JP2002107234A - ケーブル導体温度推定方法および装置 - Google Patents
ケーブル導体温度推定方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力ケーブル線路において、最高温部で、解
析すべき断面が複雑な形状を有する場合や、材質の異な
る部分から成る場合、あるいは負荷電流が急激に変化す
る場合にも、線路の最高温部における導体温度を精度よ
く推定すること。 【解決手段】 電力ケーブル線路の導体温度を有限要素
熱解析モデルを用いて推定する方法において、空管路内
の温度と線路負荷電流パターンを測定し、未知の熱定数
をパラメータとして変化させ、実測された線路の温度分
布に最も近似する温度分布を与えるように、最適のパラ
メータを選んで線路の温度分布を計算し、最高温部にお
ける導体温度を推定する。
析すべき断面が複雑な形状を有する場合や、材質の異な
る部分から成る場合、あるいは負荷電流が急激に変化す
る場合にも、線路の最高温部における導体温度を精度よ
く推定すること。 【解決手段】 電力ケーブル線路の導体温度を有限要素
熱解析モデルを用いて推定する方法において、空管路内
の温度と線路負荷電流パターンを測定し、未知の熱定数
をパラメータとして変化させ、実測された線路の温度分
布に最も近似する温度分布を与えるように、最適のパラ
メータを選んで線路の温度分布を計算し、最高温部にお
ける導体温度を推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はケーブル導体温度推
定方法および装置に関し、特に電力ケーブル線路のケー
ブル導体温度推定方法およびその実施のための装置に関
する。
定方法および装置に関し、特に電力ケーブル線路のケー
ブル導体温度推定方法およびその実施のための装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】定常状態における電力ケーブル線路導体
の温度を計算する方法として、一般的にＪＣＳ法が用い
られている。気中に布設されたケーブルにおける導体温
度の時間的変化の推定には、模擬ケーブルを用い熱容量
を考慮した実験結果が報告されている（以下、模擬ケー
ブル法という）。
の温度を計算する方法として、一般的にＪＣＳ法が用い
られている。気中に布設されたケーブルにおける導体温
度の時間的変化の推定には、模擬ケーブルを用い熱容量
を考慮した実験結果が報告されている（以下、模擬ケー
ブル法という）。
【０００３】また、特公平７ー５２１２６号には、Ｒ等
価回路を用いて導体の最高温度を推定する方法が記載さ
れている。
価回路を用いて導体の最高温度を推定する方法が記載さ
れている。
【０００４】ＪＣＳ法、模擬ケーブル法、Ｒ等価回路を
用いる方法のいずれも、簡便な導体温度計算方法として
利用または検討されているが、断面の構成を簡略化して
熱抵抗または熱容量と熱抵抗に換算した簡易なＲ回路又
はＲＣラダー回路による単純な近似計算であるか、熱定
数を実機で測定し、これを用いた計算である。
用いる方法のいずれも、簡便な導体温度計算方法として
利用または検討されているが、断面の構成を簡略化して
熱抵抗または熱容量と熱抵抗に換算した簡易なＲ回路又
はＲＣラダー回路による単純な近似計算であるか、熱定
数を実機で測定し、これを用いた計算である。
【０００５】そのため、目的とするケーブルが布設され
た管路に温度センサが挿入できない場合解析すべき断面
が複雑な形状を有する場合や、材質の異なる部分が数多
く存在する場合、あるいは電力ケーブル線路周辺に発熱
源または冷却源が存在する場合には、導体温度推定誤差
が大きい。
た管路に温度センサが挿入できない場合解析すべき断面
が複雑な形状を有する場合や、材質の異なる部分が数多
く存在する場合、あるいは電力ケーブル線路周辺に発熱
源または冷却源が存在する場合には、導体温度推定誤差
が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、温度
センサが、目的とするケーブルが布設された管路以外で
ある空管路に挿入された場合において布設された電力ケ
ーブル線路の最高温部において、解析すべき断面が複雑
な形状を有する場合や、材質の異なる多くの部分から成
る場合にも、導体温度または断面温度分布を精度よく推
定する方法を提供することにある。
センサが、目的とするケーブルが布設された管路以外で
