JP2723929B2 - 雷撃点標定システム - Google Patents

雷撃点標定システム

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JP2723929B2 JP63257202A JP25720288A JP2723929B2 JP 2723929 B2 JP2723929 B2 JP 2723929B2 JP 63257202 A JP63257202 A JP 63257202A JP 25720288 A JP25720288 A JP 25720288A JP 2723929 B2 JP2723929 B2 JP 2723929B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力の送配電系統に係り、特に雷落時の実
測データ、落雷地点と部位の損傷有無を診断するのに好
適な落雷地点標定システムに関する。
〔従来の技術〕
従来、落雷現象は気象条件により不規則的に送電系統
へ落雷するが、送電線の距離が数百Kmと長く、経済的に
観測できていない。現在、変電所構内の入口端の避雷器
(アレスター)の動作電流を測定し、落雷侵入の大きさ
を推定して、落雷点の送電線をヘリコプターなどでパト
ロール巡視して該当個所の損傷の有無をチエツクしてい
る。
また、近年、送電線鉄塔の懸垂碍子毎にアレスターを
設け落雷エネルギーの吸収技術がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがつて、従来は落雷による送電線へのサージ電圧
侵入は、ある程度予測して、変電所構内の入出力端側に
アレスターを設け、主機のしや断器や変圧器の絶縁耐力
以下でサージエネルギーをアレスターで大地へ放出する
絶縁設計を行い主機の絶縁破壊を保護している。しかし
乍ら、サージ電圧侵入は急しゆんで数μsと短かいの
で、一般に公知の電圧(V)−時間(t)特性より、ア
レスターが動作して大地へ放出する以前に主機側で放電
してしまう事故例が後をたたない。その原因は、落雷の
エネルギーが気象条件で不規則なバラツキがあるのに拘
らず、実測データがないため推定値よりも予想外のバラ
ツキがある為である。尚、この種の装置としては、特開
昭59−13664号公報を挙げることができる。
本発明の目的は、落雷エネルギーを実測モニターし、
かつ該当部位を検出して、損傷の有無をもデータ収集す
るので、遠隔地に分散する各鉄塔の状況を一個所で集中
モニターでき、実測データによるサージ電圧侵入のバラ
ツキを蓄積できるので、変電所構内の主機の絶縁設計も
より確実にすることができる落雷地点標定システムを提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、電力系統の送電線の鉄塔内に、雷光検出セ
ンサにより場所を確定し、併せて電圧・電流のピーク値
を記録すると共に、サージ侵入完了後のゆとりある時間
経過後に、該当個所の懸垂碍子表面の損傷有無を外観モ
ニター機によりデータ収集し、電圧・電流値と外観デー
タとを送電線負荷側に逐次伝送し、負荷端の任意の場所
でデータ復元することにより達成される。
〔作用〕 鉄塔内に送電線の直角方向に雷光検出センサと該当の
懸垂碍子の外観モニター機とを配置して得るデータと、
懸垂碍子のアース側碍子点の1部より容量比で検出する
電圧センサと鉄塔接地線より変流器方式で検出する電流
センサとを処理する計測部と、nケの鉄塔間に送電方向
に直列的にデータ転送する伝送部とにより、落雷地点を
位置と計測データとを正確に実測することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。鉄
塔1の上部には架空地線2を設け、送電線4は1回路3
相分あるので、各々懸垂碍子3で支持する。図では2回
路3相分を示している。
架空地線2は鉄塔の枠に沿つて大地側へ接地線5とし
てアースしている。鉄塔1は大地側には4脚でコンクリ
ート土台上に固定されている。センサ箱8は送電線の直
角方向に配置して懸垂碍子3の外観モニター機視野域11
を確保する。電圧センサ6は懸垂碍子3のアース側の1
ケの碍子点より引き出し対地静電容量比の対地分担電圧
として検出する。電流センサ7は接地線5を主とし、4
脚ベース部にも電流センサを取付ける。これは、殆んど
90%以上の電流は接地線5を介して大地に流れるが、4
脚分に分流する電流も検出し、合計大地電流を正確に測
定するためである。
センサ箱8はケーブル16により計測伝送部9に入力す
る。送電方向に伝送信号10が光あるいは電流で図示して
いない同程の次の鉄塔へ伝送される。
第2図はセンサ箱8の説明で、ケース内の小窓12の内
側に雷光検出センサ13と外観モンター機14たとえばカメ
ラとを配置する。以上により、懸垂碍子3の表面は外観
モニター機視野域11に入れる。その部位の詳細を第3図
に示す。
鉄塔1に吊り下げられた懸垂碍子3の両端はアークホ
ーン19があり、先端下部に充電された送電線4が固定さ
れている。電圧センサ6は懸垂碍子3の鉄塔1側の1ケ
の碍子部位より検出線を引き出すと、送電線4の電圧は
直列の碍子で接地されている為、碍子1ケの容量C1の直
