JP2018084474A

JP2018084474A - 電線監視システム

Info

Publication number: JP2018084474A
Application number: JP2016227410A
Authority: JP
Inventors: 雅樹三田; Masaki Mita
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-31

Abstract

【課題】電力系統の電線についてより優れた雪害対策を講じることが可能な電線監視システムを提供する。
【解決手段】電線監視システムは、電力系統の電線に関する物理量を測定する第１のセンサと、前記第１のセンサの測定結果を送信する第１の送信部とを備え、前記第１のセンサは、前記電線の振動の大きさの演算に用いる第１の物理量を少なくとも測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電線監視システムに関する。

電力系統の停電の原因の１つとして、ギャロッピングが報告されている。ギャロッピングは、電線に着氷雪し空力的に不安的になった時に強い風が作用し、送電線固有の振動数と同調することで送電線が大振幅かつ低周波数で自励振動する現象である、と定義されている（非特許文献１（原子力安全・保安部会電力安全小委員会、”今後の雪害対策のあり方について”、２００７年１月）参照）。

原子力安全・保安部会電力安全小委員会、"今後の雪害対策のあり方について"、２００７年１月イー・フェルナンデス（Ｅ．Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ）、外４名、"レビュー・オブ・ダイナミック・ライン・レーティング・システムズ・フォー・ウィンド・パワー・インテグレーション（Ｒｅｖｉｅｗｏｆｄｙｎａｍｉｃｌｉｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）"、リニューアブル・アンド・サステナブル・エナジー・レビュース（ＲｅｎｅｗａｂｌｅａｎｄＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ）、２０１６年、第５３巻、Ｐ．８０−９２

このようなギャロッピングの対策として、非特許文献１には、図１０〜図１３に示すような各種手法が開示されている。

しかしながら、このような方法では、材料費および取り付け工事費が高額になる可能性がある。また、送電線および鉄塔の強度を検討したり、風圧荷重を検討したりする必要がある。また、既設の電線に新たな部品等を取り付けることができない場合がある。また、部品等の取り付けのために鉄塔の強度を増す必要が生じる場合がある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力系統の電線についてより優れた雪害対策を講じることが可能な電線監視システムを提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電線監視システムは、電力系統の電線に関する物理量を測定する第１のセンサと、前記第１のセンサの測定結果を送信する第１の送信部とを備え、前記第１のセンサは、前記電線の振動の大きさの演算に用いる第１の物理量を少なくとも測定する。

本発明は、このような特徴的な処理部を備える電線監視システムとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現することができる。また、電線監視システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。

本発明によれば、電力系統の電線についてより優れた雪害対策を講じることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの適用例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの詳細な構成を示す図である。図４は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの評価処理の一例を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの解決方法の一例を説明するための図である。図６は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの解決方法の他の例を説明するための図である。図７は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例１を示す図である。図８は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例２を示す図である。図９は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの変形例の構成を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、電力系統の電線に関する物理量を測定する第１のセンサと、前記第１のセンサの測定結果を送信する第１の送信部とを備え、前記第１のセンサは、前記電線の振動の大きさの演算に用いる第１の物理量を少なくとも測定する。

このような構成により、センサを取り付けるだけの簡単な構成で、工事コストおよび検討コストの増大を抑制しながら、電力系統におけるギャロッピングの発生を判断するための適切な情報を取得し、地絡事故および短絡事故による停電等の兆候を検知することができる。したがって、電力系統の電線についてより優れた雪害対策を講じることができる。

（２）好ましくは、前記電線が受ける風に関する量の推定に用いる第２の物理量を少なくとも測定する第２のセンサと、前記第２のセンサの測定結果を送信する第２の送信部とをさらに備える。

このように、電線の振動の大きさに基づくギャロッピングの発生の判断において、周辺環境等に関する第２の物理量を補助的に用いて判断する構成により、単に振幅等の振動の大きさを用いて判断する構成と比べて、ギャロッピングの発生をより的確に判断することができる。

（３）より好ましくは、前記第１のセンサは、前記第１の物理量を局所的に測定し、前記電線監視システムは、さらに、前記第１の送信部によって送信された前記測定結果を取得する収集装置を備え、前記第２のセンサは、前記収集装置に接続され、前記収集装置は、前記第２の送信部として、前記第２のセンサの測定結果を取得して送信する。

