(57)【要約】【課題】紫外線の検出対象となる領域が広い場合であっても感度よく且つ迅速に放電の発生を検出することが可能であるとともに、放電が発生した部位を特定することが可能な放電検出方法および放電検出装置を提供する。【解決手段】  凹面鏡２の反射面側に紫外線領域にのみ感度を有する紫外線センサ３を設け、この紫外線センサ３を、凹面鏡２に取り付けられているセンサ保持部７により、その検出面が凹面鏡２に対向する対向位置と、検出面が凹面鏡２に背向する背向位置とに切り替える。紫外線センサ３を対向位置に切り替えた状態で、凹面鏡駆動部１２により、紫外線センサ３の検出方向が検出対象物である変圧器１９の被検出面１９ａを走査するように駆動する。このとき、可視光マーカ４を点灯することにより、紫外線センサ３が検出対象としている部位を視認可能にする。【選択図】図１
2011106945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電により発生する紫外線を検出することにより検出対象物における放電の発生を検出する放電検出装置であって、
検出方向に対して広範な検出領域を有する第１紫外線検出手段と、
前記第１紫外線検出手段よりも検出方向に対して狭い検出領域を有する第２紫外線検出手段と、
前記第２紫外線検出手段を、前記検出対象物の被検出面の走査が可能に駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とする放電検出装置。
【請求項２】
前記第１紫外線検出手段および前記第２紫外線検出手段を兼用する１個の紫外線検知素子と、
前記紫外線検知素子の検出領域を切り替える検出領域切替手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の放電検出装置。
【請求項３】
紫外線を反射する凹面鏡と、
前記凹面鏡に取り付けられ、前記紫外線検出素子を、前記凹面鏡の光軸の中心線上において、前記検出方向が前記凹面鏡に対向し前記凹面鏡で反射した紫外線を検出可能な位置である対向位置と、前記検出方向が前記凹面鏡に背向し前記凹面鏡に入射する紫外線を検出可能な位置である背向位置とに切り替え可能に保持する保持手段と、を備え、
前記検出領域切替手段は、前記保持手段により前記紫外線検出素子を前記対向位置または前記背向位置に切り替えることによりの検出領域を切り替え、前記紫外線検出素子が前記背向位置にある場合には前記第１紫外線検出手段として機能させ、前記紫外線検出素子が前記対向位置にある場合には前記第２紫外線検出手段として機能させ、
前記駆動手段は、前記凹面鏡の水平角及び仰俯角を変化させることにより、前記第２紫外線検出手段として機能している紫外線検出素子を、前記検出対象物の被検出面の走査が可能に駆動することを特徴とする請求項２記載の放電検出装置。
【請求項４】
前記検出対象物に対し、前記第２紫外線検出手段として機能している前記紫外線検出素子の前記検出方向を示す可視光を照射する可視光照射手段を備え、
前記可視光照射手段は、可視光の照射方向と前記紫外線検出素子の検出方向とが背向した状態で前記第１紫外線検出手段とともに前記保持手段に保持されていることを特徴とする請求項３記載の放電検出装置。
【請求項５】
前記検出対象物の被検出面を可視光で撮像する撮像手段と、
前記可視光照射手段により可視光が照射された状態で前記撮像手段により撮像された撮像データから、可視光が照射されている位置である可視光照射位置の座標データを取得する座標取得手段と、
を備えることを特徴とする請求項４記載の放電検出装置。
【請求項６】
前記第１紫外線検出手段が前記対向位置にあるか前記背向位置にあるかを示す動作モードデータ、前記座標取得手段で取得された座標データ、前記対向位置に保持されている前記第１紫外線検出手段で紫外線が検出された時点における前記凹面鏡の水平角及び仰俯角を示す走査位置データ、前記撮像手段で撮像した撮像データ、当該撮像データが撮像された日時を示す日時データ、及び紫外線が検出された検出頻度を示す頻度データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項５記載の放電検出装置。
【請求項７】
前記動作モードデータ、前記座標データ、前記走査位置データ、前記撮像データ、前記日時データ、前記頻度データ、及び前記頻度データに応じて選択される頻度マークのうち、少なくともいずれか１つを表示可能な表示手段を備えることを特徴とする請求項６記載の放電検出装置。
【請求項８】
検出方向に対して広範な検出領域を有する第１紫外線検出手段により検出対象物から放出される紫外線を検出する第１紫外線検出工程と、
前記第１紫外線検出工程において前記第１紫外線検出手段により紫外線が検出された後に、前記第１紫外線検出手段よりも検出方向に対して狭い検出領域を有する第２紫外線検出手段により前記検出対象物の被検出面を走査させながら検出対象物から放出される紫外線を検出する第２紫外線検出工程と、
を実施することを特徴とする放電検出方法。
【請求項９】
請求項８記載の放電検出方法であって、
前記第２紫外線検出工程において、前記第２紫外線検出手段が走査している位置である走査位置を特定するために、前記検出対象物に可視光を照射することを特徴とする放電検出方法。
【請求項１０】
請求項９記載の放電検出方法であって、
前記可視光が照射されている状態で前記検出対象物の被検出面を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された撮像データから、前記可視光が照射されている位置である可視光照射位置を示す座標データを取得する座標取得工程と、
を実行することを特徴とする放電検出方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の放電検出方法であって、
前記第２紫外線検出工程で紫外線が検出された時点における走査位置を示す走査位置データ、前記撮像データ、当該撮像データが撮像された日時を示す日時データ、前記座標データ及び前記日時データに基づいて算出された紫外線が検出された検出頻度を示す頻度データを記憶する記憶工程を実行することを特徴とする放電検出方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の放電検出方法であって、
