JP2013036899A - 事故点探査装置及び事故点探査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス電流が小さい場合でも事故点を精度良く探査することができる事故点探査装置及び事故点探査方法を提供する。
【解決手段】事故点探査区間Ｈを徐々に狭くして事故点を探査する事故点探査装置である。事故点探査区間Ｈの配電線５２に周期性電圧を印加して探査電流を課電する電圧印加手段５４と、配電線５２に流れる探査電流を測定して、探査電流を測定する探査電流測定手段５５とを備える。電圧印加手段５４に、周期性電圧の印加タイミングを探査電流測定手段に伝送する伝送部５６を設けるとともに、探査電流測定手段５５に、探査電流を測定する電流測定部５７と、伝送部５６により伝送された周期性電圧の印加タイミングを受信する受信部５８と、受信部５８により受信した周期性電圧の印加タイミングと同期して、電流測定部５７により測定した探査電流を抽出する同期抽出部５９とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電線の事故点を探査する事故点探査装置及び事故点探査方法に関する。

配電線に絶縁不良が発生すると、地絡事故を引き起こす。広範囲に及ぶ配電線から事故箇所を特定する方法としては、図８に示すような装置がある。すなわち、パルス電圧を印加するパルス課電装置１０１が、接続線１０３にて配電線１０２へ接続され、大地へは接地線１０４にて接続される。これにより、事故点１０５を介して配電線１０３と大地との間に流れる探査電流（事故点電流）を、位置Ｓ１やＳ２において電流センサ１０６で検出する。事故点を有する位置Ｓ１には探査電流が流れる一方、事故点を有さない位置Ｓ２には探査電流がほとんど流れないため、電流センサ１０６で検出される電流値の大きさなどで事故点１０５を探査できる。

このとき、回路には探査電流以外の外来雑音が発生しており、電流センサ１０６が、この外来雑音を検出する。この外来雑音を除去するものとして、特許文献１のような方法が提案されている。特許文献１に記載のものは、探査電流から１符合長時間幅だけ遅延させた遅延後探査電流を出力して、探査電流から遅延後探査電流を減算して、探査電流の有無を検出することにより、外来雑音を除去する。

特開２００９−９２４３４号公報

特許文献１に記載されたものでは、電流センサ側でパルス符号を復調するには、パルス電圧の連続印加が必要であり、線路の絶縁を劣化させるおそれがある。

また、パルス電圧が印加された配電線区間の亘長が長い場合や、ケーブルや機器が存在する場合には、対地静電容量によりパルス電流が減衰する。電流センサ１０６は、図９に示すように常に外来雑音（図９において白色で示す）を検出している。このとき、事故点電流（図９において黒色で示す）が大きい場合は、事故点電流は外乱雑音の大きさよりも大きいため、外来雑音と区別でき、事故点電流を検出することができる。しかしながら、パルス電流の減衰により、事故点電流が小さい場合は、事故点電流は外乱雑音の大きさよりも小さいか、または同程度となるため、外来雑音と区別することができず、事故点電流を検出することができない。この場合、感度の高い電流センサを使用しても、事故点電流の検出は難しいものとなる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、探査電流が小さい場合でも事故点を精度良く探査することができる事故点探査装置及び事故点探査方法を提供する。

本発明の事故点探査装置は、電力供給源から切り離された事故点探査区間に周期性電圧を印加することにより、探査電流を課電して、探査電流が検出された区間と、探査電流が検出されない区間とに分離し、これを繰り返して事故点探査区間を徐々に狭くして事故点を探査する事故点探査装置であって、前記事故点探査区間の配電線に周期性電圧を印加して探査電流を課電する電圧印加手段と、前記事故点探査区間の配電線に流れる探査電流を測定して、事故点探査区間における探査電流を測定する探査電流測定手段とを備え、前記電圧印加手段に、周期性電圧の印加タイミングを前記探査電流測定手段に伝送する伝送部を設けるとともに、前記探査電流測定手段に、探査電流を測定する電流測定部と、前記伝送部により伝送された周期性電圧の印加タイミングを受信する受信部と、この受信部により受信した周期性電圧の印加タイミングと同期して、前記電流測定部により測定した探査電流を抽出する同期抽出部とを設けたものである。