このような構成により、たとえば、測定対象の種々の物理量のうち、電線の近傍において局所的な計測が求められる物理量を第１のセンサの測定対象とし、また、場所による変化が小さくかつ電線から離れた位置で計測可能な物理量たとえば日射量および大気温を第２のセンサの測定対象にすることができるので、第１の送信部に相当する装置を各電線の近傍に配置しながら、収集装置を設置する場所を自由に設定することができる。これにより、たとえば、収集装置が携帯電話基地局の少ない僻地に設けられる場合においても、電波環境の良い位置に収集装置を設置することができるので、携帯電話基地局等との通信を安定化することができる。したがって、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことができる。

（４）好ましくは、前記第１のセンサの測定結果を受信して処理する監視装置をさらに備え、前記監視装置は、前記振動の大きさの演算を行い、演算結果に基づくギャロッピングの評価を行う。

このような構成により、簡単な構成で電線の振動に関する演算のための情報を取得するとともに、適切な値に基づいて電力系統におけるギャロッピングの発生を判断することができる。

（５）より好ましくは、複数回線の前記電線が設けられ、前記監視装置は、前記ギャロッピングの評価結果に基づいて、前記複数回線における対象回線の前記電線の電流容量の調整値を決定する。

このような構成により、たとえばダイナミックラインレーティングの仕組みを利用して、対象となる回線の電流容量を大きくし、当該回線における電線の温度を上昇させるができる。これにより、着雪または着氷を除去し、ギャロッピングを効果的に抑制することができる。また、着雪または着氷を除去することにより、鉄塔の損傷および電線の断線を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの構成を示す図である。

図１を参照して、電線監視システム３０１は、複数の接触ユニット１０１と、収集ユニット１５１と、監視装置１７１とを備える。接触ユニット１０１は、センサ１１１と、転送装置（第１の送信部および第２の送信部）１６１とを含む。収集ユニット１５１は、センサ１２１と、収集装置（第２の送信部）１８１とを含む。

図１では、１つの収集ユニット１５１を代表的に示しているが、複数の収集ユニット１５１が設けられてもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの適用例を示す図である。図１および図２を参照して、収集ユニット１５１は、たとえば鉄塔２に設けられる。

電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗは、それぞれ、電力系統におけるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電線であり、複数の鉄塔２により支持されている。電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗにより１つの回線３が構成される。図２では、１つの回線３を代表的に示しているが、複数の回線３が設けられてもよい。以下、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの各々を、電線１とも称する。

接触ユニット１０１は、たとえば、複数相の電線１において、互いに対応する位置に設けられる。より詳細には、３つの接触ユニット１０１は、たとえば、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの各々における鉄塔２の近傍の位置に設けられる。これらの３つの接触ユニット１０１と鉄塔２との距離は、たとえば略同じである。

接触ユニット１０１に含まれるセンサ１１１は、電線１に関する物理量Ｐ１（第１の物理量）を測定し、測定結果を転送装置１６１へ送信する。より詳細には、センサ１１１は、電線１に関する物理量Ｐ１を局所的に測定する。すなわち、センサ１１１は、電線１のある部分における物理量Ｐ１を測定する。

転送装置１６１は、センサ１１１の測定結果を送信する。より詳細には、転送装置１６１は、センサ１１１の測定結果をたとえば所定の計測周期で取得し、取得した測定結果および計測時刻を示す第１のセンサ情報を含む無線信号を送信する。

具体的には、転送装置１６１は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の通信規格に従って、差出元としての自己のＩＤ、宛先としての収集ユニット１５１のＩＤおよび第１のセンサ情報を含むセンサパケットを作成し、作成したセンサパケットを含む９２０ＭＨｚ帯の無線信号を送信する。

また、転送装置１６１は、たとえば、他の転送装置１６１によって送信されたセンサパケットを転送する。より詳細には、転送装置１６１は、他の転送装置１６１からセンサパケットを含む無線信号を受信し、受信したセンサパケットを再び無線信号に含めて送信する。

センサパケットの伝送ルートは、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の通信規格に従って、各転送装置１６１によって自動的に構築される。図２では、センサパケットの伝送ルートの一例が破線により示されている。この例では、互いに対応する位置に設けられる３つの接触ユニット１０１のうちの１つの接触ユニット１０１（以下、代表接触ユニットとも称する。）が、自己の作成したセンサパケットを送信するとともに、対応の位置に設けられた他の接触ユニット１０１から送信されたセンサパケットを受信して転送する。

たとえば、電線監視システム３０１における各センサ１１１のうちの一部の測定結果は、複数の転送装置１６１を経由して収集装置１８１へ伝送される。具体的には、一部のセンサパケットは、たとえば、複数の鉄塔２における代表接触ユニットにより転送される。

