JP2012152014A - き電設備の保護システム、検出装置、及び保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流き電線を鋼管柱で支持する場合において、雷撃後の続流によりき電線から鋼管柱を通して地絡電流が流れる場合に、この地絡電流が流れる鋼管柱の位置を標定し、き電線への直流電力の供給を遮断する。
【解決手段】保護システム１００では、鋼管柱Ｐ５に雷撃があり続流（地絡電流）が流れる場合、この鋼管柱Ｐ５に設けた検出装置１０により続流の発生を検出し、続流が所定の時間継続していると判定された場合、この続流の検出情報と、鋼管柱Ｐ５の位置を特定する位置情報とを無線信号により送信する。他の鋼管柱Ｐ１〜Ｐ４及びＰ６〜Ｐ７に設けた中継装置２０は、検出装置１０から送信された無線信号を中継して制御装置３１０及び３１０´に送信する。制御装置３１０及び３１０´は、検出装置１０から送信された検出装置及び位置情報を受信して、き電線４に直流電力を供給する直流高速度遮断器ＯＣＲを開放し、き電線４を保護する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電力のき電線から電柱（鋼管柱または鉄柱）を介して地絡電流が流れる場合に、この地絡電流を検出してき電設備を保護する、き電設備の保護システム、検出装置、及び保護方法に関する。

直流き電線を支持する電柱には、コンクリート柱、鋼管柱、鉄柱が用いられるが、最近では、地震荷重に強く、また再利用が可能な鋼管柱又は鉄柱（以下「鋼管柱」で総称することがある）が多く用いられるようになってきた。この鋼管柱を用いた直流き電線の支持方式には、例えば、図１１（Ａ）に示す可動ブラケット方式、図１１（Ｂ）及び図１２に示すビーム方式がある。図１１（Ａ）に示す例では、鋼管柱１の頂上部に取り付けられた腕金２に、電線支持碍子（例えば、１８０ｍｍ２連碍子）３を介して、き電線（例えば、ＤＣ１５００Ｖのき電線）４を支持し、このき電線４からき電分岐線を通してトロリ線５に直流電圧を印加する。図１１（Ｂ）示す例は、レールの両側に配置される２つの鋼管柱１と固定ビーム６とで門形の電線支持設備を構築する例であり、この固定ビーム６に取り付けた電線支持碍子３により、き電吊架線４Ａを支持する。また、図１２に示すように、ビームに鋼管ビーム６Ａを使用したものもある。

ところで、直流電気鉄道において、鋼管柱１あるいはき電線４への直撃雷は標準的なき電線支持碍子３である１８０ｍｍ碍子２個連の破損ばかりでなく、その後に続く、き電線４からの続流の発生により、き電線４を含む送電設備に損傷を与える恐れがある。これは、鋼管柱１が導電体であるためコンクリート柱（基本的に絶縁体）に比べて続流（き電線４から鋼管柱１を通して大地に流れる地絡電流）が流れ易いためである。なお、以下の説明において、「続流」とは、雷撃後に、き電線４（あるいはき電吊架線４Ａ）から鋼管柱１を通して大地に流れる「地絡電流」を意味する。

例えば、図１１（Ａ）において、鋼管柱１への直撃雷により電線支持碍子３の絶縁が破壊されると、雷サージ電流が鋼管柱１に流れた後さらにき電線４から続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が流れることがある。これは、例えば、直撃雷の直後の雷サージ電圧により電線支持碍子３の絶縁が破壊しアークが発生し、このアークを通して、き電線４から鋼管柱１に続流（き電線４から大地に流れる地絡電流Ｉ_Ｇ）が流れるためである。直流高電圧回路において一旦アークが発生すると、この回路のインダクタンス成分によりアークが消弧せず、連続して地絡電流Ｉ_Ｇが流れ続けることがある。この事情は、図１１（Ｂ）に示す固定ビーム方式、及び図１２に示す鋼管ビームの場合においても同様である。

このように、き電線４から鋼管柱１を通して地絡電流Ｉ_Ｇが流れる場合は、この地絡電流Ｉ_Ｇを検出して、き電線４及びこのき電線４に直流電力を供給する送電設備を保護する必要がある。しかしながら、この地絡電流Ｉ_Ｇは、鋼管柱１の電気抵抗値が比較的高いため通常の負荷電流に比べて電流値が小さく、地絡電流Ｉ_Ｇと通常の負荷電流とを区別することが難しいため、変電所側から、地絡電流Ｉ_Ｇが流れる鋼管柱１の位置を標定することは困難であった。このため、直流き電線４を鋼管柱１で支持する場合において、雷撃後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が鋼管柱１に流れる場合、この鋼管柱１において続流が発生したことを検出し、この続流が発生した鋼管柱１の位置を確実に標定できる方法の開発が望まれていた。

なお、関連する落雷検出装置がある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載の落雷検出装置では、単一の電流検出手段によって、サージ電流成分及び故障電流成分を検出し、これらが所定の処理の後光信号に変換されて報知手段に送られるようにして、誘導ノイズによる影響を受けることなしに電流検出部と報知部との間の距離を増大させるようにしている。

また、関連する雷事故検出装置がある（特許文献２を参照）この特許文献２に記載の雷事故検出装置は、配電線に流れる過電流が雷フラッシオーバに起因した続流アークによる過電流なのか、それ以外の原因による過電流なのかを的確に判別することができる雷事故検出装置を提供することを目的としている。この雷事故検出装置は、配電線上に取り付けた雷サージ電圧の検出器により雷サージ電圧が検出された後の一定時間内に、過電検出器が過電流を検出した場合にのみ判定装置が雷フラッシオーバに起因した続流アークが発生したと判定する。これにより続流アークが発生しない落雷、過渡的過電流やサージ電圧のない短絡事故とを区別している。

また、関連する送電線の事故点標定装置がある（特許文献３を参照）。この特許文献３に記載の事故点標定装置は、光ファイバ複合架空地線に複数の落雷検出センサを所定間隔で配置し、変電所側に落雷検出センサからの信号に基づいて送電線上のサージ電流分布を求める電流分布検出装置を設け、落雷検出センサをサージ電流検出用の検出コイルと、しきい値以上のレベルの電流が検出された時間長に応じて又はしきい値以上の電流レベルに応じて、２値化された情報を乗せた信号を発振する駆動回路と、駆動回路により光ファイバ複合架空地線中の光ファイバに偏波面変調信号を印加する光外部変調器とで構成される。

また、関連するガス遮断装置がある（特許文献４を参照）。この特許文献４に記載のガス遮断装置は、雷電流がガス管網に流れたとしても、ガスの安全な供給を確保することのできるガス遮断装置を提供することを目的とする。このガス遮断装置は、落雷により、遮断弁に連通するガス管網に発生する雷電流又は前記雷電流により誘起される電気的な変化を検出して落雷検出信号を出力する落雷検出手段と、落雷検出信号に基づいて遮断弁を遮断作動させる遮断制御手段とを備える。