ある空管路に挿入された場合において布設された電力ケ
ーブル線路の最高温部において、解析すべき断面が複雑
な形状を有する場合や、材質の異なる多くの部分から成
る場合にも、導体温度または断面温度分布を精度よく推
定する方法を提供することにある。
【０００７】本発明の目的は、また、布設された電力ケ
ーブル線路において、負荷電流が時間的に任意のパター
ンで変化する場合にも、線路の最高温部における導体温
度または断面温度分布を精度よく推定する方法を提供す
ることにある。
ーブル線路において、負荷電流が時間的に任意のパター
ンで変化する場合にも、線路の最高温部における導体温
度または断面温度分布を精度よく推定する方法を提供す
ることにある。
【０００８】本発明の目的は、さらに、温度センサが、
目的とするケーブルが布設された管路以外である空管路
に挿入された場合において布設された電力ケーブル線路
において、その最高温部で、解析すべき断面が複雑な形
状を有する場合や、材質の異なる多くの部分から成る場
合に、あるいは負荷電流が時間的に任意のパターンで変
化する場合にも、線路の最高温部における導体温度また
は断面温度分布を精度よく推定することを可能にした導
体温度推定装置を提供することにある。
目的とするケーブルが布設された管路以外である空管路
に挿入された場合において布設された電力ケーブル線路
において、その最高温部で、解析すべき断面が複雑な形
状を有する場合や、材質の異なる多くの部分から成る場
合に、あるいは負荷電流が時間的に任意のパターンで変
化する場合にも、線路の最高温部における導体温度また
は断面温度分布を精度よく推定することを可能にした導
体温度推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のケーブル導体温
度推定方法の第一は、上記目的を達成するため、ケーブ
ルを通した管路の他に空管路を有するケーブル線路の、
管路に通したケーブルの導体温度を推定する方法におい
て、ケーブルの布設方向に沿って空管路内の温度を測定
して、ケーブル布設方向に沿った空管路内またはケーブ
ル線路外の温度分布を求め、測定された温度がケーブル
の布設方向で最も高くなる箇所を導体温度推定位置とし
て定め、温度測定位置を含むケーブル及びその周囲の断
面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要素に
分割し、この要素にそれを構成する各部材の性質及び寸
法に基づき熱定数をそれぞれ与え、部材のうち熱定数が
未知なものについては仮の熱定数の値をパラメータとし
てあてはめ、上記の熱定数および仮の熱定数を用いて定
常状態での温度解析断面内の温度分布を一旦計算し、求
められた温度分布から温度測定位置である空管路温度の
計算値を読み取り、導体温度推定位置においてこの計算
値と測定された空管路温度との誤差が最も小さくなるよ
うに、パラメータとされた仮の熱定数の最適値を求め、
この熱定数の最適値を用いて温度解析断面内の温度分布
を計算し、この断面内温度分布に基づいてケーブルの導
体の温度を求めることを特徴とする。
度推定方法の第一は、上記目的を達成するため、ケーブ
ルを通した管路の他に空管路を有するケーブル線路の、
管路に通したケーブルの導体温度を推定する方法におい
て、ケーブルの布設方向に沿って空管路内の温度を測定
して、ケーブル布設方向に沿った空管路内またはケーブ
ル線路外の温度分布を求め、測定された温度がケーブル
の布設方向で最も高くなる箇所を導体温度推定位置とし
て定め、温度測定位置を含むケーブル及びその周囲の断
面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要素に
分割し、この要素にそれを構成する各部材の性質及び寸
法に基づき熱定数をそれぞれ与え、部材のうち熱定数が
未知なものについては仮の熱定数の値をパラメータとし
てあてはめ、上記の熱定数および仮の熱定数を用いて定
常状態での温度解析断面内の温度分布を一旦計算し、求
められた温度分布から温度測定位置である空管路温度の
計算値を読み取り、導体温度推定位置においてこの計算
値と測定された空管路温度との誤差が最も小さくなるよ
うに、パラメータとされた仮の熱定数の最適値を求め、
この熱定数の最適値を用いて温度解析断面内の温度分布
を計算し、この断面内温度分布に基づいてケーブルの導
体の温度を求めることを特徴とする。
【００１０】本発明のケーブル導体温度推定方法の第二
は、上記第一の方法によって得た温度解析断面内温度分
