JP2000241102A - 充電部距離測定方法および充電部近接警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周囲の状況の影響を受けず、検出電界分布の歪
みをなくして正確な位置測定を行なって信頼性を高めた
充電部近接警報装置を提供するものである。 【解決手段】 ２枚の電極板３、３を平行に配置し、こ
の間の電位差すなわち電界値を測定してこの測定信号を
光信号に変換して発信する電界検出センサー１を、角度
をずらして複数個配置し、これら電界検出センサー１か
ら離れて配置され、ここから発信された光信号を受信し
て電気信号に変換する受光部２と、この受光部２に接続
され、受信した電気信号を電界ベクトルとして演算して
電界の大きさと方向を求めて合成電界分布を形成する演
算部２１と、充電部１５からの距離に応じた電界の関係
から警報を発生する電界値を設定する設定器２０と、こ
こからの警報発生電界値と測定した電界ベクトルとを比
較して規定値以上に達した時に近接警報を発する警報ブ
ザー２３とからなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は送電線や配電線など
の架空電線と測定点との距離を測定する方法と、架空電
線に接近した場合に警報を発する充電部近接警報装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、送電線や配電線などの架空電線
にクレーンブームなどの移動構造物が接触すると、感電
や電線の断線などの危険があるため、クレーンブームの
先端に充電部近接警報装置を取付け、クレーンブームが
架空電線に異常近接した場合に警報を発するようになっ
ている。

【０００３】この検知原理は空間の電位分布を、大地を
基準とした電位として検出しするものである。従来この
検知原理を用いた充電部近接警報装置は、クレーンブー
ムの先端に、上下方向に所定距離離間させて複数の電極
を取付け、この電極の電位を大地の電位を基準として測
定し、これら測定電位をケーブルで演算処理装置に送信
する。演算処理装置では測定電位から等電位曲線および
等電位差曲線を求め、これら電位の線から架空電線との
相対距離を表す交点を求め、この交点を連続させた軌跡
が架空電線への危険な接近状態にあるかどうかを判定す
るものである（特開平６ー２５５９８９）。

【０００４】このように従来の装置は、クレーンの置か
れた大地を基準として電位を測定する方法である。この
方法で測定する電位は、３相交流架空電線によって生じ
る楕円回転電界の垂直成分のみによる電位を測定してい
るものである。したがって従来装置による電位は正確で
なく、電線近傍にあるにもかかわらず、遠方の電位より
も小さい値が測定されるという現象が起こった。この欠
点を補うために前記等電位曲線と等電位差曲線から相対
距離を求めるという複雑な数値処理が必要であった。

【０００５】また測定する空間の電位は微少エネルギー
であり、しかもクレーンブームや建築物、立ち木など周
囲の状況、電位検出器の電極形状、取付け状態、移動方
向など種々の要因により測定した電位分布に歪みを生じ
て正確な位置を測定することができず信頼性に乏しい欠
点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を除
去し、楕円回転電界の最大値を正確に測定して架空電線
距離を測定する方法を提供するものである。更に電界検
出センサーと演算部とを電気的に遮断して、周囲の状況
の影響を受けず、また受信した電気信号を電界ベクトル
として演算して電界の大きさを求めることにより検出電
界分布の歪みをなくして正確な位置の測定を行なって信
頼性を高めた充電部近接警報装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
充電部距離測定方法は指向性のある、Ｘ方向、Ｙ方向お
よびＺ方向に位置した電界検出センサーで、架空電線に
よる回転電界の最大値を求めて、それぞれの測定電界値
（実効値）をＥｘ、Ｅｙ、Ｅｚとし、次の式によって楕
円回転電界の最大値を求める。

【０００８】

【式１】

【０００９】上式で求めた電界値で架空電線周囲の等電
界図を描くと図５の（Ｃ）のように同心円状の等電界曲
線が現れ、電界の絶対値のみで近接警報を発することが
でき、従来技術のような等電位曲線と等電位差曲線の交
点を求めるような複雑な数値処理は必要なくなる。