また、関連する落雷情報収集システムがある（特許文献５を参照）。この特許文献５に記載の落雷情報収集システムは、システム構成を簡明にして、小型で低コストの部材や回路等にて製作でき、小型・軽量・安価で性能的に優れた落雷情報収集システムを提供することを目的とする。この落雷情報収集システムは複数台がそれぞれ異なる測定箇所に取り付けられ、導体に流れる落雷電流をコイルで検出して、落雷時刻を含む落雷情報を取得する落雷測定装置と、落雷測定装置が取得したデータを収集するデータ収集器とを備える。

特開平０４−１７２８６号公報 特開平０５−２２７６５０号公報 特開平９−１４５７７０号公報 特開２００６−２７５７６７号公報 特開２００７−１６３３８１号公報

上述したように、直流き電線を支持する電柱に鋼管柱又は鉄柱を使用する場合、雷撃後に続流（き電線からの地絡電流）が電柱に流れることがあり、この続流の発生を検出して、き電線及び電柱を含む電車線路を保護する必要がある。しかしながら、続流（地路電流）の電流値が負荷電流値に比べて小さいため、続流が流れる電柱の位置を変電所側から確実に標定できるロケータ（地絡位置の検出装置）は現在のところまだ開発されていない。

現在、提案されているロケータとしては、トロリ線とレール間の比較的抵抗値の低い（例えば、０．５Ω以下）故障時に、その事故波形のリアクトルを算出して、変電所からの距離がリアクトル成分に比例することに着目した方式や、事故電流値が対向する変電所の回線電流値の比に反比例することに着目した方式が提案されている。しかしながら、これらの方式においても、通常の負荷電流に比べて続流（地絡電流）が小さい場合は、続流発生の検出と続流が発生した位置の標定を行うことが困難である。

また、現在提案されている別の方式として、図１３に示す交流き電回路で導入されているＰＷ（プロテクタワイヤー）方式がある。この方式は雷撃サージを電撃保護線ＰＷＬに重畳させ、変電所まで伝送し、その成分の中から直流分を検出することにより、雷撃があったことを検出して、き電用の直流高速度遮断器ＯＣＲを開放することで続流を断ち断線を防止するものである。この方式において、地路点を標定する方法としては、隣接する両変電所へのサージ到着時間から算出することが考えられるが、直流き電回路では今まで実用化されていない。
また、このＰＷ(プロテクタワイヤー)方式では以下の問題がある。第１に、電撃保護線ＰＷＬを新たに敷設する必要があること、第２に、変電所構内まで雷サージを侵入させること、第３に、レールと電撃保護線ＰＷＬを抵抗器Ｒｘで介して接続させるため、電撃保護線ＰＷＬにレール対地電圧が波及するなどの問題がある。このため、このＰＷ(プロテクタワイヤー)方式を、そのまま直流き電回路に適用するには課題が多い。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、直流電力のき電線を支持する電柱に鋼管柱や鉄柱を用いた場合において、雷撃後の続流の発生によりき電線から電柱を通して地絡電流が流れる場合に、この地絡電流が流れる電柱の位置を確実に標定し、この電柱に繋がるき電線に対する直流電力の供給を遮断することができる、き電設備の保護システム、検出装置、及び保護方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の保護システムは、電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムであって、第１の電柱に設けられ、前記第１の電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出し、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、該地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する検出装置と、前記無線信号を受信可能な領域に配置された第２の電柱に設けられ、前記送信された検出情報と位置情報とを中継し、無線信号により送信する中継装置と、前記検出情報と位置情報とを受信して、前記き電設備を制御して、前記位置情報に対応する前記き電線に対する直流電力の供給を遮断させる制御装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の保護システムは、前記検出装置は、前記第１の電柱に前記地絡電流が流れていることを検出する第１センサ部と、前記地絡電流が所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部と、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、前記検出情報と、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報とを送信する第１通信処理部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の保護システムは、前記制御装置は、前記検出装置により送出された前記検出情報、及び、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報を受信する受信部と、前記受信した前記検出情報、及び、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報から前記第１の電柱が支持しているき電線の系統を判定する系統判定部と、前記系統判定部により判定されたき電線の系統への送電を遮断させる制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の保護システムは、前記第１センサ部は、前記第１の電柱に流れている前記地絡電流によって生成される磁界を検出する磁界センサを備えることを特徴とする。

また、本発明の保護システムは、前記第１センサ部は、前記第１の電柱において、前記地絡電流により発生する電位差を検出するように隔てて設けられた複数の電極と、前記複数の電極の間の電位差を検出し、前記検出された電位差を基に地絡電流の信号を生成して出力する変換部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の検出装置は、電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムにおける検出装置であって、前記電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出する第１センサ部と、前記地絡電流が所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部と、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、前記地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する第１通信処理部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の保護方法は、電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムにおける保護方法であって、第１の電柱に設けられる検出装置により、前記第１の電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出し、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、該地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する過程と、前記無線信号を受信可能な領域に配置された第２の電柱に設けられる検出装置により、前記第１の電柱から送信された検出情報と位置情報とを中継し、無線信号により送信する過程と、前記検出装置から検出情報と位置情報とを受信して、前記き電設備を制御して、前記位置情報に対応する前記き電線に対する直流電力の供給を遮断させる過程と、を含むことを特徴とする。

本発明の保護システムは、第１の電柱に設けた検出装置により、き電線から第１の電柱を介して流れる地絡電流を検出し、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、この地絡電流の発生したことを示す検出情報と検出した位置を特定する位置情報とを無線信号により送信し、第２の電柱に設けた中継装置により、第１の電柱から受信した検出情報と位置情報とを中継して送信し、制御装置は、第１の電柱に設けた検出装置から送信された検出情報と位置情報とを受信し、この位置情報に対応するき電線に対する直流電力の供給を遮断する。

これにより、直流電力のき電線を支持する電柱に鋼管柱や鉄柱を用いた場合において、雷撃後の続流の発生によりき電線から電柱を通して地絡電流が流れ、地絡電流が所定の時間継続していると判定される場合に、この地絡電流が流れる電柱の位置を確実に標定し、この電柱に繋がるき電線に対する直流電力の供給を遮断することができる。

本発明の実施形態に係わるき電設備の保護システムの概要について説明するための図である。 鋼管ビームに検出装置を設備した例を示す図である。 検出装置及び中継装置の構成を示すブロック図である。 地絡電流を磁界又は電位差の変化により検出する例を示す図である。 第１センサ部にホール素子を用いた場合の第１判定部の構成について説明するための図である。 鋼管ビームあるいは鋼管柱における続流の発生を、リレーを用いて検出する例を示す図である。 電源装置及び制御装置の構成を示す図である。 検出装置から送信される情報の例を示す図である。 き電回路において用いられる連絡遮断について説明するための図である。 本実施形態の保護システムにおける動作を示すフローチャートである。 直流き電線の支持方式の例を示す図である。 鋼管ビームの例を示す図である。 交流き電回路で導入されているＰＷ（プロテクタワイヤー）方式を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、前述のように、「続流」とは、雷撃後に、き電線４（あるいはき電吊架線４Ａ）から鋼管柱１を通して大地に流れる「地絡電流」を意味する。また、検出装置１０から送信（発報）される「検出情報」とは、鋼管柱１における続流の発生を検出したことを示す情報を意味する。また、「位置情報」とは、続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報（例えば、鋼管柱１を識別する識別情報を含む位置情報）を意味する。また、「検出装置」と「中継装置」とは同一の構成の装置であり、この装置は、続流発生の検出装置として動作するとともに、無線信号を中継する中継装置としても動作する。

