JPS6277027A

JPS6277027A - 高電圧設備稼動状況の非接触遠隔検知及び遠隔監視方法とその装置

Info

Publication number: JPS6277027A
Application number: JP21285686A
Authority: JP
Inventors: フーベルト・ブレンドレ; フエリツクス・グロイテル; ヨーゼフ・モーゼレ; ローゲル・ペルキンス
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1987-04-09
Also published as: EP0218893A3; EP0218893A2

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】本発明は高電圧設備稼動状況の無接触で遠隔検知及び遠
隔監視方法とその装置に関するものである。電圧を加え
た高電圧設備は安全性の見地から周期的ないしは継続的
に監視し々ければならない。それ故、この設備の稼動状
況を継続的にそして無接触で制御ができるのであれば好
ましいことである。これには温度、電流、電圧の値を検
知することが浮び上がってくる。

高電圧設備において電流値と電圧値を知ることＶ′ｉ費
用のか＼る設備投資に結びついた問題である。一番困難
なことはことに大地にある測定器具に対して電気絶縁を
要求してｂることで、この絶縁には一時的又は持続的な
過電圧と過電流が出現したとき大きな負荷又は測定器具
の保護を必要としている。

回路網中の開閉動作時には、その時折々の電圧、電流値
、周波数と相対位相位置を把握することが測定施設に課
せられている違反のできない前提条件である。

過電圧用避雷器は常時監視されなくてはならない、また
避雷器に加わる応力はスパーク計数器によって捉えられ
る。

簡単な電圧モニターは、例えば給電網に電圧を加えるか
加えないかを決定するとき、たいてい望ましいものであ
る。

高電圧設備のもとで、過電圧用避雷器は非常に重要な位
置を占めてｂる。

金属酸化物の避雷器は今日ではスパークギャップのない
避雷器として低電圧でも高電圧領域でもますます広範囲
に使用されている。この避雷器には熱安定性に制限があ
るため実用上導入する際動作状態を常時（ないしは周期
的に）監視する必要がある。今日までこの監視は費用の
か＼る電流変換器と電圧変換器（積算電力損失の測定）
、ないしは間接的な、不正確な方法（例えば土台上に直
かれたｍＡＷ流計）によって行われている。動作中に金
属酸化物の避雷器はその構造と材料特性にもとづきある
制限された温度範囲でのみ熱的に安定である。この安定
化領域を踏み越えると、避雷器の破壊につながる非可逆
的な熱的な貫通破損が生じる。このため金属酸化物抵抗
体の直接温度監視が行われている。

この関連において、確立していることは検知器（ここで
は光センサ−）の技術と応用が広範囲忙成功しているこ
とである（雑９　Ｃ，０Ｖｒｅｎｅｔ　ａｌ、、Ａ、５
ＥＡＺｅｉｔｓｃｂ、ｒｉｆｔ　２−８４　ｕｎｄ　Ａ
ＳＥＡ。

Ｂａｄｅｎｅｒｓｔｒ、　ｓａ７．ｚｕｒｌｃｈ；Ｌｕ
ｘｔｒｏｎ、ｔＬｕｏｒｏｐｔｉｃＴｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ　Ｓｅｎｓｌｎｇ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ　Ｖｉｅｗ、
　ＣＡ９４０４５；Ｙｏｒｋ　ｖｅｎｔｕｒｅｓ　＆　
５ｐｅｃｉａｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ。

Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ　Ｓｏ　５３ＤＱ、　′ｔ−参照）
。また直接測定の司能性はＺｎＯセラミックスのフォト
ルミネッセンスで証明されてｂる（Ｇ、Ｅ、Ｐｌｋｅ、
　Ｓ、Ｒ９ＫｕｒｔｚのＰ、Ｌ、０ｏｕｒｌｅｙ、Ｈ，
Ｒ，Ｐｈ１ｌｉｐｐ　ａｎｄ　Ｌ、Ｍ、Ｌｅｖｉｎｓｏ
ｎ。

Ｋｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅθｃｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｚｎ
Ｏｖａｒｉｓｔｏｒｓ　；Ｅｖｉｃｌｅｎｃｅ　　ｆｏ
ｒ　　ｈｏｌｅ　　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　　ｔｏ
　　ｔｈｅｂｒｅａｋ　ａｏｗｎ　ｍｅｃｎａｎｉｓｍ
、Ｊ、ＡＰＰＩ、ｐｈｙｓ、５７．１２゜ｐ５５１２．
１５　Ｊｕｎｅ　１９８５を参照）。

