JP2013217870A - 事故点標定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】区間を構成する地中ケーブル10、210の各端末部40、50、240、250よりも内側に配設された光電流センサ101、102、301、302の出力信号から商用周波数帯域の地絡電流を抽出し出力する商用周波数成分検出部306を有し、前記地絡電流に基づいて事故区間を検出する事故区間検出部108と、各光電流センサ101、102、301、302の出力信号から前記商用周波数帯域よりも高周波のサージ電流を抽出し出力するサージ電流成分検出部312を有し、当該サージ電流に基づいて事故点距離を標定し、事故区間検出部108が事故区間を検出したときにのみ事故点情報として出力する事故点標定部314を備えている。
【選択図】図2
Description
そこでケーブル事故の発生位置を検出するために、送電設備に各種センサを取り付け、地中ケーブルの事故が発生した区間(事故区間)を検出する事故区間検出装置や、地中ケーブルの事故が発生した地点(事故点)を標定する機能を持つ事故点標定装置が開発されている。
また、特許文献1に記載された事故点標定装置では、事故によって発生するサージ電流を検出し、当該サージ電流に基づいて事故点を標定するようにしている。
この問題を解消可能な発明として、特許文献2に記載された発明がある。従来、事故区間検出装置では商用周波数帯域の零相電流に基づいて地絡電流差動リレー方式により事故区間検出を行い又、事故点標定装置では高周波領域のサージ電流に基づいて事故点の標定を行っていたが、特許文献2記載の発明では、サージ電流を用いて事故区間検出及び事故点標定を行えるようにしている。これにより、前述した問題を解決することが可能である。
一方、特許文献3に記載されているように、地中ケーブルの3相に一括に光電流センサを取り付ける構成等の場合には、各相毎に光電流センサを取り付ける構成に比べて簡素な構成になる。
また本発明は、簡単な構成で、事故サージ電流以外のサージ電流によって誤検出することなく正確に、事故区間及び事故点の双方を検出できるようにすることを課題としている。
また本発明に係る事故点標定装置によれば、簡単な構成で、事故サージ電流以外のサージ電流によって誤検出することなく正確に、事故区間及び事故点の双方を検出することができる。
図1において、電力搬送用ケーブルは、区間を構成する地中ケーブル10、地中ケーブル10の両側に接続された外部ケーブル20、30によって構成されている。地中ケーブル10は3相の地中ケーブル10a〜10cによって構成され又、外部ケーブル20、30は、各々、3相の外部ケーブル20a〜20c、3相の外部ケーブル30a〜30cによって構成されている。
以降の説明では、対を成す光電流センサ101、102及び、後出の301、302が、電流の検出極性が相互に異なる極性になるように設けられている場合を主に説明する。また電流の検出極性が相互に同じ極性になるように設けられている場合もある。この場合については、以降の段落[0038]、[0042]、[0050]に付記する。
接地線60、70の引き戻し(端末部の接地線を光電流センサの内側を通して接地すること)効果によって光電流センサ101、102が地絡電流及びサージ電流を検出できるため、端部領域80、90内での事故を地中ケーブル10の区間事故として検出することができる。また、同様に事故点標定することができる。
事故区間検出部108は、光電変換部105の出力信号に基づいて事故が発生した事故区間を検出し、事故区間を表す事故区間情報を出力する。
図2において、本線である地中ケーブル10と分岐線である地中ケーブル210は、Y分岐接続部200によって接続されている。地中ケーブル10は、Y分岐接続部200に接続された部分の反対側に端末部40、50を有している。
地中ケーブル10の各端末部40、50(地中ケーブル10を構成する3相の地中ケーブルの各端末部に相当する。)からその長さ方向の所定距離内側の位置には、光電流センサ101、102が地中ケーブル10を3相一括して周回するように配設されている。光電流センサ101、102は地中ケーブル10に対応して設けられた1対の光電流センサである。尚、前述したように、対を成す光電流センサ101と102は、電流の検出極性が相互に異なる極性になるように設けられている。
