JP2018087798A - 支持物傾度異常判断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、支持物の傾倒状態を、周りの障害物の有無に拘わらず、容易かつ確実に検出することが可能な支持物傾度異常判断装置を提供する。【解決手段】支持物傾度異常判断装置１ａ，１ｂは、電線を支持する鉄塔、電柱などの支持物２の少なくとも１つの所定位置に配置される全地球測位システムの受信装置と、受信装置から、支持物の所定位置の三次元位置情報を作成する位置情報作成手段と、この位置情報作成手段によって作成された三次元位置情報を経時的に比較し、その変動量を判定値として設定する判定値設定手段と、判定値設定手段によって設定された判定値が所定の値以上である場合に支持物の傾度異常を判定する傾度異常判定手段とを具備する。【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧電線を保持する鉄塔や電柱等の支持物の傾度異常を判定することが可能な支持物傾度異常判断装置に関する。

送電線網は、保護継電装置によってリアルタイムに監視されており、鉄塔や電柱など電線を支持する支持物が強風、積雪や衝突事故による衝撃力などによって倒壊又は折損した場合には、保護継電装置によって送配電網が遮断されて被害を最小限に食い止めるようになっている。しかしながら、支持物の傾倒が軽度の場合には、保護継電装置は作動しないので、そのまま放置すると重大な事故を誘発する原因となる。このため、支持物の傾倒状況は、随時適切に監視されることが望ましい

そこで、従来においては、電線を支持する鉄塔に所定方向に信号（レーザー光）を発信する発信部と、発信部によって発信された信号を受信可能な受信部とを設け、発信部によって発信された信号が所定箇所に設けられた反射部で反射して受信部で受信されるか否か、また、発信部からの信号が受信部で受信されるまでの時間などの受信状況が所定時間以上、所定の変化をした場合に鉄塔の傾度異常を判定する支持物傾度異常判断装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−５５１３号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、発信された信号を反射部で反射させて受信部で受信する必要があるため、送信部と反射部、反射部と受信部との間に障害物（例えば、成長した樹木や動物など）があると、誤動作が生じる不都合がある。また、レーザー光を使用して装置を構築する必要があるため、装置自体が複雑になるという不都合もある。
さらに上述した従来技術においては、支持物自身の傾倒のみに特化した技術であり、支持体のいろいろな状態、電線による影響、地盤変化による影響などを把握することは困難である。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、支持物の傾倒状態を、周りの障害物の有無に拘わらず、容易かつ確実に検出することができ、また、支持体のいろいろな状態を把握したり、電線による影響や地盤変化による影響などを把握するためにも利用することが可能な支持物傾度異常判断装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る支持物傾度異常判断装置は、電線を支持する鉄塔、電柱などの支持物の少なくとも１つの所定位置に配置される全地球測位システムの受信装置と、前記受信装置から、前記支持物の所定位置の三次元位置情報を作成する位置情報作成手段と、該位置情報作成手段によって作成された三次元位置情報を経時的に比較し、その変動量を判定値として設定する判定値設定手段と、該判定値設定手段によって設定された判定値が、所定の値以上の場合に前記支持物の傾度異常を判定する傾度異常判定手段とを具備することを特徴としている。

これによって、支持物の所定位置を、三次元位置情報で表すことができるため、その三次元情報を経時的に比較することによって、支持物の傾倒を的確に検出することが可能となる。また、三次元位置情報は、全地球測位システムを使用するものであるが、特にディファレンシャルＧＰＳ（相対測位方式）、ＲＴＫＧＰＳ（干渉測位方式）を利用することによってより正確な位置情報を取得することが可能となる。

ここで、４機の衛星を用いた場合には、高度を含めた三次元位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を直接取得することが可能となる。さらに、相対測位方式を採用した場合には、数センチ単位の精度を得ることが可能である。

また、前記傾度異常判定手段によって傾度異常が判定された場合、通信手段を介して、傾度異常情報を前記支持物を管理する管理者に送信するようにしてもよい。

この場合、支持物の所定の位置に設置された支持物傾度異常判断装置が、傾度異常を判定した場合に、支持物の管理者、具体的には管理者のパーソナルコンピュータ、携帯、スマホなどに傾度異常情報が送信されるため、管理者はその支持物の傾倒を認知し、適切な対応をとることが可能となる。

