特許ウォッチ

公開番号2025022247
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126674
出願日2023-08-03
発明の名称光学式コロナ放電検出システム
出願人四日市電機株式会社
代理人個人
主分類G01R 31/12 20200101AFI20250206BHJP(測定;試験)
要約【課題】コロナ放電を光学的に検出する。
【解決手段】コロナ放電によって生じる放電音を反射するパラボラ111と、その焦点近傍に検出ユニット113を設ける。検出ユニット113では、放射音の入射方向に直交する方向にレーザを照射し、対向する辺に設けられた受光部で受光する。放電音が存在する場合、レーザはその影響で回折するため、受光部において、回折光を検出することにより、マイクなどを用いることなく、放電音の有無を判断することができる。
こうすることで、パラボラ111により放電音を集音することで感度を向上させることができる。また、パラボラ111の前面にはマイク等が不要となるため、これらが遮蔽物となることなく放電音を検出することが可能となる。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
コロナ放電を光学的に検出する放電検出装置であって、
前記コロナ放電に伴って生じる放電音を集音するように反射する凹曲面形状の集音部と、
前記放電音が集音される部位の近傍にレーザを照射する発光部と、
前記放電音によって前記レーザが回折された回折光を検出する検出部とを備える放電検出装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
請求項１記載の放電検出装置であって、
前記凹曲面形状は、パラボラ形状であり、
前記レーザは、パラボラ形状の焦点近傍に、該パラボラ形状の対称軸に直交する方向に照射される
放電検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の放電検出装置であって、
前記発光部は、複数本の平行なレーザを照射する放電検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の放電検出装置であって、
前記検出部は、前記回折光を検出するために、複数の光センサを配列したラインセンサを用いる放電検出装置。
【請求項５】
請求項１記載の放電検出装置であって、
前記発光部は、複数本の交差するレーザを照射する放電検出装置。
【請求項６】
請求項１記載の放電検出装置であって、
前記検出部は、
前記回折光を検出する光センサと、
回折しない前記レーザの光束が前記光センサに入射することを遮る円形状の遮蔽物とを備える放電検出装置。
【請求項７】
請求項１記載の放電検出装置であって、
前記放電音を集音できる範囲が異なる複数の集音部と、
それぞれの集音部に対応する複数の発光部および検出部を備える放電検出装置。
【請求項８】
コロナ放電を光学的に検出する放電検出システムであって、
請求項１～７いずれか記載の放電検出装置と、
前記放電検出装置の出力に基づいて、前記コロナ放電の発生を解析する解析装置とを備える放電検出システム。
【請求項９】
請求項８記載の放電検出システムであって、
前記放電検出装置の出力は、前記解析装置に対して、無線で通信される放電検出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルなどの電気設備で生じるコロナ放電を検出する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルなどの高電圧の電気設備では、電力ケーブルの外装その他種々の部位が、適宜、絶縁材料によって絶縁されている。この絶縁材料に経年劣化や損傷が生じた場合や、素線が切れた場合、緩んだ場合などには、電界集中が生じ、コロナ放電が生じる。コロナ放電が生じた場合、それに伴って、ジリジリ、ザーザーといった不規則成分や、ブーンという規則成分を含むコロナ騒音と呼ばれる放電音が生じることが知られている。従って、この放電音を検出することにより、電力ケーブルの劣化、損傷などを検出することができる。
非特許文献１は、光波マイクロホンを利用して、放電音を検出する技術を開示している。この技術では、レーザに音波が当たった時の位相変調作用による回折光を受光レンズ側で光学的フーリエ変換して検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
光木文秋他著、「光波マイクロホンによる沿面放電音の測定と解析」、レーザー研究２００９年５月 p.379-383
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１は、マイクで放電音を集音することを想定しており、実際の電力ケーブルで放電音を検出しようとすれば、電力ケーブルに５～１０ｍ程度まで接近する必要が生じ、実用的とは言えなかった。感度向上のために、パラボラを用いて集音する方法も考えられるが、この方法では、パラボラの前面の焦点位置にマイクを設置する必要が生じ、マイク自体が、入射する放電音の遮蔽物となってしまうという課題が生じる。
また、パラボラを用いて１つのマイクで集音する方法は、集音範囲が狭隘なため、音源に対して探査方位が少しでもズレると検出が難しく、広範囲を探査する場合、時間を要する問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされてものであり、コロナ放電を感度良く広範囲を効率よく検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、コロナ放電を光学的に検出する放電検出装置であって、
前記コロナ放電に伴って生じる放電音を集音するように反射する凹曲面形状の集音部と、
前記放電音が集音される部位の近傍にレーザを照射する発光部と、
前記放電音によって前記レーザが回折された回折光を検出する検出部とを備える放電検出装置として構成することができる。
【０００６】
本発明によれば、集音部によって、入射してきた放電音を凹曲面形状で反射して集音することができるため、感度向上を図ることができる。また、放電音の検出は、マイクではなく、レーザを照射してその回折光を検出する方法で行うため、集音部の前に、放電音を遮る遮蔽物を置くことなく検出部を構成することができる。従って、本発明によれば、複数の検出部を任意に配置できるため、放電音を感度良く広範囲に検出することが可能となる。
【０００７】
本発明において、集音部は、種々の凹面形状を取り得る。放電音を一点に集音できることが好ましいが、必ずしもそれに限るものではない。また、放電音の入射方向に応じて、集音される領域が変動しても差し支えない。
レーザは、放電音による回折が生じやすい方向に照射することが好ましい。かかる観点から、集音部に入射または反射する放電音に直交する方向に照射することが好ましい。放電音は、様々な方向から入射する可能性があるため、集音部の正面、即ち投影面積が最大となる方向を代表方向として、これに直交する方向に照射するよう定めればよい。
レーザによる回折光を検出する方法としては、いわゆるシュリーレン法、光波マイクロホンなどの方法が知られている。本発明の検出部としては、これらの方法を実現する構成を採用することができる。回折光を検出可能な他の構成を採用してもよい。
また、放電音の入射方向によって、集音される部位が移動する可能性があるため、凹曲面形状の正面の領域をレーザでスキャンする機構を設けてもよい。
【０００８】
本発明においては、
前記凹曲面形状は、パラボラ形状であり、
前記レーザは、パラボラ形状の焦点近傍に、該パラボラ形状の対称軸に直交する方向に照射されるものとしてもよい。
【０００９】
パラボラ形状とすることで、正面から入射した放電音は、その焦点に向けて集音することができる。また、斜め方向から入射した放電音も、いずれかの点で集音することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、
前記発光部は、複数本の平行なレーザを照射してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許