前記第２紫外線検出工程において前記検出対象物の走査を開始する位置である走査開始位置を、前記記憶工程で記憶された走査位置データのうち直近に記憶された走査位置データに設定することを特徴とする放電検出方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の放電検出方法であって、
前記第２紫外線検出工程において前記検出対象物の走査を開始する位置である走査開始位置を、前記記憶工程で記憶された走査位置データの平均値に設定することを特徴とする放電検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を検出することにより検出対象物における放電の発生を検出する放電検出方法および放電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変圧器や遮断機などの受電機器では、使用されている絶縁物の経年劣化、あるいは汚損や吸湿などの設置環境の変化により、放電が発生することがある。放電が発生する状態を放置しておくと受電機器の損傷や性能の低下などを招くおそれがあるため、放電の発生を早期に検出することが望まれている。そのため、放電の発生にともなう諸現象、例えば電源線や接地線に流れる高周波電流、或いは電磁波、超音波、アコースティックエミッション、紫外線などを監視することにより、放電の発生を検出する放電検出方法が試みられている。
【０００３】
さて、高電圧が印加される受電機器が検出対象物である場合、検出対象物の種類や設置環境などによって適不適はあるものの、非接触でセンサ類の設置および放電の検出が可能であること、また、設置環境において外乱要因の影響を受けることが少ないことなどから、紫外線を利用して放電を検出することがある。その場合、紫外線を検出する紫外線検出手段として、紫外線領域に感度を有する紫外線検出素子を二次元状に配置した所謂紫外線カメラを用いたもの、あるいは、単体の紫外線検出素子で構成される光電管などを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、紫外線検出手段として紫外線カメラを用いる場合、検出対象物から発生した紫外線を二次元的に検出できるという利点はあるものの、紫外線の検出対象となる領域が広くなると、紫外線検出の感度が低下するという問題がある。また、一般に紫外線カメラは紫外線領域以外の光にも感度を有しており、紫外線領域以外の光つまり外乱光を除去するために紫外線のみを透過させる高価な紫外線透過フィルタが必要となる。一方、紫外線検出手段として光電管などを用いる場合、検出感度が高く、また、紫外線領域のみに感度を有するため外乱光の影響が少ないという利点があるものの、紫外線が発生した部位である紫外線発生部位を特定することが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、紫外線の検出対象となる領域が広い場合であっても感度よく且つ迅速に紫外線の発生を検出することが可能であるとともに、紫外線発生部位を特定することが可能な放電検出方法および放電検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放電検出装置は、放電により発生する紫外線を検出することにより検出対象物における放電の発生を検出する放電検出装置であって、検出方向に対して広範な検出領域を有する第１紫外線検出手段と、前記第１紫外線検出手段よりも検出方向に対して狭い検出領域を有する第２紫外線検出手段と、前記第２紫外線検出手段を、前記検出対象物の被検出面の走査が可能に駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の放電検出方法は、検出方向に対して広範な検出領域を有する第１紫外線検出手段により検出対象物から放出される紫外線を検出する第１紫外線検出工程と、上記第１紫外線検出工程において上記第１紫外線検出手段により紫外線が検出された後に、上記第１紫外線検出手段よりも検出方向に対して狭い検出領域を有する第２紫外線検出手段により上記検出対象物の被検出面を走査させながら検出対象物から放出される紫外線を検出する第２紫外線検出工程と、を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放電検出装置によれば、広範な検出領域を有する第１紫外線検出手段で紫外線が発生したか否かを検出し、紫外線が検出された場合には、検出領域の狭い第２紫外線検出手段を、検出対象物の被検出面全体を走査させながら紫外線を検出するので、紫外線発生部位を特定することができる。
【００１０】
また、本発明の放電検出方法によれば、第１紫外線検出工程において紫外線が検出された場合、第２紫外線検出工程において第２紫外線検出手段を前記検出対象物の被検出面を走査させるので、迅速に紫外線発生部位を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による放電検出装置の構成を概略的に示す図
【図２】凹面鏡および紫外線センサの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は紫外線センサの向きが（ｂ）とは逆の状態の側面図
【図３】紫外線センサの感度特性を示す図
【図４】紫外線センサの指向性を示す図
【図５】変圧器の外観を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図
【図６】紫外線検出処理を示すフローチャート
【図７】広角モードにおける紫外線センサの検出領域を模式的に示す図
【図８】狭角モードにおける紫外線センサの検出領域を模式的に示す図
【図９】撮像データの一例を示す図
【図１０】検出データ記憶部に記憶された各データのフォーマットを示す図
【図１１】狭角モードにおける紫外線センサの走査範囲を模式的に示す図
