JP2005164463A - Voltage/current measuring device for distribution equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配電系統を構成する配電線などの配電設備の電圧・電流を計測する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring voltage / current of distribution equipment such as distribution lines constituting a distribution system.
配電系統は、変電所から一般需要家まで長距離の配電線を敷設し、その間に区間開閉器や分岐開閉器、降圧トランスなどの配電設備を介挿させている。 In the distribution system, long-distance distribution lines are laid from substations to general consumers, and distribution facilities such as section switches, branch switches, and step-down transformers are inserted between them.
配電系統の保護継電システムは、上記の開閉器位置等など適当な線路間隔位置にそれぞれ電圧・電流計測器を設置しておき、これら計測器の計測電圧・電流と変電所等の上流側の計測電圧・電流との比較によって、配電線の地絡や短絡事故発生による過電圧・過電流を検出し、事故検出時に区間開閉器等を開閉し、系統保護や事故区間の切り離しを可能とする(例えば、特許文献1参照)。 In the protective relay system of the distribution system, voltage and current measuring instruments are installed at appropriate line spacing positions such as the above switch positions, etc., and the upstream side of these measuring instruments such as measuring voltage and current and substations, etc. By comparing the measured voltage and current with each other, overvoltage and overcurrent due to distribution line ground faults and short circuit accidents are detected. When an accident is detected, the section switch is opened and closed to enable system protection and disconnection of the accident section ( For example, see Patent Document 1).
上記の電流計測器は、図5の(a)に示すように、配電線1に変流器(CT)2を係合させ、この変流器2の二次電流出力を電圧信号に変換して取り出し、A/D変換器2でディジタル量に変換し、マルチメータ等の表示機器3に表示、さらには保護継電回路側への電流計測入力として取り込む。
As shown in FIG. 5A, the current measuring instrument engages a current transformer (CT) 2 with the
また、電圧計測器は、図5の(b)に示すように、配電線1の線間に変成器4を接続し、この変成器4の二次電圧出力をA/D変換器5でディジタル量に変換し、マルチメータ等の表示機器6に表示、さらには保護継電回路側への電圧計測入力として取り込む。
前記のように、配電系統に設備される従来の電圧・電流計測器は、それらが設置される配電線位置での電圧または電流を計測する単能機でしかない。また、従来の電圧・電流計測器は、その設置位置に固定されるため、点位置での計測しかできず、広範囲の面位置での計測ができるものでない。 As described above, the conventional voltage / current measuring instrument installed in the distribution system is only a single-function machine that measures the voltage or current at the position of the distribution line in which they are installed. Moreover, since the conventional voltage / current measuring instrument is fixed at the installation position, it can only measure at a point position and cannot measure at a wide range of surface positions.
これらの事情から、従来の電圧・電流計測器では、計測器単体では配電系統での過電圧や過電流の発生が広域な地域のどの位置になるのか、また配電系統の高圧側/低圧側になるのか、さらにどの配電設備が原因となるのかを特定できるものでなかった。 For these reasons, with conventional voltage / current measuring instruments, the position of the overvoltage and overcurrent generation in the distribution system in the distribution system alone is on the high voltage side / low voltage side of the distribution system. Furthermore, it was not possible to identify which distribution equipment caused the problem.
本発明の目的は、上記の課題を解決し、さらに後に記載する効果を得ることができる配電設備の電圧・電流計測装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a voltage / current measuring device for power distribution equipment that can solve the above-described problems and obtain the effects described later.
本発明は、前記の課題を解決するため、ホール素子で電流センサを構成し、ポッケルス素子で電圧センサを構成し、測定対象となる配電線の任意の部位に両センサを一括して近接配置、取り外し、摺動させることができる構成の電圧・電流センサとするもので、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention configures a current sensor with a Hall element, configures a voltage sensor with a Pockels element, and arranges both sensors in close proximity to an arbitrary part of a distribution line to be measured. The voltage / current sensor can be removed and slid, and has the following configuration.
(1)ホール素子を用いた電流検出センサとポッケルス素子を用いた電圧検出センサを、電圧・電流の測定対象となる配電線の部位に近接配置して当該部位の電圧と電流の検出信号を得る電圧・電流センサ部と、
前記電圧・電流センサ部と信号線で接続され、前記電圧センサおよび電流センサの検出信号をそれぞれディジタル信号に変換して表示する計測信号処理部とを備えたことを特徴とする。
(1) A current detection sensor using a Hall element and a voltage detection sensor using a Pockels element are arranged close to a part of a distribution line to be measured for voltage and current, and a detection signal for the voltage and current of the part is obtained. Voltage / current sensor,
A measurement signal processing unit connected to the voltage / current sensor unit through a signal line and converting the detection signals of the voltage sensor and the current sensor into digital signals, respectively, is provided.