【００１０】また本発明の請求項２記載の充電部近接警
報装置は、２枚の電極板を平行に配置し、この間の電位
差すなわち電界を測定して、この測定信号を光信号に変
換して発信する電界検出センサーを、角度をずらして複
数個配置し、これら電界検出センサーから離れて配置さ
れ、ここから発信された光信号を受信して電気信号に変
換する受光部と、この受光部に接続され、受信した電気
信号を電界ベクトルとして、上記方法により演算して電
界の大きさを求めて合成電界を演算する演算部と、充電
部からの距離に応じた電界の関係から警報を発生する電
界値を設定する設定器と、ここからの警報発生電界値と
測定した合成電界とを比較して規定値以上に達した時に
近接警報を発する警報器とからなることを特徴とするも
のである。

【００１１】また請求項３記載の充電部近接警報装置
は、角度をずらして複数個配置した電界検出センサーの
中心に、接地電極を設けたことを特徴とするものであ
る。更に請求項４記載の充電部近接警報装置は、電界検
出センサーを構成する平行に配置した２枚の電極板の間
に、電源と電気光変換器、および発光素子を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図１
から図６を参照して詳細に説明する。図１は３個の電界
検出センサー１…を９０度ずらせて受光部２に取付けた
状態を示すものである。電界検出センサー１は図２に示
すように、２枚の電極板３、３を平行に配置し、この間
に、電池などの電源４と、高入力インピーダンス増幅器
５とこれに接続された電気光変換器６、およびこれに接
続された発光素子７とから構成されている。

【００１３】これら３個の電界検出センサー１…は受光
部２の表面から３方向に突設した支持台８…に、取付角
度を互いに９０度ずらせて配置されている。また電界検
出センサー１の端部に設けた発光素子７は、受光部２の
受光素子９と離れて対向して配置されている。

【００１４】受光部２は図３に示すように受光素子９
と、これに接続された光電気変換器１０と、Ａ／Ｄ変換
器１１を介して接続されたデジタル通信器１２とから構
成されている。この電界検出センサー１と受光部２とは
図４に示すようにクレーンブーム１３の先端に取付けら
れ、クレーン車１４の操作盤に設けた演算警報部に通信
ケーブルで接続されており、充電部１５（架空電線）の
近傍で作業する場合に使用する。

【００１５】演算警報部１６は図３に示すように、受光
部２のデジタル通信器１２と通信ケーブル１７で接続さ
れたデジタル通信器１８と、充電部１５からの距離に応
じた電位の関係から警報を発生する電界値を予め設定し
た設定器２０と、これと前記デジタル通信器１８に接続
された演算部２１と、これに接続された表示器２２およ
び警報ブザー２３とから構成されている。

【００１６】この演算部２１では、測定電界を任意の空
間点を基準として、指向性を持った複数の電界ベクトル
の集合として取扱い、この複数の電界ベクトルをベクト
ル合成して空間点の電界の大きさを求める。また設定器
２０では、充電部１５と電界検出センサー１の相対距離
から警報を発生する電界値を設定する。この設定器２０
からの警報発生電界値と、測定した電界ベクトルの大き
さを比較して充電部１５への危険な接近状態にあるかど
うかを判定するものである。

【００１７】また角度をずらせて配置した３個の電界検
出センサー１…の、電極板３の平面方向と垂直な方向の
交点近傍には図１に示すように接地電極２５が設けられ
ている。この接地電極２５は図３に示すように、ケーブ
ル２６により可変インピーダンス２７を介して大地２８
に接地されている。

【００１８】上記構成の電界検出センサー１…は図４に
示すように、充電部１５となる架空電線の近傍で作業す
るクレーン車１４のクレーンブーム１３の先端に取付け
られている。この電界検出センサー１…は図１に示すよ
うに９０度ずらせて３個配置されているので、３方向の
電界を測定することができる。つまり図２に示すように
２枚の電極板３、３が平行に配置されているので、電極
板３の平面方向と垂直な方向の電極板３、３の間の空間
電界を測定することができる。

【００１９】このように測定された空間電界は高入力イ
ンピーダンス増幅器５を介して電気光変換器６で、電気
信号から光信号に変換され、更に発光素子７から光信号
として発信される。従って電界検出センサー１…は電気
的に外部と遮断され、電極板３、３の電位差すなわち電
界の検出に大地を基準としていないので、クレーンブー
ム１３や建築物、立ち木など周囲の状況や、電界検出セ
ンサー１…の取付け状態、移動方向などによる影響を遮
断することができ、純粋な空間電界を測定することがで
きる。

