JPH03161911A - 変圧器の温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業」二の利用分野 本発明は変圧器の温度異常上昇を検出するための温度検
出装置に関するものである。

Ｂ．発明の概要 本発明は、変圧器の温度異常上昇を検出する温度検出装
置において、変圧器の各測定部の温度変化を光ファイバ
温度センサで物理積に変換し、この物理量に対応する光
信号を計測して得られた情報を演算処理して光ファイバ
温度センサに沿った温度分布情報を求めることにより、
変圧器の各測定部の温度を直接測定司能にせしめ、各測
定部の温度を正確に測定することができるとともに、計
測値の信頼度を高めるようにしたものである。

Ｃ．従来の技術 変圧器またはこれと類似構造のりアクトル（本明細書で
はりアクトルを含めて変圧器と呼ぶ）の内部に発生する
無負荷損，負荷損はすべて熱となって鉄心や巻線の温度
を上昇させる。このため、鉄心および巻線と油との間の
熱交換（内部冷却）、油，空気または水との間の熱交換
（外部冷却）により変圧器内部に発生した熱を放散させ
る冷却方法がとられている。

ところが、鉄心や巻線の温度が異常に−Ｌ昇すると、絶
縁紙やプレスボードなどの繊維絶縁物の熱劣化や巻線の
焼損などの原因となる。そこで、この種の変圧器では、
日常の適確な保守，点検により、常時それらの機器の性
能の維持をはかり、異常箇所の早期発見につとめている
。

変圧器の温度異常を検出する従来技術として、第４図に
示す巻線温度測定装置がある。鉄心４ｌ３ の脚部に巻線４２を巻装してなる変圧器本体４３は絶縁
油を充填した変圧器タンク４４に収納されており、巻線
４２は変圧器タンク４４に取付けられたブッシング４５
を介して外部に導出される。

このブッンング４５に変流器４６を取付け、この変流器
４６で負荷電流に比例した電流を検出し、検出電流を感
温部４７に巻装された加熱コイル４８に流し、この加熱
コイル４８の温度と油温とが加わった感温部４７の温度
を測定器４９にて測定している。

Ｄ．発明が解決しようとする課題 従来技術に述べた巻線温度測定装置では、負荷電流に比
例した電流によって加熱された加熱コイル４８の温度と
、変圧器タンク４４内の油温の和から間接的に巻線温度
を測定しているため、事故４ 時の過電流によって変流器４６が飽和した場合に測定誤
差が生じるとともに、鉄心４１および巻線４２の部分的
損傷による極部加熱を検出することができなかった。し
かも、巻線４２の温度を間接的に測定するために測定値
の信頼性に欠けるなどの問題点がある。

本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、変
圧器の各測定部の温度を直接測定できる信頼度の高い温
度検出装置を提供することを目的とする。

Ｅ．課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、変圧器の各測定部
に配設された光ファイバ温度センサと、この光ファイバ
温度センサに沿った温度変化にともなう物理星に対応す
る光信号を計測する計測手段と、この計測手段により得
られた光信号の情報を演算処理して上記各測定部の温度
分布情報を求め、この温度分布情報に基づいて各測定部
の温度傾斜，時定数より温度異常情報を得る処理装置に
より変圧器の温度検出装置を構成する。

Ｆ．作用 各測定部の温度変化は光ファイバ温度センサにより、光
の振幅変化，波面回転，位相変化等の物理量に変換され
光信号として取り出される。この光信号の情報を演算処
理することにより、光ファイバ温度七ンサの各測定位置
の温度を直接測定することできる。

Ｇ．実施例 まず、本発明に用いられる光ファイバ温度センサについ
て説明する。この光ファイバ温度センサは、測定部の温
度を光の信号に変換して検出ずるオブティカルなセンサ
である。光ファイバ温度センづとしては、温度変化にと
もなう光の振幅変化，波面回転，位相変化等を利用する
ものがある。本実施例では、［−センサ技術ｊ　１９８
９年６月号，第３０〜第３４頁に開示されているラマン
散乱光を利用した分布型温度センサを用いることにした
。

