JP2022162883A - 落線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】整定値の演算によらずに配電線の電圧を適正に且つ自律的に調整することが可能な電圧調整装置を提供する。【解決手段】電力系統の送配電線（１０１，１０２，１０３）に又は２つの送配電線を相互に支持する支持ロープ（１１１，１１２）に取り付けられて送配電線の落下を検出する落線検出装置（１）は、加速度を検出する加速度センサ（１１）と、加速度センサが検出した加速度に基づいて送配電線の落下を検出するマイコン（１２）と、マイコンが検出した落下を外部に報知する通信モジュール（１３）と、自然エネルギーに基づく電力を発電する発電素子（１４）と、発電素子が発電した電力で充電されて加速度センサ、マイコン及び通信モジュールに電力を供給する蓄電池（１６）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、送配電線の落下を検出して報知する落線検出装置に関する。

従来、送配電線の落下を防止する様々な技術が提案されているが、実際に送配電線が落下した場合に、直接的に落下を検出又は検知する技術については、発明者らが知る限りにおいて殆ど開示されていない。

送配電線が落下したことは、断線や地落を検出することによって間接的に検出される場合がある。例えば、特許文献１には、電線にパルス信号を印加したときに電線に流れる電流を計測し、計測した電流波形を参照用の電流波形と比較して断線を検出する技術が開示されている。また、電線にパルス電圧を印加して、故障点から反射するパルス電圧を観測し、その往復伝播時間から故障点までの距離を測定する、いわゆるパルスレーダ法が知られている。

更に、特許文献２には、零相電圧検出器が検出した零相電圧及び零相変流器が検出した零相電流に基づいて電力系統に発生した地絡故障およびその方向性を検出する地絡方向継電器が開示されている。

一方、特許文献３には、送配電線に係る物理量によらずに、電力線に作用する加速度を検出して電力線の変位量を計測することにより、電力線でのギャロッピング、スリートジャンプ等を検出する技術が開示されている。

特開２００６－２３１０５号公報 特開２００８－２９５２５７号公報 特開２００２－３００７３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、電線が断線に至らない限り、電線の支持体の倒壊、異物の接触等の異常を検出することができない。また、特許文献２に開示された技術によれば、地絡点のインピーダンスが比較的低インピーダンスでなければ地絡を検出できない。更に、特許文献３に開示された技術によれば、電力線の変位量の計測、演算及び遠隔受信装置への信号伝送のための電源として、電力線に結合された変流器が必要となり、電力線に作用する荷重の増大が懸念されるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送配電線に作用する荷重を極力抑えて送配電線の落下を検出することが可能な落線検出装置を提供することにある。

本発明に係る落線検出装置は、電力系統の送配電線に又は２つの前記送配電線を相互に支持する支持部材に取り付けられて前記送配電線の落下を検出する落線検出装置であって、加速度を検出する加速度センサと、該加速度センサが検出した加速度に基づいて前記送配電線の落下を検出する制御部と、該制御部が検出した落下を外部に報知する報知部と、自然エネルギーに基づく電力を発電する発電素子と、該発電素子が発電した電力で充電されて前記加速度センサ、前記制御部及び前記報知部に電力を供給する蓄電池とを備える。

本発明にあっては、自然エネルギーを利用して発電する発電素子によって充電される蓄電池から、加速度センサ、制御部及び報知部に給電される。自装置が電力系統の送配電線に又は２つの送配電線の支持部材に取り付けられている場合、加速度センサが検出した加速度に基づいて制御部が電力系統の送配電線の落下を検出したときに、報知部がその旨を報知する。これにより、自装置でまかなう電力で送配電線の落下を検出して報知する。

本発明に係る落線検出装置は、前記制御部は、動作状態と、該動作状態より消費電力が少ない省電力状態との間で状態遷移が可能であり、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが所定の閾値より小さい場合に、前記省電力状態から前記動作状態に遷移する。

本発明にあっては、加速度センサが所定の閾値より大きさが小さい加速度を検出した場合に、制御部が省電力状態から動作状態に復帰する。これにより、加速度センサが重力加速度又はそれに近い大きさの加速度を検出している間は、制御部が省電力状態にあって消費電力が低減される。

本発明に係る落線検出装置は、前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の値又は該加速度の大きさが所定の閾値範囲を逸脱した場合に、前記落下を検出する。

本発明にあっては、加速度センサが、その値又はその大きさが所定の閾値範囲を逸脱する加速度を検出した場合に、制御部が送配電線の落下を検出する。これにより、例えば、落下する自装置が支持部材に引き留められた時又は何らかの障害物に当たった時の衝撃によって送配電線の落下が検出される。