【００２０】また電界検出センサー１…は２枚平行に配
置した電極板３、３の間に、電源４と、高入力インピー
ダンス増幅器５とこれに接続された電気光変換器６、お
よびこれに接続された発光素子７とが設けられ、表面に
電極板３が露出しているのでこれと垂直な方向の空間電
界を測定する上で、極めて方向性に優れている。

【００２１】また角度をずらせて配置した３個の電界検
出センサー１…の、電極板２の平面方向と垂直な方向の
交点近傍には、大地２８に設置している接地電極２５が
電界検出センサー１…と離れて設けられているので、こ
れが周囲の状況に影響を受けない安定した基準電極とし
ての作用をなし、得られた電界分布を同心円状に形成す
ることができる。

【００２２】このようにして電界検出センサー１…で電
極板３、３間の空間電界を測定したら、この電界を発光
素子７から光信号として、離れて配置された受光部２の
受光素子９に発信する。次に受光素子９で受信した光信
号を光電気変換器１０で電気信号に変換し、更にＡ／Ｄ
変換器１１でデジタル信号に変換してからデジタル通信
器１２で通信ケーブル１７を介して、クレーン車１４の
操作盤の近傍に設けた演算警報部１６に送信する。

【００２３】演算警報部１６では、通信ケーブル１７か
ら送られたデジタル信号をデジタル通信器１８で受信
し、これを演算部２１に出力してここで、各電界検出セ
ンサー１…で検出した方向性のある電界を演算する。こ
れは所定の空間点を基準点としてＸーＹーＺ方向の電界
を合成する。つまり１個の電界検出センサー１はＸ方向
の電界Ｅｘを、また他の１個の電界検出センサー１はＹ
方向の電界Ｅｙを、残りの電界検出センサー１はＺ方向
の電界Ｅｚをそれぞれ検出し、これら測定電界から空間
的ベクトル合成により次式のように計算すると、空間点
の電界の大きさＥが求められる。

【００２４】

【式２】

【００２５】このようにしてベクトル合成することによ
り、図５の（Ａ）に示すように所定の空間点を基準点と
したＸ方向（基準点から任意の方向に定めることができ
る）の電界の等電界曲線を形成する。また図５の（Ｂ）
に示すようにＹ方向の電界の等電界曲線を形成する。次
にこれら等電界曲線から図５の（Ｃ）に示すように同心
円状をなす合成電界の等電界曲線が形成される。

【００２６】この充電部１５を中心とする合成電界の等
電界曲線が得られたら、充電部１５から電界検出センサ
ー１までの距離を演算する。これは図６に示すように、
合成電界の等電界曲線と、基準値設定器２０からの警報
発生電界値に、演算した充電部１５から電界検出センサ
ー１までの距離と、予め設定した警報発生電界値とを比
較して、危険距離に接近した場合に信号を警報ブザー２
３に出して警報を発するようになっている。また合成電
界と警報発生電界値および電界検出センサー１と充電部
１５との関係を表示器２２に表示して目視によっても接
近状態を確認することができる。

【００２７】従って本発明は、所定の空間点を基準点と
して、基準点を中心に所定の角度で配置された複数の指
向性を持つ電界検出センサー１…で空間の電界を検出
し、これら複数の電界ベクトルから基準点を中心とした
ベクトル合成を演算することにより充電部１５を中心と
する正確な合成電界の等電界曲線が得られる。この合成
電界の等電界曲線に電界検出センサー１…で測定した電
界ベクトルの電界の大きさを比較して、危険距離に接近
した場合に警報を発するので、従来に比べて信頼性を大
幅に向上させることができる。

【００２８】なお上記説明では３個の電界検出センサー
１…を９０度ずつずらして取付けた場合について示した
が、少なくとも２個は必要で４個以上配置しても良い。
また角度をずらせて配置した電界検出センサー１…の近
傍に接地電極２５を設けたものについて示したが、接地
電極２５を設けない構造でも良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る請求項１
記載の充電部距離測定方法によれば、楕円回転電界の最
大値を測定することにより電界値を得て、測定点と架空
電線との距離を正確に求めることできる。

