JP2537381Y2 - 長尺電力ケーブル線路の事故区間検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は長尺電力ケーブル線路において、地絡等の事
故等の事故の発生と事故が生じた区間とを検知する長尺
電力ケーブル線路の事故区間検出装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 送配電用ケーブルを流れる電流、または、ケーブルの
事故電流等の状態を検知するために、ケーブルに電流の
検知手段を設け、該検知手段によってケーブルの導体、
または、ケーブルシースを流れる電流を検知すること
は、従来から一般に行なわれている。そのための検知手
段として、最近は、比較的構成が簡単であり、また信頼
性が高い等の理由からファラデー素子を用いた光磁界セ
ンサを用いることが多い。光磁界センサは例えば特開昭
59−225372号公報に記載されているように、ファラデー
素子を２個の偏光素子で挟み、光ファイバから偏光素子
を介してファラデー素子に入力した直線偏光波が磁界を
印加されているファラデー素子を通過するとき、該直線
偏光波の偏光面が磁界の強さに応じて回転させられるこ
とによりファラデー素子が設置されている部位における
磁界の強さを検知するものである。

かかる光磁界センサをケーブルの外周に配設し、ケー
ブルに流れる電流により生じた磁界の強さを該センサに
より検知し、検知した磁界の強さに基づいて常時にケー
ブルに流れる電流或は地絡事故等の異常時に流れる電流
を検知し、監視している。

［考案が解決しようとする課題］ 送配電用ケーブルを常時流れる電流または地絡事故等
の異常時に流れる電流を端に検知し，監視するだけでな
く、地絡事故等の事故を生じたときに事故がケーブル線
路のどの区間で生じたかを検知しようとすれば、ケーブ
ル線路に沿って、適宜な間隔をおいて複数個の光磁界セ
ンサを配設する必要がある。

従来の電流検知装置で一般に用いられているファラデ
ー素子は、比較的に磁気光学定数が低く微小な磁界変化
を高感度で検知できないだけでなく、使用される光が0.
85μｍ波長帯であり、光ファイバによる光の伝送ロスが
比較的大きい。このため、長尺のケーブル線路において
各光磁界センサ用の発光部及び受光部を１個所もしくは
少数個所にまとめて設備することが困難であり、電源を
必要とする発光部，受光部をケーブル線路に沿って多数
設けねばならない設備構築上の複雑さ，煩雑さがある。

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、地絡
事故等の事故が生じたときに、ケーブルに流れる異常電
流を検知するだけでなく、事故が生じた区間を検知する
ことを可能とするとともに、各光磁界センサ用の発光
部，受光部を長尺線路の中央部に設けるコントロールセ
ンター内に設置し、ケーブル線路に沿って配設する各光
磁界センサを簡単な構成とすることを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本考案の長尺電力ケーブル線路の
事故区間検出装置は、長尺電力ケーブル線路の長さ方向
に沿い適宜間隔を隔てたケーブル外周直上にYIG系材料
からなるファラデー素子を有する複数の光磁界センサを
配置すると共にこれら複数の光磁界センサを薄い珪素鋼
板製の取付けバンドによりケーブル外周直上に巻き付け
るように固定し、前記光磁界センサのそれぞれをケーブ
ル線路の長さ方向中央部に配置したコントロールセンタ
ー内に設けた発光部及び受光部に光ファイバにより接続
し、前記受光部からの信号により検出した各光磁界セン
サ配設位置における磁界の強さに基づいて前記電力ケー
ブル線路における地絡等の事故を生じた区間を検知する
ことを特徴とするものである。

［作用］ 本考案においては、光磁界センサのファラデー素子は
YIG（イットリウム、アイアン、ガーネット）系材料か
らなり、高磁気光学定数を有し、また、光ファイバによ
る伝送損失が小さい1.3〜1.5μｍ波長帯の光を用いるこ
とができる。従って、本考案においては光磁界センサと
発光部，受光部とを長距離隔てた場所に設置することが
可能になる。

