JP2991107B2 - 気象監視の気温決定方法及び日射強度決定方法 - Google Patents

気象監視の気温決定方法及び日射強度決定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電線路の気温,日
射強度を加味した非接触の温度監視等に適用される気象
監視の気温決定方法及び日射強度決定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、いわゆる架空送電線路等のより線
構造の電線路においては、その温度(電線温度)を監視
することが熱的限界から負荷制限等を行う上で極めて重
要である。
【0003】そして、運用中(通電中)は電線温度を接
触して検出することができないため、一般に、その通電
電流から間接的に電線温度を検出することが行われてい
る。
【0004】このとき、電線温度は実際にはそのときの
通電電流量の他、気象状態,とくに気温,日射強度に依
存して変化し、気象状態を加味して検出,監視する必要
がある。
【0005】そして、気象監視を行わない場合は、気
温,日射強度等を常に予測される最大とし、これらに設
計裕度を加味し、例えば気温は40(℃),日射強度は
1(kW/m2)として電線温度が検出,監視される。
【0006】一方、通電容量(送電容量)を熱的限界ま
で許容する場合等には、例えば特願平7−67090号
の出願の明細書,図面等に記載されているように、通電
電流及び気象状態に基づく温度の指数関数演算により、
熱理論にしたがって電線温度を精度よく検出して監視す
ることが提案されている。
【0007】この場合は、気温,日射強度等を気温セン
サ,日射センサの出力により実際に監視し、実際の気象
状態を加味して電線温度が検出,監視される。
【0008】そして、気象状態とくに気温,日射強度を
監視することは、電線温度の監視だけでなく、例えばガ
スタン,GIS等のガス密封容器の温度監視等の種々の
温度計測,温度監視にも必要であり、これらの場合、計
測,監視の対象によっては気温,日射強度のいずれか一
方のみの監視が必要になることもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の電線温度の
監視等に適用される気象監視は、気温,日射強度を気温
センサ,日射センサにより検出する。
【0010】そして、これらのセンサに断線,短絡等の
故障が発生してセンサ出力がオフ又は異常値を示し、い
わゆるセンサ出力のロック状態等になると、これらのセ
ンサ出力が無効になって気温,日射強度の情報が得られ
なくなり、気象状態を加味した精度の高い電線温度の監
視等が行えなくなる問題点がある。
【0011】本発明は、気温センサに異常が発生したと
きに、気温の情報が得られるようにすることを課題とす
る。
【0012】また、日射センサに異常が発生したときに
日射強度の情報が得られるようにすることも課題とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の気象監視の気温決定方法においては、気
温センサの異常が発生したときに、下記数4の年間の日
最高気温の変化の指数関数式(1)から監視日の最高気
温Aday(℃)を求め、最高気温Aday を下記数5の1
日の気温の時間変化の指数関数式(2)に代入して監視
日の気温の時間変化特性を定め、気温の時間変化特性か
ら前記監視日の監視時刻の気温Atime(℃)を求めて決
定する。
【0014】
【数4】 Aday=(Amax−Amin)・exp{−a・(Days−b)2}+Amin…(1) 但し、Amax,Aminは日最高気温の最大値(℃),最小
値(℃)、Days は監視日の年日数、a,bは変化勾
配,日最高気温が最大値になる年日数それぞれの定数で
ある。
【0015】
【数5】 Atime=c・exp{−d・(Time−e)2 }+Aday−c…(2) 但し、cは最高最低気温差の定数(℃)、dは変化勾配
の定数,eは最高気温の時刻の定数である。
【0016】したがって、気温センサの異常が発生する
と、指数関数式(1)により、年間の最高気温の変化特
性に基づいてその日(監視日)の最高気温Aday が求め
られ、さらに、最高気温Aday を指数関数式(2)に代
入し、その日の気温の変化特性を設定してそのとき(監
視時刻)の気温Atimeが求められて決定される。
【0017】また、日射センサの異常が発生したとき
に、年間の日毎の最高日射強度を所定値Smax(kW/
m2)の一定とし、所定値Smax を下記数6の1日の日射
強度の時間変化の指数関数式(3)に代入して監視日の
日射強度の時間変化特性を定め、日射強度の時間変化特
性から監視日の監視時刻の日射強度Stimeを求めて決定
