JP2021179701A - 接続構造、測定システム及び接続ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電力ケーブルの接続部の状態を測定する。【解決手段】電力ケーブルの接続構造は、電力を送電する２本の電力ケーブル２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの導体２１Ａ、２１Ｂを接続する導体接続部３０と、筒状で少なくとも導体接続部３０の外周を内周面で覆い、導体接続部３０へ向けて圧力を加えるゴムブロック１０と、前記内周面より内側に配置されたセンサと、前記内周面より内側に配置され、外部装置から電界共鳴方式で無線給電される受電部と、前記内周面より内側に配置され、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、前記内周面より内側に配置され、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部と、を有する測定装置１００Ａを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、接続構造、測定システム及び接続ユニットに関する。

電力ケーブルの内部の状態を測定する発明として、例えば特許文献１、２に開示された発明がある。

特許文献１に開示されている電力センサは、交流電力線の絶縁ゴム層の周囲に巻きつけられたワインディング層に配置されている。ワインディング層は、交流電力線に非接触の変成器によって交流電力線の交流電力から電力が供給され、電力センサは、ワインディングから電力が供給される。電力センサは、測定した電流、温度、圧力などの情報をワインディング層から変成器を介して交流電力線に送信する。受信装置は、送信された情報を交流電力線に非接触の変成器を介して受信する。

特許文献２に開示されている温度測定システムは、電力ケーブルの絶縁層の内側にコアワイヤの温度を測定する温度センサを備え、インダクタを用いた共振回路により非接触で温度センサに結合する。温度センサは、共振回路によって電力が供給されると、測定したコアワイヤの温度に対応する信号を、共振回路を介して制御装置へ送信する。

特許第３０７１２２０号公報 特表２０１５−５０８４９５号公報

一般的に電力ケーブルの接続部においては、導体の接続部の抵抗が他の部分よりも大きく、その結果、通電時に温度が上昇するという課題や、他の部分とは剛性の異なる接続部に曲げ応力が集中して導体の疲労が集中するという課題がある。そのため、温度測定など、電力ケーブルの状態を測定したい主な部分の一つが電力ケーブルの接続部である。しかしながら、特許文献１や特許文献２の発明では、電力ケーブルの接続部の接続状態を良好に保ち、接続部を外部環境から保護しながら、温度などを測定することができておらず、そのため、導体の状態の測定を行いたい主な部分で、その測定を行うことが困難という問題があった。

また、電力ケーブルの接続部を覆う接続部材と電力ケーブルとの界面や接続部材と接続部との界面の良好な電気性能を保つにはその界面に適切な圧力がかかって密着していることが重要である。しかし施工時に適切な圧力がかかっているかを測定することや、長期にわたって圧力が維持できているかどうかを測定することが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力ケーブルの接続部の状態を測定する技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る接続構造は、電力を送電する２本の電力ケーブルのそれぞれの導体を接続可能な導体接続部と、筒状で少なくとも前記導体接続部の外周面を内周面で覆い、前記導体接続部へ向けて圧力を加える弾性体と、前記内周面に配置されたセンサと、前記内周面より内側に配置され、外部装置から無線給電される受電部と、前記内周面より内側に配置され、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、前記内周面より内側に配置され、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部と、を備える。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記無線給電の方式は電界共鳴方式であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記導体と前記センサとの間に電磁シールドを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記センサを複数備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、複数の前記センサは、温度センサであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記温度センサは、前記導体接続部の外周面から前記弾性体の外周面との間でそれぞれ異なる位置に配置されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記温度センサを、前記弾性体の外周面にも備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、複数の前記センサは、それぞれ測定する物理量が異なることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、複数の前記センサのいずれかは、圧力センサであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、前記弾性体が常温収縮型の樹脂又はゴムであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続構造は、電力を送電する２本の電力ケーブルのそれぞれの導体を接続可能な導体接続部と、筒状で少なくとも前記導体接続部の外周面を内周面で覆い、前記導体接続部へ向けて圧力を加える弾性体と、前記弾性体の外周面より内側に配置されたセンサと、前記弾性体の外周面より内側に配置され、外部装置から無線給電される受電部と、前記弾性体の外周面より内側に配置され、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、前記弾性体の外周面より内側に配置され、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部と、を備える。

