JP2001186617A

JP2001186617A - 送電線路の監視システム

Info

Publication number: JP2001186617A
Application number: JP36886999A
Authority: JP
Inventors: Shiro Shirakawa; 司郎白川
Original assignee: NIPPON ANZEN HOSHO KEIBI KK
Current assignee: NIPPON ANZEN HOSHO KEIBI KK
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】送電線の地絡や短絡事故を検出および事故状
況を把握するには、パトロール員の負担が大きくなる
し、迅速な検出ができない。【解決手段】各鉄塔２Ａ〜２Ｎ，３Ａ〜３Ｋには地絡
・短絡検出器１１Ａ〜１１Ｎ，１２Ａ〜１２Ｋを設け、
各検出器でのオン・オフ検出信号を隣接する鉄塔での検
出信号に統括して隣接鉄塔位置まで順次無線伝送し、最
終位置の親機１１、１２は統括検出信号を通信衛星１３
を通して送電監視所１４に送信し、送電監視所１４で統
括検出信号のオン・オフ信号から事故点を判定する。移
動通信車１５は、送電監視所から通信衛星を通した事故
情報で事故点に移動および事故状況を把握して送電監視
所に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送電線路を遠方監
視し、線路の短絡や地絡の事故点を検出及び事故状況を
把握するための送電線路の監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】各電力会社が管理運用する送電設備は、
広範囲の地域に渡って多数の鉄塔を敷設し、各鉄塔に送
電線を架け渡すことで発電所（または変電所）から変電
所へ送電している。送電線は、碍子の絶縁破壊や断線に
よって地絡事故が起きるし、強風や雪害によって断線や
相間の短絡事故が起きる。これら事故の対策として各種
の保護継電システムが設備されており、送電端や分岐点
に設ける保護継電器により電流や電圧から事故を検出
し、回線切換えなどの保護制御を行う。また、距離リレ
ーにより事故点までの距離情報を得、およその事故地点
や事故区間を判定できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の保護継電システ
ムによる送電線路の保護方式では、事故検出とおよその
事故点しか判定できない。このため、事故発生時にはパ
トロール員が事故点と思われる地域に急行し、実際の事
故点を探索する。この探索は、パトロール員が事故点と
予想される位置の鉄塔まで行って鉄塔に登り、クランプ
式の検電棒を使って送電線の電流値や電流位相検出して
事故点の前後方向を判定していく。また、鉄塔に表示器
付き電流検出器を設けている場合は予想される事故点近
辺の鉄塔までパトロール員が赴き、鉄塔下から表示器の
動作／不動作を目視することで事故点の前後方向を判定
していく。ここで、送電線の敷設経路は、山間部を渡す
場合が多く、事故点が山間部で発生することが多い。こ
のため、事故点の探索にはパトロール員が険しい山間部
に入ることを必要とし、その負担が大きくなるし、迅速
な探索が難しいものであった。特に、強風や豪雪の地域
における事故点の探索はパトロール員には大きな負担と
なるし、探索が遅れて修復工事の遅れにもなる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、送電線路の短
絡事故や地絡事故を検出および事故点を判定するための
送電線路の監視システムであって、送電線を架設する鉄
塔に設けられ、隣接する鉄塔間の送電線の地絡事故また
は短絡事故の有無を検出し、この検出信号を隣接する鉄
塔での検出信号に統括して隣接鉄塔位置まで順次無線伝
送する複数の地絡・短絡事故検出器と、前記各地絡・短
絡事故検出器のうち、最終統括位置の検出器に統括され
た各検出信号を取得し、この統括検出信号を通信衛星を
介して送信する親機と、前記親機からの統括検出信号を
前記通信衛星を通して受信し、この信号から事故点を判
定する送電監視所とを備えたことを特徴とする。前記地
絡事故を検出する検出器は、鉄塔上の架空地線の上流側
と下流側の電流をそれぞれ検出する一対のクランプ式変
流器と、この両変流器の変成電流が地絡事故で増大した
ことを電流極性を有してそれぞれオン・オフ光信号に変
換して光ファイバーに取り出し、この光信号を電気信号
に変換しかつＩＤ番号を付加して隣接する検出器に無線
伝送する構成を特徴とする。前記短絡事故を検出する検
出器は、鉄塔上の送電線の各相の近傍で各相の短絡によ
る誘導電流を個別に検出する電磁誘導式変流器と、この
変流器の変成電流が短絡事故で増大したことをオン・オ
フ光信号に変換して光ファイバーに取り出し、この光信
号を電気信号に変換しかつＩＤ番号を付加して隣接する
検出器に無線伝送する構成を特徴とする。前記各地絡・
短絡事故検出器及び親機は、充電可能なバッテリを電源
とし、光発電するソーラパネルを該バッテリの充電電源
とすることを特徴とする。前記送電監視所は、前記親機
から送信された各鉄塔毎の地絡又は短絡の統括検出信号
のオン・オフ状態が変化する検出器位置から事故点を判
定することを特徴とする。前記送電監視所とは前記通信
衛星を通して通信を行い、事故点情報の受信では事故点
に移動して事故状況を把握し、前記送電監視所に文字や
映像情報で報告する移動通信車を備えたことを特徴とす
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、送電線路の事故点判定や
事故状況を把握するための監視システムの全体構成図で
ある。同図は、発電所（または変電所）１から多数の鉄
塔２Ａ〜２Ｎ、３Ａ〜３Ｋに渡した送電線４、５によっ
て変電所６、７等に長距離送電する送電設備に適用した
場合を示す。なお、各鉄塔上には送電線の上方でこれと
平行に架設した架空地線８が設けられる。この架空地線
８は、各鉄塔毎に接地され、直撃雷や誘導雷により送電
線に生じる異常電圧を低減させるものである。