本発明の事故点探査装置では、事故点探査区間を複数の小区間に分割して、全小区間の配電線に夫々周期性電圧を印加することにより探査電流を課電する。この場合、事故点を含む小区間では、探査電流が流れる一方、事故点を含まない小区間には探査電流がほとんど流れない。このため、事故点を含む小区間が特定できる。さらに、この小区間を次に探査すべき事故点探査区間として、この事故点探査区間を小区間に分割して同様の探査を行うと、次第に事故点探査区間を狭くすることができ、最終的には事故点の位置を特定できる。このようにして事故点の位置を特定する場合に、周期性電圧の印加タイミングを探査電流測定手段に伝送して、この印加タイミングに同期して探査電流を測定することで、探査電流が流れるタイミングでのみ探査電流を測定することができる。これにより、パルス電圧を印加していないときに検知される外来雑音の影響を除外することができる。

前記構成において、前記同期抽出部により抽出された探査電流の同期加算処理を行って、探査電流を検出する同期加算部を備えることができる。これにより、従来の探査電流測定手段では検出が難しい低レベルでも、周期性電流を検出して事故点を探査することができ、事故点の探査精度を向上させることができる。

前記構成において、前記事故点探査区間に、赤外線、音、電磁波、のいずれかの媒体の発生状態を検出する媒体検出手段を備えることができる。電流による探査は、１回の測定で方向判定できる特徴から、いずれの小区間に事故点があるか即座に判別できる。このため、探査の初期段階、すなわち小区間が広い範囲であれば、最短時間で事故点近くにまで辿り着けるため、探査の初期段階では非常に有効である。しかしながら、探査の最終段階、すなわち、小区間が狭い範囲であれば、事故点探査区間が一見して見渡せるような範囲において、事故点探査区間を小区間に分割して探査を繰り返すと時間を要する。この場合、赤外線、音、電磁波は、画像等により事故点を見つけることができるため、事故点探査区間を小区間に分割して探査する必要がない。従って、最終段階に近づくと、探査電流の探査よりも迅速な探査が可能となる。しかも、赤外線、音、電磁波のいずれかを探査する場合は、配電線から離れた位置でも事故点を探査することができるため、地上からでも効率的に事故点を探査することができる。

本発明の事故点探査方法は、電力供給源から切り離された事故点探査区間に周期性電圧を印加することにより、探査電流を課電して、探査電流が検出された区間と、探査電流が検出されない区間とに分離し、これを繰り返して事故点探査区間を徐々に狭くして事故点を探査する事故点探査方法であって、周期性電圧の印加タイミングに、探査電流の測定タイミングを同期させるものである。

本発明の事故点探査方法では、周期性電圧の印加タイミングを探査電流測定手段に伝送して、この印加タイミングに同期して探査電流を測定することで、探査電流が流れるタイミングでのみ探査電流を測定することができる。これにより、パルス電圧を印加していないときに検知される外来雑音の影響を除外することができる。

前記構成において、測定された探査電流の測定結果の同期加算処理を行うことができる。

また、探査電流を測定することにより事故点探査区間を狭くした後、この狭くなった事故点探査区間に、赤外線、音、電磁波、のいずれかの媒体の発生状態を検出することができる。

