JPH08251739A - 電力用開閉装置の動作監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な耐久性、耐ノイズ性を備え、検出精度
および信頼性に優れた電力用開閉装置の動作監視装置を
提供する。 【構成】 光磁界センサ５１は、操作機構５３内の操作
ロッド５４の動作に対応する位置に設置される。操作ロ
ッド５４の２箇所には、Ｎ極とＳ極の磁気を有する被検
出体５５，５６が取り付けられる。投入時にはＳ極の被
検出体５６が、引外し時にはＮ極の被検出体５５が、そ
れぞれ光磁界センサ５１と対向する。測定回路５２は、
ドライブ回路６４からの電気信号を発光素子６５により
光信号に変換し、光ファイバ５７，５８を介して２つの
光信号を光磁界センサ５１に与え、光磁界センサ５１を
通過した２つの光信号を受光素子６６，６７により電気
信号に変換する。判定回路６８は、ドライブ回路６４か
らの信号と受光素子６６，６７からの信号とを比較し
て、動作状態とセンサ自身の判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力用開閉装置の開閉
動作状態を検出し、監視するための電力用開閉装置の動
作監視装置に係り、特に、位置検出機能を有する光磁界
センサを備えた電力用開閉装置の動作監視装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】変電所などの電力設備においては、隣接
発電所などの電力設備からの架空送電線より引き込まれ
た架線がブッシングに接続され、このブッシングからの
架線が開閉装置を介して変圧器に接続されている。開閉
装置は、このようにブッシングと変圧器との間に介在し
て、異常電流が発生した場合や点検作業時に電路の開閉
を行うための装置である。このような電力用開閉装置と
しては、多種多様の装置があるが、その中でも、空気の
数倍の絶縁能力を有するＳＦ₆ ガスを用いたガス絶縁開
閉装置は、他の開閉装置と比べて絶縁性能、消弧性能に
優れ、かつ小型化が容易であるという利点を有する。

【０００３】また、ガス絶縁開閉装置は、その充電部が
全て完全に金属容器内に収納されているため、外界の影
響を受けにくく、消弧媒体を外部に噴出することがな
い。このようなガス絶縁開閉装置の密封性の高さは、小
型化とあいまって、環境調和上で優れている。このた
め、近年の変電所などの電力設備においては、開閉装置
として、ほとんどガス絶縁開閉装置が使用されている。
また、近年の電力需要の増加に伴い、電力系統には高電
圧・大電流送電が要求されているが、その一方で変電所
などの電力設備の建設用地取得が困難となっているた
め、耐電圧特性に優れている上に、小型で安全性の高い
ガス絶縁開閉装置の要請が益々高まってきている。

【０００４】［１］従来の電力用開閉装置…図９ 上記のようなガス絶縁開閉装置の一例として、従来のパ
ッファ形の電力用開閉装置について以下に説明する。図
９は、垂直配置されたパッファ形の電力用開閉装置１の
一例を示している。この電力用開閉装置１においては、
ＳＦ₆ ガスを封入した密封ケース２内に固定電極３およ
び可動電極４が相対的に動作するように配置されてい
る。このうち、可動電極４には付属的にパッファ機構５
が形成されている。このパッファ機構５は、固定電極３
および可動電極４の開閉動作時に両電極３，４間にアー
クが発生した場合に、両電極３，４間に圧縮された絶縁
ガスを吹き付けてアークを消弧するように構成されてい
る。

【０００５】また、可動電極４には、絶縁ロッド６を介
して操作ロッド７が取り付けられている。この操作ロッ
ド７には、金属フランジ１６を介して操作機構８の操作
ピストン９が連結されており、操作ピストン９の上下動
によって可動電極４の開閉動作が行われるようになって
いる。なお、操作ピストン９は、アキュムレータ１０お
よび油圧ポンプ１１を有する油圧系の引外し用弁１２の
開動作によって下方に動かされ、この下方への動作によ
って可動電極４を固定電極３に投入するようになってい
る。

【０００６】［２］無接点の近接センサ利用の動作監視
装置…図９ 一般的に、図９に示すような電力用開閉装置１には、開
閉部の異常を予知する目的で、開閉動作を監視する動作
監視装置１４が設置されている。この動作監視装置１４
は、具体的には操作機構８に取り付けられている。従
来、このような動作監視装置１４は、図９に示すように
構成されている。すなわち、図９に示すように、操作機
構８の一部には監視ケース１５が設けられ、この監視ケ
ース１５内に金属フランジ１６が配置されるとともに、
監視ケース１５の一部には、無接点の近接センサ１７
ａ，１７ｂが設けられている。また、近接センサ１７
ａ，１７ｂは、監視ケース１５に固定されたセンサ取付
板１８に取り付けられている。

【０００７】より詳細には、これらの近接センサ１７
ａ，１７ｂは、金属フランジ１６を被検出体として、こ
の金属フランジ１６の接近に感応するように構成されて
いる。ここで、“被検出体”とは、電力用開閉装置１の
操作機構８の開閉操作に連動する動作部分を監視対象動
作部分としてこの監視対象動作部分の所定位置に取り付
けられ、この監視対象動作部分の動作に対応して動作す
るように構成された物体を示しており、センサの直接的
な位置検出対象を意味する。この図９の電力用開閉装置
１においては、一対の近接センサ１７ａ，１７ｂによっ
て、被検出体である金属フランジ１６の位置を検出する
ことにより、一方の近接センサ１７ａによって可動電極
４の閉状態を検出し、他方の近接センサ１７ｂによって
可動電極４の開状態を検出するように構成されている。

【０００８】また、これらの近接センサ１７ａ，１７ｂ
の検出信号は、これらの近接センサ１７ａ，１７ｂに接
続されたツイストペア線などのケーブル１９ａ，１９ｂ
によって図示していない中継盤まで伝送され、中継盤内
のセンサ受信器および計測部への入力信号となる。な
お、このような無接点の近接センサとしては、各種の動
作原理のセンサが存在するが、一例として、高周波発振
を利用したセンサがある。このセンサは、発振コイルに
被検出体である金属が接近した場合にセンサ回路のイン
ダクタンス（Ｌ）の変化および損失の変化で発振が停止
することを利用したセンサである。

【０００９】上記のような無接点の近接センサは、機械
的な接点を持たないことから、電力用開閉装置の累積動
作回数の増大に伴う接点部の摩耗、発錆、ごみの付着な
どの劣化によって動作が不安定になるというような不具
合を生じることがなく、耐久性に優れているという長所
がある。その反面、このような無接点の近接センサに接
続される信号ケーブルおよび電源ケーブルは金属製であ
るため、図９に示すように、これらのケーブルを電力用
開閉装置の動作監視装置に使用した場合、実際の変電所
などの環境下では耐ノイズ性が低いという短所がある。

【００１０】［３］一般的な光開閉センサ 上記のような無接点の近接センサの短所を克服するため
に、電力用開閉装置の動作監視装置のセンサとして、光
開閉センサを使用することが考えられている。この光開
閉センサは、光を利用して前述したような“被検出体”
の位置を検出するセンサであり、反射形方式と透過形方
式のものが知られている。このうち、反射形方式の光開
閉センサは、被検出体に光を照射し、その反射光を受光
部で集光することにより被検出体の接近を検出するもの
である。また、透過形方式の光開閉センサは、投光部と
受光部を対向させて配置し、この投光部と受光部間の光
の経路と交差する動作経路を有するようにして被検出体
を配置し、光の遮断によって被検出体の動作状態を検出
するものである。これらの光開閉センサは、いずれも、
被検出体の位置検出手段として光を用いるため、前述し
た無接点の近接センサに比べて、耐ノイズ性に優れてい
るという利点がある。

