JP6453004B2 - Superconducting cable soundness diagnosis system and soundness diagnosis method - Google Patents
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Description
本発明は、導電層が超電導体からなる直流送電用の超電導ケーブルにおいて、クエンチの有無を検出することにより健全性を診断する超電導ケーブルの健全性診断システム及び健全性診断方法の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a superconducting cable soundness diagnosis system and a soundness diagnosis method for diagnosing soundness by detecting the presence or absence of quenching in a superconducting cable for direct current power transmission in which a conductive layer is made of a superconductor.
極低温領域において電気抵抗値が略ゼロになる優れた導電性を発揮する超電導技術の応用分野の一つとして、直流電力を送電する送電経路である送電ケーブルが知られている。例えば鉄道用送電ケーブルは、送電電圧が1500(V)と比較的低く、更に、直流電力が用いられるため、交流損失が無く、長距離化が容易であることから、実用化に最も近い超電導機器の一つとされている。例えば鉄道の饋電線を超電導化した場合、送電時の電力損失の軽減に加えて、電車の減速時に発生する回生制動を確実にできるため鉄道電力システム全体の省エネルギー性能を向上させ、更に電気抵抗がゼロであることによって電蝕問題も解決できるなど、様々な利点が期待されている。 As one of the application fields of superconducting technology that exhibits excellent conductivity in which the electric resistance value becomes substantially zero in a cryogenic region, a power transmission cable that is a power transmission path for transmitting DC power is known. For example, a railway power transmission cable has a relatively low transmission voltage of 1500 (V), and since direct-current power is used, there is no AC loss and it is easy to increase the distance. It is considered as one of For example, when superconducting railway feeders are used, in addition to reducing power loss during power transmission, regenerative braking that occurs when the train is decelerating can be ensured, improving the energy-saving performance of the entire railway power system and further reducing electrical resistance. Various advantages are expected such as being able to solve the electric corrosion problem by being zero.
超電導を用いた送電ケーブルでは、何らかの要因によって臨界電流を越える過大電流が流れると、ケーブル全域が常電導相に転位(クエンチ)し、危険な事故を引き起こすおそれがある。特に、鉄道用饋電線は鉄道の基幹系であるため、事故の影響は大きく、これに対処する技術の確立が求められている。 In a power transmission cable using superconductivity, if an excessive current exceeding the critical current flows for some reason, the entire cable area may be dislocated (quenched) to the normal conducting phase, which may cause a dangerous accident. In particular, since railway feeders are a backbone system for railways, the impact of accidents is significant, and the establishment of technology to deal with this is required.
ところでクエンチの原因となる過大電流が通常の事故や故障によるものであれば、送電ケーブル上に限流器を設けることである程度対処が可能である。しかしながら、地上に接地される送電ケーブルの場合、雷撃によるクエンチ発生が問題となる。雷撃は送電ケーブルを含む系統の任意の位置に受ける可能性があるため、仮に送電ケーブル上に限流器が設けられていたとしても、限流器を通らないルートで雷撃電流が超電導ケーブルに侵入する可能性がある。すると、超電導ケーブルは全域に渡って瞬時にクエンチしてしまい、この状況で負荷である電車が動作すると超電導ケーブルは膨大な熱を発生して焼失する可能性もあり、非常に危険である。 By the way, if the excessive current that causes quenching is due to a normal accident or failure, it can be dealt to some extent by providing a current limiting device on the transmission cable. However, in the case of a power transmission cable grounded on the ground, the occurrence of quenching due to lightning strikes becomes a problem. Because lightning strikes can be received at any position in the system including the power transmission cable, even if a current limiter is installed on the power transmission cable, the lightning current enters the superconducting cable through a route that does not pass the current limiter. there's a possibility that. Then, the superconducting cable is instantly quenched over the entire area, and if the train as a load operates in this situation, the superconducting cable may generate enormous heat and burn out, which is extremely dangerous.
超電導ケーブルでは、このようなクエンチ発生時に備えるために、超電導ケーブルの全体に亘って健全性を速やかに診断する技術が求められている。しかしながら、以下に説明するように、従来技術では、十分な応答性且つ診断精度での診断が困難であるのが現状である。超電導ケーブルの健全性を診断するには電気抵抗値を測定することにより、クエンチ発生の有無を診断することが有効な手法の一つである。例えば特許文献1ではケーブルの両端電圧をフーリエ変換することでクエンチの有無を診断する手法が開示されている。しかしながら、送電ケーブルという用途では超電導ケーブルが非常に長い距離に亘るため、ケーブル両端電圧を測定することは現実的ではない。
In the superconducting cable, in order to prepare for the occurrence of such a quench, a technique for quickly diagnosing the soundness of the entire superconducting cable is required. However, as will be described below, with the conventional technology, it is difficult to make a diagnosis with sufficient responsiveness and diagnostic accuracy. In order to diagnose the soundness of a superconducting cable, it is one of effective methods to diagnose the presence or absence of occurrence of quenching by measuring an electric resistance value. For example,
このような課題に対し、超電導ケーブルの温度測定によって健全性を診断する手法が検討されている。ここで、仮に超電導ケーブル全体に亘って多数の温度計を設置すると、送電用の超電導ケーブルは非常に長い機器であるため、膨大な測定線が必要となり、高電圧電気系絶縁の大きな障害になってしまうため好ましくない。そこでワイヤレス温度計や光ファイバ温度計を利用することで測定線を排除し、上記課題を解決する健全性診断手法が考案されている。 For such a problem, a method for diagnosing soundness by measuring the temperature of a superconducting cable has been studied. Here, if a large number of thermometers are installed over the entire superconducting cable, the superconducting cable for power transmission is a very long device, requiring a huge number of measurement lines, which is a major obstacle to high-voltage electrical insulation. This is not preferable. Therefore, a soundness diagnostic method has been devised that eliminates the measurement line by using a wireless thermometer or an optical fiber thermometer, and solves the above problems.
尚、超電導ケーブルの健全性診断の他の手法としては、例えば特許文献2では超電導シールドからの漏洩磁場の位相差に基づいてクエンチの有無を判断する技術が開示されている。 As another method for diagnosing the soundness of a superconducting cable, for example, Patent Document 2 discloses a technique for determining the presence or absence of quenching based on the phase difference of a leakage magnetic field from a superconducting shield.