広範な酸化金属混合物を保有するＺｎＯセラミックスの
バリスタ特性（即ち、強い電圧依存性のある電気抵抗）
はこ＼１０年来知られている（Ｍ、Ｍａｔｓｕｏｋａ、
　　Ｊａｐａｎ、　　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　　ｐｈｙｓ、
　　＋−０，７３６゜１９７＋、参照）。ＺｎＯバリス
タは現在低電圧ないし高電圧のいづれの領域でもスパー
クギャップなしの避雷器として広く利用されている（Ａ
。

Ｍｅｙｅｒ、　ＢＢＣＭｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ　％　
、　４８．１９８３．参照）。

特にこのバリスタは貫通破損領域におけるスパーク電圧
（Ｕ）と最大短絡電流（１）に関して極端な電気的非線
形（工ｏｃ　Ｕ”、こ＼でα＝２０〜１００）で、早く
て、急激なスパーク特性と短絡特性、大きいエネルキー
収容力、長寿命そして殆んど寸法にｍｌ限嘔れない点で
秀れている。今日までＺｎＯバリスタのこの興味深い電
気特性のみを利用してきた。しかしこれに並んで、ｚｎ
Ｏ−セラミックスは最近間らかになったことであるが、
他の特性がある、例えばエレクトロルミネンセンス効果
がそうである。

前述のことから稼動中の高電圧設備自体、とくに金属酸
化物の過電圧用避雷器（例えばＺｎＯバリスタ）の温度
、電圧状態と電流値を無接触で検知しようとする要求が
あることは明白である。

本発明の課題は以下にある、即ち高電圧設備の温度、電
圧、電流状態を検知し、評価し、そして自動監視、こと
に長距離の遠隔片押全行うため、簡単で確実な方法並び
にそれに適した長期間安定な装置、とくに金属酸化物の
過電圧用避雷器を提示することにある。この避雷器は再
現性ある結果を提供し、コスト的に有利である。

温度は高電位にある測定器具の少なくとも１個所で測定
すべきで、この場合良好な感度と短かい応答時間が−５
０むから２５０むの温度範囲で要求される。更にこの方
法が電磁的な外乱に対して鈍感であることが要求される
。

受動的な温度監視に対する主題は高電圧設備に熱接触し
ている少なくとも１個の温度依存形光センサーを少なく
とも１個の光導体と測定ユニット、判定ユニット及び表
示ユニットに利用することにある。固体、液体、気体の
温度依存する光学特性（吸収端ないし吸収線、オプトル
ミネッセンス、ないしエレクトロルミネツセンス、屈折
率、伸長性等）は検知素子に使用される。通接な検知素
子全選択する場合、主に温度範囲、精度、安定度等に関
係してくる。測定原理は変換効果が、例えば光導体に導
く場合、何にも影響を受けない（強度比、スペクトル線
の位置１時定数等の測定）ようになっている。検知素子
は抵抗の電気特性を喪失しなく、それＫもか＼わらず熱
接触が良好なように高電圧設備に設置される。

電流、電圧、周波数の監視に対する主題はＺｎＯバリス
タに見られるエレクトロルミ不ノセ／ス現象に基いてい
る。高電圧下にらるバリスタでは電流を運んでいる電子
はセラミックスの粒界で支配している電場Ｆ中で加速さ
れる。かくして、その電子は衝突によって所定の臨界電
場Ｆ０以上になるエネルギーを獲得し、バリスタ材中の
深い格子欠陥をイオン化する。その間生じた正孔が伝導
電子と丁度うまく再結合して光の放出を付随させること
ができ、この光は外部で測定可能である。光束りはＬ　＝　Ｙ　（Ｕ）・工として与えられる。こ＼で工は電流値でＹ　（Ｕ）は電
圧Ｖと幾何学的配置に依存する収率である。

Ｙ（Ｕ）は校正測定により決められ、臨界値Ｆ。

以上では殆んど電圧に無関係である。こうして光束りの
測定によりミ流値工と、既知の電流電圧特性Ｕ（１）か
ら、両者に付随して定まる電圧も決定できる。放出され
る光のスペクトル分布はセラミックスの添加物により影
響を受け、遠赤外からｈν＝Ｅ、を満たす波長領域にあ
る、ここでＥ、はセラミックス母材のエネルギーバンド
ギャップである（例としてＺｎＯではＥ　ｙ　＝３．２
　ｅＶ　１ＳｉＣではＥ、　＝　５．６θＶ）。