【００１１】ところで、電力用開閉装置に高い安全性が
求められる現在では、電力用開閉装置の動作監視装置の
センサに対して、機械的な接点を持つ装置では確保でき
なかった耐久性や無接点の近接センサでは得られなかっ
た耐ノイズ性に加えて、センサ自身の自己監視機能が求
められている。しかしながら、上記のような光開閉セン
サにおいては、耐久性や耐ノイズ性については満足でき
る反面、十分な自己監視を行うことはできない。

【００１２】すなわち、まず、反射形方式の光開閉セン
サにおいては、被検出体がセンサに接近する位置にあっ
て光を反射しているにも拘らず、センサの破損や光ファ
イバの断線などのセンサ自身の異常によって反射光を検
出できない場合には、電力用開閉装置の動作指令信号に
基づいてセンサ自身の異常を検出することができる。こ
れに対して、被検出体がセンサから離れていて光を反射
していない状態でセンサ自身に異常を生じた場合には、
このセンサ自身の異常を検出することができない。ま
た、透過形方式の光開閉センサにおいては、被検出体が
光を遮光していないにも拘らず、センサ自身の異常によ
って光を検出できない場合には、反射形方式と同様に、
電力用開閉装置の動作指令信号に基づいてセンサ自身の
異常を検出することができる。これに対して、被検出体
が光を遮光している状態でセンサ自身に異常を生じた場
合には、このセンサ自身の異常を検出することができな
い。したがって、いずれの方式の光開閉センサにおいて
も、自己監視を行うことはできない。

【００１３】［４］自己監視機能を有する光開閉センサ
の原理 このような光開閉センサの問題点を克服するために、特
開平５−３０３９２３号公報に示すような、センサ自身
の異常を検出できる光開閉センサが提案されている。こ
の自己監視機能を有する光開閉センサの原理は次の通り
である。すなわち、この光開閉センサは、まず、互いに
波長が異なり、かつ互いに位相が異なる２つの光源を備
えており、一方の光源を位置検出用光源、他方の光源を
自己監視用光源として使用している。また、光開閉セン
サの光の経路上の空間に位置検出部が設定され、この位
置検出部を出入りするフィルタが設けられる。このフィ
ルタは、電力用開閉装置の操作機構の開閉操作に連動す
る動作部分を監視対象動作部分としてこの監視対象動作
部分の所定位置に取り付けられ、この監視対象動作部分
の動作に対応して、位置検出部を出入りするように構成
されており、前述したような“被検出体”として機能す
る。また、このフィルタは、位置検出用光源の波長を遮
光し、自己監視用光源の波長を透過させるように構成さ
れる。そして、このような構成を有することにより、光
開閉センサによってフィルタからの光を受光し、電力用
開閉装置の動作監視と自己監視の両方を行うことができ
るものである。すなわち、位置検出用光源の位相と受光
した光信号との比較によりフィルタの位置を検出して電
力用開閉装置の開閉動作状態を把握するとともに、自己
監視用光源の位相と受光した光信号との比較によりセン
サの異常を検出することができる。

【００１４】［５］自己監視機能を有する光開閉センサ
の具体例…図１０、図１１ ［５−１］構成 上記のような自己監視機能を有する光開閉センサの具体
的な技術内容を、図１０と図１１を用いて説明する。こ
こで、図１０は、波長の異なる２つの光を用いて位置検
出を行う光開閉センサのシステムをブロックで示す構成
図であり、図１１は、図１０における各ブロックの出力
波形を示す出力波形図である。

【００１５】まず、図１０において、２１はパルス発生
器（ＰＧ）であり、図１１のａに示すようなパルスを発
生する。このパルスａは、図１０に示すデコーダ２２に
より図１１のｂとｃに示すような位置検出用と自己監視
用の２つのパルス列に分けられる。この２つのパルス列
ｂ，ｃは、位相が１８０度異なった交互に発生されるパ
ルス列であり、いずれも、図１０に示す２波長発光ダイ
オード２３とコンパレータ２８に入力される。

【００１６】ここで、図１０に示すように、２波長発光
ダイオード２３は、波長６６０ｎｍの赤色光（図１１の
パルス列ｂ）を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ１）３
０と、波長８９０ｎｍの赤外光（図１１のパルス列ｃ）
を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ２）３１とを備えて
いる。また、この２波長発光ダイオード２３には、発光
ダイオード（ＬＥＤ１）３０と発光ダイオード（ＬＥＤ
２）３１からの光を一括的に送り出す投光ファイバ２４
が接続されている。さらに、この投光ファイバ２４に対
向して受光ファイバ２６を持つ受光素子２７が設けられ
ており、この投光ファイバ２４と受光ファイバ２６との
間の空間に、位置検出部３２が設定されている。そし
て、この位置検出部３２をフィルタ２５が出入りするよ
うになっている。

【００１７】このフィルタ２５は、図示していない電力
用開閉装置の操作機構の開閉操作に連動する動作部分を
監視対象動作部分としてこの監視対象動作部分の所定位
置に取り付けられ、この監視対象動作部分の動作に対応
して位置検出部３２を出入りするように構成されてお
り、前述したような“被検出体”として機能する。ここ
で、フィルタ２５は、位置検出部３２内に挿入されて光
の経路上にあるａ位置と、光の経路から外れたｂ位置と
の間を移動するようになっている。また、このフィルタ
２５は、波長８９０ｎｍの赤外光のみを透過し、波長６
６０ｎｍの赤色光を遮光するように設定されている。

【００１８】さらに、受光素子２７には、前述したコン
パレータ２８が接続されている。このコンパレータ２８
は、前述したデコーダ２２からの位置検出用と自己監視
用の２つのパルス列ｂ，ｃと受光素子２７の出力波形
（図１１のｄまたはｅ）とを比較して、被検出体である
フィルタ２５の位置検出と、センサ自身の自己監視とを
行うように構成されている。

【００１９】［５−２］作用 ［５−２−１］光開閉センサにおける信号の流れ 上記のような構成を有する図１０の光開閉センサにおい
て、まず、パルス発生器２１で発生したパルスａは、デ
コーダ２２によって、位置検出用と自己監視用の２つの
パルス列ｂ，ｃに分けられ、この２つのパルス列ｂ，ｃ
は、２波長発光ダイオード２３とコンパレータ２８にそ
れぞれ入力される。次に、２波長発光ダイオード２３に
おいては、これらのパルス列ｂ，ｃの入力に応答して、
一方の発光ダイオード（ＬＥＤ１）３０によって波長６
６０ｎｍの赤色光（パルス列ｂ）を発光するとともに、
他方の発光ダイオード（ＬＥＤ２）３１によって波長８
９０ｎｍの赤外光（パルス列ｃ）を発光する。この赤色
光と赤外光は、投光ファイバ２４、位置検出部３２、お
よび受光ファイバ２６を介して受光素子２７に導かれ
る。

【００２０】ここで、フィルタ２５が位置検出部３２か
ら外れたｂ位置にある場合には、赤色光と赤外光は、位
置検出部３２を透過して、ともに受光素子２７に導かれ
る。この場合の受光素子２７の出力波形は、図１１のｄ
に示すようになる。これに対して、フィルタ２５が位置
検出部３２内にある場合には、赤色光はこのフィルタ２
５によって遮光され、赤外光のみがフィルタ２５を透過
するため、この赤外光２５のみが受光素子２７に導かれ
る。この場合の受光素子２７の出力波形は、図１１のｅ
に示すようになる。さらに、このようにして得られた受
光素子２７の出力波形（ｄまたはｅ）は、コンパレータ
２８に入力される。

