JP2006098378A

JP2006098378A - 送配電系統用の高精度電圧・電流センサー

Info

Publication number: JP2006098378A
Application number: JP2004313102A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ueda; 宜行上田
Original assignee: SERATEKKU KK
Current assignee: SERATEKKU KK
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】送配電線から電源を得ることにより、対地と絶縁された電流センサーを送配電線に接近させることと、送配電線の電圧を分圧して低電圧を得ること。
【解決手段】電力用送配電線６の過電圧を抑制する保護回路２と、キャパシタ１と直列に配置した整流回路３と、整流回路３からの出力を制御するＤｕａｌ電源４を備えることを特徴とし、電流センサーは、トロイダルコイルで測定し、電圧センサーは、送配電線の電圧を抵抗で分圧する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は送配電系統において、電流が流れておらず電圧のみ印加された状態であっても、電圧・電流を高精度に測定できる電圧・電流計測装置に関する。

従来、送配電系統の電流や電圧を計測する計測装置へ電力を供給する計測装置用電源装置としては、送配電線の電圧を変圧器により降圧させて所望の電圧にして電源とする方法がある。また、計測装置の他の電源として、送配電線にコイルを巻いて電力を得て電源とする方法や太陽電池による方法などがある。
電流計測装置としては、トロイダルコイルが使用されているが、地絡事故の危険性があるため容器内に格納され、電線と空間をあけたかたちで使用されるか、送配電線とトロイダルコイルの間に絶縁物を配置している、そのため送配電線とトロイダルコイルの距離が離れ、電流測定誤差が大きくなるのが避けられない。光センサーもあるが価格や精度が難点で実際にはあまり使用されていない。
電圧計測装置については、送配電線の電圧を変圧器より降圧させて電圧を測定する方法や、ＺｎＯ素子などのコンデンサー成分で分圧する方法がある。光センサーは価格や精度が難点で実際にはあまり使用されていない。抵抗で分圧する方法は低電圧では広く使用されているが、高電圧では発熱しサージで破壊するため使用されていなかった。

発明が解決しようとする課題

しかしながら、計測装置用電源装置としては、変圧器により降圧して所望の電圧にして電源とする方法では、送配電線の高電圧の絶縁対策およびサージ対策を行う必要があり、そのため装置が大きくなって高価になる、また工事作業に負担がかかるという欠点がある。
また、送配電線に誘導コイルを巻いて電力を得る方法では、電流がほとんど流れない状態が長時間続く場合は電源とすることできない、さらに送配電線に流れる電流が小さいと十分な電力が得られないという問題がある。また太陽電池では天候に左右されるという難点がある。
そこで、本発明は、高電圧の絶縁対策を必要とせず、かつ送配電線に電流が流れていない状態であっても電圧があれば送配電線から電力を取り出して送配電系統の計測装置の電源とすることができる送配電系統の計測装置用電源装置を提供するものである。
電流計測装置については、送配電線に空芯のトロイダルコイルを設置使用した場合、空芯のトロイダルコイルの耐電圧を保つために、送配電線と空芯のトロイダルコイルとの間隔を離す必要があることと他相の磁界の影響を受け、測定精度は要求精度を満たすのは困難である。
電圧計測装置については、送配電線の電圧を変圧器により降圧させる方法は、変圧器の耐電圧を保つ必要があり、また特にサージ対策のために、大型変圧器になり高価になる。配電用ではサージをある程度無視して、小型変圧器を使用することがあるが、サージによる事故の危険性がともなう。ＺｎＯ素子などのコンデンサー成分による分圧方法については、コンデンサーの容量を高精度に調整することや温度補正が困難で、電子回路で電圧および位相を調整する必要があり、複雑で高価になり測定精度は要求精度を満たすのは困難である。抵抗で分圧する方法は、発熱を抑えサージに耐えるようにする必要がある。

課題を解決するための手段

本発明は、計測装置用電源装置については、送配電線と設置間にキャパシタを高耐電圧になるように組み合わせて設置し、低電圧化した後整流化回路および定電圧回路を通して計測装置に電源を供給するが、そのままではサージが進入した場合にキャパシタが破壊する可能性があるため、キャパシタを直列にし分圧して高耐電圧にする、またキャパシタは放電防止のため絶縁用樹脂でモールし、さらに雷サージなどの高電圧はＺｎＯ素子を並列に設置し、接地にサージを流すことにより高耐電圧を確保した。なお計測装置用電源装置は送配電線だけでなく多方面の応用が検討される。
電流計測装置については、送配電線の電流の磁界を空芯のトロイダルコイルで測定し、その情報を開発された計測器用電源装置による電源を用いて、光または電波で伝達する回路を駆動する、このことにより空芯のトロイダルコイルは接地されていない状態になり、空芯のトロイダルコイルは送配電線に接近しても地絡を起こす危険がなくなり、空芯のトロイダルコイルを送配電線に接触することが可能となった。このことにより送配電線の電流による磁界を極めて正確に測定することが可能になることを特徴とする。
電圧計測装置については、高電圧を複数の抵抗で分圧することにより、個々の抵抗に掛かる電力を低減して発熱を抑えた、また抵抗は絶縁用樹脂で放電防止のためモールし、さらに雷サージなどの高電圧はＺｎＯ素子を並列に設置し、接地にサージを流すことにより高耐電圧を確保した。また抵抗は絶縁用樹脂でモールドし放電を防止し、きわめて小型化され、温度による精度への影響も少なく、きわめて高精度に測定可能になることを特徴とする。
サージ対策として、電源装置、電流計測定装置、電圧計測定装置と並列に、ＺｎＯ素子を設置することにより、一定以上の電圧のサージは接地へ逃がされ、電源装置、電流測定装置、電圧測定装置には一定以上の電圧のサージは印加されない。それ以下の電圧のサージは電源装置、電圧測定装置の回路内に耐えるよう対策を施している。

