JPH0398214A - 光ファイバ複合架空地線と架空送電線の事故点検出方法 - 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、光ファイバ複合架空地線と架空送電線の事故
点検出方法に係り、特に、ラマン散乱現象が温度と関数
関係にあることと、送電線の異常時に零相電流などが架
空地線に流れて部分的に温度上昇が生じることとを利用
して、送電線の事故点を検出する技術に関するものであ
る。

「従来技術」 送電線路網の一部で鉄塔や架空地線への落雷、地絡、こ
れらに基づく逆閃絡などの電気的事故が発生した場合、
その事故点の探索を人力によって行なう労力は多大なも
のとなる。

従来、送電線路網における事故点の探索を行なうための
技術として、例えば、■特開昭６２−２０６４６５号公
報［架空送電線の故障区間標定装置］、■特公昭６３−
７６２６号公報［閃絡事故鉄塔の検出方法］、■特公昭
６３−１３１５２号公報［送電線故障遠隔監視装置］等
が提案されている。

■の技術は、地絡事故の発生に基づいて架空地線を流れ
る故障電流を光ファイバ複合架空地線を用いて目的地ま
て伝送して、電流値と位相とにより特殊の指数を求めて
演算することに関連して、故障区間の標定を行なうもの
であり、 ■の技術は、鉄塔において閃絡事故が発生した場合に、
鉄塔に流入する電流を変流器によって検出して、僚相の
比較を行なうことに関連して、閃絡事故鉄塔を検出する
ものであり、 ■の技術は、落雷等による送電線事故が発生したときに
、各鉄塔に設置された送電線事故検出器の作動信号を光
ファイバフオロトルケータに接続することにより、故障
点を標定するものであり、これらの技術は何れも落雷に
よる送電線の地絡事故が発生したときに、その事故発生
点を変電所等の遠隔地において標定可能とするものであ
る。

「発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これら■■■の各技術は、いずれも異常
現象の各項目に適合する変流器などの各種センサを、各
鉄塔あるいは鉄塔間の架空地線区間毎に多数設置してむ
くことにより、変電所等の遠隔地に検出信号を送信する
ことが可能となり、送電線路網の監視、保守ならびに発
生事故の検出等を行なうことができるが、しかし種々異
なる機能のセンサを用いる方式では、データの収集およ
び送信が複雑になり、事故点探索システムのコストが嵩
むものであった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、監視設
定区域内において、事故の発生検出を全域で連続的に行
ないかつ事故点の検出精度を向上させることのできる光
ファイバ複合架空地線と架空送電線の事故点検出方法を
提供するもので、上述の従来技術に比べてシステムコス
トを低減し得るものである。

「課題を解決するための手段」 ３ ４ 本発明に係る光ファイバ複合架空地線は、ケーブル導体
の中心部分に、信号搬送用光ファイバケーブルをケーブ
ル導体の長手方向に沿って設けてなる光ファイバ複合架
空地線において、前記中心部分またはケーブル導体の撚
線最外層の内方位置に、ラマン散乱光ファイバ線を前記
長手方向に沿って併設してなることを特徴とするもので
ある。

また、本発明に係る架空送電線の事故点檜出方法は、光
ファイバ複合架空地線に併設されたラマン散乱光ファイ
バ線の端末部から光を入射して、該ラマン散乱光ファイ
バ線中に生じたラマン散乱状態により光ファイバ複合架
空地線におけるケーブル導体の温度分布を測定し、この
測定温度分布データを信号搬送用光ファイバケーブルに
よって遠隔監視部まで伝送して、遠隔監視部において受
信信号を解析することにより、ケーブル導体に高温部が
存在するか否かを検知判別することを特徴とするもので
ある。

「作用」 光ファイバ複合架空地線にあって、ラマン散乱光ファイ
バ線の端末部から光を入射すると、ラマン散乱光ファイ
バ線内に生じるラマン散乱光の強度は塩度に依存した関
数で表され、ラマン散乱光強度から光ファイバ複合架空
地線の長手方向の温度分布が求められる。この温度分布
データは、光信号化することにより、通信のための信号
搬送用光ファイバケーブルを利用して変電所などの遠隔
監視部まで伝送可能である。