収集ユニット１５１の設けられた鉄塔２における代表接触ユニットは、自己の作成したセンサパケットを収集ユニット１５１へ送信するとともに、他の鉄塔２における代表接触ユニットから転送されたセンサパケット、および自己と対応する位置に設けられた接触ユニット１０１から送信されたセンサパケットを受信し、受信したセンサパケットを収集ユニット１５１における収集装置１８１へ送信する。

また、たとえば、電線監視システム３０１において転送装置１６１が故障した場合、センサパケットの伝送ルートは、他の各転送装置１６１によって自動的に切り替えられる。

収集装置１８１は、転送装置１６１によって転送された測定結果を取得する。より詳細には、収集装置１８１は、センサパケットを受信し、受信したセンサパケットから差出元の転送装置１６１のＩＤおよび第１のセンサ情報を取得し、取得した第１のセンサ情報を転送装置１６１のＩＤに対応付けて保存する。

センサ１２１は、収集装置１８１に接続されている。センサ１２１は、第２のセンサとして、電線１が受ける風に関する量の推定に用いる物理量Ｐ２（第２の物理量）を測定する。

より詳細には、センサ１２１は、電力系統の電線１に関する物理量であって物理量Ｐ１とともに電線監視処理に用いられる物理量Ｐ２を測定する。センサ１２１は、電力系統の電線１のセンサ１１１とは異なる測定対象に関する物理量Ｐ２を測定する。物理量Ｐ２の一例として、センサ１２１は、電線１の環境を示す物理量Ｐ２である日射量および気温を測定する。

収集装置１８１は、センサ１２１の測定結果をたとえば所定の計測周期で取得し、取得した測定結果および計測時刻を示す第２のセンサ情報を作成する。収集装置１８１は、作成した第２のセンサ情報を自己のＩＤに対応付けて保存する。

収集装置１８１は、たとえば、取得したセンサ１１１の測定結果を監視装置１７１へ送信し、また、取得したセンサ１２１の測定結果を監視装置１７１へ送信する。より詳細には、収集装置１８１は、たとえば所定の報告周期で、保存している第１のセンサ情報および対応の転送装置１６１のＩＤ、ならびに第２のセンサ情報および対応の収集装置１８１のＩＤを含む収集情報を無線通信により監視装置１７１へ送信する。なお、収集装置１８１は、収集情報を有線通信により監視装置１７１へ送信してもよい。そして、監視装置１７１は、収集装置１８１から送信された収集情報を受信して処理する。

図３は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの詳細な構成を示す図である。

図３を参照して、センサ１１１は、振動計測部２１と、温度／電流計測部２２と、変流器２３Ａ，２３Ｂと、サーミスタ２４と、抵抗２５と、電線接触部２６と、電源回路２７とを含む。以下、変流器２３Ａ，２３Ｂの各々を変流器２３とも称する。

センサ１１１は、第１のセンサとして、電力系統の電線１の振動の大きさの演算に用いる物理量Ｐ１の一例である電線１の加速度を測定する。

より詳細には、振動計測部２１は、電線１に取り付けられ、電線１の加速度を計測する。振動計測部２１は、加速度の計測結果を転送装置１６１へ通知する。なお、振動計測部２１は、加速度を計測する構成に限らず、速度または変位を計測する構成であってもよい。また、振動計測部２１は、電線１に直接取り付けられる構成に限らず、何らかの構造体を介して電線１に取り付けられてもよい。

変流器２３は、たとえば、電線１が通る貫通穴を有する。変流器２３は、電線１に流れる交流電流の実効値等の大きさに応じた大きさの交流電流を出力する。

電源回路２７は、変流器２３Ａから出力される交流電流からたとえば直流電力を生成する。より詳細には、電源回路２７は、変流器２３Ａから受けた交流電流をダイオードブリッジにより整流し、整流後の電流をコンバータにより直流電力に変換する。

接触ユニット１０１における振動計測部２１、温度／電流計測部２２および転送装置１６１は、電源回路２７により生成された直流電力を用いて動作する。

また、電源回路２７は、定電圧源として、所定電圧Ｖｒたとえば５ボルトを出力する端子Ｔ１を有する。

サーミスタ２４は、電源回路２７の端子Ｔ１に接続された第１端と、ノードＮ１に接続された第２端とを有する。

抵抗２５は、ノードＮ１に接続された第１端と、電線接触部２６に接続された第２端とを有する。

電線接触部２６は、電線１に電気的かつ物理的に接続される。具体的には、電線接触部２６は、たとえば、シート状の導体であり、電線１に密着する。

また、たとえば、センサ１１１は、第２のセンサとして、電線１が受ける風に関する量の推定に用いる物理量Ｐ２を測定する。より詳細には、センサ１１１は、電力系統の電線１に関する物理量であって物理量Ｐ１とともに電線監視処理に用いられる物理量Ｐ２を測定する。