実際の応用では光はエネルギーを集める光学系（例えば
、光導体、鏡、レンズ等）を介して光センサ−（例えば
フォトダイオード、光増倍管等）Ｋ移し換えられる。こ
の場合、拶し換えは同時に電気絶縁も保証してくれる。

簡単な実施の場合、そのような配置は避↑４器のスパー
ク計数器で、これｉ″ｔｉｔｉ頼性、安価で、外乱に強
く、安全で尚かつ過負荷に耐えることができ、既存のバ
リスタ避雷器の一部に対し多額の費用をかけずに、組込
める。

高感度検知素子を使用すると、セラミックスの崩壊が始
まる寸前の領域で正常な動作状態のま＼ルミネッセンス
の時間経過を測定できる。

これによって電流、電圧値及び周波数と位相位置を決定
できる。セラミックスの非線形性はこうして最大電流値
を正確に決めるのに役立つ。

位相位置の曖昧さを±１８０°まで消すため、そのバリ
スタ素子にわずかな非７１称（一度強いＤＣ負荷を加え
て）をつけておく、この非２］称はルミネッセンスにも
伝播する。

一般に定式化されているが、バリスタのエレクトロルミ
ネソセ／スは大きい電流密度及び強い電場のある場所に
光ダイオードを挿入できる司馳性を初めて提供してくれ
た。この原理はバリスタ特性を有する全てのセラミック
ス（ＺｎＯ。

Ｓ　ＩＣ、Ｔ１０２　、　Ｓ　ｒＴ　ｉ　Ｏｓ　、ｚｎ
　Ｓ等＞Ｋ対して使用でき、発光強度とスペクトル分布
く関して広い範囲にわたって最適にしてくれる。ルミネ
ッセンスの光をセラミチフス自体でも吸収するので、セ
ラミックスの表面近くにある光エネルギーに依存する表
面層では利用できる光量には制限がある。

この表面層はどのように構成し、接角虫させるか考慮さ
れなければならない。

以下に図により詳しく説明された実施例にもとづき本発
明全記述する。

第１図に温度測定用に光導体を備えている過電圧用避雷
器の形状をしている高電圧設備の軸方向の断面図を示す
。過電圧用避雷器として有効な部分は多数のブロックを
積み重ねた円盤から作製されていて、この円ｍはバリス
タ本体１を形成している。２は大地にある土台で、３は
高電位にある留め金である。４は磁気ないしはプラステ
ィックの絶縁体である。この絶縁体の屋外用実施形状は
傘の形を呈している。温度感知光センサ５はバリスタ本
体１と光導体６を結合させている。光電気的な組立部材
から作製され、発信器具と受信器具を有する測定解析部
７は通報機能８（矢印で示している）に接続されている
。

実際の施行は第１図の模式的な構造に拘束されない。４
はガス絶縁した設備の外筒にもなる。

第２ａ図から第２Ｃ図には、光導体の固定と光結合法の
各種変形に対する部分的な断面図を伴う略図である。９
はバリスタ本体の円盤にある接触面である。１０は光セ
ンサ−５の埋込み個所である。残余の引用記号Ｆｉ第１
図の記号に対応している。

変形（２ａ）は光センサ−５と光導体６の終端を突出部
のおるバリスタ本体１のスリット中で固定したものであ
る。

変形（２ｂ）はバリスタ本体１の外囲に直接設置した埋
込み部１０による固定と光結合を示している。

変形（２Ｃ）はバリスタ本体１の隣合った円盤の接触面
９の間にある金属盤２０の引込んだ所に光センサ−５を
固定した場合を示している。

第３図では温度測定を目的として光導体を設えた若干の
過電圧用避雷器を示している。こ＼では多くの温度Ｔ、
＋　Ｔ２　＋・・・・Ｔｎ（この図ではＴ１１Ｔ２１Ｔ
３１Ｔ４　）　ｋ同時に検知できる。測定解析部７け光
を光導体を介して測定点まで送る（矢印工。で示しであ
る）。この場合、その光は一部逆に散乱される（矢印工
□で示しである）。任意の点での温度Ｔ１・・・・・Ｔ
Ｎは長い区間を経由して（例えば巻き付けであるとき）
、そして高電圧設備の多数の個所で同時に測定できる。

