JP6771317B2 - 電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法に関する。

発電所などの電力施設の建屋などに電力ケーブルをさまざまな方向に張り巡らして電路を形成するような配線環境では、ケーブルの一部分の温度が異常に高温になったときにその部位を特定することは難しく、温度が異常なケーブルの特定の改善が望まれている。

電路における温度異常の原因は、例えば電力ケーブルに過電流が流れることであり、この対策として、電源盤内に保護継電器などの保護装置を設置している。

しかし、万一、保護継電器が動作不良を起こし、ケーブルに過電流が流れ続けた場合、導体（心線）の温度上昇によりケーブル材料から可燃性ガスが発生し発火に至る可能性がある。このため、センサ用の光ファイバを用いた電力ケーブルの温度監視技術がいくつか考えられている。

例えばセンサ用光ファイバを電力ケーブルに沿わせて布設することで、電力ケーブルの長手方向の温度分布を知ることができる光ファイバ式分布型温度センサがある（特許文献１参照）。

また、１本の電力ケーブルを複数区間に区分し、電力ケーブルに沿って位置した光ファイバから区間毎に測定温度を得る光ファイバ式分布温度センサの出力により、各区間の回路異常を判定する事故点検出システムがある（特許文献２参照）。

特開平０１−２６７４２８号公報 特許第２５８１６０７号公報

従来の特許文献１、２の技術では、いずれも電力ケーブルにセンサ用光ファイバを沿わせるため、電力ケーブルと同じ長さと同じ数のセンサ用光ファイバを用意する必要があり、コスト高になるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、センサ用の光ファイバを用いて複数のケーブルが布設された電路から温度が異常なケーブルを低コストに特定することができる電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法を提供することにある。

実施形態の電路温度監視システムは、光ファイバ温度計、第１記憶部、第２記憶部、第３記憶部、判定部、抽出部、特定部を備える。光ファイバ温度計は電路に布設された複数のケーブルの上に、前記電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置されており、センサ用の光ファイバから温度を計測する。第１記憶部は光ファイバ温度計から入力された光ファイバの温度を光ファイバの距離電路の区間毎に記憶する。第２記憶部は電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する。第３記憶部は複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶している。判定部は第１記憶部に記憶された光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する。抽出部は第２記憶部を参照して、判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する。特定部は第３記憶部を参照して、抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する。

実施形態の電路温度監視システムの構成を示す図である。 トレイ上に設定した仮想ポイント（点）の一例を示す図である。 トレイ上に布設したケーブルの一例を示す図である。 電路温度監視システムのＰＣの構成を示す図である。 電路の温度を監視するテーブルの一例を示す図である。 仮想ポイントを管理するテーブルの一例を示す図である。 トレイ上に布設した光ケーブルの一例を示す図である。 仮想ポイント−光ファイバの距離対応を示すテーブルの一例を示す図である。 ケーブルのルートを示すテーブルの一例を示す図である。 光ファイバの距離毎（区間毎）の温度を管理するテーブルの一例を示す図である。 この電路温度監視システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。

（実施形態）
図１は一つの実施の形態の電路温度監視システムを示す図である。
図１に示すように、この実施形態の電路温度監視システムは、例えば発電所などの電力施設の建屋の部屋に配置された機器１１に接続された電力ケーブル１２（以下「ケーブル１２」と称す）を布設し電路を形成するケーブルトレイ２（以下「トレイ２」と称す）と、トレイ２に布設されたケーブル１２に少なくとも一部が重なるように蛇行して配置されたケーブル温度センサ用の光ファイバ６と、光ファイバ６が接続された光ファイバ温度計３と、光ファイバ温度計３が接続された電路温度監視装置としてのノートブック型コンピュータ４（以下「ＰＣ４」と称す）とを備える。機器１１は例えば制御盤などである。

電路は複数のトレイ２を繋いで形成されており、そのうち、例えば図２に示すように、合流部２ａのトレイ＃１００には、複数の仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）が任意に設定される。

また、トレイ＃１００には、ケーブル１２として、図３に示すように、複数のケーブルＡ００１〜Ａ００５が布設される。符号Ａ００１〜Ａ００５は個々のケーブルを識別するための識別番号であり、ここではケーブル番号と称す。

光ファイバ６は、ケーブル１２の温度を検出するためのものであり、電路（トレイ２）に布設されたケーブル１２の上に、電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）またはその近傍を通過するように蛇行させて配置されている。