【図１２】頻度データを示す頻度マークの表示態様の変化を示す図で、（ａ）は表示サイズを変更した図、（ｂ）は表示色を変更した図、（ｃ）は外観を変更した図
【図１３】検出データ記憶部に記憶されている撮像データを模式的に示す図
【図１４】撮像データおよび頻度マークの合成図で、（ａ）は複数の頻度マークを表示した例を示す図、（ｂ）は頻度マーク選択時のデータ表示例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を、高電圧が印加される受電機器である変圧器における放電の検出に適用した一実施形態について、図１から図１４に基づいて説明する。
放電検出装置１は、図１に示すように、凹面鏡２、紫外線センサ３（紫外線検出素子、第１紫外線検出手段、第２紫外線検出手段に相当）、可視光マーカ４（可視光照射手段に相当）、カメラ５、およびこれらを制御する放電検出処理部６を備えている。
【００１３】
凹面鏡２は、図２（ａ）に示すように、紫外線を反射する反射面２ａを有している。凹面鏡２の反射面２ａは、断面視で放物線をなしており、且つ、光軸の中心線Ｌｃに対して線対称に形成されている。つまり、反射面２ａは、光軸の中心線Ｌｃを中心とした回転放物面をなしており、その外形が例えば１００ｍｍ程度の円形に形成されている。凹面鏡２の反射面２ａは、特定の領域内、すなわち凹面鏡２の直径よりも内側の領域内において、光軸の中心線Ｌｃと平行に入射した紫外線を凹面鏡２の焦点Ｆに向けて反射する。
【００１４】
凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃ上には、紫外線センサ３が配置されている。紫外線センサ３は、アノード電極およびカソード電極がガラス管に封止されて構成されている。電極間に直流の電圧を印加した状態で紫外線がカソード電極に照射されると、内部光電効果および放電による電流のガス増倍効果によってアノード電極からカソード電極に向かう電流が発生する。これにより、紫外線センサ３は紫外線の検出が可能になる。つまり、紫外線センサ３は、検出方向に対して広い領域の紫外線を検出することが可能な所謂光電管（増倍管）である。
【００１５】
この紫外線センサ３は、図３のグラフＧ１に示すように、紫外線領域（およそ１０ｎｍ−３８０ｎｍ）、特に波長が２００ｎｍ付近の近紫外線に対して高い感度を有している。また、紫外線センサ３は、グラフＧ２またはＧ３に示すような一般的な紫外線カメラの感度分布とは異なり、その他の領域の光に対しては感度を有していない。このため、紫外線センサ３は、グラフＧ４に示すような太陽光に含まれる光を検出することがない。
また、紫外線センサ３は、検出方向に対し、図４（ａ）に示すように水平角でおよそ±６０°以上、図４（ｂ）に示すように仰俯角でおよそ±６０°以上の範囲に感度を有する感度特性を備えている。
【００１６】
このような感度特性を備えた紫外線センサ３は、図２（ｂ）に示すようにその受光面３ａが凹面鏡２の反射面２ａに対向する位置である対向位置と、図２（ｃ）に示すように受光面３ａが凹面鏡２の反射面２ａに背向する位置である背向位置とに切り替え可能に保持されている。このとき、紫外線センサ３は、その検出軸（水平角および仰俯角がともに±０°である線）と、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃとが一致するように、且つ、図２（ｂ）のように対向位置にある場合には、その受光面３ａが凹面鏡２の焦点Ｆに位置するように保持されている。このように、紫外線センサ３は、対向位置にある場合と背向位置にある場合とでは、その検出方向（受光面３ａの向き）が１８０°変化する。
【００１７】
可視光マーカ４は、可視光、例えば赤色のレーザ光を生成する図示しないレーザ発信器などを備えており、対象物に対して照射面４ａからレーザ光を照射する。可視光マーカ４は、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃ上に、この中心線Ｌｃとレーザ光の光軸とが一致するように配置されている。また、可視光マーカ４は、その照射面４ａと紫外線センサ３の受光面３ａとが背向するように保持されている。そのため、紫外線センサ３が対向位置にある場合には、可視光マーカ４の照射面４ａは、図２（ｂ）に示すように凹面鏡２と反対側を向いた状態になる。一方、紫外線センサ３が背向位置にある場合には、可視光マーカ４の照射面４ａは、図２（ｃ）に示すように凹面鏡２側を向いた状態になる。
【００１８】
これら紫外線センサ３および可視光マーカ４は、図１に示すように、センサ保持部７により保持されている。センサ保持部７は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、紫外線センサ３および可視光マーカ４が載置されるベース板８、ベース板８を回転させるセンサ回転用モータ９、および、ベース板８を支持する支持アーム１０から構成されている。ベース板８には、上記のように紫外線センサ３の検出軸、可視光マーカ４の光軸、および凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃが一致した状態で、紫外線センサ３および可視光マーカ４が載置されている。センサ回転用モータ９は、紫外線センサ３および可視光マーカ４が保持されたベース板８を回転させることにより、紫外線センサ３を上記した対向位置または背向位置に切り替える。支持アーム１０は、一方の端部が凹面鏡２に取り付けられ、他方の端部にセンサ回転用モータ９が取り付けられている。
【００１９】
支持アーム１０が凹面鏡２に固定されていることから、凹面鏡２と、紫外線センサ３および可視光マーカ４との相対的な位置関係は、固定されている。そのため、後述するように凹面鏡２の向き（凹面鏡２の水平角および仰俯角）が変化した場合であっても、紫外線センサ３の検出軸および可視光マーカ４のレーザ光の光軸は、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃに常に一致した状態に保たれる。換言すると、紫外線センサ３が背向位置にある場合には、凹面鏡２の向きと紫外線センサ３の検出方向とが一致し、紫外線センサ３が対向位置にある場合には、凹面鏡２の向きと可視光マーカ４から照射されるレーザ光の照射方向とが一致する。