全ての引用符号は前記の図のものに対応している。

第４図は逆散乱した光の強度を第３図の方法に従って位
置の函数として示した略図である。

Ｓｒｉ光導体６に沿った位置（距離）座標であ夛、光導
体６の測定器側の終末から温度Ｔ１・・・・・Ｔ４を観
測しようとしている所までの距離ヲ示している。工、は
逆散乱された光の強度である。温度Ｔ、・・・・・Ｔ４
に対応するΔ工、Ｑ値は矢印の寸法線で示されている。

第５図は高電位側でエレクトロルミネッセンスを検知す
る装置を装備している高電圧設備の模式図である。大地
にある土台２は高電圧設備１１金のせていて、この場合
、過電圧用避雷器である。この避雷器の高電位側には、
エレクトロルミネッセンスを検知するための装＃１２が
あシ、この装置１２は同じように繰返えす組立部材とし
て作成されていて、光導体６のための貫通部１３を保有
する。３は高電位側にある上部留め金である。

第６図はエレクトロルミネッセンスを検知する装置を保
有し抵電位側に装備された高電圧設備である。引用符号
はそれぞれ第５図に対応している。

第７図は第５図ないしは第６図の引用符号１２に対応す
るエレクトロルミネッセンスヲ検知する装置の断面図で
ある。組立ユニットとして装備されて込るこの装置の断
面は円環状ないしは多角形である。即ち、本体は回転対
称の単一部品又は底面としては等辺多角形の単一部品か
ら形成できる。絶縁外筒１４には各端面ごとに金属ブロ
ック１５が固定してあり、このブロック１５は熱伝導を
良くするために埋込み部材１６から成る各基材中に埋込
まれている。儒ブロック１５の各外側端面に接触面１７
があり、この接触面は高電圧設備の隣接する組立ユニッ
トを電気的及び機械的に接続することを保証している。

絶縁外筒１４はバリスタ本体１のエレクトロルミネッセ
ンスを検知する光導体６を受け入れるための貫通部１３
を設けている。

第８ａ図と第８ｂ図には、放射状の光結合器を保有する
集光用光学系の側面図と立面図が示されている。光導体
６の１本の繊維終端はバリスタ本体１の円柱状外面に放
射状に取付けである。

第９図にはガラスプリズムを介した光結合用光学構成体
の立面図を示しである。ガラスプリズム１８は底面ごと
に半円柱状に取付けて、バリスタ本体を中心にしてｊ４
１７囲んでいる。光導体乙の接続部に対して照射した光
を全部集中させるように、各プリズム＋８Ｖｉ場所に依
存する屈折率を保有している。

第１０図は光導体のコイルを介する光結合器を保有する
集光用光学系の立面図と側面図を示している。光導体６
の単−繊維はバリスタ本体１をのせる側では平にしコイ
ル状にして巻きつけである。コイルの固定には合成物質
の接着剤から成る被覆（埋込み部）１９全備えている。

光導体６の繊維の直径はこの図中では誇張して描かれて
いる。

実施例１、温度測定（第１図、第２ａ図参照）。

温度監視している高電圧設備として２本の並列接続括れ
た円柱から成る高電圧用避雷器がある。絶縁体４は直径
３５０１で、この絶縁体４と土台２の高さは合わせて１
７００ｍ１＋になる。

有効部分はバリスタ本体１（添加物を有するＺｎＯ）の
ブロックから形成されていて、このバリスタ本体１はシ
リコン合成物質に部分的に埋め込まれている（こ＼では
図示していない）。

