Bは、複数の検出用導体21と比べて、第2放電電極13の近くに位置する。第2接地導体22Bは、複数の検出用導体21のなかで、気体放電Pの中央部Pcから第2放電電極13側に最も離れた検出用導体21に対して、気体放電Pの軸方向Zで気体放電Pの中央部Pcとは反対側から隣り合う。第3接地導体22Cは、複数の検出用導体21の間に配置されている。
Each of the plurality of
このような構成によれば、複数の検出用導体21が設けられることで、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptの電位を算出することができる。これにより、気体放電Pの軸方向Zの電位分布を求めることができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptの電位の時間変動を非接触で検出することができる。
According to such a configuration, by providing the plurality of
本実施形態では、第1接地導体22Aおよび第2接地導体22Bが設けられている。第1接地導体22Aおよび第2接地導体22Bの各々は、複数の検出用導体21のなかで気体放電Pの中央部Pcから最も離れた検出用導体21に対して、気体放電Pの軸方向Zで気体放電Pの中央部Pcとは反対側から隣り合う。このような構成によれば、気体放電Pの測定対象部位Pt以外から検出用導体21に電位が誘起されることを抑制することができる。これにより、気体放電Pの電位をさらに精度良く検出することができる。
In the present embodiment, a
(第4の実施形態)
次に、図7を参照し、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、絶縁性容器61が設けられた点で第3の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第3の実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the third embodiment in that an insulating
図7は、第4の実施形態の検出システム1を示す図である。図7中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図7中の(b)は、図7中の(a)に示された検出システム1のF7b−F7b線に沿う断面図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a
図7に示すように、本実施形態の電気機器10または検出システム1は、第2の実施形態と同様に、絶縁性容器61を有する。このような構成によれば、気体放電Pの径方向Rの位置が安定しやすく、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptの電位をさらに精度良く算出することができる。
As illustrated in FIG. 7, the
(第5の実施形態)
次に、図8を参照し、第5の実施形態について説明する。本実施形態は、第3接地導体22Cが設けられていない点で第4の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第4の実施形態と同様である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the fourth embodiment in that the
図8は、第5の実施形態の検出システム1を示す図である。図8中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図8中の(b)は、図8中の(a)に示された検出システム1のF8b−F8b線に沿う断面図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a
図8に示すように、本実施形態の検出システム1は、第1接地導体22Aおよび第2接地導体22Bを有する。一方で、検出システム1は、第3接地導体22Cを有しない。すなわち、本実施形態では、接地導体22は、複数の検出用導体21が隣り合わない端部領域のみに設けられている。
As shown in FIG. 8, the
このような構成によれば、複数の検出用導体21を狭い間隔で配置することができる。そのため、気体放電Pに対して設けられる検出用導体21の数を増やすことができる。これにより、気体放電Pの軸方向Zの電位分布をさらに精度良く求めることができる。
According to such a configuration, the plurality of
(第6の実施形態)
次に、図9から図12を参照し、第6の実施形態について説明する。本実施形態は、補正用導体71が設けられた点などで第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that a
図9は、第6の実施形態の検出システム1を示す図である。図9中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図9中の(b)は、図9中の(a)に示された検出システム1のF9b−F9b線に沿う断面図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a
図9に示すように、本実施形態の検出システム1は、検出用導体21、補正用導体71、補正用キャパシタ72、複数の接地導体22、絶縁性容器61、複数の同軸ケーブル23、波形測定器24、およびコンピュータ25を備えている。
As shown in FIG. 9, the
検出用導体21は、「第1導体」の一例である。本実施形態では、検出用導体21は、軸方向Zに沿う棒状(例えば円柱状)に形成されている。なお、検出用導体21の形状は、上記例に限定されない。検出用導体21は、球状やその他の形状でもよい。検出用導体21には、第1の実施形態の検出用導体21と同様に、気体放電Pと検出用導体21との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
The
補正用導体71は、「第2導体」の一例である。補正用導体71は、例えば検出用導体21と略同じ形状を有する。検出用導体21および補正用導体71は、気体放電Pの略同じ部位(同じ測定対象部位Pt)に対応して配置されている。言い換えると、検出用導体21および補正用導体71は、気体放電Pの軸方向Zの位置として、互いに略同じ位置に配置されている。検出用導体21および補正用導体71は、気体放電Pに対して(気体放電Pの中心軸Cに対して)略等距離に配置されている。このため、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量は、互いに同じと見做すことができる。例えば、補正用導体71は、気体放電Pに対して、検出用導体21とは反対側に配置されている。なお、補正用導体71の位置は、上記例に限定されず、検出用導体21に対して例えば周方向θに90°ずれた位置や、その他の位置でもよい。補正用導体71には、検出用導体21と同様に、気体放電Pと補正用導体71との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
The
補正用キャパシタ72は、「電気素子(補正用電気素子)」の一例である。補正用キャパシタ72は、補正用導体71に電気的に接続されている。例えば、補正用キャパシタ72は、補正用導体71に電気的に直列に接続されている。補正用キャパシタ72の静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。なお、補正用導体71に電気的に接続される電気素子(補正用電気素子)は、補正用キャパシタ72に限定されず、コイルや抵抗などでもよい。
The
複数の同軸ケーブル23は、検出用導体21および補正用導体71を、互いに独立して波形測定器24に電気的に接続している。詳しく述べると、複数の同軸ケーブル23は、第1同軸ケーブル23Aと、第2同軸ケーブル23Bとを含む。第1同軸ケーブル23Aは、検出用導体21と波形測定器24との間に延びて、検出用導体21と波形測定器24とを電気的に接続している。一方で、第2同軸ケーブル23Bは、補正用キャパシタ72と波形測定器24との間に延びて、補正用キャパシタ72を介して補正用導体71と波形測定器24とを電気的に接続している。
The plurality of
波形測定器24は、第1同軸ケーブル23Aに接続されて電位を測定する内部回路24aを有する。また、波形測定器24は、第2同軸ケーブル23Bに接続されて電位を測定する内部回路24aを有する。本実施形態では、第1同軸ケーブル23Aに接続されて電位を測定する内部回路24aと、第2同軸ケーブル23Bに接続されて電位を測定する内部回路24aとは、1つの内部回路24aが兼用されることで実現されている。なお、第1同軸ケーブル23Aに接続されて電位を測定する内部回路24aと、第2同軸ケーブル23Bに接続されて電位を測定する内部回路24aとは、別々に設けられてもよい。
The
波形測定器24は、気体放電Pと検出用導体21との間の静電誘導によって検出用導体21に電荷が誘導される場合に、検出用導体21に誘導された電荷に基づき内部回路24aに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、第1同軸ケーブル23Aおよび波形測定器24の内部回路24aは、検出用導体21に電気的に接続された第1回路(第1測定回路)31を形成している。波形測定器24は、検出用導体21に誘導された電荷に基づき第1回路31に現れる電位を測定する。
When the electric charge is induced in the
