JP4996851B2 - ケーブル事故点の特定装置およびケーブル事故点の特定方法 - Google Patents

Description

この発明はケーブル事故点の特定装置およびケーブル事故点の特定方法に関し、特に事故相と健全相とを比較して、ケーブル事故点を特定するケーブル事故点の特定装置およびケーブル事故点の特定方法に関するものである。

過密化した都市においては、多くの電力を消費する。一般的に、このような電力は、遠隔地に建設された大型発電所から送電線および変電所を経由して供給される。従来においては、架空電線により電力を輸送することが一般的であったが、都市の過密化および景観上の理由などから、架空電線を敷設することが困難になっている。そこで、近年においては、通信線などと共用できる共同溝に地中ケーブルを敷設し、電力の輸送が行なわれるようになっている。

また、架橋ポリエチレン絶縁（ＣＶ：cross linked polyethylene insulated vinyl sheathed）ケーブルの性能向上により、架空電線と同程度の電圧階級での電力輸送が可能になっている。そのため、環境上および安全上の観点から、架空電線に代わり、地中ケーブルの敷設が進むことが予想されている。

架空電線においては、隣接する他の架空電線や支持部材などとの間に所定の間隔を設け、主として大気の絶縁耐力により、対地および相間絶縁を実現している。一方、地中ケーブルにおいては、上述した架橋ポリエチレンなどの絶縁部材を導体の周囲に配置し、その絶縁部材により対地および相間絶縁を実現している。そのため、環境劣化または経年劣化などにより、絶縁部材の絶縁耐力が低下することが知られている。代表的な劣化として、架橋ポリエチレンにおける「水トリー」の発生がある。このような絶縁耐力の低下に伴い、地中ケーブルの導体から大地への漏れ電流が増大し、最終的には、地絡事故に至ることが知られている。

一般的な保守業務として、定期的に絶縁耐力または漏れ電流値を測定し、地絡事故となる前に劣化した地中ケーブルを交換することが行なわれるが、環境要因や敷設時の損傷などにより、急速に劣化が進行するケースもあり、地絡事故を完全に防ぐことは難しい。

一旦、地絡事故が発生すると、電力の供給が停止するため、できる限り迅速に交換して復旧する必要がある。しかしながら、供給経路が長くなると、地絡事故の発生地点（以下、単に事故点とも称す）を特定することが困難になり、復旧に長時間を要することになる。

そこで、たとえば、特開昭５７−１８４９８３号公報（特許文献１）に開示されるように、健全相ケーブルと事故相ケーブルとを短絡接続し、所定の直流電圧を印加した場合に生じる対地電圧に基づいて事故点を検出する方法が用いられている。このように事故点が検出されると、検出された事故点を含む所定の距離の地中ケーブルを選択的に交換でき、復旧時間の短縮化を実現できる。
特開昭５７−１８４９８３号公報

上述した共同溝においては、多くの電力用の地中ケーブルに加え、多くの通信用のケーブルが密集して敷設されている。そのため、ケーブル間には互いに静電的および電磁的な結合が生じることになる。すなわち、１のケーブルは、他のケーブルからの静電的および電磁的なノイズを受けることになる。また、そのノイズ量は、他のケーブルの電位および電流に応じて変化する。

一方、上述の特開昭５７−１８４９８３号公報に開示されるケーブルの事故点検出方法によれば、事故相ケーブルおよび健全相ケーブルの電圧を交互に測定する。一般的に、測定電圧には、他のケーブルから受けるノイズが重畳され、かつ、その重畳されるノイズ量は時間的に変化する。そのため、事故相ケーブルおよび健全相ケーブルについての測定電圧には、互いに異なるノイズ成分が誤差要因となり、精度が低下するという問題があった。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、時間的に変化するノイズ成分に関わらず、短絡事故の発生点を精度よく特定するケーブル事故点の特定装置およびケーブル事故点の特定方法を提供することである。