本発明に係る落線検出装置は、前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが、第１時間より短い時間間隔で第１閾値以上又は第２閾値以下となる状態が、前記第１時間より長い第２時間以上継続した場合に、前記落下を検出する。

本発明にあっては、加速度センサが第１閾値以上又は第２閾値以下の大きさの加速度を第１時間より短い時間間隔で第２時間以上継続して検出した場合に、制御部が送配電線の落下を検出する。これにより、落下する自装置が支持部材に引き留められた後又は何らかの障害物に当たった後に上下動を繰り返す場合に送配電線の落下が検出される。

本発明に係る落線検出装置は、前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが、第３閾値以下の状態が第３時間以上継続した場合に、前記落下を検出する。

本発明にあっては、加速度センサが第３閾値以下の大きさの加速度を第３時間以上継続して検出した場合に、制御部が送配電線の落下を検出する。これにより、自装置が自由落下又はそれに近い状態を第３時間以上維持し続ける場合に送配電線の落下が検出される。

本発明に係る落線検出装置は、気圧を検出する気圧センサ及び角速度を検出するジャイロセンサの少なくとも一方を更に備え、前記制御部は、前記気圧センサが検出した気圧の変化又は前記ジャイロセンサが検出した角速度の変化に基づいて前記落下を検出する。

本発明にあっては、気圧センサによる気圧の検出結果から算出される高度の変化又はジャイロセンサによる角速度の検出結果から算出される向きの変化を更に考慮することにより、送配電線の落下をより正確に検出することができる。

本発明によれば、送配電線に作用する荷重を極力抑えて送配電線の落下を検出することが可能となる。

実施形態１に係る落線検出装置が取り付けられた送配電線のうちの１本の落下を模式的に示す説明図である。 実施形態１に係る落線検出装置の構成例を示すブロック図である。 加速度センサで検出される加速度の大きさ（ＳＲＳＳ）の実測値を示すグラフである。 実施形態１に係る落線検出装置で送配電線の落下を検出するマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る落線検出装置が間接的に取り付けられた送配電線のうちの１本の落下を模式的に示す説明図である。 実施形態２に係る落線検出装置で送配電線の落下を検出するマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 実施形態３に係る落線検出装置が取り付けられた送配電線の落下を模式的に示す説明図である。 実施形態３に係る落線検出装置で送配電線の落下を検出する制御部の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
本実施形態１以下の各実施形態では、発電所から変電所まで若しくは変電所間の送電に用いられる送電線、又は変電所から需要家までの送電に用いられる配電線（以下、これらを総称して送配電線という）に取り付けられて送配電線の落下を検出する落線検出装置について説明する。送配電線の落下は送配電線が断線した場合に発生するが、例えば送配電線の支持構造物が倒壊した場合又は送配電線に異物が覆い被さった場合にも発生し得る。送配電線の落下の検出結果は、無線通信によって対向する無線装置に報知されるが、報知する手段が電波によるものに限定されるものではなく、光や音波等による他の手段であってもよい。以下では、送配電線の落下を落線とも言う。

図１は、実施形態１に係る落線検出装置１，１，１がそれぞれに取り付けられた送配電線１０１，１０２，１０３のうちの１本の落下を模式的に示す説明図である。図１Ａは、送配電線１０３の断線箇所を×印で示すものであり、図１Ｂは、断線後に落下する送配電線１０３を模式的に示すものである。送配電線１０１及び１０２は、可撓性のある支持部材である２本の支持ロープ１１１，１１１によって相互に支持されている。送配電線１０２及び１０３は、２本の支持ロープ１１２，１１２によって相互に支持されている。支持ロープ１１１，１１２は、棒状の可撓性に乏しい素材を用いたものであってもよい。

送配電線１０１，１０２，１０３のそれぞれには、支持ロープ１１１又は１１２で支持された位置を挟んで落線検出装置１，１，１が取り付けられている。落線検出装置１，１，１は、送配電線１０１，１０２，１０３が風等によって揺れた場合であっても、できるだけ向きが変わらないようにして、送配電線１０１，１０２，１０３のそれぞれに固定されていることが好ましい。