同様に、波形測定器24は、気体放電Pと補正用導体71との間の静電誘導によって補正用導体71に電荷が誘導される場合に、補正用導体71に誘導された電荷に基づき補正用キャパシタ72を介して内部回路24aに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、補正用キャパシタ72、第2同軸ケーブル23B、および波形測定器24の内部回路24aは、補正用導体71に電気的に接続された第2回路(第2測定回路)32を形成している。波形測定器24は、補正用導体71に誘導された電荷に基づき第2回路32に現れる電位を測定する。ここで、第2回路32は、例えば補正用キャパシタ72を備えることで、第1回路31とは物性値が異なる。このため、第1回路31に現れる電位と、第2回路32に現れる電位は、互いに異なる。
Similarly, the
コンピュータ25の算出部46は、第1回路31で測定された電位(第1回路31に現れて波形測定器24によって測定された電位)と、第2回路32で測定された電位(第2回路32に現れて波形測定器24によって測定された電位)と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値とに基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、および気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを算出する。なお、これらの算出方法は、以下の説明のなかで詳しく述べる。
The
次に、本実施形態の検出システム1を利用した気体放電Pの検出方法を説明する。
本実施形態では、第1回路31で測定された電位と、第2回路32で測定された電位と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値とに基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位を算出する。具体的には、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と第1回路31とを含む第1等価回路51(図10参照)を導出し、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量と第2回路32とを含む第2等価回路52(図10参照)を導出し、第1回路31で測定された電位と、第2回路32で測定された電位と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値と、第1等価回路51と、第2等価回路52とに基づき、気体放電Pの電位を算出する。以下、この内容について詳しく説明する。
Next, the detection method of the gas discharge P using the
In the present embodiment, the gas discharge P is based on the potential measured by the
<等価回路の導出>
図10は、第1回路31および第2回路32に関する等価回路を示す図である。図10中の(a)は、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量(気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量)と第1回路31とを含む第1等価回路51を示す。図10中の(b)は、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量(気体放電Pの測定対象部位Ptと補正用導体71との間の静電容量)と第2回路32とを含む第2等価回路52を示す。図中のvbは、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位であり、検出対象の電位である。図中のC01は、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量であり、且つ、気体放電Pの測定対象部位Ptと補正用導体71との間の静電容量である。図中のC12は、補正用キャパシタ72の静電容量である。なお、補正用導体71に接続される補正用電気素子がコイルや抵抗の場合、静電容量に代えて、インダクタンスや抵抗値が用いられる。図中のLcは、第1同軸ケーブル23Aおよび第2同軸ケーブル23Bの各々のインダクタンスである。図中のCcは、第1同軸ケーブル23Aおよび第2同軸ケーブル23Bの各々の静電容量である。図中のCDLは、波形測定器24の内部回路24aの静電容量である。図中のRDLは、波形測定器24の内部回路24aの抵抗である。図中のVm1は、第1回路31に現れて波形測定器24により測定された電位である。図中のVm2は、第2回路32に現れて波形測定器24により測定された電位である。
<Derivation of equivalent circuit>
FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit related to the
ここで、第1同軸ケーブル23Aおよび第2同軸ケーブル23Bの各々のインダクタンスLcおよび静電容量Ccの値は、実測することで知ることができる。また、波形測定器24の内部回路24aの静電容量CDLおよび抵抗RDLの値は、波形測定器24の取扱説明書などから知ることができる。また、電位Vm1および電位Vm2は、波形測定器24の測定結果から知ることができる。
Here, the values of the inductance L c and the capacitance C c of each of the first
一方で、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量C01、および気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbは、未知の値である。本実施形態では、第1等価回路51の回路方程式と、第2等価回路52の回路方程式とを連立させて解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptと検出用導体21との間の静電容量C01と、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbとを共に算出する。
On the other hand, the capacitance C 01 between the measurement target site Pt of the gas discharge P and the
<回路方程式の計算>
<電位vbの算出>
第1等価回路51に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbは、式(3)の回路方程式で表すことができる。
<Calculation of potential vb>
Based on the first
また、第1回路31に流れる電流iは、式(4)で表すことができる。
そして、式(4)を式(3)に代入することで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを、波形測定器24によって測定された電位vm1、および静電容量C01で表すことができる。ここでは、煩雑を防ぐために、式(4)を式(3)に代入することで表される図10中の点bにおける電位をvr1とする。この電位をvr1は、式(5)で表される。
同様に、第2等価回路52に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを、波形測定器24によって測定された電位vm2、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量C01、および補正用キャパシタ72の静電容量C12で表すことができる。すなわち、図10中の点bにおける電位vr2は、式(6)で表すことができる。
ここで、C02は、C01とC12の合成静電容量であり、式(7)で表すことができる。
式(5)および式(6)に、各時刻tでの波形測定器24によって測定された電位vm1,vm2を代入し、数値計算することで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出することができる。
By substituting the potentials v m1 and v m2 measured by the
なお、vr1、vr2、およびvbは、C01が同じであれば全て同じ値となる。ただし、C01も未知数であるため、本実施形態では、以下に示すように、vr1とvr2とが略一致するようにC01を算出し、算出されたC01におけるvr1(またはvr2)をvbとする。 Note that v r1 , v r2 , and v b all have the same value if C 01 is the same. However, since C 01 is also unknown, in the present embodiment, as shown below, v r1 and v r2 and calculates the C 01 so as to be substantially coincident, v in C 01 calculated r1 (or v r2) and the v b.
<静電容量C01の算出>
静電容量C01は、以下の方法により算出することができる。
(i)静電容量C01を任意の値(微小と考えられる値)に設定する。
(ii)設定した静電容量C01を、式(5)および式(6)に代入し、vr1、vr2を導出する。
(iii)時刻0〜Tmsにおいて、vr1およびvr2を用いて評価を行う。評価関数としては、例えば式(8)を採用する。
(v)(ii)〜(iv)を繰り返し、評価関数Jが最小となるC01を求める。
これにより、静電容量C01を算出することができる。言い換えると、測定対象の時間帯で平均的にvr1とvr2が最も近い値となる、すなわち評価関数Jが最小となるようにC01を決定する。これにより、測定対象に時間幅がある場合でも、C01を適切に求めることができる。
<Calculation of capacitance C 01 >
The capacitance C 01 can be calculated by the following method.