従って、本考案においては例えば20kmにわたる長尺の
ケーブル線路に沿い適宜間隔を隔てて配設した複数の光
磁界センサをそれぞれ、ケーブル線路の長さ方向中央部
に設置したコントロールセンター内に設けた発光部及び
受光部と光ファイバにより接続し、各光磁界センサの検
出情報をコントロールセンター内で集中して管理し、演
算管理することができるので、ケーブル線路に地絡等の
事故を生じたときに、事故を生じた区間（事故発生位置
を挟む二つの光磁界センサの区間）を正確に検知するこ
とができると共に、各光磁界センサの配設位置における
装置の構成，構築を簡単なものとすることができる。

［実施例］ 図示の実施例に基づき本考案の長尺電力ケーブル線路
の事故区間検出装置の構成を説明する。第１図に示す本
考案の実施例において、導体２の周囲に絶縁体３を設け
たケーブル１の外周に光磁界センサ10を配置し、該セン
サ10を後述する取付けバンドによりケーブル１に固定し
ている。光磁界センサ10はYIG系材料からなるファラデ
ー素子を含み、該光磁界センサ10は光ファイバ15,15aを
介して発光部，受光部等からなる検出部20と接続されて
いる。

該検出部20には、光ファイバ15と接続する発光部21
と、光ファイバ15aと接続する受光部22とを設けてお
り、発光部21をLED等により構成し、発光部21から1.3μ
ｍの波長の光を光磁界センサ10に向けて射出するように
構成されている。従って、本考案の装置では、センサに
対して直接電源を配置して、光を出力させる必要がな
く、遠隔地において電源を用いて発光させた光を、光フ
ァイバを用いてセンサ10に伝送することができる。ま
た、検出部20の受光部22には復調器23,表示装置24等が
接続されており、受光部22に入射する光情報を電気信号
に変換し、増幅，演算処理を施し、ケーブル線路５での
事故等の異常状態が発生した場合の検知と、その異常状
態の程度、または場所等の表示を行うことができるよう
になされている。

第２図には光磁界センサ10をケーブル１の外周直上に
取付ける際に用いる取付けバンドの固定方法の例を示し
ている。第２図ａに示される光磁界センサの固定方法に
おいては、光磁界センサ10をケーブル１の被覆部材３に
接するように配置し、前記ケーブル１と光磁界センサ10
とを取付けバンド17により巻き付けるように固定してい
る。

上記取付けバンド17の構成材料としては、透磁率が大
きくかつ比較的曲げ易くされた薄い珪素鋼板が使用され
る。この薄い珪素鋼板製の取付けバンド17によれば、光
磁界センサ10をケーブル１に取付ける際に、取付けをス
ムースに行い得ると共に前記ケーブル１の被覆部材を傷
付けたりすることがないという格別なる機能が発揮でき
る。また珪素鋼板製としているために、隣接するケーブ
ルからの漏洩磁界を遮断して、光磁界センサにより磁界
の変化を検知する際の外乱を防ぐことができることと、
ケーブル１の磁界をバンドに集中させ、前記バンドによ
って磁界を集束させて光磁界センサ10により検知できる
ようにすることが可能になる。

また、ケーブル１に対して光磁界センサ10を固定する
方法としては、第2a図に示されるような構成の珪素鋼板
製のバンド18を用いることも可能である。この第2a図に
示されるバンド18においては、バンド本体の両側に立上
り部を設けて、その立上り部を介して光磁界センサ10を
ネジ止めすることが可能であり、上記第２図の場合と同
様にして、ケーブル１の磁界を集束した状態で、光磁界
センサ10による検知を行うことができるものとなる。

第３図には、本考案の長尺電力ケーブル線路の事故区
間検出装置が適用されるケーブル線路５と、検出部との
関係を示している。第３図に示されるケーブル線路５に
おいては、所定の間隔でケーブルの接続部6,6a,6b…を
配置しており、接続部区間６−6aの区間のケーブル線路
５に、光磁界センサ10を配設している。また、前記ケー
ブル線路５においては、ケーブルはアースとの間に所定
の抵抗部材を挿入し、非直接接地系統の線路として構成
している。

