JP2007218643A

JP2007218643A - 配電線事故点検査装置

Info

Publication number: JP2007218643A
Application number: JP2006037338A
Authority: JP
Inventors: Naoya Matsuno; 直也松野; Hideki Kunikane; 英樹國兼
Original assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Current assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】配電線から離れた位置で磁場変化の測定を行うことができる配電線事故点検査装置を提供する。
【解決手段】ループ電線１１０は、配電線にパルス電圧を印加することにより発生した磁束が貫通したときに、かかる貫通磁束密度の変化に応じた電流を回流させる。カレント・トランスフォーマ１２０は、ループ電線１１０に流れる電流値を、このループ電線１１０が生成する磁界の変化から検出する。表示器１３０は、カレント・トランスフォーマ１２０の検出結果を、５個のＬＥＤの点灯個数で表示する。
【選択図】図１

Description

この発明は、配電線の地絡事故（配電線が地面に短絡する事故）が発生した地点を探索する技術に関する。この発明は、例えば、電力会社が運用する配電線の地絡事故発生箇所を探索するために使用することができる。

電力会社等が運用する配電線の地絡事故が発生した場合には、かかる事故の発生地点（以下、「地絡事故点」と記す）を速やかに特定して、復旧する必要がある。地絡事故点を速やかに特定するため技術としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。

図５は、下記特許文献１で開示された配電線事故点検査技術を説明するための概念図である。

図５の例では、電柱５０１，５０２，５０３に渡って、複数の配電線５０４が架設されている。そして、配電線５０４のいずれか１本以上が、電柱５０２の直近で地絡（大地５０５へ短絡）している。このような場合、電力会社等の作業員は、まず、配電線５０４と大地５０５との間にパルス発生装置５０６を接続して、配電線５０４に直流パルス電圧を印加する。これにより、パルス電流が、配電線５０４内を流れ、地絡事故点５０７で大地５０５に帰路する。したがって、パルス電流は、地絡事故点５０７直近の電柱５０２や電柱５０１，５０２間の配電線５０４には流れるが、健全な電柱５０３やその付近の配電線５０４には流れない。

周知のように、配電線５０４に電流が流れる場合には、その電流路のまわりに磁場が発生する（アンペアの法則）。また、図５の例では、パルス電流を流すので、発生する磁場の大きさは一定の周期で変化する。このため、‘コイルを貫く磁束密度の変化に比例する電圧が発生する’というレンツの法則を利用した磁気センサ５０８を用いて、配電線５０４に電流が流れているか否かを検査することができる。

上述のように、パルス電流は、パルス発生装置５０６と地絡事故点５０７との間の配電線５０４や電柱５０２には流れるが、他の部分には流れない。したがって、作業員は、配電線５０４等にパルス電流が流れているか否かを磁気センサ５０８で検出することにより、地絡事故点５０７の位置を絞り込んでいくことができる。
特開平２−１７４６８号公報

従来の磁気センサ５０８は、配電線５０４で発生する磁場をコイルに貫通させ、このコイルに発生する誘導起電力を電圧値として検出していた（特許文献１の第２頁右下欄第１６行〜第３頁左上欄第３行、第５図等参照）。

しかしながら、従来の磁気センサ５０８は感度が悪く、したがって配電線５０４の直近でなければ該配電線５０４を流れるパルス電流に起因する磁場変化を検出することができなかった。このため、従来は、作業員が検査点ごとに電柱に上り、或いは、高所作業車を用いて、磁場の測定を行っていた。

したがって、特許文献１の技術は、地絡事故点を迅速に探索するための技術としては、不十分であった。

この発明の課題は、配電線から離れた位置で磁場の検出を行うことができる配電線事故点検査装置を提供する点にある。

この発明に係る配電線事故点検査装置は、配電線にパルス電圧を印加することにより発生した磁束が貫通したときに貫通磁束密度の変化に応じた電流を回流させるループ電線と、ループ電線に流れる電流値をループ電線が生成する磁束密度の変化から検出するカレント・トランスフォーマと、カレント・トランスフォーマの検出結果を表示する表示器とを備える。