【００２１】［５−２−２］コンパレータによる位置検
出アルゴリズム 上記のようなパルス発生器２１からコンパレータ２８ま
での信号の流れを前提として、コンパレータ２８におい
ては、次のような位置検出アルゴリズムにより、非検出
体であるフィルタ２５の位置検出が行われる。

【００２２】まず、コンパレータ２８は、デコーダ２２
からの位置検出用のパルス列ｂと、受光素子２７からの
出力波形（ｄまたはｅ）との比較を行う。ここで、前述
したように、フィルタ２５がｂ位置にある投光時には、
受光素子２７の出力波形は図１１のｄに示すようにな
り、この出力波形ｄは、位置検出用のパルス列ｂと同位
相のパルス列を含む。これに対して、フィルタ２５がａ
位置にある遮光時には、受光素子２７の出力波形は図１
１のｅに示すようになり、この出力波形ｅは、位置検出
用のパルス列ｂと同位相のパルス列を含まない。

【００２３】したがって、コンパレータ２８は、受光素
子２７の出力波形に図１１に示すような位置検出用のパ
ルス列ｂが含まれているか否かを判断することにより、
フィルタ２５の位置を検出することができる。すなわ
ち、受光素子２７の出力波形が図１１のｄである場合に
は、位置検出用のパルス列ｂが含まれているため、フィ
ルタ２５はｂ位置にあるものと判断し、図１１のｇに示
すように、位置検出の出力信号を発する。これに対し
て、受光素子２７の出力波形が図１１のｅである場合に
は、位置検出用のパルス列ｂが含まれていないため、フ
ィルタ２５はａ位置にあるものと判断し、図１１のｆに
示すように、位置検出の出力信号を発することはない。

【００２４】［５−２−３］コンパレータによる自己監
視アルゴリズム 上記のようなパルス発生器２１からコンパレータ２８ま
での信号の流れを前提として、コンパレータ２８におい
ては、次のような自己監視アルゴリズムにより、センサ
自身の異常の有無について自己監視が行われる。

【００２５】まず、コンパレータ２８は、デコーダ２２
からの自己監視用のパルス列ｃと、受光素子２７からの
出力波形（ｄまたはｅ）との比較を行う。センサに異常
がない場合には、フィルタ２５がａ位置にある遮光時と
ｂ位置にある投光時のいずれにおいても、受光素子２７
の出力波形は、図１１のｄまたはｅに示すようになり、
自己監視用のパルス列ｃと同位相のパルス列を含む。こ
れに対して、波長８９０ｎｍの赤外光を発光する発光ダ
イオード（ＬＥＤ２）３１から受光素子２７までの間に
異常がある場合には、受光素子２７の出力波形は、自己
監視用のパルス列ｃと同位相のパルス列を含まないこと
になる。

【００２６】したがって、コンパレータ２８は、受光素
子２７の出力波形に図１１に示すような自己監視用のパ
ルス列ｃが含まれているか否かを判断することにより、
センサの破損や光ファイバの断線などのセンサ自身の異
常の有無を判断することができる。すなわち、受光素子
２７の出力波形が図１１のｃまたはｄである場合には、
自己監視用のパルス列ｃが含まれているため、センサ自
身に異常はないものと判断し、図１１のｈに示すよう
に、異常検出の出力信号を発することはない。これに対
して、受光素子２７の出力波形に自己監視用のパルス列
ｃが含まれていない場合には、センサ自身に異常がある
ものと判断し、図１１のｉに示すように、異常検出の出
力信号を発する。

【００２７】［５−３］効果 上記のように、図１０の光開閉センサは、被検出体の位
置検出機能とセンサ自身の自己監視機能の両方を備えて
いる。そのため、このような光開閉センサを使用して電
力用開閉装置の動作監視装置を構成することにより、電
力用開閉装置の動作状態を監視することができるととも
に、センサ自身の異常の有無についても自己監視するこ
とができる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような反射形方式、透過形方式、あるいは自己監視機能
を有する各種の光開閉センサには、さらに、次のような
問題点がある。例えば、図１０の光開閉センサにおい
て、投光ファイバ２４から受光ファイバ２６に向かって
光が通過する際、この光は空間である位置検出部３２を
通っており、この意味で、光開閉センサは空間光伝送部
を有していると言える。このような空間光伝送部の存在
は、光開閉センサの感度の低下につながる。すなわち、
図１０の光開閉センサにおいて、投光ファイバ２４の投
光部や受光ファイバ２６の受光部は露出しており、これ
らの露出部には汚損や結露が生じる可能性がある。そし
て、このような汚損や結露などの外的影響を受けた場
合、光開閉センサの感度は極端に低くなり、センサとし
て十分な性能が得られなくなる可能性がある。このよう
な問題点は、自己監視機能を持たない他の光開閉センサ
にも同様に存在している。

【００２９】また、電力用開閉装置の動作監視装置に使
用される上記のような各種の従来のセンサは、機械的な
接点を有するものであっても、無接点の近接センサであ
っても、さらには、光開閉センサであっても、その方式
に関係なく、電力用開閉装置の動作状態を検出するため
に、複数の検出位置にセンサを設置しなければならな
い。代表例を挙げると、電力用開閉装置の投入状態
（「入」状態）と引外し状態（「切」状態）を検出する
場合には、それぞれの状態を検出する２つの位置にセン
サをそれぞれ設置する必要がある。そのため、多数の開
閉部を有する電力用開閉装置全体においては、センサ数
が多くなって構成が複雑化するとともに、センサからの
情報量が増加して情報処理が複雑になってしまい、コス
トも高騰してしまうという問題を生じることになる。

【００３０】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その第１の目
的は、十分な耐久性、耐ノイズ性を備え、検出精度およ
び信頼性に優れた電力用開閉装置の動作監視装置を提供
することである。また、本発明の第２の目的は、検出精
度および信頼性を損なうことなしに、センサの数をでき
る限り少なくすることにより、構成や情報処理の簡単な
電力用開閉装置の動作監視装置を提供することである。
さらに、本発明の第３の目的は、検出精度および信頼性
を損なうことなしに、高精度の自己監視機能を有する電
力用開閉装置の動作監視装置を提供することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は、開閉装置本体
とこの開閉装置本体の開閉操作を行う操作機構とを備え
た電力用開閉装置の動作監視装置において、電力用開閉
装置の動作状態を検出するためのセンサとして、ファラ
デー効果利用の光磁界センサを使用することを特徴とし
ている。

【００３２】請求項１記載の動作監視装置は、磁気を有
する被検出体と、ファラデー効果利用の光磁界センサと
を備える。ここで、磁気を有する被検出体は、電力用開
閉装置の操作機構の開閉操作に連動する動作部分を監視
対象動作部分としてこの監視対象動作部分に取り付けら
れる。また、ファラデー効果利用の光磁界センサは、監
視対象動作部分の動作に対応する位置に設置される。こ
の光磁界センサは、一対の光ファイバに接続されてこの
一対の光ファイバの両方からそれぞれ光を入射し、一方
の光ファイバから入射した光がこの光磁界センサを通過
して他方の光ファイバに入射するように構成される。さ
らに、この光磁界センサは、被検出体がこの光磁界セン
サの近傍に位置する場合には、光磁界センサを通過する
２つの光のうち、いずれか一方の光のみが被検出体の磁
気により遮光されるように構成される。

