(57)【要約】【課題】気体放電の状態を検出することができる気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムを提供することである。【解決手段】実施形態の気体放電の状態検出方法は、気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出することを含む。【選択図】図１
2018081775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、
前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
気体放電の状態検出方法。
【請求項２】
前記気体放電の電位を算出することは、
前記気体放電と前記導体との間の静電容量と前記回路とを含む等価回路を導出し、
前記測定された電位と、前記回路の物性値と、前記等価回路とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項１に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項３】
前記気体放電の電位を算出することは、
前記気体放電と前記導体との間の静電容量を仮定し、
前記測定された電位と、前記回路の物性値と、前記等価回路と、前記仮定された静電容量とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項２に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項４】
前記導体は、前記気体放電を囲む環状に形成されている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項５】
前記導体は、前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された第１導体と第２導体とを含み、
前記回路は、前記第１導体に電気的に接続された第１回路と、前記第１回路とは物性値が異なるとともに前記第２導体に電気的に接続された第２回路とを含み、
前記気体放電の電位を算出することは、
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第１回路の物性値と、前記第２回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項１に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項６】
前記気体放電の電位を算出することは、
前記気体放電と前記第１導体との間の静電容量と前記第１回路とを含む第１等価回路を導出し、
前記気体放電と前記第２導体との間の静電容量と前記第２回路とを含む第２等価回路を導出し、
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第１回路の物性値と、前記第２回路の物性値と、前記第１等価回路と、前記第２等価回路とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
ことを含む、
請求項５に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項７】
前記第１導体および前記第２導体は、前記気体放電に対して略等距離に配置され、
前記気体放電の電位を算出することは、
前記気体放電と前記第１導体との間の静電容量と、前記気体放電と前記第２導体との間の静電容量とが同じであると見做す、
ことを含む、
請求項６に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項８】
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第１回路の物性値と、前記第２回路の物性値と、前記第１等価回路と、前記第２等価回路とに基づき、前記気体放電と前記第１導体との間の静電容量を算出し、
前記算出された静電容量に基づき、前記気体放電の放電径を算出する、
請求項７に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項９】
前記導体は、前記第１導体および前記第２導体に対して前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された第３導体を含み、
前記回路は、前記第３導体に電気的に接続された第３回路を含み、
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第３回路で測定された電位とに基づき、前記気体放電の電位と、前記気体放電の放電径と、前記気体放電の径方向の位置とを算出する、
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１０】
前記導体は、前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された、第１導体、第２導体、および第３導体を含み、
前記回路は、前記第１導体に電気的に接続された第１回路と、前記第２導体に電気的に接続された第２回路と、前記第３導体に電気的に接続された第３回路とを含み、
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第３回路で測定された電位とに基づき、前記気体放電の径方向の位置を導出する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１１】
前記導体に対して、接地された接地導体が前記気体放電の軸方向で隣り合う状態で、前記電位の測定が行われる、
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１２】
前記導体は、前記気体放電の軸方向に分かれて配置された複数の導体を含み、
前記接地導体は、前記複数の導体のなかで前記気体放電の中央部から最も離れた導体に対して、前記気体放電の軸方向で前記気体放電の中央部とは反対側から隣り合う、
請求項１１に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１３】
前記気体放電が形成する磁場によって前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された複数のコイルにそれぞれ流れる電流値を測定し、
前記測定された電流値に基づき、前記気体放電の径方向の位置を算出する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１４】
気体放電が形成する磁場によって前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された複数のコイルにそれぞれ流れる電流値を測定し、
前記測定された電流値に基づき、前記気体放電の径方向の位置を算出する、
気体放電の状態検出方法。
【請求項１５】
前記気体放電と前記複数のコイルに含まれる少なくとも１つのコイルとの間の静電誘導によって前記コイルに電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、
前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する、
請求項１４に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１６】
前記複数のコイルは、前記気体放電の略同じ部位に対応して配置された第１コイルと第２コイルとを含み、
前記回路は、前記第１コイルに電気的に接続された第１回路と、前記第１回路とは物性値が異なるとともに前記第２コイルに電気的に接続された第２回路とを含み、
前記第１回路で測定された電位と、前記第２回路で測定された電位と、前記第１回路の物性値と、前記第２回路の物性値とに基づき、前記気体放電の放電径を算出する、
請求項１５に記載の気体放電の状態検出方法。
【請求項１７】
コンピュータに、
気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位と、前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出させる、
気体放電の状態検出プログラム。
【請求項１８】
気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位と、前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する算出部、
を備えた気体放電の状態検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気体放電は、ガス遮断器や真空遮断器などの送変電設備や、蛍光灯、オゾン発生装置、車載リレー、自動車のヒューズなどの様々な電気機器内部で発生している。
しかしながら、気体放電の状態を検出することは困難な場合が多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】M.WEUFFEL, P.G.NIKOLIC AND A.SCHNETTLER, “INVESTIGATIONS ON THE SPATIAL ARC RESISTANCE DISTRIBUTION OF AN AXIALLY BLOWN SWITCHING ARC”, 20th International Conference on Gas Discharges and their Applications, 6-11 July 2014, France, p.155-158
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、気体放電の状態を検出することができる気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の気体放電の状態検出方法は、気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図２】第１の実施形態のコンピュータの内部の機能構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態の等価回路を示す構成図。
【図４】第１の実施形態の処理流れの一例を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図６】第３の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図７】第４の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図８】第５の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図９】第６の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１０】第６の実施形態の等価回路を示す構成図。
【図１１】２つの導体が平行に配置された場合を示す図。
【図１２】第６の実施形態の処理流れの一例を示すフローチャート。
