JP3920770B2 - 送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システムに関し、特に、送電線、碍子、及びクランプ等の送電設備の温度変化を監視する送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、送電線や変電所等の送電設備では、主として点検作業者の目視によって保守点検を行っているが、送電設備の設置環境や規模によっては充分な保守作業を行うことができない場合がある。例えば、山間部、高所、又は降雪量の多い寒冷地にある送電設備では点検時の作業負担が大であり、天候等によっては危険を伴うこともある。かかる問題を解決する送電線監視システムとして、例えば、特開平１０−１６２２８０号公報に開示されるものがある。この送電線監視システムは、送電線に装着されて内蔵したトランスにより電力を得る無線型センサと、送電鉄塔に設けられる受送信器と、受送信器で受信したセンサ出力を光電変換し、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）を介して変電所にある監視装置に伝送する光電解センサから構成されており、変電所からＯＰＧＷを介して光電解センサに送信光（連続光）を伝送する。光電解センサは、無線型センサから発信される信号に基づいて変調された変調光をＯＰＧＷを介して監視装置に伝送する。この変調光を監視装置で解析することにより送電線に関わる電圧、電流、導体温度等についての情報を得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平１０−１６２２８０号公報の送電線監視システムによると、動作に必要な電力を調達するトランス等の機器が必要となるため、センサの大型化、重量増を招き、現場での装着作業性が低下する。また、センサを装着できる場所の制約が生じるという問題がある。また、監視装置から出射される送信光に基づいて送電線の状態を検出しているため、送電線の状態をリアルタイムで検出するには監視装置の稼動率を大にしなければならず、運転コストを増大させるという問題がある。
【０００４】
従って、本発明は、設置個所の制約を受けることなく送電設備に容易に装着することのできる小型の送電設備の温度記録装置を提供することを第１の目的としている。
【０００５】
また、本発明は、正常温度範囲で送電が行われているときの監視装置の稼動率を抑え、かつ、送電線に発熱等の異常が生じたときは速やかに通報する送電設備の温度記録管理システムを提供することを第２の目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送電線等の送電設備に温度センサの測定に基づく温度記録を格納するメモリを有した温度記録装置を固定する。この温度記録装置は、所定の測定間隔で温度測定を行うことにより得られる温度記録を所定の送信間隔で無線送信することにより監視装置に伝送するので、監視装置の稼働率を大にせずに送電設備を監視できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システムについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。第１図は、本発明の実施の形態に係る送電設備の概略構成を示し、電力を送出する変電所１と、変電所１から送電鉄塔２を介して配線される送電線３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃと、送電鉄塔２の頂上部に設けられる光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）４と、鉄塔支持部分の送電線３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに装着されて温度を検出し、測定時刻とあわせて温度記録として後述する温度記録部に記録するとともに温度記録を無線電波で送信する温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆと、温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆと無線電波に基づいて交信する鉄塔側受送信局６と、ＯＰＧＷ４と鉄塔側受送信局６とを接続する信号線６Ａと、ＯＰＧＷ４を介して入力する温度記録に基づいて送電線３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃの温度を解析する監視装置９を有する。