【０００６】（１）監視システムの基本構成地絡・短絡
事故検出器１１Ａ〜１１Ｎ、１２Ａ〜１２Ｋは、各鉄塔
に設けられ、隣接する鉄塔間の送電線の地絡事故または
短絡事故を検出し、検出信号を鉄塔順で隣接する最短距
離の検出器に無線通信で伝送する。この伝送において、
各検出器は、隣接する検出器から受信した検出信号に自
検出器の検出信号を統括して次に隣接する検出器に順次
伝送する。親機１１および１２は、各地絡・短絡事故検
出器を子機としてその検出信号を統括するもので、その
最終統括位置になる検出器１１Ｎおよび１２Ｋに統括さ
れた各検出信号を取得し、この統括検出信号を電話通信
サービス会社の情報交換網の中継手段とする通信衛星１
３に送信する。送電監視所１４は、親機１１または１２
からの統括検出信号を通信衛星１３を通して受信し、こ
の信号から事故点を判定する。移動通信車１５は、各地
域に配置されてパトロール員が搭乗し、送電監視所１４
とは通信衛星１３を通して通信を行い、事故点情報の受
信では事故点に移動して事故状況を把握し、送電監視所
１４に文字や映像情報で報告する。

【０００７】（２）地絡・短絡事故検出器と親機の構成
図２は、地絡・短絡検出器の概略構成を示す。架空地線
２１と２回線の送電線２２が架設される鉄塔２３の下部
に地絡・短絡検出器本体２４を取り付ける。この検出器
本体２４の地絡検出センサには、架空地線２１の上流側
（親機から見て）と下流側には一対のクランプ式変流器
２５Ａと２５Ｂを設ける。また、検出器本体２４の短絡
検出センサには、送電線２２の各相別でその近傍に電磁
誘導式変流器２６を設ける。図３は、親機の概略構成を
示す。親機２７は、図１の最終統括位置の鉄塔、例えば
２Ｎにその子機と共に併設され、この子機に統括された
各検出信号を取り込み、通信衛星側に送信する。地絡検
出は、送電線の地絡発生時に架空地線に発生する接地電
流の変化から地絡発生を検出する。この検出は、電流の
極性を有して検出するため、送電線の地絡が鉄塔の前で
発生したときは上流側のセンサで検出し、鉄塔の後で発
生したときは下流側のセンサで検出する。これにより、
鉄塔から見てその前後のいずれの方向で地絡事故が発生
したか、つまり事故点がいずれの方向にあるかを検出す
ることができる。