地中ケーブル10の一方の端末部40と一方の光電流センサ101の間は第1端部領域80を構成している。また、地中ケーブル10の他方の端末部50と他方の光電流センサ102の間は第2端部領域90を構成している。
地中ケーブル210の一方の端末部240には接地線260の一端が接続され、接地線260の他端は光電流センサ301の内側を通って接地されている。また地中ケーブル210の他方の端末部250には接地線270の一端が接続され、接地線270の他端は光電流センサ302の内側を通って接地されている。
光電流センサ101、102、301、302は各々、光ファイバ伝送路103、104、303、304を介して、事故点標定装置本体100に接続されている。光電流センサ101、102、301、302、光ファイバ伝送路103、104、303、304及び事故点標定装置本体100によって事故点標定装置が構成されている。
商用周波数成分検出部306は、光電変換部105の各光電変換器305に各々対応する複数(本第1の実施の形態では4つ)のローパスフィルタ307を有しており、各ローパスフィルタ307は、対応する光電変換器305の出力信号に含まれる商用周波数帯域の事故電流を抽出して事故区間判定部308に出力する。
サージ電流成分検出部312は、光電変換部105の各光電変換器305に各々対応する複数(本第1の実施の形態では4つ)のハイパスフィルタ313を有しており、各ハイパスフィルタ313は、対応する光電変換器305の出力信号に含まれるサージ電流成分を抽出して事故点標定部314に出力する。
事故点標定部314は、各ハイパスフィルタ313から最初に抽出した(即ち第1波の)各サージ電流に基づいて、事故点距離の算出や事故点の標定を行い、事故点を表す情報である事故点情報を出力する。
図3において、事故点標定部314は、第1コンパレータ401、第2コンパレータ402、サージ極性検出部403、事故点距離算出部407、AND回路410を備えている。
なお、対を成す光電流センサ101と102が電流の検出極性が相互に同じになるように設けられた場合には、サージ極性検出部403は、前記サージ電流が異極性のときに事故点距離算出部407に起動信号を出力するようにする。即ち、サージ極性検出部403が事故点距離算出部407に起動信号を出力する前記サージ電流の極性条件は、対を成す光電流センサ101と102の電流の検出極性の相互関係に応じて予め設定する。
図4には、事故点である地絡点が、(1)外部ケーブル20内の場合、(2)第1端部領域80内の場合、(3)光電流センサ101、102の間(内部領域)の場合、(4)第2端部領域90内の場合、(5)外部ケーブル30内の場合の各々について示している。地絡事故が発生したとき、商用周波数帯域の事故電流である地絡電流は実線矢印方向に流れ、商用周波数帯域よりも高周波のサージ電流は破線矢印方向に流れるように示している。また、図4には、事故点が前記各々の場合において、サージ電流の検出動作及び事故区間の検出動作を併せて示している。
また、「サージ検出」の欄において、三角波形はサージ電流であり又、一点鎖線は、サージ電流が発生したことを検出するためにコンパレータ401、402が用いる所定の基準値である。コンパレータ401、402は、前記基準値を超える(正負のいずれの方向に超えてもよい。)電流をサージ電流成分として検出する。
なお、各対になる光電流センサは、検出極性が相互に同じ極性になっている場合には、同一方向に流れる電流を検出した場合には、相互に同一の極性の信号を出力することになる。
以下、図2〜図4を用いて、本発明の第1の実施の形態に係る事故点標定装置の動作を説明する。
地絡事故が外部ケーブル20において発生した場合、図4(1)に示すように、商用周波数帯域の地絡電流が実線矢印方向に流れ、前記商用周波数帯域よりも高周波のサージ電流が、導体サージとシースサージが対になって、破線矢印で示すように地絡点から両側に流れる。
この場合、地絡電流は地絡点に流れるため、いずれの光電流センサ101、102も地絡電流を検出しない。
このようにして光電流センサ101、102からは、地絡電流成分は含まないがサージ電流成分を含む出力信号が出力される。
光電変換部105の出力信号には、地絡電流成分は含まれないため、商用周波数成分検出部306からは信号が出力されない。したがって、事故区間検出部108は事故区間を検出することができず、事故区間情報を出力しない。
