JP2016027306A - 断線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、配電線を構成する各線の断線を検出することができる断線検出装置を提供する。【解決手段】高圧配電線１０３の末端１０５に、無効電力を発生する無効電力発生部として、たとえばコンデンサ１１２を接続する。無効電力を発生させる電流であってコンデンサ１１２に流れる電流の値を、無効電力の電流値として、電流センサ１１１によって検出する。電流センサ１１１によって検出された無効電力の電流値に基づいて、高圧配電線１０３が断線しているか否かを断線判定部１１３によって判定する。断線判定部１１３は、無効電力の電流値が基準電流値未満であると判断すると、高圧配電線１０３が断線していると判定し、無効電力の電流値が基準電流値以上であると判断すると、高圧配電線１０３が断線していないと判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、三相の高圧配電線の断線を検出する断線検出装置に関する。

高圧配電線および特別高圧配電線（以下、まとめて「高圧配電線」という）の断線は、大規模停電および感電事故などを引き起こすおそれがあるので、早期に検出する必要がある。しかし、高圧配電線には被覆電線が使われているので、断線が発生しても、従来の地絡リレーなどでは検出することができない場合がある。そこで、大規模停電および感電事故などを引き起こす前に高圧配電線の断線を検出する技術が考えられている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。

たとえば特許文献１に開示される商用電源回路の断線・停電判別回路では、高圧配電線を構成する単相３線のうち、電源線である２線の間に第１のコンデンサが接続され、２線ある電源線のうちの１線と残りの１線である接地線との間に第２のコンデンサが接続される。断線・停電判別回路は、第１のコンデンサの電圧波形と、第２のコンデンサの電圧波形とを検出して、これらの電圧波形を比較することによって、単相３線式の商用交流電源の異常を、断線と停電とに区別して判別する。

特許文献１に開示される断線・停電判別回路では、電圧波形を計測する装置、および電圧波形を比較する装置を設置する必要があり、多大な費用がかかる。

特許文献２に開示される配電線の断線区間検出装置は、高圧配電線の相間に重畳して、商用周波と異なる所定周波数の電流を流し、電流検出装置で所定周波数の電流の大きさを検出して、検出した電流の大きさによって断線区間を判定するように構成される。

特許文献２に開示される断線区間検出装置では、高圧配電線の相間に重畳して所定周波数の電流を流す電圧発生装置、および相間に流れる所定周波数の電流の大きさを検出する電流検出装置を設置する必要があり、多大な費用がかかる。

このように特許文献１，２に開示される技術では、構成が複雑であり、多大な費用がかかる。したがって、比較的簡単な構成で、費用を抑えて、断線を検出することができる技術が求められる。

このような技術として、スマートメータを用いて断線を検出する技術が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。スマートメータは、通信機能を備える検針端末装置であり、需要家と電力事業者との間で、電力使用量などのデータを送受信する。スマートメータを用いることによって検針の費用を抑えられることから、スマートメータの普及が進んでいる。

スマートメータを用いた断線検出を行う場合、スマートメータを備えるシステム（以下「スマートメータシステム」という場合がある）には、停電時用のバックアップ蓄電池は搭載されない。停電時用のバックアップ蓄電池を搭載しないスマートメータシステムでは、停電時にはスマートメータと通信不能となるので、スマートメータの通信状態に基づいて、遠隔で、通電状態であるのか、または停電状態であるのかを確認することができる。したがって、スマートメータの通信状態に基づいて断線を検出することができる。

特許文献３に開示される停電判定装置は、スマートメータに相当する通信端末を用いて、電柱に取付けられる柱上変圧器単位での停電を検出するように構成される。停電判定装置は、停電時に通信不能となる通信端末を対象として、中央装置からの通信確認結果に基づいて停電を判定する。

特開２００９−２４７１７３号公報 特許第３９３１１４６号公報 特開２０１１−１７６９３４号公報

スマートメータシステムで用いられるスマートメータの大半は単相用であるので、スマートメータが接続する単相用の柱上変圧器の接続相の断線、すなわち高圧配電線を構成する３線のうちの２線の断線については、特許文献３に開示される技術を用いて検出することができる。しかし、残り１線の断線については、さらに末端側に異なる接続相のスマートメータがない場合には、検出することができないという問題がある。

本発明の目的は、比較的簡単な構成で、配電線を構成する各線の断線を検出することができる断線検出装置を提供することである。

本発明の断線検出装置は、配電線の末端に接続され、無効電力を発生する無効電力発生部と、前記無効電力を発生させる電流であって、前記無効電力発生部に流れる電流の値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される前記電流の値に基づいて、前記配電線が断線しているか否かを判定する断線判定部とを備え、前記断線判定部は、前記電流検出部によって検出される前記電流の値が、予め定める基準電流値未満であると判断すると、前記配電線が断線していると判定し、前記電流検出部によって検出される前記電流の値が、前記基準電流値以上であると判断すると、前記配電線が断線していないと判定することを特徴とする。

本発明の断線検出装置によれば、配電線の末端に接続される無効電力発生部によって無効電力が発生される。この無効電力を発生させる電流であって、無効電力発生部を流れる電流の値が電流検出部によって検出される。検出された電流の値に基づいて、配電線が断線しているか否かが断線判定部によって判定される。断線判定部は、検出された電流の値が基準電流値未満であると判断すると、配電線が断線していると判定し、検出された電流の値が基準電流値以上であると判断すると、配電線が断線していないと判定する。このようにして配電線が断線しているか否かを判定することによって、比較的簡単な構成で、配電線を構成する各線の断線を検出することができる。