したがって、ラマン散乱光ファイバ線の布設範囲に位置
している光ファイバ複合架空地線に零相電流や地終電流
が流れて発熱現象が生じると、ラマン散乱光ファイバ線
により高温部分の検出がなされるとともに、ラマン散乱
光ファイバ線の長さ方向の位置の特定によって、事故発
生鉄塔の認定や鉄塔間の事故発生架空地線の認定がなさ
れ、事故点の標定か可能となるものである。

「実施例」 以下、本発明に係る光ファイバ複合架空地線と架空送電
線の事故点検出方法の実施例について、図面を参照して
説明する。

第１図および第２図は、本発明に係る光ファイバ複合架
空地線の二つの実施例を示している。

第１図例の光ファイバ複合架空地線１Ａ）（１Ｂは、ア
ルミ被覆鋼線を複数条撚り合わせてなるケーブル導体２
の中心部分にアルミ管３が挿入されるとともに、該アル
ミ管３の中に溝付アルミ線４が収納され、該溝付アルミ
線４の複数（３つ）の溝部５に、信号搬送用光ファイバ
ケーブル（光ファイバ線）６が挿入された構造に加え、
溝郎５の中の一つに、温度センサとしてのラマン散乱光
ファイバ線７を併設状態に収納してなるものとされる。

つまり、ラマン散乱光ファイバ線７は、アルミ管３の中
に収納された状態でケーブル導体２の長さ方向に沿って
平行にケーブル導体２の１さ分だけ併設される。

また、第２図例の光ファイバ複合架空地線ＩＢは、ケー
ブル導体２の部分がアルミｉ覆鋼線からなる撚線最外層
２Ａと撚線内層２Ｂとにより構威され、撚線内層２Ｂの
中心部分にアルミ管３が挿入されるとともに、該アルミ
管３の中に溝付アルミ線４、信号搬送用光ファイバケー
ブル（光ファイバ線）６が設けられ、撚線内層２Ｂの外
周のアルミ被覆鋼線の肩部などにラマン散乱光ファイバ
線７を接触かつ併設状態に添わせてなるものとされる。

前記ラマン散乱光ファイバ線７は、第３図に示すように
、光ファイバ素線７ａにアルミナ（ＡｒｐＯ３）などの
セラミック層７ｂを被覆し、このセラミック層７ｂの外
周に、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属層７ｃ
を設けた構戊とされている。

したがって、ラマン散乱光ファイバ線７をケーブル導体
２または撚線最外層２Ａの内部に収納状態に添わせるこ
とにより、製造時にラマン散乱光ファイバ線７をケーブ
ル導体２に組み込み易くなる。そして、ラマン散乱光フ
ァイバ線７の端末部からパルス光を入射させれば、ラマ
ン散乱光ファイバ線７内でラマン散乱か生じ、このラマ
ン散乱光の強度からケーブル導体２の長さ方向における
連続した温度分布が求められることになる。

一方、第４図は、架空送電線の事故点検出方法７ ８ を実施するための概略構成（モデル図）を示している。

架空送電線路網の事故点検出範囲は、送電側変電所と受
電側変電所との間の全域とされるが、この場合に、ラマ
ン散乱光ファイバ線７による温度分布測定可能な範囲（
長さの限界など）を勘案して、架空送電線路網を複数範
囲に分割し、分割した一つの監視範囲中に送電線用構造
物（鉄塔）８に架線状態の架空送電線９における複数の
径間（第４図にはＡ−Ｂ−Ｃで代表させた例を示す）を
含むように設定するとともに、一つの監視範囲区域内に
ラマン散乱光ファイバ線７の併設、光端局装置１０およ
び光ファイバジョイントボックス１１の設置などが行な
われる。