【００２０】
紫外線センサ３、可視光マーカ４、およびセンサ保持部７は、図１に示すように、センサ制御部１１に接続されている。センサ制御部１１は、放電検出処理部６に接続されており、放電検出処理部６からの指令信号に基づいて可視光マーカ４の点灯／消灯を制御する点灯制御信号、およびセンサ保持部７の向きを切り替えるモード切替信号を出力する。また、センサ制御部１１は、紫外線センサ３から出力される紫外線検出信号に応じた紫外線検出データ、および紫外線センサ３が対向位置にあるか背向位置にあるかを示す動作モードデータを放電検出処理部６に出力する。
【００２１】
凹面鏡２の背面（反射面２ａと逆の面）側には、駆動手段としての凹面鏡駆動部１２が設けられている。凹面鏡駆動部１２は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、水平角回転用モータ１３、水平角検出用エンコーダ１４、仰俯角回転用モータ１５、仰俯角検出用エンコーダ１６、および凹面鏡保持部１７から構成されている。
【００２２】
水平角回転用モータ１３は凹面鏡２の水平角を変化させ、仰俯角回転用モータ１５は凹面鏡２の仰俯角を変化させる。また、凹面鏡保持部１７は、水平角および仰俯角が変化する凹面鏡２を揺動可能に保持している。このため、凹面鏡２は、水平角回転用モータ１３が駆動されることにより水平角が変化し、仰俯角回転用モータ１５が駆動されることにより仰俯角が変化し、これとともに紫外線センサ３の検出方向および可視光マーカ４の照射方向も変化する。このとき、凹面鏡２の向きは、水平角検出用エンコーダ１４により水平角が検出され、仰俯角検出用エンコーダ１６により仰俯角が検出される。そして、これら水平角検出用エンコーダ１４および仰俯角検出用エンコーダ１６は、凹面鏡２の水平角および仰俯角応じた角度信号を出力する。
【００２３】
水平角回転用モータ１３、水平角検出用エンコーダ１４、仰俯角回転用モータ１５、および仰俯角検出用エンコーダ１６を含む凹面鏡駆動部１２は、図１に示すように、凹面鏡制御部１８に接続されている。凹面鏡制御部１８は、放電検出処理部６に接続されており、放電検出処理部６からの指令信号に基づいて凹面鏡２の水平角および仰俯角を変化させる制御信号を出力する。また、凹面鏡制御部１８は、水平角検出用エンコーダ１４および水平角検出用エンコーダ１４から出力される角度信号に基づいて、凹面鏡２の水平角および仰俯角を走査位置データとして放電検出処理部６へ出力する。
【００２４】
カメラ５は、検出対象物である変圧器１９の被検出面１９ａを可視光で撮像する。カメラ５は、上記した凹面鏡２とは異なり、その向きが被検出面１９ａ全体を撮像可能な位置に固定されている。このカメラ５は、画像処理部２０（座標取得手段に相当）に接続されている。画像処理部２０は、放電検出処理部６に接続されており、放電検出処理部６からの指令信号に基づいて、カメラ５から入力された画像を撮像データとして取得する。また、画像処理部２０は、その撮像データを画像モニタ２１に出力する。これらカメラ５および画像処理部２０は、本発明でいう撮像手段を構成している。
【００２５】
放電検出処理部６には、上記した凹面鏡制御部１８、センサ制御部１１、画像処理部２０に加えて、検出データ記憶部２２および通信制御部２３に接続されている。放電検出処理部６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータで構成されており、例えばＲＯＭなどに記憶されている制御プログラムに基づいて、凹面鏡制御部１８、センサ制御部１１、画像処理部２０などを制御する。検出データ記憶部２２は、例えばハードディスクドライブや不揮発性のメモリ、或いはＤＶＤなどの大容量記憶媒体で構成され、各種のデータなどを記憶する。尚、検出データ記憶部２２は、放電検出処理部６のＲＯＭやＲＡＭなどと共用し、制御プログラムなどを記憶する構成としてもよい。
【００２６】
放電検出処理部６は、センサ制御部１１から取得する紫外線検出データおよび動作モードデータ、凹面鏡制御部１８から取得する走査位置データ、画像処理部２０から取得する撮像データ、および当該撮像データが取得された日時を示す日時データを検出データ記憶部２２に記憶する。また、放電検出処理部６は、検出データ記憶部２２に記憶されている各データに基づいて紫外線が検出された検出頻度を示す頻度データを算出するとともに、その頻度データを検出データ記憶部２２に記憶する。本実施形態では、所定時間内に紫外線が検出された回数を頻度データとして算出している。
【００２７】
通信制御部２３は、有線または無線のネットワーク２４を介して、外部の監視装置２５との間で各種の情報の通信を可能にする。本実施形態では、主に検出データ記憶部２２に記憶されている各データの送受信を制御する。外部の監視装置２５は、通信部２５ａ、制御部２５ｂ、画像モニタ２５ｃなどから構成されており、通信部２５ａおよびネットワーク２４を介して取得した放電検出装置１の各データを画像モニタ２５ｃに表示する。これにより、遠隔地においても変圧器１９における放電の発生を監視することが可能になる。尚、監視装置２５は、専用の装置を用いてもよいし、汎用のパーソナルコンピュータなどを用いてもよい。
【００２８】
ここで、本実施形態の検出対象物である変圧器１９について説明する。変圧器１９は、例えば鉄心に低圧側コイルおよび高圧側コイルが巻装されたコイルが樹脂によりモールドされて形成された三相交流用のモールド変圧器である。変圧器１９は、図５（ａ）から（ｃ）に示すように、その上部に高圧側コイルの巻き始めに対応した端子１９ｃが被検出面１９ａ側に設けられており、下部にロータリー式のタップ切換端子１９ｄが相数分だけ設けられている。また、変圧器１９の下部には鋼材などで形成された下部クランプ１９ｅが設けられており、ベース１９ｆの上に載置され固定されている。変圧器１９の上部には、同じく鋼材などから構成された上部クランプ１９ｇが設けられており、この上部クランプ１９ｇの背面側に低圧側の端子１９ｈが設けられている。
