JP2008177062A - 塩害監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】塩害によって生じる監視対象である碍子の放電発光の検出および事前発生予測が可能な塩害監視システムを提供する。
【解決手段】パイロット碍子５が設けられる同一の設備であり、かつ同一の気象条件の区域内に設けられる気象情報取得部６から出力される気象データに基づいて把握される監視対象の配電用機材３の塩害による汚損状況に対応して、放電発光を生じ易い気象条件および設備の状態となったときに「放電注意」を喚起し、「放電注意」の状態で碍子表面の抵抗値を下げる要因となる湿気の条件が予め定めた閾値を超えたときは放電発光が発生しうる状況にあるとして「要注意」を喚起し、パイロット碍子５の放電検出データからドライバンドアーク放電の発生が確認されたときは放電発光発生として「塩害警報」を発報するので、放電発光に至るまでの主要な時点で段階的な状況判断が可能になり、放電発光が生じる前に塩害を事前に的確に予測することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋外配電線の電柱上の支持碍子に塩分が付着することで生じる放電発光を監視するシステムに関し、特に、パイロット碍子の放電電流データに加え、気象データを使用することで放電光の監視、及び放電光の事前発生予測を行う塩害監視システムに関するものである。

従来、高圧配電線の電気的絶縁部材として碍子が広く使用されている。海岸に近い地域では、海上からの風によって海塩成分が運ばれ、碍子表面に塩分が付着し、降雨、結露等により塩分に水分が供給されると、碍子の表面抵抗値が急激に低下して碍子表面の耐フラッシュオーバー電圧が大幅に低下することにより表面漏洩電流が流れ、放電が発生し、最終的には表面閃絡が生じて停電に至ることがある。この局部放電は、強烈な発光事象（放電発光）を伴うとともに配電用機材の劣化、ひいては発火等の被害を及ぼし、公衆災害に至る場合がある。

また、上記した放電発光は発熱を伴うことから、電線被覆等の火災に至る可能性もある。このため、塩分の付着量を計測するシステム（例えば、特許文献１参照。）、碍子表面の漏れ電流値から碍子の汚損を検出し、洗浄する装置(例えば、特許文献２参照。)、碍子の放電を電磁波で監視する装置（例えば、特許文献３参照。）、碍子放電による電磁波と放電電流で塩害を判定する装置（例えば、特許文献４参照。）などがあり、これらのシステムまたは装置を用い碍子の塩害が確認された設備の洗浄等を行うことにより事故の発生を防いでいる。

ところが、配電用の設備においては塩害を検出しても設備自体が面的に広がり、かつ対象数も膨大であることから実際には洗浄が困難である。よって、放電による火災対策は、配電用機材に適用されている有機材料の難燃化、表面閃絡による停電に対しては碍子の沿面距離を大きくとる（拡大する）ことで対策が進められている。
特開平９−２１８１５０号公報 特開平７−１４０１９４号公報 特開平１０−１８５９８３号公報 特開平１０−１６０７８２号公報

しかし、従来の塩害監視によると、以下のような問題がある。
（１）塩分付着量の測定では、塩害による碍子の放電との相関関係が明確でないため、放電発光の検出および事前発生予測を精度良く行うことができない。
（２）漏れ電流値の測定では、塩害による碍子の放電との相関関係が明確ではないため、（１）の場合と同様に放電発光の検出および事前発生予測を精度良く行うことができない。
（３）電磁波による監視では、通常、対象となる配電柱が道路近傍に存在することと、碍子の設置高さが低いことから、自動車、路上照明、電気機器等のノイズ発生源との距離が近くなり（小さいことにより）、碍子放電に基づく電磁波の検出精度が阻害される不都合があり、これらを遮断または分離するためのノイズ対策が必要となる。