布を初期値として、負荷電流の時間的変化の代表的パタ
ーンを所定の時間間隔で２回以上繰り返し与え、この時
間間隔の経過ごとに温度解析断面内の温度分布をそれぞ
れ第一の方法により計算し、ここに得られた温度分布が
代表的繰り返しパターンに対し安定した定常的変化とな
るまで、計算を反復し、ケーブルの導体の温度の時間的
変化を求めることを特徴とする。
は、上記第一の方法によって得た温度解析断面内温度分
布を初期値として、負荷電流の時間的変化の代表的パタ
ーンを所定の時間間隔で２回以上繰り返し与え、この時
間間隔の経過ごとに温度解析断面内の温度分布をそれぞ
れ第一の方法により計算し、ここに得られた温度分布が
代表的繰り返しパターンに対し安定した定常的変化とな
るまで、計算を反復し、ケーブルの導体の温度の時間的
変化を求めることを特徴とする。
【００１１】第三は、上記第一または第二の方法で得た
温度解析断面内温度分布を初期値として、負荷電流の任
意のパターンを与えケーブル導体温度の時間的変化を求
める。
温度解析断面内温度分布を初期値として、負荷電流の任
意のパターンを与えケーブル導体温度の時間的変化を求
める。
【００１２】すなわち、本発明のケーブル導体温度推定
方法の第二は、有限要素熱解析モデルを用いて、接続部
を有するケーブルを通した管路の他に空管路を有するケ
ーブル線路の、管路に通したケーブルの導体の温度を推
定する方法において、ケーブルの布設方向に沿って、空
管路内の温度を測定し、空管路のケーブル布設方向に沿
った温度分布を求め、測定された温度がケーブル布設方
向で最も高くなる箇所を導体温度推定位置として定め、
温度の測定を行なった位置を含むケーブル及びその周囲
の断面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要
素に分割し、この要素にそれを構成する各部材の性質及
び寸法に基づき熱定数をそれぞれ与え、これら部材のう
ち熱定数が未知なものについては仮の熱定数の値をパラ
メータとしてあてはめ、所定の時間範囲内で実測した負
荷電流に対するケーブルの発熱量と等しい一定の発熱量
を与えるような負荷電流の特定の値を有限要素熱解析モ
デルに対して与え、この条件で定常状態での前記温度解
析断面内の温度分布を一旦計算し、求められたこの温度
分布を初期値として、印加電圧および負荷電流の時間的
変化の代表的パターンを所定の時間間隔で２回以上繰り
返し与え、この時間間隔の経過ごとにそれぞれ、実測さ
れた負荷電流に対するケーブルの発熱量と等しい発熱量
を与えるような負荷電流の特定の値を有限要素熱解析モ
デルに対し与えることにより、温度解析断面内の温度分
布を計算し、ここに得られた温度分布が代表的繰り返し
パターンに対し安定した定常的変化となるまで、仮の熱
定数の値を変更して温度分布の計算を反復し、ケーブル
の導体の温度の時間的変化を求めることを特徴とする。
方法の第二は、有限要素熱解析モデルを用いて、接続部
を有するケーブルを通した管路の他に空管路を有するケ
ーブル線路の、管路に通したケーブルの導体の温度を推
定する方法において、ケーブルの布設方向に沿って、空
管路内の温度を測定し、空管路のケーブル布設方向に沿
った温度分布を求め、測定された温度がケーブル布設方
向で最も高くなる箇所を導体温度推定位置として定め、
温度の測定を行なった位置を含むケーブル及びその周囲
の断面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要
素に分割し、この要素にそれを構成する各部材の性質及
び寸法に基づき熱定数をそれぞれ与え、これら部材のう
ち熱定数が未知なものについては仮の熱定数の値をパラ
メータとしてあてはめ、所定の時間範囲内で実測した負
荷電流に対するケーブルの発熱量と等しい一定の発熱量
を与えるような負荷電流の特定の値を有限要素熱解析モ
デルに対して与え、この条件で定常状態での前記温度解
析断面内の温度分布を一旦計算し、求められたこの温度
分布を初期値として、印加電圧および負荷電流の時間的
変化の代表的パターンを所定の時間間隔で２回以上繰り
返し与え、この時間間隔の経過ごとにそれぞれ、実測さ
れた負荷電流に対するケーブルの発熱量と等しい発熱量
を与えるような負荷電流の特定の値を有限要素熱解析モ
デルに対し与えることにより、温度解析断面内の温度分
布を計算し、ここに得られた温度分布が代表的繰り返し
パターンに対し安定した定常的変化となるまで、仮の熱