本発明の第１の実施の形態である断線検出装置１を備える配電系統システム１０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置１の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態である断線検出装置２を備える配電系統システム１１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置２の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態である断線検出装置２を備える配電系統システム１２の構成を示すブロック図である。 末端センサ１２０の接続状態の一例を示す図である。 末端センサ１２０の接続状態の他の例を示す図である。 末端センサ１２０の接続状態のさらに他の例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置２の処理手順を示すフローチャートである。 高圧配電線１０３の断線状況の一例を示す図である。 高圧配電線１０３の断線状況の他の例を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態である断線検出装置１を備える配電系統システム１０の構成を示すブロック図である。配電系統システム１０は、配電変電所１０１、遮断器１０２、高圧配電線１０３、単相配電用変圧器１０６および末端センサ１１０を備えて構成される。末端センサ１１０は、電流センサ１１１、コンデンサ１１２、断線判定部１１３および出力部１１４を備える。本実施の形態の断線検出装置１は、末端センサ１１０によって構成される。

高圧配電線１０３は、遮断器１０２を介して、配電変電所１０１から延設される。高圧配電線１０３は、分岐点１０４において、複数の高圧配電線１０３に分岐、すなわち枝分かれする。枝分かれした先の高圧配電線１０３には、さらに分岐点１０４が存在する場合がある。高圧配電線１０３は、放射状の構造になっている。分岐点１０４を経由して高圧配電線１０３を辿ると、最終的には高圧配電線１０３の末端１０５に到達する。

高圧配電線１０３は、配電変電所１０１の引き出し口を根とする木構造となっている。また、分岐点１０４に着目すると、分岐点１０４よりも負荷側の高圧配電線１０３は、分岐点１０４を根とする木構造となっている。

配電変電所１０１および遮断器１０２などの設備は、配電系統を構成する。各高圧配電線１０３には、配電系統から、位相が異なる複数の単相交流電力で構成される多相交流電力が送り出される。本実施の形態では、３つの単相交流電力で構成される三相交流電力が高圧配電線１０３に送り出される。

遮断器１０２は、配電変電所１０１から延設される高圧配電線１０３の本数と同数が設けられており、各高圧配電線１０３に直列に接続されている。遮断器１０２は、高圧配電線１０３の導通を制御する。遮断器１０２は、高圧配電線１０３の導通を可能とする閉路状態と、高圧配電線１０３の導通を遮断する開路状態とに切り替え可能に構成される。遮断器１０２は、配電時には閉路状態となる。すなわち、遮断器１０２が閉路状態であるとき、高圧配電線１０３には電流が流れる。遮断器１０２が閉路状態から開路状態に切替わると、高圧配電線１０３に流れる電流が遮断される。

高圧配電線１０３には、複数の単相配電用変圧器１０６が接続される。多相交流電力は、高圧配電線１０３および単相配電用変圧器１０６を介して、末端センサ１１０に供給される。多相交流電力を相ごとに供給するために、高圧配電線１０３は、複数の電線で構成される。多相交流電力は、配電系統から相ごとに、高圧配電線１０３の対応する電線（以下「単相配線」という場合がある）に供給される。本実施の形態では、高圧配電線１０３は、３本の単相配線を含む。これらの３本の単相配線に、三相交流電力が相ごとに供給される。

単相配電用変圧器１０６は、高圧配電線１０３を構成する複数の単相配線のうちのいずれか、または全てに接続される。本実施の形態では、単相配電用変圧器１０６は、三相交流電力の各相が供給される３本の単相配線のうちの２本に接続される。

末端センサ１１０は、高圧配電線１０３の末端部に設けられ、高圧配電線１０３の末端１０５に接続される。ここで、「末端部」とは、末端およびその周辺の部分をいう。末端センサ１１０は、末端検出部に相当する。

末端センサ１１０の電流センサ１１１は、高圧配電線１０３、コンデンサ１１２および断線判定部１１３に接続されている。コンデンサ１１２は、高圧配電線１０３の末端１０５に接続されている。コンデンサ１１２は、電流センサ１１１と高圧配電線１０３の末端１０５との間に介在される。電流センサ１１１は、コンデンサ１１２よりも配電系統側の高圧配電線１０３に直列に接続されている。断線判定部１１３は、出力部１１４に接続されている。

コンデンサ１１２は、無効電力を発生する。電流センサ１１１は、無効電力を発生させる電流であって、コンデンサ１１２に流れる電流の値（以下「無効電力の電流値」という場合がある）を計測する。電流センサ１１１は、計測した無効電力の電流値を断線判定部１１３に与える。コンデンサ１１２は、無効電力発生部に相当する。電流センサ１１１は、電流検出部に相当する。

断線判定部１１３は、たとえば中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称：ＣＰＵ）およびダイナミックランダムアクセスメモリ（Dynamic Random Access Memory；略称：ＤＲＡＭ）によって実現される。

断線判定部１１３は、電流センサ１１１から与えられた無効電力の電流値に基づいて、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線しているか否かを判定する。

さらに具体的に述べると、断線判定部１１３は、電流センサ１１１によって計測された無効電力の電流値が、予め定められる基準電流値未満であると判断すると、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線していると判定する。断線判定部１１３は、計測された無効電力の電流値が、予め定められる基準電流値以上であると判断すると、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線していないと判定する。基準電流値は、たとえば、コンデンサ１１２の定格電流値の半分の値に設定される。

断線判定部１１３は、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果を表す信号（以下「判定信号」という場合がある）を出力部１１４に与える。