図１Ａに示すように、送配電線１０３が×印を付した位置で断線した場合、図１Ｂに破線で示すように、分断された送配電線１０３が鉛直下方に落下する。この場合、送配電線１０３に取り付けられた落線検出装置１，１，１は、自由落下又はそれに近い状態の後に、支持ロープ１１２，１１２の何れかで支持された送配電線１０３によって引き留められる。落下から引き留められた落線検出装置１，１，１には、主に鉛直上方に大きな加速度が加わり、その後加速度が増減しながら減衰する。落線検出装置１は、自身に加わる加速度の変化に基づいて送配電線１０３の落下を検出する。

図２は、実施形態１に係る落線検出装置１の構成例を示すブロック図である。落線検出装置１は、加速度を検出する加速度センサ１１と、該加速度センサ１１が検出した加速度に基づいて送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出する制御部であるマイクロコンピュータ（以下マイコンという）１２と、マイコン１２が検出した落線を報知する報知部である通信モジュール１３とを備える。

落線検出装置１は、また、自然エネルギーに基づく電力を発電する発電素子１４と、該発電素子１４が発電した電圧を充電に適した電圧に調整する充電器１５と、該充電器１５によって充電される蓄電池１６とを備える。蓄電池１６が蓄電した電力は、加速度センサ１１、マイコン１２及び通信モジュール１３に供給される。

加速度センサ１１は、汎用の３軸デジタルセンサであるが、アナログセンサであってもよいし、１軸や２軸のセンサであってもよい。加速度センサ１１が１軸又は２軸のセンサである場合は、送配電線１０１，１０２，１０３の落下の際に加速度センサ１１に加わる加速度の方向と、加速度センサ１１が加速度を感度良く検出する方向とができるだけ一致するようになっていることが好ましい。加速度センサ１１がアナログセンサである場合は、検出された加速度のアナログ信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換してマイコン１２に入力させることとする。

ここでの加速度センサ１１は、例えばアナログ・デバイセズ社製のＡＤＸＬ３５０又はＡＤＸＬ３４３である。これらの加速度センサ１１は、検出した加速度の大きさが閾値を下回った状態で設定時間が経過した場合、低消費電力で低サンプリングレートのスリープ・モードに切り替わり、アクティブなイベントが検出されると元のサンプリングレートに戻って割込を発生させる。この割込はマイコン１２に与えられる。加速度の大きさとは、各軸の加速度の二乗和平方根（ＳＲＳＳ＝Square Root Sum of Squares ）又は各軸の加速度の絶対値である（特に断りの無い限り、以下同様）。加速度センサ１１による３軸の加速度のデータは、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit ）又はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface ）によって、マスタのマイコン１２に伝送される。

マイコン１２は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit ）を有し、予めＲＯＭ（Read Only Memory ）に記憶された制御プログラムに従って入出力、演算、タイマを用いた時間の計測等の処理を行う。ＣＰＵによる各処理の手順を定めたコンピュータプログラムを、不図示の手段を用いて予めＲＡＭ（Random Access Memory ）にロードし、ロードされたコンピュータプログラムをＣＰＵで実行するようにしてもよい。

マイコン１２は、通常の動作状態と、消費電力が低減された省電力状態（いわゆるスリープモード）との間で状態遷移が可能である。省電力状態にあるマイコン１２に加速度センサ１１から割込が与えられた場合、マイコン１２は省電力状態から動作状態に遷移する。動作状態に遷移したマイコン１２は、Ｉ２Ｃ又はＳＰＩにより加速度センサ１１から３軸の加速度のデータを時系列的に取得して送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出する。落線の検出結果は、例えばＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ）によって、スレーブの通信モジュール１３に伝送される。通信モジュール１３によっては、Ｉ２Ｃ又はＳＰＩによりマイコン１２と接続され得る。

通信モジュール１３は、Ｗｉ－ＳＵＮ（登録商標：Wireless Smart Utility Network ）の規格に準拠するモジュールであるが、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の他の無線規格に準拠するものであってもよい。通信モジュール１３は、ＬＥ（Low Energy ）スーパーフレーム、ＣＳＬ（Coordinated Sampled Listening ）又はＲＩＴ（Receiver Initiated Transmission ）の何れかのプロトコルによって、送配電線１０１，１０２，１０３の落下を報知するデータフレームを送信する。ＣＳＬ以外のプロトコルによれば、マイコン１２からの検出結果の受信からデータフレームの送信までの間に、ビーコン間隔（例えば３０秒程度）に相当する時間未満の待ちが発生する。また、ＣＳＬのプロトコルによれば、少なくともウェイクアップフレームの連続送信時間だけデータフレームの送信が遅れる。