【０００８】図４は、地絡検出センサの構成を示す。架
空地線にクランプ式変流器３１をクランプさせ、この変
成電流を電流−光変換器３２によって光信号に変換す
る。この変換には、変流器３１の変成電流（二次電流）
で発生する電圧が放電管３２Ａの放電レベルを越えたと
きに放電を得、このときの放電光を受光レンズ３２Ｂに
集光し、光ファイバー３２Ｃからオン・オフ光として出
力する。なお、放電管は、変流器の変成電流を極性を有
して検出し、一方の電流極性の場合のみ放電して光に変
換するものであり、電気−光変換器として、フォトトラ
ンジスタなどの他の電気−光変換素子を使用する場合は
電流極性判定と逆電圧保護のためのダイオード素子等を
設けた構成にする。また、電気−光変換器の回路には、
誘導雷等による過電圧、過電流から回路を保護するため
の保護回路が設けられる。短絡検出は、送電線の相間短
絡により発生する誘導電流の変化から鉄塔位置前後の送
電線の短絡事故を検出する。図５は、短絡検出センサの
構成を示す。鉄塔アーム３３から碍子３４で架設される
送電線３５の近傍に電磁誘導式変流器３６を配置し、送
電線に短絡が発生したときの短絡電流を電磁誘導電流と
して検出する。この検出電流により、図４の地絡検出器
と同様に、放電管３７と受光レンズ３８及び光ファイバ
ー３９によりオン・オフ光信号として出力する。

【０００９】以上の構成になる地絡・短絡検出センサで
は、電気−光変換手段と光ファイバーにより光信号とし
て取り出すことにより、後述の検出器本体を架空地線や
送電線から確実に絶縁することができる。また、地絡セ
ンサはクランプ式変流器を使用すること、及び短絡セン
サは電磁誘導式変流器を使用することから、送電状態で
の着脱を簡単で安全に行うことができる。また、地絡・
短絡検出センサは、基本的には変流器と放電管と受光レ
ンズで実現でき、電気的および気候的に苛酷な環境にお
いても故障を少なくして長期間補修なしで使用できる。

【００１０】図６は、子機になる短絡・地絡検出器本体
２４の回路構成を示す。地絡センサと短絡センサからの
オン・オフ光信号は、インタフェース４０で電気信号に
変換して記憶保持し、この信号をマイクロプロセッサ４
１が周期的にチェックする。マイクロプロセッサ４１
は、チェックした結果が短絡・地絡発生の有無に応じて
論理「１」、「０」に符号化し、さらに自検出器に割り
当てられたＩＤ番号及び送信先の検出器のＩＤ番号を付
加し、このフォーマット化したデータを通信用モデム４
２で変調し、さらに送受信機４３でＳＳ（Ｓｐｒｅａｄ
Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）変調方式による送信信号にして屋外
アンテナ４４から上流側の短絡・地絡検出器に送信す
る。また、検出器周辺の温度や風力などを検出する環境
センサを設ける場合は、これらセンサの信号も併せて送
信する。これら検出信号の送信に際して、下流側の短絡
・地絡検出器から送信されてくるデータは、屋外アンテ
ナ４４と送受信機４３、モデム４２を通してマイクロプ
ロセッサ４１に記憶保持しておき、自検出器のセンサか
らの検出信号及びＩＤ番号と統括してシリアルデータと
して送信する。これにより、最終的な検出器では、下流
の検出器のすべての検出信号を統括した検出信号を得る
ことができる。また、各検出器の信号を順次統括して送
信することにより、検出器に故障が発生した場合にはそ
のＩＤ番号の受信無し等から故障検出器の判定に利用す
ることができる。