しかしながら、光ファイバ計測では、測定分解能が±0.1(K)が限界であるのが現実であり、十分な測定精度を得ることが難しいという問題点がある。一方、ワイヤレス温度計測では光ファイバ計測に比べて測定精度がよいものの、超電導ケーブルで生じた発熱の結果として生じる温度変化に基づいて健全性を診断するため、応答性に乏しいという問題点がある。このような理由から従来の健全性の診断手法に代わる新たな技術が求められている。
尚、上記特許文献1及び2に記事された超電導ケーブルの健全性診断技術は、どちらもケーブルがループ構造の実験設備であるためケーブル両端の電圧測定が容易な配置であり、実際の長距離超電導ケーブル応用は難しい欠点がある。
However, in optical fiber measurement, it is a reality that the measurement resolution is limited to ± 0.1 (K), and there is a problem that it is difficult to obtain sufficient measurement accuracy. On the other hand, wireless temperature measurement has better measurement accuracy than optical fiber measurement, but has a problem of poor responsiveness because soundness is diagnosed based on a temperature change generated as a result of heat generated in the superconducting cable. For these reasons, there is a need for a new technique that replaces the conventional soundness diagnostic technique.
Note that the superconducting cable soundness diagnosis technology described in
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、直流送電用の超電導ケーブルの健全性を良好な応答性で、且つ、精度よく診断可能な超電導ケーブルの健全性診断システム及び健全性診断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the superconducting cable soundness diagnosis system and soundness diagnosis method capable of accurately diagnosing the soundness of a superconducting cable for direct current power transmission with good responsiveness. The purpose is to provide.
本発明の一態様に係る超電導ケーブルの健全性診断システムは上記課題を解決するために、略円筒形状を有する超電導層が互いに同軸配置されてなる導電層を有する直流送電用の超電導ケーブルの健全性を診断する超電導ケーブルの健全性診断システムであって、前記導電層の一端側からパルス波形を有する電気的信号であるパルス信号を入力するパルス信号入力部と、前記導電層において前記パルス信号により生ずる伝播信号を受信する伝播信号受信部と、前記受信された伝播信号に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測部と、前記計測された電気抵抗値に基づいて、前記超電導ケーブルの健全性を判定する判定部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a superconducting cable soundness diagnostic system according to an aspect of the present invention has soundness of a superconducting cable for direct current power transmission having conductive layers in which superconducting layers having substantially cylindrical shapes are coaxially arranged. A superconducting cable soundness diagnosis system for diagnosing the problem is generated by a pulse signal input unit that inputs a pulse signal that is an electrical signal having a pulse waveform from one end of the conductive layer, and is generated by the pulse signal in the conductive layer A propagation signal receiving unit for receiving a propagation signal; an electrical resistance measurement unit for measuring an electrical resistance value of the conductive layer based on the received propagation signal; and the superconductivity based on the measured electrical resistance value And a determination unit for determining the soundness of the cable.
本態様によれば、直流送電用の超電導ケーブルの導電層に対してパルス信号を入力し、導電層内の伝播信号に基づいて導電層の電気抵抗値を計測することにより、導電層におけるクエンチの発生等の不具合を検知することができる。このような不具合の検知は、導電層内を高速で伝播するパルス信号に基づいて行われるため、優れた応答性を得られることに加え、光ファイバ等を用いた従来の計測方法では到達困難な測定精度を実現することができる。 According to this aspect, by inputting a pulse signal to the conductive layer of the superconducting cable for direct current power transmission and measuring the electrical resistance value of the conductive layer based on the propagation signal in the conductive layer, quenching in the conductive layer is performed. It is possible to detect problems such as occurrence. Since such a defect is detected based on a pulse signal propagating through the conductive layer at a high speed, in addition to obtaining excellent responsiveness, it is difficult to reach by a conventional measurement method using an optical fiber or the like. Measurement accuracy can be achieved.
また、前記電気抵抗計測部は、前記伝播信号の減衰度に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測してもよい。
本態様によれば、超電導ケーブルに入力されたパルス信号が導電層内を往復伝播する際に生じる減衰度は導電層の電気抵抗値との間に密接な相関があることに鑑みることによって、伝播信号の減衰度に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測することができる。導電層内における信号の伝播速度は非常に高速であるため、減衰度の測定もまた短時間で行うことができ、応答性に優れた健全性判定を行うことができる。
The electrical resistance measurement unit may measure an electrical resistance value of the conductive layer based on an attenuation degree of the propagation signal.
According to this aspect, the attenuation generated when the pulse signal input to the superconducting cable travels back and forth in the conductive layer has a close correlation with the electric resistance value of the conductive layer. The electric resistance value of the conductive layer can be measured based on the signal attenuation. Since the propagation speed of the signal in the conductive layer is very high, the attenuation can be measured in a short time, and soundness determination with excellent responsiveness can be performed.
また、前記判定部は、前記導電層における前記伝播信号の往復時間に基づいて、前記超電導ケーブルの健全性(例えば焼損や短絡等)の判定を行ってもよい。
本態様によれば、超電導ケーブルに不具合箇所がある場合には、導電層における伝播経路長が変化するので信号の往復時間が変化することに基づいて、健全性を診断することができる。例えば、超電導ケーブルの仕様から理論的に求められる往復時間と比較することで、理論値と測定値との間に乖離が有る場合には、超電導ケーブルに何らかの不具合が存在すると判定することができる。
The determination unit may determine the soundness (for example, burnout or short circuit) of the superconducting cable based on the round trip time of the propagation signal in the conductive layer.
According to this aspect, when there is a defective portion in the superconducting cable, the soundness can be diagnosed based on the change in the round trip time of the signal because the propagation path length in the conductive layer changes. For example, by comparing with the round-trip time theoretically determined from the specifications of the superconducting cable, if there is a discrepancy between the theoretical value and the measured value, it can be determined that there is some defect in the superconducting cable.
この場合、前記判定部は、前記超電導ケーブルに異常があると判定した場合に、前記導電層における前記伝播信号の往復時間に基づいて、前記異常の発生箇所を特定してもよい。
本態様によれば、上述したように伝播信号の往復時間に基づいて健全性を診断する場合に、当該往復時間に基づいて異常の発生箇所までの距離を評価することができる。その結果、従来の温度測定や光ファイバを用いた診断方法では難しかった不具合箇所の特定も容易にでき、より詳細な原因解析に有用な情報まで診断することができる。
In this case, when the determination unit determines that there is an abnormality in the superconducting cable, the determination unit may specify the occurrence point of the abnormality based on the round trip time of the propagation signal in the conductive layer.
According to this aspect, when the soundness is diagnosed based on the round trip time of the propagation signal as described above, the distance to the location where the abnormality occurs can be evaluated based on the round trip time. As a result, it is possible to easily identify a defective portion that has been difficult with the conventional temperature measurement and the diagnostic method using the optical fiber, and it is possible to diagnose information useful for more detailed cause analysis.