発電素子１４はソーラーパネルであるが、これに限定されるものではない。例えば、発電素子１４として圧電素子等の振動発電素子を用いてもよい。特に周囲の交流磁場に基づいて発電する場合は、特開２０２０－１１４１３６号公報、特開２０２０－１３７１６２号公報及び特開２０２０－１５６２８５号公報に開示された方法を用いればよい。

充電器１５は、発電素子１４が出力する発電電力と、蓄電池１６が必要とする充電電力に応じて適当な構成を選択すればよい。例えば、発電素子１４がソーラーパネルである場合、充電器１５は、ＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御：Maximum Power Point Tracking ）を行って、蓄電池１６を定電流充電、定電圧充電、フローティング充電等で充電する。

蓄電池１６は、ここではリチウムイオン電池であるが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池１６として電気二重層キャパシタ等の大容量コンデンサを用いてもよい。この場合、充電器１５は充電電流を制御することとし、蓄電池１６の出力側に昇降圧回路を含む定電圧電源を備えていることが好ましい。

次に、縮小してモデル化した送配電線１０３に取り付けられた落線検出装置１で検出される加速度の実測値について説明する。図３は、加速度センサ１１で検出される加速度の大きさ（ＳＲＳＳ）の実測値を示すグラフである。ここでは、碍子と碍子の間における送配電線１０３の１スパンの途中で断線が発生した場合を想定する。落線検出装置１のモデルには、加速度センサ１１として上述のＡＤＸＬ３４３が搭載されており、ＡＤＸＬ３４３が検出したＸ，Ｙ，Ｚ各軸の各加速度のデータがアンテナ付きの無線タグによって測定系に伝送されるようになっている。

図３Ａでは、一方の碍子と断線箇所との中間で支持ロープ１１２が送配電線１０３を支持しており、且つ支持ロープで支持された箇所と断線箇所との中間に落線検出装置１が取り付けられている場合に検出される加速度の大きさの波形を示す。図３Ｂでは、一方の碍子と断線箇所との中間に落線検出装置１が取り付けられており、且つ落線検出装置１の取付位置と断線箇所との中間で支持ロープが送配電線１０３を支持している場合に検出される加速度の大きさの波形を示す。図３Ｃでは、一方の碍子と断線箇所との中間に落線検出装置１が取り付けられており、且つ落線検出装置１の取付位置の断線箇所側にて支持ロープが送配電線１０３を支持している場合に検出される加速度の大きさの波形を示す。図３Ｄでは、一方の碍子と断線箇所との中間に落線検出装置１が取り付けられており、且つ落線検出装置１の取付位置の碍子側にて支持ロープが送配電線１０３を支持している場合に検出される加速度の大きさの波形を示す。

図３Ａから図３Ｄに示す各波形図は、縦軸が加速度（Ｇ）を表し、横軸が時間（秒＝ｓ）を表す。何れの図においても、落線検出装置１が落下し始めた時点で加速度の大きさが０に向けて一瞬低下し、その直後に増大のピークを迎えて減衰振動に移って行く様子が見てとれる。加速度の大きさが０に向けて一瞬低下する前に不規則な波形が見られるのは、落下試験の準備段階で発生する加速度によるものであり、ここでは無視する。加速度センサ１１のＸ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサが検出する加速度の値は、重力加速度の向きとの関係によって符号が正又は負になり、絶対値が図３に示す加速度の大きさ以下となる。

落線検出装置１が静止している場合、加速度センサ１１のＸ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサが検出する加速度の値は、絶対値が１Ｇ以下の一定値である。落線検出装置１が自由落下した場合、加速度センサ１１のＸ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサが検出する加速度の値は０Ｇである。落線検出装置１が自由落下の後に送配電線１０３によって引き留められた場合、加速度センサ１１のＸ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサは、正又は負のパルス的な加速度を検出する。そこで本実施形態１では、図３に示す実測値を踏まえて、加速度センサ１１が検出した加速度の値が所定の閾値範囲を逸脱した場合に、送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出する。所定の閾値範囲とは、例えば＋１．５Ｇから－１．５Ｇの範囲である。

以下では、上述したマイコン１２の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、マイコン１２に内蔵されたＲＯＭに予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵにより実行される。例えば、加速度センサ１１がＡＤＸＬ３５０又はＡＤＸＬ３４３である場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサが検出する加速度の大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の加速度の全ての絶対値）が、予め設定された閾値を設定された時間だけ下回った時に自由落下イベントによる割込が発生する。本実施形態１では、この割込によって動作状態に復帰したマイコン１２が、その後に所定の閾値範囲を逸脱する加速度を検出して送配電線１０１，１０２，１０３の落下を精度良く検出する。