(2)前記電圧・電流センサ部は、関節部を互いの回動支持点とする一対の把持部の一方に前記ホール素子を用いた電流センサを内蔵し、他方に前記ポッケルス素子を用いた電圧センサを内蔵し、測定対象となる配電線の任意の部位を前記一対の把持部で把持することで前記ホール素子およびポッケルス素子を当該把持部位の配電線に近接配置でき、かつ前記一対の把持部を配電線から取り外し、配電線に沿って摺動可能にした把持機構を備えたことを特徴とする。 (2) The voltage / current sensor unit incorporates a current sensor using the Hall element in one of a pair of gripping parts whose joints serve as rotation support points, and a voltage using the Pockels element in the other. The Hall element and the Pockels element can be arranged close to the distribution line at the gripping part by holding a sensor and holding any part of the distribution line to be measured by the pair of gripping parts, and the pair of gripping parts And a gripping mechanism that is slidable along the distribution line.
以上のとおり、本発明によれば、電圧・電流センサは、ホール素子で電流センサを構成し、ポッケルス素子で電圧センサを構成し、測定対象となる配電線の任意の部位に両センサを一括して近接配置、取り外し、摺動させることができる構成にしたため、以下の効果がある。 As described above, according to the present invention, the voltage / current sensor includes a Hall element as a current sensor, a Pockels element as a voltage sensor, and both sensors are bundled at any part of a distribution line to be measured. Therefore, the following effects can be obtained.
(1)測定対象となる配電線の測定部位の電流および電圧を一括して同時に計測できる。 (1) The current and voltage of the measurement site of the distribution line to be measured can be simultaneously measured.
(2)配電線の任意の測定部位への配置と取り外しによって、点位置測定から面位置測定に機能拡張ができる。 (2) The function can be expanded from the point position measurement to the surface position measurement by arranging and removing the distribution line at any measurement site.
(3)配電線に沿って摺動させることで、断線箇所を判定できる。 (3) The disconnection location can be determined by sliding along the distribution line.
(4)配電線に対して電圧・電流センサ部を非接触にした計測ができ、計測作業が簡単になる。 (4) Measurement can be performed with the voltage / current sensor portion being in non-contact with the distribution line, and the measurement work is simplified.
(5)電圧・電流センサ部を感度が異なるホール素子やポッケルス素子を内蔵したものに取り替えることで、配電線の高圧側と低圧側の計測、降圧トランスなどの配電設備自体の計測に使用できる。 (5) By replacing the voltage / current sensor with a Hall element or Pockels element with different sensitivities, it can be used to measure the high and low voltage sides of the distribution line and the distribution equipment itself such as a step-down transformer.
(6)検出信号をディジタル処理するため、サンプリング計測器と併用し、ダイナミック測定を行うことができる。 (6) Since the detection signal is digitally processed, dynamic measurement can be performed in combination with the sampling measuring instrument.
(7)携帯型もしくは車載型の電圧・電流計測装置を実現できる。 (7) A portable or in-vehicle voltage / current measuring device can be realized.
図1は、本発明の実施形態を示す電圧・電流計測装置の構成図である。本実施形態は、測定対象になる配電線など配電設備の電圧・電流を検出する電圧・電流センサ部と、この検出信号から電圧・電流の計測信号を得る計測信号処理部で構成される。 FIG. 1 is a configuration diagram of a voltage / current measuring apparatus showing an embodiment of the present invention. This embodiment includes a voltage / current sensor unit that detects a voltage / current of a distribution facility such as a distribution line to be measured, and a measurement signal processing unit that obtains a voltage / current measurement signal from the detection signal.