この発明によれば、誘導起電流が回流するようにループ電線を構成し、且つ、このループ電線に流れる電流値をカレント・トランスフォーマで検出することとしたので、配電線事故点検査装置の感度を向上させることができ、したがって、配電線から離れた位置で磁場変化の測定を行うことができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。

図１は、この実施形態に係る配電線事故点検査装置の構成を示す概略図である。図１に示したように、この実施形態に係る配電線事故点検査装置１００は、ループ電線１１０と、クランプ型のカレント・トランスフォーマ(Current transformer:CT) １２０と、表示器１３０とを備えている。

ループ電線１１０は、配電線にパルス電圧を印加することにより発生した磁束が貫通したときに、貫通磁束密度の変化に応じた電流を回流させる。すなわち、この実施形態に係るループ電線１１０は、貫通磁束密度の変化に応じた誘導起電力を発生させるだけでなく、電流を回流させる点で、従来の磁気センサ（特許文献１の図４参照）と異なる。ループ電線１１０を作製するための電線の材質、電線直径、リング径、リングの形状等は任意であるが、高感度の磁場検出を行うためには、電流抵抗が小さく且つリング径が十分に大きいことが望ましい。この発明の発明者が検討したところ、このような条件を満たすためには、断面積１０〜２００ｍｍ²の導体線（例えば銅線やアルミニウム線等）を用いて作製した直径２００〜１０００ｍｍの円形リングを、ループ電線１１０として使用することが望ましいと考えられる。この実施形態では、断面積３８ｍｍ²の銅線を用い、リング径を５００ｍｍとした。

クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０は、ループ電線１１０に流れる電流の値を、ループ電線が生成される磁束密度の変化から検出し、電圧信号として出力する。クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０としては、汎用製品をそのまま使用することができる。この実施形態では、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０として、株式会社ユー・アール・ディー製のクランプ型カレント・トランスフォーマＬ−１６−ＣＬＳを使用し、巻き数を３０００Ｔとした。なお、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０に代えて、例えば貫通型カレント・トランスフォーマを使用してもよい。

表示器１３０は、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０の検出結果を表示する。この実施形態では、表示器１３０を、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０の検出ピーク値を保持して、５個のＬＥＤの点灯個数で表示するように構成した。図１に示したように、表示器１３０は、レベルメータ用ＩＣ(Integrated Circuit)１３１と、周辺回路１３２とを含む。この実施形態では、レベルメータ用ＩＣ１３１として、三洋電機株式会社製のＬＢ１４０５を使用した。レベルメータ用ＩＣ１３１の等価回路を、図２に示す。周辺回路１３２の構成は、メーカ指定のＵＶレベルメータ回路とほぼ同様であるが、ループ電線１１０の電流方向が逆転しても出力が得られるように、ダイオード１３３を追加した。さらに、レベルメータ用ＩＣ１３１の入力ＩＮ^-と出力ＯＵＴ２との間に抵抗素子１３５（１００ｋΩ）を追加して、入力電圧を上昇させた。これにより、コンパレータＣＯＭＰ１〜５の入力電圧を上昇させて、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０の出力電圧に対する感度を向上させることができる。また、抵抗素子１３５の追加に伴い、出力ＯＵＴ２とグランドＧＮＤとの間に設けられたコンデンサ１３６の接続点を変更した。

次に、この実施形態に係る配電線事故点検査装置１００の特性を評価した結果について説明する。以下の特性評価では、従来と同様のパルス発生器５０６を用いて配電線５０４に直流パルス電圧（約１０キロボルト）を印加し、このとき発生する磁場を測定した（図５参照）。

図３および図４は、配電線事故点検査装置１００の特性を説明するためのグラフである。図３および図４において、（Ａ）は、配電線事故点検査装置１００の特性を示しており、且つ、（Ｂ）は、従来の磁気センサ５０８（特許文献１参照）においてコイルの巻き数を３０００Ｔとした場合の特性を示している。また、図３（Ａ）、（Ｂ）および図４（Ａ）、（Ｂ）において、縦軸はクランプ型カレント・トランスフォーマ１２０の出力電圧（従来の磁気センサではコイルの端に１ＭΩの抵抗を接続したときの出力）［ミリボルト］であり、横軸は経過時間［ミリ秒］である。