より詳細には、温度／電流計測部２２には、たとえば、端子Ｔ１の電圧Ｖｒ、サーミスタ２４の抵抗値と温度との関係Ｒ１、および抵抗２５の抵抗値が予め登録されている。

温度／電流計測部２２は、ノードＮ１の電線１に対する電圧Ｖｎを計測する。温度／電流計測部２２は、計測した電圧Ｖｎおよび端子Ｔ１の電圧Ｖｒに基づいて、サーミスタ２４および抵抗２５にそれぞれ印加される分圧を算出する。温度／電流計測部２２は、算出した各分圧および抵抗２５の抵抗値に基づいて、サーミスタ２４の抵抗値を算出する。

温度／電流計測部２２は、算出したサーミスタ２４の抵抗値に対応する温度を関係Ｒ１から取得し、取得した温度を電線１の温度として転送装置１６１へ通知する。サーミスタ２４は、電線１と電気的に接続されているので、サーミスタ２４の温度を電線１の温度として扱うことが可能である。

また、温度／電流計測部２２は、変流器２３Ｂから出力される交流電流の大きさに基づいて電線１の電流の大きさを計測し、計測結果を転送装置１６１へ通知する。

転送装置１６１は、振動計測部２１から通知された電線１の加速度、ならびに温度／電流計測部２２から通知された温度および電流値に対して、所定の計測周期で平均化およびフィルタリング等の処理を行い、処理後の電線１の加速度、温度および電流値、ならびに計測時刻を示す第１のセンサ情報を作成する。

なお、接触ユニット１０１は、２つの変流器２３を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。接触ユニット１０１では、１つの変流器２３からの交流電流に基づいて、動作電力の生成および電線１の交流電流の測定が行われる構成であってもよい。具体的には、たとえば、電源回路２７において変流器２３からの交流電流から直流電力が生成されるとともに、生成された直流電力の大きさに基づいて、電線１の交流電流が計測される。

再び図１を参照して、監視装置１７１は、たとえば、物理量Ｐ１を用いて、電力系統の電線１を監視する電線監視処理を行う。

より詳細には、監視装置１７１は、物理量Ｐ１に基づいて、電線１の振動の大きさの一例である振幅ＡＰを演算し、演算結果に基づくギャロッピングの評価を行う。

監視装置１７１には、各転送装置１６１のＩＤと設置場所との対応関係Ｒ２、および収集装置１８１のＩＤと設置場所との対応関係Ｒ３が登録されている。

監視装置１７１は、対応関係Ｒ２に基づいて、１つの回線３において互いに対応する位置に設けられるセンサ１１１（以下、対応センサとも称する。）を認識可能である。

また、監視装置１７１は、対応関係Ｒ２，Ｒ３に基づいて、センサ１２１の近傍に存在するセンサ１１１を認識している。より詳細には、監視装置１７１は、対応関係Ｒ２，Ｒ３に基づいて、センサ１２１により測定された日射量および気温を代表値として用いることが可能なエリア（以下、代表エリアとも称する。）に存在するセンサ１１１を認識可能である。

非特許文献２（イー・フェルナンデス（Ｅ．Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ）、外４名、”レビュー・オブ・ダイナミック・ライン・レーティング・システムズ・フォー・ウィンド・パワー・インテグレーション（Ｒｅｖｉｅｗｏｆｄｙｎａｍｉｃｌｉｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）”、リニューアブル・アンド・サステナブル・エナジー・レビュース（ＲｅｎｅｗａｂｌｅａｎｄＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ）、２０１６年、第５３巻、Ｐ．８０−９２）に記載されているように、電線１の電流値、日射量および大気温に基づいて、電線１が受ける風の速度および向きが求められる。

具体的には、監視装置１７１は、センサ１２１の測定結果に基づく第２のセンサ情報の示す大気温および日射量、ならびに当該センサ１２１の代表エリアに存在するセンサ１１１の測定結果に基づく第１のセンサ情報の示す電線１の温度および電流値に基づいて、電線１の受ける風に関する量の一例である有効風速を演算する。

たとえば、監視装置１７１は、電線１の振動の振幅ＡＰに加えて、有効風速および温度Ｔの少なくともいずれか一方に基づいてギャロッピングの評価を行うことができる。ここで、温度Ｔは、センサ１１１により測定された温度であってもよいし、対応のセンサ１２１により測定された大気温であってもよい。