本発明の一態様に係る測定システムは、前記のいずれか一の接続構造と、電界共鳴方式で前記受電部へ給電し、前記送信部から送信された情報を受信する外部装置とを備える。

本発明の一態様に係る測定システムは、前記外部装置が受信した前記情報を記憶する第１のサーバ装置と、前記電力ケーブルで送電される電力の情報を有する第２のサーバ装置と、を備え、前記第１のサーバ装置に記憶されている情報と前記第２のサーバ装置が有する情報から、前記電力ケーブルに流すことができる許容電流値を推定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る接続ユニットは、紐状体を分離可能に螺旋状に形成した支持部と、筒状で前記支持部により内周面が径方向の外側に広げられた弾性体と、前記支持部と前記弾性体との間に配置され、センサと、外部装置から電界共鳴方式で無線給電される受電部と、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部とを有する測定装置と、を備える。

本発明によれば、電力ケーブルの導体の状態を容易に測定できるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る接続構造の外観を示す図である。 図２は、接続構造の一部を断面視して示す図である。 図３は、ゴムブロックの外観を示す図である。 図４は、測定装置と外部装置の構成を示すブロック図である。 図５は、接続構造の組み立ての工程を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る測定装置の構成を示すブロック図である。 図７は、第３実施形態に係る接続構造の一部を断面視して示す図である。 図８は、第３実施形態に係る測定装置の構成を示すブロック図である。 図９は、変形例に係る接続構造の一部を断面視して示す図である。 図１０は、変形例に係る外部装置が配置された接続構造の外観を示す図である。 図１１は、変形例に係る外部装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、変形例に係るゴムブロックの一部を断面視して示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

［第１実施形態］
図１は、電力ケーブル２０Ａと電力ケーブル２０Ｂとを接続する本実施形態の接続構造１Ａの外観を示す図である。図２は、接続構造１Ａの一部を断面視して示す図である。

電力ケーブル２０Ａ、２０Ｂは、例えば地下や海底で送電を行う電力ケーブルである。なお、電力ケーブル２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ同じ構成であるため、それぞれを区別する必要がない場合は、符号の末尾のアルファベットの記載を省略する。

電力ケーブル２０は、導体２１、ケーブル絶縁層２２、ケーブル遮蔽層２３、ケーブル金属被層２４及びケーブル防護層２５からなる。導体２１は、例えば銅やアルミニウムで構成された導体である。ケーブル絶縁層２２は、導体２１を被覆する層であり、例えば架橋ポリエチレンで構成された層である。ケーブル遮蔽層２３は、例えば半導電性架橋ポリエチレン、ワイヤーシールド（銅線）、シールドメッシュ、金属線を編み込んだ布テープ、半導電性テトロンテープ又は鉛テープなどで構成された層である。ケーブル金属被層２４は、例えばアルミ、鉛、ＳＵＳなどで構成された層である。ケーブル防護層２５は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンなどで構成された層である。

なお、電力ケーブル２０Ａ、２０Ｂについて、導体２１、ケーブル絶縁層２２、ケーブル遮蔽層２３、ケーブル金属被層２４、ケーブル防護層２５のそれぞれを区別する必要がある場合は、電力ケーブル２０Ａ、２０Ｂの符号の末尾のアルファベットを付して説明を行う。例えば、電力ケーブル２０Ａの導体２１と電力ケーブル２０Ｂの導体２１とを区別する必要がある場合、電力ケーブル２０Ａの導体２１については導体２１Ａと称し、電力ケーブル２０Ｂの導体２１については導体２１Ｂと称する。

導体接続部３０は、円管形状であり、例えば銅又はアルミニウムで形成されている。導体接続部３０は、一端側から導体２１Ａが挿入され、他端側から導体２１Ｂが挿入された後、圧縮されて導体２１Ａと導体２１Ｂとを電気的に接続する。

ゴムブロック１０は、シリコーンゴムやＥＰ（Ethylene Propylene）ゴム等の弾性を有する常温収縮型の材料を長手方向に貫通する穴を有する円筒状に成形して形成されている。ゴムブロック１０は、弾性体の一例である。電力ケーブル２０が挿入される前のゴムブロック１０の外観を図３に示す。なお、ゴムブロック１０の材料は、前述の材料に限定されるものではなく、常温収縮型の樹脂又はゴムであればよい。

ゴムブロック１０は、例えば、ポリプロピレン等のプラスチック製の紐状体１１ａを螺旋状に巻き、螺旋状に巻かれた紐状体１１ａの間を超音波で熱融着等により固着して形成した拡径保持部材１１の外周にシリコーンゴムやＥＰゴム等の弾性を有する常温収縮型の材料を円筒状に成形後、拡径して保持することで形成される。拡径保持部材１１は、支持部の一例である。