【００３３】請求項２記載の動作監視装置は、請求項１
記載の動作監視装置において、光磁界センサがさらに次
のように構成されたことを特徴としている。すなわち、
請求項２記載の動作監視装置において、光磁界センサ
は、ファラデー素子と２つの偏光子を備え、かつ、一対
の光ファイバの一方の光ファイバから入射した光が、一
方の偏光子、ファラデー素子、他方の偏光子の順番に透
過して他方の光ファイバに入射するように構成される。
この場合、２つの偏光子は、それぞれの光透過軸の傾き
が光の進行方向からみて互いに４５°の角度だけ異なる
ように設定される。また、ファラデー素子は、被検出体
が光磁界センサと対向して位置する場合のファラデー回
転角が４５°となるように設定される。

【００３４】請求項３記載の動作監視装置は、請求項２
記載の動作監視装置において、光磁界センサがさらに次
のように構成されたことを特徴としている。すなわち、
請求項３記載の動作監視装置において、光磁界センサ
は、ファラデー素子、２つの偏光子、および一対の光フ
ァイバを一体化して構成される。

【００３５】請求項４記載の動作監視装置は、請求項２
または請求項３に記載の動作監視装置において、ファラ
デー素子がさらに次のように構成されたことを特徴とし
ている。すなわち、請求項４記載の動作監視装置におい
て、ファラデー素子は、飽和磁界特性を有する材料から
構成され、飽和磁界以上の磁界に対するファラデー回転
角が４５°になるように設定される。

【００３６】請求項５記載の動作監視装置は、請求項１
から請求項４までのいずれか一つに記載の動作監視装置
において、被検出体がさらに次のように構成されたこと
を特徴としている。すなわち、請求項５記載の動作監視
装置において、被検出体は、操作機構の投入状態と引外
し状態において光磁界センサと対向する位置にそれぞれ
設置された２個の被検出体であり、この２個の被検出体
は互いに異なる極性を有する。

【００３７】請求項６記載の動作監視装置は、請求項１
から請求項５までのいずれか一つに記載の動作監視装置
において、光磁界センサがさらに次のように構成された
ことを特徴としている。すなわち、請求項６記載の動作
監視装置において、光磁界センサは、多重化して設置さ
れた複数の光磁界センサである。

【００３８】請求項７記載の動作監視装置は、請求項１
から請求項６までのいずれか一つに記載の動作監視装置
において、さらに測定手段を有することを特徴としてい
る。この測定手段は、光磁界センサを通過する２つの光
の強度をそれぞれ測定し、得られた２つの測定値によっ
て前記電力用開閉装置の動作状態を判定する手段であ
る。

【００３９】請求項８記載の動作監視装置は、請求項７
記載の動作監視装置において、測定手段がさらに次のよ
うに構成されたことを特徴としている。すなわち、請求
項８記載の動作監視装置において、測定手段は、得られ
た２つの測定値が同時に低下した場合に、光磁界センサ
自身が異常であると判定するように構成される。

【００４０】

【作用】

［１］光磁界センサの一般的な原理…図３ 本発明の作用を説明する前提として、まず、光磁界セン
サの一般的な原理について、図３を用いて説明する。こ
の図３に示すように、光磁界センサは、ファラデー素子
（磁気光学素子）４１、偏光子４２、および検光子４３
を有しており、ファラデー素子４１の厚さはＬ、外部磁
界の大きさはＨであるものとする。この光磁界センサへ
の入射光Ｐ_inは、偏光子４２を通過して直線偏光とな
り、この直線偏光はファラデー素子４１を通過する。こ
の場合、ファラデー素子４１の偏光面は、このファラデ
ー素子４１の厚さＬと外部磁界Ｈに比例して、角度θだ
け回転する。この現象がファラデー効果である。この関
係は、次の式（１）によって表現される。

【数１】θ ＝ ＶＨＬ… 式（１） ただし、θ：ファラデー回転角 Ｖ：ヴェルデ定数 Ｈ：外部磁界 Ｌ：ファラデー素子の厚さ

【００４１】ここで、電力用開閉装置の操作機構の開閉
操作に連動する監視対象動作部分に取り付けた被検出体
が動作した場合、この被検出体が磁気を有しているた
め、監視対象動作部分の動作に対応する位置に設置され
た光磁界センサに影響する外部磁界Ｈは変化する。その
結果、上記の式（１）から、外部磁界Ｈに比例してファ
ラデー回転角θが変化するため、検光子４３から出射す
る出射光Ｐ_out の出力（光量）も変化することになる。
したがって、この出射光Ｐ_out の出力（光量）を比較演
算することにより、磁気を有する被検出体の位置を検出
することができる。

【００４２】しかしながら、上記の検出原理は、被検出
体の有無に対する光磁界センサの出力の光量変化を単に
検出するものであるため、この原理をそのまま電力用開
閉装置の動作監視装置として適用した場合には、十分な
検出精度および信頼性が得られなくなってしまう。すな
わち、上記の検出原理を単純に適用した場合には、振動
や曲げによる光ファイバの光伝送損失の変動や光コネク
タ部における着脱による光損失の変化などにより、光磁
界センサの出力の光量が大幅に変動してしまい、検出精
度および信頼性が低くなるという問題点を生じることに
なる。

【００４３】［２］本発明の動作監視装置の作用 上記のような一般的な光磁界センサに対して、本発明の
動作監視装置の光磁界センサにおいては、一方の出射光
をディジタル的に検出することができるため、検出精度
および信頼性が向上している。この点について以下に説
明する。

【００４４】請求項１記載の動作監視装置においては、
まず、光磁界センサを使用していることにより、次のよ
うな作用が得られる。すなわち、光磁界センサには、機
械的な接点がないため、接点部の摩耗、発錆、異物の付
着などによって性能が劣化する心配がなく、耐久性に優
れている。また、光磁界センサを用いることにより、電
力用開閉装置近傍における信号伝送部分も含めて光学化
できるため、実変電所などの環境下であっても、電力用
開閉装置の動作に伴うノイズなどの影響を受けることが
なく、耐ノイズ性に優れている。そしてまた、光磁界セ
ンサにおいては、光開閉センサにおいて存在していた空
間光伝送部をなくすことができるため、この空間光伝送
部における汚損や結露の発生に起因する受光レベルの低
下を防止することができ、検出精度および信頼性を向上
することができる。

【００４５】このような光磁界センサによって得られる
作用に加えて、本発明の光磁界センサにおいては、さら
に次のような作用が得られる。すなわち、一対の光ファ
イバからの２つの入射光から２つの出射光が得られると
ともに、特に、被検出体の位置の変化に対応して、２つ
の出射光が「有」または「無」の状態に変化する。その
ため、この２つの出射光の「有」、「無」の組み合わせ
によって被検出体の位置をディジタル的に検出すること
ができる。したがって、光ファイバの振動や曲げ、光コ
ネクタ部の着脱によって生じる光信号の光量変化による
影響を受けることがなく、優れた検出精度および信頼性
が得られる。

