JPH04262271A - 電路監視装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力送電線又は変電
所の母線等の架空電路の動作パラメータを検出する電路
監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送電線等の架空電路の高電圧が充電され
た部分の導体電流又は導体温度等の動作パラメータを検
出する手段としてセンサ及びその検出データを例えばデ
ジタル信号等に変換し、送信する送信手段からなる送信
部を導体部分に取付け別の場所に設置した受信装置にて
受信する電路監視装置があるが、この装置のセンサ及び
送信部は高電圧が充電された部分に取付けられているた
め、その動作電源の電力を地上から供給することが困難
であり、従来は導体に流れる電流による磁界から電源電
力を得る方式であった。図７は従来の電路監視装置の導
体電流を検出するための送信部の導体に取付けられた状
態を示す断面図である。図において１は電流が流れてい
る架空電路の導体、２は導体１の周囲にできる磁界から
電源に供給する電流をとり出す電流変成器で２ａは鉄心
、２ｂは二次コイルを示す。３は電流変成器２で得られ
た電流を後述の処理送信部の電源に適する電圧例えば直
流１２Ｖ程度に変換する電圧変換器、４は導体１に流れ
る電流値を検出する検出コイル、５は検出コイル４から
検出した電流値を例えばデジタル信号等に変換する手段
及びその変換された信号を無線で送信する手段を含む処
理送信部を示す。６は各部品２〜５を遮蔽するシールド
リングである。７は電路の電圧の影響を受けない別の場
所に設置された処理送信部５より送信された信号を受信
する受信装置である。

【０００３】このように構成された従来の電路監視装置
は架空導体の適当な部分に導体１の周囲をとりまくよう
にして各部品を配置し、導体１に固定して取付けられて
いる。つぎに電流を測定する場合について説明する。検
出コイル４は導体１の電流に比例した電流出力を生じ処
理送信部５において例えばデジタル信号等に変換し、信
号電波として送信する。送信された信号は別の場所に設
置された受信装置７により受信し、これを電路の計測、
制御装置に伝送して上記導体１の電流の計測、及びその
計測値に基づいた電力系統の制御が行なわれる。３相電
線路における電流計測の場合通常は３相の各導体に上記
電路監視装置が設けられている。以上のような構成の電
路監視装置は導体１に流れる電流によって生じる磁界の
強さが電流の大きさに比例することより電流変成器２か
ら得られる２次電圧も導体１の電流に応じて変化し、安
定した電源ではない。特に短絡事故等が発生した場合に
は、通常の電流の数十倍になることがある。このような
場合には電流変成器２の鉄心２ａは磁気飽和状態となり
、２次側に発生する電圧は導体電流の位相が反点する点
において尖鋭な波形となりその波高値は、異常に高くな
り、装置の絶縁破壊につながる恐れが予想される。又、
導体電流が小さくなった場合には必要な電源容量が不足
する場合がある。

【０００４】そこで例えば特開昭６３−１９８８７９　
に示された従来の装置によれば上記問題点に対し、電流
が小さいときに十分な二次電圧が得られるように鉄心の
磁気抵抗を低くするように配慮し、大電流場合には磁気
飽和を抑制するために一次側磁心に対して磁気的シャン
トとして働く構成の二次側磁心を設ける等の対策がとら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるにこのように導
体電流より電源を供給するようにした従来の電路監視装
置では広範囲の電流の変化に対応して複雑な対策をとる
必要があり、又、導体電流が流れていない場合には供給
すべき電力が得られず、さらに電流が流れ始めた瞬間に
は電源電圧の上昇に時間的な遅れがあるため装置が動作
しないことがある。

【０００６】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので安定した電源を備えた電路監視装置を得
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電路監視
装置は動作パラメータを検出する導体の周囲に導体と絶
縁して取付けた電極と、この電極に流れる充電電流を電
源に適する電圧に変換する変換手段と、導体の動作パラ
メータを検出する検出手段と、上記電圧変換手段の出力
を電源として動作し、上記検出データを信号に変換し、
送信する送信手段及びその信号を受信する受信装置から
なる。