出力部１１４は、断線判定部１１３によって判定される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果を出力する。具体的には、出力部１１４は、断線判定部１１３から与えられる判定信号に基づいて、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３の断線の状況を出力する。

出力部１１４は、たとえばディスプレイ装置によって実現される。出力部１１４がディスプレイ装置によって実現される場合、出力部１１４は、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３の断線の状況を表す文字または画像を表示画面に表示する。

出力部１１４は、ディスプレイ装置に限らず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカなどの音声発生装置、携帯電話端末装置または特定小電力無線機などによって実現されてもよい。

出力部１１４が、ＬＥＤによって実現される場合は、たとえばＬＥＤを点灯または点滅させる、あるいはＬＥＤの発光色を変えることによって、高圧配電線１０３の断線の状況を使用者に通知する。

出力部１１４が、音声発生装置によって実現される場合は、たとえば音声発生装置から出力する音声の種類を変えることによって、高圧配電線１０３の断線の状況を使用者に通知する。出力部１１４が、携帯電話端末装置または特定小電力無線機によって実現される場合は、たとえば断線の状況を上位システムに通知する。

末端センサ１１０の内部には、電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４の電源として、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から、電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４に、電力がそれぞれ供給される。充電池が設けられる場合は、充電池の比較的近い場所に設けられている単相配電用変圧器１０６の二次側から充電池に電力を供給するように構成することによって、充電池の充電を行う。

末端センサ１１０は、内部に電池または充電池を設けずに、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６の二次側から、電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４に直接電力をそれぞれ供給するように構成されてもよい。

この場合に、電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４に、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給する理由は、以下の通りである。末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３と同じ相、たとえばＲ相を含む２線に接続する単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給すると、Ｒ相が断線したときに、電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４への電力の供給も停止してしまう。これによって、高圧配電線１０３の断線を検出することができなくなるからである。

図２は、本発明の第１の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置１の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの各処理は、断線検出装置１、具体的には、断線検出装置１である末端センサ１１０を構成する電流センサ１１１、断線判定部１１３および出力部１１４によって実行される。図２に示すフローチャートでは、断線検出装置１である末端センサ１１０に電力が供給されると処理が開始され、ステップＳ１に移行する。

ステップＳ１において、電流センサ１１１は、コンデンサ１１２に流れる電流の値を無効電力の電流値として計測して、計測した電流値を表す電流値信号を断線判断部１１３に与える。無効電力の電流値を計測すると、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、断線判定部１１３は、電流センサ１１１によって計測された無効電力の電流値と、予め定められる基準電流値とを比較して、ステップＳ３に移行する。基準電流値は、たとえば、コンデンサ１１２の定格電流値の半分の値に設定される。

ステップＳ３において、断線判定部１１３は、ステップＳ２における比較結果に基づいて、電流センサ１１１によって計測された無効電力の電流値が、基準電流値未満であるか否かを判断する。断線判定部１１３は、計測された無効電力の電流値が基準電流値未満であると判断すると、ステップＳ４に移行し、計測された無効電力の電流値が基準電流値以上であると判断すると、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ４において、断線判定部１１３は、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線していると判定して、断線している旨の判定結果を表す判定信号を出力部１１４に与える。出力部１１４がディスプレイ装置によって実現される場合、断線判定部１１３は、判定信号とともに、ステップＳ１で計測された無効電力の電流値と、ステップＳ２で用いた基準電流値とを出力部１１４に与える。ステップＳ４の処理が終了すると、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ５において、断線判定部１１３は、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線していないと判定して、断線していない旨の判定結果を表す判定信号を出力部１１４に与える。出力部１１４がディスプレイ装置によって実現される場合、断線判定部１１３は、判定信号とともに、ステップＳ１で計測された無効電力の電流値と、ステップＳ２で用いた基準電流値とを出力部１１４に与える。ステップＳ５の処理が終了すると、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、出力部１１４は、断線判定部１１３から与えられる判定信号に基づいて、断線の状況を出力する。たとえば、出力部１１４がディスプレイ装置によって実現される場合、出力部１１４であるディスプレイ装置は、断線の有無、計測された無効電力の電流値、および基準電流値を、表示画面に表示する。

出力部１１４がＬＥＤによって実現される場合、出力部１１４は、たとえば、断線しているときには発光し、断線していないときには発光しないように構成される。すなわち、末端センサ１１０は、自センサ１１０が接続している高圧配電線１０３が断線しているときには、出力部１１４であるＬＥＤを点灯させ、自センサ１１０が接続している高圧配電線１０３が断線していないときには、出力部１１４であるＬＥＤを点灯させないように構成される。

また出力部１１４が音声発生装置によって実現される場合、出力部１１４は、たとえば、断線しているときには警告音を発生し、断線していないときには警告音を発生しないように構成される。すなわち、末端センサ１１０は、自センサ１１０が接続している高圧配線電１０３が断線しているときには、出力部１１４である音声発生装置から警告音を発生させ、自センサ１１０が接続している高圧配電線１０３が断線していないときには、出力部１１４である音声発生装置から警告音を発生させないように構成される。

出力部１１４が携帯電話端末装置、または特定小電力無線機によって実現される場合、出力部１１４は、たとえば、断線しているときにはその旨を上位システムに通知し、断線していないときにはその旨を上位システムに通知するか、または通知自体を行わないように構成される。

以上のように本実施の形態によれば、高圧配電線１０３の末端１０５に接続される無効電力発生部であるコンデンサ１１２によって、無効電力が発生される。この無効電力を発生させる電流であってコンデンサ１１２に流れる電流の値が、無効電力の電流値として、電流センサ１１１によって検出される。検出された無効電力の電流値に基づいて、高圧配電線１０３が断線しているか否かが断線判定部１１３によって判定される。

