(57)【要約】【課題】  高電圧遮断器における高圧条件を、開閉器から遠隔的に、好ましくは開閉器が動作電圧にあるときに、測定する方法および装置を提供すること。【解決手段】  遮断器内の高圧条件を検出する方法は、遮断器内の接点によって生じるアークから発せられる光の強度を測定するステップと、測定された強度を所定の値と比較するステップと、測定された強度が所定の値より大きいときに指示情報を提供するステップと、を含んでいる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器内の接点によって生じるアークから発せられる光の少なくとも一部の強度を測定するステップと、
当該測定された強度を所定の値と比較するステップと、
当該測定された強度が当該所定の値より大きいときに第一指示情報を提供するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項２】
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１に記載の方法であって、
当該アークの持続時間を測定するステップと、
当該測定された持続時間を所定の時間長と比較するステップと、
当該測定された持続時間が当該所定の時間長より大きいときに第二指示情報を提供するステップと、
をさらに含んでいる、方法。
【請求項３】
当該測定された強度が、光検出器によって求められる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
当該アークから発せられた当該光の少なくとも一部が、光ファイバケーブルによって当該光検出器に導かれる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器の外壁に配置されている窓を通じて光線を送るステップと、
当該光線を反射面によって反射させるステップであって、当該反射面が当該遮断器の内部空間に存在している、前記ステップと、
前記反射した光線の少なくとも一部の強度を測定するステップと、
当該測定された強度を所定の値と比較するステップと、
当該測定された強度が当該所定の値より小さいときに指示情報を提供するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項６】
当該光線が、光ファイバケーブルによって当該窓に送られる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
当該反射した光線が、光ファイバケーブルによって測定デバイスに送られる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
当該測定デバイスが、光検出器を有する、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器の外壁にダイアフラムを配置するステップであって、当該ダイアフラムが、第一所定値より低い内部圧力の場合に収縮ポジションにあり、かつ、当該ダイアフラムが、第二所定値より大きい内部圧力の場合に膨張状態にある、前記ステップと、
当該ダイアフラムの外面に光線を導くステップと、
当該ダイアフラムが当該収縮ポジションにあるときに、当該外面からの反射した光線を検出するステップと、
当該ダイアフラムの当該外面が前記膨張ポジションにあるときに、検出不能な反射光線を生成するステップと、
当該光線がもはや検出されないときに高圧の指示情報を生成するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１０】
当該光線が、光ファイバケーブルによって当該外面に導かれる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
当該反射した光線が、光ファイバケーブルによって検出デバイスに送られる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
当該第一所定値が、2〜7 psiaの間である、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
当該第二所定値が、2〜7 psiaの間である、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器の外壁にダイアフラムを配置するステップであって、当該ダイアフラムが、第一所定値より低い内部圧力の場合に収縮ポジションにあり、かつ、当該ダイアフラムが、第二所定値より大きい内部圧力の場合に膨張状態にある、前記ステップと、
当該ダイアフラムの外面に光線を導くステップと、
当該ダイアフラムが当該膨張ポジションにあるときに、当該外面からの反射した光線を検出するステップと、
当該ダイアフラムの当該外面が前記収縮ポジションにあるときに、検出不能な反射光線を生成するステップと、
当該光線が検出されないときに高圧の指示情報を生成するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１５】
当該光線が、光ファイバケーブルによって当該外面に導かれる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