【図１３】第６の実施形態の第１変形例の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１４】第６の実施形態の第２変形例の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１５】第７の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１６】第８の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１７】第９の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す断面図。
【図１８】第１０の実施形態の気体放電の状態検出システムを示す図。
【図１９】第１０の実施形態の処理流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の気体放電の状態検出方法、気体放電の状態検出プログラム、および気体放電の状態検出システムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１から図４を参照し、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の気体放電の状態検出システム１（以下、単に「検出システム１」と称する）を示す図である。図１中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図１中の（ｂ）は、図１中の（ａ）に示された検出システム１のＦ１ｂ−Ｆ１ｂ線に沿う断面図である。
【０００９】
ここではまず、検出システム１が適用される電気機器１０の一例について説明する。
図１に示すように、電気機器１０は、電源１１、第１放電電極１２、第２放電電極１３、およびスイッチ１４を有する。電源１１は、例えば直流電源であるが、交流電源でもよい。第１放電電極１２は、電源１１の第１側（例えば正極側）に電気的に接続されている。第２放電電極１３は、電源１１の第２側（例えば負極側）に電気的に接続されている。スイッチ１４は、例えば電源１１と第１放電電極１２との間に設けられ、電源１１と第１放電電極１２との間の電気的接続状態を切り替える。
【００１０】
電気機器１０では、スイッチ１４がＯＮにされると、第１放電電極１２と第２放電電極１３との間に気体放電Ｐが発生する。気体放電Ｐは、抵抗分布を持つ。このため、気体放電Ｐそのものに電位分布が存在する。気体放電Ｐは、例えば、交流電流などの瞬時電流値が変化する場合や回路が遮断される場合に、気体放電Ｐの減衰などの状態変化が起こる。この状態変化としては、気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布の変化、気体放電Ｐの放電径（アーク径）Ｄの変化、および気体放電Ｐの径方向Ｒの位置の変化などが挙げられる。なお、「気体放電Ｐの放電径Ｄ」とは、気体放電Ｐの径方向Ｒにおける気体放電Ｐの直径（電離した部分の直径）を意味する。放電径Ｄは、例えば「有効電離径」と称されてもよい。
【００１１】
ここで、「気体放電Ｐの中心軸Ｃ」、「気体放電Ｐの軸方向Ｚ」、「気体放電Ｐの径方向Ｒ」、および「気体放電Ｐの周方向θ」を定義する。気体放電Ｐの中心軸Ｃは、第１放電電極１２から第２放電電極１３に向かう方向に延びた中心軸である。なお、気体放電Ｐは、径方向Ｒに位置ずれする場合があるが、ここで言う中心軸Ｃとは、第１放電電極１２の中心部と第２放電電極１３の中心部とを結ぶ中心軸である。気体放電Ｐの軸方向Ｚは、中心軸Ｃに沿う方向である。気体放電Ｐの径方向Ｒは、中心軸Ｃから放射状に離れる方向またはその反対方向である。気体放電Ｐの周方向θは、中心軸Ｃの周りを回転する方向である。なお以下では、「気体放電Ｐの軸方向Ｚ」、「気体放電Ｐの径方向Ｒ」、および「気体放電Ｐの周方向θ」を、単に「軸方向Ｚ」、「径方向Ｒ」、および「周方向θ」と称する場合がある。
【００１２】
次に、本実施形態の検出システム１について説明する。
検出システム１は、気体放電Ｐの状態を非接触で検出するシステムである。本実施形態の検出システム１は、気体放電Ｐの周囲に配置された検出用導体２１を有し、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量によって検出用導体２１に誘導される電荷に基づき、気体放電Ｐの電位を算出するシステムである。
【００１３】
図１に示すように、検出システム１は、検出用導体２１、複数の接地導体２２、同軸ケーブル２３、波形測定器２４、およびコンピュータ２５を備えている。
【００１４】
検出用導体２１は、気体放電Ｐの周囲に配置されている。検出用導体２１は、「導体」の一例である。検出用導体２１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚの位置として、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔに対応した位置に配置されている。すなわち、検出用導体２１は、気体放電Ｐの径方向Ｒにおいて、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔに面する。本実施形態では、検出用導体２１は、気体放電Ｐを囲む環状（例えば円筒状）に形成されている。気体放電Ｐと検出用導体２１と間は、例えば気体によって電気的に絶縁されている。このため、気体放電Ｐと検出用導体２１との間には、静電容量が形成されている。検出用導体２１には、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
【００１５】
複数の接地導体２２の各々は、気体放電Ｐの周囲に配置されている。複数の接地導体２２の各々は、気体放電Ｐの軸方向Ｚの位置として、気体放電Ｐのなかで測定対象部位Ｐｔとは異なる部位に対応して配置されている。複数の接地導体２２の各々は、接地されており、グラウンド電位である。複数の接地導体２２の各々は、例えば、検出用導体２１と略同じ形状を有し、気体放電Ｐを囲む環状（例えば円筒状）に形成されている。
【００１６】
本実施形態では、複数の接地導体２２は、第１接地導体２２Ａと、第２接地導体２２Ｂとを含む。第１接地導体２２Ａは、検出用導体２１と比べて、第１放電電極１２の近くに位置する。第１接地導体２２Ａは、検出用導体２１に対して、気体放電Ｐの軸方向Ｚで隣り合う。第１接地導体２２Ａは、気体放電Ｐの径方向Ｒにおいて、気体放電Ｐの第１端部Ｐａおよび第１放電電極１２を覆う。一方で、第２接地導体２２Ｂは、検出用導体２１と比べて、第２放電電極１３の近くに位置する。第２接地導体２２Ｂは、気体放電Ｐの軸方向Ｚで、第１接地導体２２Ａとは反対側から検出用導体２１に隣り合う。第２接地導体２２Ｂは、気体放電Ｐの径方向Ｒにおいて、気体放電Ｐの第２端部Ｐｂおよび第２放電電極１３を覆う。
【００１７】
同軸ケーブル２３は、検出用導体２１と波形測定器２４との間に延びている。同軸ケーブル２３は、検出用導体２１と波形測定器２４とを電気的に接続している。
【００１８】
波形測定器２４は、「測定部」の一例である。波形測定器２４は、同軸ケーブル２３に接続されて電位を測定する内部回路２４ａを有する。波形測定器２４は、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電誘導によって検出用導体２１に電荷が誘導される場合に、検出用導体２１に誘導された電荷に基づき内部回路２４ａに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、同軸ケーブル２３および波形測定器２４の内部回路２４ａは、検出用導体２１に電気的に接続された１つの回路（測定回路）３１を形成している。波形測定器２４は、検出用導体２１に誘導された電荷に基づき回路３１に現れる電位を測定する。なお本願で言う「回路」とは、電流の通路を広く意味し、電流がループして流れる回路の意味に限定されない。また、本願で言う「検出する」または「測定する」とは、直接的に検出または測定することに加えて、別の要素を介して間接的に検出または測定することを含む。
【００１９】
コンピュータ２５は、波形測定器２４と有線または無線によって接続されており、波形測定器２４が測定した測定結果を波形測定器２４から受け取る。なお、コンピュータ２５は、上記例に代えて、波形測定器２４の測定結果を記憶媒体やその他の手段を介して受け取ってもよい。コンピュータ２５は、ＣＰＵ（Central Processor Unit）のようなプロセッサ４１と、プログラムおよび各種数値を記憶する記憶部４２を有する。
【００２０】
図２は、コンピュータ２５の内部の機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、コンピュータ２５は、記憶部４２、情報取得部４５、算出部４６、および情報出力部４７を有する。
【００２１】
記憶部４２は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）または半導体メモリなどである。記憶部４２には、後述する回路方程式に関する情報や静電容量Ｃ０１の値、回路３１の物性値などが記憶される。なお、「回路３１の物性値」とは、例えば、同軸ケーブル２３の物性値および波形測定器２４の内部回路２４ａの物性値などによって決まる値である。本実施形態では、記憶部４２には、回路３１の物性値として、同軸ケーブル２３の物性値および波形測定器２４の内部回路２４ａの物性値などが記憶される。
【００２２】
情報取得部４５は、波形測定器２４の測定結果を取得する。
算出部４６は、波形測定器２４によって測定された電位および回路３１の物性値などに基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位を算出する。なお、気体放電Ｐの電位を算出する方法は、詳しく後述する。
情報出力部４７は、算出部４６が算出した結果を出力する。情報出力部４７は、画面を有した表示部でもよいし、算出部４６が算出した結果を外部機器やネットワーク、記憶媒体などに出力する出力部でもよい。
【００２３】
次に、本実施形態の検出システム１を利用した気体放電Ｐの検出方法を説明する。
本実施形態では、波形測定器２４によって測定された電位と、回路３１の物性値とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。なお、本願で言う「〇〇に基づき」とは、「少なくとも〇〇に基づき」を意味する。すなわち、「〇〇に基づき」とは、〇〇に加えて、別の要素に基づく場合も含む。例えば本実施形態では、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と回路３１とを含む等価回路５１（図３参照）を導出し、波形測定器２４によって測定された電位と、回路３１の物性値と、等価回路５１とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。以下、この内容について詳しく説明する。
【００２４】
＜等価回路の導出＞
図３は、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量（気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量）と回路３１とを含む等価回路５１を示す図である。図中のｖｂは、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位であり、検出対象の電位である。図中のＣ０１は、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量である。図中のＬｃは、同軸ケーブル２３のインダクタンスである。図中のＣｃは、同軸ケーブル２３の静電容量である。図中のＣＤＬは、波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量である。図中のＲＤＬは、波形測定器２４の内部回路２４ａの抵抗である。図中のＶｍ１は、回路３１に現れて波形測定器２４により測定される電位である。