【０００８】
第２図は、送電線３Ａに装着された温度記録装置５Ａを拡大して示し、温度記録装置５Ａは、送電線３Ａを送電鉄塔２に装着するクランプ７に近接して取り付け金具５ａにより取り付けられている。クランプ７は、碍子接続部７Ａに取り付けられる碍子装置８を介して送電鉄塔２の固定部２Ａに支持されている。また、他の温度記録装置５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆについても各送電線３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに同様に装着されている。
【０００９】
第３図は、温度記録装置５Ａの内部を側面方向より示し、本実施の形態では、温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆは同一の構成を有するので、以下の説明では温度記録装置５Ａについて説明する。
【００１０】
温度記録装置５Ａは、蓋部５０と本体５１からなる水密型のケース５２と、ケース５２内に縦方向に収容され、測定動作及び通信動作を行う半導体装置５３等の回路部品を有する回路基板５４と、温度センサを内部に有し、所定の測定間隔で温度測定を行って測定温度及び測定時刻を温度記録として後述するメモリに格納する温度記録部５５と、測定動作及び通信動作に必要な電力を供給するリチウム電池等の電池５６を有し、温度記録部５５は、熱伝導性に優れる測定面５２Ａを介して内蔵された温度センサにより温度測定を行う。また、回路基板５４は通信動作時にアンテナとして機能するように形成されている。本実施の形態における温度記録装置５Ａのサイズは、縦方向３５ｍｍ×横方向３５ｍｍ×高さ方向２０ｍｍである。
【００１１】
第４図及び第５図は、温度記録部５５を示す。この温度記録部５５は出願人が「ボタン型クールメモリ」として商品化しているものであり、第４図に示すように、ステンレス等の材質で形成される金属ケースの外部には、上部に設けられるデータ入出力端子５５０と、円筒状の側面部に設けられる接地端子５５１と、底部に設けられるつば部５５２を有する。また、第５図に示すように、金属ケースの内部には、回路に電力を供給するリチウム電池５５３と、温度検出を行う温度センサを有する半導体チップ５５５と、半導体チップ５５５をハンダ等のバンプ５５６で固定した回路基板５５７が収容されており、半導体チップ５５５の回路パターン形成面Ｐは回路基板５５７と対向するように配置されている。
【００１２】
温度センサは、温度検出用として半導体チップ５５５に形成されるＰＮ接合型ダイオードを用い、その順方向電圧と基準電圧の比較に基づいて送電線３Ａの温度変化（０℃から９０℃）を検出する。データ入出力端子５５０と接地端子５５１の間には、短絡防止及び水密構造とするためのシール部材５５８が設けられている。また、金属ケースの内部には、樹脂材料で形成された図示しないスペーサを挿入して隙間を充填している。温度記録部５５の外径は約１７ｍｍである。
第６図は、温度記録装置５Ａの概略構成を示し、電力供給部５６０、温度記録部５５、及び無線通信部５７０を主制御部５８０によって制御する。主制御部５８０は、図示しないインターフェース（Ｉ／Ｆ）部を含み、パーソナル・コンピュータ等の端末装置と接続して初期設定等に必要なデータを入力することができるように形成されている。
【００１３】
電力供給部５６０は、温度測定動作、通信動作、及び非動作時の待機状態に主制御部５８０から入力する電力供給信号に基づいて電池５６から適切な電力を供給し、また、主制御部５８０から電池５６の残量について要求があったときに電池残量値を出力する。
【００１４】
温度記録部５５は、現地での設置前に主制御部５８０のＩ／Ｆ部に接続された端末装置によって測定時間間隔、異常発熱（例えば、９０℃以上）が検出されたときの温度記録を温度警報記録として格納する温度警報の設定、温度測定を行わない時間帯等の初期設定値に基づく温度測定及び温度記録を行う。また、異常発熱が検出されたときは主制御部５８０に温度警報記録の送信要求信号を出力する。
【００１５】
無線通信部５７０は、鉄塔側受送信局６との交信における周波数の設定、温度記録及び温度警報記録を符号化し、アンテナを兼ねた回路基板５４より所定の周波数帯（３１５ＭＨｚ）の電波に重畳させて発信する。