【００３０】また請求項２記載の充電部近接警報装置に
よれば、電界検出センサーと演算部とを電気的に遮断し
て配置し、光信号により測定信号を送信するので接地電
圧や、周囲の状況の影響を受けず、また複数個の電界検
出センサーを角度をずらして配置することにより、指向
性を持った空間電界を検出でき、これを電界ベクトルと
して演算して合成電界分布を形成するので、検出電界分
布の歪みがなく、電界検出センサーの正確な位置を測定
して近接警報を発することができ、従来に比べて大幅に
信頼性を高めることができる。

【００３１】また請求項３記載の充電部近接警報装置に
よれば、角度をずらして複数個配置した電界検出センサ
ーの中心に、接地電極を設けることにより、周囲の状況
に影響を受けない安定した基準電極としての作用をな
し、電界分布を同心円状に形成して信頼性をより高める
ことができる、

【００３２】更に請求項４記載の充電部近接警報装置に
よれば、電界検出センサーを構成する平行に配置した２
枚の電極板の間に、電源と電気光変換器、および発光素
子を設けることにより、電極板が外側に露出しているの
で指向性の高い電界を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による電界検出センサー
と受光部の取付状態を示す斜視図である。

【図２】図１の電界検出センサーを拡大して示す斜視図
である。

【図３】本発明の充電部近接警報装置の構成を示す回路
図である。

【図４】クレーンブームに電界検出センサーを取付けて
充電部の近傍で作業している状態を示す説明図である。

【図５】（Ａ）はＸ方向電界分布図、（Ｂ）はＹ方向電
界分布図、（Ｃ）は合成電界分布図である。

【図６】合成電界と警報発生電界値と、電界検出センサ
ーの充電部からの距離との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 電界検出センサー ２ 受光部 ３ 電極板 ４ 電源 ５ 高入力インピーダンス増幅器 ６ 電気光変換器 ７ 発光素子 ８ 支持台 ９ 受光素子 １０ 光電気変換器 １１ Ａ／Ｄ変換器 １３ クレーンブーム １５ 充電部 １６ 演算警報部 １７ 通信ケーブル ２０ 設定器 ２１ 演算部 ２２ 表示器 ２３ 警報ブザー ２５ 接地電極 ２６ ケーブル ２７ 可変インピーダンス

フロントページの続き (72)発明者 小林 康一朗 新潟県新潟市上大川前通５番地84 東北電 力株式会社新潟支店内 (72)発明者 佐藤 正広 福島県福島市松川町字天王原９番地 北芝 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA22 AA50 CA08 DA01 DA05 DD04 HA00 HA20 JA04 LA11 LA17 LA19 MA08 NA01 NA02 NA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に位置した
   電界検出センサーで、架空電線による回転電界の最大値
   を求めて、この合成電界から、測定点と前記架空電線と
   の距離を求めることを特徴とする充電部距離測定方法。
2. 【請求項２】 ２枚の電極板を平行に配置し、この間の
   電位差すなわち電界を測定して、この測定信号を光信号
   に変換して発信する電界検出センサーを、角度をずらし
   て複数個配置し、これら電界検出センサーから離れて配
   置され、ここから発信された光信号を受信して電気信号
   に変換する受光部と、この受光部に接続され、受信した
   電気信号を電界ベクトルとして演算して電界の大きさを
   求めて合成電界を演算する演算部と、充電部からの距離
   に応じた電界の関係から警報を発生する電界値を設定す
   る設定器と、ここからの警報発生電界値と測定した合成
   電界とを比較して規定値以上に達した時に近接警報を発
   する警報器とからなることを特徴とする充電部近接警報
   装置。
3. 【請求項３】 角度をずらして複数個配置した電界検出
   センサーの中心に、接地電極を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の充電部近接警報装置。
4. 【請求項４】 電界検出センサーを構成する平行に配置
   した２枚の電極板の間に、電源と電気光変換器、および
   発光素子を設けたことを特徴とする請求項２または３記
   載の充電部近接警報装置。