【０００８】

【作用】上記に示す構成において電極には導体に電路電
圧が充電された場合に大地及び隣接相との間に標遊静電
容量に対する充電電流が流れ込むがこの充電電流を電圧
変換手段に導き、その出力を送信手段の電源とし、上記
導体に取付けられた動作パラメータ検出手段の検出デー
タを送信手段によって信号変換を行い送信し受信装置に
て受信することにより、電路監視装置として安定して運
転することができる。

【０００９】

【実施例】実施例１． 以下この発明の一実施例について図によって説明する。 図１はこの発明による電路監視装置を送電線に適用した
一実施例を示す断面図、図２はその電極部分の正面図で
ある。図１，図２において８は送電線の導体１と大地及
び隣接相の間に流れる充電電流をとり出すための電極で
取付けを考慮して上下に２分割されている。９は電極８
を導体１に絶縁して取付けるための支持がいしで、電極
８の長さを考慮して導体１の長さ方向に２組設けられて
いる。各組の支持がいし９は、導体１を挟んでその上下
に配置されそれぞれの一端が導体１に接し、他端が電極
８に接している。１０は電極８に流れる充電電流を処理
送信部５の電源として適する電圧に変換する電圧変換手
段、１１は電極８と電圧変成器１０を接続する接続リー
ドを示す。その他の構成は図７に示す従来装置の構成と
同一のため説明は省略する。三相電線路に適用される電
路監視装置で電流を検出することを目的とする場合は通
常各相に取付けられる。図３は図１に示す電路監視装置
を３相電線路に適用した場合の導体１、電極８と隣接相
の相互の標遊静電容量の分布図である。１ａ，１ｂ，１
ｃは導体１のそれぞれａ相，ｂ相，ｃ相を示し、８ａ，
８ｂ，８ｃは電極８のそれぞれａ相，ｂ相，ｃ相を示す
。Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃは各相の導体１ａ，１ｂ，１ｃと電
極８ａ，８ｂ，８ｃとの間の静電容量を示す。Ｃａｏ　
，Ｃｂｏ　，Ｃｃｏ　は各相の電極と大地の間の静電容
量を示す。Ｃａｂ　，Ｃｂｃ　，Ｃｃａ　は隣接する各
相の導体相互間の静電容量を示す。

【００１０】このように構成された本発明による装置に
おいて各相の電極８ａ，８ｂ，８ｃから大地及び隣接相
に対して、各々の標遊静電容量、及び電圧に比例した充
電電流が流れる。充電電流は対地静電容量Ｃａｏ　，Ｃ
ｂｏ　，Ｃｃｏ　に対しては各相の相電圧，Ｃａｂ　，
Ｃｂｃ，Ｃｃａ　に対しては各相の間の相間電圧に比例
して流れる。監視装置に必要な電源容量は構成によって
差はあるが、５ＶＡ程度で動作する装置も可能である。 例えば２７５ＫＶ　の気中変電所において、導体１の相
間距離Ｗを３．５（ｍ）対地距離Ｈを９（ｍ）　，導体
１の直径ｄを０．０６ｍ　、電極８の直径Ｄを０．１５
ｍ　長さＬを１．５ｍとし、ａ相の場合について具体的
にａ相の場合の充電電流を求めるとつぎのようになる。

【００１１】

【数１】 Ｃａｏ　，Ｃａｂ　，Ｃｃａ　の各静電容量に対する充
電電流をそれぞれｉａｏ　　，ｉａｂ，ｉｃａ　　とし
電源周波数ｆ＝６０（Ｈｚ）とし、電路の電圧Ｅを２７
５０００（Ｖ）とするとつぎのようになる。

【００１２】

【数２】 電極８ａに流れ込む充電電流ｉａはｉａｏ　　，ｉａｂ
　　，ｉｃａ　　をベクトル和した値でありつぎのよう
になる。

【００１３】

【数３】 この充電電流ｉａ＝２．４ｍＡ　で５ＶＡの負荷をとる
ためには分圧電圧ｖを約２０００Ｖに調整できるよう電
圧変成器１０の一次側インピーダンスを設計することに
より必要な容量を確保することができる。電源周波数ｆ
＝５０Ｈｚの電路に適用する場合は充電電流ｉａｏ　　
は約２ｍＡとなり分圧電圧ｖは２５００Ｖに調整する事
で５ＶＡの容量は確保できる。