断線判定部１１３は、無効電力の電流値が基準電流値未満であると判断すると、末端センサ１１０が接続されている高圧配電線１０３が断線していると判定する。断線判定部１１３は、無効電力の電流値が基準電流値以上であると判断すると、末端センサ１１０が接続される高圧配電線１０３が断線していないと判定する。

このようにして高圧配電線１０３が断線しているか否かを判定することによって、比較的簡単な構成で、高圧配電線１０３を構成する各線の断線を検出することができる。具体的には、高圧配電線１０３の末端１０５に取付けた無効電力発生部であるコンデンサ１１２に流れる電流の値を検出するだけで、その高圧配電線１０３が断線しているか否かを判定することができる。

高圧配電線１０３の断線の検出は、本実施の形態の構成に限らず、高圧配電線１０３の末端１０５で、電圧または電流の有無を検出することができれば可能である。しかし、電圧を計測する場合には、電圧計が必要である。さらに電圧計だけでなく、６６００Ｖから２００Ｖに降圧させる変圧器も必要となる。また、電流センサを取付けて電流を検出する場合には、高圧配電線１０３の末端１０５に負荷がかかっていなければならない。このような負荷は、電力を消費するだけでなく、熱および光を常時発生させてしまうという問題がある。

これに対し、本実施の形態では、前述のように、高圧配電線１０３の末端１０５に取付けたコンデンサ１１２に流れる無効電力の電流値を検出するだけで、その高圧配電線１０３が断線しているか否かを判定することができるので、高圧配電線１０３の断線を検出するときに電圧計は不要である。また変圧器も不要となるので、電圧計および変圧器を設置する費用が不要となる。したがって、比較的安価に、高圧配電線１０３の断線を検出することができる。

また本実施の形態では、高圧配電線１０３の断線を検出するために、余分な電力を消費する必要がないので、消費電力の増加を抑えて、高圧配電線１０３の断線を検出することができる。また本実施の形態では、高圧配電線１０３を検出するときの熱および光の発生を抑えることができる。

また本実施の形態では、末端センサ１１０は、出力部１１４を備える。これによって、断線判定部１１３によって判定される、高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果、すなわち高圧配電線１０３の断線の状況を、使用者または上位のシステムに通知することができる。

＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態である断線検出装置２を備える配電系統システム１１の構成を示すブロック図である。本実施の形態の配電系統システム１１は、前述の第１の実施の形態の配電系統システム１０と構成が類似しているので、同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

前述の第１の実施の形態では、末端センサ１１０が設置されている場所で個別に断線の状況を出力するように構成される場合について説明した。本発明の第２の実施の形態では、以下の構成によって、各末端センサの情報を収集し、リアルタイムで遠隔かつ広範囲にわたる断線検出を可能としている。

配電系統システム１１は、配電変電所１０１、遮断器１０２、高圧配電線１０３、単相配電用変圧器１０６、末端センサ１２０、通信網１２４および断線検出サーバ１２５を備えて構成される。本実施の形態の断線検出装置２は、末端センサ１２０および断線検出サーバ１２５を含んで構成される。断線検出サーバ１２５は、末端センサ１２０から離隔して設けられる。

本実施の形態の末端センサ１２０は、前述の第１の実施の形態の末端センサ１１０と構成が異なる。本実施の形態では、末端センサ１２０は、電流センサ１１１、コンデンサ１１２および通信機１２３を備える。末端センサ１２０は、末端検出部に相当する。通信機１２３は、末端通信部に相当する。

断線検出サーバ１２５は、通信部１２６、データ記憶部１２７、断線判定部１２８および出力部１２９を備える。断線検出サーバ１２５の通信部１２６は、サーバ通信部に相当する。

末端センサ１２０は、高圧配電線１０３の末端１０５に接続されている。末端センサ１２０の電流センサ１１１は、コンデンサ１１２および通信機１２３に接続されている。通信機１２３は、通信網１２４を介して、断線検出サーバ１２５の通信部１２６に接続されている。

電流センサ１１１は、コンデンサ１１２に流れる電流の値を無効電力の電流値として計測し、計測した無効電力の電流値を通信機１２３に与える。

通信機１２３は、たとえば、携帯電話端末装置または特定小電力無線機によって実現される。通信機１２３は、末端センサを識別するための識別子（Identifier；略称：ＩＤ）を表す末端センサＩＤを有している。通信機１２３は、末端センサＩＤと、電流センサ１１１から与えられた無効電力の電流値とを、通信網１２４を経由して、断線検出サーバ１２５の通信部１２６に送信する。

末端センサ１２０の内部には、電流センサ１１１および通信機１２３の電源として、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から、電流センサ１１１および通信機１２３に、電力がそれぞれ供給される。充電池が設けられる場合は、充電池の比較的近い場所に設けられている単相配電用変圧器１０６の二次側から充電池に電力を供給するように構成することによって、充電池の充電を行う。

末端センサ１２０は、内部に電池または充電池を設けずに、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６の二次側から、電流センサ１１１および通信機１２３に直接電力をそれぞれ供給するように構成されてもよい。

電流センサ１１１および通信機１２３に、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続する単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給する理由は、以下の通りである。末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３と同じ相、たとえばＲ相を含む２線に接続する単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給すると、Ｒ相が断線したときに、電流センサ１１１および通信機１２３への電力の供給も停止してしまう。これによって、高圧配電線１０３の断線を検出することができなくなるからである。