事故点標定部314では、図3の第1コンパレータ401が光電流センサ101からのサージ電流成分を所定の基準値と比較し、前記基準値を超える最初(第1波)のサージ電流を検出した時点で第1サージ検出信号を出力する。また、第2コンパレータ402が光電流センサ102からのサージ電流成分を所定の基準値と比較し、前記基準値を超える最初(第1波)のサージ電流を検出した時点で第2サージ検出信号を出力する。
因みに、後述するように地絡点が外部ケーブル30内の場合は、第1サージ検出信号と第2サージ検出信号の極性が相互に異なる極性であり且つ、第2サージ検出信号が第1サージ検出信号よりも先行して出力される態様(第2態様)となる。
なお、サージ極性検出部403が事故点距離算出部407に起動信号を出力するサージ電流の極性条件は、段落[0038]に示したように対を成す光電流センサの検出極性の相互関係に応じて予め設定するものであり、各対になる光電流センサは、検出極性が相互に同じ極性になっている場合には、前記サージ電流の極性が「逆極性であること」は、予め「同極性であること」と設定されている。
事故点距離算出部407は、サージ極性検出部403から起動信号が出力されないため事故点距離は算出しない。
地絡事故が第1端部領域80において発生した場合、図4(2)に示すように、地絡電流は、発電機500から地中ケーブル10のシースに接続された接地線60及び光電流センサ101の内側を通って接地へ流れる。したがって、地絡電流は、光電流センサ101によって検出されるが、光電流センサ102では検出されない。
光電流センサ101、102の出力信号は、光電変換器305中の光電流センサ101、102に対応する1対の光電変換器305によって電気信号に変換された後、事故区間検出部108と事故点検出部109に入力される。
事故点標定部314では、第1コンパレータ401が光電流センサ101からのサージ電流成分を所定の基準値と比較し、前記基準値を超える最初のサージ電流を検出した時点で第1サージ検出信号を出力する。また、第2コンパレータ402が光電流センサ102からのサージ電流成分を所定の基準値と比較し、前記基準値を超える最初のサージ電流を検出した時点で第2サージ検出信号を出力する。
サージ極性検出部403では、第1、第2コンパレータ401、402からの第1、第2サージ検出信号を受け取ると、両サージ電流の極性を判定する。サージ極性検出部403は、サージ電流の態様が第3態様であることを検出すると、事故点距離算出部407に起動信号を出力する。事故点距離算出部407は、サージ極性検出部403から起動信号が出力されるため事故点距離を算出する。
事故区間情報及び事故点距離情報により、地絡点が地中ケーブル10に含まれること及びその事故点距離が通知される。必要に応じて、事故区間情報や事故点情報により、継電器の遮断制御等が行われる。
地絡事故が光電流センサ101と102の間で発生した場合、図4(3)に示すように、地絡電流は、発電機500から光電流センサ101を通って地絡点へ流れ、地中ケーブル10のシースを介して光電流センサ101を逆方向に通った後、地中ケーブル10の端末部から接地線60及び光電流センサ101を通って接地へ流れる。したがって、光電流センサ101によって検出される地絡電流の合計は、光電流センサ101から光電流センサ102方向へ流れる1回分の地絡電流となる。この場合、光電流センサ102では地絡電流が検出されない。
光電流センサ101、102の出力信号は、光電変換器305中の光電流センサ101、102に対応する光電変換器305によって電気信号に変換された後、事故区間検出部108と事故点検出部109に入力される。
一方、事故点検出部109のサージ電流成分検出部312では、光電流センサ101、102に対応する1対のハイパスフィルタ313が、光電変換部105の出力信号に含まれるサージ電流成分を抽出して出力する。
サージ極性検出部403は、第1、第2コンパレータ401、402からの第1、第2サージ検出信号を受け取り、第3態様であることを検出すると、事故点距離算出部407に起動信号を出力する。
AND回路410には事故区間検出部108の出力リレーから事故区間情報が入力されており、AND回路410は事故点距離算出部407が算出した事故点距離情報を事故点情報として装置外部に出力する。
これにより、事故区間情報及び事故点情報が通知される。必要に応じて、事故区間情報や事故点情報により、継電器の遮断制御等が行われる。
地絡事故が第2端部領域90において発生した場合、第1サージ検出信号と第2サージ検出信号の態様は前述した第3態様となる。