【００２５】
ここで、同軸ケーブル２３のインダクタンスＬｃおよび静電容量Ｃｃの値は、実測することで知ることができる。また、波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量ＣＤＬおよび抵抗ＲＤＬの値は、波形測定器２４の取扱説明書などから知ることができる。また、電位Ｖｍ１は、波形測定器２４の測定結果から知ることができる。
【００２６】
一方で、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１、および気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂは、未知の値である。本実施形態では、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１を仮定することで、仮定された静電容量Ｃ０１と、波形測定器２４によって測定された電位と、回路３１の物性値とに基づき、等価回路５１の回路方程式を解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出する。
【００２７】
＜静電容量Ｃ０１の仮定＞
静電容量Ｃ０１を仮定する方法としては、例えば、（１）発光観測などにより仮定する方法と、（２）放電シミュレーションにより仮定する方法とがある。（１）発光観測などにより仮定する方法とは、実際の電気機器１０や模擬的な試験設備における発光観測などで気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを観察し、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の距離と、気体放電Ｐと検出用導体２１との間を埋める物質の誘電率などに基づき静電容量Ｃ０１を仮定する方法である。一方で、（２）放電シミュレーションにより仮定する方法とは、第１放電電極１２と第２放電電極１３との電位差などに基づき放電シミュレーションを行うことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄのシミュレーション結果を求め、放電径Ｄのシミュレーション結果と、気体放電Ｐと検出用導体２１との間を埋める物質の誘電率などに基づき静電容量Ｃ０１を仮定する方法である。なお、静電容量Ｃ０１を仮定する方法は、上記例に限定されない。
【００２８】
＜回路方程式の計算＞
等価回路５１に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂは、式（１）の回路方程式で表すことができる。
【数１】
2018081775.tif 000003
ここで、ｉは、回路３１に流れる電流である。ｔは、時刻である。
【００２９】
また、電流ｉは、式（２）で表すことができる。
【数２】
2018081775.tif 000004
なお、時刻０ｍｓにおいて、各キャパシタにおける電荷は０Ｃ、電流ｉは０Ａである。
【００３０】
そして、式（２）を式（１）に代入することで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１と静電容量Ｃ０１とで表すことができる。このため、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１と、仮定された静電容量Ｃ０１とに基づいて上記回路方程式を解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出することができる。
【００３１】
図４は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ２５によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。本実施形態では、事前準備として、導出された等価回路５１に関する情報（例えば、等価回路５１の回路方程式を解くための計算式）が、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。また、同軸ケーブル２３のインダクタンスＬｃおよび静電容量Ｃｃの値が、同軸ケーブル２３の物性値（回路３１の物性値）として、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量ＣＤＬおよび抵抗ＲＤＬの値が、波形測定器２４の内部回路２４ａの物性値（回路３１の物性値）として、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。また、仮定された静電容量Ｃ０１の値が、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。なお、これら情報や数値の一部または全部は、事前に記憶されることに代えて、処理の途中で入力を受け付けてもよい。
【００３２】
図４に示すように、情報取得部４５は、波形測定器２４の測定結果を取得する（ステップＳ１１）。情報取得部４５は、取得した情報を算出部４６に送る。また、算出部４６は、回路３１の物性値を記憶部４２から取得する（ステップＳ１２）。また、算出部４６は、静電容量Ｃ０１の値を記憶部４２から取得する（ステップＳ１３）。また、算出部４６は、等価回路５１に関する情報（例えば、等価回路５１の回路方程式を解くための計算式）を記憶部４２から取得する（ステップＳ１４）。なお、上記ステップＳ１１からステップＳ１４は、実行される順番は問わない。
【００３３】
次に、算出部４６は、ステップＳ１１からステップＳ１４により得られた情報に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出する（ステップＳ１５）。具体的には、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１と、回路３１の物性値と、仮定された静電容量Ｃ０１とに基づき、等価回路５１の回路方程式を数値計算によって解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出する。そして、算出部４６は、算出結果を情報出力部４７に送る。情報出力部４７は、算出部４６から受け取る情報を出力する（ステップＳ１６）。
【００３４】
このような状態検出方法によれば、気体放電Ｐの状態を検出することができる。すなわち、例えば工業機器の気体放電は、通常、高電圧環境または高温環境下で発生する。そのため、安全性の確保などのため、気体放電は密閉容器内で発生させることが多い。このような環境下では、気体放電の放電状態を直接的に観測することは困難である。
【００３５】
一方で、本実施形態の状態検出方法は、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電誘導によって検出用導体２１に電気的に接続された回路３１に現れる電位を測定し、測定された電位と回路３１の物性値とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。このような方法によれば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位を、非接触で検出することができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位の時間変動を非接触で検出することができる。
【００３６】
ガス遮断器や真空遮断器の場合、交流電流の電流零点で電流が遮断される。このとき、零点近傍での気体放電Ｐの電位分布を知ることができると、より遮断しやすい位置で気体放電Ｐを遮断することができる。これにより、ガス遮断器や真空遮断器の遮断性能を高めることができる。
【００３７】
本実施形態では、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と回路３１とを含む等価回路５１を導出し、測定された電位と、回路３１の物性値と、等価回路５１とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。このような方法によれば、等価回路５１に基づき気体放電Ｐの電位を算出することで、気体放電Ｐの電位をより精度良く算出することができる。
【００３８】
本実施形態では、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量を仮定し、測定された電位と、回路３１の物性値と、等価回路５１と、仮定された静電容量とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。このような方法によれば、第２の実施形態で説明する補正用導体７１を設けることなく気体放電Ｐの電位を算出することができる。すなわち、より簡単な構成によって、気体放電Ｐの電位を算出することができる。
【００３９】
本実施形態では、検出用導体２１は、気体放電Ｐを囲む環状に形成されている。このような構成によれば、気体放電Ｐが中心軸Ｃに対して径方向Ｒにずれやすい場合でも、気体放電Ｐの電位の算出誤差を小さくすることができる。これにより、気体放電Ｐの電位をさらに精度良く算出することができる。
【００４０】
本実施形態では、検出用導体２１に対して、接地された接地導体２２が気体放電Ｐの軸方向Ｚで隣り合う状態で、波形測定器２４によって電位の測定が行われる。このような方法によれば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔ以外から検出用導体２１に電位が誘起されることを抑制することができる。これにより、気体放電Ｐの電位をさらに精度良く算出することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、図５を参照し、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、絶縁性容器６１が設けられた点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
図５は、第２の実施形態の検出システム１を示す図である。図５中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図５中の（ｂ）は、図５中の（ａ）に示された検出システム１のＦ５ｂ−Ｆ５ｂ線に沿う断面図である。
【００４３】
図５に示すように、本実施形態の電気機器１０または検出システム１は、絶縁性容器６１を有する。絶縁性容器６１は、気体放電Ｐを囲む環状に形成されている。絶縁性容器６１は、検出用導体２１および接地導体２２の内側に配置され、気体放電Ｐの全周囲を覆っている。例えば、絶縁性容器６１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて、第１放電電極１２と第２放電電極１３とに亘る大きさを有する。絶縁性容器６１の内周面は、気体放電Ｐの軸方向Ｚの中央部で内部空間が最も狭くなるように形成されている。このような絶縁性容器６１が設けられると、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置が安定する。このため、気体放電Ｐの電位をさらに精度良く算出することができる。なお、絶縁性容器６１は、例えばガス遮断器や真空遮断器の整流ノズル（絶縁ノズル）によって実現されてもよい。絶縁性容器６１は、「絶縁部材」と称されてもよい。