また、前記パルス信号を発生させる信号発生器と、前期信号発生器で発生されたパルス信号を前期導電層に入力する入力状態と前記導電層からの伝播信号を前記受信部に伝達する受信状態とを切替可能な信号切替器と、前記信号切替器を制御する切替制御器とを備えることにより、前記パルス信号入力部及び前記伝播信号受信部は一体的に構成されていてもよい。
本態様によれば、信号切替器によって入力状態と受信状態を切替制御することによって、パルス信号を入力する箇所と、導電層からの伝播信号を受信する箇所を同じ位置にコンパクトな構成で設けることができる。
A signal generator for generating the pulse signal; an input state in which the pulse signal generated by the previous signal generator is input to the previous conductive layer; and a reception state in which a propagation signal from the conductive layer is transmitted to the receiving unit. The pulse signal input unit and the propagation signal receiving unit may be integrally configured by providing a signal switcher capable of switching between and a switching controller for controlling the signal switcher.
According to this aspect, by switching the input state and the reception state with the signal switcher, the location where the pulse signal is input and the location where the propagation signal from the conductive layer is received are provided at the same position in a compact configuration. Can do.
この場合、前記伝播信号受信部は、前記パルス信号に対応する所定周波数を選択的に透過するバンドパスフィルタを介して前記伝播信号を受信してもよい。
本態様によれば、電気抵抗値を求めるために用いられる伝播信号をバンドパスフィルタを介して受信することによって、外部ノイズなどの影響を排除し、精度のよい健全性診断を行うことができる。
In this case, the propagation signal receiving unit may receive the propagation signal via a bandpass filter that selectively transmits a predetermined frequency corresponding to the pulse signal.
According to this aspect, by receiving the propagation signal used for obtaining the electric resistance value via the band-pass filter, it is possible to eliminate the influence of external noise and perform accurate soundness diagnosis.
また、前記パルス信号入力部は、前記受信した伝播信号の減衰度が所定値に達した際に、次のパルス信号が自動的に入力されるように制御され、前記電気抵抗計測部は、前記パルス信号入力部の入力間隔に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を求めてもよい。
本態様によれば、前回入力したパルス信号の減衰度が所定値に達した際に次のパルス信号を自動的に入力されるようにパルス信号入力部を制御することによって、パルス信号の減衰度が反映されたパルス信号の入力間隔に基づいて電気抵抗値を求めることができる。
Further, the pulse signal input unit is controlled so that the next pulse signal is automatically input when the attenuation of the received propagation signal reaches a predetermined value. The electric resistance value of the conductive layer may be obtained based on the input interval of the pulse signal input unit.
According to this aspect, the attenuation of the pulse signal is controlled by controlling the pulse signal input unit so that the next pulse signal is automatically input when the attenuation of the previously input pulse signal reaches a predetermined value. The electric resistance value can be obtained based on the input interval of the pulse signal reflecting the above.
また、前記超電導ケーブルは給電用のトロリー線に対して避雷器用のインダクタンス成分を介して接続された超電導饋電線であってもよい。
本態様によれば、健全性診断対象である超電導ケーブルが、給電用のトロリー線に対して直流電力を供給する超電導饋電線である場合、トロリー線との間にインダクタンス成分を設けることで、トロリー線に落雷した雷電流が超電導ケーブルに侵入するのも防げるし、健全性診断のために導電層に入力されるパルス信号が、トロリー線側に漏洩することを防止することができる。これにより、トロリー線を含む負荷側の影響を受けないため、精度のよい健全性診断を行うことができる。
The superconducting cable may be a superconducting feeder cable connected to a power supply trolley wire via an inductance component for a lightning arrester.
According to this aspect, when the superconducting cable that is the object of soundness diagnosis is a superconducting feeder that supplies DC power to the power supply trolley wire, an inductance component is provided between the trolley wire and the trolley wire. It is possible to prevent the lightning current that strikes the line from entering the superconducting cable, and it is possible to prevent the pulse signal input to the conductive layer for soundness diagnosis from leaking to the trolley line side. Thereby, since it is not influenced by the load side containing a trolley wire, an accurate soundness diagnosis can be performed.
本発明の一態様に係る超電導ケーブルの健全性診断方法は上記課題を解決するために、略円筒形状を有する超電導層が互いに同軸配置されてなる導電層を有する直流送電用の超電導ケーブルの健全性を診断する超電導同軸ケーブルの健全性診断方法であって、前記導電層の一端側からパルス波形を有する電気的信号であるパルス信号を入力するパルス信号入力工程と、前記導電層において前記パルス信号により生ずる伝播信号を受信する伝播信号受信工程と、前記受信された伝播信号の波形の減衰量に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測工程と、前記計測された電気抵抗値に基づいて、前記超電導ケーブルの健全性を判定する判定工程とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a method for diagnosing the soundness of a superconducting cable according to an aspect of the present invention has the soundness of a superconducting cable for direct current power transmission having a conductive layer in which superconducting layers having a substantially cylindrical shape are coaxially arranged. A method for diagnosing the soundness of a superconducting coaxial cable, wherein a pulse signal input step of inputting a pulse signal which is an electric signal having a pulse waveform from one end side of the conductive layer, and the pulse signal in the conductive layer by the pulse signal A propagation signal receiving step of receiving a generated propagation signal, an electric resistance value measuring step of measuring an electric resistance value of the conductive layer based on an attenuation amount of a waveform of the received propagation signal, and the measured electric resistance And a determination step of determining the soundness of the superconducting cable based on the value.
また、前記電気抵抗値計測工程は、前記伝播信号の減衰度に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測してもよい。
また、前記パルス信号入力工程は、前記受信した伝播信号の減衰度が所定値に達した際に、次のパルス信号を自動的に入力し、前記電気抵抗値測定工程は、前記パルス信号の入力間隔に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を求めてもよい。
The electrical resistance value measuring step may measure the electrical resistance value of the conductive layer based on the attenuation of the propagation signal.
The pulse signal input step automatically inputs the next pulse signal when the attenuation of the received propagation signal reaches a predetermined value, and the electric resistance value measurement step inputs the pulse signal. The electric resistance value of the conductive layer may be obtained based on the interval.
本態様に係る超電導ケーブルの健全性診断方法は、上述の健全性診断システム(上記各種態様を含む)によって好適に実施することができる。 The superconducting cable soundness diagnosis method according to this aspect can be suitably implemented by the soundness diagnosis system described above (including the various aspects described above).
