JPH02105075A - 雷撃点標定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力の送配電系統に係り、特に言落時の実測
データ、落雷地点と部位の損傷有無を診断するのに好適
な落雷地点標定システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、落雷現象は気象条件により不規則的に送電系統へ
落雷するが、送電線の距離が数百Ｋｍと長く、経済的に
観測できていない。現在、変電所構内の入口端の避雷器
（アレスター）の動作電流を測定し、落雷侵入の大きさ
を推定して、落雷点の送電線をヘリコプタ−などでパト
ロール巡視して該当個所の損傷の有無をチエツクしてい
る。

また、近年、送電線鉄塔の懸垂碍子毎にアレスターを設
は落雷エネルギーの吸収技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、従来は落雷による送電線へのサージ電圧侵
入は、ある程度予測して、変電所構内の入出力端側にア
レスターを設け、主機のしゃ断器や変圧器の絶縁耐力以
下でサージエネルギーをアレスターで大地へ放出する絶
縁設計を行い主機の絶縁破壊を保護している。しかし乍
ら、サージ電圧侵入は急しゅんで数μｓと短かいので、
一般に公知の電圧（Ｖ）−時間（シ）特性より、アレス
ターが動作して大地へ放出する以前に主機側で放電して
しまう事故例が後をたたない。その原因は、落雷のエネ
ルギーが気象条件で不規則なバラツキがあるのに拘らず
、実測データがないため推定値よりも予想外のバラツキ
がある為である。尚、この種の装置としては、特開昭５
９−１３６６４号公報を挙げることができる。

本発明の目的は、落雷エネルギーを実測モニターし、か
つ該当部位を検出して、損傷の有無をもデータ収集する
ので、遠隔地に分散する各鉄塔の状況を一個所で集中モ
ニターでき、実測データによるサージ電圧侵入のバラツ
キを蓄積できるので、変電所構内の主機の絶縁設計もよ
り確実にすることができる落雷地点標定システムを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、電力系統の送電線の鉄塔内に、゛ｍ光検出セ
ンサにより場所を確定し、併せて電圧・電流のピーク値
を記録すると共に、サージ侵入完了後のゆとりある時間
経過後に、該当個所の懸垂碍子表面の損傷有無を外観モ
ニター機によりデータ収集し、電圧・電流値と外観デー
タとを送電線負荷側に逐次伝送し、負荷端の任意の場所
でデータ復元することにより達成される。

〔作用〕

鉄塔内に送電線の直角方向に雷光検出センサと該当の懸
垂碍子の外観モニター機とを配置して得るデータと、懸
垂碍子のアース側碍子点の１部より容量比で検出する電
圧センサと鉄塔接地線より変流器方式で検出する電流セ
ンサとを処理する計測部と、ｎヶの鉄塔間に送電方向に
直列的にデータ転送する伝送部とにより、落雷地点を位
置と計測データとを正確に実測することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。鉄塔
１の上部には架空地線２を設け、送電線４は１回路３相
分あるので、各々懸垂碍子３で支持する。図では２回路
３相分を示している。

架空地線２は鉄塔の枠に沿って大地側へ接地線５として
アースしている。鉄塔１は大地側には４脚でコンクリー
ト土台上に固定されている。センサ箱８は送電線の直角
方向に配置して懸垂碍子３の外観モニター機視野域１１
を確保する。電圧センサ６は懸垂碍子３のアース側の１
ケの碍子点より引き出し対地静電容量比の対地分担電圧
として検出する。電流センサ７は接地線５を主とし、４
脚ベース部しこも電流センサを取付ける。これは、殆ん
ど９０％以上の電流は接地線５を介して大地に流れるが
、４脚分に分流する電流も検出し、合計大地電流を正確
に１ｎｌＪ定するためである。