【００４６】請求項２記載の動作監視装置においては、
図４の（Ａ）および（Ｂ）に示すような原理を有する光
磁界センサによって、被検出体の位置をディジタル的に
検出することができる。すなわち、図４の（Ａ）および
（Ｂ）において、光磁界センサは、ファラデー素子４４
と２つの偏光子４５，４６を有しており、この２つの偏
光子４５，４６の光透過軸の傾きは、光の進行方向から
見て４５°だけ異なるように設定されている。ここで、
強さがＨで向きが反対方向の外部磁界Ｈ１，Ｈ２を考え
る。ファラデー素子４４は、外部磁界の強さＨに対して
ファラデー回転角が４５°となるようにその材料および
寸法が選定されているものとする。

【００４７】まず、図４の（Ａ）は、偏光子４５、ファ
ラデー素子４４、偏光子４６の順番に光が透過した場合
を示している。この（Ａ）において、光磁界センサへの
入射光Ｐ_i1は、偏光子４５を透過することによって直線
偏光になり、ファラデー素子４４を透過する際に外部磁
界Ｈ１またはＨ２に対応して、その偏波面が互いに反対
方向にそれぞれ４５°回転する。そして、偏光子４６
（この場合は検光子として作用する）の光透過軸成分の
みが出射光Ｐ_o1として出力される。ここで、外部磁界が
Ｈ１の場合には、ファラデー素子４４の透過光の偏波面
が検光子として作用する偏光子４６の光透過軸と直交す
るため、出射光Ｐ_o1の強度は０となる。一方、外部磁界
がＨ２の場合には、ファラデー素子４４の透過光の偏波
面が検光子として作用する偏光子４６の光透過軸と平行
となるため、出射光Ｐ_o1の強度は、入射光Ｐ_i1の強度と
等しくなる。さらに、外部磁界が０の場合には、ファラ
デー素子４４を光が透過する際の偏波面の回転が起こら
ないため、ファラデー素子透過光の偏波面は検光子とし
て作用する偏光子４６の光透過軸に対して４５°傾いて
おり、出射光Ｐ_o1の強度は、入射光Ｐ_i1の強度の５０％
（ｃｏｓ² （４５°））となる。

【００４８】次に、図４の（Ｂ）は、（Ａ）の場合とは
逆方向に光が透過した場合、すなわち、偏光子４６、フ
ァラデー素子４４、偏光子４５の順番に光が透過した場
合を示しており、光磁界センサへの入射光Ｐ_i2は、偏光
子４６を透過することによって直線偏光になり、ファラ
デー素子４４を透過する際に外部磁界Ｈ１またはＨ２に
対応して、その偏波面が互いに反対方向にそれぞれ４５
°回転する。この偏波面の回転方向は、光の進行方向か
ら見て（Ａ）の場合とは反対になる。そして、偏光子４
５（この場合は検光子として作用する）の光透過軸成分
のみが出射光Ｐ_o2として出力される。ここで、外部磁界
がＨ１の場合には、ファラデー素子４４の透過光の偏波
面が検光子として作用する偏光子４５の光透過軸と平行
となるため、出射光Ｐ_o2の強度は、入射光Ｐ_i2の強度と
等しくなる。一方、外部磁界がＨ２の場合には、ファラ
デー素子４４の透過光の偏波面が検光子として作用する
偏光子４５の光透過軸と直交するため、出射光Ｐ_o2の強
度は０となる。さらに、外部磁界が０の場合には、ファ
ラデー素子透過光の偏波面は検光子として作用する偏光
子４５の光透過軸に対して４５°傾いており、出射光Ｐ
_o2の強度は、入射光Ｐ_i2の強度の５０％（ｃｏｓ² （４
５°））となる。

【００４９】以上の結果をまとめると、次の表１のよう
になる。ただし、ここでは光学部品における透過、反射
による光損失は無視している。

【表１】

【００５０】この表１より明らかなように、図４に示す
構成の光磁界センサを使用し、その両端から２つの入射
光Ｐ_i1，Ｐ_i2を入射して、それぞれの他端側から出射さ
れる出射光Ｐ_o1，Ｐ_o2の強度をそれぞれ検出した場合に
は、強さがＨで向きが反対方向の外部磁界Ｈ１およびＨ
２に対応する出射光Ｐ_o1，Ｐ_o2の強度は、Ｐ_o1の強度＝
０，Ｐ_o2の強度＝Ｐ_i2の強度（外部磁界Ｈ１の場合）、
および、Ｐ_o1の強度＝Ｐ_i1の強度，Ｐ_o2の強度＝０（外
部磁界Ｈ２の場合）に切り替わるため、外部磁界の有無
および方向をディジタル的に検出することができる。

【００５１】このような光磁界センサを電力用開閉装置
の動作監視装置に具体的に適用する場合には、一般的
に、操作機構の開閉操作に連動する動作部分を監視対象
動作部分として、この監視対象動作部分の所定の位置に
磁気を有する被検出体を取り付け、電力用開閉装置の投
入状態（「入」状態）と引外し状態（「切」状態）に対
応して、被検出体と対向する部分にそれぞれ光磁界セン
サを取り付け、被検出体の磁気により発生する磁界をこ
れらの光磁界センサによって検出するように構成すれば
よい。

【００５２】請求項３記載の動作監視装置においては、
ファラデー素子、２つの偏光子、および一対の光ファイ
バを一体化していることにより、光信号の光量変化によ
る影響を極力低減することができるため、その分だけ検
出精度および信頼性を向上できる上、構成を簡略化でき
る。

【００５３】請求項４記載の動作監視装置においては、
ファラデー素子を、飽和磁界以上の磁界に対するファラ
デー回転角が４５°になるように設定することにより、
光磁界センサの特性を安定させることができる。この点
について以下に説明する。すなわち、図４の構成の光磁
界センサを適用する場合には、被検出体が光磁界センサ
と対向する位置にある場合にファラデー素子透過光のフ
ァラデー回転角が４５°となるように、被検出体の磁
力、被検出体の光磁界センサの距離、ファラデー素子の
寸法などを設計する。しかしながら、このように設計し
た場合であっても、検出体の磁力の経年変化や被検出体
と光磁界センサの距離の組立交差によるずれなどによ
り、ファラデー回転角が４５°からずれてしまうことが
考えられる。このような状態においては、本来、光磁界
センサの出射光の強度が０になるはずの場合であって
も、無視できないレベルの光出力が検出されるようにな
り、誤検出を引き起こす可能性がある。これに対して、
請求項４記載の動作監視装置においては、飽和磁界以上
の磁界に対するファラデー回転角が４５°になるような
飽和磁界特性を有する材料をファラデー素子に使用する
ことにより、外部磁界のわずかな変化による光磁界セン
サの特性への影響を防止することができる。したがっ
て、電力用開閉装置の動作状態を長期的に安定して検出
することができる。なお、図５は、このような飽和磁界
特性の一例を示す特性図である。また、このような飽和
磁界特性を有するファラデー素子材料としては、例え
ば、光アイソレータに使用されるガーネット結晶などを
使用することが考えられる。

【００５４】請求項５記載の動作監視装置によれば、電
力用開閉装置の投入状態（「入」状態）と引外し状態
（「切」状態）において光磁界センサと対向する位置に
磁気を有する被検出体をそれぞれ設置し、この２つの被
検出体を互いに異なる極性とすることにより、一つの光
磁界センサによって、投入状態（「入」状態）と引外し
状態（「切」状態）の両方を検出することができる。し
たがって、２つの状態を検出するために２つ以上のセン
サを使用した場合に比べて、センサの数をできる限り少
なくすることができ、動作監視装置全体の構成や情報処
理を簡略化することができる。