【００４４】
（第３の実施形態）
次に、図６を参照し、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の検出用導体２１および複数の接地導体２２が設けられた点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
図６は、第３の実施形態の検出システム１を示す図である。図６中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図６中の（ｂ）は、図６中の（ａ）に示された検出システム１のＦ６ｂ−Ｆ６ｂ線に沿う断面図である。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態の検出システム１は、複数の検出用導体２１と、複数の接地導体２２とを有する。
複数の検出用導体２１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の検出用導体２１は、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔに対してそれぞれ対応した位置に配置されている。本実施形態では、複数の検出用導体２１の各々は、第１の実施形態の検出用導体２１と同様に、気体放電Ｐを囲む環状（例えば円筒状）に形成されている。複数の検出用導体２１は、互いに独立して、同軸ケーブル２３によって波形測定器２４に接続されている。なお、検出用導体２１の数は、３つに限らず、２つでもよく、４つ以上でもよい。
【００４７】
複数の接地導体２２の各々は、接地されており、グラウンド電位である。複数の接地導体２２の各々は、検出用導体２１と略同じ形状を有し、気体放電Ｐを囲む環状（例えば円筒状）に形成されている。本実施形態では、複数の接地導体２２は、第１接地導体２２Ａと、第２接地導体２２Ｂと、第３接地導体２２Ｃとを含む。第１接地導体２２Ａは、複数の検出用導体２１と比べて、第１放電電極１２の近くに位置する。第１接地導体２２Ａは、複数の検出用導体２１のなかで、気体放電Ｐの中央部Ｐｃから第１放電電極１２側に最も離れた検出用導体２１に対して、気体放電Ｐの軸方向Ｚで気体放電Ｐの中央部Ｐｃとは反対側から隣り合う。一方で、第２接地導体２２Ｂは、複数の検出用導体２１と比べて、第２放電電極１３の近くに位置する。第２接地導体２２Ｂは、複数の検出用導体２１のなかで、気体放電Ｐの中央部Ｐｃから第２放電電極１３側に最も離れた検出用導体２１に対して、気体放電Ｐの軸方向Ｚで気体放電Ｐの中央部Ｐｃとは反対側から隣り合う。第３接地導体２２Ｃは、複数の検出用導体２１の間に配置されている。
【００４８】
このような構成によれば、複数の検出用導体２１が設けられることで、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔの電位を算出することができる。これにより、気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布を求めることができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔの電位の時間変動を非接触で検出することができる。
【００４９】
本実施形態では、第１接地導体２２Ａおよび第２接地導体２２Ｂが設けられている。第１接地導体２２Ａおよび第２接地導体２２Ｂの各々は、複数の検出用導体２１のなかで気体放電Ｐの中央部Ｐｃから最も離れた検出用導体２１に対して、気体放電Ｐの軸方向Ｚで気体放電Ｐの中央部Ｐｃとは反対側から隣り合う。このような構成によれば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔ以外から検出用導体２１に電位が誘起されることを抑制することができる。これにより、気体放電Ｐの電位をさらに精度良く検出することができる。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、図７を参照し、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、絶縁性容器６１が設けられた点で第３の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第３の実施形態と同様である。
【００５１】
図７は、第４の実施形態の検出システム１を示す図である。図７中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図７中の（ｂ）は、図７中の（ａ）に示された検出システム１のＦ７ｂ−Ｆ７ｂ線に沿う断面図である。
【００５２】
図７に示すように、本実施形態の電気機器１０または検出システム１は、第２の実施形態と同様に、絶縁性容器６１を有する。このような構成によれば、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置が安定しやすく、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔの電位をさらに精度良く算出することができる。
【００５３】
（第５の実施形態）
次に、図８を参照し、第５の実施形態について説明する。本実施形態は、第３接地導体２２Ｃが設けられていない点で第４の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第４の実施形態と同様である。
【００５４】
図８は、第５の実施形態の検出システム１を示す図である。図８中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図８中の（ｂ）は、図８中の（ａ）に示された検出システム１のＦ８ｂ−Ｆ８ｂ線に沿う断面図である。
【００５５】
図８に示すように、本実施形態の検出システム１は、第１接地導体２２Ａおよび第２接地導体２２Ｂを有する。一方で、検出システム１は、第３接地導体２２Ｃを有しない。すなわち、本実施形態では、接地導体２２は、複数の検出用導体２１が隣り合わない端部領域のみに設けられている。
【００５６】
このような構成によれば、複数の検出用導体２１を狭い間隔で配置することができる。そのため、気体放電Ｐに対して設けられる検出用導体２１の数を増やすことができる。これにより、気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布をさらに精度良く求めることができる。
【００５７】
（第６の実施形態）
次に、図９から図１２を参照し、第６の実施形態について説明する。本実施形態は、補正用導体７１が設けられた点などで第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５８】
図９は、第６の実施形態の検出システム１を示す図である。図９中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図９中の（ｂ）は、図９中の（ａ）に示された検出システム１のＦ９ｂ−Ｆ９ｂ線に沿う断面図である。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態の検出システム１は、検出用導体２１、補正用導体７１、補正用キャパシタ７２、複数の接地導体２２、絶縁性容器６１、複数の同軸ケーブル２３、波形測定器２４、およびコンピュータ２５を備えている。
【００６０】
検出用導体２１は、「第１導体」の一例である。本実施形態では、検出用導体２１は、軸方向Ｚに沿う棒状（例えば円柱状）に形成されている。なお、検出用導体２１の形状は、上記例に限定されない。検出用導体２１は、球状やその他の形状でもよい。検出用導体２１には、第１の実施形態の検出用導体２１と同様に、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
【００６１】
補正用導体７１は、「第２導体」の一例である。補正用導体７１は、例えば検出用導体２１と略同じ形状を有する。検出用導体２１および補正用導体７１は、気体放電Ｐの略同じ部位（同じ測定対象部位Ｐｔ）に対応して配置されている。言い換えると、検出用導体２１および補正用導体７１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚの位置として、互いに略同じ位置に配置されている。検出用導体２１および補正用導体７１は、気体放電Ｐに対して（気体放電Ｐの中心軸Ｃに対して）略等距離に配置されている。このため、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量は、互いに同じと見做すことができる。例えば、補正用導体７１は、気体放電Ｐに対して、検出用導体２１とは反対側に配置されている。なお、補正用導体７１の位置は、上記例に限定されず、検出用導体２１に対して例えば周方向θに９０°ずれた位置や、その他の位置でもよい。補正用導体７１には、検出用導体２１と同様に、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電誘導によって、電荷が誘導され、電位が誘起される。
【００６２】
補正用キャパシタ７２は、「電気素子（補正用電気素子）」の一例である。補正用キャパシタ７２は、補正用導体７１に電気的に接続されている。例えば、補正用キャパシタ７２は、補正用導体７１に電気的に直列に接続されている。補正用キャパシタ７２の静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。なお、補正用導体７１に電気的に接続される電気素子（補正用電気素子）は、補正用キャパシタ７２に限定されず、コイルや抵抗などでもよい。
【００６３】
複数の同軸ケーブル２３は、検出用導体２１および補正用導体７１を、互いに独立して波形測定器２４に電気的に接続している。詳しく述べると、複数の同軸ケーブル２３は、第１同軸ケーブル２３Ａと、第２同軸ケーブル２３Ｂとを含む。第１同軸ケーブル２３Ａは、検出用導体２１と波形測定器２４との間に延びて、検出用導体２１と波形測定器２４とを電気的に接続している。一方で、第２同軸ケーブル２３Ｂは、補正用キャパシタ７２と波形測定器２４との間に延びて、補正用キャパシタ７２を介して補正用導体７１と波形測定器２４とを電気的に接続している。
【００６４】
波形測定器２４は、第１同軸ケーブル２３Ａに接続されて電位を測定する内部回路２４ａを有する。また、波形測定器２４は、第２同軸ケーブル２３Ｂに接続されて電位を測定する内部回路２４ａを有する。本実施形態では、第１同軸ケーブル２３Ａに接続されて電位を測定する内部回路２４ａと、第２同軸ケーブル２３Ｂに接続されて電位を測定する内部回路２４ａとは、１つの内部回路２４ａが兼用されることで実現されている。なお、第１同軸ケーブル２３Ａに接続されて電位を測定する内部回路２４ａと、第２同軸ケーブル２３Ｂに接続されて電位を測定する内部回路２４ａとは、別々に設けられてもよい。
【００６５】
波形測定器２４は、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電誘導によって検出用導体２１に電荷が誘導される場合に、検出用導体２１に誘導された電荷に基づき内部回路２４ａに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、第１同軸ケーブル２３Ａおよび波形測定器２４の内部回路２４ａは、検出用導体２１に電気的に接続された第１回路（第１測定回路）３１を形成している。波形測定器２４は、検出用導体２１に誘導された電荷に基づき第１回路３１に現れる電位を測定する。
【００６６】