【００２９】
次に、上記した構成の放電検出装置１の作用について、実際の紫外線の検出処理の工程に基づいて説明する。
図６は、放電検出装置１による紫外線の検出処理の制御フローを示す図である。この制御は、主として放電検出処理部６により実行される制御プログラムにより行われる。
放電検出装置１は、紫外線の検出処理に際して、まず凹面鏡２の水平角および仰俯角の初期設定を行う（Ｓ１）。この場合、放電検出処理部６からの指令に基づいて、凹面鏡制御部１８は、図２（ａ）に示すように凹面鏡２の反射面２ａを変圧器１９に正対させる。
【００３０】
続いて、センサ制御部１１は、紫外線センサ３を背向位置にセットするとともに、可視光マーカ４を消灯する（Ｓ２）。紫外線センサ３は上記のように検出領域が広いため、背向位置にセットされた場合、すなわち紫外線センサ３の検出面３ａが変圧器１９側を向いた場合、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、変圧器１９の幅方向および高さ方向の全体が検出領域に入る。このとき、可視光マーカ４は、照射面４ａが凹面鏡２に対向するため消灯される。以下、紫外線センサ３が背向位置にあり、検出領域が広い状態で紫外線を検出する動作モードを広角モードという。また、この広角モードでの紫外線の検出処理を行う工程が、本発明でいう第１紫外線検出工程に相当する。
【００３１】
凹面鏡２の初期設定が終了すると、放電検出装置１は、図６に示すように、紫外線が検出されたか否かを判定する（Ｓ３）。紫外線が検出されない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、紫外線が検出されるまでステップＳ３の処理を繰り返す。そして、紫外線が検出された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、検出時刻および検出頻度を検出データ記憶部２２に記憶する（Ｓ４）。このとき、例えば最初に紫外線を検出した時刻から所定時間を経過するまで広角モードでの紫外線検出を繰り返すことにより、検出頻度を算出する。尚、紫外線を検出する場合、誤検出を防止するために、予め定められている基準値を越えた紫外線が検知された場合に、放電が発生したとみなすようにするとよい。
【００３２】
さて、ステップＳ３においては、紫外線センサ３が広角モードで動作していることから、変圧器１９のどの部位で紫外線が発生したのかを特定することは困難である。そこで、本実施形態では、広角モードで紫外線を検出した場合、紫外線センサ３の動作モードを切り替えて、紫外線が発生した部位、すなわち放電が発生した部位を特定するようにしていう。
【００３３】
放電検出装置１は、過去に紫外線が検出されたデータ（放電履歴）が記憶されているか否かを判定する（Ｓ５）。放電履歴が記憶されている場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、凹面鏡２の水平角および仰俯角を、前回設定した位置にセットする（Ｓ６）。この場合、放電検出装置１は、まず過去に紫外線が検出された部位から測定を開始するため、凹面鏡２の向きを前回設定した位置（後述するステップＳ１６で設定）に設定する。
【００３４】
放電検出装置１は、ステップＳ６で凹面鏡２の位置をセットすると、または、ステップＳ５で放電履歴がなかった場合（Ｓ５：ＮＯ）、紫外線センサ３を凹面鏡２側にセットするとともに、可視光マーカ４を点灯させる（Ｓ７）。紫外線センサ３は、凹面鏡２側、つまり凹面鏡２に対向する対向位置に切り替えられた場合、その受光面３ａが上記のように凹面鏡２の焦点Ｆに位置することになる。そのため、紫外線センサ３により検出される紫外線は、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃに平行な成分に限定されることになる。換言すると、対向位置にある紫外線センサ３の検出範囲は、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃに平行、且つ、凹面鏡２の外形よりも内側の範囲内になる。尚、本実施形態では、凹面鏡２の直径は、およそ１００ｍｍであるため、検出領域も直径１００ｍｍ程度の円内の領域になる。
【００３５】
紫外線センサ３が対向位置にある場合、紫外線センサ３の見かけ上の検出領域は背向位置にある場合よりも狭くなる。つまり、対向位置に保持された紫外線センサ３は、本発明でいう第２紫外線検出手段に相当する。このように、本実施形態では、第１紫外線検出手段と第２紫外線検出手段とを、１つの紫外線センサ３により実現している。以下、紫外線センサ３が対向位置にある状態で狭い範囲の紫外線を検出する動作モードを、狭角モードという。つまり、この狭角モードでの紫外線の検出処理を行う工程が本発明でいう第２紫外線検出工程に相当し、紫外線センサ３の検出領域を切り替える凹面鏡２およびセンサ保持部７が本発明でいう検出領域切替手段に相当する。
【００３６】
また、この狭角モードでは、可視光マーカ４から照射されるレーザ光Ｌの光軸と凹面鏡２の光軸とが一致していることから、可視光マーカ４が点灯されると、後述する図９のように紫外線センサ３が検出対象としている部位（照射位置Ｐ）を視認することが可能になる。
【００３７】
放電検出装置１は、狭角モードに移行すると、紫外線が検出されたか否かを判定する（Ｓ８）。そして、紫外線が検出されない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、予め設定されている設定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ９）、設定時間が経過していない場合には（Ｓ９：ＮＯ）、設定時間が経過するまでステップＳ８の処理を繰り返す。つまり、凹面鏡２は、ステップＳ６で設定した（または、初期設定の）水平角および仰俯角において、設定時間が経過するまではその向きが固定された状態になる。尚、設定時間は、検出頻度を算出する基準として予め設定されている。
【００３８】
