JP2932771B2 - 配電線モニタリング装置 - Google Patents

配電線モニタリング装置

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英伸 浜田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配電線モニタリング装置
に関し、比較的電圧の高い配電線あるいは送電線の運転
状況を監視するために設置されるもので、特に三相配電
線の零相電圧を簡単に精度良く検出するためのものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現代社会では、瞬時の停電も許されない
状況下にあり常時、送電あるいは配電の状況を把握し、
事故の発生の予知あるいは事故の未然防止を図る必要が
ある。
【0003】このような要求に対応して、従来、架空配
電線路に用いる配電線モニタリング装置は、電柱上に設
置された継電開閉器に内蔵された零相変流器(ZCTと
称す)あるいは零相変圧器(ZPTと称す)により電気
的に測定監視していた。しかしこの方法では、高電圧が
印加されている電線路を継電開閉器内でまとめるため、
絶縁が非常に困難となってくる。また常時高電圧がかか
っているため、長時間の信頼性に対して耐えられない。
そして、従来事故の発生はこの部分が多く、未然の防止
には定期的に継電開閉器内の配電線の交換などを必要と
していた。
【0004】図7に、電柱上の継電開閉器の設置状況を
示す。電柱上に三相配電線2が設置されている。配電線
2は、電柱1上の一定区間毎に設けられた張碍子3によ
り電柱上の腕金4に固定され引っ張られている。図7で
は配電線2をたるみのない状態とし、次への接続間に継
電開閉器5などの装置を設置している。矢印6の三相配
電線2は張碍子3を経て継電開閉器5を介して矢印7の
三相配電線2につながる。図7に示した継電開閉器5の
内部には前記のZCTあるいはZPT及び配電線路遮断
スイッチ(両者とも図示せず)が内蔵されており、配電
線途中での異常をZCTあるいはZPTが検知し、変電
所への通信連絡あるいはスイッチを遮断するものであ
る。このような異常は、電柱1の中程に設置せられた通
信線8により変電所などに伝送される構成になってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図7に示したように、
三本の配電線2は継電開閉器5の内部へ導かれさらにZ
CTなどの部分で集中する。またZPTの場合でもコン
デンサなどを介して接続されることになる。このため配
電線の相間電圧が非常に狭いところに集中することにな
り、長時間の使用による劣化や継電開閉器5の気密状態
によっては絶縁が保持できなくなり、線間の短絡あるい
は配電線と機器の短絡などに進行し事故の原因を自ら発
生させてしまうことがあった。
【0006】配電線モニタリング装置では、事故の検知
あるいは予知のために常時配電線に流れる電流,電圧を
監視している。この情報は、長期間の設置によっても、
またあらゆる気象条件下においても誤差が生じず、安定
したものでなくてはならない。 従って、この装置を別
の構成としたときも従来の継電開閉器の内部にあるよう
な気候の変化を受けないものであることが望まれる。気
候の変化の主なものは雨による水ぬれ、積雪などであ
り、さらに三相の配電線それぞれを個別に監視する構成
とする場合検出手段において特性のばらつきが無視でき
る程度の小さいことが要求される。
【0007】本発明は、このような課題を克服し三相配
電線が一定間隔で設置された状態でモニタリング装置を
設置し配電線の情報を得ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、光方式の電圧
・電流センサをケース体に収納し前記ケース体には配電
線に設置可能なように凹部が設けられている。そのケー
ス体を下側とし上方より配電線設置凹部を有した別のケ
ース体を配電線を介してはさみ固定するものである。前
記上側ケース体と下側ケース体の内部には各々配電線と
大地間の浮遊容量を分圧するためのコンデンサ分圧器が
2つの導体で構成され内蔵され、お互いに電気的に並列
接続されている。
【0009】前記電圧センサは前記下側ケースのコンデ
ンサ分圧器に接続され、配電線の対地間分電圧をモニタ
ーする。
【0010】本発明の配電線モニタリング装置のセンサ
部は配電線上に直接取り付けられるもので雨、降雪など
直接濡れたりケース上に積雪がある。このような状況下
にあっても内部のコンデンサ分圧器出力が影響受けない
ようなケース体構成にすることが必要である。そのため
に、内部に収納されるコンデンサ分圧器の大きさと、ケ
ース体の大きさの比率が重要であり、コンデンサ分圧器
の長さに対してケース体の配電線に平行方向寸法を2倍
以上とする。
【0011】また、配電線とアース体間の浮遊容量を2
つの導体でコンデンサ分圧する分圧器を収納するケース
体の外側表面のうち、配電線と前記コンデンサー分圧器
の外側導体と相対する任意の外側表面部が、配電線の中
心から5cm以上離れるように外側ケースを構成する。
【0012】更に、外ケース表面に凹凸部を設け、上下