電圧・電流センサ部は、配電系統の配電設備例としての配電線Lに対して、その被覆部材面に電流計測用ホール素子1と電圧計測用ポッケルス素子2を近接配置できる構成とする。
The voltage / current sensor unit is configured such that the current
上記のホール素子1を使用した電流計測を図2で原理的に説明する。半導体で構成されるホール素子1に電流Iを流し、その電流と垂直方向に磁界(磁束B)を加えると、電流Iの方向と磁束Bの方向にそれぞれ直交した方向にホール電圧Vが発生する(この現象はホール効果と呼ばれる)。このホール効果を利用したホール素子1は、電流測定対象になる配電線の電流に応じた強さになる磁界(磁束B)内に配置し、一定電流Iを流した状態でホール電圧Vに配電線電流に対応した電圧出力を得ることができる。
Current measurement using the
ポッケルス素子2は、電気光学的効果素子と呼ばれ、電気光学結晶に電界を印加すると、その屈折率が変化し、この屈折率変化が印加電界Eに比例する(この現象はポッケルス効果と呼ばれる)。このポッケルス効果を利用したポッケルス素子2は、電圧測定対象になる配電線の電圧に応じた強さになる電界内に配置し、偏光板を通してポッケルス素子2を透過させるときの光の屈折率の違いにより変化する光出力を得、これを光−電圧変換した電圧出力を得ることができる。
The Pockels
次に、本実施形態における計測信号処理部を説明する。図1において、電流供給源3は、ホール素子1に一定電流Iを供給することで、ホール素子1にはホール効果による電流検出信号を発生させる。光ファイバーケーブル4は、ポッケルス素子2に対する光入力と、ポッケルス素子2からの屈折率が変化した光信号出力を伝送する。光−電圧変換器5は、光ファイバーケーブル4への一定光量の光出力と、光ファイバーケーブル4を通して受光し、この受光量に対応した電圧信号出力を得る。
Next, the measurement signal processing unit in this embodiment will be described. In FIG. 1, the
A/D変換器6は、ホール素子1による電流検出信号と、光−電圧変換器5の出力になるポッケルス素子2の電圧検出信号とを入力信号とし、それぞれを時分割でディジタル信号に変換する。
The A /
表示部7は、パソコンやマルチメータ、シンクロスコープ等で構成され、A/D変換器6の出力になる電流と電圧の検出信号(ディジタル信号)を取り込み、このディジタル信号に応じた現在の電流と電圧の計測信号(電流・電圧の値、位相、波形、力率など)を表示出力する。この表示部7は、パソコンでは数値や波形、位相を、マルチメータでは指針の振れで、シンクロスコープでは波形で表示することができる。
The
以上の構成になる電圧・電流計測装置によれば、ホール素子1およびポッケルス素子2を測定対象となる配電線Lに近接配置することで、配電線Lの電流および電圧の計測出力を一括して同時に得ることができる。
According to the voltage / current measuring device having the above-described configuration, the
図3は、電流・電圧測定対象となる配電線Lに、図1のホール素子1およびポッケルス素子2を簡単に近接配置でき、かつ配電線Lから簡単に取り外すことができ、さらには配電線に沿って摺動させることができるための電圧・電流センサ部の把持機構を示す。把持具11は、例えば、絶縁性能の高いエポキシ樹脂製にされ、関節部11Aを互いの回動支持点とする一対の電線把持部11B,11Cで構成する。把持部11B、11Cは、それぞれ断面が半円筒形状にされ、内周部側に配電線Lを把持できる半円筒状の窪みを有する。
FIG. 3 shows that the
把持部11Bには、内部にホール素子1を半径方向で埋設し、さらに電流供給源3からホール素子1への電流供給リード線とホール素子1からA/D変換器6への電圧出力リード線が接続される。
In the
把持部11Cには、内部にポッケルス素子2を半径方向とは直交した方向で埋設し、さらに光−電圧変換器5からポッケルス素子2への光導入のための光ファイバーケーブルと、ポッケルス素子2から光−電圧変換器5への光導出のための光ファイバーケーブルが接続される。
In the
以上の電圧・電流センサ部の構成によれば、把持部11B,11Cは、それらの関節部11Aで互いに開いた状態にし、内周部の窪みに配電線Lを位置させたまま、互いを閉じる方向に回動させることで配電線Lを把持することができる。この把持状態は、例えば、錠や止め治具によって把持部11B,11Cを互いに面接触状態に保持することができる。
According to the configuration of the voltage / current sensor section described above, the
以上のことから、本実施形態では、電圧・電流センサ部(1、2、11)で任意の測定ポイントに位置する配電線Lを把持し、これに計測処理部(3〜7)を接続、又は接続することで、配電線Lの電圧・電流の計測信号(電流・電圧の値、位相、波形、力率など)を一括して同時に得ることができる。 From the above, in the present embodiment, the voltage / current sensor unit (1, 2, 11) grips the distribution line L located at an arbitrary measurement point, and the measurement processing unit (3-7) is connected thereto. Alternatively, by connecting, voltage / current measurement signals (current / voltage values, phase, waveform, power factor, etc.) of the distribution line L can be obtained simultaneously.
また、配電線に対して電圧・電流センサ部を非接触にした計測が可能となり、配電線の被覆を切り取って計測器の端子を直接に接続するという作業が不要になる。 Further, the voltage / current sensor unit can be measured in a non-contact manner with respect to the distribution line, and the work of cutting off the distribution line and connecting the terminals of the measuring instrument directly becomes unnecessary.