光ファイバ温度計３は、ラマン散乱光を利用し、所定サンプリング周期で光ファイバ６の温度を計測し、計測した温度をＰＣ４に出力する。光ファイバ温度計３は、光ファイバ６の長さ方向に１ｍ間隔程度に区分し、区分した間隔毎に温度分布（平均温度）を計測可能である。ここに示した１ｍという間隔は一例であり、間隔の数値は限定されるものではない。

図４に示すように、ＰＣ４は、テーブル４１、テーブル４２、第１記憶部としてのテーブル４５、第２記憶部としてのテーブル４３、第３記憶部としてのテーブル４４、表示部４６、入力部４７、制御部４８を有する。制御部４８は、判定部４９、抽出部５０、特定部５１を有する。

入力部４７は、例えばキーボード、マウスなどの入力装置である。表示部４６は、例えばＬＣＤ表示装置などの出力装置である。この他、出力装置としては、プリンタなどであってもよい。

図５に示すように、テーブル４１は、電路温度監視用のテーブルであり、このテーブル４１には、ケーブル番号とこのケーブルに接続されている機器番号とケーブルの状態とが対応付けて管理されている。

例えばケーブル番号Ａ００１には、機器番号ＡＡ００１−０１、ＢＢ００２−０１とケーブルの状態として「正常」が対応して記憶される。

テーブル４２は、トレイ２に設定した仮想ポイントと仮想ポイントにより形成される電路の区間を管理するためのテーブルであり、図６に示すように、テーブル４２には、仮想ポイントの元点に対して、トレイ番号、連結トレイ、連結点が対応して記憶されている。

例えば元点Ａは、トレイ番号＃１００のトレイに設定されており、連結点Ｂに連結されていることが記憶されている。連結点Ｂが設定されているトレイを連結トレイという。

図７に示すように、トレイ番号＃１００のトレイには、ケーブル１２の上に、少なくとも一部がケーブル（図３参照）と接するように光ファイバ６を蛇行させて一筆書きの要領で布設する。光ファイバ６はケーブル１２の下に設けるとか、一部のケーブル１２の下に潜らせるとか、他の敷設方法であってもよい。要は、各ケーブル１２の温度を検知できればよい。

この際、各仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）またはその近傍を通過するように光ファイバ６を蛇行させる。そして各仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）毎に、各仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）を通る光ファイバ６の長さを計測し、テーブル４３（図８参照）に記憶する。

図８に示すように、テーブル４３には、隣り合う仮想ポイントと仮想ポイント間の光ファイバ６の距離との対応関係が記憶されている。つまりこのテーブル４３は、電路（トレイ１２）上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、仮想ポイント間の光ファイバ６の長さとを対応付けて記憶するテーブルである。換言すると、テーブル４３は、テーブル４２の情報に、さらに光ファイバ６の長さを距離で表す情報（元距離、連結距離）を追加する形で記憶したものである。テーブル４２をテーブル４３に一つに集約してもよい。

例えば元点Ａはトレイ番号＃１００に設定されており、元点Ａは、光ファイバ６上の３０ｍの距離に、連結点Ｂは光ファイバ６上の４０ｍの距離に位置することを示している。つまり、元点Ａから連結点Ｂまでの区間の温度は、光ファイバ６の３０ｍから４０ｍの値により求められる。

なお光ファイバ６は一筆書きの要領でトレイに配置しているため重複する区間が存在する場合があるが、このような区間については重複する一方の区間をテーブル４３に載せないものとする。テーブル４３の例では、距離６６〜７３に至る区間は載せていない。

図９に示すように、テーブル４４は、ケーブル１２が複数の仮想ポイントで形成された区間を通過するルートを記憶したものである。つまりテーブル４４はケーブル１２のルート（経路）を管理するためのテーブルである。このテーブル４４には、ケーブル番号と順番とトレイ番号と仮想ポイント（点）が対応して記憶されている。

このテーブル４４において、例えばケーブル番号Ａ００１は、トレイ＃１００において、点Ａ、Ｂ、Ｃを通り、点Ａを通る順序が順番１、点Ｂが順番２、点Ｃが順番３として記憶されている。

つまりこのテーブル４４では、トレイ＃１００において、ケーブル番号Ａ００１のケーブルは、点Ａを１番目、点Ｂを２番目、点Ｃを３番目に通過するルートを通っていることが分かる。

図１０に示すように、テーブル４５は、光ファイバ温度計３から入力された光ファイバ６の温度を距離毎に記憶する。このテーブル４５の例では、例えば距離３１ｍの温度は１０°Ｃ、距離３２ｍの温度は１１°Ｃ…となっている。