この発明によれば、並置された第１および第２のケーブルのうち、いずれか一方に生じた地絡事故の発生点を特定するケーブル事故点の特定装置である。そして、この発明に係るケーブル事故点の特定装置は、第１のケーブルにおける一端と第２のケーブルにおける一端とが電気的に接続された状態において、第１のケーブルの他端と第２のケーブルの他端との間に直流電圧を印加する電圧印加部と、第１のケーブルの他端における対地電圧を測定する第１の対地電圧測定部と、第２のケーブルの他端における対地電圧を測定する第２の対地電圧測定部と、第１および第２の対地電圧測定部において同時に測定されたそれぞれの対地電圧に基づいて、第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する演算部とを備える。

好ましくは、電圧印加部が印加するための直流電圧を供給する直流電源部をさらに備える。

好ましくは、演算部は、第１の対地電圧測定部において測定された対地電圧と第２の対地電圧測定部において測定された対地電圧との差を含む演算式を実行する。

好ましくは、電圧印加部は、直流電圧の極性を相互に反転して印加するための極性反転部を含み、演算部は、反転されるそれぞれの極性において測定される対地電圧のすべてを用いて、第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する。

好ましくは、第１のケーブルの他端に生じる対地電圧のノイズ成分を抑制して第１の対地電圧測定部に与え、かつ、第２のケーブルの他端に生じる対地電圧のノイズ成分を抑制して第２の対地電圧測定部に与えるフィルタ部をさらに備える。

好ましくは、フィルタ部は、地絡事故とみなす接地抵抗値に比較して大きな入力インピーダンス値をもつ。

好ましくは、フィルタ部は、入力インピーダンス値を大きくするための演算増幅器を含む。

また、この発明によれば、並置された第１および第２のケーブルのうち、いずれか一方に生じた地絡事故の発生点を特定するケーブル事故点の特定方法である。そして、この発明に係るケーブル事故点の特定方法は、第１のケーブルにおける一端と第２のケーブルにおける一端とを電気的に接続する接続ステップと、第１のケーブルの他端と第２のケーブルの他端との間に直流電圧を印加する電圧印加ステップと、第１のケーブルの他端における対地電圧および第２のケーブルの他端における対地電圧を同時に測定する対地電圧測定ステップと、対地電圧測定ステップにおいて測定されたそれぞれの対地電圧に基づいて、第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する演算ステップとからなる。

この発明によれば、各々の一端同士が電気的に接続された第１および第２のケーブルに対して、第１のケーブルの他端と第２のケーブルの他端との間に直流電圧を印加し、第１のケーブルの他端における対地電圧および第２のケーブルの他端における対地電圧を同時に測定する。そして、その測定したそれぞれの対地電圧に基づいて、地絡事故の発生点を特定する。そのため、測定されるそれぞれの対地電圧には、同じノイズ成分が含まれるため、互いに打消し合うことができる。よって、時間的に変化するノイズ成分に関わらず、短絡故障の発生点を精度よく特定するケーブル事故点の特定装置およびケーブル事故点の特定方法を実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従うケーブル事故点の特定装置１を用いてケーブル事故点を特定する場合の概略図である。

図１を参照して、並置して敷設されるケーブル２０．１および２０．２に対して、特定装置１は、地絡事故の発生点を特定する。なお、ケーブル２０．１および２０．２は、その終端側において、導体２２．１と導体２２．２との間がジャンパ線２４などを介して電気的に接続される。そして、特定装置１は、ケーブル２０．１および２０．２の始端側において、導体２２．１と導体２２．２との間に所定の直流電圧を印加して、接地電位ＧＮＤとそれぞれ導体２２．１および２２．２との間の対地電圧を同時に測定する。

特定装置１は、直流電源部４と、電圧印加部６と、フィルタ部８と、電圧測定部１０．１および１０．２と、演算部２と、表示部１２とからなる。

直流電源部４は、導体２２．１と導体２２．２との間に印加するための直流電圧を供給する電圧源を含み、一例として、一次電池および二次電池などの蓄電池や、外部から受けた交流電源から所定の直流電圧を生成するレギュレータなどからなる。なお、この発明の実施の形態においては、直流電源部４は、二次電池であり、直流６Ｖの一定電圧を出力する。