図１は、本発明の実施形態に係わるき電設備の保護システムの概要について説明するための図であり、図１（Ａ）は、直流電気鉄道におけるき電設備２００と、き電設備２００の保護システム１００とについて、１つのき電区間を例にして示している。
この図に示されるき電設備２００は、電車線路、変電所３００Ａ及び変電所３００Ｂを備える。電車線路は、き電線４、電車線（ちょう架線とトロリ線）、き電線４と電車線を支持する支持物を備える。支持物は、複数の鋼管柱Ｐ１〜Ｐ９、及び、鋼管柱Ｐ１〜Ｐ９から絶縁させて、き電線４等を支持する電線支持碍子３（図２）などを備える。
き電設備２００において、１つのき電区間として図示されているき電線４には、変電所３００Ａ及び変電所３００Ｂから直流電力が供給される。
このき電区間において、複数の鋼管柱Ｐ１〜Ｐ９は、線路に沿って平行に配置される鋼管柱であり、この鋼管柱Ｐ１〜Ｐ９（「鋼管柱１」で総称される）により支持されるき電線４により１つのき電区間が構成される。この鋼管柱Ｐ１〜Ｐ９は、概略５０ｍ間隔で配置される。き電線４の一端は、変電所３００Ａの直流高速度遮断器ＯＣＲに接続され、他端は変電所３００Ｂの直流高速度遮断器ＯＣＲに接続され、変電所３００Ａ及び変電所３００Ｂの双方から、き電線４に直流電力が供給される。

そして、鋼管柱１のそれぞれには、図１（Ｂ）に示すように、雷撃後の続流（地絡電流）を検出するための検出装置１０が装着バンド１０Ａにより取り付けられている。なお、後述するように、検出装置１０と中継装置２０は同一の構成の装置であり、ともに続流（地絡電流）の検出機能と無線信号の中継機能とを備えている。そして、雷撃点となる鋼管柱Ｐ５に設備され、雷撃後の続流（地絡電流）を検出する装置が検出装置１０となる。また、検出装置１０から送信される無線信号を、変電所３００Ａ内の制御装置３１０、及び変電所３００Ｂ内の制御装置３１０´まで順に中継する装置が中継装置２０となる。
このように、本実施形態における保護システム１００は、図１に示す検出装置１０と、中継装置２０と、検出装置１０からの情報を受信して直流高速度遮断器ＯＣＲを開放する制御装置３１０及び３１０´とを主な構成要素としている。

ところで、鋼管柱への直撃雷の大きさは６０００ｋＶ（キロボルト、あるいは１００ｋＡ（キロアンペア））が経験的な値として知られている。図１（Ａ）に示す保護システムでは、この直撃雷に続く直流１５００Ｖ（き電線４の電圧）に起因する直流電流である続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が鋼管柱Ｐ５に流れる例を示している。この鋼管柱Ｐ５における続流の発生を、この鋼管柱Ｐ５に設備された検出装置１０は、速やかに検出して無線信号により送信（発報）する。
鋼管柱Ｐ５に流れる続流の電流値は、１５Ａから３０００Ａ（アンペア、平均的には４３０Ａ程度）であり、検出装置１０では、鋼管柱Ｐ５に流れる電流により発生する磁界の変化や、鋼管柱Ｐ５上の任意の２点間の電位差の変化を検出して、落雷後に続流が発生したことを検出する。なお、検出装置１０が送信する情報は、例えば、続流が発生したこと示す検出情報と、続流が発生した鋼管柱Ｐ５の位置を特定する位置情報である。

そして、上記保護システム１００では、鋼管柱Ｐ５に取り付けた検出装置１０が落雷後の続流の発生を検知した場合、この検出装置１０は、続流の検出情報と鋼管柱Ｐ５の位置を特定する位置情報とを、一方の側（変電所３００Ａ側）に隣接する鋼管柱Ｐ４の中継装置２０に向けて無線信号により送信（発報）する。また、検出装置１０は、続流の検出情報と鋼管柱Ｐ５の位置を特定する位置情報とを、他方の側（変電所３００Ｂ側）に隣接する鋼管柱Ｐ６の中継装置２０へ向けて無線信号により送信（発報）する。この無線信号を受信した鋼管柱Ｐ４の中継装置２０は鋼管柱Ｐ３の中継装置２０へ、同じく検出装置１０から送信された無線信号を受信した鋼管柱Ｐ６の中継装置２０は鋼管柱Ｐ７の中継装置２０へとその情報を中継し、この中継動作を繰り返し、最終的には変電所３００Ａ内の制御装置３１０と、変電所３００Ｂ内の制御装置３１０´へ、検出装置１０から送信された続流の検出情報と鋼管柱Ｐ５の位置情報とが伝送される。

これにより、変電所３００Ａ及び３００Ｂ側において、鋼管柱Ｐ５において、続流（地絡電流）が発生しているということを検知でき、また、鋼管柱Ｐ５を地絡点として標定することができる。そして、変電所３００Ａ内の制御装置３１０、及び変電所３００Ｂ内の制御装置３１０´では、鋼管柱Ｐ５に直流電力を供給するき電線４の系統を判定し、このき電線４に繋がる直流高速度遮断器ＯＣＲに「切指令」を与えて直流電力の供給を遮断する。これにより、落雷点である鋼管柱Ｐ５への直流電力の供給を停止し、き電線４を保護することができる。

図２は、鋼管ビームに検出装置を設備した例を示す図であり、検出装置１０の具体的な設備例を示したものである。この図に示す例は、レールの両側に配置される２つの鋼管柱１と鋼管ビーム６Ａとで門形の電線支持設備を構築し、鋼管ビーム６Ａに取り付けた電線支持碍子３により、き電吊架線４Ａを支持する例であり、この構成において、２つの鋼管柱１の内の一方の側の鋼管柱１に検出装置１０を設備する。

そして、雷撃を受けた鋼管柱ビーム６Ａにおいて、落雷後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が、き電線４から鋼管柱１を通して流れ、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定される場合に、この続流の発生を検出装置１０により検出する。検出装置１０は、この鋼管柱１において続流が発生したこと示す検出情報と、この鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを、隣接する鋼管柱１に設備された中継装置２０に無線信号により送信する。中継装置２０は、検出装置１０から上記検出情報と位置情報とを含む無線信号を受信すると、この情報をさらに隣接する中継装置２０へと中継送信する。

なお、前述したように、検出装置１０と中継装置２０とは同じ構成のものである。また、図２に示す例では、鋼管ビーム方式における鋼管柱１に検出装置１０を設備する例を示したが、図１１（Ａ）に示す可動ブラケット方式における鋼管柱１、及び図１１（Ｂ）示す固定ビーム方式における鋼管柱１に検出装置１０を設備する場合についても同様である。