図４は、測定装置１００Ａと、測定装置１００Ａへ給電を行い、測定装置１００Ａから電力ケーブル２０の状態を取得する外部装置２００Ａの構成を示すブロック図である。接続構造１Ａと外部装置２００で測定システムが構成される。測定装置１００Ａは、電力ケーブル２０の状態を測定する装置であり、導体接続部３０の外周面に配置されている。測定装置１００Ａは、外部装置２００Ａからワイヤレスで給電され、測定結果をワイヤレスで外部装置２００Ａへ送信する。

本発明でのワイヤレスでの給電とは、キャパシタンス成分とインダクタンス成分を組み合わせて、非接触で電力を送信する給電方式のことを言う。また、本発明での電界法（電界結合方式）を用いたワイヤレスでの給電とは、送受電部を担うキャパシタンス成分に、インダクタンス成分を付与して非接触で電力を送信する給電方式であり、特に、インダクタンス成分がなかった場合に比較して、インダクタンス成分を付与することで、非接触部分のインピーダンス整合を行う方式である。また、本発明での磁界法（磁界結合方式）を用いたワイヤレスでの給電とは、送受電部を担うインダクタンス成分に、キャパシタンス成分を付与して非接触で電力を送信する給電方式であり、特に、キャパシタンス成分がなかった場合に比較して、キャパシタンス成分を付与することで、非接触部分のインピーダンス整合を行う方式である。

測定装置１００Ａは、制御部１０１、受電部１０２、送信部１０３及び温度センサ１０４を備える。温度センサ１０４は、温度を検知するセンサであり、制御部１０１に接続されている。受電部１０２は、電界結合方式により伝送される電力を得るための一対の電極や、送電された交流電力を整流する整流回路を備えており、制御部１０１に接続されている。受電部１０２には、外部装置２００Ａから電界結合方式で電力が伝送される。

制御部１０１は、演算部と記憶部とを備えている。制御部１０１は、受電部１０２に伝送された電力で駆動される。演算部は、測定装置１００Ａの機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの両方で構成される。記憶部は、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）を備えている。また、記憶部は、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果などを記憶するために使用される、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。プログラムを実行中の制御部１０１は、温度センサ１０４の測定結果を取得し、測定結果を示す温度データを送信部１０３で外部装置２００Ａへ送信する。

送信部１０３は、電界結合方式によるワイヤレス通信のための一対の電極や変調回路を備えており、制御部１０１に接続されている。制御部１０１は、温度データを電界結合方式によるワイヤレス通信で送信部１０３を介して外部装置２００Ａへ送信する。

外部装置２００Ａは、測定装置１００Ａへワイヤレスで給電し、測定装置１００Ａからワイヤレスで送信される測定結果を受信する装置である。外部装置２００Ａは、電力ケーブル２０の点検を行うオペレータが持ち運ぶことが可能となっている。外部装置２００Ａは、制御部２０１、送電部２０２、受信部２０３、ストレージ２０４及びタッチパネル２０５を備える。

送電部２０２は、例えば、電界結合方式による電力伝送のための一対の電極と、電力伝送のための回路及び高周波電源を備えており、制御部２０１に接続されている。受信部２０３は、電界結合方式によるワイヤレス通信のための一対の電極や復調回路を備えており、送信部１０３から送信される温度データを電界結合方式によるワイヤレス通信で受信する。

電界結合方式は、受電部１０２の電極と送電部２０２の電極の間に、導電体や誘電体があると、その送電距離を延長することができる。これは、例えば、磁界結合方式では得られない効果である。そのため、例えば、電界結合方式を用いて、その送電部２０２の電極と受電部１０２の電極の間に、筒状の金属を挿入すれば、外部装置２００と受電部１０２の位置ずれへの耐性を高めることができる。

制御部２０１は、制御部１０１と同じく演算部と記憶部とを備えている。プログラムを実行中の制御部２０１は、送電部２０２を制御して電力を測定装置１００Ａへ伝送する。また、プログラムを実行中の制御部２０１は、受信部２０３で温度データを受信し、受信した温度データをストレージ２０４へ格納し、温度データが示す温度をタッチパネル２０５で表示する。ストレージ２０４は、補助記憶装置であり、受信部２０３が受信した温度データを記憶する。タッチパネル２０５は、外部装置２００Ａを操作するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示し、オペレータの指による操作を受け付ける。

例えば、無線での給電ではなく有線で給電を行う構成とした場合、給電のための配線が電力ケーブル２０の絶縁体の層を貫通することになり、電力ケーブル２０の絶縁性を保証できなくなってしまうが、本実施形態の構成であれば、給電のための配線が電力ケーブル２０の絶縁体の層を貫通させなくて済むので、電力ケーブル２０の絶縁性の保証が容易になる。

