JP2005295608A

JP2005295608A - 無電流標示システム

Info

Publication number: JP2005295608A
Application number: JP2004103147A
Authority: JP
Inventors: Minoru Senba; 実仙波; Koji Sakurai; 浩治桜井; Toshiaki Kojima; 俊明小島
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】装置故障時の感電災害を防止可能とし、既設電力設備との接続工事の不要化を図る。
【解決手段】太陽電池で発電した電力を二次電池に蓄え、二次電池は、磁気センサーおよび通信器を駆動する電源を供給する。太陽電池、磁気センサー、通信器および二次電池は共通箱に収納されて電力設備の近傍に設置され、磁気センサーによって無電流を検出すると、無線により通信器が発した情報を受信する無電流標示端末を電力管理センター等に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気設備などの無電流標示システムに関する。

従来から、電力設備の充電または停電状態を標示するためのシステムは各種方式が存在している。また、電力設備の電圧値を測定するための方式も多く存在しているが、これらの方式は電気回路に計測回路を直接接続して電圧を計測している。
例えば、図４に示すように、高圧配電線４に計器用変成器（ＶＤ）２１の１次回路２２を接続し、２次回路２３には検出装置２０の電圧センサー等の測定回路を直接接続する構成が採用されている。測定回路では、ある閾値Ｖａ以上の電圧であれば充電と判定し、ある閾値Ｖｂ以下であれば停電、ＶａとＶｂの間であれば測定不明、等と判定している。これらの充停電判定結果は、主に電力設備の管理者が所有する専用線網２４により、電力設備管理センター等に設置される停電標示端末３に情報伝送されている。
情報伝送に使用される通信網２４の種類は、光ファイバー通信回線、メタル通信回線、電力線搬送等の通信回線が使用されている。
電力設備管理センター等に設置される停電標示端末３では、検出装置２０から情報伝送される充停電判定結果をもとに、画面等へ標示出力している。図４で示すＮｏ.１〜Ｎｏ.３のように、複数の電柱７に検出装置２０を設置することが可能で、これらを通信網２４に接続することで、複数場所の停電状態が標示できる。
なお、検出装置２０の駆動電源は、低圧配電線５に接続をして、低圧配電線５から供給を受けている。

電力設備の保守や改造の作業を開始する際等、電力設備に電圧が印加されていないことの確認が必要な場合があり、従来では主に当該の電力設備の電圧値を測定して充停電を判断し標示しているが、精度を確保する必要があり、精度を確保する対策として、温度特性向上やノイズ対策等の処置が必要となり、装置が複雑化し、高額になる。

電圧値を標示する方式では、電力設備の電気回路に計器用変成器を接続する工事が発生し、充電部の活線作業または設備の停止が発生する。充電部の活線作業では作業員の感電災害の危険があり、設備の停止では電力供給に支障が発生する。

電力設備の電気回路に接続される計器用変成器等に故障が発生した場合、電力設備を保護する保護継電装置の動作により電力設備が停止したり、接続される電力設備を損傷させたり、電力の供給に支障を及ぼすことが発生する。

また、電気設備の電圧が直接計器用変成器等の一次回路に印加されるため、共通箱の電気絶縁性能確保のため、共通箱の小型化に支障がある。また、共通箱に収納されるセンサーや通信器等の構成機器のための駆動電源を外部から供給すると、電源工事接続工事が発生する。加えてセンサーや通信器等構成機器に故障が発生した場合、計器用変成器と同様に健全な電気設備に事故を波及させ停止させることが想定される。

本発明の目的は、現在の磁界センサが小型である事により共通箱が従来装置に比べ小型、軽量となることと活線に直接接続する必要がない事から、電力設備の既設、新設を問わず、電力設備に容易に設置することが可能で、本装置の故障が電力設備へ波及せず、また装置の誤判定により感電事故の防止が可能な無電流標示システムを提供することにある。
即ち、電圧を計測し充電状態の場合に充電を標示する従来の方式では、検出装置に故障が起こると、充電状態にもかかわらず停電を誤標示してしまい、感電事故が想定されることであるのに対し，電流を計測する場合は，電流がながれていない時だけその旨表示する様に作れるので，たとえ故障しても電流が流れているのにも関らず電流が流れていないと表示することはない。