センサ箱８はケーブル１６により計ｄｊす伝送部９に入
力する。送電方向に伝送信号１０が光あるいは電流で図
示していない同程の次の鉄塔へ伝送される。

第２図はセンサ箱８の説明で、ケース内の小窓１２の内
側に雷光検出センサ１３と外観モニター機１４たとえば
カメラとを配置する。以上により、懸垂碍子３の表面は
外観モニター機視野域１１に入れる。その部位の詳細を
第３図に示す。

鉄塔１に吊り下げられた懸垂碍子３の両端はアークホー
ン１９があり、先端下部に充電された送電線４が固定さ
れている。電圧センサ６は懸垂碍子３の鉄塔１側の１ケ
の碍子部位より検出線を引き出すと、送電線４の電圧は
直列の碍子で接地されている為、碍子１ケの容ｆｆｉ　
Ｃｌの直列接続だから、ΣＣｌ　／　ＣＩとして容量比
検出できる。もし、鉄塔１に落雷すると、そのサージ電
圧でアークホーン１９間に雷撃パス２３を生ずるが、一
般に内側がアース電界に近い為、碍子表面が多少沿面パ
スした空間放電を生ずる。故に、懸垂碍子３の内側を特
にモニターする必要がある。

外観モニター機１４のレンズ口径と外観モニター機視野
域１１との関係を点線に示したが、それをさえぎらない
範囲の小窓１２を設けてフィルター２０で封する。雷光
検出センサ１３は外観モニター機１４とフィルター２ｏ
との間の上部側に配置して、平常時の太陽光などで誤動
作しないようにする。

ケース内にファン２２とヒータ２１を設けであるが、こ
れは外気温度変化に対し、ケース内の電子機器を保護す
る為の一定温度制御用の目的の為である。

なお、カバー２３が図示のような形状としたのは雨・雪
が積もったのちすべりおちる構造形状としている。

このシステムにおいて、センサ箱８は、′１ｔ！圧検出
センサ６のデータ（Ｄｚ）と゛工光センサ１３のデータ
（Ｄ１）と外観モニター機１４のデータ（Ｄａ）を制御
部１５に入力処理後、ケーブル１６で計測伝送部９へ接
合される。

本実施例によれば、センサ箱８は雷光のみを検出してお
り、太陽光による誤動作はなく、ケース内に電子機器を
収納し、気象変化や侵入サージに対して影響されにくい
構造としたので、安定的で誤動作がない効果がある。

第４図は計謂伝送部９の機能ブロックを示したもので、
雷光検出センサ１３は、第２図では６ケの入力データ（
Ｄ１）となるので、インターフェイス２４でケーブル１
６を介して計測部１７のマイコン（ＭＰＵ）に取込む。

電圧センサ６のデータ（Ｄｚ）と電流センサ７のデータ
（Ｄ４）とは瞬時の数μｓであるので、−度高速メモリ
２５に記憶させたのちゆっくり計測部１７で読み出す、
雷光センサ１３のデータ（Ｄ１）入力の時のみ計測動作
スタートし外観モニター機１４のデータ（Ｄａ）を有効
として計測部１７が識別して後刻ゆっくり取込む。

以上のデータＤ１＋　Ｄｚ　、Ｄａ　＋　Ｄａは伝送部
１８に送られるが、送電方向への伝送中継の役目もある
ので、受信（Ｒ）と送信（Ｓ）とで構成し。

伝送信号１０を発生する。この伝送信号は図示では空間
光伝送方式を図示しているが、第２図の架空地線２が光
伝送路を有していれば、それに重畳させてもよい、また
、指向性の強いマイクロ波伝送器でもよい。

本発明によれば、瞬時データの電圧・電流は高速メモリ
で記憶するので、データの取りこぼしがなく正確であり
、外観モニターの画像データは、雷サージ侵入完了後に
計測スタートしており、雷光を計測することなく、碍子
表面のみを正確に測定できるので、瞬時の多量データを
容易に処理する為、安価につくれる効果がある。