図３は、検出装置１０と中継装置２０の構成を示す図である。図３において、検出装置１０は、雷撃後に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が鋼管柱１に流れていることを検出する第１センサ部１１と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部１２と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合に、続流発生の検出情報と、続流が発生した鋼管柱１を特定するための位置情報とを送信する第１通信処理部１３と、を備える。
中継装置２０は、検出装置１０と同一の構成の装置であり、続流の発生を検出する検出装置１０として機能する場合と、無線信号の中継装置２０として機能する場合とを区別するために、異なる名称と符合を付したものである。なお、検出装置１０内の第１センサ部１１、第１判定部１２の構成と動作の詳細については後述する。

また、検出装置１０及び中継装置２０を作動させるために供給する電源は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖ）であってもよいし、太陽電池パネル１５と、この太陽電池パネル１５の太陽光発電により充電される二次電池１４とを含めて構成される電源部１９であってもよい。このように、太陽光発電を利用することにより、検出装置１０及び中継装置２０に対して商用電源等を給電するための配電線を新たに敷設する必要がなく、容易に商用電源等と絶縁することができ、また、省エネルギー化を図ることができる。また、二次電池１４に代えて、電気二重層コンデンサ等を用いることもできる。

図４は、続流（地絡電流）を磁界又は電位差の変化により検出する例を示す図であり、第１センサ部１１における続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）の検出方法の例を示す図である。
図４（Ａ）に示す例は、鋼管柱１に流れる地絡電流Ｉ_Ｇにより発生する磁束φ（より正確には磁界の強さＨ）の変化を磁気センサで検出する例を示し、磁気センサとしてホール素子１１１を用いた例である。この図４（Ａ）において、検出装置１０内の第１センサ部１１は、鋼管柱１に流れる続流（地絡電流ＩＧ）により生じる磁界の変化をホール素子１１１により検出し、ホール素子１１１の出力信号をアンプ（増幅器）１１２により増幅し、続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）の検出信号Ｖ_ＩＧを生成し、この検出信号Ｖ_ＩＧを第１判定部１２に出力する。第１判定部１２では、検出信号Ｖ_ＩＧが所定時間以上継続した場合に、鋼管柱１において続流が発生していると判定する。
この鋼管柱１に流れる電流による磁界を検出する磁気センサ方式では、センサを鋼管柱１に接触させる必要がないため、絶縁協調を図る上での利点がある。なお、この磁界による検出方法については、後述する図５の説明においてさらに詳細に説明する。

図４（Ｂ）に示す例は電位差検出方式の例であり、この方式では、鋼管柱１上の離隔した位置に２つの電極ａ１と電極ａ２を取り付け、鋼管柱１に地絡電流Ｉ_Ｇが流れることにより発生する電極ａ１と電極ａ２との間の電位差の変化を検出する。すなわち、電極ａ１が取り付けられる鋼管柱１の位置から、電極ａ２が取り付けられる鋼管柱１の位置までの柱状部分（抵抗分）に地絡電流Ｉ_Ｇが流れることにより発生する電圧を検出する。

検出装置１０内の第１センサ部１１Ａおいて、変換部１１２Ａは、電極ａ１に発生する電圧Ｖ１と、電極ａ２に発生する電圧Ｖ２との電位差（Ｖ１−Ｖ２）を入力とし、この電位差（Ｖ１−Ｖ２）の信号を基に、続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）の信号Ｖ_ＩＧを生成して第１判定部１２に出力する。第１判定部１２では、信号Ｖ_ＩＧが所定時間以上継続した場合に、鋼管柱１において続流が発生していると判定する。
この電位差を検出する方式では、磁界センサ（例えば、ホール素子１１１）などの特別なセンサを用いることなく、鋼管柱１に流れる続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）を簡単に検出できる。このため、検出装置１０の回路構成が簡略になる。

図５は、第１センサ部１１にホール素子１１１を用いた場合の第１判定部１２の構成について説明するための図である。なお、図５（Ａ）は、ホール素子１１１のホール効果について説明するための図である。この図５（Ａ）に示すように、ホール素子１１１に、定電流源１１１Ａにより磁束φ（より正確には磁界Ｈ）と直角の方向に定電流Ｉｄを流すと、このホール素子１１１には、磁束φと定電流Ｉｄに比例し、かつ両者と直角方向に電圧Ｖｈが発生する。

そして、図５（Ｂ）に示すように、第１センサ部１１では、ホール素子１１１から出力される電圧信号Ｖｈをアンプ１１２により増幅して、地絡電流Ｉ_Ｇの検出信号となる信号Ｖ_ＩＧを生成し、この信号Ｖ_ＩＧを第１判定部１２内の積分回路１２１に向けて出力する。なお、アンプ１１２によりホール素子１１１の出力電圧Ｖｈを増幅する際には、電車の通過時等に生じるノイズの影響を避けるために、ホール素子１１１から出力される電圧Ｖｈが所定の閾値電圧以上である場合に増幅するようにしてもよい。

第１判定部１２内の積分回路１２１は、例えば、コンデンサＣと抵抗Ｒとで構成されるＣＲ充電回路（一次遅れ回路）で構成される。コンデンサＣの静電容量と抵抗Ｒの抵抗値とで決まる時定数に従って、コンデンサＣは、信号Ｖ_ＩＧにより充電される。このコンデンサＣの充電電圧Ｖｃが比較器１２２の非反転入力端子（＋）に入力され、整定値Ｖｒｅｆの信号が比較器１２２の反転入力端子（−）に入力され、この比較器１２２によりコンデンサＣの充電電圧Ｖｃと整定値Ｖｒｅｆとが比較される。そして、信号Ｖ_ＩＧによりコンデンサＣが充電され、充電電圧Ｖｃが整定値Ｖｒｅｆよりも大きくなると、比較器１２２の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転する。この比較器１２２の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転することにより、鋼管柱１に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生したことが検出される。

図５（Ｃ）は、上記第１判定部１２の動作を説明するための波形図である。この図５（Ｃ）は、横軸に時間の経過を示し、縦方向に、続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）を検出した信号Ｖ_ＩＧと、コンデンサＣの充電電圧Ｖｃと、を並べて示したものである。図５（Ｃ）を参照して、時刻ｔ０において、雷撃後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生し、第１センサ部１１により続流（地絡電流_ＩＧ）が検出され信号Ｖ_ＩＧが出力される。この続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）は、続流の検出信号Ｖ_ＩＧに示すように、雷撃直後に最大となり、時間の経過とともに次第に減衰して行く。

この信号Ｖ_ＩＧによりコンデンサＣへの充電が開始され、時刻ｔ０以降、時間の経過とともにコンデンサＣの充電電圧Ｖｃが次第に上昇する。そして、時刻ｔ２において、コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが整定値Ｖｒｅｆを超えると、比較器１２２の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転する。この比較器１２２の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転することにより、鋼管柱１に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生したことが検出される。