請求項１の発明では、太陽電池と、この太陽電池によって充電される二次電池と、この二次電池によって駆動され、電力設備の無電流状態を検出する磁気センサーと、前記磁気センサーの検出した情報を視覚表示する表示器と、前記二次電池から電気が供給され、前記磁気センサーの検出した情報を送信する通信器と、前記通信器から送信された情報を受信し、無電流状態を標示する無電流標示端末とを備え、前記無電流標示端末は、電力設備管理センター等に設置され、前記太陽電池、前記二次電池、前記磁気センサー、前記表示器および前記通信器は共通箱に収納されて、電力設備の近傍に設置されることを特徴とする。
請求項２では、請求項１において、電力設備に流れる電流値により，例えば１線地絡の場合は電力設備の架線の内１本だけ電流が一定値より低下するが他の架線の電流値は増加し、線間短絡の場合は、電流値は却って増加し，その後区間リレーが働いて電流がゼロとなり、停電を判断することを特徴とする。具体的には請求項１において、前記磁気センサーにより読み取られた値を演算して電流値に変換する変換手段と、変換結果を一時保管する記憶手段１と、予め事故時の想定電流の条件を保管しておく記憶手段２と、記憶手段１の内容と記憶手段２の内容を比較して事故の有無を判定する論理手段で構成する。
請求項３では、請求項１において、二次電池の代わりに一次電池を使用する、ことを特徴とする。
請求項４では、請求項１において、二次電池の代わりに一次電池を使用し、太陽電池を持たないことを特徴とする。
請求項５では、請求項１において太陽電池にの代わりに、電力設備と対地間の電界を蓄電するための電極を備えることを特徴とする。
請求項６では、請求項１において太陽電池に加え、電力設備と対地間の電界を蓄電するための電極を備えることを特徴とする。
請求項７では、請求項１において充電部と対地間の静電容量を駆動電源として電力設備の充電状態を表示する充電標示器を加えて設置し、電圧の状態も検出することを特徴とする。
請求項８では、請求項１において共通箱を、複数の共通箱に内蔵される通信器からの情報を中継し、無電流示端末に送信する通信中継器を付加した、通信中継機能内蔵共通箱とすることを特徴とする。

本発明は、従来装置より小型・軽量化・安価な磁気センサーを用いるので、電力設備との接続や電源の接続の必要が無く、自由度の高い取着け可能となり、既設設備への事故波及も防止できるとともに、万が一の装置故障等の場合でも、充電状態にもかかわらず停電の誤標示がないため、感電事故が防止できる。

電気設備の無電流検出装置をコンパクトにしたことや、電力設備との接続が無いこと、情報伝送に無線機能を持たせたことにより、取付の制約が少ない、電力設備の無電流の情報取得を実現した。

図１は、本発明の一実施例を示す停電標示システムのシステム構成図である。図２は、検出装置１の内部ブロック図である。
図１に示すように、高圧配電線４を支持する電柱７に、高圧配電線４からある距離Ｔ１離れて、磁気センサー、通信器、表示器、二次電池、太陽電池を収納する検出装置１を設置する。また、停電の検出をしたい場所が他にある場合にはその付近の電柱にも検出装置１を設置する。検出装置１は、ＶＤを使用した方式と異なり、検出のために高圧配電線４と接続したり、検出装置用電源のため低圧線５との電線接続を必要としない。検出装置１は小型・軽量のため、場所を選ばずステンレスバンド等により電柱等に容易に固定できる。

検出装置は、図２のブロック図に示すように、最上部に太陽電池（最上部）１２が配置され、その下には磁気センサー８、通信器９と側面に配置する太陽電池（側面部）１３が並列配置され、下部には二次電池１１、最下部には表示器が配置される構成となっており、これらは共通箱１５内に収納され、上部および側面には、透明な強化ガラス１４を配置し、太陽光を取り込み易い構造となっている。太陽電池（最上部）１２および太陽電池（側面部）１３により発電された電力は、二次電池１１に蓄えられ、二次電池１１に蓄えられた電力を磁気センサー８、通信器９と表示器１０に駆動用電源として供給する。
磁気センサー８で無電流を検出した情報は、表示器１０へ表示するとともに、通信器９により無線電話等の公衆回線網２を介して電力管理センター等に設置される停電標示端末３に送信される。停電標示端末３では、通信器９から送られてきた情報から、停電場所のリアルタイム表示、停電発生（電流ゼロ発生）アラームの鳴動等の処理を行う。

停電の検出は、共通箱１３内に収納された磁気センサー８で行う。
磁気センサー８は、磁界に比例した電圧を出力するセンサーで、最近の技術動向では軽量・小型化が目覚しい。例えば，アモルファスワイヤにパルス電流を通電するとインピーダンスが大きく変化するMI効果を利用したセンサーは、ICタイプでは１辺が約３ｍｍのものが市販されている。磁気センサーで電流を測定する特徴は、被測電力回路と商用電源と非接触と出来、かつ軽量・小型のため取り付け場所のを選ばず、既設設備への取付が柔軟に行える。このMI効果を利用した磁気センサーの性能は、地磁気の約１／１００程度の磁界の強さを測定できる感度を有している。磁気センサーの外部インターフェースと特性は図３の様に、例えば太陽電池１２のような駆動電源１６を与えられると、磁界に比例して出力電圧１７を得るように構成されている。磁気センサーの様に電子回路は一般的にマイナスの電圧を扱わないで設計されるため、また冗長的に磁界０の場合でも何らかの出力電圧を出力させるため、出力電圧は基準電圧１８までオフセットすることが考えられる（出力電圧が基準電圧になった場合、磁界は０となる）。出力側装置は出力電圧１７と基準電圧１８の差分を計算し、磁界を求めることが可能となる。
電気導体に電流を流すと「アンペアの右ねじの法則」に従って電気導体の周囲に磁界発生することは知られており、磁気センサー８は、高圧配電線４に電流が流れ、この電流により磁気センサー８の周辺の磁界が乱れた場合には、基準電圧に対して増加または減少する電圧変化が現れるが、高圧配電線４が無電流になり磁気センサー９の周辺の磁界が無くなった場合には、ある一定の基準電圧を示すことを利用して無電流を検出し停電と判断する。