また、電圧・電流センサ部は、非接触方式で高い絶縁性能を確保できるため、感度が異なるホール素子やポッケルス素子を内蔵したものに取り替えることで、配電線の高圧側と低圧側のいずれの計測にも適用できる。また、降圧トランスなどの配電設備自体の電圧・電流の計測ができる。 In addition, since the voltage / current sensor unit can ensure high insulation performance with a non-contact method, it is possible to measure either the high-voltage side or the low-voltage side of the distribution line by replacing it with a Hall element or Pockels element with a different sensitivity. It can also be applied to. In addition, the voltage and current of the distribution equipment itself such as a step-down transformer can be measured.
また、計測処理部は、検出信号をA/D変換してディジタル処理方式を採るため、サンプリング計測器と併用し、ダイナミック測定を行うことができる。さらに、過電流検出リレーや過電圧検出リレーに構成した機能拡張ができる。 Further, since the measurement processing unit adopts a digital processing method by A / D converting the detection signal, it can be used in combination with the sampling measuring instrument to perform dynamic measurement. Furthermore, it is possible to expand the functions of the overcurrent detection relay and the overvoltage detection relay.
また、電圧・電流センサ部は、配電線の任意の位置に装着できる機構になるため、配電線位置(計測ポイント)を任意に変更でき、従来の点測定から面測定による計測ができる。 In addition, since the voltage / current sensor unit is a mechanism that can be attached to any position of the distribution line, the distribution line position (measurement point) can be arbitrarily changed, and measurement by surface measurement can be performed from the conventional point measurement.
例えば、図4にダイナミック測定手法の例を示すように、電圧・電流センサ部の初期配置位置Aにパソコンなどで構成する計測信号処理部を設置してセンサ部に接続しておき、センサ部を位置Aから配電線Lに沿って位置Bまで摺動させ、この摺動中の電圧・電流計測信号を連続的に得ることができる。この摺動と連続計測により、例えば、配電線が位置A〜Bの間で断線している場合には、計測電圧が急激に低下する位置を断線箇所と判定できる。 For example, as shown in FIG. 4 as an example of a dynamic measurement method, a measurement signal processing unit composed of a personal computer or the like is installed at the initial arrangement position A of the voltage / current sensor unit and connected to the sensor unit. The voltage / current measurement signal during the sliding can be continuously obtained by sliding from the position A to the position B along the distribution line L. By this sliding and continuous measurement, for example, when the distribution line is disconnected between the positions A to B, it is possible to determine the position where the measurement voltage is rapidly decreased as the disconnection location.
また、電圧・電流センサ部が配電線の任意の位置に装着でき、これにパソコン等の計測信号処理部を接続する構成で済むため、携帯型もしくは車載型の電圧・電流計測装置を実現でき、配電線および配電設備の断線箇所を探索するための装置として利用できる。この場合、電圧・電流センサ部と計測信号処理部を接続する信号線を絶縁棒などに内蔵し、計測作業者は絶縁棒の操作で電圧・電流センサ部を計測部位に装着し、地上側で携帯または車載の計測信号処理部に計測信号を得ることができる。 In addition, since the voltage / current sensor unit can be mounted at any position on the distribution line and a measurement signal processing unit such as a personal computer is connected to this, a portable or in-vehicle voltage / current measurement device can be realized, It can be used as a device for searching for disconnection points of distribution lines and distribution facilities. In this case, a signal line connecting the voltage / current sensor unit and the measurement signal processing unit is built in an insulation rod, etc., and the measurement operator attaches the voltage / current sensor unit to the measurement site by operating the insulation rod, and on the ground side A measurement signal can be obtained in a portable or vehicle-mounted measurement signal processing unit.
1 ホール素子
2 ポッケルス素子
3 電流供給源
4 光ファイバーケーブル
5 光−電圧変換器
6 A/D変換器
7 表示部
11 把持具
11A 関節部
11B、11C 電線把持部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電圧・電流センサ部と信号線で接続され、前記電圧センサおよび電流センサの検出信号をそれぞれディジタル信号に変換して表示する計測信号処理部とを備えたことを特徴とする配電設備の電圧・電流計測装置。 A voltage detection sensor that uses a Hall element and a voltage detection sensor that uses a Pockels element in close proximity to the distribution line to be measured for voltage and current, and obtains the voltage and current detection signals for that area. A sensor unit;
The voltage / current sensor unit is connected to the voltage / current sensor unit by a signal line, and includes a measurement signal processing unit that converts the detection signals of the voltage sensor and the current sensor into digital signals and displays them. Current measuring device.
The voltage / current sensor unit has a built-in current sensor using the Hall element in one of a pair of gripping parts whose joints serve as rotation support points, and a built-in voltage sensor using the Pockels element in the other. The Hall element and the Pockels element can be placed close to the distribution line at the gripping part by gripping any part of the distribution line to be measured with the pair of gripping parts, and the pair of gripping parts are connected to the distribution line. The voltage / current measuring device for power distribution equipment according to claim 1, further comprising a gripping mechanism that is slidable along the power distribution line.
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