また、図６は、鋼管ビームあるいは鋼管柱における続流の発生を、リレーを用いて検出する例を示す図である。図６に示す例では、鋼管ビーム６Ａ上（あるいは鋼管柱１上）の離隔した位置に２つの電極Ａと電極Ｂを取り付ける。そして、この電極Ａが取り付けられるビーム６Ａ（あるいは鋼管柱１）の位置から、電極Ｂが取り付けられるビーム６Ａ（あるいは鋼管柱１）の位置までの柱状部分の抵抗成分を抵抗Ｒｂｍとする。また、電極Ａと電極Ｂとの間には、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１とリレーＲｙとがこの順に接続される直列回路が挿入される。この直列回路においては、抵抗Ｒ１の一端が電極Ａに接続され、抵抗Ｒ１の他端がダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードがリレーＲｙ（より正確にはリレーコイル）の一端に接続され、リレーＲｙの他端は、電極Ｂに接続される。また、リレーＲｙの両端にはコンデンサＣ１が並列に接続される。そして、リレーＲｙの接点（メーク接点）Ｒｙａにより、続流発生の検出信号（接点信号）が出力される。

上記構成において、鋼管ビーム６Ａ（あるいは鋼管柱１）に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が流れることにより、電極Ａと電極Ｂとの間には、抵抗Ｒｂｍと地絡電流Ｉ_Ｇとに応じた値の電圧Ｖｂｍが発生する。この電圧Ｖｂｍにより、抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１を通してコンデンサＣ１を充電する。そして、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃがリレーオン電圧を超えるとリレーＲｙがオンし、このリレーＲｙがオンして接点Ｒｙａが閉じることにより、続流発生の検出信号（接点信号）が出力される。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すリレーＲｙを用いた続流発生検出回路の動作を説明するための図であり、横軸に時間の経過をとり、縦方向に、電極Ａと電極Ｂと間に発生する電圧Ｖｂｍと、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃとを並べて示した図である。
この図において、時刻ｔ０において、雷撃後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生し、電極Ａと電極Ｂと間に電圧Ｖｂｍ（＝Ｒｂｍ×Ｉ_Ｇ）が発生する。この電圧Ｖｂｍは、時刻ｔ０における雷撃直後に最大となり、時間の経過とともに次第に減衰して行く。そして、時刻ｔ０から、電圧ＶｂｍによりコンデンサＣ１への充電が開始され、時刻ｔ０以降、時間の経過とともにコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが次第に上昇する。

そして、時刻ｔ１において、コンデンサＣの充電電圧Ｖｃがリレーオン電圧ＶｒｙＯＮに到達するとリレーＲｙが作動してオン状態となり、リレー接点Ｒｙａが導通する（オンになる）。そして、リレーＲｙがオン状態になったことにより、時刻ｔ１においてリレーＲｙのコイルの抵抗値（オン抵抗値）の低下と、電圧Ｖｂｍの電圧の低下とが相俟って、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃが急速に低下し、時刻ｔ２において、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃがリレーオフ電圧ＶｒｙＯＦＦ以下になると、リレーＲｙがオフ状態になる。従って、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間においてリレーＲｙがオン状態になり、また接点Ｒｙａが導通する（オンになる）。この接点Ｒｙａが導通することにより続流が発生したことが検出される。なお、地絡電流Ｉ_Ｇを検出する電圧Ｖｂｍが十分大きい場合は、時刻ｔ２以降においてもリレーＲｙはオン状態を維持する。

このように、図６に示す方法では、鋼管柱１上に２つの電極Ａと電極Ｂを配置し、この電極Ａと電極Ｂとの間に生じる電圧によりリレーＲｙを駆動する方式であり、回路構成が簡単であり、かつ外部電源も不要であるため、簡単かつ安価な構成で鋼管柱１における続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）の発生を検出できる。また、半導体素子などを使用しておらず、ノイズ（例えば、雷による誘導ノイズ）にも強く、さらに、続流発生の検出信号を接点信号で出力するため、絶縁強調を図る上で都合がよい。

次に、電源装置と制御装置の構成について説明する。図７は、電源装置及び制御装置の構成を示す図である。この図に示す電源装置３０１及び電源装置３０１´は、それぞれが隣り合う変電所３００Ａ及び３００Ｂ内の電源装置であり、同じ１つの区間のき電線４に直流電力を供給する電源装置であり、同一の構成のものである。このため、電源装置３０１及び３０１´の構成と動作の説明については、一方の電源装置３０１についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

この図に示すように、電源装置３０１は、制御装置３１０と、電源部３２０と有している。電源部３２０は、図示しない交流受電線から供給される交流電圧を整流して直流電圧（例えば、ＤＣ１５００Ｖ）を生成する整流部３２１を備える。また、電源部３２０は、整流部３２１から出力される直流電圧を、異なる２つのき電区間のそれぞれのき電線４及びき電線４´に供給するための、２つの直流高速度遮断器３２２及び３２３を備える。

また、制御装置３１０は、受信部３１１と、系統判定部３１２と、制御部３１３とを有して構成される。受信部３１１は、雷撃後に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生した鋼管柱１´（以下、鋼管柱１で総称される）に設備された検出装置１０から送出される検出情報（続流が発生したこと示す検出情報）と、続流が発生した鋼管柱１の位置情報（続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する情報）とを、他の鋼管柱１に設備された中継装置２０を介して受信する。系統判定部３１２は、受信部３１１により受信した検出情報及び位置情報から、続流が発生した鋼管柱１が支持しているき電線４の送電系統（き電区間）を判定する。制御部３１３は、系統判定部３１２により判定されたき電線４への送電を遮断させる切指令（遮断指令）の信号を電源部３２０内の直流高速度遮断器３２３に送出する。

上記構成において、続流発生を検出した検出装置１０から制御装置３１０及び３１０´に送信される上記検出情報及び位置情報は、例えば、図８（Ａ）又は図８（Ｂ）に示す形式のデータである。図８（Ａ）に示すデータは、続流が発生した鋼管柱１が設備されている地域又は区域を示す地区情報４１と、鋼管柱１の識別番号４２、及び続流発生の有無を示す情報４３と、で構成されている。地区情報４１は、例えば、駅構内を示す「構」、本線に沿って配置された電柱であることを示す「本」、副線に沿って配置された電柱であることを示す「副」などの地区区別情報である。

また、鋼管柱１の識別番号４２は、例えば、３桁の識別番号（例えば、Ｎｏ．１２３）であり、鋼管柱１を一意に識別する情報である。また、続流（地絡電流）発生の有無の情報４３は、例えば、“０” 又は“１”の情報であり、“０”で続流発生なし、“１”で続流発生ありを示すようにする。また、図８（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）に示すデータに、さらに、送信先アドレス（例えば、宛先の変電所３００Ａ及び３００Ｂのアドレス）４４を付加してもよい。

また、系統判定部３１２には、例えば、図８（Ｃ）に示す系統判定テーブル４５を有している。この系統判定テーブル４５には、鋼管柱１の識別情報に対応して、鋼管柱１の位置、送電系統、連絡遮断の相手方変電所の情報等が登録されている。
系統判定部３１２は、受信部３１１から検出情報及位置情報を受信すると、この受信部３１１から受信した検出情報及び位置情報を基に、この系統判定テーブル４５を参照して、続流が発生した鋼管柱１が支持しているき電線４の送電系統（き電区間）を判定する。また、系統判定部３１２は、後述する連絡遮断を行う相手方の変電所を特定する。
制御部３１３は、系統判定部３１２において判定された送電系統（き電線４のき電区間）に対応する直流高速度遮断器３２３に対して「切指令（遮断指令）」を出力し、当該直流高速度遮断器３２３を開放する。また、制御装置３１０は、直流高速度遮断器３２３を開放した場合に、この遮断器３２３の開放情報を相互に連絡遮断を行う相手方の変電所３００Ｂの電源装置３０１´に通知する。