図４は、実施形態１に係る落線検出装置１で送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出するマイコン１２の処理手順を示すフローチャートである。図４の処理は、加速度センサ１１からの割込によって、マイコン１２が動作状態に復帰した場合に開始される。マイコン１２が省電力状態を有しない場合は、図４の処理を適時繰り返し実行すればよい。

図４の処理が開始された場合、マイコン１２のＣＰＵは、監視タイマをスタートさせる（Ｓ１１）。次いで、ＣＰＵは、加速度センサ１１からＸ軸の加速度を取得し（Ｓ１２）、取得した加速度の値が所定の閾値範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１３）。閾値範囲内にある場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、加速度センサ１１からＹ軸の加速度を取得し（Ｓ１４）、取得した加速度の値が所定の閾値範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１５）。

取得したＹ軸の加速度の値が閾値範囲内にある場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、加速度センサ１１からＺ軸の加速度を取得し（Ｓ１６）、取得した加速度の値が所定の閾値範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１７）。閾値範囲内にある場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、監視タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ１８）。

監視タイマがタイムアップした場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、マイコン１２を省電力状態に移行させて（Ｓ１９）図４の処理を終了する。一方、監視タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵは、加速度の判定処理を繰り返すために、ステップＳ１２に処理を移す。

ステップＳ１３、Ｓ１５又はＳ１７のそれぞれにて、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸の加速度の値が閾値範囲内にない場合（Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵは、自身が搭載された落線検出装置１が取り付けられている送配電線の落下（落線）を、通信モジュール１３によって報知した（Ｓ２０）後、図４の処理を終了する。ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１７での判定に代えて、各軸の加速度の大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の加速度の全ての絶対値）が閾値範囲（例えば＋１．５Ｇから＋０．５Ｇ）内にあるか否かを判定してもよい。

なお、本実施形態１にあっては、加速度センサ１１に基づいて落線を検出したが、気圧センサ及び／又はジャイロセンサに更に基づいて落線を検出してもよい。具体的には、加速度センサ１１に基づいて落線を検出しようとする際に、気圧センサによる高度の変化が所定の高度差以上である場合、若しくはジャイロセンサによる向きの変化が所定の角度以上である場合、又はこれらの条件が両方満たされた場合に、初めて落線を検出するようにしてもよい。

以上のように本実施形態１によれば、自然エネルギーを利用して発電する発電素子１４によって充電される蓄電池１６から、加速度センサ１１、マイコン１２及び通信モジュール１３に給電される。自装置が電力系統の送配電線１０１，１０２，１０３に取り付けられており、加速度センサ１１が検出した加速度に基づいてマイコン１２が送配電線１０１、１０２又は１０３の落下を検出したときに、通信モジュール１３が落線の旨を報知する。これにより、自装置でまかなう電力で送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出して落線を報知する。従って、送配電線１０１，１０２，１０３に作用する荷重を極力抑えて送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出することが可能となる。

また、実施形態１によれば、加速度センサ１１が、その大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の検出値の全ての絶対値）が設定された閾値より小さい加速度を設定された時間だけ検出した場合に、マイコン１２が省電力状態から動作状態に復帰する。従って、加速度センサ１１が重力加速度又はそれに近い大きさの加速度を検出している間は、制御部を省電力状態にして消費電力を低減することができる。

更に、実施形態１によれば、加速度センサ１１が、その値又はその大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の検出値の何れかの絶対値）が所定の閾値範囲を逸脱する加速度を検出した場合に、マイコン１２が送配電線１０１，１０２，１０３の落下（落線）を検出する。従って、例えば落下する自装置が送配電線１０１，１０２，１０３の何れかに引き留められた時又は何らかの障害物に当たった時の衝撃によって落線を検出することができる。

更に、実施形態１によれば、気圧センサによる気圧の検出結果から算出される高度の変化又はジャイロセンサによる角速度の検出結果から算出される向きの変化を更に考慮することにより、送配電線１０１，１０２，１０３の落下をより正確に検出することができる。

（実施形態２）
実施形態１が、送配電線１０１，１０２，１０３のそれぞれに落線検出装置１，１，１を取り付けてある形態であるのに対し、実施形態２は、支持ロープ１１１，１１１，１１２，１１２のそれぞれに落線検出装置１を取り付けてある形態である。実施形態２に係る落線検出装置１のブロック構成は、実施形態１に係る落線検出装置１のものと同様であるため、対応する箇所に同様の符号を付して図示及びその説明を省略する。

