JP2020134155A - 充電部近接判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送電用鉄塔の活線など複数の磁界発生源を持つ充電部に対して信頼性の高い近接状況を判定することを可能にする充電部近接判定装置を提供する。【解決手段】充電部近接判定装置１０は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段１２、１４と、磁界強度の変化量を算出する手段１６と、磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段１８を備える。被検出ポイントにおいて検出される磁界強度には、充電部との距離に起因する磁界強度と充電部の需要電流に起因する磁界強度の２つの要因があること、送電線に近接した地点においては距離に起因する磁界強度の変化量が需要電流に起因する磁界強度の変化量に比べて相対的に大きくなるという現象に基づいて充電部への近接状況を判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、活線作業時における感電災害を未然に防止するための装置に関する。

電線路の工事に際しては、作業員の安全の確保という観点からは一時的にでも送電を完全停止することが望ましいが、需要家への給電の中断は極力回避したいという要請もあり、現状では電線路の両回線のうち片側のみを停止し、他の片側は稼働した状態での活線作業が行なわれている。従って、作業員が活線側に異常接近しないような手段を講じることが活線作業時における作業員の安全確保の面から重要な課題となっている。

この課題を解決する手段として、例えば、作業員が着用するヘルメットに複数の電界センサを設置し、これらの電界センサの検出値の演算により充電部への近接状況を判別するという高電圧検出器が公知となっている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１９２０３３号公報

この高電圧検出器は、複数の電界センサ間における検出値の絶対差によって充電部への近接状況を判別し、何れかの絶対差が設定値を超えた場合に警報信号を出力するという作動原理を採用している。すなわち、この作動原理の背景には、充電部との距離が近くなるに従って複数の電界センサ間における検出値の絶対差が大きくなるという実験結果に基づいた理論が存在する。

この理論は、磁界発生源が一箇所のみである状況下（送電線が単線の場合など）であれば、電界の特性の基づいた合理的な理論であると言えるが、複数の送電線が架線される送電用鉄塔のような場合、上相、中相、下相の３箇所から発生する電界が重層的に作用するため、距離と絶対差の相関は必ずしも一義的に定まるものではないと考えられる。従って、従来の高電圧検出器を送電用鉄塔における活線作業時に適用した場合、所期の安全性を確保することができるという保証はない。また稼働中の送電線に対しては需要電流の増減に起因する磁界の変化も考慮する必要がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、送電用鉄塔の活線など複数の磁界発生源を持つ充電部に対して信頼性の高い近接状況を判定することを可能にする充電部近接判定装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、前記磁界強度の変化量を算出する手段と、前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段を備える、充電部近接判定装置である。

本発明の第２の態様は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、前記磁界強度の変化量を算出する手段と、前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段を備え、送電線に近接した地点においては距離に起因する磁界強度の変化量が需要電流に起因する磁界強度の変化量に比べて相対的に大きくなるという現象に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する、充電部近接判定装置である。

本発明の第３の態様は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、前記磁界強度の変化量を算出する手段と、前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段を備え、前記被検出ポイントの互いに直交する３方向の各方向における誘導電圧の演算結果に基づいて前記被検出ポイントにおける磁界強度を検出する、充電部近接判定装置である。

本発明の第４の態様は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、前記磁界強度の変化量を算出する手段と、前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段と、前記近接状況の判定結果に基づいて警報情報を出力する手段を備える、充電部近接警報装置である。

本発明の第５の態様は、充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、前記磁界強度の変化量を算出する手段と、前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段と、前記近接状況の判定動作が稼働状態であることを確認する手段を備える、充電部近接警報装置である。

本発明は、被検出ポイントにおいて検出される磁界強度には、充電部との距離に起因する磁界強度と充電部の需要電流に起因する磁界強度の２つの要因があること、送電線に近接した地点においては距離に起因する磁界強度の変化量が需要電流に起因する磁界強度の変化量に比べて相対的に大きくなるという現象があることに基づいて充電部への近接状況を判定する。そして、需要電流に起因する磁界強度の変化を可能な限り排除し、距離に起因する磁界強度の変化に着目した判定を行うことにより充電部への近接状況をより正確に把握することができるようになる。

電線からの距離と磁界の大きさとの関係を示すグラフ 需要電流の大きさが一定の場合の磁界強度の変化を示すグラフ 距離が一定の場合の磁界強度の変化を示すグラフ 充電部近接判定装置の構成を示すブロック図 磁気センサをヘルメットに設置した状態を示す図 充電部近接警報装置の構成を示すブロック図

〔近接状況の判定原理について〕
充電部への近接状況の判定原理について、図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は、送電線（充電部）からの距離と磁界の大きさとの関係を示すグラフである。図２は、需要電流の大きさが一定である場合の磁界強度の変化を示すグラフである。図３は、被検出ポイントと送電線との距離が一定である場合の磁界強度の変化を示すグラフである。

送電線に近接した任意の地点における磁界強度は、送電線との距離および需要電流の大きさの２つの要素に依存する。一般に充電部との距離が近くなるほど磁界強度は大きくなり、図２に示すように磁界強度は距離に反比例して変化する。また磁界強度は需要電流に比例して変化し、図３に示すように磁界強度は距離とは無関係に時間の経過とともに不規則な変化を繰り返す。従って、活線作業時における磁界強度は図１に示すように距離に対して一義的には定まらず、需要電流の増減に伴う細かい変化が表れる。