当該反射した光線が、光ファイバケーブルによって検出デバイスに送られる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
当該第一所定値が、2〜7 psiaの間である、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
当該第二所定値が、2〜7 psiaの間である、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器の囲まれた空間内に圧力変換器を配置するステップと、
当該遮断器の外壁に窓を配置するステップと、
当該圧力変換器によって行われた圧力測定値を光信号に変換するステップと、
当該光信号を当該窓を通じて導くステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項２０】
当該光信号が、光ファイバケーブルによって受信デバイスに送られる、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
当該受信デバイスが、光検出器を有する、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
当該圧力変換器が、当該遮断器内の磁界によって電力供給される、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、
当該遮断器の閉じた空間内に圧力変換器を配置するステップと、
当該圧力変換器によって行われた圧力測定値をRF信号に変換するステップと、
当該RF信号を、当該遮断器の外側に位置している受信器に送信するステップと、を含んでいる、方法。
【請求項２４】
当該圧力変換器が、当該遮断器の中および周囲の磁界によって電力供給される、
遮断器内の高圧条件を検出する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
遮断器内の高圧を検出する装置であって、
ピストンと、第一空間と、第二空間とを有するシリンダであって、
当該ピストンが、当該第一空間と当該第二空間とを分けており、
当該第一空間が当該遮断器の内部空間に流体的に連結されている、
前記シリンダと、
当該ピストンに取り付けられており、かつ当該シリンダから延びているシャフトと、
当該シャフトの位置を検出する手段と、
を有する、装置。
【請求項２６】
遮断器内の高圧を検出する装置であって、
当該遮断器の中に格納されており、かつ第一面および第二面を有する収縮可能なデバイスであって、当該第一面が当該遮断器に固定されており、当該第二面が、当該遮断器内の圧力の増大に伴って当該第一面に対して可動である、前記デバイスと、
第一端部および第二端部を有するシャフトであって、当該第一端部が当該収縮可能なデバイスの当該第二面に取り付けられている、前記シャフトと、
当該シャフトの当該第二端部の位置を検出する手段と、
を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電力電気開閉装置における障害条件の検出に関し、詳細には、真空遮断器における高圧条件の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
北米の電力網は、過去数年間、特に消費者および産業による電力需要の増大に伴い、その信頼性が厳しく見直された。電力網の1つの構成要素に障害が発生すると、システム全体に連鎖する壊滅的な停電が引き起こされることがある。電力網に使用されている極めて重要な構成要素の1つとして、高電流、高電圧の交流電力の流れのオン／オフを切り替える機械的開閉器が挙げられる。この用途においては半導体デバイスが進歩を遂げているが、電圧および電流の両方が極めて高い場合、この用途においては依然として機械的開閉器が好ましいデバイスである。
【０００３】
これらの高電力機械的開閉器の構成は、基本的に2種類あり、オイル充填型と真空型である。オイル充電型開閉器では、炭化水素をベースとする絶縁耐力の高い流体に浸された接点を利用する。高い絶縁耐力が要求されるのは、スイッチング接点が開いて回路を遮断するときに接点に生じうるアーク放電に耐えるためである。高電圧条件下での動作に起因してオイルの絶縁破壊時に爆発性のガスが発生することを回避するため、オイルを定期的に交換することが要求される。この定期的な保守時には回路を停止させる必要があり、これは不便でありコストもかかる。炭化水素オイルは毒性を持つことがあり、環境に漏れた場合、重大な環境有害性が生じうる。もう一方の構成では、スイッチング接点の周囲の真空環境を利用する。スイッチング接点の周囲の圧力が十分に低ければ、スイッチング接点におけるアーク放電および損傷を回避することができる。このタイプの遮断器では、真空が失われると、接点が負荷を切り替えるときに接点間に大きなアーク放電が生じて開閉器が壊れる。用途によっては、真空遮断器が長期間にわたり待機状態に置かれる。真空が消失しても遮断器が稼働するまで検出されないことがあり、その結果、最も必要なときに開閉器がただちに故障する。従って、接点のアーク放電に起因して開閉器が故障する前に、遮断器内の真空度が低下しているかを事前に知ることは重要であろう。現在、これらの遮断器のエンクロージャでは、検査が難しくコストも大きい。検査では、デバイスに接続されている回路から電力を取り除くことが要求され、これは不可能なことがある。直接的な検査が必要ないように、開閉器内部の圧力の状態を遠隔的に測定することが望まれる。さらに、開閉器の稼働中、または開閉器に動作電圧が印加されているときに、開閉器内部の圧力を定期的に監視することも望まれる。