本発明によれば、直流送電用の超電導ケーブルの導電層に対してパルス信号を入力し、導電層内の伝播信号に基づいて導伝導を電気抵抗値を計測することにより、導電層におけるクエンチの発生等の不具合を検知することができる。このような不具合の検知は、導電層内を高速で伝播するパルス信号に基づいて行われるため、優れた応答性を得られることに加え、光ファイバ等を用いた従来の計測方法では到達困難な測定精度を実現することができる。 According to the present invention, by inputting a pulse signal to the conductive layer of the superconducting cable for direct current power transmission and measuring the electrical resistance value of the conductive conduction based on the propagation signal in the conductive layer, quenching in the conductive layer is performed. It is possible to detect problems such as occurrence. Since such a defect is detected based on a pulse signal propagating through the conductive layer at a high speed, in addition to obtaining excellent responsiveness, it is difficult to reach by a conventional measurement method using an optical fiber or the like. Measurement accuracy can be achieved.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. This is just an example.
まず健全性の診断対象である超電導ケーブル10の概略構造について説明する。図1は診断対象となる超電導ケーブル10の概略構造を示す模式図である。
First, the schematic structure of the
超電導ケーブル10は、中心部に設けられたフォーマ12上に、内側超電導層14、内側絶縁層16、外側超電導層18、外側絶縁層20を順次形成した同軸ケーブルであり、内管22及び外管24からなる二重管構造を有する冷却管26に収納された構成を有している。内側超電導層14及び外側超電導層18(以下、これらを併せて示す場合には適宜「導電層」と称する)は、Bi系やY系の高温超電導テープ線材をスパイラル状に巻き付けて形成されており、不図示の冷凍機で冷却された冷媒(液体窒素)によって、電気抵抗値が略ゼロである超電導状態が安定的に維持可能な程度に冷却されている。内側超電導層14及び外側超電導層18間には送電用の直流電力が供給され、超電導の特性を生かした高効率な送電が実現される一方で、電磁遮蔽機能によって外部への磁束漏洩が全く無いという特徴を有している。
The
不図示の冷凍機から供給される低温の冷媒は、一端側(図1の左側)から中空構造を有するフォーマ12内に供給され、熱負荷を冷却した後、他端側(図1の右側)から冷却管26の内管22と外側絶縁層20との間に形成された空間28を通ることにより循環冷却される、いわゆるGo−Return Flow方式が採用されている。また、冷却管26は、内管22及び外管24間の空間28が真空ポンプ等の減圧装置によって減圧される真空断熱構造を有しており、常温である外部からの熱侵入を防止している。
A low-temperature refrigerant supplied from a refrigerator (not shown) is supplied from one end side (left side in FIG. 1) into the former 12 having a hollow structure, and after cooling the heat load, the other end side (right side in FIG. 1). A so-called Go-Return Flow method is employed in which the cooling is performed by passing through a
(第1実施形態)
図2は第1実施形態に係る超電導ケーブル10の健全性診断システム100の全体構成を示す模式図である。この例では、診断対象である超電導ケーブル10として、トロリー線32を介して電気車34に直流電力を供給するための鉄道用送電システムに用いられる超電導饋電線を採用する(以下、適宜「超電導饋電線10」と称する)。この種の鉄道用送電システムでは、変電所36間を超電導饋電線10で接続することによって、変電所36間の電力融通を容易にできると共に、電気車34からの回生電力を確実に有効利用することができる。
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the soundness
尚、図2では構成をわかりやすく表示するために、超電導饋電線10の詳細な構成は省略することとし、代表的に内側超電導層14及び外側超電導層18のみを示している。変電所36は一対の配線を介して内側超電導層14及び外側超電導層18に接続されており、該配線に過大電流が発生した場合の保護装置である限流器38が設けられている。また外側超電導層18は、電気車34のレール35に接続されることにより接地されており、内側超電導層14は変電所36に接続されると共にトロリー線32に接続されることによって、変電所36から送電される直流電力をトロリー線32を介して電気車34に供給する。
In FIG. 2, the detailed configuration of the
鉄道用送電システムはフィールド上に設けられるため、例えば落雷などによって超電導饋電線10に過大なパルス電流が侵入することがある。このような過大パルス電流対策として、内側超電導層14とトロリー線32とを接続する配線上にインダクタンスLxを設け、避雷器40を介して落雷によるパルス電流を対地に帰すように構成している。また内側超電導層14とインダクタンスLxとの間には、後述する健全性診断を実施するための高周波パルス信号(電流又は電圧)を入力するためのパルス信号入力部42、超電導饋電線10内の伝播信号を受信する伝播信号受信部43、受信した伝播信号に基づいて超電導饋電線の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測部44と、計測した電気抵抗値に基づいて超電導ケーブル10の健全性を判定する判定部45とが設けられている。
尚、電気抵抗計測部44及び判定部45は例えばコンピュータなどの電子演算器から構成されており、必要に応じて測定結果や診断結果を表示するディスプレイなどを備えるとよい。
Since the railway power transmission system is provided on the field, an excessive pulse current may enter the
The electrical
図3は図2の交流等価回路である。図3では、超電導饋電線10は単位長当りのインダクタンスl、静電容量c、抵抗成分rを含む分布定数系回路として表される。補足して説明すると、超電導饋電線10が高周波パルス信号に対して完全にゼロ抵抗であればr=0であるが、現実には高周波パルス信号に対して完全なゼロ抵抗にはならない。また、超電導饋電線10に入力された高周波パルス信号は、インダクタンスLxの存在によってトロリー線32側に漏れ出すことはない。更に、変電所36のインピーダンスZHは超電導饋電線10の特性インピーダンスZ0に比べて、一般的に十分に小さいため、交流等価回路では短絡状態と見なしている。
FIG. 3 is the AC equivalent circuit of FIG. In FIG. 3, the
また上述したように、超電導饋電線10を構成する内側超電導層14及び外側超電導層18は、それぞれ多数のBi系やY系の超電導テープ線材をスパイラル状に巻き付けて形成するのでインダクタンス成分を有するが、ここでは説明を簡単にするために、これらの電導層は電気的に一体化した均一円筒導体と見なし、更に、超電導饋電線10の交流特性は単純に次式の分布定数回路で表現できるとする。
Further, as described above, the
上記(1)式は双曲型偏微方程式であり、波動方程式そのものである。同式の左辺は時間項のみ、右辺は場所関数のみで表現されるので、変数分離法を適用して解析解を求めると、以下のようになる。
ここでV1n、V2n、W1n、W2nは初期条件や境界条件で決まる定数であり、nはゼロを除く自然数である。
The above equation (1) is a hyperbolic parabolic equation, which is the wave equation itself. Since the left side of the equation is expressed only by the time term and the right side is expressed only by the place function, the analytical solution is obtained by applying the variable separation method as follows.
Here, V 1n , V 2n , W 1n and W 2n are constants determined by initial conditions and boundary conditions, and n is a natural number excluding zero.