さらに、前記支持物傾度異常判断装置は、前記支持物の少なくとも１つの所定位置に配置される全地球測位システムの受信装置、前記受信装置で得られた情報に基づき、前記支持物の所定位置の三次元位置情報を作成する位置情報作成手段、及び前記位置情報作成手段によって作成された三次元位置情報を前記支持物の管理者に送信する送信手段を具備する支持物側装置と、前記判定値設定手段及び前記傾度異常判定手段を具備する管理者側装置と、によって構成されるようにしてもよい。

これによって、支持体に装着する支持物側装置を簡略化することができると共に、複雑な計算を管理者側装置において実行することが可能となる。また、支持体の三次元位置情報を管理者側装置に入力できるため、支持物の傾倒以外にも、いろいろなことに情報を利用することが可能である。例えば、支持物間に連設される電線にかかる張力を演算によって求めることができ、また支持体を支える地盤の変化情報を得ることが可能となる。

さらに、位置情報作成手段による三次元位置情報の作成にあたり、前記受信装置の高度情報を取得する高度計による前記高度情報をも加味するようにしてもよい。これによって、前記ＧＰＳにおいて三機の衛星を用いた三点交差法によれば、前記受信機の平面位置（ｘ，ｙ）を演算でき、これに高度計による高度位置（ｚ）を含めることによって容易に所定位置に配置された受信装置の三次元位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を取得することが可能となる。

本発明の支持物傾度異常判断装置によれば、支持体の所定位置に設置されたＧＰＳ受信装置によって、所定位置の三次元位置情報を取得し、これを経時的に比較して、変動が大きい場合に、支持体の傾倒を判断することができることから、支持体の傾倒状態を、周りの障害物に影響されることなく簡易に且つ精度良く判断することが可能となる。
また、支持体の所定位置の三次元位置情報を取得することから、この情報から支持体のいろいろな状態、電線による影響、地盤変化による影響等を把握することができるという効果をも奏する。

本発明に係る支持物傾度異常判断装置を備えた支持物を示した説明図であり、（ａ）は傾倒前の通常の状態を示す説明図、（ｂ）は傾倒した状態を示す説明図である。 本発明の全体構成を示す説明図である。 本発明の実施例に係る支持物傾度異常判断装置の概略構成図である。 本発明の三次元位置情報を作成する処理を示すフローチャートである。 本発明の傾度異常を判定する処理を示すフローチャートである。 本発明における三次元位置情報の別の利用方法を説明する説明図である。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本発明に係る支持物傾度異常判断装置１（１ａ，１ｂ）は、例えば図１（ａ），（ｂ）に示されるように、高圧電線を保持する鉄塔や電柱等の支持物２の所定位置に設置される。この例においては、支持物傾度異常判断装置１（１ａ，１ｂ）は、支持物２としての鉄塔の電線を保持する電線アーム３の両端に設置されている。

支持物２は、図２に示されるように、電線経路に沿って複数設けられるもので、それぞれの支持物２の電線アーム３に設けられた支持物傾度異常判断装置１（１ａ，１ｂ）は、通信手段としてのネットワーク４を介して、前記複数の支持物２（例えば２Ａ〜２Ｅ）の管理を行う管理者のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５と接続される。

本発明の実施例１に係る支持物傾度異常判断装置１（１ａ，１ｂ）は、支持物２の所定位置に配置される支持物側装置１０を有する。この支持物側装置１０は、例えば図３に示すように、ＧＰＳから発信される情報を受信する受信装置１１と、高度計１２とを具備する。この場合、ＧＰＳの受信装置１１は３機の衛星からのＧＰＳ信号を受信し、三点交差法により前記受信装置１１の平面位置情報（ｘ，ｙ）を取得する。さらに、高度計１２により高度情報（ｚ）を取得する。

これらの平面位置情報（ｘ，ｙ）と高度情報（ｚ）は、演算部１３のデータ処理部１４に送信される。このデータ処理部１４においては、例えば図４のフローチャートで示される処理によって、三次元位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）が作成される。