【０００４】
これらの遮断器デバイスの真空外囲線(vacuum envelope)内の圧力の単純な測定は、先行技術のデバイスによって十分にカバーされるように考えられるが、実際にはそうではない。主たる要因は、高い交流電圧、すなわちグラウンドを基準としての7〜100 kVの間の電圧のスイッチングに開閉器が使用されるためである。これにより、先行技術の圧力測定デバイスを適用することは、非常に困難でありコストもかかる。高電圧を絶縁する先行技術の複雑な手法は、コストおよび安全性の制約のため適さない。高電圧遮断器における高圧条件を安全かつ安価に、好ましくは開閉器から遠隔的に、かつ好ましくは開閉器が動作電圧にあるときに測定する方法および装置が必要とされている。
【０００５】
図1は、先行技術の真空遮断器の第一例の断面図100である。この特定のユニットは、Jennings Technology社（カリフォルニア州サンホセ）製である。接点102および104は、スイッチング機能を実行する。キャップ108と、キャップ110と、ベローズ112と、絶縁体スリーブ106とによって囲まれている外囲線の中、領域114内の接点付近には、真空（通常は10−4 torr以下）が存在している。ベローズ112により、接点104が固定接点102に対して動いて、電気接続を形成または遮断することができる。
【０００６】
図2は、先行技術の真空遮断器の第二例の断面図200である。このユニットも、Jennings Technology社（カリフォルニア州サンホセ）製である。先行技術のこの実施例においては、接点202および204は、スイッチング機能を実行する。キャップ208と、キャップ210と、ベローズ212と、絶縁体スリーブ206とによって囲まれている外囲線の中、領域214内の接点付近には、真空（通常は10−4 torr以下）が存在している。ベローズ112により、接点202が固定接点204に対して動いて、電気接続を形成または遮断することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器内の接点によって生じるアークから発せられる光の少なくとも一部の強度を測定するステップと、前記測定された強度を所定の値と比較するステップと、前記測定された強度が前記所定の値より大きいときに第一指示情報を提供するステップと、を含んでいる、方法、を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器の外壁に配置されている窓を通じて光線を送るステップと、前記光線を反射面によって反射させるステップであって、前記反射面が前記遮断器の内部空間に存在している、前記ステップと、前記反射した光線の少なくとも一部の強度を測定するステップと、前記測定された強度を所定の値と比較するステップと、前記測定された強度が前記所定の値より小さいときに指示情報を提供するステップと、を含んでいる、方法、を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器の外壁にダイアフラムを配置するステップを含んでおり、前記ダイアフラムが、第一所定値より低い内部圧力の場合に収縮ポジションにあり、かつ、前記ダイアフラムが、第二所定値より大きい内部圧力の場合に膨張状態にある、方法、を提供することである。この方法は、さらに、前記ダイアフラムの外面に光線を導くステップと、前記ダイアフラムが前記収縮ポジションにあるときに、前記外面からの反射した光線を検出するステップと、前記ダイアフラムの前記外面が前記膨張ポジションにあるときに、検出不能な反射光線を生成するステップと、前記光線がもはや検出されないときに高圧の指示情報を生成するステップと、を含んでいる。
【００１０】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器の外壁にダイアフラムを配置するステップを含んでおり、前記ダイアフラムが、第一所定値より低い内部圧力の場合に収縮ポジションにあり、かつ、前記ダイアフラムが、第二所定値より大きい内部圧力の場合に膨張ポジションにある、方法、を提供することである。この方法は、さらに、前記ダイアフラムの外面に光線を導くステップと、前記ダイアフラムが前記膨張ポジションにあるときに、前記外面からの反射した光線を検出するステップと、前記ダイアフラムの前記外面が前記収縮ポジションにあるときに、検出不能な反射光線を生成するステップと、前記光線が検出されないときに高圧の指示情報を生成するステップと、を含んでいる。