する。
【0018】
【数6】 Stime=f−exp{−g・(Time−h)2}+Smax−f…(3) 但し、fは最高気温が最も高い日の日射強度から定まる
定数、g,hは変化勾配,最高日射強度Smax の時刻の
定数である。
【0019】したがって、日射センサの異常が発生する
と、毎日の最高日射強度が年間を通じてほぼ一定である
ことを考慮し、最高日射強度を所定値Smax とし、この
値Smax を指数関数式(3)に代入してその日の日射強
度の時間変化特性を定め、この特性からそのときの日射
強度が求められて決定される。
【0020】
【実施の形態】本発明の実施の1形態につき、図1ない
し図9を参照して説明する。図4は気象監視により気温
及び日射強度の両方を監視する電線路の温度監視に適用
した場合を示し、気温センサ1,日射センサ2等の各種
の気象センサのセンサ出力は、マイクロコンピュータ構
成の気象監視部3により常時収集される。
【0021】この気象監視部3は各気象センサの異常の
発生の有無を検出するとともに、監視日,監視時刻の設
定に基づき、例えば毎日所定の時間間隔で各気象センサ
のセンサ出力からそのとき(監視時刻)の気温,日射強
度等の気象状態を監視し、監視結果の各種気象情報を後
段のマイクロコンピュータ構成の電線温度監視部4に伝
送する。
【0022】また、気温センサ1,日射センサ2に断
線,短絡等の異常が発生すると、気象監視部3は記憶部
5に保持された気温,日射強度の演算情報等に基づき、
後述の演算処理によって監視時刻の気温,日射強度を求
めて決定し、その結果を気象情報として電線温度監視部
4に伝送する。
【0023】さらに、電線温度監視部4は気象監視部3
の各種気象情報及び変流器の2次側から端子6を介して
伝送された電線路の送電電流等の通電電流の情報(電流
情報)に基づき、後述の熱量計算から電線温度を推定し
て監視する。
【0024】そして、気象監視部3,電線温度監視部4
は例えば1つのマイクロコンピュータにより形成され、
図1の監視処理にしたがって動作する。
【0025】すなわち、気象監視部3はステップS1に
より監視時刻か否かを判別し、監視時刻になる毎に、ス
テップS2により気温センサ1,日射センサ2等の各種
気象センサのセンサ出力に基づき、そのときの気温,日
射強度等の気象情報を取得する。
【0026】さらに、ステップS3により気温センサ1
のセンサ出力からその異常の有無を判別し、正常であれ
ばステップS4をパスしてステップS5に移行し、この
ステップS5により日射センサ2のセンサ出力からその
異常の有無を判別する。
【0027】そして、日射センサ2も正常であれば、ス
テップS6をパスしてステップS7に移行し、このと
き、気象監視部3は各気象センサのセンサ出力に基づく
各種気象情報を電線温度監視部4に伝送する。
【0028】この気象情報の伝送と、端子6からの電流
情報の伝送とに基づき、電線温度監視部4は、例えば、
つぎの第1又は第2の推定演算によって気温,日射強度
を加味した電線温度を推定して求める。
【0029】そして、第1の推定演算の場合は、前記特
願平7−670905の出願の明細書,図面等に記載の
ように、気温,日射強度等の気象条件に基づく電線路表
面の発生熱量又は温度と、通電電流に基づく電線路内部
の発生熱量又は温度とを指数関数式の熱量計算から指定
し、その差の温度を気温に応じた電線表面温度に加算し
て気温,日射強度を加味した電線温度を求める。
【0030】また、第2の推定演算の場合は、気温,日
射強度に基づく電線温度(推定温度)をθan,θsnと
し、通電電流に基づく電線温度(推定温度)をθinとす
ると、推定温度θan,θsn,θinが、風による熱放散の
影響を無視した場合、つぎの数7,数8,数9それぞれ
の指数関数式(4),(5),(6)から求まるため、
これらの推定温度θan,θsn,θinを加算して気温,日
射強度を加味した電線温度を求める。
【0031】
【数7】 θan=(An−θan-1)・{1−exp(−Δt/Ta)}+θan-1…(4)
【数8】 θsn=(Δθsmax・Sn−θsn-1)・[1−exp{−(tn−tn-1)/Ts}] +θsn-1=(Δθs−θsn-1)・{1−exp(−Δt/Ts)}+θsn-1 …(5)
【数9】 θin=(Δθin−θin-1)・{1−exp(Δt/Tin)}+θin-1 …(6)
【0032】なお、指数関数式(4),(5)中のθa
n,θan-1,θsn,θsn-1,…はつぎの各値である。 θan,θan-1:時刻tn,tn-1の気温に基づく推定温度
(℃) θsn,θsn-1:時刻tn,tn-1の日射に基づく推定温度