光導体６は光ファイバ（商品名、フィブリオブシ＃　−
Ｆｉｂｒｏｐｅｉｌ　−Ｏ８Ｆ　２０ｏＡ　）から作ｉ
Ｈされて込て、内径は２００癖で長さはｓｏｍである。

バリスタ本体１の上部円盤の周囲に：　１　ｗｔ　％Ｃ
Ｏ添加したＺｎＯの多結晶から成るフォトルミネッセン
スを示す光センサ５が設置されている。

光導体６は第２ａ図に従うとバリスタ本体１を利用する
のにシリコン樹脂により埋込み部１０として固定され、
光センサ５に接続されて−る。

この配置に対する変形はバリスタ本体１であるＣＯ添加
ＺｎＯセラミックスを直接光センサ５として使用するも
のである。測定解析部７け１個のレーザ°−（Ｈｅ−Ｎ
ｅ　Ｌ／−ザ、出力約０．２　ｍＷ　）、２個の元フィ
ルターと１個のフォトダイオードを装備している。フォ
トルミネッセンスはレーザーを介して励起される。検出
は５ｉ−Ｐ■Ｎ−フォトダイオードで行われ、スペクト
ル分解は２個の低域フィルタで行われる。１個のフィル
タは温度依存するフォトルミネッセンス信号Ｋｎして波
長領域６８０〜７２０　ｎｍで完全透過しく吸収端は約
６７０　ｎｍ　）、一方もう１つのフィルターはたソ半
透明である（吸収端は約７２０ｎｍ）。両方の強度比は
除算回路で電気的に調べられ、温度ＫＯみ依存している
。検量線にょ勺バリスタ本体１０円盤温度は一６ｏむが
ら２００むの領域にわ友シ検査ちれる。

測定解析部７はレーザの代りにＧａＡｓＰ発光ダイオー
ドにそして１個又は２個の光ダイオードの代りに１個又
は２個の光増倍管で装備することかで今、光ファイバの
分岐部全保有している。

実施例２、温度測定。

温度測定は実施例１に述べた方法に似た方法で行われる
。しかしスペクトル分解は測定解析部７で行われる。フ
ォトルミネッセンス信号は輻射光に対し垂直な面から約
５°傾いた干渉性バンドパスフィルタ（中心波長約７　
Ｉ　Ｏａｍ、ハンド幅約２０　ｎｍ　）を介し、第１の
検知器（フォトダイオード）に導かれ、この検知器は第
１の電気信号を発生する。このフィルタで反射された光
の１部は第２の検知器（フォトダイオード）に導かれ、
この検知器は第２の電気信号を発生する。校正曲線によ
り両電気信号の比から所望の温度が明らかになる。

実施例６、エレクトロルミネッセンスによる電流電圧測
定（第５図、第７図参照）。

を流ないし電圧を監視している高電圧設備として第５図
に模式的に似せた過電圧用避雷器１１が使用される。全
長は約２９５０ｍ＋ａ、外側の直径が約６５０ｎである
。主要部は互に層をなしているＺｎＯバリスタの円盤の
ブロックからできている。第１図の模式図によるエレク
トロルミネッセンスを検知する装置１２は、直径８０ｍ
ｍで高さ３０−のバリスタ本体１（ドープしたＺｎＯ）
から作製されている。銅ブロック１５は円柱状で、バリ
スタ本体と同じ直径である。熱伝導を良くし固着するた
めの埋込み部１６はシリコンからできている。図７で向
い合わせに離した。Ｉ’ｆｌ立フランジとして形成され
ている接触板１７はＡ／からできている。全体Ｆｉ磁製
の絶縁外筒１４である。この外筒１４Ｆｉ第７図の変形
で上部端面に襟付の傘を設けている。集光用光学系とし
て、１個の光導体６　（Ｆｉｂｒ（＋ｐｓｉｌ　Ｑ、５
Ｆ１０００Ａ）を使用している。この光導体６は内径１
０００μｍであり、絶縁外筒１４の内部でプラスティッ
クガラスから成る所定形状の留め具のところに固定して
、光導体６の終端がバリスタ本体１０半分の高さに位置
し、放射状に取シ巻きこの本体１の外面から３０１１の
間隔に置かれている（第７図の変形）、光導体は避雷器
１１の内部で大地に導かれる（第５図と第７図の変形）
。光導体６の全長は約１００Ｉｎである。

測定解析部の課題は一方で集めたエレクトロルミネッセ
ンスの全強度を測定することで、この強度はバリスタ本
体１を流れる電流に比例している。また他方ではルミネ
ッセンスのスペクトル位置を７００　ｎｍの波長のとこ
ろで調べることで、このスペクトル位置からバリスタ本
体の温度が校正曲線にもとづき決定される。これにより
温度変化に関して修正すべき比例係数が決められ、この
係数がエレクトロルミネッセンスの全強度、またこの強
度により電流値及びバリスタ本体１に加わっている電圧
値に対する基準となる。

第１０方法に従って入射光は光繊維結合部（分岐部）を
介して２本の光繊維に分割される。

光導体から形成されるこの２本の内１本のチャンネルは
１個の光検知器に直接接続される。この検知器は光の全
強度を測定するために使われる（第１の信号は全強度釦
比例する）。第２のチャンネルは帯域端フィルタ（吸収
端波長約７２　ｏ　ｎｍ　）を介して同じように１個の
光検知器に接続される。