【００１１】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器の囲まれた空間内に圧力変換器を配置するステップと、前記遮断器の外壁に窓を配置するステップと、前記圧力変換器によって行われた圧力測定値を光信号に変換するステップと、前記光信号を前記窓を通じて導くステップと、を含んでいる、方法、を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧条件を検出する方法であって、前記遮断器の囲まれた空間内に圧力変換器を配置するステップと、前記圧力変換器によって行われた圧力測定値をRF信号に変換するステップと、前記RF信号を、前記遮断器の外側に位置している受信器に送信するステップと、を含んでいる、方法、を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧を検出する装置であって、遮断器の中に格納されており、かつ第一面および第二面を有する収縮可能なデバイスであって、前記第一面が前記遮断器に固定されている、前記デバイスと、第一端部および第二端部を有するシャフトであって、前記第一端部が前記収縮可能なデバイスの前記第二面に取り付けられている、前記シャフトと、前記シャフトの前記第二端部の位置を検出する手段と、を含んでいる、装置、を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、遮断器内の高圧を検出する装置であって、ピストンと、第一空間と、第二空間とを有するシリンダであって、前記ピストンが、前記第一空間と前記第二空間とを分けており、前記第一空間が前記遮断器の内部空間に流体的に連結(fluidically coupled)されている、前記シリンダと、前記ピストンに取り付けられており、かつ前記シリンダから延びているシャフトと、前記シャフトの位置を検出する手段と、を含んでいる、装置、を提供することである。
【００１５】
本発明の以下の詳細な説明を熟考することによって、本発明が良好に理解されるであろう。以下の説明は、添付の図面を参照しながら進められている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、高電圧の真空遮断器内の圧力を測定する方法および装置を提供することに関する。以降に説明されているさまざまな実施例は、一例として、図1に示されている遮断器とともに、または遮断器の中に採用されている。このことは、本発明の実施例が、図1の遮断器の構成への適用のみに限定されることを意味するものではなく、説明されている本発明の実施例は、図2に示されているデバイス、あるいは任意の類似するデバイスにも等しく適用可能である。
【００１７】
図3は、本発明の実施例による、アーク放電が発生している接点を検出するデバイスの部分断面図300である。領域114の中の圧力が上昇する、すなわちガスがイオン化して圧力が上昇すると、接点104と接点102との間にアーク放電が発生する。接点104および102を隔てている隙間306に生じる放射光304を観察するために、電気的に絶縁されている光検出器310が使用されている。光検出器310は、ソリッドステートのフォトダイオード型またはフォトトランジスタ型の検出器とすることができ、あるいは、光電子増倍管検出器とすることができる。コスト面を考慮すると、ソリッドステートデバイスが好ましい。光検出器310は、制御／インタフェース回路312に結合されており、この回路は、光検出器310からの信号を有用な情報に変換するために必要なコンポーネント（例：コンピュータプロセッサ、メモリ、アナログ増幅器、アナログ−デジタル変換器、またはその他の必要な回路）を含んでいる。光検出器310は、光ファイバケーブル308によって透明な窓302に光学的に結合されている。ケーブル308は、遮断器の高い動作電圧からの必要な物理的および電気的絶縁を提供する。一般的には、ケーブル308は、光学的に透明なガラス、プラスチック、またはセラミック材料から成り、かつ非導電性である。窓302は、遮断器のエンクロージャに、好ましくは絶縁体スリーブ106に取り付けられている。窓302は、都合がよいかまたは必要である場合、キャップ（例：108）に取り付けることもできる。窓302は、光学的に透明な材料、例えば、ガラス、石英、プラスチック、またはセラミックから作製されている（ただしこれらに限定されない）。図示されてはいないが、例えば、三相接触器における3基の遮断器のステータスを監視するため、1つの光検出器310に複数のケーブル308を結合することが望ましいことがある。同様に、それぞれが個別のケーブル308を有する3つの光検出器310を、1つの制御ユニット312に結合することが望ましいこともある。この実施例の1つの利点は、制御ユニット312もしくは光検出器310、またはその両方を遮断器から離れた位置に配置できることである。これにより、回路から電力を取り除く必要なしに、遮断器を都合よく監視することができる。なお、要素308, 310, 312は、図中の他の要素に対して正しい縮尺ではないことに留意されたい。
【００１８】
接点102, 104のアーク放電によって生じる光304の測定は、領域114内の圧力の間接的な測定ではあるが、遮断器の中で障害を発生させるメカニズムを直接観察していることになる。十分に低い圧力においては、接点において大きなアーク放電は観察されず、なぜなら、バックグラウンドの分圧(background partial pressure)に起因して残留ガスのイオン化が起こらないためである。圧力が上昇するにつれて、アーク放電からの光の発生が増大する。光検出器310は、アーク放電している接点から発せられる光の強度、周波数（色）、持続時間のうちの少なくとも1つを観察することができる。既知の圧力条件下での接点のアーク放電によって得られるデータ間の相関関係を使用して、「トリガーレベル」または警報条件を決定することができる。光検出器310によって生成される観察データを、コントローラ312に格納されている基準データと比較して、警報条件を生成することができる。障害状態は、光の強度、光の色、波形、持続時間という特性のそれぞれを単独または組合せとして使用して示すことができる。これに代えて、プラズマ物理学の第一原理から得られるデータを基準データとして使用することもできる。