ケース体の任意外側表面と配電線間の沿面距離を長く
し、抵抗値を常に1.0*10+9Ω以上に維持する。
【0013】
【作用】本発明は、配電線モニタリング装置の光センサ
外ケース形状を操作することにより、降雨あるいは降雪
などの汚損物による大地間浮遊容量の変化が引き起こす
電圧センサ用分圧器等導体部の電位変化による配電線モ
ニタリング装置の特性変動を小さくする。
【0014】
【実施例】以下、本発明の詳細について説明する。ま
ず、光方式電圧センサの概要を簡単に述べる。光方式電
圧センサは、ポッケルス効果を利用するものでポッケル
ス素子中を光が通過する際結晶の複屈折が電界に対して
変化する量を感じ、電界を検知するものである。本発明
では電圧センサと同時に電流センサもケース体に収納す
る構成としているため光方式電流センサについても概略
を述べる。
【0015】光方式電流センサは、ファラデー効果を利
用するもので電線路に電流が流れたとき周辺に発生する
磁界をファラデー素子中を通過する光の回転角により検
知するものである。このような電圧センサ及び電流セン
サを一体化し配電線に設置する概略図を図5に示す。
【0016】具体的に説明すると配電線2に電流センサ
用のギャップ13を有した馬蹄形コア12を設置しその
ギャップ13の部分に光方式電流センサ11を配置す
る。光方式電圧センサ9では浮遊容量を分圧するための
コンデンサ分圧器10が設置され、分圧器の2つの導体
を光方式電圧センサ9の端子(図示せず)に接続する。
光方式電圧・電流センサには入射及び出射のための光フ
ァイバ15が接続され途中より1本の光ファイバケーブ
ル14となり端部のコネクタ19に導かれる。
【0017】図6(a)に配電線と電圧センサ及び大地
間の等価回路を示す。配電線2と大地42の間にコンデ
ンサ分圧器及び電圧センサが設置される。C1 43は配
電線の導体とコンデンサ分圧器の内側電極との静電容量
2 44はコンデンサ分圧器の内側電極と外側電極の静
電容量である。C3 45はコンデンサ分圧器の内側電極
と外側電極に並列に接続された電圧センサの端子間容量
である。C4 46はコンデンサ分圧器の外側電極と大地
間に形成される大気を含む静電容量である。
【0018】このC1 43,C2 44,C3 45,C4
46のうちC1 43,C2 44,C 3 45は構成部品の
組成で決定せられるがC4 46のみ大気中の湿度の影響
と大地となるアース部がどこにくるか等の外因で大きく
変化する。またコンデンサ分圧器の外側電極と大地間に
さらに電極となりうる水膜や積雪が形成された場合、コ
ンデンサ分圧器の分圧出力は変動することになる。この
4 46の変動を受けないコンデンサ分圧器より分電圧
出力を得ようとするものである。
【0019】図6(b)に等価回路より外的影響により
変化すると考えられる場所を示すと配電線モニタリング
装置の側面あるいは外周まで濡れた場合、大地に対する
コンデンサ分圧器の外側電極の位置と高電位部が混乱し
変動してくる。その時の大地間静電容量は大地間との対
向面積の変化などによりC4 ’47のような可変容量と
なる。本発明はこのように雨、積雪を含めた水の影響を
受ける部分に対策をおこなうものである。
【0020】以下、本発明の具体的な一例を示し詳細な
説明を行なう。図1に本発明の配電線モニタリング装置
の構成斜視図を示す。配電線2は下ケース体19と上ケ
ース体18が上下よりはさみこまれ、前記下ケース体1
9の内部には光方式の電流センサ11、電圧センサ9、
電圧センサ用平行コンデンサ分圧器の外側電極21及び
内側電極22が設置される。一方、前記上ケース体内部
には別の電圧センサー用平行コンデンサ分圧器の外側電
極16及び内側電極17が設置され、電極16と電極2
1及び電極17と電極22は導体23で電気的に接続さ
れ、すなわち前記二つのコンデンサ分圧器は並列接続さ
れ、更に、下ケース体内蔵のコンデンサ分圧器は導体1
8で電圧センサ9に接続されている。また、電流センサ
用馬蹄形コア12は配電線2を周回し、下ケース内部の
電流センサ11がギャップ13の位置にくるように設置
される。電流センサ11及び電圧センサ9の光の入出射
は、光ファイバ15で行なわれ下ケース体19内で外部
より導入された光ファイバケーブル14に接続される。
ところで、この光センサ構成では、配電線中心から外ケ
ース表面までの距離と汚損による分圧器出力の変化率の
関係は図3のようになる。図3より、配電線中心から外
ケース表面までの距離を5cm以上にすれば分圧器の出
力変動は10%以下(斜線部)に抑えることが出来る。
本実施例では、電極22及び電極17は配電線2に近接
し、図1においては示されていないが、内側電極17と
外側電極16の最短間隔及び内側電極22と外側電極2
1の最短間隔は等しく約10mmとし、上ケース体18
の外側表面のうち外側電極16に相対する部分の配電線
2の任意位置からの距離及び下ケース体19の外側表面
のうち外側電極21に相対する部分の配電線2の任意位
置からの距離は約50mm以上離れた構成としている。
このように配電線部と上下ケース体の外側表面をはなす
ことにより外側に積雪あるいは雨による水濡れなどがあ
ってもその影響を軽減できる。また、図1に示すように