定数の値を変更して温度分布の計算を反復し、ケーブル
の導体の温度の時間的変化を求めることを特徴とする。
【００１３】本発明のケーブル導体温度推定装置は、上
記目的の一を達成するため、接続部を有するケーブルを
通した管路と空管路とを有するケーブル線路の、前記管
路に通した前記ケーブルの導体の温度を推定する装置に
おいて、ケーブル布設方向に沿って１以上の位置で空管
路内の温度を測定するための、空管路に通された光ファ
イバまたは熱電対温度センサと、温度センサに接続され
た温度測定ユニットと、ケーブルに設置された電流セン
サと、電流センサに接続された負荷電流測定ユニット
と、負荷電流測定ユニット、および温度測定ユニットに
接続された信号受信装置と、信号受信装置に接続された
温度解析装置から成り、信号伝送装置は負荷電流測定ユ
ニットからの電流信号および温度測定ユニットからの温
度信号を、信号受信装置に伝送するものであり、信号受
信装置は信号伝送装置から伝送された所要の信号を受信
して温度解析装置へ出力するものであり、温度解析装置
は、前記空管路のケーブル布設方向に沿った温度分布を
求めること、前記測定された温度が前記方向で最も高く
なる箇所を導体温度推定位置として定めること、前記温
度測定を行なった各点を含む前記ケーブル及びその周囲
の断面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要
素に分割したとき、この要素にそれを構成する各部材の
性質及び寸法に基づき熱定数をそれぞれ与え、前記部材
のうち熱定数が未知なものについて仮の熱定数の値をあ
てはめること、および所定の時間範囲内で実測された電
流センサと負荷電流測定ユニットとにより前記時間範囲
内で測定された負荷電流に対する前記ケーブル及びその
接続部の発熱量と等しい発熱量を与えるような線路印加
電圧および負荷電流の特定の値を、有限要素熱解析モデ
ルに対して与えることにより、この条件で定常状態での
前記断面内の温度分布を計算することができ、さらに、
求められた前記温度分布から前記温度測定点の温度の計
算値を読み取り、１以上の前記温度測定点においてこの
計算値と前記測定された温度との誤差が最も小さくなる
ように、前記パラメータとされた仮の熱定数の最適値を
求めることができ、そして、この熱定数の最適値を用い
て前記断面内の温度分布を計算するものであり、この温
度分布に基づいて前記ケーブルの導体の温度を推定する
ことを特徴とする。
記目的の一を達成するため、接続部を有するケーブルを
通した管路と空管路とを有するケーブル線路の、前記管
路に通した前記ケーブルの導体の温度を推定する装置に
おいて、ケーブル布設方向に沿って１以上の位置で空管
路内の温度を測定するための、空管路に通された光ファ
イバまたは熱電対温度センサと、温度センサに接続され
た温度測定ユニットと、ケーブルに設置された電流セン
サと、電流センサに接続された負荷電流測定ユニット
と、負荷電流測定ユニット、および温度測定ユニットに
接続された信号受信装置と、信号受信装置に接続された
温度解析装置から成り、信号伝送装置は負荷電流測定ユ
ニットからの電流信号および温度測定ユニットからの温
度信号を、信号受信装置に伝送するものであり、信号受
信装置は信号伝送装置から伝送された所要の信号を受信
して温度解析装置へ出力するものであり、温度解析装置
は、前記空管路のケーブル布設方向に沿った温度分布を
求めること、前記測定された温度が前記方向で最も高く
なる箇所を導体温度推定位置として定めること、前記温
度測定を行なった各点を含む前記ケーブル及びその周囲
の断面を温度解析断面として選び、この断面を有限の要
素に分割したとき、この要素にそれを構成する各部材の
性質及び寸法に基づき熱定数をそれぞれ与え、前記部材
のうち熱定数が未知なものについて仮の熱定数の値をあ
てはめること、および所定の時間範囲内で実測された電
流センサと負荷電流測定ユニットとにより前記時間範囲
内で測定された負荷電流に対する前記ケーブル及びその
接続部の発熱量と等しい発熱量を与えるような線路印加
電圧および負荷電流の特定の値を、有限要素熱解析モデ
ルに対して与えることにより、この条件で定常状態での
前記断面内の温度分布を計算することができ、さらに、
求められた前記温度分布から前記温度測定点の温度の計
算値を読み取り、１以上の前記温度測定点においてこの
計算値と前記測定された温度との誤差が最も小さくなる
ように、前記パラメータとされた仮の熱定数の最適値を