図４は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの評価処理の一例を示すフローチャートである。

図４を参照して、まず、監視装置１７１は、電線１の振動の振幅ＡＰと閾値ＡＴｈ１とを比較する（ステップＳ１）。

監視装置１７１は、振幅ＡＰが閾値ＡＴｈ１より大きい場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、電線１においてギャロッピングが発生していると判断する（ステップＳ５）。

一方、監視装置１７１は、振幅ＡＰが閾値ＡＴｈ１以下である場合（ステップＳ１でＮＯ）、振幅ＡＰと閾値ＡＴｈ２とを比較する。ここで、閾値ＡＴｈ２は、閾値ＡＴｈ１よりも小さい値である（ステップＳ２）。

監視装置１７１は、振幅ＡＰが閾値ＡＴｈ２より大きい場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、温度Ｔと閾値ＴＴｈとの比較（ステップＳ３）および有効風速と閾値ＷＴｈとの比較（ステップＳ４）を行う。

監視装置１７１は、振幅ＡＰが閾値ＡＴｈ２より大きく（ステップＳ２でＹＥＳ）、温度Ｔが閾値ＴＴｈより小さく（ステップＳ３でＹＥＳ）、かつ有効風速が閾値ＷＴｈより小さい（ステップＳ４でＹＥＳ）場合、電線１においてギャロッピングが発生していると判断する（ステップＳ５）。

一方、監視装置１７１は、振幅ＡＰが閾値ＡＴｈ２以下であるか（ステップＳ２でＮＯ）、温度Ｔが閾値ＴＴｈ以上であるか（ステップＳ３でＮＯ）、または有効風速が閾値ＷＴｈ以上である（ステップＳ４でＮＯ）場合、電線１においてギャロッピングは発生していないと判断する（ステップＳ６）。

このように、振幅ＡＰが大きい場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）直ちにギャロッピングであると判断し、また、振幅ＡＰがある程度大きい場合には（ステップＳ１でＮＯおよびステップＳ２でＹＥＳ）周辺環境である温度および風速を補助的に用いてギャロッピングの発生を判断する構成により、単に振幅ＡＰの大小によりギャロッピングを判断する構成と比べて、ギャロッピングの発生をより的確に判断することができる。

なお、監視装置１７１は、温度および風速の両方を用いる構成に限らず、これらのいずれか一方を補助的に用いてギャロッピングの発生を判断する構成であってもよい。

また、図４に示すような評価処理は、監視装置１７１が行う構成に限らず、電力事業者等のユーザが人手で行ってもよい。

このように、電線監視システム３０１では、電力系統における着雪または着氷に起因するギャロッピングの発生を的確に判断し、地絡事故および短絡事故による停電等の兆候を検知することができる。

［ダイナミックラインレーティング］
電線監視システム３０１は、以下のように、ダイナミックラインレーティングを行う構成であってもよい。

近年、電力系統の電線の許容電流を動的に見積もるための技術が開発されている。たとえば、非特許文献２には、以下のような技術が開示されている。すなわち、スタティックラインレーティングでは、許容電流は、大気温が高く、日射量が多くかつ風量の低い過酷な気象状況を仮定することにより控えめに見積もられる。その一方で、風量が大きくなると、風による冷却効果により許容電流が増加する。そして、ダイナミックラインレーティングでは、許容電流は、風による冷却効果を考慮した気象状況の観測結果を用いてリアルタイムに見積もられる。

しかしながら、実際には、風速および風向を正しく計測することが困難であるため、風向が電線に対して直交する方向に沿っていると仮定した上述のような有効風速が用いられる。有効風速は、電線の電流、当該電線の温度、大気温および日射量に基づいて求められる。

監視装置１７１は、直近の収集情報に基づいて、電線１の電流容量を動的に算出するダイナミックラインレーティングを行う。

より詳細には、監視装置１７１は、算出した有効風速、日射量および大気温に基づいて対応の電線１の電流容量を算出し、算出した電流容量を図示しない発電装置へ通知する。

発電装置は、スタティックラインレーティングにより求められた固定の電流容量に従うことなく、監視装置１７１から通知された電流容量に応じた電力を発電して送電することができる。

具体的には、たとえば、風力発電装置では、強い風を受けることにより発電量が増加した場合、スタティックラインレーティングにより求められた固定の電流容量を超えないように発電量が制限されることがある。

風が強い場合、風による電線１の冷却効果も大きくなるので、風力発電装置は、ダイナミックラインレーティングを行う監視装置１７１から、当該固定の電流容量より大きい電流容量の通知を受けることができる。これにより、風力発電装置における発電量の制限を緩和することができる。また、回線３を介して発電電力を電力消費地へ効率よく伝送することができる。