【００１９】
図4は、本発明の実施例による、低圧状態における、シリンダ駆動式の光学的圧力スイッチ404の部分断面図400である。図5は、本発明の実施例による、高圧状態における、シリンダ駆動式の光学的圧力スイッチ404の部分断面図500である。これらの実施例においては、圧力感知シリンダデバイス404は、ばね410に結合されているピストン406を有する。領域416内の圧力を感知するため、チャンバ408が遮断器402の内部に流体的に連結されている。シャフト412は、ピストン406に取り付けられている。シャフト412には反射デバイス414が取り付けられており、このデバイスは、光ケーブル418から発せられる光線の少なくとも一部を光ケーブル420に戻すのに適する任意の面とすることができる。低い圧力においては、図4に示されているように、シャフト412はシリンダ404の中に収まっており、ばね410には張力がかかっている。光ファイバケーブル418, 420は、発光器422、光検出器424、および制御ユニット426と協働して、シャフト412の位置を検出する。高い圧力においては、（発光器422によって）光ファイバケーブル418から発せられる光線を反射デバイス414が遮る位置まで、ばね410によってシャフト412が延び、反射した光線がケーブル420を通じて光検出器424に送られる。光検出器424が信号を受信すると、遮断器402における高圧条件を示す警報条件が生成される。シャフト412が延びて光線を遮るときの圧力は、ばね410のばね定数に対するピストン406の断面積によって求められる。ばねが堅いほど、より低い圧力において警報条件が生成される。光ファイバケーブル418, 420は、デバイス422〜426における回路の必要な電気的絶縁を提供する。上記の実施例では、光ファイバケーブルによって反射光線を伝えて検出するように示したが、類似する配置構成として、光ケーブル418, 420のそれぞれの端部が互いに向かい合う配置構成を使用できることも明らかであろう。この場合、延びたポジションにあるときにシャフト412の端部が2本のケーブルの間に入って光線を遮る。光線が遮られたときに警報条件が生成される。
【００２０】
図6は、本発明の実施例による、低圧状態における、ベローズ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図600である。図7は、本発明の実施例による、高圧状態における、ベローズ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図である。ベローズ602は、遮断器402の中に取り付けられており、遮断器402の内部の真空シールが維持されるように遮断器の内壁にシールされている。ベローズの内側空間604は、遮断器の外側の大気圧と流体連通している。これは、シャフト606の周囲に大きな隙間を設ける、または、ベローズ602の内部から遮断器の外壁までの追加の通路（図示していない）を設けることによって達成することができる。ベローズ602は、自身の内側の圧力が自身の外側の圧力に等しいときに、図7に示されているような収縮ポジションとなるように作製されている。ベローズの外側が真空になると、ベローズは遮断器420の領域416の内部の方に延びる。図7に示されている（高）圧力警報条件においては、シャフト606が延びて、ケーブル418からの光線が遮断される位置に反射デバイス608が置かれ、光線の少なくとも一部が反射してケーブル420を通じて検出器424に戻る。警報の圧力レベルは、ベローズの直径に対する「堅さ」によって決まる。ベローズの材質が堅いほど、警報圧力レベルが低くなる。光ファイバケーブル418, 420は、デバイス422〜426における回路に必要な電気絶縁を提供する。上記の実施例においては、光ファイバケーブルによって反射光線を伝えて検出するように示したが、類似する配置構成として、光ケーブル418, 420のそれぞれの端部が互いに向かい合う配置構成を使用できることも明らかであろう。この場合、延びた位置にあるときにシャフト606の端部が2本のケーブルの間に入って光線を遮る。光線が遮られたときに警報条件が生成される。
【００２１】