(I) The capacitance C 01 is set to an arbitrary value (value considered to be minute).
(Ii) Substituting the set capacitance C 01 into the equations (5) and (6) to derive v r1 and v r2 .
(Iii) Evaluation is performed using v r1 and v r2 at
(V) Repeat (ii) to (iv) to obtain C 01 that minimizes the evaluation function J.
Thereby, the electrostatic capacity C 01 can be calculated. In other words, C 01 is determined so that, on average, v r1 and v r2 are closest to each other in the time zone to be measured, that is, the evaluation function J is minimized. Thereby, even when the measurement object has a time width, C 01 can be appropriately obtained.
次に、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを算出する方法について説明する。
図11は、半径aおよびbの2つの導体が中心距離d(d>a+b)の位置に平行に配置された場合を示す。両導体の中心軸をPおよびQとし、円筒導体PおよびQにそれぞれ線密度λおよび−λを与える。同図に示すように、PQ上にP1およびQ1を定め、次の式(9)および式(10)が成り立つようにすれば、P1およびQ1を通る線密度λおよび−λの線状電荷による電界がこの場合の電界と等しくなる。
FIG. 11 shows a case where two conductors having radii a and b are arranged in parallel at a position of a center distance d (d> a + b). The central axes of both conductors are P and Q, and linear densities λ and −λ are given to the cylindrical conductors P and Q, respectively. As shown in the figure, if P 1 and Q 1 are defined on PQ and the following equations (9) and (10) are satisfied, the linear densities λ and −λ passing through P 1 and Q 1 The electric field due to the linear charge becomes equal to the electric field in this case.
ここで、図11に示すように、PP1=d1、QQ1=d2とすると、式(9)および式(10)は、次の式(11)および式(12)のように書き直せる。
線分PQと導体P、Qとの交点をそれぞれP2、Q2とし、式(11)および式(12)を用いると、P2P1、P2Q1、Q2P1、およびQ2Q1は、それぞれ次の式(13)から式(16)のように表される。
両円筒面の電位は、P2およびQ2における電位を用いると、次の式(17)および式(18)のように表される。
したがって、式(17)および式(18)から、両円筒面の電位差VP−VQは、次の式(19)のように表される。
すなわち、両導体間に形成される単位長さあたりの静電容量Cは、次の式(20)のように表される。
ここで、本実施形態では、検出用導体21および補正用導体71である2つの導体が設けられている。このため、気体放電Pと検出用導体21との間には、式(20)で求められる値の1/2の大きさの静電容量が形成される。このため、気体放電Pの放電径Dの半径をa、検出用導体21の半径をb、検出用導体21の軸方向Zの長さをh、気体放電Pの中心軸Cと検出用導体21の中心との間の距離をdとすると、次の式(21)が成り立つ。
このため、式(21)に、式(8)に基づいて算出された静電容量C01、検出用導体21の半径b、検出用導体21の軸方向Zの長さh、気体放電Pの中心軸Cと検出用導体21の中心との間の距離をd、気体放電Pと検出用導体21との間の誘電率εを代入することで、気体放電Pの放電径Dの半径aを算出することができる。これにより、気体放電Pの放電径Dを算出することができる。
Therefore, the capacitance C 01 calculated based on the equation (8), the radius b of the
図12は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ25によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。なお、ステップS11、S12、S14については、第1の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of the processing flow of the present embodiment, and shows an example of the processing flow when the processing is executed by the
本実施形態では、事前準備として、導出された第1等価回路51および第2等価回路52に関する情報(例えば、第1等価回路51および第2等価回路52の回路方程式を解くための計算式)が、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。また、同軸ケーブル23Aおよび同軸ケーブル23BのインダクタンスLcおよび静電容量Ccの値が、同軸ケーブル23の物性値(回路31,32の物性値)として、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。波形測定器24の内部回路24aの静電容量CDLおよび抵抗RDLの値が、波形測定器24の内部回路24aの物性値(回路31,32の物性値)として、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。また、補正用キャパシタ72の静電容量C12の値が、回路32の物性値として、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。なお、これら情報や数値の一部または全部は、事前に記憶されることに代えて、処理の途中で入力を受け付けてもよい。
In the present embodiment, as preparation, information on the derived first
図12に示すように、本実施形態では、算出部46は、ステップS11、S12、およびS14により得られた情報に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出する(ステップS15)。具体的には、波形測定器24によって測定された電位vm1および電位Vm2と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値とに基づき、第1等価回路51の回路方程式と第2等価回路52の回路方程式とを連立させて数値計算によって解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbを算出する。
As shown in FIG. 12, in the present embodiment,
また、本実施形態の算出部46は、ステップS11、S12、およびS14により得られた情報に基づき、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量C01を算出する(ステップS21)。具体的には、算出部46は、第1等価回路51の回路方程式と第2等価回路52の回路方程式とを連立させて数値計算によって解くことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位vbとともに、静電容量C01を算出する。例えば本実施形態では、上記式(8)に基づく計算を行うことで、静電容量C01を算出する。
Further, the
次に、算出部46は、算出された静電容量C01に基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを算出する(ステップS22)。例えば本実施形態では、上記式(21)に基づく計算を行うことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを算出する。そして、算出部46は、算出結果を情報出力部47に送る(ステップS16)。
Next, the
このような方法によれば、気体放電Pの状態をさらに精度良く検出することができる。すなわち、本実施形態では、気体放電Pの略同じ部位に対応して配置された検出用導体21と補正用導体71とが設けられている。そして、第1回路31で測定された電位と、第2回路32で測定された電位と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値とに基づき、気体放電Pの電位が算出される。すなわち、2つの回路31,32に基づくことで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位をさらに精度良く算出することができる。
According to such a method, the state of the gas discharge P can be detected with higher accuracy. That is, in the present embodiment, the
本実施形態では、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と第1回路31とを含む第1等価回路51を導出し、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量と第2回路32とを含む第2等価回路52を導出し、第1回路31で測定された電位と、第2回路32で測定された電位と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値と、第1等価回路51と、第2等価回路52とに基づき、気体放電Pの電位が算出される。このような方法によれば、2つの等価回路51,52に基づいて気体放電Pの電位を算出することで、気体放電Pの電位をより精度良く算出することができる。
In the present embodiment, the first
本実施形態では、検出用導体21および補正用導体71とは、気体放電Pに対して略等距離に配置されている。そして、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量と、気体放電Pと補正用導体71との間の静電容量とを同じと見做す。これにより、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量C01を仮定することなく、気体放電Pの電位を算出することができる。このため、気体放電Pの電位をさらに精度良く算出することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、第1回路31で測定された電位と、第2回路32で測定された電位と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値と、第1回路31の等価回路と、第2回路32の等価回路とに基づき、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量が算出される。そして、算出された静電容量に基づき、気体放電Pの放電径Dが算出される。これにより、気体放電Pの電位に加えて、気体放電Pの放電径Dの状態も知ることができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Pの「測定対象部位Ptの電位」および「測定対象部位Ptの放電径D」の時間変動を非接触で検出することができる。
In the present embodiment, the potential measured by the
例えば、ガス遮断器や真空遮断器の場合、電流の零点近傍での気体放電Pの放電径Dを知ることができると、より遮断しやすい位置で気体放電Pを遮断することができる。これにより、ガス遮断器や真空遮断器の遮断性能をさらに高めることができる。 For example, in the case of a gas circuit breaker or a vacuum circuit breaker, if the discharge diameter D of the gas discharge P near the zero point of the current can be known, the gas discharge P can be cut off at a position where it is easier to cut off. Thereby, the interruption | blocking performance of a gas circuit breaker or a vacuum circuit breaker can further be improved.