この検知器は第２の信号を引き渡す。これ等の信号の比
から校正曲ｆＳ　ｆｆｉ介してバリスタ本体１の温度が
決定きれる。一方第一の信号から一対応する温度補正を
考慮して一定流値工ないしは電圧Ｕが明らかになる。

実施例４、電流及び電圧値測定（第８ａ図と第８ｂ図参
照）。

実施例３に似たように電流値と電圧値の測定が行われる
。しかし第８ａ図と第８ｂ図に似た配置が集光用光学系
として使用される。

バリスタ本体１の外筒に垂直で放射状に指向する６つの
光導体の束（照光専用ガラス繊維導体、Ｆａ、Ｖｏｌｐ
ｉ　ＡＧ、　Ｕｒｄｏｒｆ　ＣＨ）が１２０ｍごとに置
かれている。各束Ｖｉ５．５ｖｍの直径を有し、１個の
プラスティックガラスのホルダととに固定されている。

装置１２の内部で３つの光導体の束は直径約６朋の単体
Ｋまとめられている。

この束は下部接触板（組立フランジ）１７を貫通してい
る。これ等の光導体の束は約１０ｍの長さをもっている
。

測定解析部には入射光がその光線に対して垂直な平面か
ら約１０°傾いた干渉・（ンドバスフィルタ（中心波長
約７１０ｎｍ）ｉ通過し、第１の光検知器に導かれる（
第１の信号）。このフィルタにより反射される光は第２
の光検知器に与えられる（第２の信号）。これ等の信号
の比により、前記のように、バリスタ本体１の温度が定
まシ、一方では両は号の和が全党強度、そしてこの値に
よって電流強度ないしは電圧に比例する値を与えてくれ
る。

光を導くため他の長い光導体の束（直径６朋）を使う代
りに、装置１２内に短焦点距離レンズと屈折が連続的に
変化しているレンズを介して内径約１０００μｍの１本
の光導体のところに光を導くことができる。この光導体
は数百メートルの長さＫでき、この方法で大きな伝送損
失もなくコスト的に有利な遠距離伝送を実現できる。

こ＼で記述した全ての方法及び装置において、ＺｎＯバ
リスタにＣＯを添加して得たルミネッセンスが利用され
ている。

光検知器として５ｉ−ｐ工Ｎ−フォトダイオード（ＵＤ
Ｔ　−１２２Ａ／２５００　）ならびに光増倍管（Ｒ（
！Ａ４８３２）　　が使用される。後者では一流値工に
対する応答感度をμＡの領域まで低減してくれる。

一方フオドダイオードを使用するとこの限界はｍＡの領
域になる。

全ての実施例に対してそれに応じた適切な校正測定が行
われている。

粗い監視（例えばスパーク計数器）の場合では、余計な
温度測定をやめ、たＶ光の全強度のみ測定される（この
場合、スベクートル位置を決める必要はない）。

本発明は実施例に関して制限がない。フォトルミネッセ
ンスによる温度測定を行うため、高電圧設備は酸化物セ
ラミックスの組立部材で装備されるか、又は適当な個所
に特別に設置した７にミネツセンス層全保有できる。し
かし温度測定を行いそれを記録するためには、酸化物セ
ラミックスの組立部材、ないしは電気的負荷が印加され
ている過電圧用避雷器のエレクトロルミネッセンスも高
電圧設備として直接導入できる。

電流、電圧値以外に過電圧用避雷器に印加されている電
圧の周波数も上記エレクトロルミネッセンス法により決
定できる。遠隔地にある器具の電流、電圧値はエレクト
ロルミネッセンスによって複数の個所で個々に検知され
、光学的に遠方に導き、１個所で集中的に価値できる（
温度測定のための第５図を参照）。エレクトロルミネッ
センスにより過電圧用避雷器のスパーク数及び過電圧と
スパーク電流の大きさとその持続期間を測定し、表示し
そして記録することができる。更に電流正負の半波をそ
れぞれ個別に、及び交流電圧下で稼動している高電圧設
備の位相位置をエレクトロルミネッセンスで検知し、記
録できる。このようにするには上記に似た電子的手段が
導入されることになる。

ルミネッセンス特性のあるバリスタ本体としてはＺｎＯ
，Ｓｉ　Ｏ，ＴｉＯ２，ＺｎＳ、ＳｒＴｉＯ３の一成分
ないしは複合成分を母材とした強電圧依存電気抵抗体か
ら成るセラミックス組立部材を見つけることができる。

