JP3674759B2 - 配電線の相判別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧配電線の任意の区間の両端で相判別をする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の相判別装置として、図５に示すものがある。これは地中配電線のように、遮蔽層を有する配電線について相判別をするものであり、Ａ地点（送信端）の黒相、赤相、白相がＢ地点（受信端）のどの相と一致しているかを判別するためのものである。図において、５１，５７は相電圧検出器、５２，６０は波形整形回路、５３は測定用信号発生器、５４は同期回路、５５，５８は増幅器、５６は信号注入器、５９は信号検出器、６１は復調回路、６２は相判別回路、６３は表示灯、ＣＡは地中配電線、Ｓは該配電線ＣＡの遮蔽層である。
【０００３】
以下、動作について説明する。
先ず、Ａ地点（送信端）において、相電圧検出器５１が非接触で間接的に相電圧（図では黒相電圧）を検出する。こうして検出された相電圧ａは波形整形回路５２にて波形整形され、信号ｂとして同期回路５４に与えられる。同期回路５４では、測定用信号発生器５３からの高周波の測定信号ｃを、信号ｂの特定位相に同期させて信号ｄを作成し、増幅器５５および信号注入器５６を介してすべての相の遮蔽層Ｓの接地線に注入する。
【０００４】
次に、Ｂ地点（受信端）では、こうして地中配電線ＣＡの遮蔽層Ｓを介して送られてくる測定用信号を信号検出器５９により検出する。信号検出器５９からの出力は、増幅器５８によって、適宜増幅され、信号ｇとして復調回路６１に与えられる。復調回路６１は信号ｇを整流，平滑などして信号ｈを取り出し、相判別回路６２へ与える。一方、相電圧検出器５７では、相判別すべき相（図ではＣ相が選択されている。）の電圧ｅが抽出される。
【０００５】
この電圧信号ｅは波形整形回路６０にて、例えば矩形波信号ｆに整形された後、相判別回路６２に与えられる。相判別回路６２では、相電圧検出器５７および波形整形回路６０を介して得られる選択された相を表す信号ｆと、信号検出器５９，増幅器５８および復調回路６１を介して得られる送信側基準相、例えば黒相を表す信号ｈとの位相を互いに比較して、一致したとき受信側にて選択された相は基準相（黒相）であると判断する。なお、図２の例では、受信側において送信側の黒相に相当するA相が選択されておらず、Ｃ相が選択されているので、信号ｆ，ｈの位相は一致せず、Ｃ相は基準相（黒相）でないことが判明する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の相判別装置は、遮蔽層を有する地中配電線を対象としているため、架空配電線の相判別には用いることができなかった。
また、送信側・受信側の双方に電気光学素子を利用した高価な光電圧センサを用いたり、ケーブル遮蔽層を貫通させるために環状鉄心に巻線を巻装した分割型変流器を信号注入器として装着し、さらには、測定用高周波信号だけを精度よく検出しうるよう、フェライトコアに巻線を施した磁界センサとＬＣ共振回路を設けているため、取扱が煩わしくて装置の構成が複雑になり価格も高価になるという問題があった。
また、最近、電力品質確保や電力設備の稼働率向上の観点から、各相負荷電流を常時把握する要請もあり、架空配電線の相判別作業の容易化と迅速化の必要性がますます増大している。
そこで本発明は、端末区分点のみならず配電線の任意の箇所において、非接触で容易にしかも迅速に相判別を可能にする装置を提供することを課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、配電線区間の一端側に設置される送信器と、他端側に設置される受信器とで信号を送受信して相の判別をする配電線の相判別装置であって、
送信器は、検査相を選択するための検査相選択スイッチと、検査相選択スイッチに入力された検査相名を受信器宛に無線送信する送信回路と、配電線の所定区間の一端側において取り出した電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、検出されたゼロクロス点の検出タイミングにもとづき検査相のゼロクロス点を指定するタイミング信号を発生させるタイミング発生回路と、発生したタイミング信号にもとづき搬送信号を配電線に注入する搬送信号発生回路とからなり、
受信器は、送信器から送信された検査相名を受信する受信回路と、配電線の所定区間の他端側の選択された相に着脱自在に近接される電圧センサと、電圧センサにより検出された選択相の電圧から搬送信号および相電圧のゼロクロス点を検出する検出回路と、検出された搬送信号およびゼロクロス点のタイミングを比較して両者一致した場合に選択相が前記検査相であることを判別する判定回路とからなる配電線の相判別装置において、
前記送信器のゼロクロス検出回路に、柱上変圧器の２次側から電源電圧を入力し、