同様に、波形測定器２４は、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電誘導によって補正用導体７１に電荷が誘導される場合に、補正用導体７１に誘導された電荷に基づき補正用キャパシタ７２を介して内部回路２４ａに現れる電位を測定する。ある観点で見ると、補正用キャパシタ７２、第２同軸ケーブル２３Ｂ、および波形測定器２４の内部回路２４ａは、補正用導体７１に電気的に接続された第２回路（第２測定回路）３２を形成している。波形測定器２４は、補正用導体７１に誘導された電荷に基づき第２回路３２に現れる電位を測定する。ここで、第２回路３２は、例えば補正用キャパシタ７２を備えることで、第１回路３１とは物性値が異なる。このため、第１回路３１に現れる電位と、第２回路３２に現れる電位は、互いに異なる。
【００６７】
コンピュータ２５の算出部４６は、第１回路３１で測定された電位（第１回路３１に現れて波形測定器２４によって測定された電位）と、第２回路３２で測定された電位（第２回路３２に現れて波形測定器２４によって測定された電位）と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値とに基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、および気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを算出する。なお、これらの算出方法は、以下の説明のなかで詳しく述べる。
【００６８】
次に、本実施形態の検出システム１を利用した気体放電Ｐの検出方法を説明する。
本実施形態では、第１回路３１で測定された電位と、第２回路３２で測定された電位と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値とに基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位を算出する。具体的には、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と第１回路３１とを含む第１等価回路５１（図１０参照）を導出し、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量と第２回路３２とを含む第２等価回路５２（図１０参照）を導出し、第１回路３１で測定された電位と、第２回路３２で測定された電位と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値と、第１等価回路５１と、第２等価回路５２とに基づき、気体放電Ｐの電位を算出する。以下、この内容について詳しく説明する。
【００６９】
＜等価回路の導出＞
図１０は、第１回路３１および第２回路３２に関する等価回路を示す図である。図１０中の（ａ）は、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量（気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量）と第１回路３１とを含む第１等価回路５１を示す。図１０中の（ｂ）は、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量（気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと補正用導体７１との間の静電容量）と第２回路３２とを含む第２等価回路５２を示す。図中のｖｂは、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位であり、検出対象の電位である。図中のＣ０１は、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量であり、且つ、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと補正用導体７１との間の静電容量である。図中のＣ１２は、補正用キャパシタ７２の静電容量である。なお、補正用導体７１に接続される補正用電気素子がコイルや抵抗の場合、静電容量に代えて、インダクタンスや抵抗値が用いられる。図中のＬｃは、第１同軸ケーブル２３Ａおよび第２同軸ケーブル２３Ｂの各々のインダクタンスである。図中のＣｃは、第１同軸ケーブル２３Ａおよび第２同軸ケーブル２３Ｂの各々の静電容量である。図中のＣＤＬは、波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量である。図中のＲＤＬは、波形測定器２４の内部回路２４ａの抵抗である。図中のＶｍ１は、第１回路３１に現れて波形測定器２４により測定された電位である。図中のＶｍ２は、第２回路３２に現れて波形測定器２４により測定された電位である。
【００７０】
ここで、第１同軸ケーブル２３Ａおよび第２同軸ケーブル２３Ｂの各々のインダクタンスＬｃおよび静電容量Ｃｃの値は、実測することで知ることができる。また、波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量ＣＤＬおよび抵抗ＲＤＬの値は、波形測定器２４の取扱説明書などから知ることができる。また、電位Ｖｍ１および電位Ｖｍ２は、波形測定器２４の測定結果から知ることができる。
【００７１】
一方で、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１、および気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂは、未知の値である。本実施形態では、第１等価回路５１の回路方程式と、第２等価回路５２の回路方程式とを連立させて解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１と、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂとを共に算出する。
【００７２】
＜回路方程式の計算＞
＜電位ｖｂの算出＞
第１等価回路５１に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂは、式（３）の回路方程式で表すことができる。
【数３】
2018081775.tif 000005
ここで、ｉは、第１回路３１に流れる電流である。ｔは、時刻である。
【００７３】
また、第１回路３１に流れる電流ｉは、式（４）で表すことができる。
【数４】
2018081775.tif 000006
なお、時刻０ｍｓにおいて、各キャパシタにおける電荷は０Ｃ、電流ｉは０Ａである。
【００７４】
そして、式（４）を式（３）に代入することで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１、および静電容量Ｃ０１で表すことができる。ここでは、煩雑を防ぐために、式（４）を式（３）に代入することで表される図１０中の点ｂにおける電位をｖｒ１とする。この電位をｖｒ１は、式（５）で表される。
【数５】
2018081775.tif 000007
【００７５】
同様に、第２等価回路５２に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ２、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量Ｃ０１、および補正用キャパシタ７２の静電容量Ｃ１２で表すことができる。すなわち、図１０中の点ｂにおける電位ｖｒ２は、式（６）で表すことができる。
【数６】
2018081775.tif 000008
【００７６】
ここで、Ｃ０２は、Ｃ０１とＣ１２の合成静電容量であり、式（７）で表すことができる。
【数７】
2018081775.tif 000009
【００７７】
式（５）および式（６）に、各時刻ｔでの波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１，ｖｍ２を代入し、数値計算することで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出することができる。
【００７８】
なお、ｖｒ１、ｖｒ２、およびｖｂは、Ｃ０１が同じであれば全て同じ値となる。ただし、Ｃ０１も未知数であるため、本実施形態では、以下に示すように、ｖｒ１とｖｒ２とが略一致するようにＣ０１を算出し、算出されたＣ０１におけるｖｒ１（またはｖｒ２）をｖｂとする。
【００７９】
＜静電容量Ｃ０１の算出＞
静電容量Ｃ０１は、以下の方法により算出することができる。
（ｉ）静電容量Ｃ０１を任意の値（微小と考えられる値）に設定する。
（ｉｉ）設定した静電容量Ｃ０１を、式（５）および式（６）に代入し、ｖｒ１、ｖｒ２を導出する。
（ｉｉｉ）時刻０〜Ｔｍｓにおいて、ｖｒ１およびｖｒ２を用いて評価を行う。評価関数としては、例えば式（８）を採用する。
【数８】
2018081775.tif 000010
（ｉｖ）Ｃ０１にΔＣ０１を加える。
（ｖ）（ｉｉ）〜（ｉｖ）を繰り返し、評価関数Ｊが最小となるＣ０１を求める。
これにより、静電容量Ｃ０１を算出することができる。言い換えると、測定対象の時間帯で平均的にｖｒ１とｖｒ２が最も近い値となる、すなわち評価関数Ｊが最小となるようにＣ０１を決定する。これにより、測定対象に時間幅がある場合でも、Ｃ０１を適切に求めることができる。
【００８０】
次に、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを算出する方法について説明する。
図１１は、半径ａおよびｂの２つの導体が中心距離ｄ（ｄ＞ａ＋ｂ）の位置に平行に配置された場合を示す。両導体の中心軸をＰおよびＱとし、円筒導体ＰおよびＱにそれぞれ線密度λおよび−λを与える。同図に示すように、ＰＱ上にＰ１およびＱ１を定め、次の式（９）および式（１０）が成り立つようにすれば、Ｐ１およびＱ１を通る線密度λおよび−λの線状電荷による電界がこの場合の電界と等しくなる。
【数９】
2018081775.tif 000011
【数１０】
2018081775.tif 000012
【００８１】
ここで、図１１に示すように、ＰＰ１＝ｄ１、ＱＱ１＝ｄ２とすると、式（９）および式（１０）は、次の式（１１）および式（１２）のように書き直せる。
【数１１】
2018081775.tif 000013
【数１２】
2018081775.tif 000014
【００８２】
線分ＰＱと導体Ｐ、Ｑとの交点をそれぞれＰ２、Ｑ２とし、式（１１）および式（１２）を用いると、Ｐ２Ｐ１、Ｐ２Ｑ１、Ｑ２Ｐ１、およびＱ２Ｑ１は、それぞれ次の式（１３）から式（１６）のように表される。
【数１３】
2018081775.tif 000015
【数１４】
2018081775.tif 000016
【数１５】
2018081775.tif 000017
【数１６】
2018081775.tif 000018
【００８３】
両円筒面の電位は、Ｐ２およびＱ２における電位を用いると、次の式（１７）および式（１８）のように表される。
【数１７】
2018081775.tif 000019
【数１８】
2018081775.tif 000020
【００８４】
したがって、式（１７）および式（１８）から、両円筒面の電位差ＶＰ−ＶＱは、次の式（１９）のように表される。
【数１９】
2018081775.tif 000021
【００８５】
すなわち、両導体間に形成される単位長さあたりの静電容量Ｃは、次の式（２０）のように表される。
【数２０】
2018081775.tif 000022
【００８６】