また、従来技術である前述の特許文献２の発明では、温度センサと信号検出回路の間に、ワイヤレス部分が入っており、ワイヤレス部分のノイズが、検出温度に影響を与えるという問題があった。上記の本実施形態の構成では、ワイヤレス部分のノイズが検出温度への影響を抑制できる。

次に接続構造１Ａの組み立ての工程について説明する。図５は、接続構造１Ａの組み立ての工程を示す図である。

まず、図５の（ａ）に示すように、電力ケーブル２０Ｂのケーブル防護層２５Ｂを剥いで導体２１Ｂ、ケーブル絶縁層２２Ｂ、ケーブル遮蔽層２３Ｂ、ケーブル金属被層２４Ｂを段状に露出させた状態で、拡径保持部材１１で内径が広げられているゴムブロック１０に電力ケーブル２０Ｂを挿入する。また、電力ケーブル２０Ａについても、ケーブル防護層２５Ａを剥いで導体２１Ａ、ケーブル絶縁層２２Ａ、ケーブル遮蔽層２３Ａ、ケーブル金属被層２４Ａを段状に露出させた状態とする。

次に、図５の（ｂ）に示すように、拡径保持部材１１を形成する紐状体１１ａを電力ケーブル２０Ａ側からほどき、ほどいた紐状体１１ａの先端を例えばケーブル防護層２５Ｂの外周面に巻き付けて固定する。また、図５の（ｂ）に示すように、内側に導体２１Ａと導体２１Ｂとが挿入された導体接続部３０を圧縮して導体２１Ａと導体２１Ｂとを接続し、導体接続部３０の表面に測定装置１００Ａを配置する。

次に、図５の（ｃ）に示すように、導体接続部３０及び測定装置１００Ａがゴムブロック１０の内部に位置するようにゴムブロック１０を電力ケーブル２０Ａ側に移動させる。この移動のとき、紐状体１１ａが電力ケーブル２０Ａ側からほどかれ、ほどかれた紐状体１１ａは固定されている位置に至る。

この後、図５の（ｄ）に示すように、ケーブル防護層２５Ｂの外周面に巻き付けて固定されていた紐状体１１ａをケーブル防護層２５Ｂから外し、紐状体１１ａを電力ケーブル２０Ａと反対側へ引き抜く。これにより、図５の（ｅ）に示すように拡径保持部材１１が電力ケーブル２０Ａ側から解体され、ゴムブロック１０において拡径保持部材１１が解体された部分は、中心に向けて収縮する。測定装置１００Ａの位置の拡径保持部材１１が解体されると、ゴムブロック１０が測定装置１００Ａを導体接続部３０に向けて押しつけて固定する。

図５の（ｆ）に示すように紐状体１１ａが全てゴムブロック１０から引き抜かれ、拡径保持部材１１の解体が終了すると、ゴムブロック１０が導体接続部３０の外周面及び測定装置１００Ａを内周面で覆って圧力を加え、ゴムブロック１０が導体接続部３０、測定装置１００Ａ、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂに密着し、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂが固定される。

従来技術である前述の特許文献２の発明では、絶縁層を加熱して成型する際に、温度センサが不用意に加熱されるという問題があった。これに対し、本実施形態では、常温収縮型の材料を用いたコールドタイプのゴムブロック１０で電力ケーブル２０を覆うため、測定装置１００Ａが加熱されることがなく、センサが加熱されるという問題を回避することができる。

次に温度センサ１０４が測定した温度を外部装置２００Ａで取得するときの測定装置１００Ａ及び外部装置２００Ａの動作について説明する。外部装置２００Ａのオペレータは、外部装置２００Ａをゴムブロック１０へ近づけ、測定の開始を指示する操作をタッチパネル２０５で行う。

外部装置２００Ａは、測定の開始を指示する操作がタッチパネル２０５で行われると、送電部２０２で測定装置１００Ａへ給電を行う。ここで、送電部２０２の一対の電極と受電部１０２の一対の電極とが電界結合し、外部装置２００Ａから測定装置１００へ電力が伝送される。

測定装置１００Ａは、外部装置２００Ａから電力が伝送されると、温度センサ１０４で温度を測定し、測定した温度を示す温度データを送信部１０３で外部装置２００Ａへ送信する。ここで、送信部１０３の一対の電極と受信部２０３の一対の電極とが電界結合し、測定装置１００から外部装置２００Ａへ温度データが送信される。