次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。
図13は、第1変形例の検出システム1を示す断面図である。
図13に示すように、本変形例では、検出用導体21および補正用導体71は、気体放電Pの周方向θに沿う扁平状に形成されている。このような構成によれば、検出用導体21および補正用導体71に電荷がより安定して誘導されやすい。このため、気体放電Pの電位などをさらに精度良く算出することができる。
Next, some modifications of the present embodiment will be described.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a
As shown in FIG. 13, in this modification, the
図14は、第2変形例の検出システム1を示す断面図である。
図14に示すように、本変形例では、複数の検出用導体21および複数の補正用導体71が設けられている。複数の検出用導体21は、気体放電Pの軸方向の位置として、気体放電Pの同じ測定対象部位Ptに対応して配置されるとともに、互いに周方向θで分かれて配置されている。複数の検出用導体21は、複数の第1同軸ケーブル23Aによって互いに独立して波形測定器24に電気的に接続されている。同様に、複数の補正用導体71は、気体放電Pの軸方向の位置として、気体放電Pの同じ測定対象部位Ptに対応して配置されるとともに、互いに周方向θで分かれて配置されている。複数の補正用導体71の各々には、補正用キャパシタ72が電気的に接続されている。複数の補正用導体71は、複数の第2同軸ケーブル23Bによって互いに独立して波形測定器24に電気的に接続されている。このような構成によれば、複数の検出用導体21および複数の補正用導体71を用いた測定結果を利用することで、気体放電Pの径方向Rのずれによる影響を小さくすることができる。これにより、気体放電Pの電位および放電径Dをさらに精度良く算出することができる。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a
As shown in FIG. 14, in this modification, a plurality of
(第7の実施形態)
次に、図15を参照し、第7の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の検出用導体21、複数の補正用導体71、および複数の接地導体22などが設けられた点で第6の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第6の実施形態と同様である。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the sixth embodiment in that a plurality of
図15は、第7の実施形態の検出システム1を示す図である。図15中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図15中の(b)は、図15中の(a)に示された検出システム1のF15b−F15b線に沿う断面図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a
図15に示すように、本実施形態の検出システム1は、第3の実施形態と同様に、複数の検出用導体21と、複数の補正用導体71と、複数の接地導体22とを有する。
複数の検出用導体21は、気体放電Pの軸方向Zにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の検出用導体21は、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptに対してそれぞれ対応した位置に配置されている。複数の検出用導体21は、互いに独立して、複数の第1同軸ケーブル23Aによって波形測定器24に接続されている。
As shown in FIG. 15, the
The plurality of
複数の補正用導体71は、気体放電Pの軸方向Zにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の補正用導体71は、それぞれ検出用導体21に対応した位置に配置されている。複数の補正用導体71は、互いに独立して、複数の第2同軸ケーブル23Bによって波形測定器24に接続されている。各補正用導体71と各第2同軸ケーブル23Bとの間には、補正用キャパシタ72が設けられている。なお、検出用導体21および補正用導体71の各々の数は、3つに限らず、2つでもよく、4つ以上でもよい。
The plurality of
このような構成によれば、複数の検出用導体21が設けられることで、気体放電Pの複数の測定対象部位Ptの電位を検出することができる。これにより、気体放電Pの軸方向Zの電位分布および気体放電Pの軸方向Zの放電径Dの空間分布を求めることができる。例えば、本実施形態によれば、「気体放電Pの軸方向Zの電位分布」および「気体放電Pの軸方向Zの放電径Dの空間分布」の時間変動を非接触で検出することができる。
According to such a configuration, by providing the plurality of
(第8の実施形態)
次に、図16を参照し、第8の実施形態について説明する。本実施形態は、第3接地導体22Cが設けられていない点で第7の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第7の実施形態と同様である。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the seventh embodiment in that the
図16は、第8の実施形態の検出システム1を示す図である。図16中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図16中の(b)は、図16中の(a)に示された検出システム1のF16b−F16b線に沿う断面図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a
図16に示すように、本実施形態の検出システム1は、第5の実施形態と同様に、第1接地導体22Aおよび第2接地導体22Bを有する。一方で、検出システム1は、第3接地導体22Cを有しない。すなわち、本実施形態では、接地導体22は、複数の検出用導体21が隣り合わない端部領域のみに設けられている。
As shown in FIG. 16, the
このような構成によれば、複数の検出用導体21を狭い間隔で配置することができる。そのため、気体放電Pに対して設けられる検出用導体21および補正用導体71の数を増やすことができる。これにより、気体放電Pの軸方向Zの電位分布および軸方向Zの放電径Dの空間分布をさらに精度良く求めることができる。
According to such a configuration, the plurality of
(第9の実施形態)
次に、図17を参照し、第9の実施形態について説明する。本実施形態は、少なくとも3つの導体が設けられた点で第6の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第6の実施形態と同様である。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the sixth embodiment in that at least three conductors are provided. The configurations other than those described below are the same as those in the sixth embodiment.