本発明の事故点探査装置及び事故点探査方法によれば、パルス電流が小さい場合でも事故点を精度良く探査することができる。

本発明の第１実施形態の事故点探査装置のブロック図及び回路図である。 前記図１の事故点探査装置を構成する探査電流測定手段のブロック図である。 前記図１の事故点探査装置の電圧印加手段の印加タイミング及び探査電流測定手段により探査電流を測定するタイミングを示すタイムチャート図である。 本発明の第１実施形態の事故点探査方法を示すフローチャート図である。 本発明の第２実施形態の事故点探査装置のブロック図及び回路図である。 前記図５の事故点探査装置を構成する媒体検出手段のブロック図である。 本発明の第２実施形態の事故点探査方法を示すフローチャート図である。 従来の事故点探査装置のブロック図及び回路図である。 従来の事故点探査装置の電圧印加手段の印加タイミング及び探査電流測定手段により探査電流を測定するタイミングを示すタイムチャート図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の事故点探査装置の第１実施形態を示す回路及びブロック図である。図１では、開閉器５０、５１が開状態となっていることにより、高圧架空配電線５２（以下、配電線という）における事故点５３の探査区間への電力の供給を停止して、探査区間を他の区間から切り離している。なお、配電線５２は、例えば電柱１、電柱２、電柱３、・・・電柱４０により支持されており、隣接する電柱の間隔は、３０ｍ〜４０ｍである。本実施形態では、事故点５３は電柱３９、４０間に存在するものとする。

本発明の事故点探査装置は、図１に示すように、配電線５２に周期性電圧（パルス電圧）を印加して探査電流を課電する課電装置としての電圧印加手段５４と、配電線５２に流れる探査電流を測定する電流センサとしての探査電流測定手段５５とを備えている。

電圧印加手段５４は、矩形波からなるパルス状の周期性電圧（図３（ａ）参照）を配電線５２に出力する。電圧印加手段５４は、初期段階において、事故点探査区間Ｈ１の略中間部、すなわち、配電線５２の、電線２０と電線２１との間に接続されている。これにより、事故点探査区間Ｈ１は、電柱１から電柱２０までの小区間Ａ１と、電柱２１から電柱４０までの小区間Ｂ１との２つの小区間に分割される。

電圧印加手段５４には、図１に示すように、伝送部５６が設けられている。伝送部５６は、後述する探査電流測定手段５５の受信部５８に、周期性電圧の印加タイミングを無線により伝送する送信機である。

探査電流測定手段５５は、小区間Ａ１及び小区間Ｂ１に流れる探査電流を測定するものである。探査電流測定手段５５は、図２に示すように、電流測定部５７と、受信部５８と、同期抽出部５９と、同期加算部６０とから構成されている。電流測定部５７は、配電線５２に流れる探査電流値を測定する。受信部５８は、伝送部５６から伝送された、電圧印加手段５４による周期性電圧の印加タイミングを無線により受信する受信機である。同期抽出部５９は、受信部５９により受信したパルス電圧の印加タイミングと同期して、電流測定部５７により測定した探査電流を抽出する（ＯＮ−ＯＦＦ制御を行う）ものである（図３（ｃ）参照）。すなわち、図３（ｃ）に示すように、パルス電圧の印加時には、同期抽出部５９はＯＮの状態となり、パルス電圧を印加していない時には同期抽出部５９はＯＦＦの状態となる。同期加算部６０は、電流測定部５７による測定結果について同期加算処理を行って、外来雑音の影響を低減するためのものである。

次に、第１実施形態の事故点探査装置を用いて事故点を探査する方法について、図３〜図５を用いて説明する。配電線５２の事故点５３において地絡による事故が発生した場合、開閉器５１、５２を開状態として、この区間への電力の供給を停止する。このとき、開閉器５１、５２の間には電線１〜４０が介在しており、図１に示すように、この区間が最初に探査すべき事故点探査区間Ｈ１となる。次に、事故点探査区間Ｈ１の略中間部、すなわち電線２０と電線２１との間の配電線５２に電圧印加手段５４を接続して、電柱１から電柱２０までの小区間Ａ１と、電柱２１から電柱４０までの小区間Ｂ１との２つの小区間に分割する。そして、この電圧印加手段５４から配電線５２に、図３（ａ）に示すような矩形波からなるパルス電圧を印加する（ステップＳ１）。