判定部４９は、テーブル４５（第１記憶部）に記憶された光ファイバ６の区間毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する。

抽出部５０は、テーブル４３（第２の記憶部）を参照して、判定部４９により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆのうち該当する点）を抽出する。

特定部５１は、テーブル４４（第３の記憶部）を参照して、抽出部５０により抽出された全ての仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆのうち該当する点）を通過するルートに存在するケーブル番号（のケーブル）を特定し、特定したケーブルの情報（ケーブル番号およびケーブルの温度の状態）を表示部４６に出力する。ケーブルの温度の状態は、閾値以内であれば「正常」、閾値を超えた温度であれば、温度異常として「高温警告」などとされる。

すなわち、制御部４８は、光ファイバ温度計３から受け取った計測値をテーブル４５に記憶し、予め設定された異常温度の閾値と光ファイバ６の各区間の温度を比較し、この比較結果を基にケーブル１２の状態を判定（正常か温度異常（高温警告を発報が必要かを判定））し、ケーブル１２の状態をテーブル４１に記憶し、テーブル４１の情報を判定結果として表示部４６に出力する。

なお、正常か温度異常かだけでなく、前回の値と今回の値との差分の閾値を設けて、例えば温度上昇中などを判定してもよい。

制御部４８は、予め設定された異常温度の閾値と光ファイバ６の各区間の温度を比較した結果、閾値を超えた温度の区間に存在するケーブル１２を特定し、ケーブル１２の状態を報知する。

表示部４６は、制御部４８から出力された表示情報を表示する。この例では、表示部４６には、制御部４８による判定結果が結果表示画面４６ａとして表示される。つまり表示部４６は、制御部４８の特定部５１により温度が異常なケーブルとして特定されたケーブルを報知する報知部として機能する。

（作用）
続いて、上記各テーブル４１〜４５と図１１のフローチャートを参照してこの電路温度監視システムの動作を説明する。
この電路温度監視システムの場合、例えばトレイ＃１００（図３参照）上に仮想ポイントとして例えば点Ａ〜点Ｆを設定し（図１１のステップＳ１０１）、テーブル４２に点Ａ〜点Ｆの情報を記憶する（ステップＳ１０２）。

トレイ＃１００上に複数本のケーブル１２（図３ではケーブル番号Ａ００１〜Ａ００５）を布設し、さらに布設したケーブル１２の上に、図７に示すように、各点Ａ〜点Ｆを通るように光ファイバ６を蛇行させて一筆書きで布設し、布設した光ファイバ６の距離（元距離および連結距離）をメジャーなどで計測する（ステップＳ１０３）。

計測後、ＰＣ４において、計測した光ファイバ６の距離（元距離および連結距離）を入力部４７より入力すると、制御部４８は、入力された光ファイバ６の距離（元距離および連結距離）と仮想ポイントとを対応付けてテーブル４３に記憶する（ステップＳ１０４）。

また、入力部４７よりトレイ＃１００上に布設したケーブル１２のルートに関する情報（ケーブル番号、順番、トレイ、仮想ポイント（点））が入力されると、制御部４８は、入力されたケーブル１２のルートの情報をテーブル４４に記憶する（ステップＳ１０５）。

このテーブル４４のルート情報を基に、トレイ＃１００上の仮想ポイント（点）で区切られた区間を通過しているケーブルを特定することができる。このテーブル４４の例では、例えば点Ａと点Ｂとの間の区間を通過しているケーブルは、ケーブル番号「Ａ００１」、「Ａ００２」、「Ａ００３」、「Ａ００４」であることが特定できる。

ステップＳ１０６以降は、温度監視シーケンスである。
光ファイバ温度計３により計測された光ファイバ６の距離毎の温度が入力されると（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、制御部４８は、入力された光ファイバ６の距離毎の温度をテーブル４５に記憶する（ステップＳ１０７）。

光ファイバ温度計３からは、所定時間間隔でサンプリングされた光ファイバ６の距離毎の温度が入力されるので、制御部４８は、入力された距離毎の温度でテーブル４５の情報を更新する。

制御部４８は、テーブル４５の情報を基に、距離毎の温度の状態を判定する（ステップＳ１０８）。

具体的には、制御部４８は、テーブル４５の温度を距離毎に読み出して、予め設定されている閾値と比較し、テーブル４５から読み出した距離毎の温度が閾値を超えている場合は温度の状態が通常よりも高い状態、つまり高温と判定する。また温度が閾値を超えていなければ、正常と判定する。