前記搬送信号発生回路は、高圧配電線上に設置された高圧結合器を介して前記搬送信号を高圧配電線に注入すると共に、
前記受信器の電圧センサは、選択された任意の高圧配電線に非接触で近接されることで電圧を検出するアンテナ形状の可搬形コンデンサ分圧センサからなり、
前記判定回路は、前記分圧センサを各相配電線に順次着脱させた際に、前記搬送信号およびゼロクロス点を同時に検出した相が、前記送信器から送られてきた検査相であると判別して表示するものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載した配電線の相判別装置において、
前記可搬形コンデンサ分圧センサは、配電線と大地間の電位差を第１、第２の電極により分圧するコンデンサ分圧器と、前記電極間の電圧を測定するポッケルス素子とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明の実施形態の構成の一例を示す図であり、図において、３０は高圧配電線であり、相判別装置は、信号の伝送が可能な送信器１０と受信器２０により構成されている。立上り柱４１の電源側に設置されている柱上変圧器４３から電源が取り出されて、送信器１０へ入力される。この送信器１０のＲ、Ｓ、Ｔと表示されたボタンは、検査相選択スイッチである。また、立上り柱４１の負荷側には、高圧結合器１４が設置されている。
【００１１】
立上り柱４２の近傍に、アンテナ形状をした可搬形コンデンサ分圧センサ２１が着脱自在に設置されている。この分圧センサ２１は、受信器２０を介してアース線２６に接続されている。図では、立上り柱４１と立上り柱４２の間を、相判別する配電区間としているが、これに限定されるものではなく、一端側の相が明確であれば任意箇所の他端側を相判別する配電区間とすることができる。
なお、前記分圧センサ２１は、例えば、配電線と大地間の電位差を第１、第２の電極により分圧するコンデンサ分圧器と、前記電極間の電圧を測定するポッケルス素子とを備えており、測定電圧と、配電線−第１の電極間の静電容量と、第１の電極−第２の電極間の静電容量と、浮遊静電容量とを用いて配電線の電圧を非接触で測定可能である。
【００１２】
図１は図３の送信器１０の構成を示すブロック図である。図において、ゼロクロス検出回路１１には、柱上変圧器の２次側からＡＣ１００Ｖが入力される。ゼロクロス検出回路１１は、入力されたＡＣ１００Ｖの電圧波形からゼロクロス点を検出し、その検出信号をタイミング発生回路１２へ出力する。タイミング発生回路１２は、図示しない検査相選択スイッチから検査相選択信号が入力され、また柱上変圧器接続相の情報が入力されており、これらにもとづいて、所定のタイミング信号を生成して、搬送信号発生回路１３へ送る。表１は、電源である柱上変圧器接続相の線間電圧のゼロクロス点に対する、検査相各相のゼロクロス点の位相関係を示し、これらの関係にもとづきタイミング信号が生成される。このタイミンイグ信号は、例えば各ゼロクロス点から立ち上がって一定のパルス幅をもつ矩形波信号である。
【００１３】
【表１】

【００１４】
搬送信号発生回路１３は、入力されたタイミング信号にもとづいて、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の搬送信号を生成して、高圧配電線路中の高圧結合器１４（図３）に注入する。この搬送信号は、柱上変圧器等の高圧負荷により、高圧結合器非設置相（注入相以外の相）にも回り込むため、１相から搬送信号を注入するものの搬送信号は３相に伝送され、各相の商用周波電圧波形に搬送信号が重畳されることになる。このため、検査対象相以外の相には検査対象相より順次１２０度（電気角）ずれた位置に搬送信号が重畳されることになる。
【００１５】
図４は、柱上変圧器４３から取り出した５０Ｈｚの電源と各相の電圧波形を示す図である。図では電源電圧がＲ相とＳ相から取り出されているため、電源電圧を基準にすると、Ｒ相は３０°の約１．７ｍｓ遅れの位相となり、Ｓ相は１５０°の約８．３ｍｓ遅れの位相となり、Ｔ相は２７０°の約１５ｍｓ遅れの位相となる。またここでは検査相選択スイッチでＲ相を押したときの搬送信号が各相の電圧波形に重畳されており、当然、Ｒ相で電圧波形のゼロクロス点と搬送信号が一致し、Ｓ相、Ｔ相はそれぞれ１２０度ずれている。
また、搬送信号の注入と同時に、送信器１０は、無線により、選択された検査相名を検査相選択信号として受信器２０へ向けて送信する。なお、この検査相選択信号の送受信回路は、図１、図２では図示を省略してある。
【００１６】
図２は図３の受信器２０の構成を示すブロック図である。図において、アンテナ形状をした可搬形コンデンサ分圧センサ２１は、選択された任意の高圧配電線３０に非接触で近接されることで電圧を検出し、商用周波信号検出回路２２および搬送信号検出回路２３へ送る。商用周波信号検出回路２２は、商用周波（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を抽出して、そのゼロクロス点をタイミング判定回路２４へ送る。