【００１１】検出器本体に必要な電源は、充電可能なバ
ッテリ４５から供給する。このバッテリ４５の充電は、
ソーラパネル４６による光発電電力を充電部４７によっ
て定電圧化して行う。この電源について、子機は、隣接
する鉄塔までの送信範囲をもつ小さな送信電力（例え
ば、たかだか０.５Ｗ）で済むことから、電波発信の許
可を受ける必要はないし、ソーラパネルの光発電能力及
び電池の容量は極めて少ないもので済む。また、子機
は、ＳＳ変調方式により送信するため、一般の無線方式
に比べて障害物に強く、確実な送信ができる。なお、子
機は、ソーラパネルをバッテリ電源とするに限らず、送
電線電流を電磁誘導で取り込んでバッテリ電源を確保す
ること、バッテリのみにしてその保守交換とする構成で
もよい。また、親機および子機の検出器本体は、寒冷地
での温度や高温多湿地帯の温度・湿度による電子回路の
性能低下を防止する必要がある場合には、装置のケース
を断熱材等で断熱や密封構成にしたり、鉄塔近辺の地下
に埋設する構成などで対処できる。

【００１２】図７は、親機の回路構成を最終的に統括す
る子機と共に示す。子機のマイクロプロセッサ４１に得
る統括検出信号等は、親機の通信用モデム５０に転送
し、このモデム５０により変調し、衛星端末機５１によ
って通信衛星用の送信信号に変換し、衛星用外部アンテ
ナ５２から電話番号による通信衛星側との回線接続を得
て通信衛星（図１参照）に送信する。また、親機に必要
な電源は、充電可能なバッテリ５３から供給する。この
バッテリ５３の充電は、ソーラパネル５４による光発電
電力を充電部５５によって定電圧化した電源で行うが、
子機と同様に他の電源構成とすることもできる。

【００１３】（３）送電監視所の構成図８は、送電監視
所の構成を示す。通信用送受信機６０は、通信衛星を通
して、親機からの統括検出信号を受信し、また移動通信
車への指令信号や事故状況データを送信する。インタフ
ェース６１は、送受信機６０とコンピュータ６２との間
の情報の入出力のための信号変換を行う。例えば、デー
タのシリアル／パラレル変換、映像・音声信号の変復調
などを行う。また、鉄塔配置や事故点を含めて監視系統
と送電状況をスケルトン画像で表示する広域鉄塔配置大
型モニター６３を設備する場合にはそれら画像表示に必
要なデータ展開などのディスプレイ情報への変換を行
う。コンピュータ６２は、統括検出信号からの事故点判
定などの送電状況監視のためのソフトウェアを搭載し、
またキーボードやディスプレイとの間のデータ入出力処
理に必要なソフトウェアを搭載し、さらにハードディス
ク等の記憶装置を搭載する。ＣＲＴディスプレイ６４
は、モニター６３と同様の表示に加えて、各種の事故状
況の詳細情報や監視員と通信移動車との交信情報などを
表示する。プリンタ６５は、日報などの必要な情報を印
字出力する。ブザーの例を示す警報器６６は、事故発生
を検出したときに警報を発生し、監視員に報知する。

【００１４】（４）通信移動車の構成通信移動車は、図
８に示す送電監視所におけるモニター６３、警報器６６
を除いた構成になる。ただし、コンピュータ６２やディ
スプレイ６４、プリンタ６５に代えて、ノート型パソコ
ンなど移動車に容易に搭載可能なものにされる。