そして、ケーブル１に沿って配置した各光磁界センサ
10,10a,10b…と、コントロールセンターに設けた検出部
20との間を光ファイバ15で接続し、二つの光磁界センサ
で挟む区間でケーブルに発生した地絡事故等による異常
電流等を検知しかつ事故発生の区間を特定し、検出でき
るように構成している。つまり、本考案の長尺電力ケー
ブル線路の事故区間検出装置においては、前記したよう
な構成のYIG系の素子により構成された光磁界センサ10,
10a,10b…を用いることによって、ケーブルから生じる
磁界の微小な変化をも正確に検知することが可能であ
る。しかも、検知した光信号を伝送ロスが小さい波長1.
3μｍの光で伝送できる。従って、ケーブル線路が20km
程度の長尺にわたり、その長尺線路の中間部にコントロ
ールセンターを配置し、センターから片側のケーブル線
路の長さが10km程度になる状態でも、各測定区間での磁
界の変化の情報を、コントロールセンターに設けた検出
部20によって容易に検知できる。

上記したようにして、ケーブル１に取付けられ、ケー
ブル線路５を流れる電流の変化を測定するために用いら
れる光磁界センサとしては、例えば、第４図に示すよう
な構成のセンサを用いることができる。第４図に示す光
磁界センサ10において、YIG系の材料で構成したファラ
デー素子11の一方の側には光を直線偏光波に変換する偏
光子12を接続し、該偏光子12はレンズ16及び光ファイバ
15を介してコントロールセンターに設けた発光部21に接
続される。また、上記ファラデー素子11の他方の側には
直線偏光波の回転角を取り出す検光子13を接続し、該検
光子13は直角プリズム14及びレンズ16aを介して光ファ
イバ15aに接続され、コントロールセンターに設けた受
光部22に接続されている。そして磁界を検知する場所す
なわちケーブル外周にファラデー素子11を取付け、発光
部21からの光を光ファイバ15及びレンズ16を介して偏光
子12に出射する。

前記偏光子12はこの光を直線偏光波とし、ファラデー
素子11に直線偏光波として出射する。前記ファラデー素
子11に入射された直線偏光波は磁界の影響を受けてその
偏光面が回転し（ファラデー効果）、検光子13,直角プ
リズム，レンズ16a及び光ファイバ15aを介して受光部22
に検知され、その受光部22によって検知された情報は、
第１図に示されるような回路によって、増幅，演算され
て表示部に表示される。ファラデー素子11においては、
入射された光はファラデー素子内部を通過する際に、フ
ァラデー素子に加えられる磁界の強さに応じて、その偏
光面が回転されるので、検光子13から出射される光は磁
界により回転された偏光面の角度に比例して強度変調さ
れている。これを受光部22によって検出することにより
測定部位すなわち光磁界センサ配設部位における磁界強
度の変化すなわちケーブルを流れる電流の変化を検知で
きる。

そして、YIG系材料からなるファラデー素子11は波長
1.3μｍ帯の光を用い得るので、光ファイバによる光の
伝送ロスが非常に小さい。また、YIG系材料からなるフ
ァラデー素子は磁気光学定数が高く、磁界の微小な変化
を検知することが可能であるから、直接接地系統に比べ
て事故時の地絡電流が著しく小さい非直接接地系統の長
尺ケーブル線路における地絡等の事故時の異常電流の検
知，事故区間の検知をも正確に行うことができる。

導体サイズ250mm²,6.6kVのケーブルにYIG系のファラ
デー素子を有する光磁界センサを取付け、該光磁界セン
サに発光部より波長1.3μｍの光を通し、ケーブルを流
れる電流の変化による磁界の変化を検出したところ、０
〜400Aの範囲で、分解能0.1Aでリニアーに測定すること
ができた。また、光磁界センサと検出部との間隔を10km
以上にした場合でも、光ファイバによる光の減衰は少な
く、検出部において良好な状態で検知を行うことが可能
であつた。上記したように、本考案のYIG系の素子によ
り構成した光磁界センサを用い、発光部を1.3μｍ以上
の波長の光を出力するLEDもしくはLDを用いて構成する
場合には、亘長20kmにわたるケーブル線路においても、
その線路の長さ方向中央部に設けたコントロールセンタ
ーで、ケーブル線路での電流の変化等の情報を集中的に
検知でき、地絡等の事故が生じたときの事故区間を正確
に検知することが可能である。