実施例１
図１は本発明の計測装置用電源装置の一実施回路を示す図、図２は本発明の電流計測装置用電源装置の一実施回路を示す図である。図３は本発明の電圧計測装置用電源装置の一実施回路を示す図である。図４は本発明の高精度電圧・電流計測装置用電源装置システムのフローを示す図である。図５は本発明の計測装置用電源装置について一実施回路の出力電圧のデータである
第１図計測装置用電源装置においては、送配電線に整流子３とキャパシタ１を直列につなぎ、これと並列にサージ吸収用ＺｎＯ素子２を配置し、それらを接地につなぐ、整流子３、には定電圧回路「Ｄｕａｌ電源」４、を配置し低電圧化されて、電流センサー計測承知の負荷抵抗５、に対しＶ_２＋とＶ_２−、を安定出力する。なお、碍管などの容器に内蔵される部分は７の枠で示される。
図２電流センサー計測装置においては、送配電線の電流はＦＭ変調回路９に入力し、さらに電圧・光または電波変換回路１０により、光または電波で光または電波・電圧変換回路１１へ伝わり、出力電圧が子局１２へ伝送される。なおＦＭ変調回路９、電圧・光または電波変換回路１０は電源を計測装置用電源装置１３より供給される。なお、碍管などの容器に内蔵される部分は８の枠で示される。
図３、電圧センサー計測装置においては、送配電線に分圧抵抗１６とＺｎＯ素子１５がつながっており、分圧抵抗１６は送配電線の高圧電圧を低電圧化し、子局１７へ伝送する。なお、碍管などの容器に内蔵される部分は１４の枠で示される。
図４、電圧・電流計測装置フロー図においては、電力および電圧情報と電流情報の伝わり方を示したフロー図で、電力は整流回路１８とキャパシタ１９へ流れ、整流回路１８から出力される電力を、電圧制御回路２０を通して電流計測装置へ供給する。電流情報は送配電線に取付けた空芯のトロイダルコイル２１で電流を計測し、ＦＭ変調回路２２で変調し、電圧・光または電波変換回路２３で光または電波に変換し、光ケーブルまたは電波伝送路を通して、光または電波・電圧変換回路２４で電圧に変換し、子局へ伝送される。電圧情報は送配電線につながった分圧抵抗２５により低電圧化された情報が子局へ伝送される。なお、碍管などの容器に内蔵される部分は２９の枠で示される。

本発明の計測装置用電源装置の一実施例を示す図である。本発明の電流計測装置の一実施例を示す図である。本発明の電圧計測装置の一実施例を示す図である。本発明の送配電系統用の高精度電圧・電流センサーシステムのフローを示す図である。本発明の計測装置用電源装置の特性として、印加電圧と出力電圧の散布図を示す。ただし負荷Ｒ１＝無限大は最大誤差を示すもので、問題がないことを示している。

符号の説明

１：キャパシタ２：ＺｎＯ素子３：整流子４：Ｄｕａｌ電源５：負荷６：接地７：碍管に内蔵される部分８：碍管に内蔵される部分９：ＦＭ変調回路１０：光・電波変調回路１１：電圧変調回路１２：子局１３：計測装置用電源装置１４：碍管に内蔵される部分１５：ＺｎＯ素子１６：分圧回路１７：子局１８：整流回路１９：キャパシタ２０：電圧制御回路整流回路２１：空芯のトロイダルコイル２２：ＦＭ変調回路２３：光・電波変調回路２４：電圧変調回路２５：分圧回路２６：子局２７：ＺｎＯ素子（避雷器）２８：ＬＡＮ２９：碍管に内蔵される部分

Claims

送配電線と接地間にキャパシタ回路を形成し、キャパシタ回路で得られた電力を計測装置に出力する送配電系統の計測装置用電源装置であって、
得られた電圧を適切な電圧へ変換し過電圧を抑制する保護回路と、保護回路からの電圧を交流から直流へ変換する整流回路と、電圧制御回路と、サージを吸収する回路を組み合わせて備えていることを特徴とする計測装置用電源装置。
送配電線の電流から発生する磁界を空芯のトロイダルコイルで電流を測定する電流計測装置であって、
請求項１の電流計測装置を用い、空芯のトロイダルコイルで測定した情報を光または電波変換伝達回路とを備えており、空芯のトロイダルコイルが接地されないため、空芯のトロイダルコイルを送配電線に接近させて取付けることにより高精度測定が可能である装置と、その装置を保護するためのサージ吸収回路を組み合わせて備えていることを特徴とする送配電系統の高精度電流計測装置。
送配電線電圧と接地間の分圧による電圧計測装置であって、
高電圧を抵抗で分圧し低電圧化する回路と出力電圧の調整回路によって、安定性の優れ温度による誤差が極わずかしかない高精度電圧測定が可能である装置と、その装置を保護するためのサージ吸収回路を組み合わせて備えていることを特徴とする送配電系統の高精度電圧計測装置。