【００１５】（５）地絡事故検出処理図９は、地絡事故
発生状況とそのときの検出データ例を示し、鉄塔Ｎｏ１
〜Ｎｏ１２までのうち、鉄塔Ｎｏ５の右側で送電線が地
絡したとする。このとき、地絡検出器は、鉄塔を中心と
して、架空地線の両側にクランプ式変流器Ａ，Ｂを設け
ており、送電線の地絡電流が架空地線に流れる電流が増
大する。しかも、架空地線の電流方向は、地絡点を中心
にして左右逆方向になる。このことから、鉄塔Ｎｏ５位
置の両変流器Ａ，Ｂでは検出電流極性が互いに逆方向に
なり、他の鉄塔位置の変流器Ａ，Ｂでは共に電流極性が
同方向になる。これにより、各鉄塔の地絡検出器で検出
された検出信号のデータは、図９に示すように、鉄塔Ｎ
ｏ５の位置の検出信号が共に論理「１」になり、他の鉄
塔位置の検出信号は一方が論理「１」、他方が「０」に
なる。これら信号は、統括検出信号として、親機と通信
衛星を経て送電監視所に送信され、送電監視所のコンピ
ュータにより地絡事故点を判定することができる。

【００１６】（６）短絡事故検出処理図１０は、短絡事
故発生状況とそのときの検出データ例を示し、鉄塔Ｎｏ
１〜Ｎｏ１０までのうち、鉄塔Ｎｏ４とＮｏ５の間で送
電線の中相と下相で短絡したとする。このとき、鉄塔位
置で送電線の各相短絡検出器は、電磁誘導式変流器によ
って検出相の電流から論理「１」と「０」で検出する。
また、鉄塔Ｎｏ４とＮｏ５の両検出器のうち、電源側に
なる鉄塔Ｎｏ５〜Ｎｏ８に設けた各検出器（中相と下
相）では大きな短絡電流で論理「１」を出力し、下流側
の検出器では電流が略ゼロになって論理「０」を出力す
る。このことから、各鉄塔の各相短絡検出器で検出され
た検出信号のデータは、図１０に示すようになり、地絡
検出処理と同様に、送電監視所のコンピュータにより短
絡事故点を判定することができる。なお、実施形態は、
送電線が支線をもたない場合で説明したが、支線をもつ
送電線など送電経路が複雑な送電線路に適用して同等の
作用効果を得ることができる。つまり、子機はＩＤ番号
を有して隣接する子機に送信し、子機の本体ではＩＤ番
号管理により送信してきた子機を判別することができ、
例えば複雑に絡み合った支線をもつ送電線路であって
も、間違った子機からの送信データはそのＩＤ番号の違
いから受付拒否やデータ破棄することで済む。

【００１７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、鉄塔位
置で送電線の地絡事故または短絡事故の有無を検出し、
この検出信号を隣接する鉄塔での検出信号に統括して隣
接鉄塔位置まで順次無線伝送し、統括された各検出信号
を通信衛星を介して送電監視所に送信して事故点を判定
するようにしたため、パトロール員による事故点探索を
不要にして隣接する鉄塔間に絞って迅速に事故点を検出
できる。しかも、オン・オフ検出信号を統括した送信を
行うため、事故点の判定が確実、容易になる。また、検
出器による検出信号の無線送信は鉄塔間で済み、検出器
本体の低出力化や小型化、低価格化を図ることができ
る。また、地絡事故検出は、鉄塔上の架空地線の上流側
と下流側の電流を対のクランプ式変流器により監視し、
電流極性を有してオン・オフ光信号に変換して検出する
ため、架空地線への着脱を容易にするなど装置構成を簡
単にしかも耐環境性にも優れる。

【００１８】また、短絡事故検出は、鉄塔上の送電線の
短絡による誘導電流を電磁誘導式変流器により監視し、
オン・オフ光信号に変換して検出するため、送電線との
絶縁を容易にするなど装置構成を簡単にしかも耐環境性
にも優れる。また、地絡・短絡事故検出器及び親機は、
充電可能なバッテリを電源とし、光発電するソーラパネ
ルを該バッテリの充電電源とすることで長期間補修なし
で使用できる。また、統括検出信号は、通信衛星を利用
して送電監視所に送信するため、送電線路から遠方にな
る監視所での監視が容易になる。また、移動通信車は送
電監視所とは通信衛星を通して情報通信することによ
り、パトロール員による事故点の確認と事故状況把握が
迅速になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す監視システムの全体構
成図。