電圧印加部６は、直流電源部４と、ケーブル２０．１および２０．２との間に配置され、直流電源部４から受けた直流電圧を導体２２．１の始端側と導体２２．２の始端側との間に印加する。さらに、電圧印加部６は、スイッチ部１４．１および１４．２を含み、スイッチ部１４．１および１４．２は、演算部２からの反転指令に応じて、接続点を互いに同期して切換える。そのため、導体２２．１と導体２２．２との間に印加される直流電圧の極性が相互に反転される。なお、スイッチ部１４．１および１４．２が「極性反転部」に相当する。

フィルタ部８は、ケーブル２０．１および２０．２と、電圧測定部１０．１および１０．２との間に配置され、それぞれ導体２２．１および２２．２の始端側に生じる対地電圧に含まれるノイズ成分を抑制し、そのノイズ成分抑制後の対地電圧を電圧測定部１０．１および１０．２に出力する。

電圧測定部１０．１および１０．２は、それぞれフィルタ部８から出力される対地電圧を測定し、その測定値を演算部２へ出力する。すなわち、電圧測定部１０．１は、導体２２．１の始端側に生じる対地電圧Ｖ１を測定し、電圧測定部１０．２は、導体２２．２の始端側に生じる対地電圧Ｖ２を測定する。

演算部２は、電圧測定部１０．１および１０．２から受けた対地電圧Ｖ１およびＶ２ならびに外部から与えられるケーブル長Ｌなどのデータに基づいて、地絡事故の発生点がケーブル２０．１または２０．２のいずれの位置であるかを特定する。また、演算部２は、その特定結果を表示部１２へ出力する。

表示部１２は、演算部２において特定された事故点の位置や測定状態（動作モード、電圧測定部１０．１および１０．２における測定値など）をユーザなどへ表示する。一例として、表示部１２は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどからなる。さらに、表示部１２は、その表示面上においてユーザからの設定を受付け、演算部２へ出力するようなタッチパネルで構成してもよい。

図２は、ケーブル２０．１の断面構造図の一例である。
図２を参照して、ケーブル２０．１は、その断面中心に複数の芯線を撚り合わせて形成した導体２２．１を有する。そして、ケーブル２０．１の全長にわたって、導体２２．１の外周全体に絶縁体２８が形成される。なお、絶縁体２８は、ケーブルの種類に応じて、架橋ポリエチレンなどのプラスチック、ゴム、絶縁油、絶縁紙などからなる。

さらに、絶縁体２８の外周全体に導電体からなるシース３０が形成される。シース３０は、絶縁体２８への湿気浸入防止や機械的化学的保護を目的としており、一例として、アルミや鉛などの金属材料からなる。

さらに、シース３０の外周全体に外装３２が形成される。外装３２は、シース３０の腐食防止および絶縁体２８への湿気浸入防止などを目的としており、一例として、クロロプレンなどの合成ゴムや、塩化ビニルおよびポリエチレンといったプラスチックなどからなる。

一般的に、シース３０は、ケーブル２０．１の両端または片端において、接地電位ＧＮＤに接続され、ケーブル２０．１の全長にわたって接地電位ＧＮＤと略同一に保たれる。

図３は、３相交流用ケーブルの敷設状態を示す概略図である。
図３（ａ）は、３本のケーブルを並置して敷設する場合である。

図３（ａ）は、３本のケーブルをまとめた一体化ケーブルを敷設する場合である。
図３（ａ）を参照して、一般的な交流電源系統においては、３相交流が用いられるため、３相分のケーブルを敷設する必要がある。通常では、各相間におけるインピーダンスの不均一が生じないように、略同一のルートに沿って３本のケーブル２０．１，２０．２，２０．３が並置して敷設される。そのため、特定装置１を適用する場合には、地絡事故の発生している相（事故相）と地絡事故の発生していない相（健全相）との組み合わせとなるように、３つのケーブルの中から２つのケーブルを選択する。