図５は、実施形態２に係る落線検出装置１が間接的に取り付けられた送配電線１０１，１０２，１０３のうちの１本の落下を模式的に示す説明図である。図５Ａは、送配電線１０３の断線箇所を×印で示すものであり、図１Ｂは、断線後に落下する送配電線１０３を模式的に示すものである。支持ロープ１１１，１１１，１１２，１１２のそれぞれには、落線検出装置１が取り付けられている。落線検出装置１は、送配電線１０１，１０２，１０３が風等によって揺れた場合であっても、できるだけ向きが変わらないようにして、支持ロープ１１１，１１１，１１２，１１２のそれぞれに固定されていることが好ましい。

図５Ａに示すように、送配電線１０３が×印を付した位置で断線した場合、図５Ｂに破線で示すように、分断された送配電線１０３が鉛直下方に落下する。この場合、支持ロープ１１２，１１２のそれぞれに取り付けられた落線検出装置１は、自由落下又はそれに近い状態の後に、支持ロープ１１２，１１２のそれぞれによって引き留められる。落下から引き留められた落線検出装置１には、主に鉛直上方に大きな加速度が加わり、その後加速度の大きさが増減しながら減衰する。落線検出装置１は、自身に加わる加速度の変化に基づいて送配電線１０３の落下を検出する。

本実施形態２では、送配電線１０３に落線検出装置１が間接的に取り付けられているため、送配電線１０３の断線時に落線検出装置１が落下する距離は、実施形態１の場合よりも比較的短いと想定される。即ち、送配電線１０３の断線時に加速度センサ１１のＸ，Ｙ，Ｚ各軸のセンサが検出する正又は負のパルス的な加速度は、実施形態１の場合よりも大きさが小さいと考えられる。このような場合であっても、所定の閾値範囲を実施形態１の場合よりも狭く設定することにより、送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出することができる。

上述のとおり、実施形態１と同様の方法で落線を検出してもよいが、ここでは、実施形態１とは異なる方法で落線を検出する。具体的には、実施形態１の図３に示した加速度の大きさの波形が減衰振動することに着目し、検出した加速度の大きさの振幅が所定の振幅以上となる状態が所定時間以上継続した場合に、マイコン１２が送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出することとする。

加速度の大きさの振幅とは、重力加速度（１Ｇ）に対して正負に変化する振れ幅を指す。そこで、検出した加速度の大きさ（ＳＲＳＳ）が、重力加速度より大きい第１閾値以上又は重力加速度より小さい第２閾値以下となる状態が第１時間より短い時間間隔で第２時間以上継続した場合に、便宜的に落線を検出する。即ち、加速度の大きさの波形が振動することを直接的に検出するものではないが、検出した加速度の大きさの波形が少なくとも第１閾値から第２閾値までの全振幅で振動し、且つ振動周期が第１時間より短い場合に、上記の判定基準で落線を検出することができる。

以下では、上述したマイコン１２の動作をフローチャートで説明する。以下のフローチャートでは、上述した判定基準を更に簡略化し、検出した加速度の大きさが、重力加速度より大きい第１閾値以上となる状態が第１時間より短い時間間隔で第２時間以上継続した場合に落線を検出する。検出した加速度の大きさが、重力加速度より小さい第２閾値以下となる状態が第１時間より短い時間間隔で第２時間以上継続した場合に落線を検出してもよい。

図６は、実施形態２に係る落線検出装置１で送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出するマイコン１２の処理手順を示すフローチャートである。図６の処理は、加速度センサ１１からの割込によって、マイコン１２が動作状態に復帰した場合に開始される。マイコン１２が省電力状態を有しない場合は、図４の処理を適時繰り返し実行すればよい。図６のフローチャートは、図１に示す実施形態１の場合に適用してもよい。

図６の処理が開始された場合、マイコン１２のＣＰＵは、監視タイマをスタートさせる（Ｓ２１）。その後、ＣＰＵは、加速度センサ１１からＸ軸の加速度を取得し（Ｓ２２）、Ｙ軸の加速度を取得し（Ｓ２３）、更にＺ軸の加速度を取得する（Ｓ２４）。次いで、ＣＰＵは、取得した加速度の大きさであるＳＲＳＳを算出し（Ｓ２５）、算出したＳＲＳＳが第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２６）。ステップＳ２２からＳ２６の処理に代えて、各軸の加速度の絶対値が第１閾値以上であるか否かを判定し、何れかが第１閾値以上である場合にステップＳ２７に処理を移すようにしてもよい。