【図２】実施形態における地絡・短絡検出器の概略構成
図。

【図３】実施形態における親機の概略構成図。

【図４】実施形態における地絡検出センサの構成図。

【図５】実施形態における短絡検出センサの構成図。

【図６】実施形態における地絡・短絡検出器本体の回路
構成図。

【図７】実施形態における親機の回路構成図。

【図８】実施形態における送電監視所の構成図。

【図９】実施形態における地絡事故検出処理の説明図。

【図１０】実施形態における短絡事故検出処理の説明
図。

【符号の説明】

１…発電所２Ａ〜２Ｎ、３Ａ〜３Ｋ、２３…鉄塔４、
５、２２…送電線８、２１…架空地線１１、１２、２７
…親機１１Ａ〜１１Ｎ、１２Ａ〜１２Ｋ…地絡・短絡事
故検出器１３…通信衛星１４…送電監視所１５…移動通
信車２４…地絡・短絡検出器本体２５Ａ、２５Ｂ、３１
…クランプ式変流器２６、３６…電磁誘導式変流器３２
Ａ、３７…放電管４０、６１…インタフェース４１…マ
イクロプロセッサ４２、５０…通信用モデム４３、６０
…送受信機４５、５３…バッテリ４６、５４…ソーラパ
ネル５１…衛星端末機６２…コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送電線路の短絡事故や地絡事故を検出お
よび事故点を判定するための送電線路の監視システムで
あって、送電線を架設する鉄塔に設けられ、隣接する鉄
塔間の送電線の地絡事故または短絡事故の有無を検出
し、この検出信号を隣接する鉄塔での検出信号に統括し
て隣接鉄塔位置まで順次無線伝送する複数の地絡・短絡
事故検出器と、前記各地絡・短絡事故検出器のうち、最
終統括位置の検出器に統括された各検出信号を取得し、
この統括検出信号を通信衛星を介して送信する親機と、
前記親機からの統括検出信号を前記通信衛星を通して受
信し、この信号から事故点を判定する送電監視所とを備
えたことを特徴とする送電線路の監視システム。
【請求項２】前記地絡事故を検出する検出器は、鉄塔
上の架空地線の上流側と下流側の電流をそれぞれ検出す
る一対のクランプ式変流器と、この両変流器の変成電流
が地絡事故で増大したことを電流極性を有してそれぞれ
オン・オフ光信号に変換して光ファイバーに取り出し、
この光信号を電気信号に変換しかつＩＤ番号を付加して
隣接する検出器に無線伝送する構成を特徴とする請求項
１に記載の送電線路の監視システム。
【請求項３】前記短絡事故を検出する検出器は、鉄塔
上の送電線の各相の近傍で各相の短絡による誘導電流を
個別に検出する電磁誘導式変流器と、この変流器の変成
電流が短絡事故で増大したことをオン・オフ光信号に変
換して光ファイバーに取り出し、この光信号を電気信号
に変換しかつＩＤ番号を付加して隣接する検出器に無線
伝送する構成を特徴とする請求項１に記載の送電線路の
監視システム。
【請求項４】前記各地絡・短絡事故検出器及び親機
は、充電可能なバッテリを電源とし、光発電するソーラ
パネルを該バッテリの充電電源とすることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の送電線路の監視シ
ステム。
【請求項５】前記送電監視所は、前記親機から送信さ
れた各鉄塔毎の地絡又は短絡の統括検出信号のオン・オ
フ状態が変化する検出器位置から事故点を判定すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の送電
線路の監視システム。
【請求項６】前記送電監視所とは前記通信衛星を通し
て通信を行い、事故点情報の受信では事故点に移動して
事故状況を把握し、前記送電監視所に文字や映像情報で
報告する移動通信車を備えたことを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項に記載の送電線路の監視システム。