【００５５】請求項６記載の動作監視装置においては、
光磁界センサを多重化して設置することにより、センサ
自身の自己監視を高精度に常時行うことができる。請求
項７記載の動作監視装置においては、測定手段によって
光磁界センサを通過する２つの光の強度をそれぞれ測定
し、得られた２つの測定値によって電力用開閉装置の動
作状態を自動的に判定させることができるため、電力用
開閉装置の自動監視が可能となる。請求項８記載の動作
監視装置においては、光磁界センサを透過する２つの光
の強度が同時に低下した場合にセンサが異常であると判
定する自己監視機能を有することにより、光磁界センサ
を多重化することなしに、簡略な構成でセンサ自身の自
己監視を容易に行うことができる。

【００５６】

【実施例】以下には、本発明による電力用開閉装置の動
作監視装置の実施例について、図面を参照して具体的に
説明する。

【００５７】［１］第１実施例…図１、図２、図６、図
７ ［１−１］実施例の構成…図１、図２、図６ 図１は、請求項１〜５，７，８の発明を適用してなる電
力用開閉装置の動作監視装置の第１実施例を示す図であ
り、特に、動作監視装置のシステムを示す構成図であ
る。この図１において、５１は光磁界センサ、５２は測
定回路、５３は電力用開閉装置の操作機構である。この
図１に示すように、光磁界センサ５１は、電力用開閉装
置の操作機構５３内の操作ロッド５４の動作に対応する
位置に設置されている。ここで、操作ロッド５４は、操
作機構５３内において開閉操作力を開閉部に伝達する部
材であり、本発明における監視対象動作部分に相当す
る。すなわち、この監視対象動作部分である操作ロッド
５４の２箇所には、被検出体５５，５６がそれぞれ取り
付けられており、これらの被検出体５５，５６は、操作
機構５３による開閉操作に連動して動作するようになっ
ている。これらの被検出体５５，５６には、Ｎ極とＳ極
の永久磁石がそれぞれ使用されており、電力用開閉装置
の投入状態（「入」状態）に対応する位置ではＳ極の被
検出体５６が光磁界センサ５１と対向し、引外し状態
（「切」状態）に対応する位置ではＮ極の被検出体５５
が光磁界センサ５１と対向するように設定されている。

【００５８】また、光磁界センサ５１は、一対の光ファ
イバ５７，５８を介して測定回路５２と光学的に接続さ
れている。ここで、測定回路５２はまず、一対の光ファ
イバ５７，５８における光磁界センサ５１の反対側の端
部にそれぞれ設けられたレンズ５９，６０と、これらの
レンズ５９，６０と光学的に結合されかつ光学的に互い
に組み合わされた３つのビームスプリッタ６１〜６３を
備えている。測定回路５２はまた、一定レベルの電気信
号を出力するドライブ回路６４と、このドライブ回路６
４からの電気信号を光信号に変換して第１のビームスプ
リッタ６１に対して光を出射する発光素子６５と、第
２、第３のビームスプリッタ６２，６３からの出射光を
それぞれ受光する２つの受光素子６６，６７を備えてい
る。なお、この場合、受光素子６６は、第３のビームス
プリッタ６３からの出射光を受光するように設置されて
おり、受光素子６７は、第２のビームスプリッタ６２か
らの出射光を受光するように設置されている。測定回路
５２はさらに、判定回路６８を備えている。この判定回
路６８は、ドライブ回路６４からの信号と２つの受光素
子６６，６７からの信号とを受取り、これらの信号を比
較して、電力用開閉装置の動作状態の判定とセンサ自身
の異常の有無の判定を行うように構成されている。

【００５９】図２は、光磁界センサ５１の詳細な構成を
示す図であり、（Ａ）は、光磁界センサ全体を示す構成
図、（Ｂ）は、偏光子間の光透過軸の傾きの関係を示す
説明図である。この図２の（Ａ）に示すように、光磁界
センサ５１は、一対の光ファイバ５７，５８の端部にそ
れぞれ設けられた２つのレンズ７１，７２、これらのレ
ンズ７１，７２と光学的に結合された２つの偏光子７
３，７４、第１の偏光子７３に設けられた反射面７５と
半透膜７６、第２の偏光子７４に設けられた半透膜７
７、および偏光子７３，７４間に挿入されたファラデー
素子７８を備えている。この場合、光ファイバ５７，５
８、レンズ７１，７２、偏光子７３，７４、およびファ
ラデー素子７８は、一体的に構成されている。また、２
つの偏光子７３，７４の光透過軸の傾きは、図２の
（Ｂ）に示すように、光の進行方向から見て４５°だけ
異なるように設定されている。さらに、ファラデー素子
７８は、図５に示すような飽和磁界特性を持つ材料によ
って構成されている。

【００６０】図６は、光磁界センサ５１の取り付け方法
の一例を示す構成図である。この図６に示すように、電
力用開閉装置の操作機構５３には監視ケース８１が取り
付けられており、この監視ケース８１にはセンサ取付板
８２が固定されている。そして、このセンサ取付板８２
に光磁界センサ５１が設置されている。

【００６１】［１−２］実施例の作用 ［１−２−１］信号の流れ…図１、図２ 以上のような構成を有する本実施例の動作監視装置にお
ける信号の流れは次の通りである。まず、ドライブ回路
６４から一定レベルの電気信号が出力され、この電気信
号が、発光素子６５と判定回路６８にそれぞれ入力され
る。発光素子６５ではこの電気信号が光信号に変換され
て第１のビームスプリッタ６１に対して出射される。こ
の光信号は、第１のビームスプリッタ６１によって直進
方向と９０°左方向（光の進行方向に対して）にそれぞ
れ５０％ずつ分配される。この分配された２つの光信号
成分のうち、直進方向の光信号成分は、第２のビームス
プリッタ６２によってさらに直進方向と９０°右方向
（光の進行方向に対して）との２方向に分配され、この
うちの直進方向の光信号成分だけが、レンズ５９を介し
て光ファイバ５７に入射される。一方、第１のビームス
プリッタ６１によって９０°左方向に分配された光信号
成分は、第３のビームスプリッタ６３によってさらに直
進方向と９０°左方向（光の進行方向に対して）との２
方向に分配され、このうちの直進方向の光信号成分だけ
が、レンズ６０を介して光ファイバ５８に入射される。

【００６２】このうち、一方の光ファイバ５７に入射さ
れた光信号は、この光ファイバ５７を介して光磁界セン
サ５１に入射されて、図２に示すような入射光Ｐ_i1とな
る。図２に示すように、この入射光Ｐ_i1は、レンズ７１
を介して第１の偏光子７３に入射され、この第１の偏光
子７３の反射面７５によって全反射された後、半透膜７
６によって互いに直交した２方向の直線偏光成分に分配
される。そして、この分配されたうちの一方の直線偏光
成分のみが、ファラデー素子７８を透過し、このファラ
デー素子７８において被検出体５５または５６によって
形成される外部磁界によってその偏波面が回転した後、
第２の偏光子７４に入射される。この直線偏光成分は、
この第２の偏光子７４の半透膜７７を透過することによ
り、第１の偏光子７３の光透過軸に対して４５°傾いた
直線偏光成分のみの出射光Ｐ_o1となり、レンズ７２を介
して光ファイバ５８に入射される。この出射光Ｐ_o1は、
光信号として光ファイバ５８を介して測定回路５２に戻
され、レンズ６０を介して第３のビームスプリッタ６３
に入射される。入射された光信号は、この第３のビーム
スプリッタ６３によって直進方向と９０°右方向（光の
進行方向に対して）との２方向に分配され、このうち、
９０°右方向に分配された光信号成分が受光素子６６に
よって受光される。

