JPH07311233A - 電磁波測定記録装置、及び電磁波測定記録装置を用いた電気機器材の動作診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気機器やケーブルの運転状態の診断を非破
壊に、かつ運転を止めることなく、また非接触にて安全
に行うことが可能なこと。 【構成】 光電界センサヘッド２に接続された第１及び
第２の光ファイバ３，４と、装置本体１とを含み、上記
装置本体１は、光源５と、光検出手段７と、記録手段９
と、外部の信号処理手段１１に接続するインタフェイス
手段１０と、上記光源５の出力を調整する出力調整手段
６とを備えている。動作異常診断時に装置本体１により
測定した電磁波の波形と正常状態の波形との比較処理を
行うことにより電気機器材の動作異常および劣化状態を
診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、様々な電気機器材から
発生する電波や電磁ノイズの測定に用いる電磁波測定記
録装置、及び電磁波測定記録装置を用いた電気機器材の
動作診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機、変電所内変圧器、コンデ
ンサ等の電気機器材、それらを繋ぐケーブル等の動作異
常や劣化状態を診断するには、電気機器材に規定値以上
の電圧を印加して絶縁性能の試験や、電気機器材の一部
を取り出して単体動作確認試験等の検査を行っている。
検査には電気機器材の運転を停止したり電力の供給を停
止して実施する動作診断方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の動作診断方法では装置の運転を停止することが要求さ
れることから、電力の供給源にある電気機器材の場合に
はその影響は非常に大きい。例えば、製品等の生産に使
用している電気機器材の場合には、生産が中断されるの
で大きな損失を招く。

【０００４】また、通常の電気的な診断では、プローブ
を電気的に接触させて電圧波形等を検知しているが、こ
のとき高圧装置では安全上の問題も生ずる。

【０００５】それ故に本発明の課題は、電気機器材やケ
ーブルなどの運転状態の診断を非破壊に、かつ運転を止
めることなく非接触にて安全に行うことが可能な電磁波
測定記録装置、及び電磁波測定記録装置を用いた動作診
断システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、印加さ
れる電界に応じて透過する透過光の強度が変化するよう
構成された光電界センサヘッドと、該光電界センサヘッ
ドに接続された第１及び第２の光ファイバと、装置本体
とを含み、該装置本体は、該第１の光ファイバに接続さ
れた光源と、上記第２の光ファイバに接続され、上記透
過光を検出する光検出手段７と、検出された検出信号を
Ａ／Ｄ変換し信号波形を記録する記録手段と、該記録手
段から信号を読み出し、外部の信号処理手段に接続した
インタフェイス手段と、上記検出信号が一定のレベル内
となるように上記光源の出力を調整する出力調整手段と
を備えていることを特徴とする電磁波測定記録装置が得
られる。

【０００７】また、本発明によれば、上記光電界センサ
ヘッドと上記装置本体とは、互いに着脱可能に、かつ可
搬可能に分離された構成であることを特徴とする電磁波
測定記録装置が得られる。

【０００８】また、本発明によれば、電磁波測定記録装
置を用いた電気機器材の動作診断システムにおいて、正
常動作状態の電気機器材から放出される電磁波の波形を
記録しておき、動作異常診断時に上記装置本体により測
定した電磁波の波形と上記正常状態の波形との比較処理
を行うことにより電気機器材の動作異常および劣化状態
を診断することを特徴とする電磁波測定記録装置を用い
た電気機器材の動作診断システムが得られる。

【０００９】

【作用】本発明では、電気機器内から定常的に放出され
る電磁波やリレー、開閉機、モーター等の電気機器材に
おける導体間の間欠的な接触、非接触等によって発生す
る放電による電磁波の波形を検出し、正常動作状態の波
形を記録しておき、この正常動作状態の波形と、動作異
常診断時の波形とを比較することにより異常を検知す
る。

【００１０】上記の目的を達成するための電磁波を検出
するセンサとしては、忠実な波形の検出を行うために広
帯域な信号を検出可能で、かつセンサ以外の部分からの
擾乱や雑音の混入を除去できることが必要である。ま
た、診断対象となる電気機器材によっては、狭い場所で
の電磁波検出が要求されるので小型のセンサヘッドが必
要である。

【００１１】そこで、本発明ではセンサとして、電界強
度を透過光の強度変化に変換する光学素子をセンサヘッ
ド部として用い、光ファイバで検出信号を伝送する光電
界センサを用いる。特に上記光学素子として電気光学効
果を有する結晶を用いる方法は非常に広帯域特性が得ら
れる。その素子構造としては、光ファイバの出射光をレ
ンズで平行光として小型アンテナを取り付けた結晶中を
通過させて結晶中の電界により偏光状態を変化させ、検
光子で強度変化に変換した後、再び光ファイバに結合す
るパルク型素子と、結晶上に設けた光導波路により光学
素子とを構成する導波路型素子がある。通常、導波路型
の方がパルク型よりも１０倍以上検出感度が高い。