断線検出サーバ１２５は、たとえばパーソナルコンピュータ（Personal Computer；略称：ＰＣ）などの計算機によって実現される。通信部１２６は、たとえばネットワークインターフェース装置によって実現される。通信部１２６は、データ記憶部１２７に接続されている。通信部１２６は、末端センサ１２０の通信機１２３から送信される末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを受信する。通信部１２６は、受信した末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを、データ記憶部１２７に与える。

データ記憶部１２７は、たとえば磁気ディスク装置によって実現される。データ記憶部１２７は、断線判定部１２８に接続されている。データ記憶部１２７は、通信部１２６から与えられた末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを記憶する。

断線判定部１２８は、たとえばＣＰＵおよびＤＲＡＭによって実現される。断線判定部１２８は、出力部１２９に接続されている。断線判定部１２８は、データ記憶部１２７に記憶されている各末端センサ１２０における無効電力の電流値に基づいて、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３が断線しているか否かを判定する。

断線判定部１２８は、前述の第１の実施の形態における断線判定部１１３と同様に、無効電力の電流値が、予め定められる基準電流値未満であると判断すると、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３が断線していると判定する。断線判定部１２８は、無効電力の電流値が、予め定められる基準電流値以上であると判断すると、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３が断線していないと判定する。断線判定部１２８は、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果を表す判定信号を出力部１２９に与える。

出力部１２９は、断線判定部１２８によって判定される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果を出力する。具体的には、出力部１２９は、断線判定部１２８から与えられる判定信号に基づいて、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３の断線の状況を出力する。

出力部１２９は、たとえばディスプレイ装置、印刷装置または磁気ディスク装置によって実現される。出力部１２９が、たとえばディスプレイ装置によって実現される場合は、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３の断線の状況を表す文字または画像をディスプレイ装置に表示する。

出力部１２９が、印刷装置によって実現される場合は、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３の断線の状況を表す文字または画像を、印刷装置によって印刷媒体である記録紙などに印刷する。出力部１２９が、磁気ディスク装置によって実現される場合、出力部１２９は、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３の断線の状況を表す情報を、磁気記録媒体である磁気ディスクに記録する。

図４は、本発明の第２の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置２の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの各処理は、断線検出装置２、具体的には末端センサ１２０を構成する電流センサ１１１および通信機１２３、ならびに断線検出サーバ１２５を構成する通信部１２６、データ記憶部１２７、断線判定部１２８および出力部１２９によって実行される。図４に示すフローチャートでは、断線検出装置２を構成する末端センサ１２０および断線検出サーバ１２５に電力が供給されると処理が開始され、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、電流センサ１１１は、コンデンサ１１２に流れる電流の値を無効電力の電流値として計測する。電流センサ１１１によって計測された無効電力の電流値は、通信機１２３に与えられる。無効電力の電流値を計測すると、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、通信機１２３は、末端センサ１２０の末端センサＩＤと、電流センサ１１１から与えられた無効電力の電流値とを、通信網１２４を介して、断線検出サーバ１２５の通信部１２６に送信する。通信機１２３の通信頻度は、たとえば１分間に１回とする。末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを断線検出サーバ１２５の通信部１２６に送信すると、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、断線検出サーバ１２５の通信部１２６は、末端センサ１２０の通信機１２３から送信された、末端センサ１２０の末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを受信する。通信部１２６は、受信した末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを、データ記憶部１２７に与える。末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを受信すると、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、データ記憶部１２７は、通信部１２６から与えられる末端センサ１２０の末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを、記憶する。末端センサＩＤと、無効電力の電流値とを記憶すると、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、断線判定部１２８は、データ記憶部１２７に記憶した末端センサ１２０の末端センサＩＤ毎に、データ記憶部１２７に記憶された無効電力の電流値と、予め定められる基準電流値とを比較して、ステップＳ１６に移行する。基準電流値は、たとえば、コンデンサ１１２の定格電流値の半分に設定される。基準電流値は、末端センサ１２０毎に決められてもよいし、全ての末端センサ１２０で共通した値としてもよい。

ステップＳ１６において、断線判定部１２８は、各末端センサＩＤについて、電流センサ１１１によって計測された電流値が、基準電流値未満であるか否かを判断する。計測された電流値が基準電流値未満であると判断された場合は、ステップＳ１７に移行し、計測された電流値が基準電流値以上であると判断された場合は、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１７において、断線判定部１２８は、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３が断線していると判定して、断線している旨の判定結果を表す判定信号を出力部１２９に与える。末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３が断線していると判定すると、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１８において、断線判定部１２８は、末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３が断線していないと判定して、断線していない旨の判定結果を表す判定信号を出力部１２９に与える。末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３が断線していないと判定すると、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９において、出力部１２９は、断線判定部１２８から与えられる判定信号に基づいて、断線の状況を出力する。表１に、出力部１２９によって出力されるデータの一例を示す。たとえば、出力部１２９がディスプレイ装置によって実現される場合、出力部１２９は、以下の表１に示すようなデータリストを出力して表示画面に表示させる。これによって、いずれの末端センサ１２０に接続する高圧配電線１０３が断線しているかを、使用者に通知することができる。

以上のように本実施の形態によれば、高圧配電線１０３の末端部に設けられる末端センサ１２０と、末端センサ１２０から離隔して設けられる断線検出サーバ１２５とを備えて、断線検出装置２が構成される。これによって、各末端センサ１２０で取得される情報を、断線検出サーバ１２５によって収集することができる。したがって、第１の実施の形態の効果に加えて、リアルタイムで遠隔かつ広範囲にわたって、比較的安価に、高圧配電線１０３の断線検出を行うことができる。