(2)式によれば、パルス信号入力部42により入力される高周波パルス信号は、超電導饋電線10内において指数関数exp(−0.5(r/l)t)に従って減衰することが表わされている。また(1)式が波動方程式であることに鑑みると、同軸ケーブルである超電導饋電線10内を伝わる高周波パルス信号の伝播速度U0や特性インピーダンスZ0は、次式により得られる。
According to the equation (2), the high-frequency pulse signal input from the pulse
ここで図1に示すように規定した超電導饋電線10の仕様(内導体径Di、外導体径Do)を用いると、l
及びcは以下のように求められる。
但し、μ0及びε0は真空中の透磁率、誘電率、εrは電気絶縁体の比誘電率である。ちなみにμ0、ε0の具体的な値は以下のとおりである。
Here, when the specifications (inner conductor diameter D i , outer conductor diameter D o ) of the
And c are obtained as follows.
Where μ 0 and ε 0 are the magnetic permeability and dielectric constant in vacuum, and ε r is the relative dielectric constant of the electrical insulator. Incidentally, specific values of μ 0 and ε 0 are as follows.
ここで、図4はパルス信号入力部42から入力された高周波パルス信号の超電導饋電線10内における伝播イメージを示す模式図である。図4(a)〜図4(c)は超電導饋電線10内に入力された高周波パルスにより生ずる伝播信号の様子を時系列順に示したものであり、入力された1波長の高周波パルス信号が超電導饋電線10の両端で反射を繰り返しながら減衰する様子を示している。両端における高周波パルス信号の反射の状況は、超電導饋電線10の両端に接続された変電所36の高周波インピーダンスZHと超電導饋電線10の特性インピーダンスZ0により決定される。ここで超電導饋電線10の両端における高周波パルス信号の電流振幅をi1、変電所36内に現われる伝播信号の電流振幅をi2とすると、次式が成立する。
尚、超電導饋電線10の特性インピーダンスZ0は数10Ωであるが、変電所36のインピーダンスが十分に小さく、交流回路的に短絡状態に近いため、ZH≒0と見なすこととする。
Here, FIG. 4 is a schematic diagram showing a propagation image of the high-frequency pulse signal input from the pulse
Although the characteristic impedance Z 0 of the
仮に超電導饋電線10のうち内側絶縁層16及び外側絶縁層20が真空層であるとした場合、伝播速度は
となり、超電導饋電線10の寸法(D0やDi)とは無関係に、伝播速度はU0≒3×108(m/sec)となる。これは、光速に等しい伝播速度である。しかし実際には内側絶縁層16や外側絶縁層20は真空ではなく、電気絶縁体であるガラス繊維や紙が用いられているため、比誘電率が3〜10、あるいは2〜2.5と大きくなる。また、超電導饋電線10の導電層である内側超電導層14及び外側超電導層18もまた高温超電導テープ線材を巻きつける構造なのでインダクタンス成分を有することから、単純な同軸円筒板金属板構造で生じるインダクタンス値より大きいと考えられる。従って伝播速度U0も光速以下になるが、それでも伝播速度U0は十分に高速である。
If the inner insulating
Thus, regardless of the dimensions (D 0 or D i ) of the
例えば、超電導饋電線10の長さが1(km)で伝播速度がU0=1×108(m/sec)であるとすると、高周波パルス信号が超電導饋電線10を往復する時間はΔτ=2×1000/108=20×10−6=20(μsec)となる。この場合、後述するように、高周波パルス信号が減衰する様子を明確に観測するために1000回往復させたとしても、必要な時間は僅か0.02秒しかかからないため、非常に応答性のよい健全性判断を行うことができる。
For example, if the length of the
超電導饋電線10に入力される高周波パルス信号の減衰は、(2)式に示すように、超電導饋電線10の単位長当りのインダクタンスlと抵抗rに依存するが、インダクタンスlは(4−1)式から求まる既知量なので、減衰の様子は抵抗rにより変化することとなる。本実施形態に係る健全性診断システム100では、このように高周波パルス信号の減衰度が抵抗rに依存するという特性を利用することで、超電導饋電線10の電気抵抗値を測定し、クエンチ等の異常の有無を診断することができる。
The attenuation of the high-frequency pulse signal input to the
尚、図4では本実施形態における計測原理を分かりやすく説明するために、超電導饋電線10内を伝播する高周波パルス信号の様子を示しているが、実際の計測では、超電導饋電線10内の伝播信号を直接追い求め観測することは困難である。そこで、本実施形態では、伝播信号を受信する伝播信号受信部43をパルス信号入力部42の近傍に配置しているが、原理的には超電導饋電線10上の任意の位置に設けてもよいことは言うまでもない。
尚、伝播信号受信部43は後述するようにパルス信号入力部42と共にCT(カレント・トランス)として構成されていてもよいし、単に数100(pF)の静電容量を利用してもよい。
4 shows the state of a high-frequency pulse signal propagating in the
As will be described later, the propagation
図5は超電導饋電線10内の伝播信号の振幅の経時変化を示す図である。パルス信号入力部42から入力されたパルス信号は、入力時に最大振幅を有すると共に、その後、時間の経過に従って指数関数的に減衰する。本実施例では、パルス信号入力部42は周期的にパルス信号を入力するため、図5では複数のパルス信号が減衰する様子が示されている。尚、この例では、パルス信号の入力周波数が100Hzの場合を示している。
FIG. 5 is a diagram showing the change over time of the amplitude of the propagation signal in the
ここで超電導饋電線10の長さをL=1000(m)、内側超電導層14の径をDi=3(cm)、外側超電導層18の径をD0=6(cm)と仮定し、超電導饋電線10内の伝播信号の時間的変化をシミュレーションで求めてみる。超電導饋電線10に入力された高周波パルス信号は、リアクトルLx(図2を参照)によって、トロリー線32側に漏れ出ることがない。超電導饋電線10の仕様諸元Di、D0を(4)式に代入すると、仮に内側超電導層14及び外側超電導層18超電導饋電線10の導電層である内側超電導層14及び外側超電導層18が単純な金属円管である場合には、単位長当りのインダクタンスはl0=1.3863×10−7(H/m)となるが、導電層は高温超電導テープ線材を巻き込んで形成しているので、約2倍のl=2.77258×10−7(H/m)と仮定してみる。
Here, assuming that the length of the
更に、内側絶縁層16や外側絶縁層20を形成する電気絶縁材料の比誘電率をεr=2として単位長当りの容量がc=160.52×10−12(F/m)とすると、超電導饋電線10内の高周波パルス信号の伝播速度はU0=1.499×108(m/sec)、特性インピーダンスはZ0=41.6(Ω)となる。
尚、変電所36のインピーダンスはケーブルの特性インピーダンスZ0に比べ遥かに低いと考えられるので略ゼロと仮定する。
Furthermore, when the relative dielectric constant of the electrical insulating material forming the inner insulating
Incidentally, substantially assumed zero because the impedance of the
パルス信号入力部42は、周波数f=405.5(kHz)を有する正弦波を1波長単位で切り出したものをパルス信号として入力する。尚、高周波パルス信号が切り出される正弦波の周波数は自由に選択することも可能であるが、本実施形態では、超電導饋電線10内を高周波パルス信号が往復する時間が2L/U0=13.3×10−6(sec)であるため、超電導饋電線10の共鳴周波数がある
を避けるように405.5(kHz)を選択している。
The pulse
405.5 (kHz) is selected to avoid this.