図8は、本発明の実施例による、電気接点から跳び出したデブリス(debris)を検出する光学デバイスの部分断面図800である。遮断器の内側の圧力が上昇すると、接点102および104の間の隙間306にアーク放電が起こる。アーク放電によって、接点の表面から材料片が「跳び出し」、この材料片はさまざまな内面に堆積する。特に、跳び出したデブリスは、表面802と、窓302の内面808とに堆積する。光ケーブル418から発せられる光線は、窓302を通じて反射面802に伝わる。反射面802によって、光線の一部が光ケーブル420に戻る。窓の表面808上の跳び出したデブリスの量によって、光線806の減衰の程度が決まる。光線が特定の量以下に減衰すると、制御ユニット426によって警報が発せられる。さらに、跳び出したデブリスによって反射面802も曇り、結果的に光線がさらに減衰する。窓302の近傍には、跳び出した材料片が窓の表面に達しやすくするポート804が配置されている。この実施例は、遮断器の内側の真空度のゆっくりとした低下を検出する継続的な監視機能を提供することができる。遮断器の内側の真空条件が低下したときに予防保守を計画する目的で、光線の強度を継続的に監視し、コントローラ426によって報告することができる。
【００２２】
図9は、本発明の実施例による、自己給電型の光送信微小回路902の部分断面図900である。微小回路902は、基板904と、光送信デバイス906と、圧力測定コンポーネント908と、増幅器／ロジック回路910と、誘導電源(inductive power supply)912とを含んでいる。微小回路902は、モノリシックシリコン集積回路とするか、あるいは、セラミック基板および複数のシリコン集積回路と、個別のコンポーネントと、相互接続配線とを有するハイブリッド集積回路とするか、あるいは、プリント基板をベースとするデバイスとすることができる。遮断器内の領域114および114’の中の圧力は、基板904の回路に相互接続されているモノリシック圧力変換器908によって測定される。増幅器／ロジック回路910は、圧力変換器908からの信号情報を、光送信デバイス906によって送信できるように変換する。デバイス906からの光送信は、窓302を経て、光ケーブル420（遮断器の外側に位置している）を通じて制御ユニット426まで伝わる。この光送信は、アナログまたはデジタルのいずれでもよいが、デジタルが好ましい。微小回路902は、継続的な圧力情報もしくは高圧警報情報、またはその両方を提供することができる。誘導電源912は、その電力を遮断器の中の振動磁界(oscillating magnetic fields)から得る。これは、基板904に導体ループ（図示していない）を配置し、導体ループから得られる誘導交流電圧を整流およびフィルタリングすることによって達成される。光送信デバイス906は、当業者には公知であるように、発光ダイオードまたはレーザーダイオードとすることができる。基板904上のコンポーネントの構造は、モノリシック型またはハイブリッド型とすることができる。デバイス902における回路のいずれもグラウンドを基準としていないため、高電圧絶縁は必要ない。デバイス424, 426の高電圧絶縁は、本発明の上記の実施例において説明されているように、光ケーブル420によって提供される。
【００２３】
図10は、本発明の実施例による、自己給電型のRF送信微小回路1002の部分断面図1000である。微小回路1002は、基板1004と、圧力測定コンポーネント1006と、増幅器／ロジック／RF送信回路1008と、誘導電源1010とを含んでいる。微小回路1002は、モノリシックシリコン集積回路とするか、あるいは、セラミック基板および複数のシリコン集積回路と、個別のコンポーネントと、相互接続配線とを有するハイブリッド集積回路とするか、あるいは、プリント基板をベースとするデバイスとすることができる。遮断器内の領域114および114’の中の圧力は、基板1004の回路に相互接続されているモノリシック圧力変換器1006によって測定される。増幅器／ロジック回路は、圧力変換器1006からの信号情報を、回路1008に集積化されているRF送信器によって送信できるように変換する。デバイス906（●1008）からのRF送信は、絶縁体106を透過して、受信器ユニット1014（遮断器の外側に位置している）に伝わる。集積回路からのRF送信に適切なプロトコルおよび方法としては、当業者に周知であるようにさまざまなものがある。本開示を目的とした場合、RF送信には、マイクロ波送信およびミリ波送信が含まれる。受信器ユニット1014は、微小回路1002に含まれている送信器の範囲内で、遮断器から任意の都合のよい距離に配置することができる。受信器ユニットは、複数の遮断器デバイスに含まれている1つまたは複数の微小回路からの送信を監視するように構成することができる。ユニット1014は、送信を監視して必要に応じて警報およびその他の情報を発するのに必要なプロセッサ、メモリ、アナログ回路、およびインタフェース回路を含んでいる。誘導電源1010は、その電力を遮断器の中の振動磁界から得る。これは、基板1004に導体ループ（図示していない）を配置し、導体ループから得られる誘導交流電圧を調整およびフィルタリングすることによって達成される。
【００２４】