また、電磁波や放電電流による監視では、監視対象である碍子の放電発光そのものを確認することはできても放電発光の事前発生予測が難しいという問題がある。

従って、本発明の目的は、塩害によって生じる監視対象である碍子の放電発光の検出および事前発生予測が可能な塩害監視システムを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、塩害に基づく放電の事前予測を行う屋外配電線の設備と同一環境に設けられるパイロット碍子と、前記パイロット碍子に生じる放電を検出して放電検出データを出力する放電検出部と、前記パイロット碍子が設けられる同一の前記設備または同一の気象条件の区域内に設けられて気象データを取得する気象情報取得部と、前記放電検出データと前記気象データとを信号処理して放電発光の通知および事前予測を行う信号処理部とを有する塩害監視システムを提供する。

本発明によれば、塩害によって生じる監視対象である碍子の放電発光の検出および事前発生予測が可能な塩害監視システムとすることができる。

放電発光による火災対策は、配電用機材に適用されている有機材料の難燃化、表面閃絡は、碍子の沿面距離の拡大で対策が進んでいるが、強塩害地区においては汚損が激しく、放電発光が防ぎきれていない状況である。このため、夜間に放電発光を火事と間違えた住民からの消防署への通報、ラジオへの電波障害に対する苦情などがあった場合、昼夜を問わない洗浄等の対応が必要となっている。このため放電発光を的確に捉え、また発生を事前予測することで清掃等の対策を効率的に行うことができる。

（発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムを示し、（ａ）は配電用設備を部分的に示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示す柱上子局と管理局との間の信号処理系統を示すブロック図である。

この塩害監視システム１は、図１（ａ）に示すように地面１４より直立して設けられる配電柱２上の配電用機材３、放電検出部４、パイロット碍子５、気象情報取得部６、および柱上子局７が支持固定された構成を有する。

配電用機材３は、配電柱２に設けた支柱２Ａ〜２Ｅと、その上段の支柱２Ａに取り付けられた支持碍子３０と、支持碍子３０に取り付けられた３相の高圧配電線３１から構成されている。

放電検出部４は、配電柱２の中段の支柱２Ｂに設けられる模擬碍子であるパイロット碍子５と、筐体内に設けられて課電用リード線４０を介してパイロット碍子５に電圧を印加する課電用電源４１と、パイロット碍子５の接地線４２に取り付けられる変流器４３と、変流器４３によって得られた電流を電圧に変換する抵抗器４４を有する。本実施の形態では、パイロット碍子５は支持碍子３０に比べて構造的に放電を生じ易いものが用いられているが、監視対象の碍子である支持碍子３０と同一の材料・構造を有するものであってもよい。

気象情報取得部６は、配電柱２の中段の支柱２Ｃに設けられる湿度計６０と、降雨に基づく雨量を計測する雨量計６１と、配電柱１の下段の支柱２Ｄに設けられる風向風速計６２を有する。

柱上子局７は、配電柱２の下段の支柱２Ｅに設けられて放電検出部４および気象情報取得部６で取得したデータを信号処理するとともに、信号線８を介して接続された管理局９とのデータ通信を行う通信機器を収容して構成されている。

また、柱上子局７は、図１（ｂ）に示すように抵抗器４４から出力された電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７５と、気象データおよび放電発生データを記憶するデータロガー７６と、柱上子局７の各部の動作を制御するとともに抵抗器４４から入力する電圧から放電電流に基づく信号成分を分離する制御部７７と、データロガー７６に記憶された放電発生データおよび平均風速、平均風向、平均湿度、時間降雨量等の気象データを通信回線に準じたプロトコルに基づいて一定時間毎に伝送する通信部としてのモデム７８とを有する。

管理局９は、柱上子局７から一定時間毎に伝送されるデータを信号線８を介して受信する通信部としてのモデム９０と、制御部９１と、ディスプレイ９２と、スピーカ９３とを有し、制御部９１は、モデム９０で受信したデータを信号処理して警報等の画像をディスプレイ９２に可視表示させるとともに警報等の音声出力を行うスピーカ９３を制御する。