図6はパルス信号入力部42及び伝播信号受信部43の他の構成例を示すブロック図である。この例では、パルス信号を発生させる信号発生器46と、該信号発生器46で発生されたパルス信号を導電層に入力する入力状態と導電層からの伝播信号を伝播信号受信部43に伝達する受信状態とを切替可能な信号切替器48と、該信号切替器48を制御する切替制御器50とを備えることにより、パルス信号入力部42及び伝播信号受信部43が一体的に構成されている。特に伝播信号受信部43は、パルス信号に対応する所定周波数を選択的に透過するバンドパスフィルタ52を介した後、増幅&信号処理装置54によって最適なレベルに増幅処理することによって、健全性診断を実施する電気抵抗計測部44や判定部45との間のインターフェイスとしても機能するように構成されている。
FIG. 6 is a block diagram illustrating another configuration example of the pulse
具体的に説明すると、まず信号発生器46で405.5(kHz)の高周波信号1波長を発生させると共に、信号切替器48を切り替えることによって、バンドパスフィルタ52側を切り離して受信側からの信号侵入を防止すると共に、超電導饋電線10側に接続することで、高周波パルス信号を超電導饋電線10に入力する。その後、信号切替器48を切り替えることによって、信号発生器46を切り離して入力側からの信号侵入を防止すると共に、バンドパスフィルタ52側を接続することにより超電導饋電線10内の伝播信号を受信する。
More specifically, first, the
このように図6では、信号切替器48によって入力状態と受信状態を切替制御することによって、パルス信号を入力する箇所と、導電層からの伝播信号を受信する箇所を同じ位置にコンパクトな構成で設けることができる。例えば、パルス信号入力部42及び伝播信号受信部43を一つのCTから一体的に形成することによって省スペース化及びコンパクト化を実現することができる。また、電気抵抗値を求めるために用いられる伝播信号をバンドパスフィルタ52を介して受信することによって、外部ノイズなどの影響を排除し、精度のよい健全性診断を行うことができる。
As described above, in FIG. 6, by switching control between the input state and the reception state by the
図7は超電導饋電線10内の伝播信号の一例を示す図である。尚、図7では超電導饋電線10内の伝播信号の振幅を分かり易くするために±1(A)としているが、±0.1(A)以下でも十分に計測可能である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a propagation signal in the
図7に示すように、超電導饋電線10に入力された高周波パルス信号は、初め、1波長分の綺麗な波形を有するパルス信号であるが、超電導饋電線10の両端で反射を繰り返す毎に両端部の反射や共鳴現象等の影響を受けることで波形に乱れが生じていく。そのため、超電導饋電線10内における高周波パルス信号の減衰量を把握するには計測時間を十分長く確保する必要がある。上述したように超電導饋電線10を高周波パルス信号が往復するのに要する時間は2L/U0であり、仮にこの時間が短いと、超電導饋電線10の途中で導電層が焼損・短絡などの損傷している可能性を示唆する。すなわち後述するように、判定部45では電気抵抗値の絶対値評価に加えて、伝播信号の往復時間の評価を行うことで、超電導饋電線10の損傷の有無や損傷位置などの、より詳細な診断を行うことも可能である。
As shown in FIG. 7, the high-frequency pulse signal input to the
尚、上記説明では、超電導饋電線10の健全性診断のために長時間の計測が必要であると述べたが、その期間は僅か10(msec)に過ぎない。これは、温度計を用いた計測に比べ、遥かに高速であるため、十分に優れた応答性で健全性診断が行えることに変わりはない。
In the above description, it has been described that long-time measurement is necessary for the soundness diagnosis of the
図8は超電導饋電線10内の伝播信号の計測データ例である。このデータでは、高周波パルス信号の入力間隔が十分長く設けられることにより、振幅が略ゼロに減衰する様子全体が捉えられている。具体的には、入力周波数を100Hzに設定しており(すなわち0.01秒間隔で入力しており)、高周波パルス信号の振幅は入力時から約2(msec)後には略ゼロに減衰している。
FIG. 8 is an example of measurement data of a propagation signal in the
図8では、高周波パルス信号は入力時から1(msec)後には振幅が2%程度減衰している。従って、電気抵抗計測部44は伝播信号受信部43で受信した伝播信号を減衰項exp(−r/l)t/2に当てはめ、l=2.77258×10−7(H/m)を代入することにより、超電導饋電線10の導体単位長当りの抵抗をr=13.8×10−4≒10−5(Ω/m)と求めることができる。このように、超電導饋電線10の電気抵抗値は伝播信号の減衰状態に基づいて計測することができる。
In FIG. 8, the amplitude of the high frequency pulse signal is attenuated by about 2% after 1 (msec) from the time of input. Therefore, the electrical
図9は超電導饋電線10内の伝播信号の計測データの他の例であり、図9(a)及び(b)はそれぞれ超電導饋電線の導電単位長当りの抵抗がr=5×10−4(Ω/m)及びr=1×10−4(Ω/m)の場合に観測される高周波パルス信号の減衰状態を示している。これらの結果からも高周波パルス信号の減衰状態は、超電導饋電線10の導体単位長当りの抵抗rに依存している様子が明らかである。
FIG. 9 shows another example of the measurement data of the propagation signal in the
図10は第1実施形態に係る超電導ケーブル10の健全性診断方法を手順毎に示すフローチャートである。まずパルス入力部42は1のパルス信号を入力する(ステップS101)。ここで入力されたパルス信号は図5に示すように時間の経過と共に減衰する。伝播信号受信部43は伝播信号を受信し(ステップS102)、電気抵抗計測部44は、上述した原理に従い、伝播信号の減衰度に基づいて電気抵抗値を計測する(ステップS103)。
FIG. 10 is a flowchart showing the soundness diagnosis method for the
続いて判定部45は、ステップS104で算出された電気抵抗値rが、クエンチの有無を判定するために予め設定された閾値r*を超えたか否かを判定する(ステップS104)。電気抵抗値rが閾値r*を超えている場合(ステップS104:YES)、判定部45は超電導ケーブル10にクエンチ発生の可能性があり、「異常あり」と判定する(ステップS105)。一方、電気抵抗値rが閾値r*未満である場合(ステップS104:NO)、判定部45は超電導ケーブル10にクエンチが発生しておらず、「異常なし」と判定し計測を繰り返す(ステップS106)。
Subsequently, the
このように本実施形態では、超電導ケーブル10内の伝播信号の減衰度に基づいて電気抵抗値を計測することによって、健全性診断を行う。特に、伝播信号の速度は非常に高速であるため、減衰度の測定もまた短時間で行うことができ、応答性に優れた健全性判定を行うことができる。
Thus, in this embodiment, soundness diagnosis is performed by measuring an electrical resistance value based on the attenuation degree of the propagation signal in the
また判定部45は、伝播信号の往復時間に基づいて超電導ケーブル10内の焼損や短絡等の健全性を判定してもよい。この場合、超電導ケーブル10に不具合箇所がある場合には、伝播信号の往復時間が変化することに基づいて、健全性を診断することができる。例えば、超電導ケーブル10の仕様から理論的に求められる往復時間と比較することで、理論値と測定値との間に乖離が有る場合には、超電導ケーブルに何らかの不具合が存在すると判定することができる。
The