求めることができ、そして、この熱定数の最適値を用い
て前記断面内の温度分布を計算するものであり、この温
度分布に基づいて前記ケーブルの導体の温度を推定する
ことを特徴とする。
【００１４】本発明の方法において、線路負荷電流を実
測等により入力情報として与える時間範囲は、例えば１
日（２４時間）あるいは１週間（１６８時間）である。
また、負荷電流の時間的変化の代表的パターンを与える
時間間隔は、例えば３０分または１時間である。
測等により入力情報として与える時間範囲は、例えば１
日（２４時間）あるいは１週間（１６８時間）である。
また、負荷電流の時間的変化の代表的パターンを与える
時間間隔は、例えば３０分または１時間である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明のケーブル導体温度
推定方法に用いる装置を示す。この装置は地下に埋設さ
れた管路内の電力ケーブル導体温度推定方法に用いるも
のである。地表面１の下に電力ケーブル線路２が埋設さ
れ、電力ケーブル線路２は管路部３と管路３ａを通して
布設されたケーブル２ａから成る。光ファイバーを用い
た温度センサ４が管路３ｂを通して設けられ、温度セン
サ４の一端は温度測定ユニット５に連結されている。こ
の例では、管路３ｂはケーブル２ａが布設されていない
空管路である。ケーブル２ａには、負荷電流を測定する
ため電流センサ６が取り付けられ、負荷電流測定ユニッ
ト７に接続されている。温度測定ユニット５からの温度
情報、負荷電流測定ユニット７からの電流情報は、信号
伝送装置１０と信号受信装置１１を通して温度解析装置
１２に送られ、導体温度の推定計算が行なわれる。計算
の結果は、温度表示・記憶装置１３で表示および保存さ
れる。
推定方法に用いる装置を示す。この装置は地下に埋設さ
れた管路内の電力ケーブル導体温度推定方法に用いるも
のである。地表面１の下に電力ケーブル線路２が埋設さ
れ、電力ケーブル線路２は管路部３と管路３ａを通して
布設されたケーブル２ａから成る。光ファイバーを用い
た温度センサ４が管路３ｂを通して設けられ、温度セン
サ４の一端は温度測定ユニット５に連結されている。こ
の例では、管路３ｂはケーブル２ａが布設されていない
空管路である。ケーブル２ａには、負荷電流を測定する
ため電流センサ６が取り付けられ、負荷電流測定ユニッ
ト７に接続されている。温度測定ユニット５からの温度
情報、負荷電流測定ユニット７からの電流情報は、信号
伝送装置１０と信号受信装置１１を通して温度解析装置
１２に送られ、導体温度の推定計算が行なわれる。計算
の結果は、温度表示・記憶装置１３で表示および保存さ
れる。
【００１６】図２は電力ケーブル線路２の断面を示す。
土壌２２に埋設された管路部３は、コンクリート２３と
その中の管路２４から成り、管路２４には、ケーブル２
ａを通した管路３ａと、ケーブル２ａを通していない空
管路２５が含まれる。空管路２５のうちの一つが、温度
センサ４を通した管路３ｂである。
土壌２２に埋設された管路部３は、コンクリート２３と
その中の管路２４から成り、管路２４には、ケーブル２
ａを通した管路３ａと、ケーブル２ａを通していない空
管路２５が含まれる。空管路２５のうちの一つが、温度
センサ４を通した管路３ｂである。
【００１７】ケーブル２ａの導体で発生した熱は、管路
３ａ、コンクリート２３を経て土壌２２に伝達され、時
間が充分経過すると、定常的な温度分布を形成する。熱
の一部は、管路３ａからコンクリート２３を介して空管
路２５にも伝達されるから、ケーブル２ａの発熱に伴
い、管路３ｂを含む空管路２５の温度も上昇する。
３ａ、コンクリート２３を経て土壌２２に伝達され、時
間が充分経過すると、定常的な温度分布を形成する。熱
の一部は、管路３ａからコンクリート２３を介して空管
路２５にも伝達されるから、ケーブル２ａの発熱に伴
い、管路３ｂを含む空管路２５の温度も上昇する。
【００１８】図３は、ケーブル布設方向（管路長手方
向）での温度センサ４により測定される温度分布の一例
を示す。線路長手方向で測定された温度が最も高い箇所
を温度解析箇所とする。
向）での温度センサ４により測定される温度分布の一例
を示す。線路長手方向で測定された温度が最も高い箇所
を温度解析箇所とする。
【００１９】導体温度の推定は以下の手順で行なわれ
る。図２の断面をケーブルも含めて有限要素に分割し、
ケーブル２ａの各構成部材の材料に対応して各有限要素