測定装置１００Ａは、導体接続部３０に配置されているが、導体接続部３０は圧縮されて導体２１に接しており、前述のとおり金属で形成されていて熱伝導率の値が大きいため、測定装置１００Ａが備える温度センサ１０４が測定している温度は導体２１の温度として捉えることができる。

外部装置２００Ａは、測定装置１００Ａから送信された温度データを受信部２０３で受信し、受信した温度データが示す温度をタッチパネル２０５で表示する。外部装置２００Ａは、温度データを受信した日時と受信した温度データとを対応付けてストレージ２０４に格納してもよい。

例えば、導体２１Ａと導体２１Ｂを接続する位置では、導体２１の抵抗が他の部分より大きくなり発熱しやすくなるが、本実施形態では、温度センサ１０４は、導体２１Ａと導体２１Ｂを接続する位置の温度を測定するため、発熱しやすい位置の温度を容易に測定することができる。また、本実施形態によれば、ゴムブロック１０の内部で温度を測定するため、外気温の影響を抑えて導体２１の状態を測定することができる。さらに、電界結合方式などの無線による給電で測定装置１００Ａへワイヤレスで効率良く給電を行い、導体２１の状態を測定することができる。さらに、導体接続部３０とゴムブロック１０との間に、適切に温度センサ１０４を配置できるので温度測定が容易になる。

また、特許文献１に開示されている電力線センサと比較すると、特許文献１に開示されている電力センサは、交流電力線の絶縁層の外側に配置されるため、導電撚り線の温度を正確に測ることが難しい。また、電力センサへの給電のためにワインディング層を交流電力線の周囲に設ける必要があり、電力センサの設置に手間がかかる。本実施形態によれば、ゴムブロック１０の内部で温度を測定するため、外気温の影響を少なくして導体２１の温度を正確に測ることができる。また、測定装置１００Ａの設置については、測定装置１００Ａを導体接続部３０の表面に設置し、ゴムブロック１０を収縮させるだけでゴムブロック１０の内部に測定装置１００Ａを設置できるため、設置に手間を抑えることができる。

また、特許文献２に開示されているシステムと比較すると、特許文献２に開示されているシステムは、温度センサが電力ケーブルの絶縁層の内側に配置されており、コアワイヤの周方向のどの位置に温度センサがあるかわかりにくいため、制御装置側のインダクタを温度センサ側のインダクタに近づけるのが難しく、位置がずれてしまうと給電の効率が落ちてしまう。本実施形態によれば、送電部２０２の電極と受電部１０２の電極の間に、筒状の金属を挿入すれば、送電距離が延長され、外部装置２００と受電部１０２の位置ずれへの耐性を高めることができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態を第１実施形態と比較すると、測定装置１００Ａに替えて測定装置１００Ｂを備える点が相違し、他の構成は、第１実施形態と同じである。このため、以下の説明においては、第２実施形態において第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点について説明する。

図６は、測定装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。測定装置１００Ｂは、測定装置１００Ａと比較すると、圧力センサ１０５及び加速度センサ１０６を備える点で相違する。温度センサ１０４、圧力センサ１０５及び加速度センサ１０６は、それぞれ測定する物理量の種類が異なる複数のセンサの一例である。

圧力センサ１０５は、圧力を測定するセンサであり、ゴムブロック１０からかかる圧力を測定する。ゴムブロック１０の収縮が適切であり、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂが適切に固定されている場合、圧力センサ１０５で測定される圧力は、予め定められた閾値以上となる。一方、例えばゴムブロック１０の収縮が弱く、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂが適切に固定されていない場合、圧力センサ１０５で測定される圧力は予め定められた閾値未満となる。加速度センサ１０６は、３次元の加速度センサであり、測定装置１００Ｂの加速度を測定する。

測定装置１００Ｂは、外部装置２００Ａから電力が伝送されると、温度センサ１０４が測定した温度を示す温度データを送信部１０３で外部装置２００Ａへ送信する。また、測定装置１００Ｂは、圧力センサ１０５が測定した圧力を示す圧力データを外部装置２００Ａへ送信し、加速度センサ１０６が測定した加速度を示す加速度データを外部装置２００Ａへ送信する。