上ケース体及び下ケース体の両端に配電線2に垂直とな
るように機械的強度が充分で薄いつば20を設けると降
雨あるいは積雪によっても汚損されない部分ができ、前
記外側電極16と外側電極21に各々相対するケース体
外側表面上の任意位置と配電線2の間の高抵抗(例え
ば、ポリエチレン製ケースの場合は、表面抵抗が1.0
*10+16Ω以上である。)が維持でき汚損による影響
を軽減できる。
【0021】図2にケース体内部の各部品の位置関係を
示すために本発明の配電線モニタリング装置断面図を示
す。外ケースと分圧器の長さの比と汚損による分圧器出
力の変化率の関係は図4に示す通りで、外ケースの長さ
を分圧器の長さの2.0倍以上にすれば、分圧器の出力
変動は10%如何に抑えることがわかっている。従っ
て、本実施例では、上ケース体18の外側表面のうち外
側電極16に相対する部分及び下ケース体19の外側表
面のうち外側電極21に相対する部分すなわち、配電線
2に平行なケースの長さを上下ケースのコンデンサ分圧
器(電極16、17及び電極21、22で構成)の長さ
の2倍以上にする事により汚損による影響を小さくでき
る。また長さ方向ではコンデンサ分圧器の約2.5倍と
した。
【0022】本発明では実施例に示した構成をすべて採
用した図を示したが各々の発明単独でも、組み合わせて
も有効である。なお本実施例では配電線一本での説明と
したが三相配電線に各々設置される場合も同様の構成お
よび効果がえられる。
【0023】なお、電圧センサ用分圧器の電極形状は必
要な分電圧強度を取り出せるものならば任意でよい。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明により次のような効
果を奏することができる。すなわち、光方式で電圧また
は電流の検出を行なう配電線モニタリング装置におい
て、気候変化特に雨水による濡れでの特性変化、積雪で
の特性変化を軽減することができ安定性のよい装置を提
供できる。またこの構成によれば装置形状を特別大きく
することなしに可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の配電線モニタリング装置の
構成斜視図
【図2】同装置の断面図
【図3】配電線中心から外ケース表面までの距離と汚損
時の分圧器出力変動の間系図
【図4】外ケースの長さと分圧器の長さの比と汚損時の
分圧器出力変動の間系図
【図5】光方式の電圧センサ及び電流センサを使用した
同装置の概念図
【図6】同装置の電圧センサ側の配電線とコンデンサ分
圧器と大地間の等価回路図と配電線とコンデンサ分圧器
と大地間の外的影響を受ける時の等価回路図
【図7】従来の零相変流器が内臓された継電開閉器の電
柱上設置図
【符号の説明】
1 電柱 2 配電線 3 張碍子 4 腕金 5 継電開閉器 8 通信線 9 電圧センサ 10 コンデンサ分圧器 11 電流センサー 12 高透磁率馬蹄形コア 13 ギャプ 14 光ファイバーケーブル 15 光ファイバー心線 16 上ケース体内蔵コンデンサー分圧器外側電極 17 上ケース体内蔵コンデンサー分圧器内側電極 18 上ケース体 19 下ケース体 20 つば 21 下ケース体内蔵コンデンサー分圧器外側電極 22 上ケース体内蔵コンデンサー分圧器内側電極 23 導体線 24 導体線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−270679(JP,A) 実開 平4−81072(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 15/06 G01R 15/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下2つの部分からなり、配電線を挟みつ
    けて固定するケースと、前記2つのケースのすくなくと
    もどちらか一方に構成され、配電線と大地間の浮遊容量
    をコンデンサー分圧する分圧器と、前記分圧器によって
    分圧された電圧を検出する電圧検出手段と、配電線を周
    回する高透磁率コアと、前記コアによって集められた磁
    束の変化を検出する磁束検出手段とからなり、分圧器を
    収納するケースの外側表面のうち、配電線と前記分圧器
    の外側導体と相対する外側表面部が、配電線の中心から
    5cm以上離れていることを特徴とする配電線モニタリ
    ング装置。
  2. 【請求項2】上下2つの部分からなり、配電線を挟みつ
    けて固定するケースと、前記2つのケースのすくなくと
    もどちらか一方に構成され、配電線と大地間の浮遊容量
    をコンデンサー分圧する分圧器と、前記分圧器によって
    分圧された電圧を検出する電圧検出手段と、配電線を周
    回する高透磁率コアと、前記コアによって集められた磁
    束の変化を検出する磁束検出手段とからなり、分圧器を
    収納しているケースの配電線に平行な方向の寸法を前記
    分圧器の配電線に平行な方向の長さの2倍以上とするこ
    とを特徴とする配電線モニタリング装置。
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