に熱定数（熱伝導率、熱容量）を設定する。熱定数のう
ち、例えば土壌の熱伝導率が未知とすれば、これをパラ
メータとして変化させる。
る。図２の断面をケーブルも含めて有限要素に分割し、
ケーブル２ａの各構成部材の材料に対応して各有限要素
に熱定数（熱伝導率、熱容量）を設定する。熱定数のう
ち、例えば土壌の熱伝導率が未知とすれば、これをパラ
メータとして変化させる。
【００２０】図４は、土壌２２の熱伝導率をパラメータ
として変化させた場合の計算された空管路２５の管路温
度と土壌２２の熱伝導率との関係を示す。一般に土壌の
熱伝導率が大きいほど土壌への熱の放熱が大きくなるた
め、空管路２５の温度は低めに、そして単調な右下がり
の直線を示す。温度センサ４により測定された空管路２
５の温度と等しい温度を与える土壌２２の熱伝導率をこ
の温度解析断面の温度計算時の土壌熱抵抗として用い
て、各有限要素の温度分布を求める。この温度分布が線
路のこの温度解析断面の実態に最も適合する温度分布と
考えられる。この温度分布から特定の位置として、ケー
ブル導体の温度も求められる。
として変化させた場合の計算された空管路２５の管路温
度と土壌２２の熱伝導率との関係を示す。一般に土壌の
熱伝導率が大きいほど土壌への熱の放熱が大きくなるた
め、空管路２５の温度は低めに、そして単調な右下がり
の直線を示す。温度センサ４により測定された空管路２
５の温度と等しい温度を与える土壌２２の熱伝導率をこ
の温度解析断面の温度計算時の土壌熱抵抗として用い
て、各有限要素の温度分布を求める。この温度分布が線
路のこの温度解析断面の実態に最も適合する温度分布と
考えられる。この温度分布から特定の位置として、ケー
ブル導体の温度も求められる。
【００２１】この手順により、負荷電流に対応するケー
ブル導体の発熱量から特定位置の導体の温度が求められ
る。導体の発熱量が一定と仮定される場合はもちろん、
負荷電流が２４時間または１週間を周期とする同一パタ
ーンの反復である場合にも、さらに実測される負荷電流
の任意のパターンについても、同様の手順で導体温度の
時間的変化を推定することができる。
ブル導体の発熱量から特定位置の導体の温度が求められ
る。導体の発熱量が一定と仮定される場合はもちろん、
負荷電流が２４時間または１週間を周期とする同一パタ
ーンの反復である場合にも、さらに実測される負荷電流
の任意のパターンについても、同様の手順で導体温度の
時間的変化を推定することができる。
【００２２】一つの線路に複数の回線を含む場合、それ
ら回線の負荷電流の差が小さければ、それら回線の総発
熱量等しくとなるような同一の負荷電流が各ケーブルに
流れるものとして、導体温度を近似して推定してもよ
い。これにより複数の回線を含む場合の計算が簡略化さ
れる。
ら回線の負荷電流の差が小さければ、それら回線の総発
熱量等しくとなるような同一の負荷電流が各ケーブルに
流れるものとして、導体温度を近似して推定してもよ
い。これにより複数の回線を含む場合の計算が簡略化さ
れる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の導体温度推定方法によると、布
設された電力ケーブル線路の最高温部において、解析す
べき断面が複雑な形状を有する場合、あるいは材質の異
なる多くの部分から成る場合にも、導体温度または断面
温度分布を精度よく推定することができる。
設された電力ケーブル線路の最高温部において、解析す
べき断面が複雑な形状を有する場合、あるいは材質の異
なる多くの部分から成る場合にも、導体温度または断面
温度分布を精度よく推定することができる。
【００２４】本発明の導体温度推定方法によると、布設
された電力ケーブル線路において、負荷電流が任意のパ
ターンで変化する場合にも、線路の最高温部における導
体温度または断面温度分布を精度よく推定することがで
きる。
された電力ケーブル線路において、負荷電流が任意のパ
ターンで変化する場合にも、線路の最高温部における導
体温度または断面温度分布を精度よく推定することがで
きる。
【００２５】本発明の導体温度推定装置によると、布設
された電力ケーブル線路において、その最高温部で、解
析すべき断面が複雑な形状を有する場合や、材質の異な
る多くの部分から成る場合、あるいは負荷電流が任意の
パターンで変化する場合にも、線路の最高温部における
導体温度又は断面温度分布を精度よく推定することがで
きる。
された電力ケーブル線路において、その最高温部で、解
析すべき断面が複雑な形状を有する場合や、材質の異な