本実施形態の検出システム1は、気体放電Pの電位および放電径Dに加えて、気体放電Pの径方向Rの位置(中心軸Cに対するずれ量)を算出するシステムである。
The
図17は、第9の実施形態の検出システム1を示す断面図である。
図17に示すように、本実施形態の検出システム1は、少なくとも3つの導体(検出用導体21、第1補正用導体71A、および第2補正用導体71B)と、例えば少なくとも2つの補正用キャパシタ(第1補正用キャパシタ72A、および第2補正用キャパシタ72B)、少なくとも3本の同軸ケーブル23(第1同軸ケーブル23A、第2同軸ケーブル23B、および第3同軸ケーブル23C)と、波形測定器24と、コンピュータ25とを備えている。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 17, the
少なくとも3つの導体(検出用導体21、第1補正用導体71A、および第2補正用導体71B)は、例えば互いに略同じ形状を有するとともに、気体放電Pの略同じ部位(同じ測定対象部位Pt)に対応して配置されている。言い換えると、上記少なくとも3つの導体は、気体放電Pの軸方向Zの位置として、互いに略同じ位置に配置されている。検出用導体21は、「第1導体」の一例である。第1補正用導体71Aは、「第2導体」の一例である。第2補正用導体71Bは、「第3導体」の一例である。
At least three conductors (
第1補正用キャパシタ72Aは、「第1電気素子(補正用電気素子)」の一例である。第1補正用キャパシタ72Aは、第1補正用導体71Aに電気的に接続されている。例えば、第1補正用キャパシタ72Aは、第1補正用導体71Aに電気的に直列に接続されている。第1補正用キャパシタ72Aの静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。一方で、第2補正用キャパシタ72Bは、「第2電気素子(補正用電気素子)」の一例である。第2補正用キャパシタ72Bは、第2補正用導体71Bに電気的に接続されている。例えば、第2補正用キャパシタ72Bは、第2補正用導体71Bに電気的に直列に接続されている。第2補正用キャパシタ72Bの静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。例えば、第1補正用導体71Aおよび第2補正用導体71Bは、互いに物性値が異なる。なお、第1補正用導体71Aおよび第2補正用導体71Bに電気的に接続される電気素子(補正用電気素子)は、補正用キャパシタ72A,72Bに限定されず、コイルや抵抗などでもよい。
The
少なくとも3つの同軸ケーブル23(第1同軸ケーブル23A、第2同軸ケーブル23B、および第3同軸ケーブル23C)は、上記少なくとも3つの導体を、互いに独立して波形測定器24に電気的に接続している。例えば、第1同軸ケーブル23Aは、検出用導体21と波形測定器24との間に延びて、検出用導体21と波形測定器24とを電気的に接続している。第2同軸ケーブル23Bは、第1補正用キャパシタ72Aと波形測定器24との間に延びて、第1補正用キャパシタ72Aと波形測定器24とを電気的に接続している。第3同軸ケーブル23Cは、第2補正用キャパシタ72Bと波形測定器24との間に延びて、第2補正用キャパシタ72Bと波形測定器24とを電気的に接続している。
At least three coaxial cables 23 (first
第1同軸ケーブル23Aおよび波形測定器24の内部回路24aは、検出用導体21に電気的に接続された第1回路(第1測定回路)31を形成している。波形測定器24は、検出用導体21に誘導された電荷に基づき第1回路31に現れる電位を測定する。第2同軸ケーブル23Bおよび波形測定器24の内部回路24aは、第1補正用導体71Aに電気的に接続された第2回路(第2測定回路)32を形成している。波形測定器24は、第1補正用導体71Aに誘導された電荷に基づき第2回路32に現れる電位を測定する。第3同軸ケーブル23Cおよび波形測定器24の内部回路24aは、第2補正用導体71Bに電気的に接続された第3回路(第3測定回路)33を形成している。波形測定器24は、第2補正用導体71Bに誘導された電荷に基づき第3回路33に現れる電位を測定する。ここで、第2回路32は、例えば補正用キャパシタ72Aを備えることで、第1回路31とは物性値が異なる。また、第3回路33は、例えば補正用キャパシタ72Bを備えることで、第1回路31および第2回路32とは物性値が異なる。このため、第1回路31に現れる電位と、第2回路32に現れる電位と、第3回路33に現れる電位は、互いに異なる。
The first
本実施形態では、コンピュータ25の算出部46は、第1回路31で測定された電位(第1回路31に現れて波形測定器24によって測定された電位)と、第2回路32で測定された電位(第2回路32に現れて波形測定器24によって測定された電位)と、第3回路33で測定された電位(第2回路33に現れて波形測定器24によって測定された電位)と、第1回路31の物性値と、第2回路32の物性値と、第3回路33の物性値とに基づき、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径D、および気体放電Pの径方向の位置を算出する。すなわち、コンピュータ25の算出部46は、第6の実施形態と同様に、上記3つの導体の各導体と気体放電Pとの間の静電容量を含む等価回路(例えば、3つの等価回路)を導出し、これら等価回路に基づいて、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径D、および気体放電Pの径方向の位置(ずれ量)を算出する。すなわち、3つの未知数(気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量(または放電径D)、および気体放電Pの径方向の位置)に対して3つの等価回路を解くことで、上記物理量を求めることができる。なお、等価回路に基づいて上記物理量を算出する方法は、第6の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
In the present embodiment, the
このような構成によれば、少なくとも3つの導体が設けられることで、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径D、および気体放電Pの径方向の位置を同時に算出することができる。なお、気体放電Pの略同じ部位に対応して配置された少なくとも3つの導体で測定される電位がそれぞれ異なる場合は、第1補正用キャパシタ72Aおよび第2補正用キャパシタ72Bの一方または両方を必要とせずに、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径D、および気体放電Pの径方向の位置を算出することができる場合がある。この場合、上記少なくとも3つの導体(検出用導体21、第1補正用導体71A、および第2補正用導体71B)に代えて、少なくとも3つの検出用導体21が設けられてもよい。
According to such a configuration, by providing at least three conductors, the potential of the measurement target site Pt of the gas discharge P, the capacitance between the gas discharge P and the
(変形例)
次に、第9の実施形態の変形例について説明する。
本変形例では、気体放電Pの略同じ部位に対応して配置された少なくとも3つの導体に現れる電位のパターン(または電位差のパターン)が事前の実験またはシミュレーションによって求められ、記憶部42に記憶されている。例えば、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dと気体放電Pの径方向の位置とを仮定することで、気体放電Pと上記少なくとも3つの導体の各々との間の静電容量と、上記少なくとも3つの導体の導体同士の間の静電容量とを求めることができる。このため、例えば、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dと、気体放電Pの径方向の位置とを予め数十パターン想定して(仮定して)事前の実験またはシミュレーションなどを行うことで、少なくとも3つの導体の各々に現れる電位を導出し、それらをシミュレーション結果として記憶部42に記憶しておくことができる。
(Modification)
Next, a modification of the ninth embodiment will be described.