［考案の効果］ 上記説明した通りの構成，作用を有する本考案の長尺
電力ケーブル線路の事故区間検出装置は下記の顕著な効
果を奏する。

電力ケーブル線路に生じた地絡等の事故，異常電流を
検知できるだけでなく、事故を生じた区間（事故点を挟
む二つの光磁界センサ間の区間）を正確に検知できる。

亘長20kmにわたるようなケーブル線路においても、ケ
ーブル線路の長さ方向に沿い適宜間隔を隔てて配設した
多数の光磁界センサを、ケーブル線路の長さ方向中央部
に設置したコントロールセンターで集中的に管理し、検
知信号の演算処理をすることができる。

従って、ケーブル線路に沿って配設する多数の光磁界
センサには電源，発光部，受光部等を設ける必要がな
く、その構成が甚だ簡単になる。

直接接地系統のケーブル線路に比べて地絡電流が著し
く微小な非直接接地系統のケーブル線路についても正確
かつ容易に地絡等の事故，異常電流を検知し、事故区間
を検知できる。

殊に、本考案の事故区間検出装置においては、長尺電
力ケーブル線路の長さ方向に沿って適宜間隔を隔てて配
置するYIG系材料からなるファラデー素子を有する多数
の光磁界センサを、透磁率が大きくかつ比較的曲げ易く
された薄い珪素鋼板製の取付けバンドによりケーブル外
周直上に巻き付けるように固定する構成としたから、光
磁界センサが多数個であっても頗るスムースにケーブル
外周の直上に取付け固定できると共にケーブル表面を傷
付けたりすることがない。しかも取付けバンドを珪素鋼
板製としているために、隣接するケーブルからの漏洩磁
界を遮断して、光磁界センサにより磁界の変化を検知す
る際の外乱を防ぐことができ、よってケーブルの磁界を
取付けバンドに集中させ磁界を集束させて光磁界センサ
により検知できるようにすることが可能となる。従っ
て、本考案の装置によれば、隣接する他相のケーブルか
らの漏洩磁界の影響を受けることなしに、特定のケーブ
ルからの磁界の変化を、取付けバンドを介して強めた状
態で正確に測定でき、高精度の事故区間検出が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る長尺電力ケーブル線路の事故区間
検出装置の構成を示す説明図、第２図は本考案装置に使
用する光磁界センサのケーブルへの取付方法を示す説明
図、第２図ａは光磁界センサの固定方法の別実施例を示
す説明図、第３図はケーブル線路と光磁界センサとの関
係を示す説明図であり、第４図は光磁界センサの構成を
示す説明図である。 図中の符号 １……ケーブル、５……ケーブル線路、10……光磁界セ
ンサ、11……ファラデー素子、12……偏光子、13……検
光子、14……直角プリズム、15……光ファイバ、16……
レンズ、20……検出部、21……発光部、22……受光部、
23……復調器、24……表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 井利 英二 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (72)考案者 森田 幸男 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−262058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−90545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−196866（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−162669（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−181959（ＪＰ，Ｕ) 実公 平７−43661（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺電力ケーブル線路の長さ方向に沿い適
   宜間隔を隔てたケーブル外周直上にYIG系材料からなる
   ファラデー素子を有する複数の光磁界センサを配置する
   と共にこれら複数の光磁界センサを薄い珪素鋼板製の取
   付けバンドによりケーブル外周直上に巻き付けるように
   固定し、前記光磁界センサのそれぞれをケーブル線路の
   長さ方向中央部に配置したコントロールセンター内に設
   けた発光部及び受光部に光ファイバにより接続し、前記
   受光部からの信号により検出した各光磁界センサ配設位
   置における磁界の強さに基づいて前記電力ケーブル線路
   における地絡等の事故を生じた区間を検知することを特
   徴とする長尺電力ケーブル線路の事故区間検出装置。