また、管理局９には、オペレータによるパイロット碍子５や柱上子局７の風向の海方向、判定の閾値、モデムによる通信先の電話番号等の属性入力を行うためのマウス、キーボード、スイッチ類等の図示しない入力機器が設けられている。

パイロット碍子５は、課電用リード線４０を介して課電用電源４１から所定の電圧を印加した状態で塩分等の付着による汚損が蓄積され、更に結露や降雨等で水分が供給されると表面抵抗値が低下し、汚損の状況によって接地線４２に漏れ電流および放電電流が流れる。接地線４２に流れる漏れ電流および放電電流は変流器４３で検出され、抵抗器４４によって電圧に変換される。

このパイロット碍子５は、法律で定められた近接限界を超えることなく配電用機材３の支持碍子３０に近いことが好ましい。

図２は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムの動作を示すフローチャートである。

碍子表面の汚損は、風向が海方向の風によって碍子表面へと運ばれて蓄積し、降雨によって洗浄されるというパターンを繰り返すことから、汚損の蓄積を計る指標として海方向から吹く風の１０分当たりの平均風速積算値Ａを定義し、これについて閾値ａを設ける。ここでは事前に行った実験に基づいて閾値ａを３３００とした。

また、碍子表面の汚損は降雨があると洗浄されるため、１時間の累計雨量について閾値ｂを設ける。ここでは事前に行った実験に基づいて閾値ｂを１ｍｍ／ｈとした。この閾値ｂを超えたものでは碍子表面の汚損が洗い流されるものとし、平均風速積算値Ａを０にリセットする。また、１時間の平均湿度について閾値ｃを設ける。ここでは事前に行った実験に基づいて閾値ｃを海塩成分が潮解を生じる７０〜７５％としたが、状況に応じて５０〜８０の範囲に設定することができる。

また、塩害警報発報を解除するための１時間の累計雨量について閾値ｄを設ける。ここでは事前に行った実験に基づいて閾値ｂと同様に１ｍｍ／ｈとした。

次に、６．６ｋＶの高圧配電線３１に対して塩害監視システムを稼動させるにあたり、オペレータは、管理局９の図示しない入力機器を操作してパイロット碍子５および柱上子局の属性を入力する。また、放電検出部４にある、パイロット碍子５への課電用電源４１を現地で投入する。課電用電源４１は、課電用リード線４０を介してパイロット碍子５に単相４００Ｖの電圧を印加する。柱上子局７は、放電検出部４から出力される放電発生データと気象情報取得部６から出力される気象データを監視し、データロガー７６に記憶するとともに、一定時間毎にモデム７８から信号線８を介して管理局９に伝送する。

管理局９では、信号線８を介してモデム９０で受信したデータを制御部９１で信号処理する。監視を開始して海方向から吹く風の平均風速積算値Ａが閾値ａを超え（Ｓ１：Ｙｅｓ）、１時間の累計雨量Ｂが閾値ｂより小であり（Ｓ２：Ｙｅｓ）、さらに１時間の平均湿度Ｃが閾値ｃより小であるとき（Ｓ３：Ｎｏ）、パイロット碍子５への塩分付着による、汚損が進行することで、この後湿度の上昇等があった場合、制御部９１は支持碍子３０に放電発光の発生が予想されると判断し、ディスプレイ９２に文字とアニメーションによる画像を可視表示させるとともにスピーカ９３から警報音を出力して監視対象の配電用機材３における「放電注意」を喚起する（Ｓ４）。

また、パイロット碍子５に塩分による汚損が進行している状態で１時間の平均湿度Ｃが閾値ｃより大で（Ｓ３：Ｙｅｓ）、かつ、漏れ電流の瞬間値が指定された閾値をある時間以上超えるドライバンドアーク放電を生じていないとき（Ｓ５：Ｎｏ）、碍子表面の抵抗値が急激に低下する条件にあることから、制御部９１は支持碍子３０に放電発光が生じる可能性がより高くなったと判断し、ディスプレイ９２に文字とアニメーションによる画像を可視表示させるとともにスピーカ９３から警報音を出力して監視対象の配電用機材３に対する「要注意」を喚起する（Ｓ６）。