【００１２】本発明の電磁波測定記録装置では、測定の
自由度を広げるために測定データを記録する装置本体を
一体化した構成にすることより自由に持ち運び可能なシ
ステムとすることができる。さらに、比較処理を行う信
号処理装置とのインタフェイス手段を備え、上記光電界
センサでは出力信号レベルは光検出手段への入射光強度
に依存することを利用し、記録すべき信号のレベルを一
定の範囲内にするため、光源出力の出力調整器を備えて
いる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明による電磁波測定記録装置の一
実施例を示し、図２は電磁波測定記録装置、及び本発明
による電磁波測定記録装置を用いた電気機器材の動作診
断システムの一実施例を示している。

【００１４】図１を参照して、電磁波測定記録装置は、
装置本体１と、印加される電界に応じて透過する透過光
の強度が変化するように構成された光電界センサヘッド
２と、光電界センサヘッド２に接続されている第１の光
ファイバ３と、この第１の光ファイバ３と同様に光電界
センサヘッド２に接続されている第２の光ファイバ４と
を有している。

【００１５】装置本体１と光電界センサヘッド２とは、
互いに第１及び第２の光ファイバ３，４を介して接続さ
れており、全体として可搬型の電磁波測定記録装置を構
成している。第１及び第２の光ファイバ３，４は、一端
のそれぞれが光電界センサヘッド２に接続され、他端の
それぞれが光ファイバコネクタ２０を介して装置本体１
に接続されている。装置本体１には、光ファイバコネク
タ２０が着脱可能に接続される相手コネクタ（図示せ
ず）が取り付けられている。即ち、装置本体１と光電界
センサヘッド２とは互いに分離されており、光ファイバ
コネクタ２０により光電界センサヘッド２を脱着可能に
することができる。

【００１６】装置本体１は、図２に詳しく示すように、
装置本体１の内部に、第１の光ファイバ３の一端に接続
されたレーザ光源５と、第２の光ファイバ４に接続され
ている光検出器７と、検出された検出信号をＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換回路８と、Ａ／Ｄ変換した信号波形を記
録する記録装置９と、外部の信号処理装置１１に接続す
るためのインタフェイス回路１０と、検出信号が一定の
レベル内となるようにレーザ光源５の出力を調整する出
力調整器６とを有している。

【００１７】レーザ光源５は、光電界センサヘッド２に
光ファイバ３を介して光を送出する。光検出器７は、光
電界センサヘッド２から光ファイバ４を介して送られた
透過光を強度変調された光信号として検出し電気信号に
変換する。Ａ／Ｄ変換回路８は、検出信号をデジタル化
して記録装置９に送信する。記録装置９は、デジタル化
されたデジタル信号をフロッピーデスク等の記録媒体や
ＩＣメモリに記録する。インタフェイス回路１０は、記
録装置９から信号を記録されたデータとして読み出し、
外部の信号処理装置１１に接続する。

【００１８】この電磁波測定記録装置は、光電界センサ
ヘッド２、第１及び第２の光ファイバ３，４以外の部分
が装置本体１内に一体構成されている。

【００１９】図３は、本発明に用いる光導波路型素子に
よる光電界センサヘッド２の一実施例を示す。光電界セ
ンサヘッド２は、Ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）結晶基板である光導波路基板２２
と、この光導波路基板２２上にチタンを拡散した入射光
導波路５２と、入射光導波路５２から２本に分岐して結
合した位相シフト光導波路５３及び５４と、２本の位相
シフト光導波路５３及び５４が合流して結合した出射光
導波路５６により形成されている。

【００２０】入射光導波路５２の入射端には入力用の第
１の光ファイバ３が結合され、出射光導波路５６の出射
端には出力用の第２の光ファイバ４が接続されている。
また、位相シフト光導波路５３及び５４には１対の電極
５５が一対一に設置されている。１対の電極５５には一
対のロッドアンテナ２５が一対一に接続されている。

【００２１】図３において、第１の光ファイバ３からの
入射光２１は、入射光導波路５２に入射した後、位相シ
フト光導波路５３及び５４にエネルギーが分割される。
電界が印加された場合、ロッドアンテナ２５により電極
５５に電圧が誘起されて位相シフト光導波路５３及び５
４中には深さ方向に互いに反対向きの電界成分が生ず
る。

【００２２】この結果、電気光学効果により屈折率変化
が生じて位相シフト光導波路５３及び５４を伝搬する光
波間には印加電界の大きさに応じた位相差が生じ、それ
らが合流して出射光導波路５６に結合する場合に干渉に
より光強度が変化する。即ち、印加電界強度に応じて第
２の光ファイバ４に出射する出力光２４の強度は変化す
ることになり、その光強度変化を光検出器７で測定する
ことにより印加電界の強度を測定する。