電圧印加手段５４によるパルス電圧の印加により、電圧印加手段５４、電線２１〜４０側の配電線５２、事故点５３、電圧印加手段５４に探査電流（事故点電流）が流れる閉回路が構成される。探査電流測定手段５５により、一方の小区間（小区間Ｂ１）において配電線５２に流れる探査電流を探査する。事故点探査区間Ｈ１が広範囲であると、事故点電流（図３において黒色で示す）が減衰し、探査電流測定手段５５の出力は、図３（ｂ）に示すような出力結果となる。このように、事故点電流が外乱雑音（図３において白色で示す）の大きさよりも小さいか、または同程度となるため、外来雑音と区別することができず、事故点電流を検出することができない。

本発明では、探査電流測定手段５５の受信部５８が、電圧印加手段５４の伝送部５６により伝送されたパルス電圧の印加タイミングを受信する。そして、図３（ｃ）に示すように、同期抽出部５９のＯＮ−ＯＦＦ制御により、周期性電圧の印加タイミングと同期して、電流測定部５７により測定した探査電流を抽出する（ステップＳ２）。すなわち、パルス電圧の印加時では、同期抽出部５９をＯＮとし、パルス電圧の印加時ではないときには、同期抽出部５９をＯＦＦとする。これを繰り返し行うことにより、同期抽出部５９は、図３（ｄ）に示すように、電流測定部５７にて測定した探査電流のうち、パルス電圧を印加していないタイミングを除いたものが得られる。

このようにして、電圧印加手段５４による印加時以外の不要な測定結果（外来雑音のみ）を除去することができ、印加時のみの測定結果のみが抽出できる。この測定結果を同期加算部６０により処理すると、図３（ｅ）に示すように、外来雑音の影響を低減して事故点電流を確実に検出できる（ステップＳ３）。

一方、他方の小区間（小区間Ａ１）についても、小区間Ｂ１と同様の処理を行う（ステップＳ４、ステップＳ５）。この場合、小区間Ａ１には事故点５３が存在しないため、探査電流はほとんど流れない。すなわち、小区間Ａ１においては、探査電流測定手段５５は図３（ｄ）に示すような事故点電流が検出されない。

このように、小区間Ａ１において探査電流測定手段５５にて得られた測定結果と、小区間Ｂ１において探査電流測定手段５５にて得られた測定結果とを比較する（ステップＳ６）。この場合、小区間Ｂ１に探査電流が確認され、小区間Ａ１に探査電流が確認されないため、小区間Ｂ１に事故点５３が存在し、小区間Ａ１には事故点５３が存在しないことがわかる。

次に、小区間Ｂ１を、次に探査すべき事故点探査区間Ｈ２とする（ステップＳ７）。すなわち、小区間Ａ１を探査区間から除外する。この場合、事故点探査区間Ｈ２が広範囲である等で、事故点が特定できない場合（ステップＳ８）は、事故点探査区間Ｈ２において、前記した方法と同様の方法で探査区間を狭くしていく。

すなわち、図５に示すように、事故点探査区間Ｈ２には電線２１〜４０が介在している。次に、事故点探査区間Ｈ２の略中間部、すなわち電線３０と電線３１との間に電圧印加手段５４を接続する。これにより、事故点探査区間Ｈ２は、電柱２１から電柱３０までの小区間Ａ２と、電柱３１から電柱４０までの小区間Ｂ２との２つの小区間に分割される。そして、この電圧印加手段５４から配電線５２に、図３（ａ）に示すような矩形波からなるパルス電圧を出力し、事故点探査区間Ｈ２に印加する。そして、前記した方法と同様の方法で、小区間Ａ２において探査電流測定手段５５にて得られた測定結果と、小区間Ｂ２において探査電流測定手段５５にて得られた測定結果とを比較する。この場合、小区間Ｂ２に探査電流が確認され、小区間Ａ２に探査電流が確認されないため、小区間Ｂ２に事故点５３が存在し、小区間Ａ２には事故点５３が存在しないことがわかる。