ＺｎＯバリスタの場合、エレクトロルミネッセンスはＣ
ｏ、Ｍｎ　、希土類元素の一元素又はこれ等の複合元素
を添加すると特に有利になる。

本発明の課題である無接触遠隔検知と監視方　７法は以
下のように形成できる。即ち、エレクトロルミネッセン
スによって放出され素光を高圧設備の最高電位側で受け
とめ、１個又はそれ以上の光導体を介して大地電位の測
定解析部へ導くかあるいは抵電位側で受けとめ、同じよ
うな光導体を介するか通常の光学的手法で大地電位にあ
る測定解析部に導くことＫよっている。

装置１２（第５図）に対しては、埋込み部１６としてシ
リコン樹脂又は弾性ゴムを使うと有利である。従って形
状はもっばら円錐形にされている。この形状は集光用光
学系を受け入れるため優先的に二重円錐形の空間でおる
よう制約している。装置１２の少なくとも１個所で（外
面又は上下端面で）光導体６を少なくとも１本受け入れ
るため貫通部１３を有する開口部がある。

集光用光学系は第９図に似ていて、たＶ鏡のように磨か
れたガラスプリズム１８及びたソ外に向っている走り出
る光導体６から形成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は過電圧用避雷器の形に゛しである温度測定のた
めに光導体を保有する尚電圧設備の模弐図である。第２
ａ〜２０図は光導体と温度検知器を固定する各種変形に
対する断面図である。第ろ図は温度測定のため光導体を装備した若干の過電圧
用避雷器の模式図である。第４図は逆散乱された光強度
を場所の函数で表わし北グラフである。第５図はエレク
トロルミネッセンスを検知する装置を高電位側に装備し
ている高電圧設備の模式図である。、第６図はエレクト
ロルミネッセンス検知する装置を低電圧側に装備【−て
いる高電圧設備の模式図である。第７図はエレクトロル
ミネッセンスを検知する装置の軸方向の断面である。第
８ａ、Ｂｂ図は放射状に光結合している光を集める光学
系の立面図と側面図である。第９図はガラスプリズムに
よる光結合をしている集光用光学系の立面図である。第
１ｏａ〜＋ｏｂ図は光導体のコイルを介して光結合して
いる集光用光学系の立面図と側面図である。図中符号１□、バリスタ本体２・・・土台（大地電位）５・・・　留め金４・・・　絶縁体５・・・　オプトセンサー（温度に敏感である）６・・
・　光導体７・・・　測定解析部（送信器、受信器）８・・・　感
知機能９・・・　接触面１０・・・　埋込み部１１・・・　高電圧設備（過電圧用避雷器）１２　・・
・　エレクトロルミネッセンスを検知する装置１５・・・　光導体用貫通部１４・・・　絶縁外筒１５・・・　金属ブロック（円柱、プリズム）１６・・
・　熱伝帳用埋込み部１７・・・　接触円盤１８・・・　位置に依存する屈折率全保有するガラスプ
リズム１９・・・　被覆部（合成接着剤）２０・・・　金属円盤ＦＩＧ、５　　　　　　　　　　ＦＩＧ、６ＦＩＧ、７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高電圧設備の動作状態、特に温度、電圧値、電流
値を非接触で遠隔検知し、監視するための方法において
、測定したい物理量をセンサ（５；１２）によりエネル
ギを集める手段を介して光学的に検知し、少なくとも１
個の光導体（６）に伝送し、測定解析部（７）に導き、
測定した光強度から公知の特性により動作状態を決定す
ることを特徴とする高電圧設備稼動状況の非接触遠隔検
知及び遠隔監視方法。
（２）温度を少なくとも１個の温度に敏感な光センサ（
５）で検知し、対応する信号を少なくとも１個の光導体
（６）により測定解析部（７）と通報機能部（８）に導
き、この場合通報機能部（８）は受信及び送信機能を保
有し、解析と通報の演算機能を保有することを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
（３）温度測定のため酸化物組立部材ないしは高電圧設
備に装備されているルミネッセンス材の層のフォトルミ
ネッセンスを使用していることを特徴とする特許請求の
範囲第（２）項に記載の方法。
（４）エレクトロルミネッセンスを介して電気負荷が印
加されている過電圧用避雷器の温度を測りそして記録す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
方法。
（５）バリスタ本体（１）を過電圧用避雷器として使用
しているときの電圧値、電流ないし周波数を検知し、上
記避雷器中でバリスタ本体（１）が１種類又はそれ以上
の元素を添加された酸化物セラミックスの組立部材とし
て印加電圧のもとでエレクトロルミネッセンスを発生す
るように励起され、この場合励起によつて発生した光子