また、制御部９１は、ドライバンドアーク放電に基づく放電発生データを受信したときはディスプレイ９２に文字とアニメーションによる画像を可視表示させるとともにスピーカ９３から警報音を出力して「塩害警報」を発報する（Ｓ７）。

この「塩害警報」は、例えば、管理局９から公衆回線等の通信網を介して放電発光の発生が予想される配電用機材３の近傍の地域に遅滞なく通知することが望ましい。

「塩害警報」の発報後、パイロット碍子５の表面に付着した塩分が降雨によって洗浄されると碍子表面の抵抗値が汚損前の値に戻る傾向を示す。そのため、塩害警報発報後の１時間の累計雨量Ｄが閾値ｄより小であり（Ｓ８：Ｙｅｓ）、降雨後３時間以上経過し（Ｓ９：Ｙｅｓ）、３０分にわたって放電が検出されない場合には「塩害警報」が解除される（Ｓ１０：Ｙｅｓ）。

ところで、監視を開始して海方向から吹く風の平均風速積算値Ａが閾値ａを超えず（Ｓ１：Ｎｏ）、１時間の累計雨量Ｂが閾値ｂより小である状態が継続しているときは（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、配電用機材３に塩害は生じておらず正常であるので平均風速の積算が継続される（Ｓ１３）。一方、１時間の累計雨量Ｂが閾値ｂより大であるときは（Ｓ１２：Ｎｏ）、パイロット碍子５が降雨によって洗浄されることにより汚損が軽減されるので、平均風速の積算値はクリアされる（Ｓ１４）。

また、平均風速積算値Ａが閾値ａを超えた場合で（Ｓ１：Ｙｅｓ）、１時間の累計雨量Ｂが閾値ｂより大となったときについても（Ｓ２：Ｎｏ）、パイロット碍子５が降雨によって洗浄されることにより汚損が軽減されるので、平均風速の積算値はクリアされる（Ｓ１４）。

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、パイロット碍子５が設けられる同一の設備（配電柱２）であり、かつ同一の気象条件の区域内に設けられる気象情報取得部６から出力される気象データに基づいて把握される監視対象の配電用機材３の塩害による汚損状況に対応して、放電発光を生じ易い気象条件および設備の状態となったときに「放電注意」を喚起し、「放電注意」の状態で碍子表面の抵抗値を下げる要因となる湿気の条件が予め定めた閾値を超えたときは放電発光が発生しうる状況にあるとして「要注意」を喚起し、パイロット碍子５の放電検出データからドライバンドアーク放電の発生が確認されたときは放電発光発生として「塩害警報」を発報するようにしたので、放電発光に至るまでの主要な時点で段階的な状況判断が可能になり、そのことによって放電発光が生じる前に塩害を事前に的確に予測することができる。

ドライバンドアーク放電は、パイロット碍子５から接地線４２を介して流れる電流を変流器４３で検出し、抵抗器４４で電圧変換されてＡ／Ｄ変換器７５でデジタル変換された検出信号を制御部７７で波形分析することにより検出することができる。これは、ドライバンドアーク放電に基づく波形が漏れ電流の波形とは異なる特有の波形を示すことによる。