図11は、本発明の実施例による、低圧状態における、ダイアフラム駆動式の光学的圧力スイッチの概略図1100である。図12は、本発明の実施例による、高圧状態における、ダイアフラム駆動式の光学的圧力スイッチ1200の概略図である。ダイアフラム1101を使用することにより、遮断器内の高い圧力を検出する低コストの代替実施例を得ることができる。ダイアフラム1101は、ほぼ中空の管形状である構造1104に固定されている。構造1104自体は、遮断器1106の一部に固定されている。これに代えて、ダイアフラム1101は、都合がよい場合、遮断器の外面に直接取り付けることができる。薄いドーム材料は脆弱であるため、構造1104が、遮断器の厚い金属構造への溶接またはろう付けの接合部としての役割を果たす。場合によっては、絶縁体セクション（例：前の図における参照数字106）のポートに構造1104をろう付けすることもできる。遮断器の内側の圧力が低いときには、ドーム1101は、図11に示されているような収縮ポジションにある。圧力が高いときには、ドーム1101は、図12の膨張ポジションになる。ドームが収縮ポジションからポジションに移行するときの圧力は、2〜14．7 psiaの範囲内であり、好ましくは2〜7 psiaの間である。ドームのポジションは、コンポーネント418〜426によって検出される。低圧状態においては、収縮したドームによって、相対的に平らな面1102が形成されている。発光器デバイス422によって生成される光線は、光ケーブル418を通じて面1102に送られる。反射した光線が、面1102から光ケーブル420を通じて光検出器デバイス424に戻る。高圧条件においては、ドームは、ほぼ半球の膨張形状となり、表面1202の曲率が大きい。この曲率のため、光ケーブル418の端部から発せられる光線がケーブル420の受信端部からそれて検出器424における信号が消失し、デバイス426の回路内で警報条件が生成される。また、膨張ポジションにあって近接しているドームを光ケーブル418および420を使用して検出し、ほぼ平らなポジションに収縮したときに信号が消失するようにすることによって、このロジックを逆にすることも可能である。これに代えて、ドームのポジションを、ドームの外面に接触した状態に配置されている機械的なシャフト（図示していない）によって検出する、すなわち、シャフトの反対の端部が、図4〜7の実施例に示されているように光線を遮ることによって検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】先行技術の真空遮断器の第一例の断面図である。
【図２】先行技術の真空遮断器の第二例の断面図である。
【図３】本発明の実施例による、アーク放電が発生している接点を検出するデバイスの部分断面図である。
【図４】本発明の実施例による、低圧状態における、シリンダ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図である。
【図５】本発明の実施例による、高圧状態における、シリンダ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図である。
【図６】本発明の実施例による、低圧状態における、ベローズ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図である。
【図７】本発明の実施例による、高圧状態における、ベローズ駆動式の光学的圧力スイッチの部分断面図である。
【図８】本発明の実施例による、電気接点から跳び出したデブリスを検出する光学デバイスの部分断面図である。
【図９】本発明の実施例による、自己給電型の光学送信微小回路の部分断面図である。
【図１０】本発明の実施例による、自己給電型のRF送信微小回路の部分断面図である。
【図１１】本発明の実施例による、低圧状態における、ダイアフラム駆動式の光学的圧力スイッチの概略図である。
【図１２】本発明の実施例による、高圧状態における、ダイアフラム駆動式の光学的圧力スイッチの概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000  断面図
102, 104  接点
106  絶縁体スリーブ
108  キャップ
110  キャップ
112  ベローズ
202, 204  接点
206  絶縁体スリーブ
208  キャップ
210  キャップ
212  ベローズ
214  領域
302  窓
304  放射光
306  隙間
308  ケーブル
310  光検出器
312  制御／インタフェース回路
402  遮断器
404  圧力感知シリンダデバイス
406  ピストン
408  チャンバ
410  ばね
412  シャフト
414  反射デバイス
416  領域
418  光ケーブル
420  光ケーブル
422  発光器
424  光検出器
426  制御ユニット
602  ベローズ
604  内側空間
606  シャフト
802  反射面
804  ポート
806  光線
808  表面
902  光送信微小回路
904  基板
906  光送信デバイス
908  圧力測定コンポーネント
910  増幅器／ロジック回路
912  誘導電源
1002  RF送信微小回路
1004  基板
1006  圧力測定コンポーネント
1008  増幅器／ロジック／RF送信回路
1010  誘導電源
1014  受信器ユニット
1100  概略図
1101  ダイアフラム
1102  平らな面
1104  構造
1106  遮断器
1200  光学的圧力スイッチ
【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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【国際調査報告】
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