In this modification, a potential pattern (or potential difference pattern) appearing in at least three conductors arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge P is obtained by a prior experiment or simulation and stored in the
そして、コンピュータ25の算出部46は、実際に測定された電位と、記憶部42に記憶された実験結果またはシミュレーション結果などとを比較することで、気体放電Pの径方向の位置を導出することができる。このような方法により気体放電Pの径方向の位置を導出する場合、第9の実施形態における第1補正用キャパシタ72Aおよび第2補正用キャパシタ72Bの一方または両方は省略されてもよい。この場合、上記少なくとも3つの導体(検出用導体21、第1補正用導体71A、および第2補正用導体71B)に代えて、少なくとも3つの検出用導体21が設けられてもよい。
Then, the
(第10の実施形態)
次に、図18および図19を参照し、第10の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の測定用コイル81が設けられた点で第7の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第7の実施形態と同様である。
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. This embodiment is different from the seventh embodiment in that a plurality of measurement coils 81 are provided. The configurations other than those described below are the same as those in the seventh embodiment.
図18は、第10の実施形態の検出システム1を示す図である。図18中の(a)は、検出システム1を示す断面図である。図18中の(b)は、図18中の(a)に示された検出システム1のF18b−F18b線に沿う断面図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the
本実施形態の検出システム1は、気体放電Pの電位および放電径Dに加えて、気体放電Pの径方向Rの位置(ずれ量)を算出するシステムである。
The
本実施形態の検出システム1は、第7の実施形態の構成に加えて、複数の測定用コイル81を備えている。測定用コイル81は、「コイル」の一例である。複数の測定用コイル81は、複数のコイルセットSに分かれている。各コイルセットSは、気体放電Pの軸方向Zにおいて、気体放電Pの測定対象部位Ptに対応した位置に配置されている。各コイルセットSは、複数(例えば2つ)の測定用コイル81を含む。言い換えると、各コイルセットSに含まれる複数(例えば2つ)の測定用コイル81は、気体放電Pの軸方向Zにおいて、気体放電Pの略同じ位置に対応して配置されている。
The
各測定用コイル81は、気体放電Pの電流が形成する磁場が測定用コイル81の輪の中を通過するように配置されている。各測定用コイル81は、同軸ケーブル23によって波形測定器24に電気的に接続されている。各コイルセットSに含まれる複数の測定用コイル81は、気体放電Pの周方向θにおいて分かれて設けられている。例えば、複数の測定用コイル81は、気体放電Pの中心軸Cの両側に分かれて配置されている。各コイルセットSに含まれる複数の測定用コイル81は、気体放電Pの中心軸Cに対して、互いに略等距離に配置されている。各コイルセットSに含まれる複数の測定用コイル81は、気体放電Pの周方向θにおいて、例えば検出用導体21および補正用導体71に対して略90°異なる位置に配置されている。なお、測定用コイル81の配置位置は、上記例に限定されない。
Each
次に、測定用コイル81を用いた気体放電Pの径方向Rの位置の算出方法を説明する。
気体放電Pには電流が流れているため、その電流の変化率di/dtに応じて気体放電Pの周囲には磁場が形成される。この気体放電Pによって形成される磁場の磁力線に対して例えば垂直に、すなわち、測定用コイル81の輪の中を磁力線が通過するように測定用コイル81が配置されることで、磁場の変化率に応じた電流が各測定用コイル81に誘起される。各測定用コイル81に誘起された電流の電流値は、波形測定器24によって測定される。
Next, a method for calculating the position in the radial direction R of the gas discharge P using the
Since a current flows through the gas discharge P, a magnetic field is formed around the gas discharge P according to the rate of change di / dt of the current. The rate of change of the magnetic field is set by, for example, arranging the measuring
気体放電Pが中心軸C上にある場合は、各コイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値は、互いに略同じ値となる。一方で、気体放電Pが中心軸Cから径方向Rにずれた場合、各コイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値は、互いに異なる値となる。また、同じコイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値の差は、気体放電Pが中心軸Cからのずれ量に応じて大きくなる。このため、同じコイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値の差に基づいて逆算することで、気体放電Pの径方向Rの位置(ずれ量)を算出することができる。なお、同じコイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Pの径方向Rの位置(ずれ量)との関係は、例えば、電気機器10を模擬したモデルによる計算や、事前の実験などで求めることができる。
When the gas discharge P is on the central axis C, the current values of the currents induced in the two
図19は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ25によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。なお、ステップS11、S12、S14、S15、S21、S22については、第6の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
FIG. 19 is a flowchart showing an example of the processing flow of the present embodiment, and shows an example of the processing flow when processing is executed by the
本実施形態では、事前準備として、事前の実験やシミュレーションによって予め求められた同じコイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Pの径方向Rの位置(ずれ量)との関係を示す情報が、コンピュータ25の記憶部42に記憶される。
In this embodiment, as advance preparation, the difference between the current values of the currents induced in the two
そして、図19に示すように、本実施形態の算出部46は、予め求められた同じコイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Pの径方向Rの位置との関係を示す情報と、ステップS11で取得された波形測定器24の測定結果に含まれる2つの測定用コイル81にそれぞれ誘起された電流の電流値の差に基づき、気体放電Pの径方向Rの位置を算出する(ステップS31)。そして、算出部46は、算出結果を情報出力部47に送る(ステップS16)。
As shown in FIG. 19, the
このような方法によれば、気体放電Pが形成する磁場によって気体放電Pの略同じ部位に対応して配置された複数の測定用コイル81にそれぞれ流れる電流値を測定し、測定された電流値に基づき、気体放電Pの径方向Rの位置が算出される。例えば、本実施形態によれば、「気体放電Pの軸方向Zの電位分布」、「気体放電Pの軸方向Zの放電径Dの空間分布」、および「気体放電Pの径方向Rの位置」の時間変動を非接触で検出することができる。なお、「気体放電Pの径方向Rの位置」の算出は、「気体放電Pの軸方向Zの電位分布」および「気体放電Pの軸方向Zの放電径Dの空間分布」などの算出とは独立して実施されてもよい。 According to such a method, the current value flowing through each of the plurality of measurement coils 81 arranged corresponding to substantially the same portion of the gas discharge P by the magnetic field formed by the gas discharge P is measured, and the measured current value is measured. Based on the above, the position in the radial direction R of the gas discharge P is calculated. For example, according to the present embodiment, “the potential distribution in the axial direction Z of the gas discharge P”, “the spatial distribution of the discharge diameter D in the axial direction Z of the gas discharge P”, and “the position in the radial direction R of the gas discharge P” ”Can be detected without contact. The calculation of the “position of the gas discharge P in the radial direction R” includes calculation of “the potential distribution of the gas discharge P in the axial direction Z” and “the spatial distribution of the discharge diameter D of the gas discharge P in the axial direction Z”. May be implemented independently.