なお、図９は、き電回路において用いられる連絡遮断について説明するための図である。この連絡遮断は、図９に示すように、例えば、変電所３００Ａにおいて、き電線４に直流電力を供給する直流高速度遮断器３２３を開放した場合、制御装置３１０はこの遮断器３２３の開放情報を、同じき電線４に直流電力を供給する変電所３００Ｂ内の制御装置３１０´に通知する。変電所３００Ｂの制御装置３１０´は、変電所３００Ａの制御装置３１０から遮断器３２３の開放情報を受信すると、同じき電線４に繋がる直流高速度遮断器３２２´を開放する。このように、変電所相互間で、き電線４に繋がる直流高速度遮断器３２３及び３２２を相互に開放することにより、き電線４を保護する。

従って、例えば、図７に示す保護システム１００の構成において、鋼管柱１において雷撃後に続流が発生すると、検出装置１０から、続流が発生したこと示す検出情報と続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とが、中継装置２０を介して、変電所３００Ａの電源装置３０１と変電所３００Ｂの電源装置３０１´の双方に送信される。そして、例えば、電源装置３０１の方が電源装置３０１´よりも先に情報（検出装置１０から送信される検出情報及び位置情報）を受信した場合は、電源装置３０１内の制御装置３１０は直流高速度遮断器３２３を開放した後、この直流高速度遮断器３２３の開放情報を、相手方の電源装置３０１´内の制御装置３１０´に通知する。

従って、電源装置３０１´では、連絡遮断により直流高速度遮断器３２２´を開放することができるとともに、また、検出装置１０から送られる情報（検出情報及び位置情報）を受信して直流高速度遮断器３２２´を開放することもできる。すなわち、連絡遮断における相手方の変電所からの直流高速度遮断器３２３の開放情報が、検出装置１０から送られる情報（検出情報及び位置情報）よりも早く到達した場合は、連絡遮断により直流高速度遮断器３２２´を開放することができ、逆の場合は、検出装置１０から送られる情報（検出情報及び位置情報）により直流高速度遮断器３２２´を開放することができる。

このため、電源装置３０１´では、検出装置１０から送られる情報（続流検出情報及び位置情報）が遅れた場合、あるいは何らかの障害により情報の受信ができない場合においても、直流高速度遮断器３２２´を高速かつ確実に遮断することができる。なお、変電所３００Ｂの電源装置３０１´において、変電所３００Ａの電源装置３０１よりも先に直流高速度遮断器３２２´が開放された場合においても、同様である。
また、本実施形態の保護システム１００では、上述した連絡遮断は必須の要件ではなく、変電所３００Ａの電源装置３０１と変電所３００Ｂの電源装置３０１´のそれぞれが独立に、検出装置１０からの送信される情報を受信して直流高速度遮断器３２２及び３２２´を開放するようにしてもよい。

また、図１０は、上述した保護システムにおける動作を、整理してフローチャートで示したものである。なお、以下の説明では、図７に示す変電所３００Ａ内の電源装置３０１における動作の流れについて説明するが、変電所３００Ｂ内の電源装置３０１´についても同様である。以下、図１０を参照して、本実施形態の保護システム１００における動作の流れについて説明する。

き電線４（あるいは鋼管柱１）に直撃雷が発生し電線支持碍子３の絶縁が破壊すると、アーク等の発生により、き電線４から鋼管柱１を通して、雷撃後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が流れる（ステップＳ１）。検出装置１０では、第１センサ部１１及び第１判定部１２により、この雷撃後の続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）の発生を検出する（ステップＳ２）。第１通信処理部１３は、この続流が発生したことを示す検出情報と、続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを、無線信号により送信する（ステップＳ３）。この検出装置１０から送信された無線信号は、中継装置２０により中継されて（ステップＳ４）、電源装置３０１内の制御装置３１０（より正確には受信部３１１）により受信される（ステップＳ５）。

制御装置３１０内の系統判定部３１２では、受信部３１１により受信した検出情報と位置情報とを基に、続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生した鋼管柱１に直流電力を供給しているき電線４のき電系統（き電区間）を判定する（ステップＳ６）。制御装置３１０内の制御部３１３は、系統判定部３１２により判定されたき電系統のき電線４に電力を供給する直流高速度遮断器３２３を開放する（ステップＳ７）。
その後、連絡遮断を行う場合には、制御装置３１０は、同じき電系統のき電線４に直流電力を供給する隣接変電所３００Ｂの電源装置３０１´に直流高速度遮断器３２３の開放情報を送信し、電源装置３０１と電源装置３０１´との間で相互に直流高速度遮断器３２３及び３２２´を開放する連絡遮断を行う（ステップＳ８）。

上記手順により、直流電力のき電線４を支持する電柱に鋼管柱１を用いた場合において、雷撃後の続流の発生によりき電線４から鋼管柱１を通して地絡電流Ｉ_Ｇが流れる場合に、この地絡電流Ｉ_Ｇが流れる鋼管柱１の位置を確実に標定し、この鋼管柱１に繋がるき電線４に対する直流電力の供給を遮断することができる。これにより、雷撃後の続流によりき電線４が損傷を受けることを回避できる。

なおここで、本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明しておく。上記実施形態において、本発明におけるき電線は、き電線４が対応し、本発明における鋼管柱又は鉄柱は、鋼管柱１が対応し、本発明における電源装置は、変電所内の電源装置３０１及び３０１´（電源装置３００で総称）が対応する。また、本発明における検出装置は、検出装置１０が対応し、本発明における中継装置は、中継装置２０が対応し、本発明における制御装置は、制御装置３１０及び３１０´（制御装置３１０で総称）が対応する。また、本発明における第１の電柱は、検出装置１０が設備される鋼管柱１、すなわち雷撃を受けその後に続流が流れる鋼管柱１が対応し、本発明における第２の電柱は、中継装置２０（より正確には中継装置２０として機能する検出装置１０）が設備された鋼管柱１が対応する。また、本発明における保護システムは、図１及び図７に示すように、検出装置１０と、中継装置２０と、制御装置３１０及び３１０´とを備える保護システム１００が対応する。

また、本発明における第１センサ部は、図３に示す検出装置１０内の第１センサ部１１が対応し、本発明における第１判定部は、第１判定部１２が対応し、本発明における第１通信処理部は、第１通信処理部１３が対応する。また、本発明における第２センサ部は、中継装置２０内の第２センサ部２１が対応し、本発明における第２判定部は、第２判定部２２が対応し、本発明における第２通信処理部は、第２通信処理部２３が対応する。また、本発明における磁界センサは、図４（Ａ）に示すホール素子１１１が対応し、本発明における電極は、図４（Ｂ）に示す電極ａ１及びａ２が対応する。また、本発明における変換部は、変換部１１２Ａが対応する。また、本発明における太陽電池は、太陽電池パネル３１が対応し、本発明における二次電池は、二次電池１４が対応する。