電線監視システム３０１は、このようなダイナミックラインレーティングの仕組みを利用してギャロッピングの対策を講じることが可能である。

図５は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの解決方法の一例を説明するための図である。

図５を参照して、ここでは、電線監視システム３０１において、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗにより構成される３つの回線３が設けられている。

監視装置１７１は、ギャロッピングの評価結果に基づいて、複数回線における対象回線の電線１の電流容量の調整値を決定する。

たとえば、監視装置１７１は、ある回線に、他の回線に割り当てられている電流容量をさらに割り当てる。

具体的には、まず、監視装置１７１が、ギャロッピングの発生していない時刻ｔ０において、総電流容量の１／３を、３つの回線３である回線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにそれぞれ割り当てているとする。各回線３に割り当てられている電流容量は、たとえばダイナミックラインレーティングにより求められる。

次に、時刻ｔ１において、監視装置１７１は、ギャロッピングが発生したと判断すると、総電流容量の１００％を回線３Ａに割り当て、回線３Ｂ，３Ｃに割り当てる電流容量をゼロに設定する。

次に、時刻ｔ２において、監視装置１７１は、ギャロッピングが発生したと判断すると、総電流容量の１００％を回線３Ｂに割り当て、回線３Ａ，３Ｃに割り当てる電流容量をゼロに設定する。

次に、時刻ｔ３において、監視装置１７１は、ギャロッピングが発生したと判断すると、総電流容量の１００％を回線３Ｃに割り当て、回線３Ａ，３Ｂに割り当てる電流容量をゼロに設定する。

このように、ギャロッピングによる停電事故等が懸念される送電経路における回線３の電流容量を大きくし、当該送電経路における電線１の温度を上昇させることにより、着雪または着氷を除去し、ギャロッピングを効果的に抑制することができる。また、ダイナミックラインレーティングの仕組みを利用する構成により、低コストで雪害対策を実施することができる。

また、監視装置１７１は、たとえば、ダイナミックラインレーティングにより得られる電流容量を基準にして電流容量を調整する。このような構成により、負荷変動に応じた適切な電流容量の設定が可能となる。

なお、監視装置１７１による総電流容量の各回線３への割り当て配分の値は、上記に限らず、任意の値を設定することが可能である。

また、監視装置１７１は、複数回線における総電流容量の割り当て配分を変更する構成に限らず、単に対象回線の電流容量をさらに増加させる構成であってもよい。

また、監視装置１７１は、電流容量を増加させる対象回線を切り替えていく構成に限らず、一部の回線の電流容量を増加させるパターンのみ、すなわち上記の例では時刻ｔ１〜ｔ３のいずれかのパターンのみを実行する構成であってもよい。

図６は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムによるギャロッピングの解決方法の他の例を説明するための図である。

図６を参照して、監視装置１７１は、ギャロッピングの評価結果に基づいて、送電網における送電経路を変更する。

具体的には、監視装置１７１は、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４を経由する送電経路ＴＲ１を設定している状態において、ノードＮ３およびノードＮ６間の電線１である電線Ｌ１においてギャロッピングが発生していると判断した場合、送電経路ＴＲ１から、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ３，Ｎ４を経由する送電経路ＴＲ２に切り替える。

このように、ギャロッピングによる停電事故等が懸念される送電経路の電流容量を大きくし、当該送電経路における電線Ｌ１の温度を上昇させることにより、着雪または着氷を除去し、ギャロッピングを効果的に抑制することができる。

なお、図５および図６に示すような処理は、監視装置１７１が自動で行う構成に限らず、監視装置１７１と通信可能な他の装置が自動で行ってもよいし、電力事業者等のユーザが装置を操作することにより行ってもよい。

［センサ１１１の配置の変形例］
図７は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例１を示す図である。

図７を参照して、電線監視システム３０１は、たとえば、３相の電線１のうちのいずれか２相の電線１の、互いに対応する位置における物理量Ｐ１，Ｐ２を測定する２つのセンサ１１１の組Ｇを複数備える。複数の組Ｇは、たとえば、互いに異なる組み合わせの相の電線１に関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定する複数の組Ｇを含む。

より詳細には、電線監視システム３０１は、複数の組Ｇｕｖと、複数の組Ｇｖｗと、複数の組Ｇｗｕとを含む。

組Ｇｕｖは、電線１Ｕ，１Ｖの互いに対応する位置における物理量Ｐ１，Ｐ２を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。同様に、組Ｇｖｗは、電線１Ｖ，１Ｗの互いに対応する位置における物理量Ｐ１，Ｐ２を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。組Ｇｗｕは、電線１Ｗ，１Ｕの互いに対応する位置における物理量Ｐ１，Ｐ２を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。