なお、第1から第9の実施形態では、検出用導体21および補正用導体71(補正用導体71A,71B)として、環状や棒状の電極が設けられている。これに代えて、第1から第9の実施形態における検出用導体21および補正用導体71は、測定用コイル81で代替されてもよい。この場合、各測定コイル81には、回路(例えば回路31、回路32、回路33)が電気的に接続され、気体放電Pと各測定用コイル81との間の静電誘導によって前記回路に現れる電位がそれぞれ測定される。各コイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81の一方は、「第1コイル」の一例である。各コイルセットSに含まれる2つの測定用コイル81の他方は、「第2コイル」の一例である。そして、コンピュータ25の算出部46は、気体放電Pと各測定用コイル81との間の静電誘導によって各回路に現れて測定された電位と各回路の物性値とに基づき、第1から第9の実施形態と同様に、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、および気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径Dを算出してもよい。すなわち、検出システム1は、2つ以上の測定用コイル81を用いて、気体放電Pの測定対象部位Ptの電位、気体放電Pと検出用導体21との間の静電容量、気体放電Pの測定対象部位Ptの放電径D、および気体放電Pの径方向Rの位置(ずれ量)とを算出してもよい。
In the first to ninth embodiments, as the
以上、第1から第10の実施形態およびそれらの変形例のなかで説明した気体放電Pの検出方法の一部または全部は、コンピュータ25の記憶部42に記憶されたプログラム(コンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント)がプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)41によって実行されることで実現されてもよい。言い換えると、上述したコンピュータ25の各機能部(例えば、情報取得部45、算出部46、および情報出力部47)の一部または全部は、例えば、プログラムがプロセッサ41によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。あるいは、上述した気体放電Pの検出方法(またはコンピュータ25の各機能部)の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。また、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体(例えば非一時的記憶媒体)に記憶されてもよい。そして、その記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記機能が実現されてもよい。なお、ここでいう「コンピュータ」とは、オペレーティングシステムや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータに読み取り可能な記憶媒体」とは、可搬媒体や記憶装置のことをいう。可搬媒体は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM、USBメモリなどである。記憶装置は、HDDおよび半導体メモリなどである。なお、上記プログラムは、コンピュータ25がネットワークを介して実行可能であってもよい。
As described above, part or all of the detection method of the gas discharge P described in the first to tenth embodiments and the modifications thereof is a program (computer program, software component) stored in the
また、電位を測定する波形測定器24(測定部)の機能の一部または全部は、コンピュータ25によって実現されてもよい。すなわち、電位を測定する波形測定器24(測定部)の機能の一部または全部は、上記のようなソフトウェア機能部で実現されてもよく、ハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
In addition, part or all of the functions of the waveform measuring device 24 (measurement unit) that measures the potential may be realized by the
上述した実施形態および変形例の検出システム1が適用可能な電気機器10の構成は、上記例に限定されない。電気機器10は、例えば、ガス遮断器や真空遮断器などの送変電設備、蛍光灯、オゾン発生装置、車載リレー、自動車のヒューズなどの様々な電気機器が適宜該当する。
The configuration of the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する。このような方法によれば、気体放電の状態を検出することができる。 According to at least one embodiment described above, a potential appearing in a circuit electrically connected to the conductor is measured by electrostatic induction between the gas discharge and the conductor, and the measured potential and the circuit Based on the physical property values, the gas discharge potential is calculated. According to such a method, the state of gas discharge can be detected.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…状態検出システム、21…検出用導体(導体、第1導体)、22…接地導体、23…同軸ケーブル、24…波形測定器、25…コンピュータ、31…回路(第1回路)、32…第2回路、46…算出部、51…等価回路(第1等価回路)、52…第2等価回路、71…補正用導体(第2導体)、71A…第1補正用導体(第2導体)、71B…第2補正用導体(第3導体)、72…補正用キャパシタ、81…測定用コイル(コイル)、P…気体放電、Pt…測定対象部位、D…放電径、Z…軸方向、R…径方向。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
気体放電の状態検出方法。 Measuring the potential appearing in a circuit electrically connected to the conductor by electrostatic induction between the gas discharge and the conductor;
Based on the measured potential and the physical property value of the circuit, the potential of the gas discharge is calculated.
Gas discharge state detection method.
前記気体放電と前記導体との間の静電容量と前記回路とを含む等価回路を導出し、
前記測定された電位と、前記回路の物性値と、前記等価回路とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項1に記載の気体放電の状態検出方法。 Calculating the potential of the gas discharge
Deriving an equivalent circuit including the capacitance and the circuit between the gas discharge and the conductor,
Based on the measured potential, the physical property value of the circuit, and the equivalent circuit, the potential of the gas discharge is calculated.
Including that,
The gas discharge state detection method according to claim 1.
前記気体放電と前記導体との間の静電容量を仮定し、
前記測定された電位と、前記回路の物性値と、前記等価回路と、前記仮定された静電容量とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項2に記載の気体放電の状態検出方法。 Calculating the potential of the gas discharge
Assuming a capacitance between the gas discharge and the conductor,
Calculating the potential of the gas discharge based on the measured potential, the physical property value of the circuit, the equivalent circuit, and the assumed capacitance;
Including that,
The gas discharge state detection method according to claim 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の気体放電の状態検出方法。 The conductor is formed in an annular shape surrounding the gas discharge,
The gas discharge state detection method according to any one of claims 1 to 3.
前記回路は、前記第1導体に電気的に接続された第1回路と、前記第1回路とは物性値が異なるとともに前記第2導体に電気的に接続された第2回路とを含み、
前記気体放電の電位を算出することは、
前記第1回路で測定された電位と、前記第2回路で測定された電位と、前記第1回路の物性値と、前記第2回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項1に記載の気体放電の状態検出方法。 The conductor includes a first conductor and a second conductor arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge,
The circuit includes a first circuit electrically connected to the first conductor, and a second circuit having a physical property value different from that of the first circuit and electrically connected to the second conductor,
Calculating the potential of the gas discharge
The potential of the gas discharge is calculated based on the potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, the physical property value of the first circuit, and the physical property value of the second circuit. ,
Including that,
The gas discharge state detection method according to claim 1.