光端局装置１０は、ラマン散乱光ファイバ線７を利用し
た温度分布測定装置（第５図参照）１２と、この温度分
布測定装置１２による測定情報データを電気信号から光
信号に変換する電気／光信号変換器とを具備し、光ファ
イバジョイントボックス１１において、信号搬送用光フ
ァイバケーブル６に接続され、各分割監視範囲の測定情
報データ信号を例えば送電側変電所である遠隔監視部１
３に伝送するものである。

遠隔監視部１３において、光／電気信号変換器を具備す
る受信器ｌ４により受信された測定情報データは、デー
タ処理装１１５により解析判別されるとともに、ディス
プレー装置１６に表示させるなどによって随時監視され
、分割監視範囲内におけるケーブル導体２の温度分布に
変化が生じた場合には、警報の出力と事故点の記録表示
などとを行なうものである。

次いで、第５図に基づいて、温度分布測定装置１２につ
いて説明するも、ラマン散乱光ファイバ線７に接続状態
の光分岐器１７の一方のボートには光源１８が、他方の
ボートには検出系が設けられ、光源１８には光源駆動装
置｛９、パルスディレイ回路２０，パルス発生器２ｌが
接続されており、パルス発生器２１から出力された信号
はデータ処理回路２２に直接人力される一方、パルスデ
ィレイ回路２ｏで所定時間遅らされたパルス信号か光源
駆動装置ｌ９に人力される。光源駆動装置１９はこの入
力されたパルス信号にしたがって光源ｌ８を駆動し、光
源１８からは周波数ωＯのパルス光が出射され、このパ
ルス光は光分岐器１７、光ファイバジョイントボックス
１１を通ってラマン散乱光ファイバ線７の端末部に入射
される。ラマン散乱光ファイバ線７の内部では周波数ω
０のレイリー散乱光の他に、周波数ωＯωｒ（ストーク
ス光）とω０＋ωｒ（反ストークス光）の２成分からな
るラマン散乱光が生じる。

そして、ラマン散乱光ファイバ線７で生じたレイリー散
乱およびラマン散乱光の一部は光ファイバ線７を戻り、
その端末部から出射されて光分岐器１７で分岐され、さ
らに別の光分岐器２３でストークス光と反ストークス光
とに分岐され、これらの光の強度が各々受光器２４・２
５で検出され、この出力信号はデータ処理回路２２に送
出される。データ処理回路２２ではラマン散乱光ファイ
バ線７の温度を求めるとともに、パルス発生器２１から
のパルス信号と受光器２４・２５からのラマン散乱光の
検出信号との時間差に基づき距離が求められる。そして
、表示器２６において連続的にスキャンすることで、ラ
マン散乱光ファイバ線７の温度分布を通して、ケーブル
導体２の長手方向に連続した温度分布が検出されること
になる。ラマン散乱光ファイバ線７を利用すると、例え
ば測定温度範囲が−２０〜＋Ｉ５０℃、測定温度精度が
±１℃、測定距離が２　ｋｍ（分解能：１ｍ，）の性能
が得られる。

このように、ラマン散乱光ファイバ線７をケーブル導体
２に併設した光ファイバ複合架空地線１Ａ）（１Ｂ−Ｉ
Ｂであると、架空送電線９の一部に落雷などの異常現象
が発生した場合に、その発生点の検出が以下に述べるよ
うに可能となる。

〈通常状態の温度分布の検出〉 第４図に示すＡ区域ないしＣ区域を監視区域とした場合
において、監視区域内に異常が発生していない通常の状
態であると、その区域のケーブル導体２の温度は大気温
度に近似するが、このときの温度分布を随時監視してこ
れを基準値として採用する。以下に述べる異常現象検出
の説明では、便宜上、通常状態の温度分布が一ｍ（平坦
で温度差がない状態）であるとする。

〈架空地線への落雷点の検出〉 第４図におけるＢ区域の■点に、落雷事故が発生した場
合には、アーク熱によって■点におけるケーブル導体２
の温度が局部的に著しく高くなり、ラマン散乱光ファイ
バ線７が■点の近傍で加熱されて高温状態となることに
基づくラマン散乱光を生じることにより、温度分布に異
常な部分（落雷点）があることが検出される。