図８は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例２を示す図である。

図８を参照して、電線監視システム３０１では、たとえば、異なる回線３に属する複数の電線１の、互いに対応する位置にセンサ１１１が設けられる。

より詳細には、たとえば、回線３である回線３Ａにおける電線１Ｕに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１、および回線３である回線３Ｂにおける電線１Ｕに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。

同様に、たとえば、回線３Ａにおける電線１Ｖに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１、および回線３Ｂにおける電線１Ｖに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。また、たとえば、回線３Ａにおける電線１Ｗに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１、および回線３Ｂにおける電線１Ｗに関する物理量Ｐ１，Ｐ２を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。

なお、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、各転送装置１６１間において無線通信が行われ、また、転送装置１６１および収集装置１８１間において無線通信が行われる構成であるとしたが、これに限定するものではない。各装置間の一部または全部において有線通信が行われる構成であってもよい。

［通信回線の変形例］
図９は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの変形例の構成を示す図である。

図９を参照して、電線監視システム３０２は、複数の接触ユニット１０１と、複数の基地局１３１と、収集ユニット１５１と、監視装置１７１とを備える。

電線監視システム３０２では、接触ユニット１０１における転送装置１６１は、第１の送信部および第２の送信部として、自己のＩＤおよび第１のセンサ情報を含む無線信号を基地局１３１へ送信する。

また、収集ユニット１５１における収集装置１８１は、第２の送信部として、自己のＩＤおよび第２のセンサ情報を含む無線信号を基地局１３１へ送信する。

基地局１３１は、転送装置１６１から受信したＩＤおよび第１のセンサ情報、ならびに収集装置１８１から受信したＩＤおよび第２のセンサ情報を有線通信または無線通信により監視装置１７１へ送信する。

なお、電線監視システム３０２は、複数の基地局１３１の一部または全部を備えず、転送装置１６１および収集装置１８１の少なくともいずれか一方が、各種情報を監視装置１７１へ直接送信する構成であってもよい。

また、電線監視システム３０２における各装置間の一部または全部において有線通信が行われる構成であってもよい。

なお、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、複数のセンサ１１１と、複数の転送装置１６１とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電線監視システム３０１，３０２は、１つのセンサ１１１と、１つの転送装置１６１とを備える構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、監視装置１７１を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電線監視システム３０１，３０２は、監視装置１７１を備えない構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、ダイナミックラインレーティングを行わない構成であってもよい。すなわち、電線監視システム３０１，３０２は、センサ１２１を備えない構成であってもよく、また、センサ１１１は、電線１の温度および電流を測定しない構成であってもよく、また、監視装置１７１は、電線１の電流容量を算出しない構成であってもよい。

また、電線監視システム３０１，３０２における通信回線は、公衆回線であってもよいし、専用回線であってもよいし、公衆回線および専用回線の組み合わせであってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、３相の回線３に用いられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。電線監視システム３０１，３０２は、２相または４相以上の回線に用いられる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１および転送装置１６１が接触ユニット１０１として一体化されている構成であるとしたが、これに限定するものではない。センサ１１１および転送装置１６１が別個に設けられる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１２１および収集装置１８１が収集ユニット１５１として一体化されている構成であるとしたが、これに限定するものではない。センサ１２１および収集装置１８１が別個に設けられる構成であってもよい。

ところで、非特許文献１の図１０〜図１３に示すような各種手法では、材料費および取り付け工事費が高額になる可能性がある。また、送電線および鉄塔の強度を検討したり、風圧荷重を検討したりする必要がある。また、既設の電線に新たな部品等を取り付けることができない場合がある。また、部品等の取り付けのために鉄塔の強度を増す必要が生じる場合がある。

これに対して、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１は、電力系統の電線１に関する物理量を測定する。転送装置１６１は、センサ１１１の測定結果を送信する。センサ１１１は、電線１の振動の大きさの演算に用いる物理量Ｐ１を少なくとも測定する。

このような構成により、センサ１１１を取り付けるだけの簡単な構成で、工事コストおよび検討コストの増大を抑制しながら、電力系統におけるギャロッピングの発生を判断するための適切な情報を取得し、地絡事故および短絡事故による停電等の兆候を検知することができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、電力系統の電線についてより優れた雪害対策を講じることができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１および１２１は、電線１が受ける風に関する量の推定に用いる物理量Ｐ２を測定する。そして、転送装置１６１および収集装置１８１は、センサ１１１および１２１の測定結果をそれぞれ送信する。