図３は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムの他の動作を示すフローチャートである。

図２に示す塩害監視のフローチャートでは、海方向からの風について平均風速積算値Ａが閾値ａを超え、１時間の累計雨量Ｂが閾値ｂより小で、かつ１時間の平均湿度Ｃが閾値ｃを超えない場合に「放電注意」を喚起するものとしたが、パイロット碍子５は実際に使用されている実機である支持碍子３０と比べて放電を生じ易いことから、図２に示すフローチャートにおける平均湿度の判定について省略し、平均風速積算値Ａの判断（Ｓ２１：Ｙｅｓ）と累計雨量Ｂの判断（Ｓ２２：Ｙｅｓ）に基づいて「放電注意」を喚起するようにしたものである（Ｓ２３）。その他のステップＳ２４〜Ｓ３２については、図２のＳ５〜Ｓ１４と同様であるので説明を省略する。なお、塩害の発生について注意を促すものであるので、「塩害注意」を喚起してもよい。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

上記した構成によると、パイロット碍子５が設けられる屋外配電線の設備と異なる設備であっても、同一の気象条件の区域内にある配電用機材３に対しては、塩害を事前に的確に予測することが可能である。

上記した実施の形態では、管理局９の制御部９１で「放電注意」、「要注意」、および「塩害警報」等の通報を発する構成について説明したが、例えば、柱上子局７の制御部７７で信号処理を行うことにより得られる放電発光発生あるいは事前予測情報についてのイベントデータをモデム７８から信号線８を介して管理局９のモデム９０に伝送し、管理局９０で受信したイベントデータに基づく放電発光および事前予測の通知を行うようにしてもよい。

この場合には、データ伝送に伴う信号線８の回線占有率を低くできるので、複数の監視対象を１つの管理局９で監視する場合に運用効率の良い塩害監視を行うことができる。

また、柱上子局７についても、上記した放電検出部４、気象情報取得部６、および信号線８と接続可能な種々の端子部を備え、放電発生データの信号処理、気象データの取得、および管理局９との通信制御を行うのに必要なプログラムをハードディスクドライブや不揮発性メモリに格納したコンピュータを用いて運用することも可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムを示し、（ａ）は配電用設備を部分的に示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示す柱上子局と管理局との間の信号処理系統を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムの動作を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態に係る塩害監視システムの他の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…塩害監視システム、２Ａ〜２Ｅ…支柱、２…配電柱、３…配電用機材、４…放電検出部、５…パイロット碍子、６…気象情報取得部、７…柱上子局、８…信号線、９…管理局、１４…地面、３０…支持碍子、３１…高圧配電線、４０…課電用リード線、４１…課電用電源、４２…接地線、４３…変流器、４４…抵抗器、６０…湿度計、６１…雨量計、６２…風向風速計、７５…Ａ／Ｄ変換器、７６…データロガー、７７…制御部、７８…モデム、９０…モデム、９１…制御部、９２…ディスプレイ、９３…スピーカ

Claims (3)

1. 塩害に基づく放電の事前予測を行う屋外配電線の設備と同一環境に設けられるパイロット碍子と、
   前記パイロット碍子に生じる放電を検出して放電検出データを出力する放電検出部と、
   前記パイロット碍子が設けられる同一の前記設備または同一の気象条件の区域内に設けられて気象データを取得する気象情報取得部と、
   前記放電検出データと前記気象データとを信号処理して放電発光の通知および事前予測を行う信号処理部とを有することを特徴とする塩害監視システム。
2. 前記信号処理部は、前記放電検出データおよび前記気象データを信号処理して通信回線に伝送する通信部を備えた柱上子局と、
   前記柱上子局の前記通信部から前記通信回線を介して受信した前記放電検出データおよび前記気象データに基づいて前記放電発光の通知および事前予測を行う管理局とを有することを特徴とする請求項１に記載の塩害監視システム。
3. 前記信号処理部は、前記放電検出データおよび前記気象データを信号処理することにより得られた放電発光発生あるいは事前予測情報についてのイベントデータを通信回線に伝送する通信部を備えた柱上子局と、
   前記柱上子局の前記通信部から前記通信回線を介して受信した前記イベントデータに基づいて前記放電発光および前記事前予測の通知を行う管理局とを有することを特徴とする請求項１に記載の塩害監視システム。

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