(℃) An:時刻tnの計測気温(℃) Sn:時刻tnの計測日射強度(kW/m2 ) Δθsmax:日射強度飽和温度上昇値 Ta:気温変化による温度変化時定数 Ts:日射強度変化による温度変化時定数
【0033】また、指数関数式(9)中の温度上昇値Δ
θin,温度変化時定数Tinは補正関数式f(Rt)を用い
たつぎの数10,数11の式(7),(8)で示され
る。
【0034】
【数10】 Δθin=(In/Imax)2・Δθimax・f(Rt)…(7)
【数11】Tin={Ti/f(Rt)}…(8)
【0035】さらに、補正関数式f(Rt)は、実験等に
基づき、具体的には、固有抵抗Rtと前回(時刻tn-1
の推定温度θin-1とに基づくつぎの数12の式(9)で
示される。
【0036】
【数12】 f(Rt)=1+1/{Rt/(θn-1−20)+1}…(9)
【0037】つぎに、気温センサ1に断線,短絡等の異
常が発生すると、気象監視部3はステップS3により気
温センサ1の異常の発生を検出してそのセンサ出力を無
効とし、ステップS3からステップS4に移行し、その
ときの気温を算出して決定する。
【0038】ステップS4は図2に示すサブステップQ
1〜Q4からなり、まず、ステップQ1により監視日
(その日)の年日数,監視時刻(そのとき)の情報を図
示省略した時計部等から取得する。
【0039】さらに、つぎのステップQ2により前記数
4の年間の日最高気温の変化の指数関数式(1)から監
視日の最高気温(℃)を求める。
【0040】指数関数式(1)は、算出精度を高めるた
め、例えば理科年表,気象庁のデータ等に基づき、過去
の国内最高気温40.8+α(℃)(αは地域等によっ
て異なる定数)を最大値Amax とし、国内各地毎に、最
高気温の月別平均値の変化にしたがって式中の最小値A
min ,定数a,b等を定めて設定され、この設定に基づ
き、例えば図5の実線イ,ロに示すようになる。
【0041】なお、実線イ,ロは最大値Amax{=4
0.8+α(℃)} を43℃とし、最大値Amaxになる
日(定数b)を210日としている。
【0042】また、実線イはa=0.00005の場合
の1例であり、実線ロはa=0.00014の場合の1
例であり、この定数aの相違に基づき、実線ロは実線イ
より変化勾配が急峻になる。
【0043】そして、例えば大阪の場合、その日最高気
温の月別平均値(1961〜1990年の平均値)の変
化は図6の実線ハに示すようになり、この変化に送電の
安全面等からの適当な余裕を見込んで同図の実線ニに示
す日最高気温の特性が定まり、この特性に基づき、最大
値Amax=43(℃),最小値Amin=16(℃),a=
0.00005,b=210(日)に設定され、指数関
数式(1)はつぎの数13の式(10)になる。
【0044】
【数13】 Aday=(43−16)・exp{−0.00005・(Days−210)2}+1 6…(10)
【0045】そして、指数関数式(1)及び最大値Ama
x,最小値Amin,定数a,b等は事前の操作設定等によ
って記憶部5に保持され、ステップQ2の処理により、
最大値Amax,最小値Amin,定数a,bの数値を指数関
数式(1)に代入した式10等の監視地に適した日最高
気温の指数関数式が記憶部5から読出される。
【0046】さらに、監視日が10月22日であれば、
ステップQ1で取得されたその年日数295日に基づ
き、例えば読出された式(10)の年日数Days を29
5としてその日(days) の最高気温Aday が統計的に
求めて決定され、前記大阪の場合、式(10)から最高
気温Aday=35℃に決定される。
【0047】つぎに、ステップQ3により前記数5の指
数関数式(2)からその日の監視時刻Time (時)の気
温Atime(℃)を決定する。
【0048】指数関数式(2)は、最大値(その日の最
高気温)を指数関数式(1)から求めて決定された最高
気温Aday とし、指数関数式(1)の場合と同様、理科
年表のデータ等を用いた月別平均等の統計的処理によ
り、国内各地毎に、図7に示すその日の最高最低気温差
c(℃)及び定数d(気温変化)の勾配,定数e(最高
気温の時刻)を求めて設定され、例えば図7の実線ホ,
ヘに示すようになる。なお、実線ホはd=0.045の
場合の1例であり、実線ヘはd=0.1の場合の1例で
ある。
【0049】そして、前記大阪の10月22日の場合、
例えば月別平均値に基づき、最高気温の時刻が12.6
8時(およそ12時40分)になり、最高最低気温差c
が8.33(℃)になることから、その日の気温は図8
の実線トに示すように変化すると推定され、その指数関
数式(2)は変化勾配の定数dを0.045とするつぎ
の数14の式(11)に数値設定される。
【0050】