また、始端側および終端側において、それぞれケーブル２０．１，２０．２，２０．３のシース３０．１，３０．２，３０．３が接地線３４を介して接地電位ＧＮＤと電気的に接続される。そのため、ケーブル２０．１，２０．２，２０．３の全長にわたって、それぞれシース３０．１，３０．２，３０．３の電位は接地電位ＧＮＤと略同一に保たれる。

図３（ｂ）を参照して、より敷設作業を簡素化するため、内部に絶縁物を充填し、３相分の導体２２．１，２２．２，２２．３をまとめた一体化ケーブル２０’を用いる場合もある。この場合には、３相分の導体２２．１，２２．２，２２．３に対して、共通のシース３０’が形成される。図３（ａ）と同様に、このシース３０’についても、それぞれ始端側および終端側において、接地線３４を介して接地電位ＧＮＤと電気的に接続される。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ケーブルの始端側または終端側において、特定装置１を接地線３４と電気的に接続することで、導体２２．１および２２．２の対地電圧を容易に測定することができる。

なお、始端側および終端側のいずれも接地電位ＧＮＤと電気的に接続すると、大地を介して一巡する回路が形成されるため、循環電流を生じる場合があり、状況に応じて、一方側だけを接地電位ＧＮＤと電気的に接続してもよい。その場合には、接地線３４を介して接地電位ＧＮＤと接続される側に特定装置１を配置する。

再度、図２を参照して、地絡事故は、絶縁体２８の劣化により、導体２２．１とシース３０との間の絶縁耐力が低下し、導体２２．１がシース３０を介して接地電位ＧＮＤと電気的に接続されることを意味する。すなわち、絶縁体２８の絶縁耐力が低下し、導体２２．１と接地電位ＧＮＤとの間の接地抵抗Ｒｇが所定の値以下となった場合に、地絡事故と判断する。なお、一般的に、絶縁耐力が低下していない、すなわち健全なケーブルでは接地抵抗Ｒｇが１０００ＭΩ以上となる。

ケーブル２０．２についても、上述したケーブル２０．１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図４は、地中ケーブルの敷設状態を示す断面図である。
図４を参照して、地盤層４０内に敷設ルートが設けられており、そのルートに沿ってケーブル２０が敷設される。一般にケーブルは、単位長重量、径および最大許容張力などによって、１本のケーブルとして製造できる長さが定められている。そのため、敷設ルート中の所定の距離毎に接続部４６を設け、複数のケーブルを接続して必要な距離を実現している。

通常、接続部４６の設置位置と対応して、マンホール（人孔）４２が設けられ、ケーブル２０の敷設および取替、ならびに接続部４６の設置および補修などを可能としている。

ここで、ケーブル２０で地絡事故が発生した場合において、少なくとも、当該地絡事故の発生した区間を特定できれば、選択的に当該区間のケーブルだけを取替えることで迅速な復旧を実現できる。したがって、ケーブル事故点の特定装置１の誤差は、各区間長の半分以下であることが望ましい。なお、各区間長は、約３００ｍ〜５００ｍ程度である。

再度、図１を参照して、一例として、ケーブル２０．１において地絡事故が発生したとすると、導体２２．１は、事故点２６において接地抵抗Ｒｇを介して接地電位ＧＮＤと電気的に接続されることを意味する。

ここで、ケーブル２０．１および２０．２の全長（始端側から終端側までの長さ）をいずれもＬとし、始端側から事故点２６までの距離をｘとすると、導体２２．１の始端側に生じる対地電圧Ｖ１と、導体２２．２の始端側に生じる対地電圧Ｖ２との間には、（１）式が成立する。

Ｖ１：Ｖ２＝ｘ：（ｘ−２Ｌ）・・・（１）
（１）式を変形すると、（２）式が得られる。

ｘ／Ｌ＝２×Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）・・・（２）
したがって、電圧測定部１０．１および１０．２によりそれぞれ測定される対地電圧Ｖ１およびＶ２を用いて、ケーブルの全長に対する事故点２６の位置を特定できる。