ここで、本実施形態では、検出用導体２１および補正用導体７１である２つの導体が設けられている。このため、気体放電Ｐと検出用導体２１との間には、式（２０）で求められる値の１／２の大きさの静電容量が形成される。このため、気体放電Ｐの放電径Ｄの半径をａ、検出用導体２１の半径をｂ、検出用導体２１の軸方向Ｚの長さをｈ、気体放電Ｐの中心軸Ｃと検出用導体２１の中心との間の距離をｄとすると、次の式（２１）が成り立つ。
【数２１】
2018081775.tif 000023
【００８７】
このため、式（２１）に、式（８）に基づいて算出された静電容量Ｃ０１、検出用導体２１の半径ｂ、検出用導体２１の軸方向Ｚの長さｈ、気体放電Ｐの中心軸Ｃと検出用導体２１の中心との間の距離をｄ、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の誘電率εを代入することで、気体放電Ｐの放電径Ｄの半径ａを算出することができる。これにより、気体放電Ｐの放電径Ｄを算出することができる。
【００８８】
図１２は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ２５によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４については、第１の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００８９】
本実施形態では、事前準備として、導出された第１等価回路５１および第２等価回路５２に関する情報（例えば、第１等価回路５１および第２等価回路５２の回路方程式を解くための計算式）が、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。また、同軸ケーブル２３Ａおよび同軸ケーブル２３ＢのインダクタンスＬｃおよび静電容量Ｃｃの値が、同軸ケーブル２３の物性値（回路３１，３２の物性値）として、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。波形測定器２４の内部回路２４ａの静電容量ＣＤＬおよび抵抗ＲＤＬの値が、波形測定器２４の内部回路２４ａの物性値（回路３１，３２の物性値）として、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。また、補正用キャパシタ７２の静電容量Ｃ１２の値が、回路３２の物性値として、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。なお、これら情報や数値の一部または全部は、事前に記憶されることに代えて、処理の途中で入力を受け付けてもよい。
【００９０】
図１２に示すように、本実施形態では、算出部４６は、ステップＳ１１、Ｓ１２、およびＳ１４により得られた情報に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出する（ステップＳ１５）。具体的には、波形測定器２４によって測定された電位ｖｍ１および電位Ｖｍ２と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値とに基づき、第１等価回路５１の回路方程式と第２等価回路５２の回路方程式とを連立させて数値計算によって解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂを算出する。
【００９１】
また、本実施形態の算出部４６は、ステップＳ１１、Ｓ１２、およびＳ１４により得られた情報に基づき、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１を算出する（ステップＳ２１）。具体的には、算出部４６は、第１等価回路５１の回路方程式と第２等価回路５２の回路方程式とを連立させて数値計算によって解くことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位ｖｂとともに、静電容量Ｃ０１を算出する。例えば本実施形態では、上記式（８）に基づく計算を行うことで、静電容量Ｃ０１を算出する。
【００９２】
次に、算出部４６は、算出された静電容量Ｃ０１に基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを算出する（ステップＳ２２）。例えば本実施形態では、上記式（２１）に基づく計算を行うことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを算出する。そして、算出部４６は、算出結果を情報出力部４７に送る（ステップＳ１６）。
【００９３】
このような方法によれば、気体放電Ｐの状態をさらに精度良く検出することができる。すなわち、本実施形態では、気体放電Ｐの略同じ部位に対応して配置された検出用導体２１と補正用導体７１とが設けられている。そして、第１回路３１で測定された電位と、第２回路３２で測定された電位と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値とに基づき、気体放電Ｐの電位が算出される。すなわち、２つの回路３１，３２に基づくことで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位をさらに精度良く算出することができる。
【００９４】
本実施形態では、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と第１回路３１とを含む第１等価回路５１を導出し、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量と第２回路３２とを含む第２等価回路５２を導出し、第１回路３１で測定された電位と、第２回路３２で測定された電位と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値と、第１等価回路５１と、第２等価回路５２とに基づき、気体放電Ｐの電位が算出される。このような方法によれば、２つの等価回路５１，５２に基づいて気体放電Ｐの電位を算出することで、気体放電Ｐの電位をより精度良く算出することができる。
【００９５】
本実施形態では、検出用導体２１および補正用導体７１とは、気体放電Ｐに対して略等距離に配置されている。そして、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量と、気体放電Ｐと補正用導体７１との間の静電容量とを同じと見做す。これにより、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量Ｃ０１を仮定することなく、気体放電Ｐの電位を算出することができる。このため、気体放電Ｐの電位をさらに精度良く算出することができる。
【００９６】
本実施形態では、第１回路３１で測定された電位と、第２回路３２で測定された電位と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値と、第１回路３１の等価回路と、第２回路３２の等価回路とに基づき、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量が算出される。そして、算出された静電容量に基づき、気体放電Ｐの放電径Ｄが算出される。これにより、気体放電Ｐの電位に加えて、気体放電Ｐの放電径Ｄの状態も知ることができる。例えば、本実施形態によれば、気体放電Ｐの「測定対象部位Ｐｔの電位」および「測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ」の時間変動を非接触で検出することができる。
【００９７】
例えば、ガス遮断器や真空遮断器の場合、電流の零点近傍での気体放電Ｐの放電径Ｄを知ることができると、より遮断しやすい位置で気体放電Ｐを遮断することができる。これにより、ガス遮断器や真空遮断器の遮断性能をさらに高めることができる。
【００９８】
次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。
図１３は、第１変形例の検出システム１を示す断面図である。
図１３に示すように、本変形例では、検出用導体２１および補正用導体７１は、気体放電Ｐの周方向θに沿う扁平状に形成されている。このような構成によれば、検出用導体２１および補正用導体７１に電荷がより安定して誘導されやすい。このため、気体放電Ｐの電位などをさらに精度良く算出することができる。
【００９９】
図１４は、第２変形例の検出システム１を示す断面図である。
図１４に示すように、本変形例では、複数の検出用導体２１および複数の補正用導体７１が設けられている。複数の検出用導体２１は、気体放電Ｐの軸方向の位置として、気体放電Ｐの同じ測定対象部位Ｐｔに対応して配置されるとともに、互いに周方向θで分かれて配置されている。複数の検出用導体２１は、複数の第１同軸ケーブル２３Ａによって互いに独立して波形測定器２４に電気的に接続されている。同様に、複数の補正用導体７１は、気体放電Ｐの軸方向の位置として、気体放電Ｐの同じ測定対象部位Ｐｔに対応して配置されるとともに、互いに周方向θで分かれて配置されている。複数の補正用導体７１の各々には、補正用キャパシタ７２が電気的に接続されている。複数の補正用導体７１は、複数の第２同軸ケーブル２３Ｂによって互いに独立して波形測定器２４に電気的に接続されている。このような構成によれば、複数の検出用導体２１および複数の補正用導体７１を用いた測定結果を利用することで、気体放電Ｐの径方向Ｒのずれによる影響を小さくすることができる。これにより、気体放電Ｐの電位および放電径Ｄをさらに精度良く算出することができる。
【０１００】
（第７の実施形態）
次に、図１５を参照し、第７の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の検出用導体２１、複数の補正用導体７１、および複数の接地導体２２などが設けられた点で第６の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。
【０１０１】
図１５は、第７の実施形態の検出システム１を示す図である。図１５中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図１５中の（ｂ）は、図１５中の（ａ）に示された検出システム１のＦ１５ｂ−Ｆ１５ｂ線に沿う断面図である。
【０１０２】
図１５に示すように、本実施形態の検出システム１は、第３の実施形態と同様に、複数の検出用導体２１と、複数の補正用導体７１と、複数の接地導体２２とを有する。
複数の検出用導体２１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の検出用導体２１は、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔに対してそれぞれ対応した位置に配置されている。複数の検出用導体２１は、互いに独立して、複数の第１同軸ケーブル２３Ａによって波形測定器２４に接続されている。
【０１０３】
複数の補正用導体７１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて互いに異なる位置に分かれて配置されている。複数の補正用導体７１は、それぞれ検出用導体２１に対応した位置に配置されている。複数の補正用導体７１は、互いに独立して、複数の第２同軸ケーブル２３Ｂによって波形測定器２４に接続されている。各補正用導体７１と各第２同軸ケーブル２３Ｂとの間には、補正用キャパシタ７２が設けられている。なお、検出用導体２１および補正用導体７１の各々の数は、３つに限らず、２つでもよく、４つ以上でもよい。