【数14】 Atime=8.33・exp{−0.045・(Time−12.68)2}+Aday− 8.33…(11)
【0051】そして、指数関数式(2)及び最高最低気
温差c,定数d,e等の値も事前の操作設定等によって
記憶部5に保持され、ステップQ3の処理により、直前
のステップQ2で決定された最高気温Aday 及び記憶部
5の最高最低気温差c,定数d,eの値を指数関数式
(2)に代入して数値設定されたその日の気温変化特性
の指数関数式,例えば前記式(11)が記憶部5から読
出され、読出された指数関数式に取得した監視時刻Tim
eを代入してその時刻Timeの気温Atimeが求められる。
【0052】さらに、ステップQ4により気温Atimeが
その日(監視日)その時(監視時刻)の気温に決定さ
れ、気温Atimeが気温センサ1のセンサ出力の代わりに
気温の情報として気象監視部3から電線温度監視部4に
伝送される。この伝送によりステップS4の処理が終了
すると、図1のステップS5に移行してこのステップS
5以降の処理を行う。
【0053】つぎに、日射センサ2に断線,短絡等の異
常が発生すると、気象監視部3はステップS5により日
射センサ2の異常の発生を検出してそのセンサ出力を無
効とし、ステップS6に移行し、そのときの日射強度を
算出して決定する。
【0054】ステップS6は図3に示すサブステップR
1〜R3からなり、まず、ステップR1により図2のス
テップQ1と同様にして監視時刻(そのとき)の情報を
取得する。
【0055】すなわち、日射強度の場合は、国内各地の
毎日の最高日射強度(日最高日射強度)が年間を通して
ほぼ一定であり、気温のような最高日射強度の監視日に
よる変化がほとんどないことを考慮し、最高日射強度を
一定値(定数)とし、気温の場合のような監視日からの
最高日射強度の決定を省いて監視時刻の日射強度を求め
る。そのため、ステップR1においては、監視時刻の情
報のみを取得する。
【0056】つぎに、ステップR2により前記数6の日
射強度の指数関数式(3)から監視時刻Time(時)の
日射強度Stime(kW/m2)を算出して求める。
【0057】指数関数式(3)は、その最高日射強度S
max が過去の国内各地の最高日射強度{≦1+β(kW/
m2),βは地域によって異なる定数}に基づく一定値,
例えば1.2(kW/m2)に設定される。
【0058】また、監視地の年間を通じて最も早い日の
出の時刻から最も遅い日の入りの時刻までをカバーする
時間帯の日射強度が、理科年表のデータ等を用いた月別
平均処理等の統計処理により、例えば図9の実線チに示
すように時間変化する場合、この変化に送電の安全面等
からの適当な余裕を見込んで同図の実線リに示すその地
域の1日の日射強度の時間変化特性が定まる。
【0059】なお、実線チは1980〜1989年の気
象庁のデータに基づく近畿地方の年間の最も早い日の出
の時刻4時42分から最も遅い日の入りの時刻19時1
6分までをカバーする時間帯の日射強度の月別平均の時
間変化特性である。
【0060】そして、この変化特性に基づき、例えば、
指数関数式(3)の変化勾配の定数gは0.03に設定
され、最高日射強度の時刻の定数hは12(時)に設定
される。
【0061】また、定数fは、最高気温が最も高い日の
例えば1時間毎の平均日射強度の1日の変化に基づき、
1.4に設定される。
【0062】これらの設定に基づき、図9の実線チの時
間変化を示す場合、指数関数式(3)はつぎの数15の
式(12)に示すように数値設定される。
【0063】
【数15】 Stime=1.4・exp{−0.03・(Time−12)2}+1.2−1.4 …(12) そして、指数関数式(3)及び最高日射強度Smax ,各
定数f,g,h等の値も事前の操作設定等によって記憶
部5に保持され、ステップR2の処理により、記憶部5
から読出された例えば前記式(12)に監視時刻Time
を代入してその時刻Timeの日射強度Stimeが求められ
る。
【0064】さらに、ステップR3により日射強度Sti
meがそのとき(監視時刻)の日射強度に決定され、日射
強度Stimeが日射センサ2のセンサ出力の代わりに日射
の情報として気象監視部3から電線温度監視部4に伝送
される。この伝送によりステップS6の処理が終了する
と、図2のステップS7に移行してこのステップS7以
降の処理を行う。
【0065】したがって、気温センサ1,日射センサ2
の異常が発生しても、指数関数式(2),(3)から監
視時刻の気温Atime,日射強度Stimeが求められ、その
刻々の気温・日射強度の情報が得られ、電線温度の監視
が行える。
【0066】ところで、電線温度の監視だけでなく、種
々の温度計測,温度監視に適当できるのは勿論である。
