JP2547290B2 - 送電線用碍子の良否判別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄塔に取付けられた送
電線用碍子の良否を非接触で判別する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、送電線の碍子はその絶縁抵抗や分
担電圧を検出器で求め、その良否が判定されている。ま
た、これらの業務の安全性や作業性を向上させる方法と
して非接触で良否を判定する方法が提案されている。例
えば、パルスレーザを集光して碍子表面に照射し、碍子
表面付近でプラズマを発生させ、この衝撃反作用で碍子
を振動させると同時に、振動検出用レーザを照射したと
きの碍子からの反射光を利用して振動を検出し、振動特
性の相違から不良碍子を判別する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
パルスレーザを照射した場合、碍子に生じる振動が小さ
いため高Ｓ／Ｎ比で碍子の振動を検出することができな
い。このＳ／Ｎ比を向上させるため、パルスレーザの出
力をさらに大出力にすると、パルスレーザ照射後の碍子
表面の損傷が大きくなると共に、装置が大型化し、取扱
いが不便となるという問題点があった。

【０００４】本発明では、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、その第１の目的は振動検出装置が軽便で、
しかも精度良く確実に碍子の良否を判別できる送電線用
碍子の良否判別方法を提供することにある。又、本発明
の第２の目的は碍子連中の各碍子相互間の卓越振動数及
びその振動応答の大きさを相対比較して送電線用碍子の
良否が容易に判別できる送電線用碍子の良否判別方法を
提供することにある。 さらに、本発明の第３の目的は、
碍子の振動応答が最大となるときの発生音圧の周波数及
びその碍子の振動応答の大きさを相対比較して碍子の良
否を高精度で容易かつ確実に判別することができる送電
線用碍子の良否判別方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では鉄塔に取り付けられた送電線用碍子
連中の各碍子に碍子の固有振動数付近の音圧を加えるこ
とにより前記碍子を共振させ、その振動をレーザドップ
ラ振動計により検出して、各碍子相互間の卓越振動数と
その碍子の振動応答の大きさを相対比較して碍子の良否
を判別することを特徴とする送電線用碍子の良否判別方
法をその要旨としている。

【０００６】第２の発明では、鉄塔に取り付けられた送
電線用碍子連中の各碍子に周波数スイープを伴いながら
発生させた連続音圧を与えて前記碍子を振動させ、前記
碍子の振動応答が最大となるときの共振波形を記録し、
共振波形を周波数解析することで碍子の卓越振動数を求
め、各碍子相互間の卓越振動数及びその碍子の振動応答
の大きさを相対比較して送電線用碍子の良否を判別する
ことを特徴とする送電線用碍子の良否判別方法をその要
旨としている。

【０００７】第３の発明では、鉄塔に取り付けられた送
電線用碍子連中の各碍子に周波数スイープを伴いながら
発生させた連続音圧を与えて前記碍子を振動させ、音圧
発生源から音圧が発生された後、送電線用碍子を前記音
圧により振動させるまでの距離に基づく卓越振動数の出
力レベルの遅延時間を補償し、補償後の発生音の周波数
と碍子の振動応答の大きさとの関係を求め、各碍子相互
間で碍子の応答が最大となるときの補償後の発生音の周
波数及びその碍子の振動応答の大きさを相対比較して碍
子の良否を判別することを特徴とする送電線用碍子の良
否判別方法をその要旨としている。

【０００８】

【作用】第１の発明では、鉄塔等に取付けられた送電線
用碍子連中の各碍子は音圧が与えられることによって共
振する。そして、この碍子の共振波形がレーザドップラ
振動計により検出され、その振動数と振動応答の大きさ
を各碍子相互間で相対比較して碍子の良否が容易に判別
される。

【０００９】第２の発明では、碍子連中の各碍子は周波
数スイープを伴いながら発生された連続音圧が与えられ
ることによって振動する。そして、碍子の振動応答が最
大となるときの共振波形が記録され、その共振波形を周
波数解析することにより碍子の卓越振動数が求められ
る。この卓越振動数及びその振動応答の大きさを各碍子
相互間で相対比較して送電線用碍子の良否が容易に判別
される。

【００１０】

【００１１】第３の発明では、碍子は周波数スイープを
伴いながら発生された連続音圧が与えられることによっ
て振動するが、振動応答が最大となるのは、共振振動数
の音波を発生してから若干の時間遅れがある。音の発生
から送電線用碍子の振動に到るまでの時間遅れを補償
し、補償後の発生音の周波数と碍子の振動応答の大きさ
との関係が求められ、碍子の応答が最大となるときの発
生音圧の周波数及びその碍子の振動応答の大きさを各碍
子相互間で相対比較して碍子の良否が容易に判別され
る。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下に本発明を具体化した実施例について
図１〜４に従って説明する。