ある地点における磁界強度は、送電線との距離に起因する成分と需要電流に起因する成分の合計として検出される。このうち距離に起因する磁界強度のみを検出することができれば、すなわち需要電流に起因する磁界強度を分離することができれば、送電線に対する近接状況の判定が容易になる。

ここで、磁界強度の変化について検討すると、図１に示すように送電線に近接した地点、すなわち作業員の感電災害の危険を伴う接近限界（図１に示す▲）の近傍においては、距離に対する磁界強度の変化量（図１に示すΔＨ）が急激に増大することが分かる。これに対し需要電流に起因する磁界強度には接近限界において急激に増大するというような特徴的な変化はみられず、距離とは無関係に図３に示すように極めて不規則な変化を繰り返すのみである。

そこで本発明は、磁界強度の変化量という概念に着目し、送電線に近接した地点においては距離に起因する磁界強度の変化量が需要電流に起因する磁界強度の変化量に比べて相対的に大きくなるという現象を利用して近接状況の判定を行う。

〔充電部近接判定装置の構成について〕
充電部近接判定装置の構成について、図４を参照しながら説明する。充電部近接判定装置１０は、磁気センサ１２と、磁界検出部１４と、磁界変化演算部１６と、近接状況判定部１８によって構成される。充電部近接判定装置１０は、電磁誘導に基づいて充電部との近接状況を判定する装置である。磁界検出部１４は、磁気センサ１２を構成するコイルを通過する磁束が変化するときに発生する電圧に基づいて磁界強度を検出する。送電線に近づくほど磁束密度は大きくなり、より大きな磁界強度が検出される。磁束密度は送電線の電流に比例するため、需要電流が増えたときにはより大きな磁界強度が検出される。磁界検出部１４が検出する磁界強度は距離に起因する成分と需要電流に起因する成分との合計値となる。

磁界変化演算部１６は、磁界検出部１４から連続的に入力される磁界強度の数値データに基づいて磁界強度の変化量を演算する。近接状況判定部１８は、磁界変化演算部１６から入力される磁界強度の変化量データに基づいて接近限界への近接状況を判定する。前述の通り、磁界強度は送電線に極めて近接した地点で急激に増大し、磁界強度の変化量もそれ以前に比べて大きく変化する。近接状況判定部１８は、このような特徴的な磁界強度の変化に基づいて接近限界への近接状況を判定する。

〔磁気センサの設置について〕
磁気センサ１２は、作業員が活線作業中に身に付けるもの、例えば図５に示すようにヘルメット（保護帽）に設置する。磁気センサ１２には磁界発生源に対する方向性があることを考慮して互いに直交する３方向（ＸＹＺ座標軸方向）に各１つずつ設置する。磁界変化演算部１６において演算の対象となる物理量は作業員がいる場所の空間における磁界の大きさであるため、磁界検出部１４では３方向の各磁気センサ１２の出力値を成分にもつ空間ベクトルの絶対値を演算し、磁界の大きさに比例する数値として検出する。直交する３方向の磁気センサ１２を使うことで、原理的にはそれを身に付ける作業員の姿勢や向きとは無関係に磁界の大きさを検出できるものとなる。

〔充電部近接警報装置の構成について〕
充電部近接警報装置の構成について、図５を参照しながら説明する。充電部近接警報装置２０は、前述の充電部近接判定装置１０を基本的構成とし、さらに警報制御部２２と、パトランプ２４、スピーカー２６、バイブレータ２８を付加したものである。また磁気センサ１２は前述の通り３つ設置されている。各磁気センサ１２にはそれぞれの方向性に従って電磁誘導が発生し、磁界検出部１４は各磁気センサ１２電圧の変化に基づいて磁界強度を検出する。警報制御部２２は近接状況判定部１８の判定に基づいて警報手段（パトランプ２４、スピーカー２６、バイブレータ２８）を作動させる。なお、パトランプ２４、スピーカー２６、バイブレータ２８は選択的に付加することができ、これ以外の形態の警報手段であっても作業員に注意喚起できる機能を有するものであれば任意に選択することができる。

１０ 充電部近接判定装置
１２ 磁気センサ
１４ 磁界検出部
１６ 磁界変化演算部
１８ 近接状況判定部
２０ 充電部近接警報装置
２２ 警報制御部
２４ パトランプ
２６ スピーカー
２８ バイブレータ

Claims (5)

1. 充電部に対して移動する被検出ポイントにおける前記充電部との距離に起因する磁界強度および前記充電部の需要電流に起因する磁界強度を検出する手段と、
   前記磁界強度の変化量を算出する手段と、
   前記磁界強度の変化量に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する手段を備える、
   充電部近接判定装置。
2. 送電線に近接した地点においては距離に起因する磁界強度の変化量が需要電流に起因する磁界強度の変化量に比べて相対的に大きくなるという現象に基づいて前記充電部と前記被検出ポイントとの近接状況を判定する、
   請求項１に記載の充電部近接判定装置。
3. 前記被検出ポイントの互いに直交する３方向の各方向における誘導電圧の演算結果に基づいて前記被検出ポイントにおける磁界強度を検出する、
   請求項１または２に記載の充電部近接判定装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の充電部近接判定装置において、前記近接状況の判定結果に基づいて警報情報を出力する手段を備える、
   充電部近接警報装置。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載の充電部近接判定装置において、前記近接状況の判定動作が稼働状態であることを確認する手段を備える、
   充電部近接警報装置。