また本実施の形態では、断線検出サーバ１２５は、出力部１２９を備える。これによって、断線判定部１２８によって判定される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果、すなわち高圧配電線１０３の断線の状況を、使用者または上位のシステムに通知することができる。

以上に述べた本実施の形態では、末端センサ１２０の通信機１２３は、電流センサ１１１によって計測される無効電力の電流値を、断線検出サーバ１２５に送信するように構成される。末端センサ１２０の通信機１２３は、これに限定されず、第１の実施の形態における断線判定部１１３と同様の断線判定部を備えて、断線判定部によって判定される高圧配電線１０３が断線しているか否かの判定結果を、断線検出サーバ１２５に送信するように構成されてもよい。

この場合、断線検出サーバ１２５は、断線判定部１２８を備えなくてよい。断線検出サーバ１２５の出力部１２９は、末端センサ１２０から送信されて通信部１２６で受信された判定結果を出力する。

＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の第３の実施の形態である断線検出装置２を備える配電系統システム１２の構成を示すブロック図である。本実施の形態の配電系統システム１２は、前述の第２の実施の形態の配電系統システム１１と構成が類似しているので、同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

配電系統システム１２は、配電変電所１０１、遮断器１０２、高圧配電線１０３、単相配電用変圧器１０６、需要家１０７、末端センサ１２０、通信網１２４および断線検出サーバ１２５を備えて構成される。需要家１０７は、通信機能付検針端末装置（以下「通信機能付検針端末」という場合がある）１０８および負荷設備１０９を備える。単相配電用変圧器１０６は、変圧部に相当する。通信機能付検針端末１０８は、検針部に相当し、スマートメータとして機能する。末端センサ１２０および断線検出サーバ１２５は、断線検出装置２を構成する。

高圧配電線１０３には、単相配電用変圧器１０６が接続されている。単相配電用変圧器１０６の二次側は、需要家１０７の通信機能付検針端末１０８に接続されている。通信機能付検針端末１０８は、負荷設備１０９に接続されている。

通信機能付検針端末１０８は、通信機能を備える検針端末装置であり、需要家１０７が消費した有効電力量を、予め定める周期で計測する。需要家１０７が消費した有効電力量は、具体的には、需要家構内に設けられる負荷設備１０９が消費した有効電力量である。有効電力量は、多相交流電力の相ごとに計測される。すなわち通信機能付検針端末１０８は、負荷設備１０９で消費された有効電力量である消費電力量を、多相交流電力の相ごとに周期的に計測する。

通信機能付検針端末１０８は、通信機能を備える。通信機能付検針端末１０８は、予め定める通信回線によって、たとえば、電力事業者の営業所などに設けられる自動検針親局に接続されている。通信機能付検針端末１０８は、計測した有効電力量の計測値、すなわち消費電力量の計測結果を、通信回線を介して、自動検針親局に送信する。これによって通信機能付検針端末１０８は、有効電力量の計測値を自動検針親局に通知する。自動検針親局は、通信機能付検針端末１０８から通信回線を介して送信された有効電力量の計測値を受信する。自動検針親局は、受信した有効電力量の計測値を記録する。

需要家１０７の内部には電池または充電池を設けずに、通信機能付検針端末１０８が接続される単相配電用変圧器１０６から、通信機能付検針端末１０８に電力を供給するようにする。停電によって単相配電用変圧器１０６への電力の供給が停止した場合、単相配電用変圧器１０６の二次側への電力の供給も停止するので、通信機能付検針端末１０８は、通信が不可能な状態となる。

したがって、図示しない上位の検針システムでは、通信機能付検針端末１０８の通信状態から、高圧配電線１０３を構成する３本の単相配線（以下「単相３線」という場合がある）のうち、単相配電用変圧器１０６が接続される２本の単相配線（以下「２線」という場合がある）の電源側の断線を確認することができる。

図６は、末端センサ１２０の接続状態の一例を示す図である。図６では、高圧配電線１０３の末端１０５ａに単相配電用変圧器１０６ａが接続されていて、かつ単相配電用変圧器１０６ａの二次側に通信機能付検針端末１０８を介して負荷設備１０９を備える需要家１０７が接続されている場合を示している。この場合、高圧配電線１０３を構成する単相３線のうち、単相配電用変圧器１０６ａが接続される２線については、通信機能付検針端末１０８の通信状態によって断線を検出することができるので、残り１線の末端に末端センサ１２０を接続する。

この場合、電流センサ１１１および通信機１２３の電源として、末端センサ１２０の内部に、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から、電流センサ１１１および通信機１２３に、電力がそれぞれ供給される。充電池が設けられる場合は、単相配電用変圧器１０６ａの二次側から充電池に電力を供給するように構成することによって、充電池の充電を行う。

末端センサ１２０は、内部に電池または充電池を設けずに、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６ａの二次側から、電流センサ１１１および通信機１２３に直接電力をそれぞれ供給するように構成されてもよい。

図７は、末端センサ１２０の接続状態の他の例を示す図である。図７では、高圧配電線１０３の末端１０５ｂに単相配電用変圧器１０６ｂが接続されているが、単相配電用変圧器１０６ｂの二次側に、通信機能付検針端末１０８を介して負荷設備１０９を備える需要家１０７が接続されていない場合を示している。