即ち、図4(4)に示すように、地絡電流は、発電機500から光電流センサ101、102を通った後、地中ケーブル10のシースに接続された接地線70を介して光電流センサ102を逆方向に通って接地へ流れる。光電流センサ102には相互に逆方向の地絡電流が2回が流れるため、合計として光電流センサ102では地絡電流が検出されない。したがって、光電流センサ101によってのみ地絡電流が検出されることになる。
光電変換部105、事故区間検出部108、事故点検出部109は、前述した「(2)事故点が第1端部領域80内の場合」と同様に動作する。
これにより、事故区間検出部108は、光電流センサ101と102の出力信号に基づいて地絡点が第1区間であることを表す事故区間情報を事故点検出部109及び装置外部に出力する。このように、接地線70の引き戻し効果によって地絡電流を検出できるため、端部領域90内での事故を地中ケーブル10の区間事故として検出することができる。
事故区間情報及び事故点情報により、地絡点が地中ケーブル10に含まれること及びその事故点距離が通知される。必要に応じて、事故区間情報や事故点情報により、継電器の遮断制御等が行われる。
地絡事故が外部ケーブル30において発生した場合、図4(5)に示すように、地絡電流は、発電機500から光電流センサ101、102を通って地絡点へ流れるため、光電流センサ101、102は地絡電流を相互に異なる極性で検出して出力する。
また、サージ電流は、導体サージとシースサージが対になって、光電流センサ102、101を通って外部ケーブル20側へ同一方向に流れる。光電流センサ102は光電流センサ101よりも地絡点に近いため、先行してサージ電流を検出し又、光電流センサ101、102はサージ電流を相互に異なる極性で検出して出力する。尚、光電流センサ101と102がサージ電流を検出する時間差Tは、サージ電流が地中ケーブル10長相当の距離を伝搬する時間に相当する。
光電変換部105、事故区間検出部108、事故点検出部109は、前述した「(1)事故点が外部ケーブル20内の場合」と同様に動作する。
光電流センサ101、102が検出して出力する地絡電流の大きさはほぼ等しく逆極性の信号である。したがって、事故区間検出部108は、光電流センサ101と102の出力信号(例えば予め定めた所定周期分の出力信号)の和が所定の基準値を超えないため、事故区間を検出することができず、事故区間情報を出力しない。
事故点標定部314は、サージ電流成分検出部312の出力信号に基づいて地絡点を検出する。サージ極性検出部403は第2態様であることを検出すると、事故点距離算出部407に起動信号を出力しない。
また、事故点標定部314は、事故区間検出部108から事故区間情報が入力されないため、事故点情報を出力しない。
地中ケーブル210側で事故が生じた場合も前記同様の動作を行う。即ち、事故区間検出部108は、光電流センサ301、302の出力信号に基づいて地中ケーブル210で事故が生じたことを検出し、地中ケーブル210で事故が生じたことを表す事故区間情報を事故点標定部314及び装置外部へ出力する。
以上のようにして、商用周波数帯域の事故電流に基づいて事故区間の検出が行われ又、商用周波数より高周波のサージ電流に基づいて事故点の標定が行われる。
前記第1の実施の形態では、3相の地中ケーブルを一括して周回するように各地中ケーブルに1対の光電流センサを設けたが、本第2の実施の形態では、地中ケーブルの各相毎に1対の光電流センサを設けるように構成している点で相違している。
対を成す光電流センサ601a、601b、対を成す光電流センサ602a、602b、対を成す光電流センサ601c、601cは、電流の検出極性が相互に異なる極性になるように設けられている。
光電流センサ601a〜601c、602a〜602cは各々、光ファイバ伝送路103a〜103c、104a〜104cを介して、事故点標定装置本体100に接続されている。
事故点標定装置本体100は、前記第1の実施の形態とは使用する光電流センサの数が異なっているため、これに対応する構成要素の数が異なっているが、それ以外は前記第1の実施の形態と同様の構成であり、同様の動作を行う。
また、事故点標定装置本体100は、事故区間を検出する事故区間検出部108、事故点を標定する事故点検出部109、及び、事故点標定装置本体100の各電気的構成要素に駆動電力を供給する電源部110を備えている。