ＳＲＳＳが第１閾値以上である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第２タイマがカウント中であるか否かを判定し（Ｓ２７）、カウント中ではない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、即ちカウントを開始していない場合、第２タイマをスタートさせる（Ｓ２８）。第２タイマは、上述した第２時間を計時するためのタイマである。

ステップＳ２８の処理を終えた場合、又はステップＳ２７で第２タイマがカウント中である場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第２タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ２９）。第２タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、即ち第１閾値以上のＳＲＳＳを最初に検知してから第２時間が経過していない場合、ＣＰＵは、第１タイマをスタートさせて（Ｓ３０）ステップＳ２２に処理を移す。第１タイマは上述の第１時間を計時するためのタイマである。ステップＳ３０で第１タイマが既にスタートしている場合は、第１タイマを再スタートさせることとなる。

ステップＳ２９で第２タイマがタイムアップした場合、即ち第１閾値以上のＳＲＳＳを最初に検知してから第２時間が経過した場合、ＣＰＵは、自身が搭載された落線検出装置１が間接的に取り付けられている送配電線の落下（落線）を、通信モジュール１３によって報知した（Ｓ３１）後、図６の処理を終了する。

ステップＳ２６で、ＳＲＳＳが第１閾値以上ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵは、第１タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ３２）。換言すれば、ＣＰＵは、直前に第１閾値以上のＳＲＳＳを検出して第１タイマを（再）スタートさせてから第１時間が経過したか否かを判定する。これは、第１時間より短い時間間隔でＳＲＳＳが第１閾値以上となるか否かを判定するものである。

第１タイマがタイムアップした場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第１タイマを確実にストップさせ（Ｓ３３）、更に第２タイマもストップさせて（Ｓ３４）、第１閾値以上のＳＲＳＳが未検出の状態に戻す。ステップＳ３４の処理を終えた場合、又はステップＳ３２で第１タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵは、監視タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ３５）。

監視タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ＣＰＵは、次のＳＲＳＳを算出して判定するためにステップＳ２２に処理を移す。一方、監視タイマがタイムアップした場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、マイコン１２を省電力状態に移行させて（Ｓ３６）図６の処理を終了する。

以上のように本実施形態２によれば、加速度センサ１１が、その大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の検出値の何れかの絶対値）が第１閾値以上又は第２閾値以下の加速度を第１時間より短い時間間隔で第２時間以上継続して検出した場合に、マイコン１２のＣＰＵが送配電線１０１，１０２，１０３落下を検出する。従って、落下する自装置が支持ロープ１１１，１１２に引き留められた後又は何らかの障害物に当たった後に上下動を繰り返す場合に送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出することができる。

（実施形態３）
実施形態１が、２本の支持ロープ１１１，１１１及び１１２，１１２によって相互に支持されている送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出する形態であるのに対し、実施形態３は、どの支持ロープにも支持されていない１本の送配電線１０３の落下を検出する形態である。実施形態３に係る落線検出装置１のブロック構成は、実施形態１に係る落線検出装置１のものと同様であるため、対応する箇所に同様の符号を付して図示及びその説明を省略する。

図７は、実施形態３に係る落線検出装置１が取り付けられた送配電線１０３の落下を模式的に示す説明図である。図７Ａは、送配電線１０３の断線箇所を×印で示すものであり、図７Ｂは、断線後に落下する送配電線１０３を模式的に示すものである。図７Ａに示すように、送配電線１０３が×印を付した位置で断線した場合、図７Ｂに破線で示すように、分断された送配電線１０３が鉛直下方に落下する。この場合、送配電線１０３に取り付けられた落線検出装置１は、自由落下又はそれに近い状態が暫く継続する。落線検出装置１は、自身に加わる加速度の変化に基づいて送配電線１０３の落下を検出する。

本実施形態３では、落線検出装置１が自由落下又はそれに近い状態となる時間が比較的長いことに着目し、検出した加速度の大きさが、重力加速度（１Ｇ）より小さい第３閾値以下の状態が第３時間以上継続した場合に落線を検出する。

以下では、上述したマイコン１２の動作をフローチャートで説明する。図８は、実施形態３に係る落線検出装置１で送配電線１０３の落下を検出するマイコン１２の処理手順を示すフローチャートである。図８の処理は、加速度センサ１１からの割込によって、マイコン１２が動作状態に復帰した場合に開始される。マイコン１２が省電力状態を有しない場合は、図８の処理を適時繰り返し実行すればよい。図８に示すステップＳ４１からステップＳ４５までの処理は、実施形態２の図６に示すステップＳ２１からステップＳ２５までの処理と同様であるため、説明の大部分を省略する。