そして、気温又は日射強度の一方のみを監視する用途に
対しては、気温についての指数関数式(1),(2)の
演算又は日射強度についての指数関数式(3)の演算の
みを行えばよい。このとき、各定数a〜h等は適当に設
定すればよいのは勿論である。
【0067】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項1の場合は、気温センサ1の異常が発
生したときに指数関数式(1)により、年間の最高気温
の変化特性に基づいてその日(監視日)の最高気温Ada
y を求め、最高気温Aday を指数関数式(2)に代入
し、その日の気温の変化特性を設定して、そのとき(監
視時刻)の気温Atimeを決定することができ、実際の気
温に即した気温の情報を得ることができる。
【0068】また、請求項2の場合は、日射センサ2の
異常が発生したときに、最高日射強度が年間を通じてほ
ぼ一定であることを考慮し、最高日射強度を所定値Sma
x とし、この値Smax を指数関数式(3)に代入してそ
の日の日射強度の時間変化特性を定め、この特性からそ
のときの日射強度を決定することができ、実際の気温に
即した日射強度の情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の処理説明用のフローチ
ャートである。
【図2】図1の一部の詳細なフローチャートである。
【図3】図1の他の一部の詳細なフローチャートであ
る。
【図4】図1の処理を実行する装置のブロック図であ
る。
【図5】年間の最高気温の変化第1の説明図である。
【図6】年間の最高気温の変化の第2の説明図である。
【図7】1日の気温変化の第1の説明図である。
【図8】1日の気温変化の第2の説明図である。
【図9】1日の日射強度変化の説明図である。
【符号の説明】
1 気温センサ 2 日射センサ 3 気象監視部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−189492(JP,A) 特開 昭56−94148(JP,A) 特開 平5−30639(JP,A) 特開 平8−242534(JP,A) 特開 平9−128372(JP,A) 実開 昭60−134187(JP,U) 特公 平6−91700(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01W 1/10 G01W 1/02 H02H 5/04 G01K 7/00 G01J 1/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気温センサの異常が発生したときに、 下記数1の年間の日最高気温の変化の指数関数式(1)
    から監視日の最高気温Aday(℃)を求め、 前記最高気温Aday を下記数2の1日の気温の時間変化
    の指数関数式(2)に代入して前記監視日の気温の時間
    変化特性を定め、 前記気温の時間変化特性から前記監視日の監視時刻の気
    温Atime(℃)を求めて決定することを特徴とする気象
    監視の気温決定方法。 【数1】 Aday=(Amax−Amin)・exp{−a・(Days−b)2}+Amin…(1) 但し、Amax,Aminは日最高気温の最大値(℃),最小
    値(℃)、Days は監視日の年日数、a,bは変化勾
    配,日最高気温が最大値になる年日数それぞれの定数で
    ある。 【数2】 Atime=c・exp{−d・(Time−e)2 }+Aday−c…(2) 但し、cは最高最低気温差の定数(℃),dは変化勾配
    の定数,eは最高気温の時刻の定数である。
  2. 【請求項2】 日射センサの異常が発生したときに、 年間の日毎の最高日射強度を所定値Smax(kW/m2)の
    一定とし、 前記所定値Smax を下記数3の1日の日射強度の時間変
    化の指数関数式(3)に代入して監視日の日射強度の時
    間変化特性を定め、 前記日射強度の時間変化特性から前記監視日の監視時刻
    の日射強度Stimeを求めて決定することを特徴とする気
    象監視の日射強度決定方法。 【数3】 Stime=f・exp{−g・Time−h)2}+Smax−f…(3) 但し、fは最高気温が最も高い日の日射強度から定まる
    定数、g,hは変化勾配,最高日射強度Smax の時刻の
    定数である。
JP8103499A 1996-03-28 1996-03-28 気象監視の気温決定方法及び日射強度決定方法 Expired - Fee Related JP2991107B2 (ja)

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