これに対して、放電検出装置１は、紫外線が検出された場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、変圧器１９をカメラ５で撮像するとともに、その撮像データ上の可視光マーカ４が照射されている座標を検出し、例えば一時的な記憶領域あるいは検出データ記憶部２２などに記憶する（Ｓ１０）。可視光で撮像された撮像データには、図９に示すように、同じく可視光のレーザが照射された照射位置Ｐが記録されている。放電検出装置１、より厳密には画像処理部２０は、この撮像データ上の照射位置Ｐの座標（Ｘ方向およびＹ方向の座標）を算出する。この場合、例えば撮像データを二値化して閾値以上の輝度を有する位置を照射位置Ｐの座標にするなど、周知の画像処理技術を用いて算出すればよい。このように、可視光マーカ４は、作業者が変圧器１９の検出部位を視認できるようにすることに加えて、その検出部位をデータとして記録できるようにするためにレーザ光Ｌを照射する。
【００３９】
また、放電検出装置１は、紫外線が検出された時刻および検出頻度を記憶する（Ｓ１１）。上記の通り、設定時間が経過するまでは同一位置の検出を継続しているため、その設定時間内に発生した放電の回数を検出頻度として記憶する。また、放電検出装置１は、凹面鏡２の水平角および仰俯角を示す走査位置データも記憶する（Ｓ１２）。これにより、検出データ記憶部２２には、図１０に示すように、記録番号（Ｎｏ）、年月日（ＹＹ／ＭＭ／ＤＤ）および時刻（ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ）を示す日時データ、検出頻度（ＮＮＮ）を示す頻度データ、動作モード（Ｍ）を示す動作モードデータ、凹面鏡２の水平角（ＨＨＨＨ）および仰俯角（ＶＶＶＶ）を示す走査位置データ、照射位置Ｐの座標（ＸＸＸＸ、ＹＹＹＹ）が互いに関連付けられた状態で記憶される。尚、撮像データは、記録番号に関連付けられた状態で検出データ記憶部２２に別途記憶されている。
【００４０】
放電検出装置１は、設定時間が経過するまで、上記したステップＳ８、Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ９を繰り返す。そして、設定時間が経過すると（Ｓ９：ＹＥＳ）、全設定角度の走査が完了したか否かを判定する（Ｓ１３）。例えばステップＳ８においてある部位で紫外線が検出された場合であっても、他の部位でも紫外線が検出されることが考えられる。そのため、放電検出装置１は、全設定角度の走査が完了していないと判定すると（Ｓ１３：ＮＯ）、凹面鏡２の水平角および仰俯角を新たな値に設定し（Ｓ１４）、ステップＳ８からの処理を繰り返す。
【００４１】
このように、放電検出装置１は、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、凹面鏡２の水平角および仰俯角を変化させながら、変圧器１９の被検出面１９ａにおける予め設定された全設定角度を走査する。このとき、水平角および仰俯角の設定角度は、例えば過去に紫外線が検出された走査位置データに基づいて設定してもよいし、変圧器１９の幅方向あるいは高さ方向に一定の間隔で順次設定するようにしてもよい。ただし、変圧器１９の場合、上記した端子１９ｃ、１９ｈやタップ切換端子１９ｄなどが比較的放電が発生しやすい部位であることから、過去に紫外線が検出された部位の走査位置データに基づいて水平角および仰俯角を設定角度として設定すると、紫外線検出の効率を向上させることが可能になる。
【００４２】
さて、放電検出装置１は、全設定角度の走査が完了したと判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、紫外線検出範囲を算出する（Ｓ１５）。狭角モードにおいて多数の紫外線の発生が検出された場合、後述する頻度マークＭの表示が煩雑になることがある。そのため、放電検出装置１は、検出データ記憶部２２に記憶されている各データ（図１０参照）に基づいて、照射位置Ｐの座標から所定の範囲内にある紫外線発生部位をまとめて単一の頻度マークＭで表示するために紫外線検出範囲を算出する。
【００４３】
続いて、放電検出装置１は、次回の検出開始位置となる水平角および仰俯角を算出して記憶する（Ｓ１６）。次回の検出開始位置とは、次回の紫外線検出動作においてステップＳ６で設定される水平角と仰俯角である。放電検出装置１は、検出データ記憶部２２に記憶されている水平角および仰俯角の平均値を次回の検出開始位置として設定する。尚、紫外線検出部位が少なく、算出した水平角および仰俯角の平均値と、実際の水平角および仰俯角とがかけ離れている場合には、直近に紫外線が検出された水平角および仰俯角を検出開始位置として設定してもよい。
【００４４】
そして、放電検出装置１は、撮像データとともに、各データを画像モニタ２１に表示する（Ｓ１７）。このとき、放電検出装置１は、ステップＳ１５で算出した紫外線検出範囲ごとに、検出データ記憶部２２に記憶されている頻度データに基づいて紫外線の検出頻度を示す頻度マークＭを表示する。例えば、図１２（ａ）に示すように、検出頻度が小である場合には外形が比較的小さい頻度マークＭ１ａ、検出頻度が中である場合には頻度マークＭ１ａより若干大きい頻度マークＭ１ｂ、検出頻度が大である場合にはさらに大きい頻度マークＭ１ｃのように表示する。尚、放電検出装置１は、頻度マークＭの表示態様を、例えば図１２（ｂ）に示すように検出頻度に応じて表示色（小：青色、中：黄色、大：赤色など）を変化させた頻度マークＭ２ａ〜Ｍ２ｃを表示したり、あるいは図１２（ｃ）に示すように表示形式（小：○、中：△、大：×など）を変化させた頻度マークＭ３ａ〜Ｍ３ｃを表示するようにしてもよい。要するに、画像モニタを監視する作業者が検出頻度を視覚的に識別できるように表示態様を変化させればよい。
【００４５】