外部装置２００Ａは、測定装置１００Ｂから送信された温度データ、圧力データ及び加速度データを受信部２０３で受信し、受信した温度データが示す温度、受信した圧力データが示す圧力及び受信した加速度データが示す加速度をタッチパネル２０５で表示する。オペレータは、表示された圧力の値により、ゴムブロック１０からの圧力を測定することが容易となり、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂがゴムブロック１０によって適切に固定されているかを判断することができる。また、オペレータは、表示された加速度の値により、電力ケーブル２０Ａ及び電力ケーブル２０Ｂの振動の状態を知ることができる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態を第１実施形態と比較すると、測定装置１００Ａに替えて測定装置１００Ｃを備え、温度センサの数及び位置が相違し、他の構成は、第１実施形態と同じである。このため、以下の説明においては、第３実施形態において第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点について説明する。

図７は、本実施形態に係る接続構造１Ｃの一部を断面視して示す図である。また、図８は、測定装置１００Ｃの構成を示すブロック図である。接続構造１Ｃは、第１温度センサ１０４Ａ、第２温度センサ１０４Ｂ及び第３温度センサ１０４Ｃを備える。

接続構造１Ｃにおいては、第２温度センサ１０４Ｂがケーブル絶縁層２２の表面に配置され、第３温度センサ１０４Ｃがゴムブロック１０の外周面に配置されている。測定装置１００Ｃは、第１温度センサ１０４Ａを備えている。

第１温度センサ１０４Ａは、制御部１０１に接続されており、導体接続部３０の温度を測定する。第２温度センサ１０４Ｂは、制御部１０１に接続されており、配置されているケーブル絶縁層２２の温度を測定する。第３温度センサ１０４Ｃは、制御部１０１に接続されており、ゴムブロック１０の外周面の温度を測定する。

測定装置１００Ｃは、外部装置２００Ａから電力が伝送されると、第１温度センサ１０４Ａ、第２温度センサ１０４Ｂ及び第３温度センサ１０４Ｃで温度を測定し、第１温度センサ１０４Ａが測定した温度を示す第１温度データ、第２温度センサ１０４Ｂが測定した温度を示す第２温度データ及び第３温度センサ１０４Ｃが測定した温度を示す第３温度データを送信部１０３で外部装置２００Ａへ送信する。

外部装置２００Ａは、測定装置１００Ｃから送信された第１温度データ、第２温度データ及び第３温度データを受信部２０３で受信し、受信した温度データが示す温度をタッチパネル２０５で表示する。

本実施形態によれば、オペレータは、表示される複数の温度により、接続構造１Ｃにおける径方向の温度分布を知ることができ、電力ケーブル２０が送電を行っているときに温度が高くなる位置を知ることができる。なお、第２温度センサ１０４Ｂの配置位置は、前述の位置に限定されるものではなく、ケーブル遮蔽層２３、ケーブル金属被層２４又はケーブル防護層２５の表面であってもよい。また、測定装置１００Ｃの外部に配置する温度センサの数は、１個又は３個以上であってもよい。

なお、圧力センサ１０５についても複数配置する構成とし、第２温度センサ１０４Ｂの位置に配置するようにしてもよい。この構成によれば、ゴムブロック１０と導体接続部３０との間の圧力や、ゴムブロック１０と導体２１を被覆する層との間の圧力を測定することが容易となり、電力ケーブル２０の状態を容易に測定することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

図９は、本発明の変形例に係る接続構造１Ｄの一部を断面視して示す図である。接続構造１Ｄは、金属製のシールド４０を備える。シールド４０は、測定装置１００Ａより面積が広く板状であり、例えばアルミニウムで形成されている。シールド４０は、導体接続部３０と測定装置１００Ａとの間に配置される。シールド４０は、電力ケーブル２０による送電のオン／オフの切り替えや雷によるノイズが測定装置１００Ａに到達するのを防ぐ電磁シールドである。なお、シールド４０は、板状の部材に限定されるものではなく、例えばワイヤーメッシュであってもよい。

第２実施形態においては、温度センサ１０４、圧力センサ１０５及び加速度センサ１０６は、測定装置１００Ｂが内部に備える構成となっているが、測定装置１００Ｂの外部に配置する構成としてもよい。

前述の実施形態においては、外部装置２００Ａは、オペレータが持ち運び可能な構成となっているが、実施形態の構成に限定されるものではなく、接続構造１Ａに設置する構成としてもよい。図１０は、本発明の変形例に係る外部装置２００Ｂが配置された接続構造１Ａの外観を示す図であり、図１１は、外部装置２００Ｂの構成を示すブロック図である。

図１０に示すように、外部装置２００Ｂは、ゴムブロック１０の外周面に設置される。外部装置２００Ｂは、制御部２０１へ電力を供給する電源２１０と、無線通信により他の装置と通信を行う通信部２０６を備える。電源２１０は、例えば二次電池や交流の電気を直流に整流する整流回路などを有し、制御部２０１を駆動する電力を制御部２０１へ供給する。通信部２０６は、例えば移動体通信網や無線ＬＡＮなどの無線ネットワークを介して通信を行う通信インターフェースである。