このように、事故点探査区間Ｈを半分の範囲に狭くし、さらにその半分の範囲に狭くし、これを繰り返し行うと、探査区間が徐々に絞られて、次第に事故点の位置に近づいていく。このようにして、最終的には事故点の位置を特定する（ステップＳ８）ことができる。

本発明の事故点探査装置及び事故点探査方法によれば、事故点探査区間が広い場合等、対地静電容量によりパルス電流が減衰しても、事故点を精度良く探査することができる。

次に、本発明の事故点探査装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の事故点探査装置は、配電線５２に周期性電圧（パルス電圧）を印加して探査電流を課電する電圧印加手段５４と、配電線５２に流れる探査電流を測定して、探査電流を測定する探査電流測定手段５５と、事故点探査区間に、赤外線の流通状態を検出する媒体検出手段７０（図６参照）とを備えている。

電圧印加手段５４及び探査電流測定手段５５は、前記第１実施形態の事故点探査装置と同様のものを用いている。媒体検出手段７０は、温度上昇の発生場所（事故点）を特定するものであり、図６に示すように、媒体検出部７１と、受信部７２と、同期抽出部７３と、同期加算部７４とから構成されている。

媒体検出部７１は公知公用の音響センサにて構成され、事故点探査区間に発生する音源位置を捉えるものである。音響センサの出力により、音源位置が事故点であると特定できる。受信部７２は、伝送部５６から伝送された、電圧印加手段５４によるパルス電圧の印加タイミングを無線により受信する受信機である。同期抽出部７３は、受信部５９により受信したパルス電圧の印加タイミングと同期して、媒体検出部７１により測定した音を抽出する（ＯＮ−ＯＦＦ制御を行う）ものである。同期加算部７４は、媒体検出部７１による測定結果について同期加算処理を行って、外来雑音の影響を低減するためのものである。

次に、第２実施形態の事故点探査装置を用いて事故点を探査する方法について図７を用いて説明する。まず、前記第１実施形態の事故点探査装置を用いて事故点を探査する方法と同様に、事故点探査区間Ｈを狭くする（ステップＳ１１〜ステップＳ１７）。この場合、事故点探査区間Ｈ内に介在する電柱が数本（例えば２本）となるまで、事故点探査区間Ｈを狭くする（ステップＳ１８）。

事故点探査区間Ｈを十分に狭くすると、探査電流測定手段５５による探査に変えて、媒体検出手段７０による探査を行う（ステップＳ１９）。この探査電流測定手段５５から媒体検出手段７０に変更するタイミングとしては、例えば、音響センサを事故点探査区間Ｈの略中間位置に設置した場合、音響センサが事故点探査区間Ｈの全ての範囲を検知できる程度に、事故点探査区間Ｈが狭くなったときとする。

媒体検出手段７０により事故点を特定する方法は、まず、電圧印加手段５４から配電線５２に、図３（ａ）に示すような矩形波からなるパルス電圧を印加すると、事故点探査区間Ｈには探査電流が流れる。その後、媒体検出部７１により、事故点探査区間において発生する音の発生場所を検出する。このとき、電圧印加手段５４の伝送部５６により伝送されたパルス電圧の印加タイミングを、媒体検出手段７０の受信部７２により受信する。そして、図３（ｃ）に示すように、同期抽出部７３のＯＮ−ＯＦＦ制御により、周期性電圧の印加タイミングと同期して、媒体検出部７１により測定した音を抽出する。すなわち、パルス電圧の印加時では、同期抽出部７３をＯＮとし、パルス電圧の印加時ではないときには、同期抽出部７３をＯＦＦとする。これを繰り返し行うことにより、媒体検出手段７０は図３（ｄ）のような同期測定結果が得られる。

これにより、電圧印加手段５４による印加時以外は、不要な測定結果（外来雑音のみ）を除去することができ、印加時のみの測定結果のみが抽出できる。そして、事故点では音が発生するため、音の発生場所を事故点と特定することができる。