【００６３】また、他方の光ファイバ５８に入射された
光信号は、この光ファイバ５８を介して光磁界センサ５
１に入射され、図２に示すような入射光Ｐ_i2となる。図
２に示すように、この入射光Ｐ_i2は、レンズ７２を介し
て第２の偏光子７４に入射され、この第２の偏光子７４
の半透膜７７によって互いに直交した２方向の直線偏光
成分に分配される。そして、この分配されたうちの一方
の直線偏光成分のみが、ファラデー素子７８を透過し、
このファラデー素子７８において被検出体５５または５
６によって形成される外部磁界によってその偏波面が回
転した後、第１の偏光子７３に入射される。この直線偏
光成分は、この第１の偏光子７３の半透膜７６を透過す
ることにより、第２の偏光子の光透過軸に対して４５°
傾いた直線偏光成分のみの出射光Ｐ_o2となり、反射面７
５によって全反射された後、レンズ７１を介して光ファ
イバ５７に入射される。この出射光Ｐ_o2は、光信号とし
て光ファイバ５７を介して測定回路５２に戻され、レン
ズ５９を介して第２のビームスプリッタ６２に入射され
る。入射された光信号は、この第２のビームスブリッタ
６２によって直進方向と９０°左方向（光の進行方向に
対して）との２方向に分配され、このうち、９０°左方
向に分配された光信号成分が受光素子６７によって受光
される。

【００６４】さらに、受光素子６６，６７においては、
上記のように受光した光信号がそれぞれ電気信号に変換
され、各電気信号は、ともに判定回路６８に入力され
る。そして、判定回路６８においては、ドライブ回路６
４からの電気信号と、受光素子６６，６７からの各電気
信号とを比較判定して、電力用開閉装置の位置検出信号
またはセンサ異常判定信号を出力する。

【００６５】［１−２−２］位置検出および自己監視…
図７ 上記のような信号の流れを前提として、本実施例の動作
監視装置においては、次のようにして位置検出および自
己監視が行われる。図７は、図１の２つの被検出体５
５，５６と光磁界センサ５１との位置関係を示す説明図
であり、（Ａ）は投入時、（Ｂ）は引外し時をそれぞれ
示している。この図７に示すように、電力用開閉装置の
開閉操作による操作ロッド５４の動作に伴い、（Ａ）の
投入時には、２つの被検出体５５，５６がともに上方に
移動し、（Ｂ）の引外し時には、２つの被検出体５５，
５６がともに下方に移動する。これにより、光磁界セン
サ５１を配置している部分の外部磁界の向きも変化す
る。なお、本実施例における光磁界センサ５１の詳細な
検出原理については、すでに、図４を参照して作用の欄
で述べた通りである。

【００６６】すなわち、本実施例の光磁界センサを図４
の光磁界センサと対応させた場合に、図４の外部磁界Ｈ
１は、Ｎ極の被検出体５５の接近時の磁界に相当し、図
４の外部磁界Ｈ２は、Ｓ極の被検出体５６の接近時の磁
界に相当する。したがって、本実施例における光磁界セ
ンサ５１の入射光Ｐ_i1，Ｐ_i2と出射光Ｐ_o1，Ｐ_o2の関係
は、前記の表１によって与えられる。

【００６７】ここで、発光素子６５からの出射光の強度
をＰ_o 、２つの受光素子６６，６７の受光強度をＰ₁ ，
Ｐ₂ とし、光コネクタなどの光結合部における損失係数
をｋとして、表１の特性と信号の流れの説明から、これ
らの光強度Ｐ_o ，Ｐ₁ ，Ｐ₂の関係をまとめると、次の
表２に示すようになる。ただし、ここでは光学部品にお
ける透過、反射による光損失は無視している。

【表２】

【００６８】この表２より明らかなように、電力用開閉
装置の投入状態（「入」状態）と引外し状態（「切」状
態）に対応して受光素子６６，６７の受光状態が切り替
わるため、これらの受光素子６６，６７からの電気信号
の有無状態を判定回路６８によって判定することによ
り、電力用開閉装置の状態を容易に検出することができ
る。また、電力用開閉装置が投入状態（「入」状態）と
引外し状態（「切」状態）との中間の状態にある場合に
は、２つの受光素子６６，６７はともに受光状態とな
り、他の状態との差異が明確であるため、このような中
間の状態についても検出可能である。さらに、光磁界セ
ンサ５１自身の故障や光ファイバ５７，５８の断線など
の異常が発生した場合には、２つの受光素子６６，６７
の受光レベルはともに０となるため、これらの電気信号
とドライブ回路６４からの電気信号とを組み合わせて判
定回路６８で判定することにより、このようなセンサ自
体の異常についても容易に検出することができる。

【００６９】［１−３］実施例の効果 以上のように、本実施例によれば、電力用開閉装置の動
作状態を検出するためのセンサとして、光磁界センサ５
１を使用していることにより、機械的な接点がないた
め、接点部の摩耗、発錆、異物の付着などによって性能
が劣化する心配がなく、耐久性に優れている。また、光
磁界センサ５１を用いることで、電力用開閉装置近傍に
おける信号伝送部分も含めて光学化できるため、実変電
所などの環境下であっても電力用開閉装置の動作に伴う
ノイズなどの影響を受けることがなく、耐ノイズ性に優
れている。そしてまた、光磁界センサ５１においては、
光開閉センサのような空間光伝送部がないため、この空
間光伝送部における汚損や結露の発生に起因する受光レ
ベルの低下を防止することができる。したがって、光開
閉センサに比べて検出精度および信頼性が格段に向上し
ている。

【００７０】特に、本実施例においては、光磁界センサ
５１の２つの光出力の「有」、「無」の組み合わせによ
って被検出体５５，５６の位置をディジタル的に検出す
ることができるため、光ファイバの振動や曲げ、光コネ
クタ部の着脱によって生じる光信号の光量変化による影
響を受けることもない。したがって、この点から検出精
度および信頼性がより高くなっている。加えて、本実施
例においては、一対の光ファイバ５７，５８、ファラデ
ー素子７８、および２つの偏光子７３，７４を一体化す
ることによって、光信号の光量変化による影響をできる
限り低減することができるため、その分だけ検出精度お
よび信頼性がさらに高くなっている。そしてまた、ファ
ラデー素子７８を飽和磁界特性を有する材料によって構
成しているため、光磁界センサ５１の特性を長期に亘っ
て安定させることができる。さらに、本実施例において
は、光磁界センサ５１の２つの光信号が同じ光路を通る
ことを利用してセンサの自己監視を行うこともできる。

【００７１】しかも、電力用開閉装置の動作状態を検出
するためには、従来では、センサの方式に関わらず、少
なくとも２つ以上のセンサを設置する必要があったが、
本実施例においては、電力用開閉装置の投入状態
（「入」状態）と引外し状態（「切」状態）において光
磁界センサ５１と対向する位置に、Ｎ極とＳ極の磁気を
有する被検出体５５，５６をそれぞれ設置しているた
め、１つの光磁界センサ５１のみによって、電力用開閉
装置の動作状態を正確に検出することができる。その結
果、センサの数およびセンサからの情報量を少なくする
ことができ、動作監視装置全体の構成や情報処理を簡略
化することができる。