この判定の結果、距離毎の温度が閾値を超えている場合、制御部４８は、光ファイバ６の距離毎の情報とテーブル４３、４４、４５の内容から、温度の状態が通常とは異なる（異常な温度の）ケーブル番号を特定する（ステップＳ１０９）。

具体的には、予め設定されている閾値が１２°Ｃとすると、制御部４８は、テーブル４５の内容を参照した結果、閾値を超えている温度の区間は、距離「５２ｍ」〜距離「９５ｍ」までであり、この距離（区間）「５２〜９５」を読み出す。

続いて、制御部４８は、距離（区間）「５２〜９５」をキーにしてテーブル４３を検索し、該当する光ファイバ６の区間を決定する。このテーブル４３の例では、対象の区間は、点Ｃ〜点Ｄ、点Ｃ〜点Ｅ、点Ｅ〜点Ｆとなる。

次に、制御部４８は、テーブル４４を参照して、決定した区間の点Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの全てを通過しているケーブル番号を特定する。このテーブル４４の例では、ケーブル番号「Ａ００５」が特定される。

このようにしてケーブル番号を特定すると、制御部４８は、テーブル４１の該当ケーブル番号のレコードにケーブルの状態として高温を示すフラグ、例えば「高温警告」などを記憶し、そのテーブル４１の情報を表示部４６に出力することで、表示部４６に結果表示画面４６ａ（図４参照）を表示し、特定したケーブルの異常を報知する（ステップＳ１１０）。

以上の説明では、温度の異常を予め設定した閾値を超えたことで判定したが、これは判定方法の一例であり、本特許は判定方法をそれに限定するものではない。例えば、温度の時間当たりの変化率や、温度変化の変動率などが予め設定した値を超える場合などの判定方法が応用できる。

（効果）
このようにこの実施形態の電路温度監視システムによれば、仮想ポイント（点Ａ〜点Ｆ）を設定したトレイ２に布設した複数のケーブル１２の上に１本のセンサ用の光ファイバ６を蛇行させて配置し、光ファイバ６から計測した区間毎の温度を基に温度が異常な仮想ポイントを抽出し、抽出した全ての仮想ポイントを通るケーブル１２を特定するので、センサ用の光ファイバ６を用いて複数のケーブル１２が布設されたトレイ２（電路）から温度が異常なケーブル１２を低コストに特定することができる。

上記実施形態では、光ファイバ６を用いて温度を計測する計測形態については言及していないが、光ファイバ６を一筆書きで配置する際の光ファイバ６の形態として２つある。一つは一端に反射面を設け、他の一端を光ファイバ温度計３に接続し片側から光を照射する形態である。他の一つは光ファイバ６の両端を光ファイバ温度計３に接続し両側から光を射出する形態である。これらどちらの形態を用いてもよい。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また上記実施形態に示したＰＣ４の各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで本発明を実現してもよい。

２…ケーブルトレイ（トレイ）、３…光ファイバ温度計、４…ノートブック型コンピュータ（ＰＣ）、６…光ファイバ、１１…機器、１２…電力ケーブル（ケーブル）、４１〜４５…テーブル、４６…表示部、４７…入力部、４８…制御部、４９…判定部、５０…抽出部、５１…特定部。

Claims (6)

1. 複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計と、
   前記光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に記憶する第１記憶部と、
   前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する第２記憶部と、
   前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶した第３記憶部と、
   前記第１記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する判定部と、
   前記第２記憶部を参照して、前記判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する抽出部と、
   前記第３記憶部を参照して、前記抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する特定部と
   を具備する電路温度監視システム。
2. 前記特定部により特定されたケーブルを報知する報知部をさらに具備する請求項１記載の電路温度監視システム。
3. 複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に記憶する第１記憶部と、
   前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する第２記憶部と、
   前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶した第３記憶部と、
   前記第１記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する判定部と、
   前記第２記憶部を参照して、前記判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する抽出部と、
   前記第３記憶部を参照して、前記抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する特定部と
   を具備する電路温度監視装置。
4. 前記特定部により特定されたケーブルを報知する報知部をさらに具備する請求項３記載の電路温度監視装置。
5. 複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計が接続された電路温度監視装置における電路温度監視方法において、
   前記光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に第１記憶部に記憶し、
   前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて第２記憶部に記憶し、
   前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを第３記憶部に記憶し、
   前記第１記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定し、
   前記第２記憶部を参照して、判定した温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出し、
   前記第３記憶部を参照して、抽出した全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する
   電路温度監視装置における電路温度監視方法。
6. 特定したケーブルを報知する請求項５記載の電路温度監視装置における電路温度監視方法。

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