この場合、高圧配電線１０３を構成する３線の末端にそれぞれ末端センサ１２０を接続する。図７では、高圧配電線１０３を構成する３線のうちの１線の末端１０５ｂに末端センサ１２０が接続されるように記載しているが、実際には、３線の末端にそれぞれ末端センサ１２０が接続される。

高圧配電線１０３を構成する単相３線のうち、単相配電用変圧器１０６ｂが接続される２線のいずれかに接続する末端センサ１２０については、電流センサ１１１および通信機１２３の電源として、末端センサ１１０の内部に、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から電流センサ１１１および通信機１２３に、電力がそれぞれ供給される。充電池が設けられる場合は、単相配電用変圧器１０６ｂから電力を供給することによって、充電を行う。

残り１線に接続する末端センサ１２０については、電流センサ１１１および通信機１２３の電源として、末端センサ１２０の内部に、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から電流センサ１１１および通信機１２３に、電力がそれぞれ供給される。充電池が設けられる場合は、充電池の比較的近い場所に設けられている単相配電用変圧器１０６の二次側から電力を供給することによって、充電を行う。

末端センサ１２０は、内部に電池または充電池を設けずに、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続する単相配電用変圧器１０６の二次側から、電流センサ１１１および通信機１２３に直接電力をそれぞれ供給するように構成されてもよい。

この場合、電流センサ１１１および通信機１２３に、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給する理由は、以下の通りである。末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と同じ相、たとえばＲ相、Ｓ相およびＴ相のうちのＲ相を含む２線に接続する単相配電用変圧器１０６の二次側から直接電力を供給すると、Ｒ相が断線したときに、電流センサ１１１および通信機１２３への電力の供給も停止してしまう。これによって、高圧配電線１０３の断線を検出することができなくなるからである。

図８は、末端センサ１２０の接続状態のさらに他の例を示す図である。図８では、配電線の末端１０５ｃに単相配電用変圧器１０６が接続されていない場合を示している。この場合、高圧配電線１０３の３線の末端にそれぞれ末端センサ１２０を接続する。図８では、高圧配電線１０３を構成する３線のうちの１線の末端１０５ｃに末端センサ１２０が接続されるように記載しているが、実際には、３線の末端にそれぞれ末端センサ１２０が接続される。

この場合、通信機１２３の電源として、末端センサ１２０の内部に、電池または充電池が設けられる。これによって、電池または充電池から通信機１２３に、電力が供給される。充電池が設けられる場合は、充電池の比較的近い場所に設けられる単相配電用変圧器１０６ｃの二次側から電力を供給することによって、充電を行う。

末端センサ１２０は、内部に電池または充電池を設けずに、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続する単相配電用変圧器１０６ｃの二次側から、通信機１２３に直接電力を供給するように構成されてもよい。

この場合、通信機１２３に、末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と異なる相の２線に接続される単相配電用変圧器１０６ｃの二次側から直接電力を供給する理由は、以下の通りである。末端センサ１２０が接続される高圧配電線１０３と同じ相、たとえばＲ相を含む２線に接続する単相配電用変圧器１０６ｃの二次側から直接電力を供給すると、Ｒ相が断線したときに、電流センサ１１１および通信機１２３への電力の供給も停止してしまう。これによって、高圧配電線１０３の断線を検出することができなくなるからである。

図９は、本発明の第３の実施の形態における断線検出処理に関する断線検出装置２の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートの各処理は、検針システムおよび断線検出装置２によって実行される。具体的には、検針システムと、末端センサ１２０を構成する電流センサ１１１および通信機１２３と、断線検出サーバ１２５を構成する通信部１２６、データ記憶部１２７、断線判定部１２８および出力部１２９とによって実行される。

図９に示すフローチャートでは、検針システムと、断線検出装置２を構成する末端センサ１２０および断線検出サーバ１２５とに電力が供給されると処理が開始され、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１において、検針システムは、スマートメータを用いた断線検出を行う。具体的には、検針システムは、スマートメータである通信機能付検針端末１０８の通信状態から、高圧配電線１０３の断線検出を行う。

通信機能付検針端末１０８が接続する単相配電用変圧器１０６は、高圧配電線を構成する単相３線のうち、２線に接続している。電源側で、この２線のうちの少なくとも１線が断線すると、単相配電用変圧器１０６への電力の供給が停止し、通信機能付検針端末１０８も電力の供給が停止されて、通信ができなくなる。

上位の検針システムでは、通信機能付検針端末１０８と通信ができなくなった場合に、その通信機能付検針端末１０８およびそれに接続される単相配電用変圧器１０６が停電したものと判定し、通信不可となった通信機能付検針端末１０８の電源側の高圧配電線１０３が断線したものと判定する。

ステップＳ２２において、検針システムは、ステップＳ２１で断線を検出した通信機能付検針端末１０８が接続する単相配電用変圧器１０６を特定する。本実施の形態では、この単相配電用変圧器１０６は、停電していると判定する。

ステップＳ２３において、断線検出装置２は、前述の第２の実施の形態で示した末端センサ１２０による断線検出を行う。

ステップＳ２４において、断線検出装置２は、断線を検出した末端センサ１２０が接続する高圧配電線１０３を特定する。本実施の形態では、この高圧配電線１０３は断線していると判定する。

ステップＳ２５において、配電系統システム１２は、ステップＳ２２で特定された停電している単相配電用変圧器１０６と、ステップＳ２４で特定された断線している高圧配電線１０３と、上位の配電系統管理システムに記憶されている配電系統の接続情報とから、断線エリアを特定する。