また、■点から大地へ流れるいわゆる地終電流は、■点
の両隣りの送電線用構造物（鉄塔）８の構或材を通って
大地に至るルートと、八区域およびＣ区域のケーブル導
体２を経由して鉄塔８から大地へ、さらに、隣りの区域
のケーブル導体２を経由するものなどに分岐する。した
がって、Ｂ区域のケーブル導体２と八区域およびＣ区域
のケーブル導体２とを比較すると、Ｂ区域のケーブル導
体２は、地絡電流が多く流れる分だけ相対的にジュール
発熱量が大きくなって高温となり、瓜度分布の異常が検
出される。

〈送電線から架空地線への地終点の検出〉第４図におけ
るＢ区域において、架空送電線９の■点から光ファイバ
複合架空地線１Ａ）（１Ｂ−１１３の■点に地絡電流が
流れる閃絡事故が発生した場合には、ケーブル導体２に
おける■点の近傍が閃絡アーク熱によって加粕されて温
度が局部的に高くなる現象と、Ｂ区域のケーブル導体２
に大きな零相電流が流れることにより相対的にジュール
発熱量が大きくなって、ケーブル導体２の温度が八区域
やＣ区域よりも高くなる現象が起こり、温度分布の異常
が検出されることによって、Ｂ区域に事故点が存在する
ことが明らかとなる。

〈鉄塔への落雷点の検出〉 第４図における■点の鉄塔８に落雷事故が発生した場合
は、■点からの地絡電流が落雷鉄塔８の構成材を通って
大地に至るルートと、鉄塔８の両側の八区域およびＢＩ
３域のケーブル導体２を通って隣りの鉄塔８、さらに、
次のケーブル導体２および次の鉄塔８を通って大地に至
るルートなどに分岐する。したがって、落雷点の両側の
Ａ区域とＢ区域とのケーブル導体２の温度が相対的に高
くなり、八区域とＢ区域との間に異常現象が生じたこと
が検出される。

く鉄塔落雷時の影響による逆閃絡の検出〉第４図の■点
に落雷が生じ、かつ、その影響を受けて■点と■点との
間に閃絡現象が発生した場合は、落雷に基づく地終電流
と、架空送電ｌｓ９の接地に基づく地終電流とが重畳し
て、鉄塔８の構成材、Ｂ区域およびＣ区域のケーブル導
体２などに電流が流れ、Ｂ区域およびＣ区域のケーブル
導体２の温度が相対的に高くなり、Ｂ区域とＣ区域との
間に異常現象が生じたことが検出される。

このように、送電線路網のどこかで落雷や地絡事故など
が発生ずると、ケーブル導体２に添わせたラマン散乱光
ファイバ線７により、異常現象の発生点が高温状態とな
る温度分布の変化が生じたことで各光端局装置１０にお
いて検出され、信号搬送用光ファイバケーブル６により
遠隔監視部｛３に温度分布情報信号が伝送され、各鉄塔
８または各径間のケーブル導体２の事故点を高い精度で
検出することができるものである。

なお、第４図例で｛亀、八区域ないしＣ区域を一つの監
視範囲としてラマン散乱光ファイバ線７を併設してこの
監視範四の温度分布を測定し、先端局装置１０や信号搬
送用光ファイバケーブル６によって遠隔地に伝送するも
のとしているが、ラマン散乱光ファイバ線７および光端
局装置１０に上る監視範囲の鉄塔８の数を任意とし得る
ことは勿論である。

「発明の効果」 本発明に係る光ファイバ複合架空地線と架空送電線の事
故点検出方法によれば、 （＋）　　ケーブル導体の中心部分またはケーブル導体
撚線最外層の内方位置に、ラマン散乱光ファイバ線を併
設しているので、ラマン散乱光ファイバ線に光を入射し
たときのラマン散乱状態を検出することにより、架空坤
線の架線全域の温度分布が検出可能となる。また、ラマ
ン散乱光ファイバ線がケーブル導体に囲まれた位置に配
されることにより、外郎から保護されるとともに、ケー
ブル導体の発熱時にラマン散乱光ファイバ線の冷却を少
なくし、温度分布の検出を容易にするものである。