【００１６】
第７図は、温度記録部５５の回路構成を示し、発振器１５０から出力される基準クロックに基づいて回路内の時計機能を制御する時計制御部１５１と、時計制御部１５１から出力される時刻データを一時的に記憶するレジスタ１５２と、温度記録部５５に固有に付される６４ビットのシリアルナンバーを格納するＩＤ部１５３と、主制御部５８０及び無線通信部５７０との間のデータ入出力を制御するインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１５４と、回路に電力を供給するリチウム電池等の電源部１５５と、温度記録動作及び温度記録の出力動作等の各種プログラム及び任意のデータを格納するメモリ１５６と、温度に応じた温度検出信号を出力する温度センサ１５７と、温度検出信号をＡ／Ｄ変換して時計制御部１５１の出力とともにメモリ１５６に出力する計測制御部１５８と、各部を制御する温度記録制御部１５９とを内部バス１６０によって接続している。
【００１７】
第８図は、メモリ１５６を示し、異常発熱に基づく温度警報記録を格納する温度警報メモリ１６１と、温度測定条件、その他のデータ、及び測定開始時から所定の測定間隔で入力する温度測定値に基づく温度記録を履歴として格納する履歴メモリ１６２と、各種プログラムを格納するプログラムメモリ１６３と、各メモリ領域への書き込み及び読み出しを制御するメモリ制御部１６４を有する。履歴メモリ１６２は、温度データ等の蓄積によってメモリ領域が不足したときは、測定条件により温度データの格納を停止するか、最も古いデータを消去して最新のデータを格納する。
【００１８】
以下、本発明の送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システムの動作について図面を参照して説明する。まず、初期設定値の入力について説明する。温度記録装置５Ａに主制御部５８０のＩ／Ｆ部を介して端末装置を接続してオペレータの入力操作に基づく初期化を行う。この初期化動作において、主制御部５８０は、温度記録部５５のＩＤ部１５３に格納されているシリアルナンバーを読み込む。初期化後、端末装置から温度記録部５５における警報温度、通常動作における第１の測定間隔（例えば、１時間）、測定時間帯、警報温度が測定された後の第２の測定間隔（例えば、５分）等の温度測定条件、鉄塔側受送信局６との交信間隔（例えば、半日に１回）、交信手順等の初期設定を行う。また、交信を行う鉄塔側受送信局６に固有に付されたＩＤとの関連付けを行う。主制御部５８０は、これらの初期設定値を内蔵する図示しないメモリに格納する。
【００１９】
初期設定後、温度記録装置５Ａを取り付け金具５ａによって送電線３Ａに取り付ける。取り付け後、監視装置９は、鉄塔側受送信局６に試験交信の要求信号を出力する。鉄塔側受送信局６は、温度記録部５５のシリアルナンバー要求信号に基づいて送電鉄塔２に取り付けられた温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆと交信を行い、混信、通信不可が生じていないかを確認する。
【００２０】
次に、温度測定動作について説明する。温度記録部５５は、初期設定値に基づく第１の測定間隔で送電線３の温度測定を行う。この温度測定動作において、ケース５２の測定面５２Ａを介して伝わる送電線３Ａの温度を温度センサ１５７で検出し、計測制御部１５８で温度に応じた電気信号に変換してメモリ１５６の履歴メモリ１６２に順次格納する。このとき、時計制御部１５１から出力される時刻データを測定時刻として共に格納する。電力供給部５６０は、温度記録部５５で温度測定及び温度記録を行うのに必要な電力を供給し、これらの動作の終了後は電力消費の少ない待機モードで電池５６から電力を供給する。
【００２１】
次に、温度記録の送信について説明する。主制御部５８０は、初期設定値に基づく交信間隔で無線通信部５７０を動作させることによって鉄塔側受送信局６に温度記録を送信する。交信を行うにあたり、鉄塔側受送信局６に温度記録部５５のシリアルナンバーを送信する。続いて、履歴メモリ１６２に格納された温度記録を無線電波に基づいて順次送信する。鉄塔側受送信局６は、温度記録に基づく受信波を光電変換した信号光を信号線６Ａを介してＯＰＧＷ４に伝送する。変電所１では、監視装置９でＯＰＧＷ４を介して信号光を受光し、これを光電変換して温度記録の解析を行う。
【００２２】