すなわち、三次元位置情報作成処理は、ステップ１１０において、読込回数ｎに初期値０が設定され、ステップ１２０において読込回数ｎに「１」が設定される（ｎ＝０＋１）。ステップ１３０において、前記受信装置１１からの平面位置情報（ｘ（１），ｙ（１））が読み込まれ、ステップ１４０において、前記高度計１２からの高度情報（ｚ（１））が読み込まれ、ステップ１５０において、１回目の三次元位置情報（ｘ（１），ｙ（１），ｚ（１））が作成され、ステップ１６０において１回目の三次元位置情報（ｘ（１），ｙ（１），ｚ（１））が演算部１３の判定部１５に出力される（ｎ＝１）。

その後、ステップ１２０に回帰して、ステップ１２０でｎに「２」が設定され、同様にステップ１３０〜１５０が実行され、ステップ１６において２回目の三次元位置情報（ｘ（２），ｙ（２），ｚ（２））が演算部１３の判定部１５に出力される（ｎ＝２）。このようにして、順次、ｎ＝３，４，・・・が実行され、ステップ１６０において三次元位置情報（ｘ（３），ｙ（３），ｚ（３）・・・）が出力される。

前記判定部１５では、例えば図５のフローチャートに示される傾度異常判定処理が実行される。すなわち、ステップ２１０において、前記ステップ１６０で出力された三次元位置情報（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ），ｚ（ｎ））が順次入力され、ステップ２２０において所定のメモリーに記憶蓄積される。ステップ２３０において、１回目の三次元位置情報（ｘ（１），ｙ（１），ｚ（１））の場合だけステップ２１０に戻り、その他の場合（２回目以降）には、ステップ２３０からステップ２４０に進み、判定値Ｋが演算される。

判定値Ｋ（ｎ）は、例えばＫ（ｎ）＝（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ），ｚ（ｎ））−（ｘ（ｎ−１），ｙ（ｎ−１），ｚ（ｎ−１））によって求められる。
この判定値Ｋ（ｎ）は、例えばＫ（ｎ）＝（（ｘ（ｎ）−ｘ（ｎ−１））^２＋（ｙ（ｎ）−ｙ（ｎ−１））^２＋（ｚ（ｎ）−ｚ（ｎ−１））^２）^１／２で求めるようにしてもよい。

ステップ２５０では、ステップ２４０で演算された判定値Ｋ（ｎ）が、所定値αより大きいか否かが判定され、所定値α以下であると判定された場合には、ステップ２１０に回帰して次の三次元位置情報が読み込まれ、ステップ２４０で判定値Ｋ（ｎ）が演算され、ステップ２５０で所定値αより大きいか否かが順次判定される。また、ステップ２５０の判定で判定値Ｋ（ｎ）が所定値αより大きいと判定された場合には、ステップ２６０に進んで支持物２が傾倒している異常状態であると判定され、ステップ２７０において、その異常判定情報が発信部１６からネットワーク４に発信され、このネットワーク４を介して管理者のＰＣ５に送信される。
よって、管理者は、支持物２が許容できない程度に傾倒した異常状態であることを把握することができ、現場へ確認作業に行く等の適切な対応をすることが可能となる。

また、この実施例１では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、１つの支持物２に対して２つの支持物傾度異常判断装置１ａ，１ｂが設けられているので、より正確に支持物２の傾倒を判断することが可能となる。
具体的には、支持物傾度異常判断装置１ａ，１ｂにおいて、支持物２が図１（ａ）の状態から傾倒して図１（ｂ）に示される状態（支持物２’）になった場合、支持物２’の支持物傾度異常判断装置１ａ’，１ｂ’の三次元位置は、例えば（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）から（Ｘａ’，Ｙａ’，Ｚａ’）及び（Ｘｂ’，Ｙｂ’，Ｚｂ’）に変動するため、それぞれ判定値Ｋａは（Ｘａ−Ｘａ’，Ｙａ−Ｙａ’，Ｚａ−Ｚａ’）、判定値Ｋｂは（Ｘｂ−Ｘｂ’，Ｙｂ−Ｘｂ’，Ｚｂ−Ｚｂ’）となり、１つの支持物２の傾倒状態を２つの支持物傾度異常判断装置１ａ，１ｂによって判断することができるため、正確に支持物２の傾倒を判断することが可能となる。

尚、本発明に使用される全地球測位システム（ＧＰＳ）において、ディファレンシャルＧＰＳ（相対測位方式）やＲＴＫＧＰＳ（干渉測位方式）を利用することによってより正確に位置情報を取得することも可能である。