列接続だから、ΣC1/C1として容量比検出できる。も
し、鉄塔1に落雷すると、そのサージ電圧でアークホー
ン19間に雷撃パス23を生ずるが、一般に内側がアース電
界に近い為、碍子表面が多少沿面パスした空間放電を生
ずる。故に、懸垂碍子3の内側を特にモニターする必要
がある。
外観モニター機14のレンズ口径と外観モニター機視野
域11との関係を点線に示したが、それもさえぎらない範
囲の小窓12を設けてフイルター20で封ずる。雷光検出セ
ンサ13は外観モニター機14とフイルター20との間の上部
側に配置して、平常時の太陽光などで誤動作しないよう
にする。
ケース内にフアン22とヒータ21を設けてあるが、これ
は外気温度変化に対し、ケース内の電子機器を保護する
為の一定温度制御用の目的の為である。
なお、カバー23が図示のような形状としたのは雨・雪
が積もつたのちすべりおちる構造形状としている。
このシステムにおいて、センサ箱8は、電圧検出セン
サ6のデータ(D2)と雷光センサ13のデータ(D1)と外
観モニター機14のデータ(D3)を制御部15に入力処理
後、ケーブル16で計測伝送部9へ接合される。
本実施例によれば、センサ箱8は雷光のみを検出して
おり、太陽光による誤動作はなく、ケース内に電子機器
を収納し、気象変化や侵入サージに対して影響されにく
い構造としたので、安定的で誤動作がない効果がある。
第4図は計測伝送部9の機能ブロツクを示したもの
で、雷光検出センサ13は、第2図では6ケの入力データ
(D1)となるので、インターフエイス24でケーブル16を
介して計測部17のマイコン(MPU)に取込む。
電圧センサ6のデータ(D2)と電流センサ7のデータ
(D4)とは瞬時の数μsであるので、一度高速メモリ25
に記憶させたのちゆつくり計測部17で読み出す。雷光検
出センサ13のデータ(D1)入力の時のみ計測動作スター
トし外観モニター機14のデータ(D3)を有効として計測
部17が識別して後刻ゆつくり取込む。
以上のデータD1,D2,D3,D4は伝送部18に送られるが、
送電方向への伝送中継の役目もあるので、受信(R)と
送信(S)とで構成し、伝送信号10を発生する。この伝
送信号は図示では空間光伝送方式を図示しているが、第
2図の架空地線2が光伝送路を有していれば、それに重
量させてもよい。また、指向性の強いマイクロ波伝送器
でもよい。
本発明によれば、瞬時データの電圧・電流は高速メモ
リで記憶するので、データの取りこぼしがなく正確であ
り、外観モニターの画像データは、雷サージ侵入完了後
に計測スタートしており、雷光を計測することなく、碍
子表面のみを正確に測定できるので、瞬時の多量データ
を容易に処理する為、安価につくれる効果がある。
第5〜6図は鉄塔1の直列伝送方式を説明したもの
で、鉄塔1−1に設置されたセンサ群13−6−14−7と
制御部15と計測部17と伝送部18とは、伝送信号10により
直列的に負荷端28に伝送される。伝送信号は電源端27よ
り負荷端28へ送電々力方向と同じとし、負荷端28側で伝
送信号10−nを18で受けて計測部17のマイコン(MPU)
で処理して、ディスプレイ26Aやプリンター26Bでデータ
復元して標定観測データを得ることができる。
第6図では、雷撃パス23がt1時刻に鉄塔1−1で生じ
た場合、電圧センサ6のデータは定格電圧に急しゆんに
重畳する。電流センサ7のデータは接地線5に流れた雷
撃電流を測定する。雷光検出センサ13は同時に設けてあ
る時間遅れtd後に外観モニター機14の多量の画像データ
をゆつくり計測する。
一方、鉄塔1−2ではt2時刻後に電圧センサ6のみが
急しゆんなサージ電圧を記憶するが、雷光検出センサ13
は不動作なので、落雷地点ではないと判る。
次の鉄塔1−3ではt3時刻後に同じく電圧センサ6の
みがサージ電圧を記憶する。以下鉄塔1−nではサージ
電圧も減衰しながら伝播し負荷端28に至る。第7図は、
負荷端側28の構成例で、懸垂碍子3を2ケ使つて送電線
4を構内に引込むが、入口にはアレスター28を配置した
後に開閉機器29に送電されているのが一般である。
したがつて、アレスター28の電流や開閉機器の電流は
容易に変流器CTで計測しており、電圧は図示のないPD
(ポテンシヤルデバイス)により計測しているので、構
内のサージ電圧値やアレスターの動作電流は構内計測器
30で計測できるので制御部17に入力してもよい。
第8図は鉄塔間の送電線インピーダンスの等価回路を
示したもので、分布定数回路31の直列接続で表現でき
る。故に、鉄塔1−1で雷撃パス23を生ずると定格電圧
VRに対しサージ電圧VP1となり、その電圧が鉄塔間を移
行する毎にVP2−VPnと減衰してゆき、負荷端28のアレス
ター29の位置に入る電圧は、、VPnとなる。一方、アレ
スター29の個有のV−t特性の上側斜線部は、アレスタ
ー動作領域となつており、VPn=VA点でアレスターが動
作し、サージ電圧のエネルギーを大地へ放出する結果、
電圧は急激に定格電圧VRに至りアレスターの後方にある
開閉機器29を絶縁保護することができる。
以上の如く、VP1〜VPnのサージ電圧の実測値があれ
ば、負荷端28のアレスターの最適V−t特性を選択する