さらに、事故点２６の特定精度をより高めるため、極性を反転させて複数回にわたって直流電圧を印加することもできる。演算部２からの反転指令を受け、電圧印加部６がスイッチ部１４．１および１４．２を切換え、導体２２．１と導体２２．２との間に印加される直流電圧の極性を相互に反転する。すると、電圧測定部１０．１および１０．２は、それぞれ極性の異なる２つの対地電圧Ｖ１およびＶ２、ならびに、対地電圧Ｖ１’およびＶ２’を測定する。対地電圧Ｖ１と対地電圧Ｖ１’との極性および対地電圧Ｖ２と対地電圧Ｖ２’との極性は互いに反対となるので、（１）式を参照して、（１）’式が成立する。

Ｖ１’：Ｖ２’＝−ｘ：（２Ｌ−ｘ）・・・（１）’
（１）式および（１）’式から、（３）式が得られる。

ｘ／Ｌ＝２×（Ｖ１−Ｖ１’）／（Ｖ１−Ｖ１’−Ｖ２＋Ｖ２’）・・・（３）
すなわち、導体２２．１と導体２２．２との間に直流電圧を１回だけ印加した場合には、（１）式を用いて事故点２６の位置を特定でき、極性を反転して、導体２２．１と導体２２．２との間に直流電圧を２回印加した場合には、（２）式を用いて事故点２６の位置を特定できる。

また、ケーブル２０．２において地絡事故が発生している場合には、上述の（１）式、（１）’式、（２）式、（３）式において、Ｖ１とＶ２およびＶ１’とＶ２’とを相互に交換した式となるので、詳細な説明は繰返さない。

なお、上述の説明においては、ケーブル２０．１または２０．１のいずれかにおいて地絡事故が生じていることが既知であるとしたが、ケーブル２０．１および２０．２のいずれで地絡事故が生じているのかが既知でなくとも、電圧測定部１０．１および１０．２によりそれぞれ測定される対地電圧Ｖ１およびＶ２のうち、その絶対値が小さい方のケーブルで地絡事故が生じていると判断することもできる。

ところで、地絡事故の発生点を特定する際には、ケーブル２０．１および２０．２を電路から切り離すが、隣接して敷設される電力用ケーブルまたは通信用ケーブルは電路または通信路として機能する、いわゆる活線状態であるため、ケーブル２０．１および２０．２は、当該他のケーブルから静電的および電磁的なノイズを受けることが多い。

特に、隣接して敷設される電圧階級の高い電力用ケーブル（たとえば、１５４ｋＶ級）からの静電的なノイズは大きく、最大で約３００Ｖ程度の電圧が誘起される場合もある。そのため、上述したように、導体２２．１と導体２２．２との間に印加する直流６Ｖに対して、非常に大きなノイズ成分となり、誤差発生要因となる。

しかしながら、この発明の実施の形態に従う特定装置１においては、２つの電圧測定部１０．１および１０．２がそれぞれ導体２２．１および２２．２の対地電圧を同時に測定し、それらの比率から地絡事故の発生点を特定する。すなわち、他のケーブルから受ける静電的および電磁的なノイズは時間的に変化するが、電圧測定部１０．１および１０．２によりそれぞれ測定される対地電圧に含まれるノイズ成分は、ある時点において、ほぼ同一であると考えられる。したがって、上述の（２）式および（３）式における分母において、ノイズ成分は互いに打消し合い、誤差の発生を抑制できる。このように、この発明の実施の形態に従う特定装置１は、導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧を同時に測定することで、ノイズ成分を互いに打消し合い、精度を向上させる。

さらに、この発明の実施の形態に従う特定装置１においては、導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧のノイズ成分を抑制するフィルタ部８を備える。