【００２３】光電界センサヘッド２では、ロッドアンテ
ナ２５の長さを電磁波の波長に比べて充分に短く設定す
ることにより広い周波数帯域に渡って平坦な感度特性が
得られる。また、電界強度が大きい場合には、ロッドア
ンテナ２５を光導波路基板２２中に集積することも可能
であるので大幅な小型化が可能である。

【００２４】次に、図２に基づき、上述した電磁波測定
記録装置を用いた電気機器材の診断システムの一実施例
を説明する。光電界センサヘッド２は、例えば電動機や
その駆動装置等の対象とする機器１２やそれらを接続す
るケーブル１３の近傍の所定位置に置かれる。

【００２５】先ず、正常運転動作において一定時間に機
器１２から放出される様々の電磁波が光電界センサヘッ
ド２により光強度信号として変換されて光検出器７に送
られデジタル信号に変換されて記録装置９に記録され
る。測定終了後、そのデータはインタフェイス回路１０
を経てコンピュータ等から構成される外部の信号処理装
置１１に送られ、その信号処理装置１１中の記録部に保
存される。

【００２６】次に、機器１２の診断時には、上述の決め
られた同じ位置に光電界センサヘッド２を同じ状態で設
置し、電磁波を検出し記録装置９に記録される。測定終
了後、信号処理装置１１にデータを送り、当初に測定さ
れた正常動作時の波形データと周波数領域上、時間領域
上の比較処理や他の様々な変換処理されたデータを利用
した比較処理により異常の有無を検出する。

【００２７】本発明の電磁波測定記録装置を用いた電気
機器材の動作診断システムにおいては、正常動作時のデ
ータは１つだけでなく、運転条件が様々に変化した場合
のデータ等も記録して置き比較処理時に使用される。

【００２８】

【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明の電磁波測定記録装置によると、正常動作状態の電
気機器材から放出される電磁波の波形を記録しておき、
動作異常診断時に装置本体により測定した電磁波の波形
と正常状態の波形との比較処理を行うことにより電気機
器材の動作異常および劣化状態を診断するため、電気機
器やケーブルの運転状態の診断を非破壊に、かつ運転を
止めることなく、さらに、非接触に安全に行うことが可
能な電磁波測定記録装置、及び電磁波測定記録装置を用
いた電気機器材の動作診断システムが得られる。

【００２９】また、光電界センサヘッドの設置場所や使
用する光電界センサヘッドの種類、例えば応答周波数領
域の異なるセンサヘッドや測定電界強度範囲の異なるセ
ンサヘッドを適宜選択し、または組み合わせて使用する
ことにより、診断精度を向上させることができるととも
に、装置本体を一体化した構成にすることより自由に持
ち運びが可能となり、制約された測定個所にも使用可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁波測定記録装置の一実施例を
示す斜視図である。

【図２】図１の電磁波測定記録装置の動作及び電機機器
材の動作診断システムの一実施例を説明するためにブロ
ック図及び斜視図により構成を示した構成図である。

【図３】図１に用いた電磁波測定記録装置の光導波路型
素子による光電界センサヘッドの一実施例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ 光電界センサヘッド ３ 第１の光ファイバ ４ 第２の光ファイバ ５ レーザ光源 ６ 出力調整器 ７ 光検出器 ８ Ａ／Ｄ変換回路 ９ 記録装置 １０ インタフェイス回路 １１ 信号処理装置 １２ 機器 ２０ 光ファイバコネクタ ２２ 光導波路基板 ２５ ロッドアンテナ ５２ 入射光導波路 ５３，５４ 位相シフト光導波路 ５５ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 典保 東京都港区芝浦四丁目８番33号 株式会社 関電工内 (72)発明者 吉田 春夫 東京都港区芝浦四丁目８番33号 株式会社 関電工内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加される電界に応じて透過する透過光
   の強度が変化するよう構成された光電界センサヘッド
   と、該光電界センサヘッドに接続された第１及び第２の
   光ファイバと、装置本体とを含み、該装置本体は、上記
   第１の光ファイバに接続された光源と、上記第２の光フ
   ァイバに接続し、上記透過光を検出する光検出手段７
   と、検出された検出信号をＡ／Ｄ変換し信号波形を記録
   する記録手段と、該記録手段から信号を読み出し、外部
   の信号処理手段に接続したインタフェイス手段と、上記
   検出信号が一定のレベル内となるよう上記光源の出力を
   調整する出力調整手段とを備えていることを特徴とする
   電磁波測定記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁波測定記録装置にお
   いて、上記光電界センサヘッドと上記装置本体とは、互
   いに着脱可能に、かつ可搬可能に分離された構成である
   ことを特徴とする電磁波測定記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電磁波測定記録装置を用
   いた電気機器材の動作診断システムにおいて、正常動作
   状態の電気機器材から放出される電磁波の波形を記録し
   ておき、動作異常診断時に上記装置本体により測定した
   電磁波の波形と上記正常状態の波形との比較処理を行う
   ことにより電気機器材の動作異常および劣化状態を診断
   することを特徴とする電磁波測定記録装置を用いた電気
   機器材の動作診断システム。