また、上述した支持物傾度異常判断装置を対象とする領域の全ての支持物２（２Ａ〜２Ｅ）に設けることで、図２に示すように、それぞれの支持物２（２Ａ〜２Ｅ）の三次元位置情報が取得されるため、これらの三次元位置情報を、マップ上に配置することによって例えば図６で示すように、電線経路を容易に構築することが可能となる。

さらに、それぞれの２Ａ〜２Ｅの三次元位置情報の変動を把握することで、例えば、風によって電線２０に生じる張力の変動を演算することも可能となる。
さらにまた、支持物２Ａ〜２Ｅのそれぞれの三次元位置情報によって、支持物２Ａ〜２Ｅのそれぞれの間の距離を求めることもでき、これによって電線の自重も演算可能となり、また、電線から支持物２Ａ〜２Ｅにかかる張力をも演算することが可能となる。さらに、それぞれの支持物２Ａ〜２Ｅの三次元位置情報の変動と、上述した電線の自重による張力等から、支持物２Ａ〜２Ｅ間の電線に当たる風力を演算することも可能となる。

また、上述した実施例において、支持物２の三次元位置情報の変動を把握することによって、支持物２の立脚する地盤６の変動も推測することが可能となり、地崩れなどの予兆を推定することも可能となる。

なお、上述の構成においては、ＧＰＳと高度計１２とによって三次元位置情報（ｘ、ｙ、ｚ）を取得するようにしたが、ＧＰＳの受信装置１１において、複数の衛星（例えば４機の衛星）からのＧＰＳ信号を受信処理することが可能であれば、ＧＰＳ信号のみで三次元位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を取得することが可能となるので、このような構成においては、高度計１２を省略することが可能となる。

また、上述した構成においては、支持物側装置１０内において、図４で示される処理と図５で示される処理が実行されるものであったが、支持物側装置１０内に、ＧＰＳの受信装置１１及び／若しくは高度計１２と、演算部１３のデータ処理部１と、発信部１６とを設け、管理者のＰＣ内に、判定部１５を設けるようにしてもよい。このような構成においては、支持物側装置１０内において、上述した図４のフローチャートに示される処理が実行され、三次元位置情報（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ），ｚ（ｎ））がネットワーク４を介して管理者のＰＣ５に送信され、この情報に基づき、管理者のＰＣ５内で、前述した図５のフローチャートで示される処理が実行され、支持物２の傾倒状態が判定される。

１，１ａ，１ｂ 支持物傾度異常判断装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 支持物
３ 電線アーム
４ ネットワーク
５ パーソナルコンピュータ
６ 地盤
１０ 支持物側装置
１１ 受信装置
１２ 高度計
１３ 演算部
１４ データ処理部
１５ 判定部
１６ 発信部
２０ 電線

Claims (4)

1. 電線を支持する鉄塔、電柱などの支持物の少なくとも１つの所定位置に配置される全地球測位システムの受信装置と、
   少なくとも前記受信装置で得られた情報に基づき、前記支持物の所定位置の三次元位置情報を作成する位置情報作成手段と、
   前記位置情報作成手段によって作成された三次元位置情報を経時的に比較し、その変動量を判定値として設定する判定値設定手段と、
   該判定値設定手段によって設定された判定値が、所定値以上の場合に前記支持物を傾度異常と判定する傾度異常判定手段と、
   を具備することを特徴とする支持物傾度異常判断装置。
2. 前記傾度異常判定手段によって傾度異常が判定された場合、通信手段を介して、傾度異常情報を前記支持物を管理する管理者に送信することを特徴とする請求項１記載の支持物傾度異常判断装置。
3. 前記支持物傾度異常判断装置は、
   前記支持物の少なくとも１つの所定位置に配置される全地球測位システムの受信装置、前記受信装置で得られた情報に基づき、前記支持物の所定位置の三次元位置情報を作成する位置情報作成手段、及び前記位置情報作成手段によって作成された三次元位置情報を前記支持物の管理者に送信する送信手段を具備する支持物側装置と、
   前記判定値設定手段及び前記傾度異常判定手段を具備する管理者側装置と、によって構成されることを特徴とする請求項１記載の支持物傾度異常判断装置。
4. 前記位置情報作成手段による三次元位置情報の作成にあたり、前記受信装置の高度情報を取得する高度計による前記高度情報をも加味することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の支持物傾度異常判断装置。

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