図５は、フィルタ部８を実現する回路構成の一例である。
図５を参照して、フィルタ部８は、導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧から交流成分を除去し、直流電源部４が印加する直流成分を抽出して、電圧測定部１０．１および１０．２へ出力する。そして、フィルタ部８は、受動素子であるＬ形の低域通過フィルタＲＣＦと、能動素子である演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４とからなる。そして、導体２２．１に生じる対地電圧は、直列に接続された、４段の低域通過フィルタＲＣＦ、演算増幅器ＯＰ１、２段の低域通過フィルタＲＣＦおよび演算増幅器ＯＰ２を通過して電圧測定部１０．１へ出力される。同様に、導体２２．２に生じる対地電圧は、直列に接続された、４段の低域通過フィルタＲＣＦ、演算増幅器ＯＰ３、２段の低域通過フィルタＲＣＦおよび演算増幅器ＯＰ４を通過して電圧測定部１０．２へ出力される。

低域通過フィルタＲＣＦは、直列に挿入された抵抗Ｒと、並列に挿入されたキャパシタＣとからなり、交流成分を減衰させる。

図６は、フィルタ部８の周波数特性の一例を示す図である。なお、入力電圧は、３００Ｖとした。

図６を参照して、減衰率が３ｄＢ、すなわち入力電圧３００Ｖに対して、出力電圧が５０％の１５０Ｖとなる周波数は数１００ｍＨｚであり、１０Ｈｚ以上の周波数はほぼすべて遮断されているのがわかる。通常、隣接する他の電力用ケーブルには、商用周波数（６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ）の交流が流れているので、ノイズ成分も商用周波数およびその複数倍の周波数となる。よって、この発明の実施の形態に従うフィルタ部８により、ほぼすべてのノイズ成分を抑制させることができる。

このように、この発明の実施の形態に従う特定装置１は、上述の２つの電圧測定部１０．１および１０．２が同時に対地電圧を測定することでノイズ成分を打消す効果に加えて、フィルタ部８が導体２２．１および２２．２に生じるノイズ成分を抑制することで、より高い精度で事故点を特定できる。

再度、図５を参照して、演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４は、いずれも抵抗を介さない負帰還回路を形成するので、入力インピーダンス増大の作用を生じる。すなわち、演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２およびＯＰ３，ＯＰ４は、それぞれ電圧測定部１０．１および１０．２における対地電圧の測定時において、導体２２．１および２２．２から流入する測定電流を抑制する。

再度、図１を参照して、電圧測定部１０．１および１０．２における対地電圧の測定時には、測定回路のインピーダンスに応じた測定電流Ｉｂが流れる。この測定電流Ｉｂは、導体２２．１と導体２２．２との間を流れる電流に比較して小さいが、接地抵抗Ｒｇが大きな値をもつ、すなわち高抵抗接地の地絡事故の場合には、測定電流Ｉｂにより接地抵抗Ｒｇに生じる電圧降下が大きくなる。そのため、それぞれ電圧測定部１０．１および１０．２で測定される対地電圧Ｖ１およびＶ２に、接地抵抗Ｒｇにおける電圧降下分が重畳されてしまう。対地電圧Ｖ１と対地電圧Ｖ２との差に比較して、接地抵抗Ｒｇにおける電圧降下分が大きくなると、測定誤差が生じ、事故点の特定精度が低下する。そのため、高抵抗接地の短絡事故を特定することは、困難となる。

そこで、上述したように、２段接続された演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２およびＯＰ３，ＯＰ４がフィルタ部８の入力インピーダンスを増加させるため、測定電流Ｉｂを抑制される。なお、測定電流Ｉｂを抑制するためには、地絡事故とみなす接地抵抗Ｒｇのしきい値、たとえば１００ＭΩ以上とすることが望ましい。

したがって、この発明の実施の形態に従う特定装置１は、対地電圧の測定時に生じる測定電流Ｉｂを抑制し、接地抵抗Ｒｇと測定電流Ｉｂとの積により生じる電圧降下による測定誤差を低減できる。よって、接地抵抗Ｒｇが高い状態での地絡事故に対しても、高い精度で事故点を特定できる。