図３は、配電線の直近で磁場を測定した場合の例である。図３（Ａ）、（Ｂ）の比較から解るように、この実施形態の配電線事故点検査装置１００によれば、従来の磁気センサ５０８よりも、出力レベルを高くすることができる。

図４は、配電線５０４から離れた位置で磁場を測定した場合の例である。図４の例では、（Ａ）は配電線５０４から１０メートル離れた位置で配電線事故点検査装置１００による測定を行った場合を示しており、且つ、（Ｂ）は配電線５０４から２．５メートル離れた位置で従来の磁気センサ５０８による測定を行った場合を示している。図４（Ａ）から解るように、配電線事故点検査装置１００は、１０メートル離れた位置でも３０ミリボルト程度の電圧振幅を計測することができ、配電線５０４を流れるパルス電流に起因した磁場の発生／非発生を明確に検出することができる。これに対して、図４（Ｂ）から解るように、従来の磁気センサ５０８は、配電線５０４から２．５メートルしか離れていないにも拘わらずコイルの出力がノイズに埋もれてしまい、磁場の発生／非発生を検出することができなかった。

次に、この発明の発明者は、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０に表示器１３０を接続した状態で、配電線事故点検査装置１００の評価を行った。その結果、パルス発生装置５０６と地絡事故点５０７との間の領域では、配電線５０４の直下および該直下から該配電線５０４と直角な方向に数メートル離れた位置までは、３〜５個のＬＥＤが点灯した。一方、配電線５０４の直下であって地絡事故点５０７から２０メートル以上離れた場所（パルス発生装置５０６とは逆の方向に離れた場所である）では、ＬＥＤがすべて点灯しなくなった。

以上説明したように、この実施形態に係る配電線事故点検査装置１００によれば、誘導起電流が回流するようにループ電線１１０を構成し、且つ、このループ電線に流れる電流値をクランプ型カレント・トランスフォーマ１２０で検出することとしたので、配電線事故点検査装置の感度を向上させることができ、したがって、配電線５０４から離れた位置で磁場変化の測定を行うことができる。このため、殆どの場合、地上でそのまま磁場を測定でき、電柱に上ったり高所作業車を使用したりする必要がない。

また、この実施形態に係る配電線事故点検査装置１００は、ループ電線１１０、クランプ型カレント・トランスフォーマ１２０および表示器１３０のみで構成できるので、非常に安価である。

加えて、配電線５０４に近づくだけで磁場の測定を行うことができるので、操作が非常に簡単で、且つ、測定時間が短い。

以上の理由から、この実施形態によれば、地絡事故発生時に事故点を迅速に探索することができる配電線事故点検査装置を、安価に提供することができる。

この発明の実施形態に係る配電線事故点検査装置の構成を示す概略図である。図１に示したレベルメータ用ＩＣの内部構成例を示す回路図である。この発明に係る配電線事故点検査装置の特性評価結果を説明するためのグラフである。この発明に係る配電線事故点検査装置の特性評価結果を説明するためのグラフである。従来の配電線事故点の探査方法を説明するための概念図である。

符号の説明

１１０ループ電線
１２０クランプ型カレント・トランスフォーマ
１３０表示器
１３１レベルメータ用ＩＣ
１３２周辺回路

Claims

配電線にパルス電圧を印加することにより発生した磁束が貫通したときに、該貫通磁束密度の変化に応じた電流を回流させるループ電線と、
該ループ電線に流れる電流値を、該ループ電線が生成する磁束密度の変化から検出するカレント・トランスフォーマと、
該カレント・トランスフォーマの検出結果を表示する表示器と、
を備えることを特徴とする配電線事故点検査装置。
前記ループ電線が、線の断面積が１０ｍｍ²以上２００ｍｍ²以下で、ループの直径が２００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の導体リングであることを特徴とする請求項１に記載の配電線事故点検査装置。
前記表示器が、前記カレント・トランスフォーマの検出ピーク値を保持してＬＥＤの点灯個数で表示することを特徴とする請求項１または２に記載の配電線事故点検査装置。