次に上記停電表示システムの動作を説明する。
高圧配電線４には常時電流が流れており、高圧配電線４に故障等が発生した場合、電流が流れなくなる。高圧配電線４が無電流になると磁界が無くなり、この磁気変化を磁気センサー８が検出し、通信器９が停示標示端末３に、あらかじめ設定される検出装置の固有番号とともに無電流メッセージを送信する流れとなる。例えば、Ｎｏ．１の電柱７で無電圧を検出した場合、固有番号をＮｏ．１として無電流メッセージと合わせて送信する。
無電流標示端末には、前もって検出装置の固有番号と電柱所在地の対応表が登録されており、検出装置の固有番号と無電流メッセージの受信時、リアルタイムに、無電流の発生アラームを鳴動し、無電流の発生電柱を標示することができる。
前記磁気センサーにより読み取られた値はコンピュータで受信され演算され電流値に変換し、変換結果をデータとして一時コンピュータに保管し、予め事故時の想定電流の条件をコンピュータに保管しておいて、前記データとの内容を比較して事故の有無を判定することを特徴とする。
また、同じ高圧配電線路の中で複数の電柱に検出装置１を設置することで、無電流の発生している電柱と無電流の発生していない電柱の境界が分かるため、高圧配電線路の故障範囲の特定を狭めることが可能になり、停電場所の特定の時間短縮がはかれる。

電流と磁界が正比例していることから、簡易で容易に設置可能な電流計測装置にも適用できる。
また、磁界の変化が分かるため、電力設備の無電流標示のみならず、磁性体を原材料とする扉の開閉を管理センター等で標示するシステムにも適用できる。

本発明の無電流標示システムの一実施例におけるシステム構成図を示す。その検出装置の内部ブロック図である。その検出装置に使用される磁気センサーの外部インターフェースを示したブロック図である。従来の電圧を検出する方式のシステム構成図である。磁界センサーの出力変換回路と無電流判定の論理回路。

符号の説明

１検出装置
２公衆回線網
３停電表示端末
４高圧配電線
５低圧配電線
６装柱金物
７電柱
８磁気センサー
９通信器
１０表示器
１１二次電池
１２太陽電池（最上部）
１３太陽電池（側面部）
１４強化ガラス
１５共通箱
１６駆動電源
１７出力電圧
１８基準電圧
１９磁界と電圧出力の特性曲線
２０検出装置
２１計器用変成器（ＶＤ）
２２一次回路
２３二次回路
２４専用回線網
２５磁気センサー情報を電流値に変換する変換手段
２６変換結果を一時保管する記憶手段１
２７予め事故の想定電流を設定する設定手段
２８事故の想定電流を一時保管する記憶手段２
２９事故の有無を判定する論理手段

Claims

太陽電池と、この太陽電池によって充電される二次電池と、この二次電池によって駆動され、電力設備の無電流状態を検出する磁気センサーと、前記磁気センサーの検出した情報を視覚表示する表示器と、前記二次電池から電気が供給され、前記磁気センサーの検出した情報を送信する通信器と、前記通信器から送信された情報を受信し、無電流状態を標示する無電流標示端末とを備え、前記太陽電池、前記二次電池、前記磁気センサー、前記表示器および前記通信器は共通箱に収納されて、電力設備の近傍に設置された、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、前記磁気センサーにより読み取られた値を演算して電流値に変換する変換手段と、変換結果を一時保管する記憶手段１と、予め事故時の想定電流の条件を保管しておく記憶手段２と，記憶手段１の内容と記憶手段２の内容を比較して事故の有無を判定する論理手段で構成することを特徴とする停電標示システム。
請求項１において、二次電池の代わりに一次電池を使用する、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、二次電池の代わりに一次電池を使用し、太陽電池を持たない、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、太陽電池にの代わりに、電力設備と対地間の電界を蓄電するための電極を備える、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、太陽電池に加え、電力設備と対地間の電界を蓄電するための電極を備える、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、充電部と対地間の静電容量を駆動電源として電力設備の充電状態を表示する充電標示器を加えて設置し、電圧の状態も検出する、ことを特徴とする無電流標示システム。
請求項１において、共通箱を、複数の共通箱に内蔵される通信器からの情報を中継し、無電流示端末に送信する通信中継器を付加した、通信中継機能内蔵共通箱とする、ことを特徴とする無電流標示システム。