前記気体放電と前記第1導体との間の静電容量と前記第1回路とを含む第1等価回路を導出し、
前記気体放電と前記第2導体との間の静電容量と前記第2回路とを含む第2等価回路を導出し、
前記第1回路で測定された電位と、前記第2回路で測定された電位と、前記第1回路の物性値と、前記第2回路の物性値と、前記第1等価回路と、前記第2等価回路とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項5に記載の気体放電の状態検出方法。 Calculating the potential of the gas discharge
Deriving a first equivalent circuit including a capacitance between the gas discharge and the first conductor and the first circuit;
Deriving a second equivalent circuit including a capacitance between the gas discharge and the second conductor and the second circuit;
The potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, the physical property value of the first circuit, the physical property value of the second circuit, the first equivalent circuit, and the second Based on the equivalent circuit, calculate the potential of the gas discharge,
Including that,
The gas discharge state detection method according to claim 5.
前記気体放電の電位を算出することは、
前記気体放電と前記第1導体との間の静電容量と、前記気体放電と前記第2導体との間の静電容量とが同じであると見做す、
ことを含む、
請求項6に記載の気体放電の状態検出方法。 The first conductor and the second conductor are arranged at an approximately equal distance with respect to the gas discharge,
Calculating the potential of the gas discharge
The capacitance between the gas discharge and the first conductor is considered to be the same as the capacitance between the gas discharge and the second conductor;
Including that,
The gas discharge state detection method according to claim 6.
前記算出された静電容量に基づき、前記気体放電の放電径を算出する、
請求項7に記載の気体放電の状態検出方法。 The potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, the physical property value of the first circuit, the physical property value of the second circuit, the first equivalent circuit, and the second Based on the equivalent circuit, the capacitance between the gas discharge and the first conductor is calculated,
Based on the calculated capacitance, a discharge diameter of the gas discharge is calculated.
The gas discharge state detection method according to claim 7.
前記回路は、前記第3導体に電気的に接続された第3回路を含み、
前記第1回路で測定された電位と、前記第2回路で測定された電位と、前記第3回路で測定された電位とに基づき、前記気体放電の電位と、前記気体放電の放電径と、前記気体放電の径方向の位置とを算出する、
請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の気体放電の状態検出方法。 The conductor includes a third conductor disposed corresponding to substantially the same part of the gas discharge with respect to the first conductor and the second conductor;
The circuit includes a third circuit electrically connected to the third conductor;
Based on the potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, and the potential measured in the third circuit, the potential of the gas discharge, the discharge diameter of the gas discharge, Calculating the radial position of the gas discharge;
The gas discharge state detection method according to any one of claims 5 to 8.
前記回路は、前記第1導体に電気的に接続された第1回路と、前記第2導体に電気的に接続された第2回路と、前記第3導体に電気的に接続された第3回路とを含み、
前記第1回路で測定された電位と、前記第2回路で測定された電位と、前記第3回路で測定された電位とに基づき、前記気体放電の径方向の位置を導出する、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の気体放電の状態検出方法。 The conductor includes a first conductor, a second conductor, and a third conductor arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge,
The circuit includes a first circuit electrically connected to the first conductor, a second circuit electrically connected to the second conductor, and a third circuit electrically connected to the third conductor. Including
Deriving the radial position of the gas discharge based on the potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, and the potential measured in the third circuit;
The gas discharge state detection method according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の気体放電の状態検出方法。 The potential is measured with the grounded ground conductor adjacent to the conductor in the axial direction of the gas discharge.
The gas discharge state detection method according to any one of claims 1 to 10.
前記接地導体は、前記複数の導体のなかで前記気体放電の中央部から最も離れた導体に対して、前記気体放電の軸方向で前記気体放電の中央部とは反対側から隣り合う、
請求項11に記載の気体放電の状態検出方法。 The conductor includes a plurality of conductors arranged separately in the axial direction of the gas discharge,
The ground conductor is adjacent to the conductor farthest from the central portion of the gas discharge among the plurality of conductors from the opposite side of the central portion of the gas discharge in the axial direction of the gas discharge.
The gas discharge state detection method according to claim 11.
前記測定された電流値に基づき、前記気体放電の径方向の位置を算出する、
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の気体放電の状態検出方法。 Measure the current value flowing in each of a plurality of coils arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge by the magnetic field formed by the gas discharge,
Based on the measured current value, the radial position of the gas discharge is calculated.
The gas discharge state detection method according to any one of claims 1 to 12.
前記測定された電流値に基づき、前記気体放電の径方向の位置を算出する、
気体放電の状態検出方法。 Measure the current value flowing in each of a plurality of coils arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge by the magnetic field formed by the gas discharge,
Based on the measured current value, the radial position of the gas discharge is calculated.
Gas discharge state detection method.
前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
請求項14に記載の気体放電の状態検出方法。 Measuring a potential appearing in a circuit electrically connected to the coil by electrostatic induction between the gas discharge and at least one coil included in the plurality of coils;
Based on the measured potential and the physical property value of the circuit, the potential of the gas discharge is calculated.
The gas discharge state detection method according to claim 14.
前記回路は、前記第1コイルに電気的に接続された第1回路と、前記第1回路とは物性値が異なるとともに前記第2コイルに電気的に接続された第2回路とを含み、
前記第1回路で測定された電位と、前記第2回路で測定された電位と、前記第1回路の物性値と、前記第2回路の物性値とに基づき、前記気体放電の放電径を算出する、
請求項15に記載の気体放電の状態検出方法。 The plurality of coils include a first coil and a second coil arranged corresponding to substantially the same part of the gas discharge,
The circuit includes a first circuit electrically connected to the first coil, and a second circuit having a physical property value different from that of the first circuit and electrically connected to the second coil,
The discharge diameter of the gas discharge is calculated based on the potential measured in the first circuit, the potential measured in the second circuit, the physical property value of the first circuit, and the physical property value of the second circuit. To
The gas discharge state detection method according to claim 15.
気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位と、前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出させる、
気体放電の状態検出プログラム。 On the computer,
Based on the potential appearing in the circuit electrically connected to the conductor by electrostatic induction between the gas discharge and the conductor, and the physical property value of the circuit, the potential of the gas discharge is calculated.
Gas discharge status detection program.
を備えた気体放電の状態検出システム。 A calculation unit for calculating a potential of the gas discharge based on a potential appearing in a circuit electrically connected to the conductor by electrostatic induction between the gas discharge and the conductor, and a physical property value of the circuit;
A gas discharge state detection system.
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