第５〜６図は鉄塔１の直列伝送方式を説明したもので、
鉄塔１−１に設置されたセンサ群１３−６−１４−７と
制御部１５と計測部１７と伝送部１８とは、伝送信号１
０により直列的に負荷端２８に伝送される。伝送信号は
電源端２７より負荷端２８へ送電々力方向と同じとし、
負荷端２８側で伝送信号１０−ｎを１８で受けて計測部
１７のマイコン（ＭＰＵ）で処理して、デイスプレィ２
６Ａやプリンター２６Ｂでデータ復元して標定ａ　ａｌ
’ｌデータを得ることができる。

第６図では、雷撃パス２３がし１時刻に鉄塔１−１で生
じた場合、電圧センサ６のデータは定格電圧に急しゅん
に重畳する。電流センサ７のデータは接地線５に流れた
Ｔｉ撃電電流測定する。雷光センサ１３は同時に設けで
ある時間オクレｔｄ後に外観モニター機１４の多量の画
像データをゆっくり計測する。

一方、鉄塔１−２ではｔ２時刻後に電圧センサ６のみが
急しゅんなサージ電圧を記憶するが、雷光センサ１３は
不動作なので、落雷地点ではないと判る。

次の鉄塔１−３ではｔ３時刻後に同じく電圧センサ６の
みがサージ電圧を記憶する。以下鉄塔１−ｎではサージ
電圧も減衰しながら伝播し負荷端２８に至る。第７図は
、負荷端側２８の構成例で、懸垂碍子３を２ヶ使って送
電線４を構内に引込むが、入口にはアレスター２８を配
置した後に開閉機器２９に送電されているのが一般であ
る。

したがって、アレスター２８の電流や開閉機器の電流は
容易に変流器ＣＴで計測しており、電圧は図示のないＰ
Ｄ（ポテンシャルデバイス）により計測しているので、
構内のサージ′重圧値やアレスターの動作電流は構内針
ｄ１ｑ器３０で計測できるので制御部１７に入力しても
よい。

第８図は鉄塔間の送電線インピーダンスの等価回路を示
したもので、分布定数回路３１の直列接続で表現できる
。故に、鉄塔１−１で雷撃バス２３を生ずると定格電圧
Ｖｒ＋に対しサージ電圧Ｖ　ｐ　ｒとなり、その電圧が
鉄塔間を移行する毎にＶＰ２−　Ｖｐｎと減衰してゆき
、負荷端２８のアレスター２９の位置に入る電圧は、Ｖ
　ｐ　ｎとなる。一方、アレスター２９の個有のＶ−を
特性の上側斜線部は、アレスター動作領域となっており
、Ｖ　ｐ　ｎ　”■Δ点でアレスターが動作し、サージ
電圧のエネルギーを大地へ放出する結果、電圧は急激に
定格電圧ＶＲに至リアレスターの後方にある開閉機器２
９を絶縁保護することができる。

以上の如＜、Ｖｐｚ〜Ｖ　ｐ　ｎのサージ電圧の実測値
があれば、負荷端２８のアレスターの最適Ｖ−を特性を
選択することができるので、系統の絶縁協調設計が経済
的にバランスをとることができる。

また、第９図のように）懸垂碍子３が２ケある場合も外
観モニター機視野域１１は限定できるので、落雷地点の
碍子の損傷有無のデータをうろことができる。

本発明によれば、長距離区間の鉄塔間隔毎にセンサ・計
測伝送部を有して直列的に負荷端側で測定して、落雷地
点の位置、電圧の電流値及び碍子の損傷チエツクも行な
えるので、瞬時の落雷データを実測し絶縁協調を経済的
に行なえることと保守パトロールの省力化ができる効果
が得られる。

なお５本発明の一変形例として、負荷端側の発変電所構
内の鉄塔内に配置し、直撃雷や侵入雷サージを実測して
落雷地点部位の碍子の損傷有無もモニターすることがで
きる。