また、放電検出装置１は、個別の撮像データを表示するだけでなく、複数の撮像データに基づいて、それらを擬似的に合成して表示することも可能である。例えば、狭角モードでの紫外線検出動作時に、図１３に示すように４個の撮像データが記憶されている場合、放電検出装置１は、図１４（ａ）に示すように、４個の撮像データに関連付けられた各データをまとめて、４個の頻度マークＭ４ａ〜Ｍ４ｄとともに表示してもよい。これにより、今回の紫外線検出動作で紫外線の発生が検出された部位の位置および数を容易に把握することが可能になる。さらに、図１４（ｂ）に示すように、図示しない入力手段によりカーソル線Ｃｘ、Ｃｙを移動して所望の頻度マークＭを選択し、選択された頻度マークＭ（図１４（ｂ）ではカーソル線Ｃｘ、Ｃｙの交点に対応する頻度マークＭ４ｂ）に対応して記憶されている例えば日時データや頻度データなどを表示するようにしてもよい。
【００４６】
撮像データの表示を終了すると、放電検出装置１は、外部の監視装置２５からの要求に応じて検出結果を送信する（Ｓ１７）。これにより、外部の監視装置２５においても、例えば図１２から図１４に示すような紫外線が検出された部位の撮像データ、或いは図１０に示すような検出データ記憶部２２に記憶されている各データを確認することが可能になる。尚、監視装置２５は、例えば変圧器１９が設置されている現場の事務所内に設置されたもの、あるいはインターネットや無線ネットワークなどを経由した遠隔地に設置されたものなどである。
【００４７】
検出結果を送信すると、放電検出装置１は、ステップＳ１に移行して紫外線検出処理を繰り返す。
このように、放電検出装置１は、紫外線センサ３を広角モードで動作させて変圧器１９の全体から発生する紫外線を検出する第１紫外線検出工程と、第１紫外線検出工程すなわち広角モードで紫外線が検出された場合に紫外線センサ３を狭角モードで動作させて変圧器１９の全体を走査しながら紫外線を検出する第２紫外線検出工程とを繰り返し実施することにより紫外線の発生を検出し、変圧器１９における放電の発生を検出している。
【００４８】
以上説明した第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
紫外線センサ３の検出領域が広範な広角モードでは、変圧器１９の被検出面１９ａ全体を監視することが可能であるので、紫外線の発生、すなわち放電の発生を迅速に検出することができる。また、紫外線センサ３の検出領域を狭くした狭角モードでは、変圧器１９の被検出面１９ａを走査しながら紫外線を検出するので、紫外線発生部位を容易に特定することができる。
【００４９】
紫外線センサ３の検出領域を広角モードおよび狭角モードに切り替えるので、一個の紫外線センサ３で放電検出装置１を構成することが可能になる。また、紫外線領域にのみ感度を有する紫外線センサ３を用いているので、紫外線カメラを用いる構成とは異なり、構成が簡単、且つ高価な紫外線透過フィルタを設けなくても太陽光などの外乱光の影響を受けることがない。したがって、コストの大幅な上昇を抑制することができる。
凹面鏡２と、紫外線センサ３を対向位置または背向位置に保持するセンサ保持部７とにより紫外線センサ３の検出領域を切り替えているので、放電検出装置１の構成を簡略化することができる。
【００５０】
凹面鏡２、紫外線センサ３、および可視光マーカ４は、凹面鏡２の光軸の中心線Ｌｃ、紫外線センサ３の検出軸、および可視光マーカ４のレーザ光Ｌの光軸が一致した状態で凹面鏡駆動部１２により駆動されるため、放電発生部位を精度よく特定することができる。また、凹面鏡２、紫外線センサ３、および可視光マーカ４が一体で駆動されるため、検出時に位置合わせなどのキャリブレーションが不要であり、検出動作の作業効率を向上させることができる。
【００５１】
狭角モードで紫外線を検出する場合、可視光マーカ４から紫外線センサ３の検出方向を示すレーザ光Ｌを照射するので、検出対象となっている照射位置Ｐを容易に確認することができる。また、画像処理部２０において撮像データから照射位置Ｐの座標を算出することが可能になるので、紫外線が発生した部位をデータとして抽出することができ、紫外線が発生した部位の履歴を確認できるなど、変圧器１９のメンテナンスの効率の向上を図ることができる。
【００５２】
狭角モードで動作中に紫外線が検出された場合、変圧器１９の被検出面１９ａを可視光で撮像するカメラ５を設けたので、検出位置を示すレーザ光Ｌとともに撮像データが記憶することができ、また、撮像した撮像データを表示する画像モニタ２１を設けたので、放電発生部位を容易に特定することができる。
紫外線が検出されたときの動作モードデータ、座標データ、走査位置データ、撮像データ、日時データ、頻度データ、及び前記頻度データを記憶する検出データ記憶部２２を設けたので、常時監視することなく、容易に放電の履歴を確認することが可能になり、放電が発生したか、また、どの部位で発生したかを認識することができる。また、通信制御部２３を設けたので、外部の監視装置２５でも変圧器１９の監視をすることができる。
【００５３】
検出データ記憶部２２に記憶されている各データに基づいて頻度マークＭの表示態様を変化させるので、容易に放電の発生度合いを把握することができる。このとき、紫外線が検出された座標そのものではなく、照射位置Ｐの座標から所定の範囲内にある紫外線発生部位をまとめて単一の頻度マークＭで表示するので、表示の煩雑さを招くこともない。
放電検出装置１を変圧器１９に非接触で設置でき、また、紫外線の検出も非接触で行うことができるので、高電圧が印加されている稼動中の変圧器１９を安全に監視することができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば以下のように変形または拡張することができる。
【００５５】
検出対象物として三相交流用のモールド変圧器１９を対象とした一実施形態を例示したが、検出対象物は、モールド変圧器１９に限らず相数や形式の異なる変圧器でもよい。また、遮断機などの受電機器全般に適用してもよい。
指向性の低い紫外線センサと指向性の高い紫外線センサとを用いる構成としてもよい。これにより、指向性の高い紫外線センサで紫外線を検出する第２紫外線検出工程の最中であっても、指向性が低い、換言すると検出領域が広い紫外線センサにより検出対象物から紫外線が発生したか否かを継続して判定することができる。
【００５６】