【００７２】［２］第２実施例…図８ 図８は、請求項６の発明を適用してなる電力用開閉装置
の動作監視装置の第２実施例を示す図であり、特に、２
つの被検出体と二重化して設置された光磁界センサとを
示す構成図である。この図８に示すように、電力用開閉
装置の操作機構５３内の操作ロッド５４の動作に対応す
る２箇所に、光磁界センサ５１ａおよび光磁界センサ５
１ｂが、操作ロッド５４を挟んで対向する形でそれぞれ
設置されている。これらの光磁界センサ５１ａ，５１ｂ
の各々の構成と作用は、前述した第１実施例の光磁界セ
ンサ５１と全く同様であるが、本実施例においては、２
つの光磁界センサ５１ａ，５１ｂの出力を比較すること
により、これらの光磁界センサ５１ａ，５１ｂの高精度
な自己監視を常時行うことができる。したがって、前述
した第１実施例よりも一層信頼性を向上させることがで
きる。

【００７３】［３］他の実施例 なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、他にも多種多様な変形例を実施可能である。例え
ば、第１実施例の変形例として、光磁界センサや測定回
路などの具体的な構成は適宜変更可能である。また、第
２実施例の変形例として、光磁界センサを３重以上に多
重化する構成も可能である。この場合には、さらに、シ
ステムの信頼性を向上することができる。同様に、被検
出体の数やその具体的な構成についても、適宜変更可能
である。被検出体を取り付ける監視対象動作部分につい
ても、操作ロッドに限定されるものではなく、開閉操作
に連動する動作部分であって、被検出体とそれに対向す
る光磁界センサとを適切に設置可能である限り、同様に
監視対象動作部分とすることが可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光磁界センサを使用してこの光磁界センサに逆方向の２
つの光を通過させるように構成したことにより、十分な
耐久性、耐ノイズ性を備え、検出精度および信頼性に優
れた電力用開閉装置の動作監視装置を提供することがで
きる。また、開閉操作位置に応じて複数の被検出体を設
置することにより、検出精度および信頼性を損なうこと
なしに、センサの数をできる限り少なくすることがで
き、構成や情報処理の簡単な電力用開閉装置の動作監視
装置を提供することができる。さらに、光磁界センサを
多重化するかまたは２つの光の強度を判定することによ
り、検出精度および信頼性を損なうことなしに、高精度
の自己監視機能を有する電力用開閉装置の動作監視装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力用開閉装置の動作監視装置の
第１実施例を示す構成図。

【図２】図１の光磁界センサの構成を示す図であり、
（Ａ）は、光磁界センサ全体を示す構成図、（Ｂ）は、
偏光子間の光透過軸の傾きの関係を示す説明図。

【図３】光磁界センサの一般的な原理を示す原理図。

【図４】本発明の動作監視装置に使用する光磁界センサ
の原理を示す図であり、（Ａ）と（Ｂ）は、光が互いに
逆方向に透過する場合をそれぞれ示す原理図。

【図５】本発明の動作監視装置に使用するファラデー素
子の飽和磁界特性の一例を示す特性図。

【図６】図１の光磁界センサの取り付け方法の一例を示
す構成図。

【図７】図１の２つの被検出体と光磁界センサとの位置
関係を示しており、（Ａ）は投入時を示す説明図、
（Ｂ）は引外し時を示す説明図。

【図８】本発明による電力用開閉装置の動作監視装置の
第２実施例を示す図であり、特に、２つの被検出体と二
重化して設置された光磁界センサとを示す構成図。

【図９】従来の電力用開閉装置の一例を示す構成図。

【図１０】従来の自己監視機能を有する光開閉センサの
一例を示す構成図。

【図１１】図１０における各ブロックの出力波形を示す
出力波形図。

【符号の説明】

４１，４４…ファラデー素子 ４２，４５，４６…偏光子 ４３…検光子 ５１…光磁界センサ ５２…測定回路 ５３…操作機構 ５４…操作ロッド ５５，５６…被検出体 ５７，５８…光ファイバ ５９，６０…レンズ ６１〜６３…ビームスプリッタ ６４…ドライブ回路 ６５…発光素子 ６６，６７…受光素子 ６８…判定回路 ７１，７２…レンズ ７３，７４…偏光子 ７５…反射面 ７６，７７…半透膜 ７８…ファラデー素子 ８１…監視ケース ８２…センサ取付板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉装置本体とこの開閉装置本体の開閉
   操作を行う操作機構とを備えた電力用開閉装置の動作監
   視装置において、 前記操作機構の開閉操作に連動する動作部分を監視対象
   動作部分としてこの監視対象動作部分に取り付けられ
   た、磁気を有する被検出体と、 前記監視対象動作部分の動作に対応する位置に設置され
   たファラデー効果利用の光磁界センサとを有し、 前記光磁界センサは、一対の光ファイバに接続されてこ
   の一対の光ファイバの両方からそれぞれ光を入射し、一
   方の光ファイバから入射した光がこの光磁界センサを通
   過して他方の光ファイバに入射するように構成され、か
   つ、前記被検出体がこの光磁界センサの近傍に位置する
   場合には、光磁界センサを通過する２つの光のうち、い
   ずれか一方の光のみが被検出体の磁気により遮光される
   ように構成されたことを特徴とする電力用開閉装置の動
   作監視装置。
2. 【請求項２】 前記光磁界センサは、ファラデー素子と
   ２つの偏光子を備え、かつ、前記一対の光ファイバの一
   方の光ファイバから入射した光が、一方の偏光子、ファ
   ラデー素子、他方の偏光子の順番に透過して他方の光フ
   ァイバに入射するように構成され、 前記２つの偏光子は、それぞれの光透過軸の傾きが光の
   進行方向からみて互いに４５°の角度だけ異なるように
   設定され、 前記ファラデー素子は、前記被検出体が前記光磁界セン
   サと対向して位置する場合のファラデー回転角が４５°
   となるように設定されたことを特徴とする請求項１記載
   の電力用開閉装置の動作監視装置。
3. 【請求項３】 前記光磁界センサは、ファラデー素子、
   ２つの偏光子、および前記一対の光ファイバを一体化し
   て構成されたことを特徴とする請求項２記載の電力用開
   閉装置の動作監視装置。
4. 【請求項４】 前記ファラデー素子は、飽和磁界特性を
   有する材料から構成され、飽和磁界以上の磁界に対する
   ファラデー回転角が４５°になるように設定されたこと
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力用開
   閉装置の動作監視装置。
5. 【請求項５】 前記被検出体は、前記操作機構の投入状
   態と引外し状態において前記光磁界センサと対向する位
   置にそれぞれ設置された２個の被検出体であり、この２
   個の被検出体は互いに異なる極性を有することを特徴と
   する、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載
   の電力用開閉装置の動作監視装置。
6. 【請求項６】 前記光磁界センサは、多重化して設置さ
   れた複数の光磁界センサであることを特徴とする、請求
   項１から請求項５までのいずれか一つに記載の電力用開
   閉装置の動作監視装置。
7. 【請求項７】 前記光磁界センサを通過する２つの光の
   強度をそれぞれ測定し、得られた２つの測定値によって
   前記電力用開閉装置の動作状態を判定する測定手段を有
   することを特徴とする、請求項１から請求項６までのい
   ずれか一つに記載の電力用開閉装置の動作監視装置。
8. 【請求項８】 前記測定手段は、得られた２つの測定値
   が同時に低下した場合に、前記光磁界センサ自身が異常
   であると判定するように構成されたことを特徴とする請
   求項７記載の電力用開閉装置の動作監視装置。