このラマン散乱光利用分布型温度七ンヅは、光パルスレ
ーダの手法を用いて光ファイバに沿った温度分布を計測
することができる。光ファイバに光パルスを入射すると
、光ファイバ中を伝搬する光パルスの各通過点で散乱光
が生戊され、その散乱光の一部は後方散乱光として入射
端に戻る。この後方散乱光の遅延時間から後方散乱光の
発生位置を求めることができ、かつ後方散乱光に含まれ
７ るラマン散乱光強度から各位置の温度を求めることがで
きる。すなわち、後方散乱光に含まれるラマン散乱光は
、入射光より長波長のストークス光と、入射光より短波
長のアンチ・ストークス光の２成分からなり、その強度
はガラスの温度に対して敏感に変化する。また、このア
ンチ・ストークス光どスｌ・−クス光との強度比は、（
１）式に示すように入射光波長とガラスの組威（ソフト
波数）が決まれば、理論的に温度にのみ依存し、その強
度比は温度に比例する。

ν０二入射光波数 ｈ　．ブランク定数 Ｃ　・ファイバ中の光速 Ｔ　・絶対温度 ８ νｋ：シフト波数 Ｋ　：ボルッマン定数 Ｉａ：アンチ・ストークス光強度 ■ｓ：ストークス光強度 したがって、後方散乱光の遅延時間から各測定位置を求
め、その測定位置からのアンチ・ストークス光とストー
クス光の強度比を（１）式に従って演算することにより
、光ファイバの各測定位置の温度を求めることができる
。

次に、この光ファイバ温度センサを用いた本発明の−実
施例を第１図ないし第３図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す概略構或図で、変圧器
タンク１内には鉄心２の脚部に巻線３を巻装した変圧器
本体４が絶縁油とともに収納されている。このように構
成した油人変圧器５の測定部、例えば鉄心２と巻線３の
間，巻線３の外周面，変圧器タンク１の内側，変圧器タ
ンク１の外側に光ファイバ６を図示の如く配設し、この
光ファイバ６の一端に温度検出装置７を接続する。

この温度検出装置７は光ファイバ６中に生じるラマン散
乱光を利用して、光ファイバ６に沿った温度分布を検出
するもので、第２図に具体的な構戊を示す。本図におい
て二点鎖線で囲まれた部分は、光ファイバ６に沿った温
度変化にともなうラマン散乱光を計測する計測手段２０
を示し、パルス駆動回路２１，光ダイオード（Ｌ　Ｄ　
：ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）　２　２　＋光
分波器２３，光学フィルタ２４，２５，アバランシ・フ
ォト・ダイオード（ＡＰＤ：＾ｖａｌａｎｃｅ　Ｐｈｏ
ｔｏ　Ｄｉｏｄｅ）　２　６　＋増幅回路２７，高速平
均化処理装置２８により構成されている。

パルス駆動回路２１により発光ダイオード２２を駆動し
、光パルスを光分波器２３を介して光ファイバ６に入射
させる。この光パルスが光ファイバ６中を伝搬すると、
油入変圧器５の鉄心と巻線３の間に配設されたセンサ部
６　ａ　＋　巻線３の外周面に配設されたセンサ部６ｂ
，変圧器タンク１の内側に配設されたセンサ部６　ｃ　
＋変圧器タンクｌの外側に配設されたセンサ部６ｄの各
測定部で散乱光が発生する。各センサ部６ａ〜６ｄで発
生した散乱光の一部は、後方散乱光として再び入射側に
戻ってくる。この後方散乱光に含まれるラマン散乱光（
アンチ・ストークス光とストークス光）を光学フィルタ
２４．２５で分離し、アバランシ・フォト・ダイオード
２６で光電変換した後、増幅１１ 回路２７で増幅する。ここで増幅された各検出出力は、
高速平均化処理装置２８内でＡ／Ｄ変換された後、各遅
延時間に対応したメモリ内に加算されて収納される。同
様の操作をＭ回繰返した後、メモリ内にＭ回加算された
検出出力を操作回数Ｍで除算して平均化処理を施すこと
により、Ｓ／Ｎが改善され、非常に微弱なラマン散乱光
の計測が可能となる。