ことができるので、系統の絶縁協調設計が経済的にバラ
ンスをとることができる。
また、第9図のように懸垂碍子3が2ケある場合も外
観モニター機視野域11は限定できるので、落雷地点の碍
子の損傷有無のデータをうることができる。
本発明によれば、長距離区間の鉄塔間隔毎にセンサ・
計測伝送部を有して直列的に負荷端側で測定して、落雷
地点の位置、電圧の電流値及び碍子の損傷チエツクも行
なえるので、瞬時の落雷データを実測し絶縁協調を経済
的に行なえることと保守パトロールの省力化ができる効
果が得られる。
なお、本発明の一変形例として、負荷端側の発変電所
構内の鉄塔内に配置し、直撃雷や侵入雷サージを実測し
て落雷地点部位の碍子の損傷有無もモニターすることが
できる。
また、配電系統の構内出口部と鉄柱間に本発明システ
ムを適用することによつても同様の効果が得られる。
また、第2図において、センサ箱8内の外観モニター
機を1ケとして、送電線4の直角方向の両サイド側をモ
ニターする為に、約180度の回転機構を外観モニター機1
4の雲台に設ければ経済的になる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、長距離区間の送電系統の鉄塔毎につ
いて、電撃点と電圧・電流計測および該当部位の碍子の
外観損傷の有無のモニターデータを負荷端の一個所でオ
ンライン的に実測監視できるので、遠隔診断と雷撃デー
タとを正確に容易に行なえる雷撃点位置標定ができる効
果がある。
また、長距離に分散した保守点検が位置検出している
ので、急行して修復し信頼性で重要なダウンタイムを短
縮する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である送電線に使用した雷撃
点標定システムの斜視図、第2図は第1図に使用したセ
ンサ箱および鉄塔の側断面図、第3図は第2図で使用し
たセンサ箱の詳細図、第4図は第3図の機能ブロツク
図、第5図は第1図の伝送システム構成図、第6図は第
1図の計測データの読取り説明図、第7図は負荷端側と
のリンケージ説明図、第8図は絶縁協調説明図、第9図
は懸垂碍子部の説明図である。 6……電圧センサ、7……電流センサ、8……センサ
箱、9……計測伝送部、13……雷光検出センサ、14……
外観モニター機、25……変速メモリ、30……構内測定
器。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力系統であって、送電線懸架の鉄塔にお
    いて、雷撃点を標定するために鉄塔内に雷光検出センサ
    と該当懸垂碍子の外観モニター機とを配置して得るデー
    タと、懸垂碍子の接地端の1碍子の点より容量比により
    検出する電圧センサ部と鉄塔の接地線に流れる雷電流を
    検出する電流センサ部とのデータとを取込み処理する計
    測部と、nケの鉄塔間の送電方向にデータ転送する伝送
    部とを備えたことを特徴とする雷撃点標定システム。
  2. 【請求項2】電力系統であって、雷撃点を検出する雷光
    検出センサの動作後に、該当部位の雷撃懸垂碍子部位の
    損傷の有無を判定する外観モニター機のデータと、雷電
    流又は雷電圧を記憶したデータとを、雷撃終了後に送電
    方向に直列的にデータ転送する送受信部と、負荷端の最
    終点でデータ復元する装置とよりなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の雷撃点標定システム。
  3. 【請求項3】雷撃点検出部であって、送電線固定の懸垂
    碍子を検出視野内に導くケースの小窓を通して外観モニ
    ター機との間の上部側に雷光検出センサを配置したセン
    サ箱を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の雷撃点標定システム。
  4. 【請求項4】計測部であって、雷光検出センサのデータ
    (D1)と雷撃電圧(D2)および電流(D4)とのデータを
    瞬時に取込んだ後に、数秒後に該当の外観モニター機の
    データを取込み処理する計測部を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の雷撃点標定システム。
  5. 【請求項5】電力系統の送電線懸架の鉄塔内に収納した
    センサ箱に計測伝送部を備えたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の雷撃点標定システム。
  6. 【請求項6】発変電所の構内鉄塔内に収納したセンサ箱
    と計測伝送部とを備えたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の雷撃点標定システム。
  7. 【請求項7】配電系統の受送電端の鉄柱にセンサ箱と計
    測伝送部とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の雷撃点標定システム。
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