【００１７】
同時に、搬送信号検出回路２３は、搬送信号を抽出してタイミング判定回路２４へ送る。
タイミング判定回路２４は、抽出されたゼロクロス点と搬送信号のタイミングを比較して、ゼロクロス点と搬送信号が同時に存在した場合に、選択された相が、送信器１０から送られてきた検査相選択信号の指定する相（すなわち検査相）であると判定し、その相の相名を図示しない表示器等に表示する。
例えば、図４の例ではR相が検査相であるため、受信器２０側では、分圧センサ２１を各相の配電線に順次着脱させることにより、タイミング判定回路２４がゼロクロス点と搬送信号とを同時に検出した相をＲ相と判別して表示する。
【００１８】
本発明では、受信器側の電圧センサとしてアンテナ形状をした可搬形コンデンサ分圧センサ２１を用いたため、検査しようとする高圧配電線の各相に対して非接触で近づけるだけで、相判定が行われるため、取り扱いが極めて容易となる。なお、受信器側の電圧センサとして、既存設備の高圧結合器を使用することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、配電線の所定区間の一端側において取り出された電源電圧のゼロクロス点が検出されると、そのタイミングにもとづき搬送信号が配電線に注入され、それを他端側の選択された相で検出してゼロクロス点とタイミングが比較されることで相が判別される。それにより、本発明では架空配電線についても活線のまま非接触で相の判別が容易・迅速に実施可能となる。また、全体の構成も比較的簡単であるため安価に構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一部を構成するブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の一部を構成するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の構成の一例を示す図である。
【図４】電源電圧と各相の電圧波形を示す図である。
【図５】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 送信器
１１ ゼロクロス検出回路
１２ タイミング発生回路
１３ 搬送信号発生回路
１４ 高圧結合器
２０ 受信器
２１ 可搬形コンデンサ分圧センサ
２２ 商用周波信号検出回路
２３ 搬送信号検出回路
２４ タイミング判定回路
２６ アース線
３０ 高圧配電線
４１，４２ 立上り柱
４３ 柱上変圧器

Claims (2)

1. 配電線区間の一端側に設置される送信器と、他端側に設置される受信器とで信号を送受信して相の判別をする配電線の相判別装置であって、
   送信器は、検査相を選択するための検査相選択スイッチと、検査相選択スイッチに入力された検査相名を受信器宛に無線送信する送信回路と、配電線の所定区間の一端側において取り出した電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、検出されたゼロクロス点の検出タイミングにもとづき検査相のゼロクロス点を指定するタイミング信号を発生させるタイミング発生回路と、発生したタイミング信号にもとづき搬送信号を配電線に注入する搬送信号発生回路とからなり、
   受信器は、送信器から送信された検査相名を受信する受信回路と、配電線の所定区間の他端側の選択された相に着脱自在に近接される電圧センサと、電圧センサにより検出された選択相の電圧から搬送信号および相電圧のゼロクロス点を検出する検出回路と、検出された搬送信号およびゼロクロス点のタイミングを比較して両者一致した場合に選択相が前記検査相であることを判別する判定回路とからなる配電線の相判別装置において、
   前記送信器のゼロクロス検出回路に、柱上変圧器の２次側から電源電圧を入力し、
   前記搬送信号発生回路は、高圧配電線上に設置された高圧結合器を介して前記搬送信号を高圧配電線に注入すると共に、
   前記受信器の電圧センサは、選択された任意の高圧配電線に非接触で近接されることで電圧を検出するアンテナ形状の可搬形コンデンサ分圧センサからなり、
   前記判定回路は、前記分圧センサを各相配電線に順次着脱させた際に、前記搬送信号およびゼロクロス点を同時に検出した相が、前記送信器から送られてきた検査相であると判別して表示することを特徴とする配電線の相判別装置。
2. 請求項１に記載した配電線の相判別装置において、
   前記可搬形コンデンサ分圧センサは、配電線と大地間の電位差を第１、第２の電極により分圧するコンデンサ分圧器と、前記電極間の電圧を測定するポッケルス素子とを備えたことを特徴とする配電線の相判別装置。

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