図８の処理が開始された場合、マイコン１２のＣＰＵは、取得した各軸の加速度の二乗和平方根（ＳＲＳＳ）、即ち加速度の大きさを算出し（Ｓ４５）、算出したＳＲＳＳが第３閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ４６）。ステップＳ４２からＳ４６の処理に代えて、各軸の加速度の絶対値が第３閾値以下であるか否かを判定し、全てが第３閾値以下である場合にステップＳ４７に処理を移すようにしてもよい。

ＳＲＳＳが第３閾値以下である場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第３タイマがカウント中であるか否かを判定し（Ｓ４７）、カウント中ではない場合（Ｓ４７：ＮＯ）、即ちカウントを開始していない場合、第３タイマをスタートさせる（Ｓ４８）。第３タイマは、上述した第３時間を計時するためのタイマである。

ステップＳ４８の処理を終えた場合、又はステップＳ４７で第３タイマがカウント中である場合（Ｓ４７：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第３タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ４９）。第３タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ４９：ＮＯ）、即ち第３閾値以下のＳＲＳＳを最初に検知してから第３時間が経過していない場合、ＣＰＵは、次のＳＲＳＳを算出して判定するためにステップＳ４２に処理を移す。

一方、第３タイマがタイムアップした場合（Ｓ４９：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、自身が搭載された落線検出装置１が取り付けられている送配電線１０３の落下（落線）を、通信モジュール１３によって報知した（Ｓ５０）後、図８の処理を終了する。

ステップＳ４６で、ＳＲＳＳが第３閾値以下ではない場合（Ｓ４６：ＮＯ）、ＣＰＵは、第３タイマをストップさせて（Ｓ５１）、第３閾値以上のＳＲＳＳが未検出の状態に戻す。その後、ＣＰＵは、監視タイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ５２）。監視タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ５２：ＮＯ）、ＣＰＵは、次のＳＲＳＳを算出して判定するためにステップＳ４２に処理を移す。一方、監視タイマがタイムアップした場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、マイコン１２を省電力状態に移行させて（Ｓ５３）図８の処理を終了する。

以上のように本実施形態３によれば、加速度センサ１１が、その大きさ（ＳＲＳＳ又は各軸の検出値の全ての絶対値）が第３閾値以下の加速度を第３時間以上継続して検出した場合に、マイコン１２のＣＰＵが送配電線１０３の落下を検出する。従って、自装置が自由落下又はそれに近い状態を第３時間以上維持し続ける場合に、送配電線１０１，１０２，１０３の落下を検出することができる。

今回開示された実施形態は、全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、上述した意味ではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

１ 落線検出装置、 １１ 加速度センサ、 １２ マイコン、 １３ 通信モジュール、 １４ 発電素子、 １５ 充電器、 １６ 蓄電池、 １０１，１０２，１０３ 送配電線、 １１１，１１２ 支持ロープ

Claims (6)

1. 電力系統の送配電線に又は２つの前記送配電線を相互に支持する支持部材に取り付けられて前記送配電線の落下を検出する落線検出装置であって、
   加速度を検出する加速度センサと、
   該加速度センサが検出した加速度に基づいて前記送配電線の落下を検出する制御部と、
   該制御部が検出した落下を外部に報知する報知部と、
   自然エネルギーに基づく電力を発電する発電素子と、
   該発電素子が発電した電力で充電されて前記加速度センサ、前記制御部及び前記報知部に電力を供給する蓄電池と
   を備える落線検出装置。
2. 前記制御部は、動作状態と、該動作状態より消費電力が少ない省電力状態との間で状態遷移が可能であり、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが所定の閾値より小さい場合に、前記省電力状態から前記動作状態に遷移する
   請求項１に記載の落線検出装置。
3. 前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の値又は該加速度の大きさが所定の閾値範囲を逸脱した場合に、前記落下を検出する請求項１又は請求項２に記載の落線検出装置。
4. 前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが、第１時間より短い時間間隔で第１閾値以上又は第２閾値以下となる状態が、前記第１時間より長い第２時間以上継続した場合に、前記落下を検出する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の落線検出装置。
5. 前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度の大きさが、第３閾値以下の状態が第３時間以上継続した場合に、前記落下を検出する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の落線検出装置。
6. 気圧を検出する気圧センサ及び角速度を検出するジャイロセンサの少なくとも一方を更に備え、
   前記制御部は、前記気圧センサが検出した気圧の変化又は前記ジャイロセンサが検出した角速度の変化に基づいて前記落下を検出する
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の落線検出装置。

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