がエネルギを集める手段を介し測定解析部（７）に導か
れ、上記の経過により動作電流値が測定され、バリスタ
本体（１）の公知の非線形電流電圧特性により動作電圧
値が決定されることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項に記載の方法。
（６）過電圧用避雷器中に分離されている個所の電圧値
及び電流値をエレクトロルミネッセンスにより個々に調
べ、各々の結果を光学的に伝送し１個所に集めて評価す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の
方法。
（７）エレクトロルミネッセンスにより過電圧用避雷器
のスパーク回数及び過電圧の大きさとその期間そして更
にスパーク電流を測定し、表示しそして記録することを
特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
（８）エレクトロルミネッセンスにより交流電圧で稼動
している高電圧設備の電流値の正側又は負側の半波部分
を別々に検知し、電子的手段により表示することを特徴
とする特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
（９）エレクトロルミネッセンスにより交流電圧で稼動
している高電圧設備の電流周波数を検知し、電子的手段
によつて表示、記入、記録のいずれかを行うことを特徴
とする特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
（１０）バリスタ本体（１）としてＺｎＯ、ＳｉＣ、Ｔ
ｉＯ＿２、ＺｎＳ、ＳｒＴｉＯ＿３のいづれか、又はこ
れ等の混合物を母材としている強電圧依存電気抵抗体か
ら成るセラミックス組立部材が使用されていることを特
徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
（１１）バリスタ本体（１）としてＺｎＯ母材の強電圧
依存電気抵抗体から成るセラミックス組立部材が使用さ
れ、この場合、エレクトロルミネッセンスはＣｏ、Ｍｎ
、希土類元素のいづれか、又はこれ等の混合元素を添加
して作製されていることを特徴とする特許請求の範囲第
（１０）項に記載の方法。
（１２）エレクトロルミネッセンスにより放出した光子
が高電圧設備の最高電位のところで捕獲され、１個又は
それ以上の光導体（６）により大地電位にある測定解析
部に導入されることを特徴とする特許請求の範囲第（５
）項に記載の方法。
（１３）エレクトロルミネッセンスにより放出された光
子が高電圧設備の抵電位側で捕獲され、通常の光学手段
又は光導体（６）により大地電位にある測定解析部に導
入されることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項に
記載の方法。
（１４）バリスタ本体（１）を過電圧用避雷器として使
用している高電圧設備の稼動状況を非接触で遠隔検知及
び監視する装置において、バリスタ本体（１）として添
加物を含有するＺｎＯから成る円柱状ないしはプリズム
状の酸化物セラミックスの組立部材を保有し、この部材
は２個の金属ブロック（１５）の中間に保持され、これ
等ブロック（１５）はそれぞれ中心軸対称の中空円柱で
ある絶縁外筒（１４）の上下端面に置かれている接触盤
（１７）の間に保有され、シリコンゴム又は弾性ゴムか
ら成る円錐状埋込み部（１６）中に棒状物体として埋め
られ、絶縁外筒（１４）と埋込み部（１６）の間に残つ
ている、２重円錐状の空洞が集光用光学系を受け入れる
ために設けてあり、更に少なくとも１個所に少なくとも
１個の光導体（６）を受け入れるため貫通個所（１３）
を保有する開口部があることを特徴とする高電圧設備稼
動状況の非接触遠隔検知及び監視装置。
（１５）集光用光学系は隣り合つて放射状に走り出し、
１個所に束ねられている光導体（６）から形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１４）項に記載
の装置。
（１６）集光用光学系は側面で丸い円柱状はめ込み部を
保有していて、場所に依存する屈折率の鏡面仕上したガ
ラスプリズム（１８）の少なくとも１個から成り、そし
て外部に出る少なくとも１個の光導体から形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１４）項に記載
の装置。
（１７）集光用光学系は合成樹脂接着剤を被覆（１９）
として固着させた光導体（６）のコイル状巻線から形成
され、この光導体（６）は円柱として形成されているバ
リスタ本体（１）に同心円にして巻きつけてあることを
特徴とする特許請求の範囲第（１４）項に記載の装置。