この場合、判定部45は異常があると判定した際には、更に、伝播信号の伝播速度は上述したように既知であるため、往復時間に基づいて異常の発生箇所までの距離を特定することができる。つまり、従来の診断方法では難しかった不具合箇所の特定が可能であるため、より詳細な診断も可能となる。
In this case, when the
尚、上述した計測方法は同軸構造を有する直流超電導ケーブルにおいて特に有効である。例えば三相交流を送電する三相一括型の交流送電用の超電導ケーブルでは、ある相について上記方法で健全性を調べようとすると他相に影響が及んでしまい、各相において精度のよい健全性が困難になってしまう。また交流送電用の超電導ケーブルでは、送電対象が交流電力であるため、高周波パルス信号と商用周波数との間で混同することによりノイズの増加が懸念されるため、測定精度が劣化しやすい。 The measurement method described above is particularly effective for a DC superconducting cable having a coaxial structure. For example, in a superconducting cable for three-phase AC power transmission that transmits three-phase alternating current, if you try to check the soundness of one phase by the above method, the other phases will be affected, and accurate soundness in each phase Will become difficult. Moreover, in the superconducting cable for AC power transmission, since the power transmission target is AC power, there is a concern about an increase in noise due to confusion between the high-frequency pulse signal and the commercial frequency, so that the measurement accuracy is likely to deteriorate.
以上説明したように、本実施形態によれば、直流送電用の超電導ケーブル10に高周波パルス信号を入力し、受信した伝播信号に基づいて電気抵抗値を計測することによって健全性を診断することで、クエンチ等の不具合を長距離に亘って精度よく検知することができる。このような健全性診断は、高速で伝播するパルス信号を利用して行われるため、従来方法では到達が困難な応答性及び精度で実施することができる。
As described above, according to the present embodiment, the soundness is diagnosed by inputting a high frequency pulse signal to the
(第2実施形態)
続いて第2実施形態に係る超電導ケーブルの健全性診断システムについて説明する。上述の第1実施形態では超電導ケーブル10の伝播度に基づいて単位長当りの抵抗rを評価することで診断を行ったが、本実施形態ではより単純な電子回路を用いて診断する点において異なっている。
尚、本実施形態に係る超電導ケーブルの健全性診断システムは基本構成は上記第1実施形態と同じであるため、共通する箇所には同じ符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略することとする。
(Second Embodiment)
Next, a soundness diagnostic system for a superconducting cable according to a second embodiment will be described. In the first embodiment described above, the diagnosis is performed by evaluating the resistance r per unit length based on the propagation degree of the
Since the basic configuration of the superconducting cable soundness diagnostic system according to this embodiment is the same as that of the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate. To do.
図11は第2実施形態における超電導ケーブル10の健全性診断方法を手順毎に示すフローチャートである。まずパルス入力部42は1のパルス信号を入力する(ステップS201)。ここで入力されたパルス信号は図5に示すように時間の経過と共に減衰する。伝播信号受信部43は伝播信号を受信し(ステップS202)、伝播信号の振幅が所定閾値I*より小さくなったか否かを判定する(ステップS203)。伝播信号の振幅が所定閾値I*より小さくなると(ステップS203:YES)、パルス信号入力部42は次の1のパルス信号を入力すると共に、当該パルスの入力間隔に基づいて入力周波数を出力する(ステップS204)。
FIG. 11 is a flowchart showing the soundness diagnosis method for the
続いて電気抵抗計測部44は、ステップS204で出力された入力周波数とケーブルの単位長さあたりの電気抵抗とは相関するので、これに基づいて、ケーブルの単位長さあたりの電気抵抗値rを算出する(ステップS205)。入力周波数とケーブルの単位長さあたりの電気抵抗値rとは互い相関があり、例えば入力周波数が高ければ超電導ケーブル10の抵抗成分rが大きい事を意味する。
尚、入力周波数とケーブルの単位長さあたりの電気抵抗値rとの関係は、予めマップとしてメモリ等の記憶手段に記憶してもよい。そして判定部45は、ステップS205で算出された電気抵抗値rが、クエンチの有無を判定するために予め設定された閾値r*を超えたか否かを判定する(ステップS206)。
Subsequently, the electrical
The relationship between the input frequency and the electrical resistance value r per unit length of the cable may be stored in advance in a storage unit such as a memory as a map. Then, the
電気抵抗値rが閾値r*を超えている場合(ステップS206:YES)、判定部45は超電導ケーブル10にクエンチ発生の可能性があり、「異常あり」と判定する(ステップS207)。一方、電気抵抗値rが閾値r*未満である場合(ステップS206:NO)、判定部45は超電導ケーブル10にクエンチが発生しておらず、「異常なし」と判定し測定を繰り返す(ステップS208)。
When the electrical resistance value r exceeds the threshold value r * (step S206: YES), the
尚、入力周波数は図8及び図9の結果によれば数Hz〜数100Hzであるため、長さ1(km)級の超電導ケーブル10であれば、人間の可聴音領域の計測音に基づいてケーブルの異常状態を判定することもできる。
Since the input frequency is several Hz to several hundred Hz according to the results of FIGS. 8 and 9, the
続いて、上記ステップS201〜S204におけるパルス信号の入力方法を実現するための具体的な入力回路について説明する。図12は第2実施形態に係る超電導ケーブルの健全性診断システムにおけるパルス信号入力回路を示す回路図の一例である。 Next, a specific input circuit for realizing the pulse signal input method in steps S201 to S204 will be described. FIG. 12 is an example of a circuit diagram showing a pulse signal input circuit in the superconducting cable soundness diagnostic system according to the second embodiment.