また、監視装置９から温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆに温度記録の送信を要求する場合、監視装置９は鉄塔側受送信局６に送信要求信号に応じた信号光をＯＰＧＷ４に出力する。
【００２３】
第９図は、温度記録装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、及び５Ｆと鉄塔側受送信局６との交信動作における鉄塔側受送信局６からの送信要求動作を示し、鉄塔側受送信局６は、ＯＰＧＷ４及び信号線６Ａを介して受光した信号光を光電変換し、無線電波に重畳させて送信する。
【００２４】
第１０図は、各温度記録装置の温度記録の送信動作を示し、各温度記録装置の主制御部５８０は、無線通信部５７０から入力する送信要求信号に基づいて温度記録部５５に温度記録の出力を要求し、図中に示す順番で鉄塔側受送信局６に送信する。鉄塔側受送信局６は、受信した無線電波を光電変換した信号光を信号線６Ａ及びＯＰＧＷ４を介して監視装置９に伝送する。監視装置９は信号光を受光して光電変換することによって送電線３Ａについての温度記録を解析する。
【００２５】
次に、温度警報記録の送信について説明する。温度記録部５５は、送電線３Ａの異常発熱を検出すると、その温度記録を温度警報記録としてメモリ１５６の温度警報メモリ１６１に格納するとともに主制御部５８０に温度警報記録の送信要求信号を出力する。主制御部５８０は、送信要求信号に基づいて無線通信部５７０を動作させることにより、温度警報記録を鉄塔側受送信局６に送信する。また、温度記録部５５は、異常発熱検出後の温度の測定間隔を第２の測定間隔に変更して送電線３Ａの温度測定を行う。
【００２６】
上記した送電設備の温度記録管理システムによると、温度記録装置で送電線の測定温度及び測定時刻を温度記録として内蔵されたメモリに時系列に格納するようにしたので、送電線が正常温度範囲で送電を行っている状態では、温度記録の送信回数を、例えば、１日１回程度で運用することも可能であり、そのことによって温度記録管理システムの運転コストを安価にできるとともに受送信局との交信による電力消費を小にすることができる。メモリに格納されている温度記録は、必要に応じて監視装置側に読み出すことも可能である。
【００２７】
また、半導体型の温度センサを用いることで、温度測定に要する電力は微小であり、電源として電池を用いたとしても寿命に至るまでのメンテナンス期間を長くすることが可能になる。これにより温度記録装置の小型化を図ることが可能になる。仮に、電池の消耗が著しい場合には、温度記録装置の設置個所における温度上昇が顕著であると予想され、送電線に何らかの異常を生じていることが考えられるので速やかに保守点検を行うことが望ましい。
【００２８】
また、温度記録装置を小型化できることで、送電に基づいて発生する電界による回路への影響を小にでき、測定温度と実温度とのずれを小にすることができる。
【００２９】
なお、本発明の実施の形態では、送電線に取り付けられたクランプ近傍の温度を測定する温度記録装置及び温度記録管理システムを説明したが、その他の設置個所として、例えば、変電所等の主回路接続部、絶縁碍子等の非導電性部材の温度を測定する用途に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の送電設備の温度記録装置によると、所定の測定間隔で測定された温度と時刻からなる温度記録をメモリに記憶し、所定の送信間隔で無線送信するようにしたため、山間部、高所、降雪量の多い場所、危険を伴う個所といった設置個所の制約を受けることなく送電設備に容易に装着できるとともに小型化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明の送電設備の温度記録管理システムによると、前述の温度記録装置で得られた温度記録に基づく無線電波を受信して光信号に変換し、光伝送路を介して監視装置に送信するようにしたため、正常温度範囲で送電が行われているときの監視装置の稼動率を抑え、かつ、送電線に発熱等の異常が生じたときは速やかに通報することができる。
【００３２】
以上のように、本発明にかかる送電設備の温度記録装置及び温度記録管理システムによると、高所、高電圧、高電界で作業員による監視作業が危険もしくは困難な監視対象に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る送電設備の概略構成図である。