なお、上述の説明においては、便宜上、地絡事故という用語を用いたが、この地絡事故という用語は、電力を輸送できない状態、および、絶縁耐力が低下しているが電力輸送は可能な状態を含む概念である。すなわち、この発明の実施の形態に従う特定装置１によれば、電力輸送に支障をきたす地絡事故が発生する前に、絶縁耐力が低下している部位を特定することも可能である。

図７は、この発明の実施の形態に従う特定装置１によるケーブル事故点を特定する処理を示すフローチャートである。

図７を参照して、ユーザは、ケーブルの終端側において、ジャンパ線を介して導体２２．１と導体２２．２との間を電気的に接続する（ステップＳ１００）。また、ユーザは、ケーブルの始端側において、特定装置１を導体２２．１および２２．２、ならびに接地電位ＧＮＤと接続する（ステップＳ１０２）。その後、ユーザは、測定条件や測定開始の指令を特定装置１に与える（ステップＳ１０４）。

演算部２は、電圧印加部６に指令を与え、直流電源部４から供給される直流電圧を導体２２．１と導体２２．２との間に印加する（ステップＳ１０６）。そして、演算部２は、それぞれ電圧測定部１０．１および１０．２が測定する導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧を同時に取得する（ステップＳ１０８）。

そして、演算部２は、ユーザから極性反転の設定を受けているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。極性反転の設定を受けている場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、演算部２は、反転指令を電圧印加部６へ与え、直流電源部４から供給される直流電圧の極性を反転し、導体２２．１と導体２２．２との間に印加する（ステップＳ１１２）。そして、演算部２は、それぞれ電圧測定部１０．１および１０．２が測定する導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧を同時に取得する（ステップＳ１１４）。

極性反転の設定を受けていない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）、または、直流電圧の極性を反転したときの対地電圧を取得（ステップＳ１１４）した後、演算部２は、測定された導体２２．１および２２．２に生じる対地電圧に基づいて、地絡事故の発生点を特定する（ステップＳ１１６）。さらに、演算部２は、特定した地絡事故の発生点を表示部１２へ出力する（ステップＳ１１８）。そして、演算部２は、処理を終了する。

なお、上述の説明においては、交流電源を輸送するケーブルに適用する場合について詳述したが、海中に敷設される直流ケーブルなどに対しても同様に適用できることは言うまでもない。

また、上述の説明においては、抵抗とキャパシタとからなるＬ型フィルタで構成したフィルタ部について例示したが、この形のフィルタに限られることはなく、敷設される環境により変化するノイズに応じて、任意のフィルタ特性を選択すればよい。さらに、入力インピーダンスを増加させるために、能動素子の一例である演算増幅器を用いる構成について例示したが、他のいずれの増幅器または負帰還回路などで構成してもよい。

この発明の実施の形態によれば、終端側において各々の導体が電気的に接続された２つのケーブルに対して、始端側から導体間に直流電圧を印加して始端側におけるそれぞれの導体の対地電圧を同時に測定する。そして、その測定したそれぞれの対地電圧に基づいて、地絡事故の発生点を特定する。そのため、測定されるそれぞれの対地電圧には、同じノイズ成分が含まれるため、互いに打消し合うことができる。よって、時間的に変化するノイズ成分に関わらず、短絡故障の発生点を高い精度で特定できる。

また、この発明の実施の形態によれば、フィルタ部が始端側におけるそれぞれの導体の対地電圧に含まれる交流のノイズ成分を抑制し、電圧測定部へ与える。そのため、隣接する他のケーブルからのノイズによる影響を低減し、短絡故障の発生点をより高い精度で特定できる。