【００１３】図１に示すように、鉄塔１の支持アーム２
には送電線３を支持する懸垂碍子連４が吊下されてい
る。この懸垂碍子連４は懸垂碍子５を多数直列に連結し
て構成されている。一方、地面Ｇの安定した箇所にはス
ピーカ６が支持台７を介して支持され、このスピーカ６
は前記懸垂碍子５に空間を介して音圧を与えて同碍子５
を振動させるようになっている。このスピーカ６の近傍
位置には振動検出用のレーザドップラ振動計８が支持脚
９を介して支持され、前記懸垂碍子５の振動をレーザ光
の干渉を利用して検出するようにしている。

【００１４】このレーザドップラ振動計８について説明
する。図２に示すように、このレーザドップラ振動計８
のケース内にはヘリウム（He) −ネオン（Ne) レーザ光
発生器１１が設置されている。このレーザ光発生器１１
からは波長６３２．８ｎｍ、出力数ｍＷのレーザ光が出
力されるようになっている。このレーザ光発生器１１の
前方には同発生器１１から発射されたレーザ光を２つに
分岐させるための第１及び第２のビームスプリッタ１
２，１３が配置されている。

【００１５】これらビームスプリッタ１２，１３から直
進したレーザ光はレンズ１４を通り、前記懸垂碍子５に
照射される。そして、懸垂碍子５に照射されたレーザ光
は物体反射光として、再びレンズ１４に入り、第２のビ
ームスプリッタ１３からミラー１５に入反射して第３の
ビームスプリッタ１６に入力される。また、前記第１の
ビームスプリッタ１２と第３のビームスプリッタ１６と
の間には一定の周波数（８０メガヘルツ）を加えるため
の音響光学素子（ＡＯＭ）１７が設置され、同ＡＯＭ１
７には駆動回路１８が接続されている。さらに、第１の
ビームスプリッタ１２から分岐された原レーザ光（参照
光）は、このＡＯＭ１７を介して前記第３のビームスプ
リッタ１６に供給され、ここで懸垂碍子５からの物体反
射光と一致させて干渉されるようになっている。

【００１６】さらに、前記第３のビームスプリッタ１６
から出たレーザ光（干渉光）は、アバランシェフォトダ
イオード（ＡＰＤ）１９により電気信号に変換される。
このＡＰＤ１９に、復調部２５が接続され、ＦＭ信号と
して出力されたＡＰＤ１９の出力を対象物の振動速度に
比例した信号（以下、速度出力と略す）に変換する。得
られた速度出力には、対象物である碍子の揺れ等による
低周波成分や測定自体のノイズである高周波成分が含ま
れているため、ハンドパスフィルタ２６により必要な帯
域のみ取り出し、メモリ２７に記憶する。

【００１７】周波数解析部２８では、メモリ２７に記憶
されたデータの内、速度出力が最大となる部分のデータ
をＦＦＴ解析し、速度出力の卓越振動数とその振動数帯
でのレベルを求める。

【００１８】判定部２９には、１つの懸垂碍子連４の碍
子個数分の卓越振動数とその振動数帯でのレベルを記憶
する機能があり、各碍子の卓越振動数とレベルを相対比
較し、懸垂碍子の良否（クラック入り碍子の卓越振動数
は低い。また、特に損傷が大きいものは、応答レベルが
小さくなる。）を判定し、出力部３０に不良碍子の番号
を表示する。

【００１９】次に、この実施例における懸垂碍子５の振
動測定方法について説明する。図１に示すように、スピ
ーカ６から前記懸垂碍子連４に向けて連続音（正弦波）
を周波数スイープを伴いながら数秒間発生させ、各懸垂
碍子５を振動させる。これと同時に、図２に示すよう
に、レーザドップラ振動計８を動作させて．Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ光発生器１１からレーザ光をビームスプリッタ１
２，１３、レンズ１４を介して懸垂碍子連４に向けて照
射する。

【００２０】すると、このレーザ光は懸垂碍子５に反射
されて再びレンズ１４に入り、第２のビームスプリッタ
１３、ミラー１５を介して第３のビームスプリッタ１６
に入力される。一方、前述のように第１のビームスプリ
ッタ１２から分岐された原レーザ光は、ＡＯＭ１７を介
して前記第３のビームスプリッタ１６に供給されるの
で、ここで前記懸垂碍子５からの物体反射光と干渉され
る。