図１０は、高圧配電線１０３の断線状況の一例を示す図である。図１０では、末端センサ１２０ｂでＲ相の断線が検出され、それ以外では断線および停電が検出されなかった場合、すなわち、末端センサ１２０ｂのみでＲ相の断線が検出され、他の末端センサ１２０ａで断線が検出されず、いずれの単相配電用変圧器１０６ｄ〜１０６ｉの停電も検出されなかった場合を示している。この場合、少なくとも末端センサ１２０ｂよりも電源側のＲ相で断線しているが、単相配電用変圧器１０６ｈの電源側では、Ｒ相は断線していないことがわかる。

したがって、エリア２０１のどこかでＲ相が断線していると推測することができる。仮に、末端センサ１２０ｂが設置されていなければ、この断線は検出することができないので、末端センサ１２０ｂによって、断線を検出可能なエリアを拡大する効果があることがわかる。

図１１は、高圧配電線１０３の断線状況の他の例を示す図である。図１１に示すように、末端センサ１２０ｂでＲ相の断線が検出され、かつ単相配電用変圧器１０６ｇおよび単相配電用変圧器１０６ｈの停電が検出され、それ以外では断線および停電が検出されなかった場合、少なくとも単相配電用変圧器１０６ｇよりも電源側でＲ相が断線しているが、末端センサ１２０ｄよりも電源側では、Ｒ相は断線していないことがわかる。

したがって、エリア２０２のどこかでＲ相が断線していると推測することができる。仮に、末端センサ１２０ｄが設置されていなければ、この断線は、エリア２０２に加えてエリア２０３も断線のエリアの候補となるので、末端センサ１２０ｄによって、断線のエリアをより詳細に特定する効果があることがわかる。

ステップＳ２６において、断線の状況を出力する。たとえば、出力部１２９がディスプレイ装置である場合は、断線しているエリアと、単相３線のうちのいずれの高圧配電線１０３が断線しているかを、使用者に提示する。

以上のように本実施の形態によれば、第１および第２の実施の形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。本実施の形態では、スマートメータを用いた断線検出では検出できないエリアについても、末端センサによる断線検出で断線を検出することができる。したがって、安価な構成で、断線を検出可能なエリアを拡大するとともに、断線エリアのより詳細な特定を行うことができる。

本発明の第３の実施の形態では、前述の第２の実施の形態と異なる部分について述べたが、これに限らず、需要家１０７、通信機能付検針端末１０８、負荷設備１０９以外を第１の実施の形態と同様に構成して実現されてもよい。

以上に述べた第１〜第３の実施の形態では、末端センサ１１０，１２０は、無効電力発生部として、コンデンサ１１２を備える。無効電力発生部は、コンデンサ１１２に限定されない。無効電力発生部として、コンデンサ１１２に代えて、たとえば、リアクトルなどを備えてもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。

１０，１１，１２ 配電系統システム、１０１ 配電変電所、１０２ 遮断器、１０３ 高圧配電線、１０４ 分岐点、１０５ 配電線の末端、１０６ 単相配電用変圧器、１０７ 需要家、１０８ 通信機能付検針端末装置、１０９ 負荷設備、１１０，１２０ 末端センサ、１１１ 電流センサ、１１２ コンデンサ、１１３，１２８ 断線判定部、１１４，１２９ 出力部、１２３ 通信機、１２４ 通信網、１２５ 断線検出サーバ、１２６ 通信部、１２７ データ記憶部。

Claims (5)

1. 配電線の末端に接続され、無効電力を発生する無効電力発生部と、
   前記無効電力を発生させる電流であって、前記無効電力発生部に流れる電流の値を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出される前記電流の値に基づいて、前記配電線が断線しているか否かを判定する断線判定部とを備え、
   前記断線判定部は、
   前記電流検出部によって検出される前記電流の値が、予め定める基準電流値未満であると判断すると、前記配電線が断線していると判定し、
   前記電流検出部によって検出される前記電流の値が、前記基準電流値以上であると判断すると、前記配電線が断線していないと判定することを特徴とする断線検出装置。
2. 前記断線判定部によって判定される、前記配電線が断線しているか否かの判定結果を出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１に記載の断線検出装置。
3. 前記配電線の末端部に設けられ、前記無効電力発生部と、前記電流検出部と、前記電流検出部によって検出される前記電流の値を送信する末端通信部とを含む末端検出部と、
   前記末端検出部から離隔して設けられ、前記末端通信部から送信される前記電流の値を受信するサーバ通信部と、前記サーバ通信部によって受信される前記電流の値に基づいて、前記配電線が断線しているか否かを判定する前記断線判定部とを含む断線検出サーバとを備えることを特徴とする請求項１に記載の断線検出装置。
4. 前記断線検出サーバは、前記断線判定部によって判定される前記配電線が断線しているか否かの判定結果を出力する出力部を含むことを特徴とする請求項３に記載の断線検出装置。
5. 前記配電線は、位相が異なる３つの単相交流電力で構成される三相交流電力の各相の単相交流電力を伝送する３本の単相配線を含み、
   前記３本の単相配線のうち、
   ２本の単相配線の末端には、前記三相交流電力を変圧して負荷設備に供給する変圧部と、前記変圧部から与えられる電力で駆動され、前記負荷設備で消費される電力量を計測する検針部とが接続され、前記検針部の通電状態に基づいて、前記２本の単相配線が断線しているか否かが判定され、
   前記２本の単相配線を除く残余の１本の単相配線の末端には、前記無効電力発生部が接続され、前記断線判定部によって、前記残余の１本の単相配線が断線しているか否かが判定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の断線検出装置。

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