また、配電系統の構内出口部と鉄柱間に本発明システム
を適用することによっても同様の効果が得られる。

また、第２図において、センサ箱８内の外観モニター機
を１ケとして、送電線４の直角方向の両サイド側をモニ
ターする為に、約１８０度の回転機構を外観モニター機
１４の雲台に設ければ経済的になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、長距離区間の送電系統の鉄塔毎につい
て、雷撃点と電圧・電流計測および該当部位の碍子の外
観損傷の有無のモニターデータを負荷端の一個所でオン
ライン的に実測監視できるので、遠隔診断と雷撃データ
とを正確に容易に行なえる雷撃点位置標定かできる効果
がある。

また、長距離に分散した保守点検が位置映出しているの
で、急行して修復し信頼性で重要なダウンタイムを短縮
する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である送電線に使用した雷撃
点標定システムの斜視図、第２図は第１図に使用したセ
ンサ箱および鉄塔の側断面図、第３図は第２図で使用し
たセンサ箱の詳細図、第４図は第３図の機能ブロック図
、第５図は第１図の伝送システム構成図、第６図は第１
図の計測データの読取り説明図、第７図は負荷端側との
リンケージ説明図、第８図は絶縁協調説明図、第９図は
懸垂碍子部の説明図である。 ６・・・電圧センサ、７・・・電流センサ、８・・・セ
ンサ箱。 ９・・計測伝送部、１３・・・雷光検出センサ、１４外
観モニタ一機、２５・・・変速メモリ、３０・・構内測
定器。 率（図 λ ｑ−ｉｔ濠１１１云氏モギ 粥３巳 束午図 第Ｓ図 １−１１−２１−ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統であつて、送電線懸架の鉄塔において、雷
   撃点を標定するために鉄塔内に雷光検出センサと該当懸
   垂碍子の外観モニター機とを配置して得るデータと、懸
   垂碍子の接地端の１碍子の点より容量比により検出する
   電圧センサ部と鉄塔の接地線に流れる雷電流を検出する
   電流センサ部とのデータとを取込み処理する計測部と、
   ｎケの鉄塔間の送電方向にデータ転送する伝送部とを備
   えたことを特徴とする雷撃点標定システム。 ２、電力系統であつて、雷撃点を検出する雷光検出セン
   サの動作後に、遅れて該当部位の雷撃懸垂碍子部位の損
   傷の有無を判定する外観モニター機のデータと、雷電流
   又は雷電圧を高速的に記憶したデータとを、雷撃終了後
   に送電方向に直列的にデータ転送する送受信部と、負荷
   端の最終点でデータ復元する装置とよりなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の雷撃点標定システム
   。 ３、雷撃点検出部であつて、送電線固定の懸垂碍子部を
   検出視野内に導びくケースの小窓を通して外観モニター
   機を設置し、小窓と外観モニター機との間の上部側に雷
   光検出センサを配置したセンサ箱を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の雷撃点標定システム。 ４、センサ箱であつて、ケースの小窓にフィルターを設
   けた背後に雷光検出センサと外観モニター機とを配置し
   たことを特徴とするセンサ箱。 ５、計測部であつて、雷光検出センサのデータ（Ｄ＿１
   ）と雷撃電圧（Ｄ＿２）および電流（Ｄ＿４）とのデー
   タを瞬時に取込んだ後に、数秒後に該当の外観モニター
   機のデータを取込み処理する計測部を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の雷撃点標定システム
   。 ６、センサ箱であつて、送電線の直角方向に２ケの雷光
   センサを設け、外観モニター材は１ケで約１８０度転換
   して観測するセンサ箱を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の雷撃点標定システム。 ７、電圧検出センサと雷光検出センサと外観モニター機
   とを接合したセンサ箱ユニットと、電流検出センサと計
   測伝送部ユニットとその間を光ファイバーケーブル接続
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の雷撃
   点標定システム。 ８、電力系統の送電線懸架の鉄塔内に収納したセンサ箱
   に計測伝送部とを備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の雷撃点標定システム。 ９、発変電所の構内鉄塔内に収納したセンサ箱と計測伝
   送部とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の雷撃点標定システム。 １０、配電系統の受送電端の鉄柱にセンサ箱と計測伝送
   部とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の雷撃点標定システム。