【０１０４】
このような構成によれば、複数の検出用導体２１が設けられることで、気体放電Ｐの複数の測定対象部位Ｐｔの電位を検出することができる。これにより、気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布および気体放電Ｐの軸方向Ｚの放電径Ｄの空間分布を求めることができる。例えば、本実施形態によれば、「気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布」および「気体放電Ｐの軸方向Ｚの放電径Ｄの空間分布」の時間変動を非接触で検出することができる。
【０１０５】
（第８の実施形態）
次に、図１６を参照し、第８の実施形態について説明する。本実施形態は、第３接地導体２２Ｃが設けられていない点で第７の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第７の実施形態と同様である。
【０１０６】
図１６は、第８の実施形態の検出システム１を示す図である。図１６中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図１６中の（ｂ）は、図１６中の（ａ）に示された検出システム１のＦ１６ｂ−Ｆ１６ｂ線に沿う断面図である。
【０１０７】
図１６に示すように、本実施形態の検出システム１は、第５の実施形態と同様に、第１接地導体２２Ａおよび第２接地導体２２Ｂを有する。一方で、検出システム１は、第３接地導体２２Ｃを有しない。すなわち、本実施形態では、接地導体２２は、複数の検出用導体２１が隣り合わない端部領域のみに設けられている。
【０１０８】
このような構成によれば、複数の検出用導体２１を狭い間隔で配置することができる。そのため、気体放電Ｐに対して設けられる検出用導体２１および補正用導体７１の数を増やすことができる。これにより、気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布および軸方向Ｚの放電径Ｄの空間分布をさらに精度良く求めることができる。
【０１０９】
（第９の実施形態）
次に、図１７を参照し、第９の実施形態について説明する。本実施形態は、少なくとも３つの導体が設けられた点で第６の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。
【０１１０】
本実施形態の検出システム１は、気体放電Ｐの電位および放電径Ｄに加えて、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（中心軸Ｃに対するずれ量）を算出するシステムである。
【０１１１】
図１７は、第９の実施形態の検出システム１を示す断面図である。
図１７に示すように、本実施形態の検出システム１は、少なくとも３つの導体（検出用導体２１、第１補正用導体７１Ａ、および第２補正用導体７１Ｂ）と、例えば少なくとも２つの補正用キャパシタ（第１補正用キャパシタ７２Ａ、および第２補正用キャパシタ７２Ｂ）、少なくとも３本の同軸ケーブル２３（第１同軸ケーブル２３Ａ、第２同軸ケーブル２３Ｂ、および第３同軸ケーブル２３Ｃ）と、波形測定器２４と、コンピュータ２５とを備えている。
【０１１２】
少なくとも３つの導体（検出用導体２１、第１補正用導体７１Ａ、および第２補正用導体７１Ｂ）は、例えば互いに略同じ形状を有するとともに、気体放電Ｐの略同じ部位（同じ測定対象部位Ｐｔ）に対応して配置されている。言い換えると、上記少なくとも３つの導体は、気体放電Ｐの軸方向Ｚの位置として、互いに略同じ位置に配置されている。検出用導体２１は、「第１導体」の一例である。第１補正用導体７１Ａは、「第２導体」の一例である。第２補正用導体７１Ｂは、「第３導体」の一例である。
【０１１３】
第１補正用キャパシタ７２Ａは、「第１電気素子（補正用電気素子）」の一例である。第１補正用キャパシタ７２Ａは、第１補正用導体７１Ａに電気的に接続されている。例えば、第１補正用キャパシタ７２Ａは、第１補正用導体７１Ａに電気的に直列に接続されている。第１補正用キャパシタ７２Ａの静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。一方で、第２補正用キャパシタ７２Ｂは、「第２電気素子（補正用電気素子）」の一例である。第２補正用キャパシタ７２Ｂは、第２補正用導体７１Ｂに電気的に接続されている。例えば、第２補正用キャパシタ７２Ｂは、第２補正用導体７１Ｂに電気的に直列に接続されている。第２補正用キャパシタ７２Ｂの静電容量は、カタログ値や実測などで知ることができる。例えば、第１補正用導体７１Ａおよび第２補正用導体７１Ｂは、互いに物性値が異なる。なお、第１補正用導体７１Ａおよび第２補正用導体７１Ｂに電気的に接続される電気素子（補正用電気素子）は、補正用キャパシタ７２Ａ，７２Ｂに限定されず、コイルや抵抗などでもよい。
【０１１４】
少なくとも３つの同軸ケーブル２３（第１同軸ケーブル２３Ａ、第２同軸ケーブル２３Ｂ、および第３同軸ケーブル２３Ｃ）は、上記少なくとも３つの導体を、互いに独立して波形測定器２４に電気的に接続している。例えば、第１同軸ケーブル２３Ａは、検出用導体２１と波形測定器２４との間に延びて、検出用導体２１と波形測定器２４とを電気的に接続している。第２同軸ケーブル２３Ｂは、第１補正用キャパシタ７２Ａと波形測定器２４との間に延びて、第１補正用キャパシタ７２Ａと波形測定器２４とを電気的に接続している。第３同軸ケーブル２３Ｃは、第２補正用キャパシタ７２Ｂと波形測定器２４との間に延びて、第２補正用キャパシタ７２Ｂと波形測定器２４とを電気的に接続している。
【０１１５】
第１同軸ケーブル２３Ａおよび波形測定器２４の内部回路２４ａは、検出用導体２１に電気的に接続された第１回路（第１測定回路）３１を形成している。波形測定器２４は、検出用導体２１に誘導された電荷に基づき第１回路３１に現れる電位を測定する。第２同軸ケーブル２３Ｂおよび波形測定器２４の内部回路２４ａは、第１補正用導体７１Ａに電気的に接続された第２回路（第２測定回路）３２を形成している。波形測定器２４は、第１補正用導体７１Ａに誘導された電荷に基づき第２回路３２に現れる電位を測定する。第３同軸ケーブル２３Ｃおよび波形測定器２４の内部回路２４ａは、第２補正用導体７１Ｂに電気的に接続された第３回路（第３測定回路）３３を形成している。波形測定器２４は、第２補正用導体７１Ｂに誘導された電荷に基づき第３回路３３に現れる電位を測定する。ここで、第２回路３２は、例えば補正用キャパシタ７２Ａを備えることで、第１回路３１とは物性値が異なる。また、第３回路３３は、例えば補正用キャパシタ７２Ｂを備えることで、第１回路３１および第２回路３２とは物性値が異なる。このため、第１回路３１に現れる電位と、第２回路３２に現れる電位と、第３回路３３に現れる電位は、互いに異なる。
【０１１６】
本実施形態では、コンピュータ２５の算出部４６は、第１回路３１で測定された電位（第１回路３１に現れて波形測定器２４によって測定された電位）と、第２回路３２で測定された電位（第２回路３２に現れて波形測定器２４によって測定された電位）と、第３回路３３で測定された電位（第２回路３３に現れて波形測定器２４によって測定された電位）と、第１回路３１の物性値と、第２回路３２の物性値と、第３回路３３の物性値とに基づき、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ、および気体放電Ｐの径方向の位置を算出する。すなわち、コンピュータ２５の算出部４６は、第６の実施形態と同様に、上記３つの導体の各導体と気体放電Ｐとの間の静電容量を含む等価回路（例えば、３つの等価回路）を導出し、これら等価回路に基づいて、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ、および気体放電Ｐの径方向の位置（ずれ量）を算出する。すなわち、３つの未知数（気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量（または放電径Ｄ）、および気体放電Ｐの径方向の位置）に対して３つの等価回路を解くことで、上記物理量を求めることができる。なお、等価回路に基づいて上記物理量を算出する方法は、第６の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１１７】
このような構成によれば、少なくとも３つの導体が設けられることで、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ、および気体放電Ｐの径方向の位置を同時に算出することができる。なお、気体放電Ｐの略同じ部位に対応して配置された少なくとも３つの導体で測定される電位がそれぞれ異なる場合は、第１補正用キャパシタ７２Ａおよび第２補正用キャパシタ７２Ｂの一方または両方を必要とせずに、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ、および気体放電Ｐの径方向の位置を算出することができる場合がある。この場合、上記少なくとも３つの導体（検出用導体２１、第１補正用導体７１Ａ、および第２補正用導体７１Ｂ）に代えて、少なくとも３つの検出用導体２１が設けられてもよい。
【０１１８】
（変形例）
次に、第９の実施形態の変形例について説明する。
本変形例では、気体放電Ｐの略同じ部位に対応して配置された少なくとも３つの導体に現れる電位のパターン（または電位差のパターン）が事前の実験またはシミュレーションによって求められ、記憶部４２に記憶されている。例えば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄと気体放電Ｐの径方向の位置とを仮定することで、気体放電Ｐと上記少なくとも３つの導体の各々との間の静電容量と、上記少なくとも３つの導体の導体同士の間の静電容量とを求めることができる。このため、例えば、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄと、気体放電Ｐの径方向の位置とを予め数十パターン想定して（仮定して）事前の実験またはシミュレーションなどを行うことで、少なくとも３つの導体の各々に現れる電位を導出し、それらをシミュレーション結果として記憶部４２に記憶しておくことができる。
【０１１９】
そして、コンピュータ２５の算出部４６は、実際に測定された電位と、記憶部４２に記憶された実験結果またはシミュレーション結果などとを比較することで、気体放電Ｐの径方向の位置を導出することができる。このような方法により気体放電Ｐの径方向の位置を導出する場合、第９の実施形態における第１補正用キャパシタ７２Ａおよび第２補正用キャパシタ７２Ｂの一方または両方は省略されてもよい。この場合、上記少なくとも３つの導体（検出用導体２１、第１補正用導体７１Ａ、および第２補正用導体７１Ｂ）に代えて、少なくとも３つの検出用導体２１が設けられてもよい。
【０１２０】
（第１０の実施形態）
次に、図１８および図１９を参照し、第１０の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の測定用コイル８１が設けられた点で第７の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第７の実施形態と同様である。
【０１２１】
図１８は、第１０の実施形態の検出システム１を示す図である。図１８中の（ａ）は、検出システム１を示す断面図である。図１８中の（ｂ）は、図１８中の（ａ）に示された検出システム１のＦ１８ｂ−Ｆ１８ｂ線に沿う断面図である。