【００２１】そして、前記第３のビームスプリッタ１６
から出たレーザ光は、ＡＰＤ１９により電気信号に変換
され、この電気信号が復調部２５で速度出力に変換さ
れ、さらにバンドパスフイルタ２６で不要帯域が除去さ
れる。

【００２２】図３は健全な懸垂碍子５に生じた振動をＦ
ＦＴ解析した結果、図４はクラック入りの懸垂碍子５に
生じた振動をＦＦＴ解析した結果である。両図から明ら
かなように、健全な懸垂碍子５の卓越振動数は2.304KHz
であり、クラック入りの懸垂碍子５の卓越振動数はそれ
より低い2.206KHzである。なお、不良碍子の卓越振動数
が正常碍子のそれよりも低いことは、碍子の種類に限ら
ず共通している。また、碍子の損傷がひどいものについ
ては、ピーク値のレベルが大幅に低下する。従って、卓
越振動数及び応答レベルの相違から懸垂碍子５の良否の
判別が可能である。

【００２３】上記のように、本実施例では音圧により、
懸垂碍子５を振動させるので応答が高く、高Ｓ／Ｎ比で
懸垂碍子５の振動を検出することができる。従って、良
否判別の精度も高くなる。また、音圧はレーザと比較し
て広い範囲に拡散するので、正確にねらいを定めるよう
な必要がなく、検出時の手間が大幅に軽減される。 （実施例２）次に、本発明を具体化した別の実施例につ
いて図７〜９に従って説明する。

【００２４】前述したスピーカ６には増幅器３１を介し
て発振機３２及びＦ／Ｖ変換器３３が接続され、Ｆ／Ｖ
変換器３３で周波数の高低が電圧の高低に変換されるよ
うになっている。このＦ／Ｖ変換器３３には遅延補償装
置３４が接続され、前記スピーカ６の音の発生から懸垂
碍子５の振動に至るまでの両者間の距離に基づく時間的
な遅れを補償するようになっている。この遅延補償装置
３４には２ｃｈメモリ３５が接続され、Ｆ／Ｖ変換後の
発振周波数が記憶される。

【００２５】一方、前記レーザドップラ振動計８には復
調部２５、バンドパスフィルタ２６、実効値変換部３６
を介して２ｃｈメモリ３５が接続されている。この２ｃ
ｈメモリ３５に実効値変換部３６で変換された速度出力
の実効値が記憶される。この２ｃｈメモリ３５には判定
部２９が接続され、判定部２９では前記速度出力の最大
値の判定、このときの発振周波数の特定及び懸垂碍子連
４における他の懸垂碍子５との相対比較が行われる。そ
して、出力部３０において判定部２９の結果が出力され
るようになっている。

【００２６】次に、この実施例における懸垂碍子５の振
動測定方法について説明する。図７に示すように、スピ
ーカ６から前記懸垂碍子連４に向けて連続音を周波数ス
イープを伴いながら数秒から数十秒程度発生させ、各懸
垂碍子５を振動させる。これと同時に、前記実施例１と
同様にしてレーザドップラ振動計８を動作させて、レー
ザ光を懸垂碍子連４に向けて照射する。そして、実施例
１と同様の過程を経て第３ビームスプリッタ１６から出
たレーザ光は、ＡＰＤ１９により電気信号に変換され、
この電気信号が復調部２５で速度出力に変換される。さ
らに、速度出力はバンドパスフイルタ２６で不要帯域が
除去される。そして、実効値変換部３６で実効値に変換
され、この速度出力の実効値が２ｃｈメモリ３５に記憶
される。

【００２７】一方、スピーカ６からの音波の発振周波数
はＦ／Ｖ変換器３３で周波数の高低が電圧の高低に変換
される。さらに、この電圧は遅延補償装置３４で時間的
な遅れが補償された後、２ｃｈメモリ３５に記憶され
る。そして、判定部２９において、速度出力の最大値と
その条件下での発振周波数が特定される。その結果、卓
越振動数が低い場合又は応答が小さい場合には懸垂碍子
５が不良であると判断され、卓越振動数及び応答の大き
さが通常のばらつきの範囲内である場合には懸垂碍子５
が健全であると判断される。

【００２８】例えば、図８は健全な懸垂碍子５の発振周
波数と速度出力の関係を示すグラフ、図４はクラック入
りの懸垂碍子５の発振周波数と速度出力の関係を示すグ
ラフである。両図に示されるように、健全な懸垂碍子５
の卓越振動数は約2.3KHzであり、クラック入りの懸垂碍
子５の卓越振動数はそれより低い約2.2KHzである。