このように、電線１の振動の大きさに基づくギャロッピングの発生の判断において、周辺環境である風速等を補助的に用いて判断する構成により、単に振幅ＡＰ等の振動の大きさを用いて判断する構成と比べて、ギャロッピングの発生をより的確に判断することができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１は、物理量Ｐ１を局所的に測定する。収集装置１８１は、転送装置１６１によって送信された測定結果を取得する。センサ１２１は、収集装置１８１に接続される。収集装置１８１は、センサ１２１の測定結果を取得して送信する。

このような構成により、たとえば、測定対象の種々の物理量のうち、電線１の近傍において局所的な計測が求められる物理量をセンサ１１１の測定対象とし、また、場所による変化が小さくかつ電線１から離れた位置で計測可能な物理量たとえば日射量および大気温をセンサ１２１の測定対象にすることができるので、転送装置１６１を各電線１の近傍に配置しながら、収集装置１８１を設置する場所を自由に設定することができる。これにより、たとえば、収集装置１８１が携帯電話基地局の少ない僻地に設けられる場合においても、電波環境の良い位置に収集装置１８１を設置することができるので、携帯電話基地局等との通信を安定化することができる。したがって、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、監視装置１７１は、センサ１１１の測定結果を受信して処理する。そして、監視装置１７１は、当該電線１の振動の大きさの演算を行い、演算結果に基づくギャロッピングの評価を行う。

このような構成により、簡単な構成で電線１の振動に関する演算のための情報を取得するとともに、適切な値に基づいて電力系統におけるギャロッピングの発生を判断することができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、複数回線の電線１が設けられる。そして、監視装置１７１は、ギャロッピングの評価結果に基づいて、当該複数回線における対象回線の電線１の電流容量の調整値を決定する。

このような構成により、たとえばダイナミックラインレーティングの仕組みを利用して、対象となる回線３の電流容量を大きくし、当該回線３における電線１の温度を上昇させるができる。これにより、着雪または着氷を除去し、ギャロッピングを効果的に抑制することができる。また、着雪または着氷を除去することにより、鉄塔の損傷および電線の断線を防ぐことができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
電力系統の電線に関する物理量を測定する第１のセンサと、
前記第１のセンサの測定結果を送信する第１の送信部とを備え、
前記第１のセンサは、前記電線の振動の大きさの演算に用いる第１の物理量を少なくとも測定し、
前記大きさは振幅であり、
前記第１の物理量は加速度、速度または変位であり、
さらに、
前記第１のセンサの測定結果を受信して処理する監視装置を備え、
前記監視装置は、受信した前記測定結果に基づいて、ダイナミックラインレーティングにより得られる電流容量を基準にして前記電線の電流容量を調整する、電線監視システム。

１，１Ｕ，１Ｖ，１Ｗ，Ｌ１電線
２鉄塔
３回線
２１振動計測部
２２温度／電流計測部
２３，２３Ａ，２３Ｂ変流器
２４サーミスタ
２５抵抗
２６電線接触部
２７電源回路
１０１接触ユニット
１１１センサ
１２１センサ
１３１基地局
１５１収集ユニット
１６１転送装置（第１の送信部および第２の送信部）
１７１監視装置
１８１収集装置（第２の送信部）
３０１，３０２電線監視システム
Ｎ１〜Ｎ６ノード
ＴＲ１，ＴＲ２送電経路

Claims

電力系統の電線に関する物理量を測定する第１のセンサと、
前記第１のセンサの測定結果を送信する第１の送信部とを備え、
前記第１のセンサは、前記電線の振動の大きさの演算に用いる第１の物理量を少なくとも測定する、電線監視システム。
前記電線が受ける風に関する量の推定に用いる第２の物理量を少なくとも測定する第２のセンサと、
前記第２のセンサの測定結果を送信する第２の送信部とをさらに備える、請求項１に記載の電線監視システム。
前記第１のセンサは、前記第１の物理量を局所的に測定し、
前記電線監視システムは、さらに、
前記第１の送信部によって送信された前記測定結果を取得する収集装置を備え、
前記第２のセンサは、前記収集装置に接続され、
前記収集装置は、前記第２の送信部として、前記第２のセンサの測定結果を取得して送信する、請求項２に記載の電線監視システム。
前記第１のセンサの測定結果を受信して処理する監視装置をさらに備え、
前記監視装置は、前記振動の大きさの演算を行い、演算結果に基づくギャロッピングの評価を行う、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線監視システム。
複数回線の前記電線が設けられ、
前記監視装置は、前記ギャロッピングの評価結果に基づいて、前記複数回線における対象回線の前記電線の電流容量の調整値を決定する、請求項４に記載の電線監視システム。