る多くの部分から成る場合、あるいは負荷電流が任意の
パターンで変化する場合にも、線路の最高温部における
導体温度又は断面温度分布を精度よく推定することがで
きる。
【図１】本発明による本発明のケーブル導体温度推定方
法に用いる装置の説明図。
法に用いる装置の説明図。
【図２】電力ケーブル線路の断面説明図。
【図３】温度センサにより測定されるケーブル布設方向
での温度分布を示すグラフ。
での温度分布を示すグラフ。
【図４】計算された空管路の温度と土壌の熱伝導率との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
１ 地表面 ２ 電力ケーブル線路 ２ａ ケーブル ３ 管路部 ３ａ 管路 ３ｂ 管路 ４ 温度センサ ５ 温度測定ユニット ６ 電流センサ ７ 負荷電流測定ユニット １０ 信号伝送装置 １１ 信号受信装置 １２ 温度解析装置 １３ 温度表示・記憶装置
Claims (5)
- 【請求項１】 ケーブルを通した管路の他に空管
路を有するケーブル線路の、前記管路に通した前記ケー
ブルの導体の温度を推定する方法において、 前記ケーブルの布設方向に沿って前記空管路内の温度を
測定して、ケーブル布設方向に沿った前記空管路内の温
度分布を求め、 前記測定された温度が前記方向で最も高くなる箇所を導
体温度推定位置として定め、 前記温度測定を行なった空管路を含む前記ケーブル及び
その周囲の断面を温度解析断面として選び、 この断面を有限の要素に分割し、 この要素にそれを構成する各部材の材質に基づく固有の
熱定数及び寸法をそれぞれ与え、前記部材のうち熱定数
が未知なもの、例えば土壌については仮の熱定数の値を
パラメータとしてあてはめ、 前記熱定数および前記仮の熱定数を用いて、ケーブル発
熱量が等価となる一定電流値を用いて計算した定常状態
での前記断面内の温度分布を一旦計算し、 求められた前記温度分布から前記温度測定位置の空管路
温度の計算値を読み取り、 前記導体温度推定位置においてこの空管路温度計算値と
測定された空管路温度との誤差が最も小さくなるよう
に、前記パラメータとされた仮の熱定数の最適値を求
め、 この熱定数の最適値を用いて任意の負荷電流パターンに
対して前記断面内温度分布を計算し、 この断面内温度分布に基づいて前記ケーブルの導体の温
度を求めることを特徴とする、ケーブル導体温度推定方
法。 - 【請求項２】 前記ケーブルの布設方向の温度分
布の測定および仮の熱定数であるパラメータの最適値の
推定は、前記空管路内に布設された光ファイバまたは熱
電対等の温度センサによって行なわれる、請求項１のケ
ーブル導体温度推定方法。 - 【請求項３】 前記所定の時間範囲および前記所
定の時間間隔が１時間、１日または１週間である、請求
項１、２のケーブル導体温度推定方法。 - 【請求項４】 接続部を有するケーブルを通した
管路の他に空管路を有するケーブル線路の、前記管路に
通した前記ケーブルの導体の温度を推定する装置であっ
て、 前記ケーブルの布設方向に沿って前記空管路内に設けら
れた温度センサと、 前記温度センサに接続され、前記温度センサからの温度
信号に基づき前記ケーブル布設方向に沿った温度分布を
求めることができる温度測定ユニットと、 前記ケーブル又は前記接続部に設置された電流センサ
と、 前記電流センサに接続された負荷電流測定ユニットと、 前記負荷電流測定ユニットおよび前記温度測定ユニット
に接続された信号伝送装置と、 前記信号伝送装置に接続された信号受信装置と、 前記信号受信装置に接続された温度解析装置から成り、 前記信号伝送装置は前記負荷電流測定ユニットからの電
流信号、および前記温度測定ユニットからの温度信号
を、前記信号受信装置に伝送するものであり、 前記信号受信装置は前記信号伝送装置から伝送された所
要の信号を受信して前記温度解析装置へ出力するもので
あり、 前記温度解析装置は、前記信号受信装置からの信号に基
づき、前記測定された温度が前記方向で最も高くなる箇
所を導体温度推定位置として定めること、 前記温度測定を行なったそれぞれの位置を含む前記ケー
ブル及びその周囲の断面が温度解析断面として選ばれ、
この断面を有限の要素に分割して、この要素にそれを構
成する各部材の性質及び寸法に基づく熱定数がそれぞれ
与えられ、前記部材のうち熱定数が未知なものについて
は仮の熱定数の値が与えられるとき、事前に与えた、あ
るいは前記信号受信装置からの電流信号に基づき、所定