【図２】 送電線に装着された温度記録装置の拡大図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る温度記録装置の内部を開放された側面図である。
【図４】 本発明の実施の形態に係る温度記録部の斜視図である。
【図５】 本発明の実施の形態に係る温度記録部の断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係る温度記録装置の概略構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係る温度記録部の回路構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係る温度記録部のメモリの構成図である。
【図９】 本発明の実施の形態に係る温度記録装置の交信動作において、鉄塔側受送信局からの送信要求動作の説明図である。
【図１０】 本発明の実施の形態に係る温度記録装置の交信動作において、各温度記録装置の温度記録の送信動作の説明図である。
【符号の説明】
１ 変電所
２ 送電鉄塔
２Ａ 固定部
３Ａ 送電線
３Ｂ 送電線
３Ｃ 送電線
４ 光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）
５Ａ 温度記録装置
５Ｂ 温度記録装置
５Ｃ 温度記録装置
５Ｄ 温度記録装置
５Ｅ 温度記録装置
５Ｆ 温度記録装置
５ａ 金具
６ 鉄塔側受送信局
６Ａ 信号線
７ クランプ
７Ａ 碍子接続部
８ 碍子装置
９ 監視装置
５０ 蓋部
５１ 本体
５２ ケース
５２Ａ 測定面
５３ 半導体装置
５４ 回路基板
５５ 温度記録部
５６ 電池
１５０ 発振器
１５１ 時計制御部
１５２ レジスタ
１５３ ＩＤ部
１５４ インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
１５５ 電源部
１５６ メモリ
１５７ 温度センサ
１５８ 計測制御部
１５９ 温度記録制御部
１６０ 内部バス
１６１ 温度警報メモリ
１６２ 履歴メモリ
１６３ プログラムメモリ
１６４ メモリ制御部
５５０ データ入出力端子
５５１ 接地端子
５５２ つば部
５５３ リチウム電池
５５５ 半導体チップ
５５６ バンプ
５５７ 回路基板
５５８ シール部材
５６０ 電力供給部
５７０ 無線通信部
５８０ 主制御部
Ｐ 回路パターン形成面

Claims (4)

1. 送電線等の送電設備に熱伝導性の測定面を介して装着され、所定の測定間隔で温度を測定して温度検出信号を発生する温度センサと、
   前記温度センサの装着部に設けられ、前記温度検出信号に基づく測定温度及び測定時間を温度記録として格納するメモリと、
   前記温度センサおよび前記メモリを有する第１回路基板と、
   前記第１回路基板に電力を供給する電池と、
   前記第１回路基板および前記電池を水密的に収容するケースと、
   前記温度記録を無線送信する送信部を有する通信手段と、
   前記メモリに格納された前記温度記録を所定の送信間隔で前記通信手段に無線送信させる制御手段と、
   前記ケース、前記通信手段、及び前記制御手段を水密的に収容する筐体とを有し、
   前記通信手段は、前記筐体内に縦方向となるよう収容され、通信動作時にアンテナとして機能するように形成されている第２回路基板を含み、
   前記筐体を前記送電設備に固定することを特徴とする送電設備の温度記録装置。
2. 前記メモリは、前記温度記録を時系列に格納する履歴メモリと、正常温度範囲から外れた温度記録を温度警報記録として時系列に格納する温度警報メモリを有することを特徴とする請求項１に記載の送電設備の温度記録装置。
3. 前記通信手段は、外部に設けられる監視装置から前記温度記録の出力命令を受信する受信部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の送電設備の温度記録装置。
4. 前記制御手段は、正常温度範囲から外れた温度警報記録が得られたとき、前記通信手段にその温度警報記録を無線送信させるとともに前記所定の測定間隔より小なる測定間隔で前記温度センサーに温度測定を行わせることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の送電設備の温度記録装置。

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