【０１２２】
本実施形態の検出システム１は、気体放電Ｐの電位および放電径Ｄに加えて、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（ずれ量）を算出するシステムである。
【０１２３】
本実施形態の検出システム１は、第７の実施形態の構成に加えて、複数の測定用コイル８１を備えている。測定用コイル８１は、「コイル」の一例である。複数の測定用コイル８１は、複数のコイルセットＳに分かれている。各コイルセットＳは、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔに対応した位置に配置されている。各コイルセットＳは、複数（例えば２つ）の測定用コイル８１を含む。言い換えると、各コイルセットＳに含まれる複数（例えば２つ）の測定用コイル８１は、気体放電Ｐの軸方向Ｚにおいて、気体放電Ｐの略同じ位置に対応して配置されている。
【０１２４】
各測定用コイル８１は、気体放電Ｐの電流が形成する磁場が測定用コイル８１の輪の中を通過するように配置されている。各測定用コイル８１は、同軸ケーブル２３によって波形測定器２４に電気的に接続されている。各コイルセットＳに含まれる複数の測定用コイル８１は、気体放電Ｐの周方向θにおいて分かれて設けられている。例えば、複数の測定用コイル８１は、気体放電Ｐの中心軸Ｃの両側に分かれて配置されている。各コイルセットＳに含まれる複数の測定用コイル８１は、気体放電Ｐの中心軸Ｃに対して、互いに略等距離に配置されている。各コイルセットＳに含まれる複数の測定用コイル８１は、気体放電Ｐの周方向θにおいて、例えば検出用導体２１および補正用導体７１に対して略９０°異なる位置に配置されている。なお、測定用コイル８１の配置位置は、上記例に限定されない。
【０１２５】
次に、測定用コイル８１を用いた気体放電Ｐの径方向Ｒの位置の算出方法を説明する。
気体放電Ｐには電流が流れているため、その電流の変化率ｄｉ／ｄｔに応じて気体放電Ｐの周囲には磁場が形成される。この気体放電Ｐによって形成される磁場の磁力線に対して例えば垂直に、すなわち、測定用コイル８１の輪の中を磁力線が通過するように測定用コイル８１が配置されることで、磁場の変化率に応じた電流が各測定用コイル８１に誘起される。各測定用コイル８１に誘起された電流の電流値は、波形測定器２４によって測定される。
【０１２６】
気体放電Ｐが中心軸Ｃ上にある場合は、各コイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値は、互いに略同じ値となる。一方で、気体放電Ｐが中心軸Ｃから径方向Ｒにずれた場合、各コイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値は、互いに異なる値となる。また、同じコイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値の差は、気体放電Ｐが中心軸Ｃからのずれ量に応じて大きくなる。このため、同じコイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値の差に基づいて逆算することで、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（ずれ量）を算出することができる。なお、同じコイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（ずれ量）との関係は、例えば、電気機器１０を模擬したモデルによる計算や、事前の実験などで求めることができる。
【０１２７】
図１９は、本実施形態の処理流れの一例を示すフローチャートであり、例えばコンピュータ２５によって処理が実行される場合の処理流れの一例を示す。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ２１、Ｓ２２については、第６の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
【０１２８】
本実施形態では、事前準備として、事前の実験やシミュレーションによって予め求められた同じコイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（ずれ量）との関係を示す情報が、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶される。
【０１２９】
そして、図１９に示すように、本実施形態の算出部４６は、予め求められた同じコイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起される電流の電流値の差と、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置との関係を示す情報と、ステップＳ１１で取得された波形測定器２４の測定結果に含まれる２つの測定用コイル８１にそれぞれ誘起された電流の電流値の差に基づき、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置を算出する（ステップＳ３１）。そして、算出部４６は、算出結果を情報出力部４７に送る（ステップＳ１６）。
【０１３０】
このような方法によれば、気体放電Ｐが形成する磁場によって気体放電Ｐの略同じ部位に対応して配置された複数の測定用コイル８１にそれぞれ流れる電流値を測定し、測定された電流値に基づき、気体放電Ｐの径方向Ｒの位置が算出される。例えば、本実施形態によれば、「気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布」、「気体放電Ｐの軸方向Ｚの放電径Ｄの空間分布」、および「気体放電Ｐの径方向Ｒの位置」の時間変動を非接触で検出することができる。なお、「気体放電Ｐの径方向Ｒの位置」の算出は、「気体放電Ｐの軸方向Ｚの電位分布」および「気体放電Ｐの軸方向Ｚの放電径Ｄの空間分布」などの算出とは独立して実施されてもよい。
【０１３１】
なお、第１から第９の実施形態では、検出用導体２１および補正用導体７１（補正用導体７１Ａ，７１Ｂ）として、環状や棒状の電極が設けられている。これに代えて、第１から第９の実施形態における検出用導体２１および補正用導体７１は、測定用コイル８１で代替されてもよい。この場合、各測定コイル８１には、回路（例えば回路３１、回路３２、回路３３）が電気的に接続され、気体放電Ｐと各測定用コイル８１との間の静電誘導によって前記回路に現れる電位がそれぞれ測定される。各コイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１の一方は、「第１コイル」の一例である。各コイルセットＳに含まれる２つの測定用コイル８１の他方は、「第２コイル」の一例である。そして、コンピュータ２５の算出部４６は、気体放電Ｐと各測定用コイル８１との間の静電誘導によって各回路に現れて測定された電位と各回路の物性値とに基づき、第１から第９の実施形態と同様に、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、および気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄを算出してもよい。すなわち、検出システム１は、２つ以上の測定用コイル８１を用いて、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの電位、気体放電Ｐと検出用導体２１との間の静電容量、気体放電Ｐの測定対象部位Ｐｔの放電径Ｄ、および気体放電Ｐの径方向Ｒの位置（ずれ量）とを算出してもよい。
【０１３２】
以上、第１から第１０の実施形態およびそれらの変形例のなかで説明した気体放電Ｐの検出方法の一部または全部は、コンピュータ２５の記憶部４２に記憶されたプログラム（コンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント）がプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）４１によって実行されることで実現されてもよい。言い換えると、上述したコンピュータ２５の各機能部（例えば、情報取得部４５、算出部４６、および情報出力部４７）の一部または全部は、例えば、プログラムがプロセッサ４１によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。あるいは、上述した気体放電Ｐの検出方法（またはコンピュータ２５の各機能部）の一部または全部は、ＬＳＩ(Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。また、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば非一時的記憶媒体）に記憶されてもよい。そして、その記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記機能が実現されてもよい。なお、ここでいう「コンピュータ」とは、オペレーティングシステムや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータに読み取り可能な記憶媒体」とは、可搬媒体や記憶装置のことをいう。可搬媒体は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどである。記憶装置は、ＨＤＤおよび半導体メモリなどである。なお、上記プログラムは、コンピュータ２５がネットワークを介して実行可能であってもよい。
【０１３３】
また、電位を測定する波形測定器２４（測定部）の機能の一部または全部は、コンピュータ２５によって実現されてもよい。すなわち、電位を測定する波形測定器２４（測定部）の機能の一部または全部は、上記のようなソフトウェア機能部で実現されてもよく、ハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【０１３４】
上述した実施形態および変形例の検出システム１が適用可能な電気機器１０の構成は、上記例に限定されない。電気機器１０は、例えば、ガス遮断器や真空遮断器などの送変電設備、蛍光灯、オゾン発生装置、車載リレー、自動車のヒューズなどの様々な電気機器が適宜該当する。
【０１３５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、気体放電と導体との間の静電誘導によって前記導体に電気的に接続された回路に現れる電位を測定し、前記測定された電位と前記回路の物性値とに基づき、前記気体放電の電位を算出する。このような方法によれば、気体放電の状態を検出することができる。
【０１３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１３７】
１…状態検出システム、２１…検出用導体（導体、第１導体）、２２…接地導体、２３…同軸ケーブル、２４…波形測定器、２５…コンピュータ、３１…回路（第１回路）、３２…第２回路、４６…算出部、５１…等価回路（第１等価回路）、５２…第２等価回路、７１…補正用導体（第２導体）、７１Ａ…第１補正用導体（第２導体）、７１Ｂ…第２補正用導体（第３導体）、７２…補正用キャパシタ、８１…測定用コイル（コイル）、Ｐ…気体放電、Ｐｔ…測定対象部位、Ｄ…放電径、Ｚ…軸方向、Ｒ…径方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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