の時間範囲内で実測された負荷電流に対する前記ケーブ
ルの発熱量と等しい発熱量を与えるような一定の負荷電
流の特定の値を、有限要素熱解析モデルに対して与える
ことにより、この条件の下に定常状態での前記断面内の
温度分布を計算すること、計算された前記温度分布から
前記温度測定位置の温度の計算値を取り出し、１以上の
前記空管路温度測定位置において温度の前記計算値と前
記測定された空管路温度との誤差が最も小さくなるよう
に、前記パラメータとされた仮の熱定数の最適値を求め
ること、 そして、この熱定数の最適値を用いて任意の負荷電流パ
ターンに対して前記断面内の温度分布の時間変化を計算
するものであり、 この温度分布に基づいて前記ケーブルの導体の温度を推
定することを特徴とする、ケーブル導体温度推定装置。 - 【請求項５】 前記光ファイバまたは熱電対等の
温度センサが前記空管路内に設けられた、請求項１のケ
ーブル導体温度推定装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000302281A JP4345218B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | ケーブル導体温度推定方法および装置 |
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| JP2002107234A true JP2002107234A (ja) | 2002-04-10 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005283148A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電力ケーブルの導体温度推定方法 |
| CN102818643A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-12-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路导线动态增容用环境温度测量方法 |
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| CN114088237A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-25 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 电力电缆温度场评估方法、系统、设备、介质及程序 |
| CN114186876A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 广州淏华实业有限公司 | 一种智慧式用电安全监管与电能管理方法及系统 |
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| JPH0752126B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1995-06-05 | 東京電力株式会社 | 地中埋設電力ケーブルの最高温度評価方法 |
| JPH09329505A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-22 | Sumitomo Wiring Syst Ltd | ケース内の温度上昇シミュレーション方法 |
| JP2000088666A (ja) * | 1998-09-11 | 2000-03-31 | Fujikura Ltd | 地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置 |
| JP2001165781A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Hitachi Cable Ltd | 電力ケーブルの導体温度の推定方法 |
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2000
- 2000-10-02 JP JP2000302281A patent/JP4345218B2/ja not_active Expired - Fee Related
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