また、この発明の実施の形態によれば、フィルタ部が高い入力インピーダンスを有するので、対地電圧の測定時に生じる測定電流を抑制でき、その結果、接地抵抗と測定電流との積により生じる電圧降下に伴う測定誤差を低減できる。よって、接地抵抗が高い状態での地絡事故に対しても、短絡故障の発生点をより高い精度で特定できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従うケーブル事故点の特定装置を用いてケーブル事故点を特定する場合の概略図である。 ケーブルの断面構造図の一例である。 ３相交流用ケーブルの敷設状態を示す概略図である。 地中ケーブルの敷設状態を示す断面図である。 フィルタ部を実現する回路構成の一例である フィルタ部の周波数特性の一例を示す図である。 この発明の実施の形態に従う特定装置によるケーブル事故点を特定する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 演算部、４ 直流電源部、６ 電圧印加部、８ フィルタ部、１０ 電圧測定部、１２ 表示部、１４ スイッチ部、２０，２０.１，２０.２，２０.３ ケーブル、２０’ 一体化ケーブル、２２，２２.１，２２.２，２２.３ 導体、２４ ジャンパ線、２６ 事故点、２８ 絶縁体、３０ シース、３２ 外装、３４ 接地線、４０ 地盤層、４６ 接続部、Ｃ キャパシタ、ＧＮＤ 接地電位、Ｉｂ 測定電流、Ｌ ケーブル長、ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４ 演算増幅器、Ｒ 抵抗、ＲＣＦ 低域通過フィルタ、Ｒｇ 接地抵抗、Ｖ１，Ｖ２ 対地電圧、ｘ 距離。

Claims (8)

1. 並置された第１および第２のケーブルのうち、いずれか一方に生じた地絡事故の発生点を特定するケーブル事故点の特定装置であって、
   前記第１のケーブルにおける一端と前記第２のケーブルにおける一端とが電気的に接続された状態において、前記第１のケーブルの他端と前記第２のケーブルの他端との間に直流電圧を印加する電圧印加部と、
   前記第１のケーブルの他端における対地電圧を測定する第１の対地電圧測定部と、
   前記第２のケーブルの他端における対地電圧を測定する第２の対地電圧測定部と、
   前記第１および第２の対地電圧測定部において同時に測定されたそれぞれの対地電圧に基づいて、前記第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する演算部とを備える、ケーブル事故点の特定装置。
2. 前記電圧印加部が印加するための前記直流電圧を供給する直流電源部をさらに備える、請求項１に記載のケーブル事故点の特定装置。
3. 前記演算部は、前記第１の対地電圧測定部において測定された対地電圧と前記第２の対地電圧測定部において測定された対地電圧との差を含む演算式を実行する、請求項１または２に記載のケーブル事故点の特定装置。
4. 前記電圧印加部は、前記直流電圧の極性を相互に反転して印加するための極性反転部を含み、
   前記演算部は、反転されるそれぞれの極性において測定される前記対地電圧のすべてを用いて、前記第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル事故点の特定装置。
5. 前記第１のケーブルの他端に生じる対地電圧のノイズ成分を抑制して前記第１の対地電圧測定部に与え、かつ、前記第２のケーブルの他端に生じる対地電圧のノイズ成分を抑制して前記第２の対地電圧測定部に与えるフィルタ部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のケーブル事故点の特定装置。
6. 前記フィルタ部は、前記地絡事故とみなす接地抵抗値に比較して大きな入力インピーダンス値をもつ、請求項５に記載のケーブル事故点の特定装置。
7. 前記フィルタ部は、入力インピーダンス値を大きくするための演算増幅器を含む、請求項５または６に記載のケーブル事故点の特定装置。
8. 並置された第１および第２のケーブルのうち、いずれか一方に生じた地絡事故の発生点を特定するケーブル事故点の特定方法であって、
   前記第１のケーブルにおける一端と前記第２のケーブルにおける一端とを電気的に接続する接続ステップと、
   前記第１のケーブルの他端と前記第２のケーブルの他端との間に直流電圧を印加する電圧印加ステップと、
   前記第１のケーブルの他端における対地電圧および前記第２のケーブルの他端における対地電圧を同時に測定する対地電圧測定ステップと、
   前記対地電圧測定ステップにおいて測定されたそれぞれの対地電圧に基づいて、前記第１または第２のケーブルにおける地絡事故の発生点を特定する演算ステップとからなる、ケーブル事故点の特定方法。

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