この高速平均化処理装置２８で平均化された各センサ部
６ａ〜６ｄの検出出力は、マイクロコンピュータ等の処
理装置２９で処理される。処理装置２９は各センサ部６
ａ〜６ｄで検出されたアンチ・ストークス光とストーク
ス光との強度比を（１）式に従って演算し、鉄心２の温
度θｌｌａ＋巻線３の温度θ。わ，絶縁油の温度θ８Ｃ
＋外気温度θｌｌｄｌ２ を計測する。この計測値から各測定部の温度傾斜，時定
数を比較し下記の条件が或立しない場合に、警報器３０
を駆動して光，音などのアラームを発する。

なお、図中３１は処理装置２９で処理された各種情報を
プリントするプリンタである。

第３図は温度検出装置７のアラーム判定フローチャート
を示すもので、計測が開始されると、各センサ部６ａ〜
６ｄからの検出出力が操作毎にそれぞれ判別される。こ
こで判別された各センサ部６ａ〜６ｄの検出出力は、遅
延時間に対応する平均化処理装置２８のメモリ内に加算
された後、操作回数Ｍで除算されて平均化される。この
平均化処即装置２８で平均化された各センサ部６ａ〜６
ｄの検出出力は処理装置２９に送られる。ここで、各セ
ンサ部６ａ〜６ｄの検出出力を演算処理して、鉄心２の
温度Ｏ。ａ，巻線３の温度θＲｂ＋絶縁油の温度（７　
１１０＋外気温度θ。６を計測する。この計測値から各
測定部の温度傾斜，時定数を比較して、下記条件が戊立
するかどうか判断する。

上記の条件が成立しないときには、変圧器の温度が異常
に上昇していると判断され警報器３０が駆動される。

したがって、このような構成によれば、光ファイバ６を
鉄心２と巻線３の間，巻線３の外周，変圧器タンク１の
内側，変圧器１の外側に配設することにより、変圧器の
各測定部の温度を直接測定することができるため、従来
の間接温度計測に比べて応答性および計測値の信頼度を
著しく向Ｌさせることができるとともに、各測定部の温
度を正確に測定することができる。

また、光バルスレーダの手法を用いることにより、後方
散乱光の遅延時間から各測定位置を特定することができ
るため、変圧器の鉄心２，巻線３等の部分的損傷による
極部加熱を容易に検出することが可能となり、かつ光フ
ァイバ６を通して変圧器の外から各測定部の温度異常を
監視することができる。

さらに、外気，絶縁油，巻線３，鉄心２の各部１５ の温度傾斜，時定数を比較することにより、鉄心２，巻
線３等の温度異常を的確に検出することができるため、
アラームに対する信頼度が高まる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変史しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

Ｈ．発明の効果 以−Ｌに述べたように、本発明によれば、変圧器の各測
定部の温度を光ファイバ温度センサで直接検出すること
ができるため、応答性に優れ、かつ計測値の信頼度を著
しく向上させることができる。

また、各測定部の温度傾斜を考慮し、変圧器の温度異常
上昇を的確に検出することが可能であるため、アラーム
に対する信頼度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の−Ｘ施例を示ず概略構威図、第２図は
同実施例に係る温度検出装置を示オブ「ノック図、第３
図は同実施例を説明するためのアラーム判定フローヂ．
１−　−　１−、第４図は従来のｌ１▲度検出装置を示
す概略構或図である。 １・・・変圧器タンク、２・・鉄心、３・巻線、４変圧
器本体、５・・・油入変圧器、６　・光ファイバ、６ａ
〜６ｄ・・センサ部、７　・温度検出装置、２０・・・
計測手段、２１・・パルス駆動回路、２２・・発光ダイ
オード、２３・・光分波器、２４．２５・・・光学フィ
ルタ、２６・・・アバランシ・フォト・ダイオード、２
７・・・増幅回路、２８・・・高速平均化処理装置、２
９・・処理装置、３０　・警報器、３１・・・プリンタ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）変圧器の各測定部に配設された光ファイバ温度セ
   ンサと、 この光ファイバ温度センサに沿った温度変化にともなう
   物理量に対応する光信号を計測する計測手段と、 この計測手段により得られた光信号の情報を演算処理し
   て上記各測定部の温度分布情報を求め、この温度分布情
   報に基づいて各測定部の温度傾斜時定数より温度異常情
   報を得る処理装置とを具備したことを特徴とする変圧器
   の温度検出装置。