外部装置２００Ｂは、例えば予め定められた周期で測定装置１００Ａへ電力を供給し、電力が供給された測定装置１００Ａから温度データを受信する。温度データを受信した外部装置２００Ｂは、電力ケーブル２０を監視するサーバ装置へ通信部２０６を介して温度データを送信する。この変形例によれば、電力ケーブル２０を点検するオペレータが接続構造１Ａの場所へ行かなくても導体２１の接続位置の状態を得ることができる。なお、接続構造１Ａと外部装置２００Ｂを架空線に適用してもよい。架空線に適用した外部装置２００Ｂが加速度センサ１０６を備えている場合、加速度センサ１０６の測定結果から、例えば風による架空線の揺れの状態を知ることができる。

なお、複数のサーバ装置を利用することで、測定結果をより有効に活用することができる。例えば、送電網における複数の接続構造１Ａ毎に外部装置２００Ｂを設け、各外部装置２００Ｂは、通信部２０６で移動体通信網や無線ＬＡＮなどの無線ネットワークを介して通信を行い、センサの測定結果を示すデータを第１のサーバ装置に保存する。この構成によれば、長期間において多数の接続構造１Ａから得たデータを比較することができる。

また、コンピュータ装置において接続構造１Ａで接続されている電力ケーブル２０に流れている電力を管理している第２のサーバ装置と、第１のサーバ装置に保存されているデータを用いて演算を行うことにより、電力ケーブル２０に流れている電流と、接続構造１Ａの位置における温度変化の相関が分かる。この相関により、送電時の動的な許容電流量の推定やＤＬＲ（Dinamic Line rating：動的線路定格）を行うことができる。

また、接続構造１Ａがある場所の風速、気温、湿度などの気象データを保存している第３のサーバ装置から、それらのデータを取得し、第１のサーバ装置に保存されているデータと比較することで、測定装置１００Ａから得たデータと気象状況との関係を検証することができる。

また、コンピュータ装置において第１のサーバ装置に保存されているデータと第３のサーバ装置に保存されているデータを用いて演算を行うことにより、導体２１の温度変化を予測することができる。なお、第１のサーバ装置、第２のサーバ装置及び第３のサーバ装置を一体として一つのサーバ装置としてもよい。

前述の実施形態においては、導体接続部３０で導体２１Ａと導体２１Ｂとを接続した後に測定装置１００Ａを導体接続部３０の表面に配置しているが、導体接続部３０の表面に測定装置１００Ａを配置する方法は、実施形態の方法に限定されるものではない。図１２は、変形例に係るゴムブロック１０Ａの一部を断面視して示す図である。ゴムブロック１０Ａは、接続ユニットの一例である。電力ケーブル２０が挿入される前のゴムブロック１０Ａにおいては、拡径保持部材１１とゴムブロック１０Ａとの間に測定装置１００Ａが配置されている。この構成によれば、電力ケーブル２０にゴムブロック１０Ａを通した後、拡径保持部材１１を解体すると、ゴムブロック１０Ａが中心に向けて収縮する。収縮したゴムブロック１０Ａは、測定装置１００Ａを導体接続部３０に向けて押しつけて固定する。本変形例においても測定装置１００Ａを導体接続部３０に容易に固定することができる。

上述した実施形態においては、導体接続部３０とゴムブロック１０とは密着する必要がある。そのため、導体接続部３０の外径は、ゴムブロック１０が収縮した後で導体接続部３０とゴムブロック１０とが密着するようにすることが好ましい。導体接続部３０とゴムブロック１０とを密着させるためには、例えば、導体接続部３０の外径を、電力ケーブル２０のケーブル絶縁層２２と同程度にする。また、筒状であって電力ケーブル２０が挿入された金属製の外径調整部材を、導体接続部３０で電力ケーブル２０Ａ側の端部に密着させて配置し、さらに導体接続部３０で電力ケーブル２０Ｂ側の端部にも密着させて配置し、ここで、電力ケーブル２０Ａ側の外径調整部材の外径と、ケーブル絶縁層２２Ａの外径とが同程度となるようにし、電力ケーブル２０Ｂ側の外径調整部材の外径と、ケーブル絶縁層２２Ｂの外径とが同程度となるようにする。次に、導体接続部３０の外周面にテープを巻いたりパテを付けたりし、テープ又はパテの外周面の外径をケーブル絶縁層２２の外径と同程度とする。外径調整部材を用いるときには、各種センサを適切に配置することが望まれる。例えば、温度センサ１０４については、導体２１の温度を正確に測定するために、導体接続部３０と外径調整部材との間に配置することが好ましい。また、圧力センサ１０５については、導体２１の接続部分への圧力を測定するために、温度センサ１０４と同様に、導体接続部３０と外径調整部材の間に配置することが好ましい。なお、導体接続部３０の外周面や、外径調整部材の内周面に予め各種センサを設置しておき、設置されているセンサと測定装置１００Ａを接続する構成としてもよい。