【００２９】上記のように、本実施例では碍子の良否判
別の精度が高い上に、ＦＦＴ解析が不要となるため、実
施例１に比べ回路構成が簡単なものとなる。また、速度
出力を実効値変換部３６で実効値処理をして速度出力の
平均化を行うのでノイズに対して強くなる。

【００３０】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば以
下のように構成してもよい。 （イ）前記各実施例ではスピーカ６から連続音を発生さ
せたが、その連続音に代えてパルス音を発生させるこ
と。 （ロ）音圧を発生させる方法として、碍子から離れた位
置で鉄板等を叩打し、そこから発生する打撃音圧で碍子
を振動させること。 （ハ）鉄塔を叩打し、その打撃音で碍子を振動させるこ
と。鉄塔塔脚を打撃し、碍子に生じた振動を周波数解析
した結果の例を図５，図６に示す。図５は健全な碍子に
生じた振動をＦＦＴ解析した結果、図６はクラック入り
の碍子に生じた振動をＦＦＴ解析した結果である。両図
に示されるように、健全な碍子の卓越振動数は2.304KHz
であるのに対し、クラック入りの碍子の卓越振動数はそ
れより低い2.187KHzである。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、振動検出装置が音圧発生源とレーザドップラ振動計
により構成できるので、軽便で検出精度が良く、確実に
送電線用碍子の良否を判別できるという優れた効果を奏
する。

【００３２】第２の発明によれば、卓越振動数及びその
応答レベルの相違に基づいて送電線用碍子の良否が容易
に判別できるという優れた効果を奏する。

【００３３】第３の発明では、遠く離れた鉄塔上にある
送電線用碍子が、音波を発生してから振動に到るまでに
時間的に遅れを生じるのを解消し、碍子の振動をＦＦＴ
解析することなく補償後の発生音の周波数と碍子の振動
応答の大きさとの関係に基づいて、碍子の応答が最大と
なるときの補償後の発生音圧の周波数及びその碍子の振
動応答の大きさを相対比較して碍子の良否が高精度で容
易かつ確実に判別できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を表し、懸垂碍子の良否を判
別するためのシステムを示す説明図である。

【図２】レーザドップラ振動計を示す説明図である。

【図３】健全な碍子の周波数と速度出力との関係を示す
グラフである。

【図４】クラック入り碍子の周波数と速度出力との関係
を示すグラフである。

【図５】健全な碍子の周波数と速度出力との関係を示す
グラフである。

【図６】クラック入り碍子の周波数と速度出力との関係
を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例２を表し、懸垂碍子の良否を判
別するためのシステムを示す説明図である。

【図８】健全な碍子の周波数と速度出力との関係を示す
グラフである。

【図９】クラック入り碍子の周波数と速度出力との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

５…送電線用碍子としての懸垂碍子、６…スピーカ、８
…レーザドップラ振動計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋月 優宏 愛知県名古屋市瑞穂区市丘町２丁目38番 ２号 (56)参考文献 特開 平３−72258（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−207964（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−272459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−20892（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄塔に取り付けられた送電線用碍子連中
   の各碍子に碍子の固有振動数付近の音圧を加えることに
   より前記碍子を共振させ、その振動をレーザドップラ振
   動計により検出して、各碍子相互間の卓越振動数とその
   振動応答の大きさを相対比較して碍子の良否を判別する
   ことを特徴とする送電線用碍子の良否判別方法。
2. 【請求項２】 鉄塔に取り付けられた送電線用碍子連中
   の各碍子に周波数スイープを伴いながら発生させた連続
   音圧を与えて前記碍子を振動させ、前記碍子の振動応答
   が最大となるときの共振波形を記録し、共振波形を周波
   数解析することで碍子の卓越振動数を求め、各碍子相互
   間の卓越振動数及びその振動応答の大きさを相対比較し
   て送電線用碍子の良否を判別することを特徴とする送電
   線用碍子の良否判別方法。
3. 【請求項３】 鉄塔に取り付けられた送電線用碍子連中
   の各碍子に周波数スイープを伴いながら発生させた連続
   音圧を与えて前記碍子を振動させ、音圧発生源から音圧
   が発生された後、送電線用碍子を前記音圧により振動さ
   せるまでの距離に基づく卓越振動数の出力レベルの遅延
   時間を補償し、補償後の発生音の周波数と碍子の振動応
   答の大きさとの関係を求め、各碍子相互間で碍子の応答
   が最大となるときの補償後の発生音の周波数及びその碍
   子の振動応答の大きさを相対比較して碍子の良否を判別
   することを特徴とする送電線用碍子の良否判別方法。