そして、上記実施形態において、本発明の保護システム１００は、電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱（鋼管柱１）、及び、該電柱（鋼管柱１）によって支持されるき電線（き電線４）を備え、き電線（き電線４）に直流電力を供給するき電設備（き電設備２００）の保護システム１００であって、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）に設けられ、第１の電柱とき電線（き電線４）との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流Ｉ_Ｇを検出し、地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、該地絡電流Ｉ_Ｇの発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する検出装置１０と、無線信号を受信可能な領域に配置された第２の電柱（中継装置２０が設備された鋼管柱１）に設けられ、検出装置１０から送信された検出情報と位置情報とを中継し、無線信号により送信する中継装置２０と、上記検出情報と位置情報とを受信して、電源装置３０１を制御して、位置情報に対応するき電線（き電線４）に対する直流電力の供給を遮断させる制御装置３１０と、を備える。

このような構成の保護システム１００では、第１の電柱（雷撃後に続流が発生した鋼管柱１）に設けた検出装置１０が、き電線（き電線４）から第１の電柱を介して流れる地絡電流Ｉ_Ｇを検出し、地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、この地絡電流Ｉ_Ｇの発生したことを示す検出情報と検出した位置を特定する位置情報とを無線信号により送信する。第２の電柱（鋼管柱１）に設けた中継装置２０は、検出装置１０から受信した検出情報と位置情報とを中継して送信する。制御装置３１０は、検出装置１０から送信された検出情報と位置情報とを受信し、この位置情報に対応するき電線（き電線４）に対する直流電力の供給を遮断する。
これにより、直流電力のき電線（き電線４）を支持する電柱に鋼管柱１を用いた場合において、雷撃後の続流の発生によりき電線（き電線４）から電柱（鋼管柱１）を通して地絡電流Ｉ_Ｇが流れる場合に、この地絡電流Ｉ_Ｇが流れる電柱の位置を確実に標定し、この電柱（鋼管柱１）が支持するき電線（き電線４）に対する直流電力の供給を遮断することができる。このため、雷撃後の続流によりき電線（き電線４）が損傷を受けないようすることができる。

また、上記実施形態において、検出装置１０は、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）に地絡電流Ｉ_Ｇが流れていることを検出する第１センサ部１１と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部１２と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合、検出情報と、第１の電柱を識別する識別情報からなる位置情報とを送信する第１通信処理部１３と、を備える。
このような構成の検出装置１０では、第１センサ部１１が、雷撃を受けた鋼管柱１に地絡電流Ｉ_Ｇが流れていることを検出し、第１判定部１２が、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する。そして、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合に、第１通信処理部１３が、続流発生の検出情報と、続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを送信する。
これにより、雷撃を受けた鋼管柱１に続流が流れる場合に、この続流の発生したことを検出し、この続流が発生したこと示す検出情報と、続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを、き電線４（き電線４のき電区間）に直流電力を供給する変電所３００Ａ内の電源装置３０１及び変電所３００Ｂ内の電源装置３０１´に送信することができる。

また、上記実施形態において、中継装置２０は、第２の電柱（検出装置１０が設備された鋼管柱とは異なる鋼管柱１）に地絡電流Ｉ_Ｇが流れていることを検出する第２センサ部２１と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する第２判定部２２と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合、上記検出情報と、第２の電柱を識別する識別情報からなる位置情報とを送信する第２通信処理部２３と、を備え、第２通信処理部２３は、検出装置１０から送信された無線信号を受信した場合、受信した無線信号に含まれる上記検出情報と位置情報とを中継する。
このような構成の中継装置２０では、検出装置１０と同一の機能（続流発生の検出機能、検出情報と位置情報の送信機能）を備えるとともに、検出装置１０から送信された無線信号を受信した場合、受信した無線信号に含まれる検出情報と位置情報とを中継する機能を備える。
これにより、中継装置２０は検出装置１０として作動することができるとともに、検出装置１０から受信した無線信号に含まれる検出情報と位置情報とを中継して、変電所３００Ａ及び３００Ｂ内の電源装置３０１及び３０１´に送信することができる。

また、上記実施形態において、制御装置３１０は、受信した位置情報に基づいて、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）の位置を特定し、この第１の電柱が支持している送電線（き電線４）に対する直流電力の供給を遮断させる。
これにより、制御装置３１０は、検出装置１０から送信される位置情報（続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する情報）を基に、続流が発生した鋼管柱１への直流電力の供給を停止することができる。

また、上記実施形態において、制御装置３１０は、検出装置１０により送出された検出情報、及び、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）を識別する識別情報からなる位置情報を受信する受信部３１１と、受信した検出情報及び第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）を識別する識別情報からなる位置情報から第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）が支持しているき電線（き電線４）の系統を判定する系統判定部３１２と、系統判定部３１２により判定されたき電線（き電線４）の系統への送電を遮断させる制御部３１３と、を備える。

このような構成の制御装置３１０では、受信部３１１が、検出装置１０により送信された検出情報（続流が発生したこと示す検出情報）と位置情報（続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する情報）とを受信し、系統判定部３１２が、受信部３１１により受信した検出情報及び位置情報を基に、雷撃を受けた鋼管柱１が支持しているき電線の系統（き電線４のき電区間）を判定し、制御部３１３が、系統判定部３１２により判定されたき電線の系統（き電線４のき電区間）への送電を遮断させる。
これにより、制御装置３１０は、検出装置１０から送信される検出情報と位置情報とを受信し、この位置情報を基に、続流が発生した鋼管柱１が支持するき電線４への直流電力の供給を停止することができる。

また、上記実施形態において、位置情報は、電柱（鋼管柱１）の位置に対応付けられており、電柱（鋼管柱１）を一意に識別可能な識別情報である。
これにより、続流が発生した鋼管柱１を識別して、この鋼管柱１の位置を確実に標定することができる。

また、上記実施形態において、第１センサ部１１は、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）に流れている地絡電流Ｉ_Ｇによって生成される磁界を検出する磁界センサ（ホール素子１１１）を備える。
これにより、この鋼管柱１に流れる地絡電流Ｉ_Ｇにより生じる磁界の変化を検出して、続流の発生を検出することができる。また、この磁界センサを用いることにより、センサを鋼管柱１に接触させる必要がなくなり、絶縁協調を図る上での利点がある。

また、上記実施形態において、第１センサ部１１は、第１の電柱（雷撃を受けた鋼管柱１）において、地絡電流Ｉ_Ｇにより発生する電位差を検出するように隔てて設けられた複数の電極ａ１及びａ２と、この複数の電極ａ１及びａ２の間の電位差を検出し、検出された電位差を基に地絡電流Ｉ_Ｇの信号を生成して出力する変換部１１２Ａと、を備える。
これにより、磁界センサ（ホール素子１１１）などの特別なセンサを用いることなく、鋼管柱１に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）が発生したことを検出できる。このため、検出装置１０の構成が簡略になる。