回転放物面をなす反射面２ａを有する凹面鏡２を用いたが、これに限定されず、紫外線センサ３の受光面３ａに紫外線を反射する反射鏡を用いる構成としてもよい。また、必ずしも紫外線を紫外線センサ３の受光面３ａに集光させる必要はなく、紫外線センサ３の検出領域の大きさを変更できればよい。さらには、放物面ではなく、球面を有する凹面鏡などを用いてもよい。
頻度データとしては、所定時間内の紫外線検出回数だけでなく、累積の紫外線検出回数、所定の範囲内における検出回数などを頻度データとしてもよい。
狭角モードにおける凹面鏡２の走査位置は、検出データ記憶部２２に記憶されている履歴に基づいて設定してもよいし、作業者が検出すべき部位を指定し、その部位を走査するようにしてもよい。
【００５７】
全ての設定角度の走査が終了した場合に画像モニタ２１に撮像データを表示するようにしたが、紫外線が検出された時点で撮像データをその都度表示するようにしてもよい。
狭角モードで動作中に紫外線を検出した場合、レーザ光Ｌを含む撮像データとレーザ光Ｌを含まない撮像データとを記憶し、頻度マークＭを表示する場合にはレーザ光Ｌを含まない撮像データを用いるようにしてもよい。これにより、撮像データおよび頻度データの見やすさが向上する。また、狭角モードで動作中であっても、紫外線が検出されていない場合には可視光マーカ４を消灯し、紫外線が検出された時点で撮像が終わるまで点灯するようにしてもよい。
【００５８】
頻度マークＭの表示態様は、一実施形態で例示したものに限定されず、例えば頻度マークＭを点滅させるなどしてもよい。例えば、最近紫外線が検出された部位を示す複数の頻度マークＭを動画にスーパーインポーズした状態で（図１４参照）、直近に紫外線が検出された部位を点滅させるようにすると、容易に紫外線発生部位および発生時刻などを認識することができる。要するに、頻度マークＭの表示態様は、作業者が紫外線の検出、すなわち放電の発生およびその頻度を容易に認識することができるように表示態様を変化すればよい。
【００５９】
撮像データは、静止画であっても動画であってもよい。その場合、表示モニタには常時動画（リアルタイムの映像）を表示しておき、紫外線が検出された場合に頻度マークＭ（必要に応じて日時データなどの各データ）を表示するようにすると、目視による監視を同時に行うことができ、放電の発生に対して迅速に対応することができる。
一実施形態では凹面鏡２の直径をおよそ１００ｍｍとしたが、これに限定されない。例えば、端子１９ｃやタップ切換端子１９ｄの大きさに合わせて設定してもよいし、検出対象物である変圧器１９の被検出面１９ａまたは１９ｂを複数の監視領域に区分けし、検出領域が各監視領域をカバーできる大きさに設定してもよい。あるいは、凹面鏡２の大きさを変更することで検出領域の大きさを切り替え可能にしてもよい。
【００６０】
紫外線検出範囲を算出し、所定の範囲内に存在する紫外線発生部位をまとめて１つの頻度マークＭで表示するようにしたが、個別に表示するようにしてもよい。また、紫外線が検出された時刻が新しいものからいくつかを表示するようにしてもよい。あるいは、頻度が多いものを表示するなど、紫外線が検出された頻度に応じて表示するか否かを設定できるようにしてもよい。
【００６１】
一実施形態では変圧器１９の被検出面１９ａ側に放電検出装置１を設けたが、被検出面１９ｂ側にも放電検出装置１を設けてもよい。このとき、一方の放電検出装置１のセンサ制御部１１、凹面鏡制御部１８、画像処理部２０を、被検出面１９ａ側と被検出面１９ｂ側とで共用するようにしてもよい。また、一方の被検出面側に複数台の紫外線センサ３を配置して放電が発生した部位をより迅速に特定できるようにしてもよいし、１つの放電検出装置１で複数の変圧器１９を監視するようにしてもよい。
【００６２】
紫外線を反射する反射鏡の向き、大きさ或いはなどを変化させることにより、その検出領域を切り替える構成としてもよい。例えば、凹面鏡２の直径を変更する、凸面鏡やレンズなどを用いて指向性の高い紫外線センサ３の検出領域を広げる、紫外線センサ３の位置を固定して反射鏡を揺動させて被検出面１９ａを走査させるなどの構成としてもよい。また、複数の反射鏡を組み合わせて、光学的に紫外線センサの検出領域の大きさを変更するようにしてもよい。
音声などにより作業者に紫外線の発生を報知する報知手段を設ける構成としてもよい。これにより、常に画像モニタ２１を監視する必要が低減され、作業者の負担を低減することができる。
【符号の説明】
【００６３】
図面中、１は放電検出装置、２は凹面鏡、３は紫外線センサ（第１紫外線検出手段、第２紫外線検出手段、紫外線検出素子）、４は可視光マーカ（可視光照射手段）、５はカメラ（撮像手段）、７はセンサ保持部（保持手段、検出領域切替手段）、１２は凹面鏡駆動部（駆動手段）、１９は変圧器（検出対象物）、２０は画像処理部（座標取得手段）、２１、２５ｃは画像モニタ（表示手段）、２２は検出データ記憶部（記憶手段）、２３は通信制御部（通信手段）、２５は監視装置、Ｐは部位（可視光照射位置）、Ｍ、Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ１ｃ、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃ、Ｍ３ａ、Ｍ３ｂ、Ｍ３ｃ、Ｍ４ａ、Ｍ４ｂ、Ｍ４ｃ、Ｍ４ｄは頻度マーク、Ｌはレーザ光（可視光）、Ｌｃは光軸の中心線を示す。
【図１】
2011106945.tif 000003
【図２】
2011106945.tif 000004
【図３】
2011106945.tif 000005
【図４】
2011106945.tif 000006
【図５】
2011106945.tif 000007
【図６】
2011106945.tif 000008
【図７】
2011106945.tif 000009
【図８】
2011106945.tif 000010
【図９】
2011106945.tif 000011
【図１０】
2011106945.tif 000012
【図１１】
2011106945.tif 000013
【図１２】
2011106945.tif 000014
【図１３】
2011106945.tif 000015
【図１４】
2011106945.tif 000016