このように、第２実施形態の事故点探査装置でも、前記第１実施形態の事故点探査装置と同様の作用効果を奏する。特に、探査電流により初期段階よりも事故点探査区間を狭くした後、この狭くなった事故点探査区間に、音の発生位置を特定する。このため、事故点探査区間が一目で見渡せるような範囲にまで狭くした状態で媒体検出手段７０を用いて探査すると、事故点探査区間を分割する必要がなく、探査電流測定手段５５による探査よりも効果的に事故点を見つけることができ、迅速な探査が可能となる。しかも、媒体を音とすると、配電線５２から離れた位置でも事故点を探査することができるため、地上からでも効率的に事故点を探査することができる。

第２実施形態の事故点探査装置において、事故点探査区間に発生する赤外線、電磁波のいずれかを測定してもよい。例えば、媒体測定部７１を赤外線カメラとして、パルス電流が流れることにより、事故点の温度上昇により発生する赤外線を測定することにより事故点を特定してもよい。また、媒体測定部７１を電磁波パルス検出器として、パルス電流が流れることにより事故点に放電による電磁波パルスを検出することにより事故点を特定したりしてもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、電柱の数や隣り合う電柱の間隔が任意である。また、電圧印加手段５４によるパルス電圧の印加と探査電流測定手段５５による測定は、ＧＰＳを用いて同期させてもよい。

５２ 配電線
５３ 事故点
５４ 電圧印加手段
５５ 探査電流測定手段
５６ 伝送部
５７ 電流測定部
５８、７２ 受信部
５９、７３ 同期抽出部
６０、７４ 同期加算部
７０ 媒体検出手段
７１ 媒体検出部
Ａ、Ｂ 小区間
Ｈ 事故点探査区間

Claims (6)

1. 電力供給源から切り離された事故点探査区間に周期性電圧を印加することにより、探査電流を課電して、探査電流が検出された区間と、探査電流が検出されない区間とに分離し、これを繰り返して事故点探査区間を徐々に狭くして事故点を探査する事故点探査装置であって、
   前記事故点探査区間の配電線に周期性電圧を印加して探査電流を課電する電圧印加手段と、
   前記事故点探査区間の配電線に流れる探査電流を測定して、事故点探査区間における探査電流を測定する探査電流測定手段とを備え、
   前記電圧印加手段に、周期性電圧の印加タイミングを前記探査電流測定手段に伝送する伝送部を設けるとともに、
   前記探査電流測定手段に、探査電流を測定する電流測定部と、前記伝送部により伝送された周期性電圧の印加タイミングを受信する受信部と、この受信部により受信した周期性電圧の印加タイミングと同期して、前記電流測定部により測定した探査電流を抽出する同期抽出部とを設けたことを特徴とする事故点探査装置。
2. 前記同期抽出部により抽出された探査電流の同期加算処理を行って、探査電流を検出する同期加算部を備えたことを特徴とする請求項１の事故点探査装置。
3. 前記事故点探査区間に、赤外線、音、電磁波、のいずれかの媒体の発生状態を検出する媒体検出手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２の事故点探査装置。
4. 電力供給源から切り離された事故点探査区間に周期性電圧を印加することにより、探査電流を課電して、探査電流が検出された区間と、探査電流が検出されない区間とに分離し、これを繰り返して事故点探査区間を徐々に狭くして事故点を探査する事故点探査方法であって、
   周期性電圧の印加タイミングに、探査電流の測定タイミングを同期させることを特徴とする事故点探査方法。
5. 測定された探査電流の測定結果の同期加算処理を行うことを特徴とする請求項４の事故点探査方法。
6. 探査電流を測定することにより事故点探査区間を狭くした後、この狭くなった事故点探査区間に、赤外線、音、電磁波、のいずれかの媒体の発生状態を検出することを特徴とする請求項５又は請求項６の事故点探査方法。

Images