パルス信号入力回路は、バンドパスフィルタ回路60、検波回路62、比較回路64及びワンショットパルス発生回路66を備えて構成される。前回入力されたパルス信号によって超電導ケーブル10内に生じる伝播信号が受信されると、該受信された伝播信号はパルス信号入力回路に図11の左側から入力される。入力された伝播信号はバンドパスフィルタ回路60によって余分な周波数成分が除去された後、検波回路62によって検波され、アナログの電気信号となる。そして、比較回路64は検波回路62からの入力レベルと別途生成された基準レベルとを比較することにより、受信信号のレベルを基準値I*以下と判定すると、ワンショットパルス発生回路66がワンショットパルス発生回路66に次のパルス信号の発生を促す。
The pulse signal input circuit includes a band-pass filter circuit 60, a detection circuit 62, a comparison circuit 64, and a one-shot pulse generation circuit 66. When a propagation signal generated in the
このように図12に示す電子回路では、入手が容易なオペアンプで全段を構成しているため、安価で実現することができる。尚、より安価にするためには高周波用のオペアンプに変えて、TTLタイプのICを使用することもできる。 In this manner, the electronic circuit shown in FIG. 12 can be realized at a low cost because all stages are configured by readily available operational amplifiers. In order to reduce the cost, a TTL type IC can be used instead of the high-frequency operational amplifier.
本発明は、導電層が超電導体からなる直流送電用の超電導ケーブルにおいて、クエンチの有無を検出することにより健全性を診断する超電導ケーブルの健全性診断システム及び健全性診断方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a superconducting cable soundness diagnosis system and soundness diagnosis method for diagnosing soundness by detecting the presence or absence of quenching in a superconducting cable for direct current power transmission in which a conductive layer is made of a superconductor.
10 超電導ケーブル
12 フォーマ
14 内側超電導層
16 内側絶縁層
18 外側超電導層
20 外側絶縁層
26 冷却管
32 トロリー線
34 電気車
35 レール
36 変電所
38 限流器
40 避雷器
42 パルス信号入力部
43 伝播信号受信部
44 電気抵抗計測部
45 判定部
46 信号発生器
48 信号切替器
50 切替制御器
52 バンドパスフィルタ
54 増幅&信号処理装置
60 フィルタ回路
62 検波回路
64 比較回路
66 ワンショットパルス発生回路
100 健全性診断システム
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記導電層の一端側からパルス波形を有する電気的信号であるパルス信号を入力するパルス信号入力部と、
前記導電層において前記パルス信号により生ずる伝播信号を受信する伝播信号受信部と、
前記受信された伝播信号に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測部と、
前記計測された電気抵抗値に基づいて、前記超電導ケーブルの健全性を判定する判定部と
を備えることを特徴とする超電導ケーブルの健全性診断システム。 A superconducting cable health diagnostic system for diagnosing the health of a superconducting cable for direct current power transmission having a conductive layer in which superconducting layers having a substantially cylindrical shape are coaxially arranged with each other,
A pulse signal input unit for inputting a pulse signal which is an electrical signal having a pulse waveform from one end side of the conductive layer;
A propagation signal receiver for receiving a propagation signal generated by the pulse signal in the conductive layer;
Based on the received propagation signal, an electrical resistance measurement unit that measures an electrical resistance value of the conductive layer;
A superconducting cable soundness diagnostic system comprising: a determination unit that determines soundness of the superconducting cable based on the measured electric resistance value.
前記信号発生器で発生されたパルス信号を前記導電層に入力する入力状態と前記導電層からの伝播信号を前記受信部に伝達する受信状態とを切替可能な信号切替器と、
前記信号切替器を制御する切替制御器と
を備えることにより、
前記パルス信号入力部及び前記伝播信号受信部は一体的に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の超電導ケーブルの健全性診断システム。 A signal generator for generating the pulse signal;
A reception state and a switchable signal switching device for transmitting a propagation signal from the conductive layer and the input state for inputting a pulse signal generated by the signal generator to the conductive layer to the receiving unit,
By comprising a switching controller for controlling the signal switcher,
2. The superconducting cable health diagnosis system according to claim 1, wherein the pulse signal input unit and the propagation signal receiving unit are integrally configured.
前記電気抵抗測定部は、前記パルス信号入力部の入力間隔に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を求めることを特徴とする請求項1に記載の超電導ケーブルの健全性診断システム。 The pulse signal input unit is controlled so that the next pulse signal is automatically input when the attenuation of the received propagation signal reaches a predetermined value.
2. The superconducting cable soundness diagnostic system according to claim 1, wherein the electrical resistance measurement unit obtains an electrical resistance value of the conductive layer based on an input interval of the pulse signal input unit.
前記導電層の一端側からパルス波形を有する電気的信号であるパルス信号を入力するパルス信号入力工程と、
前記導電層において前記パルス信号により生ずる伝播信号を受信する伝播信号受信工程と、
前記受信された伝播信号の波形の減衰量に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測工程と、
前記計測された電気抵抗値に基づいて、前記超電導ケーブルの健全性を判定する判定工程と
を備えることを特徴とする超電導ケーブルの健全性診断方法。 A method for diagnosing the health of a superconducting coaxial cable for diagnosing the health of a superconducting cable for direct current power transmission having a conductive layer in which superconducting layers having a substantially cylindrical shape are coaxially arranged with each other,
A pulse signal input step of inputting a pulse signal which is an electrical signal having a pulse waveform from one end side of the conductive layer;
A propagation signal receiving step of receiving a propagation signal generated by the pulse signal in the conductive layer;
An electrical resistance value measuring step of measuring an electrical resistance value of the conductive layer based on the attenuation of the waveform of the received propagation signal;
And a determination step for determining the soundness of the superconducting cable based on the measured electrical resistance value.
前記電気抵抗値測定工程は、前記パルス信号の入力間隔に基づいて、前記導電層の電気抵抗値を求めることを特徴とする請求項9に記載の超電導ケーブルの健全性診断方法。 The pulse signal input step automatically inputs the next pulse signal when the attenuation of the received propagation signal reaches a predetermined value,
The method of diagnosing the soundness of a superconducting cable according to claim 9, wherein the electrical resistance value measuring step obtains an electrical resistance value of the conductive layer based on an input interval of the pulse signal.
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