（２）　ラマン散乱光ファイバ線により温度分布を測定
して、この点度分布測定データを光ファイバ複合架空地
線の信号搬送用光ファイバケーブルを利用した信号搬送
路によって遠隔監視部まで伝送し、遠隔監視部において
受信信号を解析することにより、遠隔地において架空地
線の異常現象の発生位置などの検知判別を集中管理的に
行なうことができ、架空地線の温度分布を１本のラマン
散乱光ファイバ線で測定することにより、従来技術と比
較して少ない機器で監視範囲を拡大して、労力の低減と
異常判別までの時間短縮とを図ることができる。

（３）異常発生点の検出は、ラマン散乱光ファイバ線の
温度分布検出精度に基づいて、鉄塔や架空地線の径間単
位毎またはこれよりも小単位で行なわれるため、送電線
路網の異常発生点を遠隔地において正確に標定すること
ができる。

（４）従来のように機能の異なる各種センサ等の機器を
種々用いる必要がないので、システム構成の低コスト化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る光ファイバ複合架空
地線の二つの実施例を示す横断面図、第３図は第１図お
よび第２図におけるラマン散乱光ファイバ線を拡大した
正断面図、第４図は本発明に係る架空送電線の事故点検
出方法の一実施例を示すモデル図、第５図はケーブル導
体の温度分布測定装置の例を示すブロック図である。 １Ａ）（１Ｂ−ＩＢ・・・・・光ファイバ複合架空地線
、２・・・・ケーブル導体、 ２Ａ・・・・・撚線最外層、 ２Ｂ・・・撚線内層、 ３・・・・・・アルミ管、 ４・・・・・溝付アルミ線、 ５・　溝部、 ６・・・・・・信号搬送用光ファイバケーブル（光ファ
イバ線）、 ７・・・・・ラマン散乱光ファイバ線、７ａ・・・・・
・光ファイバ素線、 ７ｂ・・・・・セラミック層、 ７Ｃ・・・・・・金属層、 ８・・・・・・送電線用構造物（鉄塔）９・・・・架空
送電線、 １０・・・・・光端局装置、 ｌ１・・・・・・光ファイバジョイントボックス、１２
・・・温度分布測定装置、 １３・・・遠隔監視部、 １４・・・・・・受信部、 １５・・・・・・データ処理装置、 １６・・・・・・ディスプレー装置、 ｌ７・・・・・光分岐器、 １８・・・・・・光源、 １９・・・・・・光源駆動装置、 ２０・・・・・・パルスディレイ回路、２ｌ・・・・・
・パルス発生器、 ２２・・・・・・データ処理回路、 ２３・・・・光分岐器、 ２４・２５・・・受光器、 第 １ 図 ５ 第 ３ 図 ７ ２６・・・ ・表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーブル導体（２）の中心部分に、信号搬送用光フ
   ァイバケーブル（６）をケーブル導体（２）の長手方向
   に沿って設けてなる光ファイバ複合架空地線（１Ａ）（
   １Ｂ）において、前記中心部分またはケーブル導体（２
   ）の撚線最外層（２Ａ）の内方位置に、ラマン散乱光フ
   ァイバ線（７）を前記長手方向に沿って併設してなるこ
   とを特徴とする光ファイバ複合架空地線。 ２、光ファイバ複合架空地線（１Ａ・１Ｂ）に併設され
   たラマン散乱光ファイバ線（７）の端末部から光を入射
   して、該ラマン散乱光ファイバ線（７）中に生じたラマ
   ン散乱状態により光ファイバ複合架空地線（１Ａ）（１
   Ｂ）におけるケーブル導体（２）の温度分布を測定し、
   この測定温度分布データを信号搬送用光ファイバケーブ
   ル（６）によって遠隔監視部（１３）まで伝送して、遠
   隔監視部（１３）において受信信号を解析することによ
   り、ケーブル導体（２）に高温部が存在するか否かを検
   知判別することを特徴とする架空送電線の事故点検出方
   法。