図5において、光電流センサ601a〜601c、602a〜602cの出力信号は、各々、光ファイバ伝送路103a〜103c、104a〜104cを介して、光電流センサ601a〜601c、602a〜602cに対応付けられた光電変換部105の光電変換器603に入力される。
事故区間検出部108は、各対の光電流センサ601a、602a、光電流センサ601b、602b、光電流センサ601c、602cからの商用周波数帯域の事故電流に基づいて前記第1の実施の形態と同様にして事故区間を検出した場合、事故点検出部109及び装置外部へ事故区間情報を出力する。
このようにして、商用周波数帯域の事故電流に基づいて事故区間の検出が行われ又、商用周波数より高周波のサージ電流に基づいて事故点の標定が行われる。
また、光電流センサの出力信号から、商用周波数帯域の事故電流と前記商用周波数帯域よりも高周波のサージ電流をフィルタによって抽出し、前記事故電流とサージ電流を用いて事故区間の検出や事故点距離を標定するようにしているため、構成が簡単である。
また、地中ケーブルの端末部ではインピーダンスが大きく変化するため大きな反射波が生じる。端部領域を小さくするために地中ケーブル端末部と光電流センサ間の距離を小さくした場合、反射によるノイズの影響で光電流センサが誤検出し、事故区間や事故点を正確に検出できない恐れがある。
20、30、230、20a〜20c、30a〜30c・・・外部ケーブル
40、50、250・・・端末部
60、70、260、270・・・接地線
80、90、280、290・・・端部領域
100・・・事故点標定装置本体
101、102、301、302、601a〜601c、602a〜602c・・・光電流センサ
103、104、103a〜103c、104a〜104c、303、304・・・光ファイバ伝送路
105・・・光電変換部
106、107、305・・・光電変換器
108・・・事故区間検出部
109・・・事故点検出部
110・・・電源部
200・・・Y分岐接続部
306・・・商用周波数成分検出部
307・・・ローパスフィルタ
308・・・事故区間判定部
309・・・地絡電流差動リレー
310・・・出力部
311・・・出力リレー
312・・・サージ電流成分検出部
313・・・ハイパスフィルタ
314・・・事故点標定部
401、402・・・コンパレータ
403・・・サージ極性検出部
407・・・事故点距離算出部
410・・・AND回路
500・・・発電機
603・・・光電変換器
Claims (4)
- 区間を構成する地中ケーブルの各端末部よりも内側に周回するように配設され、前記地中ケーブルの端末部に一端が接続されると共に他端が接地された接地線が通され、事故点で発生する電流を検出して出力する複数の光電流センサと、
光ファイバ伝送路を介して入力された前記各光電流センサの出力信号から、ローパスフィルタによって商用周波数帯域の事故電流を抽出して出力する商用周波数成分検出部を有し、前記商用周波数成分検出部が前記各区間の両端末部内側に配設された光電流センサの出力信号から抽出した複数周期の事故電流に基づいて事故区間を検出する事故区間検出部と、
前記光ファイバ伝送路を介して入力された前記各光電流センサの出力信号から、ハイパスフィルタによって前記商用周波数帯域よりも高周波のサージ電流を抽出して出力するサージ電流成分検出部を有し、前記サージ電流成分検出部が前記各区間の両端末部内側に配設された光電流センサの出力信号から抽出したサージ電流に基づいて、サージ電流が当該各光電流センサに到達した時間差を算出することにより、事故点情報である事故点距離を標定する事故点標定部を有する事故点検出部と、を備えて成ることを特徴とする事故点標定装置。 - 前記事故点標定部は、前記事故区間検出部が事故区間を検出したときにのみ事故点を表す事故点情報を出力することを特徴とする請求項1記載の事故点標定装置。
- 前記事故点標定部は、前記事故区間検出部が事故区間として検出した地中ケーブルの両端内側に配設された光電流センサの出力信号から抽出した各々のサージ電流の極性に基づいて事故点情報を出力することを特徴とする請求項1記載の事故点標定装置。
- 前記各光電流センサは、3相一括して前記地中ケーブルに周回するように取り付けられて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の事故点標定装置。
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