また、上記実施形態において、第１判定部１２及び第２判定部２２における所定の時間は、送電線（き電線４）の過電流耐量と、電源装置３０１における直流電力の遮断特性とに応じて設定される。
これにより、き電線４の過電流耐量を基にして、制御装置３１と電源装置３０１内の高速度遮断器との間で保護協調を図ることができる。

また、上記実施形態において、き電線（き電線４）と、該き電線（き電線４）を支持する鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱（鋼管柱１）と、該き電線（き電線４）に直流電力を供給するき電設備（電源装置３０１）の保護システム１００における検出装置１０であって、電柱（鋼管柱１）とき電線（き電線４）との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流Ｉ_Ｇを検出する第１センサ部１１と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部１２と、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合、この地絡電流Ｉ_Ｇの発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する第１通信処理部１３と、を備える。
このような構成の検出装置１０では 第１センサ部１１が、雷撃を受けた鋼管柱１に続流（地絡電流Ｉ_Ｇ）流れていることを検出し、第１判定部１２が、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続しているか否かを判定する。そして、地絡電流Ｉ_Ｇが所定の時間継続していると判定された場合に、第１通信処理部１３が、続流発生の検出情報と、当該続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを送信する。
これにより、雷撃を受けた鋼管柱１に続流が流れる場合に、この続流の発生したことを検出し、この続流が発生したこと示す検出情報と、続流が発生した鋼管柱１の位置を特定する位置情報とを、き電線４に直流電力を供給する変電所３００Ａ及び３００Ｂ内の電源装置３０１及び３０１´に送信することができる。

また、上記実施形態において、他の電柱（例えば、続流が発生した鋼管柱１）に設備された第１の検出装置１０から無線信号により上記検出情報及び位置情報を受信した場合、上記第１の検出装置１０とは異なる検出装置であって、かつ受信可能な領域に配置された他の第２の検出装置（中継装置２０として作動する検出装置１０）に対して受信した検出情報及び位置情報を無線信号により送信する中継機能を備える。
このような構成の検出装置１０では、他の鋼管柱１に設備された検出装置１０から送信された無線信号を受信した場合、受信した無線信号に含まれる検出情報と位置情報とを中継して送信する中継装置２０として作動する。
これにより、検出装置１０を、続流が発生したことを検出する検出装置として使用できるとともに、他の検出装置から受信した無線信号に含まれる検出情報と位置情報とを中継して送信する中継装置２０としても使用できる。また、複数の鋼管柱１に検出装置１０を設備することにより、変電所３００Ａ及び３００Ｂから遠隔の地ある鋼管柱１において雷撃後に続流が発生した場合においても、この続流が発生した鋼管柱１の検出装置１０から送信される検出情報と位置情報とを、他の検出装置１０（中継装置２０として作動する検出装置）により中継して、変電所３００Ａ及び３００Ｂ内の電源装置３０１及び３０１´まで送信することができる。

また、上記実施形態において、検出装置１０を作動させるための検出装置電源部１９が、太陽電池パネル３１と該太陽電池パネル３１の発電電力により充電される二次電池１４とを備える。
これにより、検出装置１０及び中継装置２０に対して商用電源等を給電するための配電線を新たに敷設する必要がなくなり、また、省エネルギー化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の保護システム、検出装置、電源装置等は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１００…保護システム
１，１´…鋼管柱、２…腕金、３…電線支持碍子、４,４´…き電線、４Ａ…電吊架線、
６…固定ビーム、６Ａ…鋼管ビーム
１０…検出装置、１１，１１Ａ…第１センサ部、１２…第１判定部、
１３…第１通信処理部、１４…二次電池、１５…太陽電池パネル、１９…検出装置電源部
２０…中継装置、２１…第２センサ部、２２…第２判定部、２３…第２通信処理部
４１…地区情報、４２…識別番号、４４…送信先アドレス、４５…系統判定テーブル
１１１…ホール素子、１１２…アンプ、１１２Ａ…変換部
２００…き電設備
３００Ａ，３００Ｂ…変電所
３０１，３０１´…電源装置
３１０，３１０´…制御装置
３１１，３１１´…受信部
３１２，３１２´…系統判定部
３１３，３１３´…制御部
３２０，３２０´…電源部
３２１，３２１´…整流部
３２２，３２２´，３２３，３２３´…直流高速度遮断器
ａ１，ａ２…電極
Ｉ_Ｇ…地絡電流（続流）
Ｐ１〜Ｐ９…鋼管柱

Claims (7)

1. 電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムであって、
   第１の電柱に設けられ、前記第１の電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出し、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、該地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する検出装置と、
   前記無線信号を受信可能な領域に配置された第２の電柱に設けられ、前記送信された検出情報と位置情報とを中継し、無線信号により送信する中継装置と、
   前記検出情報と位置情報とを受信して、前記き電設備を制御して、前記位置情報に対応する前記き電線に対する直流電力の供給を遮断させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする保護システム。
2. 前記検出装置は、
   前記第１の電柱に前記地絡電流が流れていることを検出する第１センサ部と、
   前記地絡電流が所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部と、
   前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、前記検出情報と、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報とを送信する第１通信処理部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の保護システム。
3. 前記制御装置は、
   前記検出装置により送出された前記検出情報、及び、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報を受信する受信部と、
   前記受信した前記検出情報、及び、前記第１の電柱を識別する識別情報からなる前記位置情報から前記第１の電柱が支持しているき電線の系統を判定する系統判定部と、
   前記系統判定部により判定されたき電線の系統への送電を遮断させる制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の保護システム。
4. 前記第１センサ部は、
   前記第１の電柱に流れている前記地絡電流によって生成される磁界を検出する磁界センサを備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の保護システム。
5. 前記第１センサ部は、
   前記第１の電柱において、前記地絡電流により発生する電位差を検出するように隔てて設けられた複数の電極と、
   前記複数の電極の間の電位差を検出し、前記検出された電位差を基に地絡電流の信号を生成して出力する変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の保護システム。
6. 電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムにおける検出装置であって、
   前記電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出する第１センサ部と、
   前記地絡電流が所定の時間継続しているか否かを判定する第１判定部と、
   前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、前記地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する第１通信処理部と、
   を備えることを特徴とする検出装置。
7. 電車線路として、鋼管柱又は鉄柱による複数の電柱、及び、該電柱によって支持されるき電線を備え、前記き電線に直流電力を供給するき電設備の保護システムにおける保護方法であって、
   第１の電柱に設けられる検出装置により、前記第１の電柱と前記き電線との間の絶縁耐圧が低下したことにより発生する地絡電流を検出し、前記地絡電流が所定の時間継続していると判定された場合、該地絡電流の発生を検出したことを示す検出情報及び該検出した位置を特定する位置情報を無線信号により送信する過程と、
   前記無線信号を受信可能な領域に配置された第２の電柱に設けられる検出装置により、前記第１の電柱から送信された検出情報と位置情報とを中継し、無線信号により送信する過程と、
   前記検出装置から検出情報と位置情報とを受信して、前記き電設備を制御して、前記位置情報に対応する前記き電線に対する直流電力の供給を遮断させる過程と、
   を含むことを特徴とする保護方法。

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