１Ａ、１Ｃ、１Ｄ 接続構造
１０、１０Ａ ゴムブロック
１１ 拡径保持部材
１１ａ 紐状体
２０、２０Ａ、２０Ｂ 電力ケーブル
２１ 導体
２２ ケーブル絶縁層
２３ ケーブル遮蔽層
２４ ケーブル金属被層
２５ ケーブル防護層
３０ 導体接続部
４０ シールド
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 測定装置
１０１ 制御部
１０２ 受電部
１０３ 送信部
１０４ 温度センサ
１０４Ａ 第１温度センサ
１０４Ｂ 第２温度センサ
１０４Ｃ 第３温度センサ
１０５ 圧力センサ
１０６ 加速度センサ
２００Ａ、２００Ｂ 外部装置
２０１ 制御部
２０２ 送電部
２０３ 受信部
２０４ ストレージ
２０５ タッチパネル
２０６ 通信部
２１０ 電源

Claims (14)

1. 電力を送電する２本の電力ケーブルのそれぞれの導体を接続可能な導体接続部と、
   筒状で少なくとも前記導体接続部の外周面を内周面で覆い、前記導体接続部へ向けて圧力を加える弾性体と、
   前記弾性体の内周面に配置されたセンサと、
   前記弾性体の内周面より内側に配置され、外部装置から無線給電される受電部と、
   前記弾性体の内周面より内側に配置され、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、
   前記弾性体の内周面より内側に配置され、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部と、
   を備える接続構造。
2. 前記無線給電の方式は電界共鳴方式である
   請求項１に記載の接続構造。
3. 前記導体と前記センサとの間に電磁シールドを備える
   請求項１又は請求項２に記載の接続構造。
4. 前記センサを複数備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の接続構造。
5. 複数の前記センサは、温度センサである
   請求項４に記載の接続構造。
6. 前記温度センサは、前記導体接続部の外周面から前記弾性体の外周面との間でそれぞれ異なる位置に配置されている
   請求項５に記載の接続構造。
7. 前記温度センサを、前記弾性体の外周面にも備える
   請求項６に記載の接続構造。
8. 複数の前記センサは、それぞれ測定する物理量が異なる
   請求項４に記載の接続構造。
9. 複数の前記センサのいずれかは、圧力センサである
   請求項４に記載の接続構造。
10. 前記弾性体が常温収縮型の樹脂又はゴムである
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の接続構造。
11. 電力を送電する２本の電力ケーブルのそれぞれの導体を接続可能な導体接続部と、
    筒状で少なくとも前記導体接続部の外周面を内周面で覆い、前記導体接続部へ向けて圧力を加える弾性体と、
    前記弾性体の外周面より内側に配置されたセンサと、
    前記弾性体の外周面より内側に配置され、外部装置から無線給電される受電部と、
    前記弾性体の外周面より内側に配置され、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、
    前記弾性体の外周面より内側に配置され、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部と、
    を備える接続構造。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の接続構造と、
    電界共鳴方式で前記受電部へ給電し、前記送信部から送信された情報を受信する外部装置と
    を備える測定システム。
13. 前記外部装置が受信した前記情報を記憶する第１のサーバ装置と、
    前記電力ケーブルで送電される電力の情報を有する第２のサーバ装置と、
    を備え、
    前記第１のサーバ装置に記憶されている情報と前記第２のサーバ装置が有する情報から、前記電力ケーブルに流すことができる許容電流値を推定する
    請求項１２に記載の測定システム。
14. 紐状体を分離可能に螺旋状に形成した支持部と、
    筒状で前記支持部により内周面が径方向の外側に広げられた弾性体と、
    前記支持部と前記弾性体との間に配置され、センサと、外部装置から電界共鳴方式で無線給電される受電部と、前記外部装置へ情報を送信する送信部と、前記センサの測定結果を取得し、測定結果を示す情報を前記送信部で前記外部装置へ送信する制御部とを有する測定装置と、
    を備える接続ユニット。

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