【００１４】上記充電電流が入力された電圧変換手段１
０は電路監視装置に適する電圧、例えば１２Ｖ程度に変
換し、これが処理送信部５の電源となる。処理送信部５
は検出コイル４に検出された導体１の電流データの信号
化処理を行って送信する。受信装置７はこれを受信する
ことにより安定して電流データが得られる。尚、検出コ
イル４に変えて温度検出センサとし、処理送信部５を温
度データの処理機能をもった処理送信部とすることによ
り導体温度の電路監視装置となる。

【００１５】実施例２． 上記実施例１では電極８を露出したまま導体１に支持が
いし９を介して取り付けた構造であったが、屋外の気中
変電所においては、電極８、支持がいし９に塵芥が付着
して汚損することが考えられ、汚損した状態で降雨等に
より支持がいし表面が湿潤状態となると充電電流が漏洩
し、電圧変換手段１０に必要な電流が流れ込まなくなる
ことが考えられる。このような問題点を解決する他の実
施例について説明する。図４は、この発明による他の実
施例の縦断面図、図５は図４の電極部の横断面図を示す
。 図４，図５において１２は充電電流をとらえる電極で導
体１への取付を容易にするために半円形に分割された一
対で一つの電極を構成している。そして、このように構
成された電極が導体１の長さ方向に分割されて２個設け
られている。１３は電極１２の表面が汚損し漏洩電流が
流れないように電極の全面を覆ったエポキシ注型樹脂等
でできた絶縁物、１４は導体１の長さ方向に分割された
電極１２を相互に接続するリード線で表面は絶縁物１５
で覆い外気と遮断している。１６は電極１２と接続した
あと、その部分が外気にさらされないようにするための
絶縁性コンパウンドを示す。

【００１６】このような構成の電極は、外気にさらされ
ることがなく、表面が汚損湿潤状態となっても漏れ電流
が流れないため電圧変換手段１０への電流は確保でき監
視装置としての電源容量が不足することはない。

【００１７】また、電極を図４に示すごとく導体の長さ
方向に分割することにより導体の曲った部分に取付ける
ことも容易となる。

【００１８】実施例３． 上記実施例では電路が半導体の場合を想定して導体１の
側面に電圧変換手段１０を固定する構成としたが電圧変
換手段１０は鉄心とコイル等で構成されており導体１に
流れる電流が大きくなり周囲の磁界が強くなって、電圧
変換手段１０の鉄心部分が磁気飽和をおこし微小な標遊
容量に対する充電電流で充分な二次電圧が得られなくな
ることが考えられる。通常、電路の導体は電流が大きい
場合あるいは電圧が高くなる公称電圧２２０ｋｖ以上の
場合は２本以上の構成となっている。

【００１９】３番目の実施例として、同一相が複数の導
体で構成されている場合について具体的に説明する。図
６において２本の導体には同一相の電圧が充電され各導
体にはほぼ等しい同相の電流が流れておりその中間部は
各導体の磁界が相殺され、影響の少ない領域である。こ
の部分に本発明による電路監視装置の電圧変換器１０及
び処理送信部５が配置され、導体１に流れる電流による
磁界の影響を少なくしている。又、その周囲に導体１を
囲むようにして電極８を配置すれば周囲長さが長くなり
大地との間、及び隣接相との間の標遊静電容量が大きく
なり、電極長さを短くすることができる。検出コイル４
は、２本の導体を囲むように配置することにより導体電
流に比例した電流データが検出される。又検出コイルを
導体毎に取付け２次コイルを直列に接続することにより
１個の検出コイルの場合と同じ２次電圧が得られる。導
体数が３本以上となる場合においても各導体に流れる電
流はほぼ等しく、各々の導体の磁界が相殺される電磁的
中性点に電圧変成器１０及び処理送信部５を配置するこ
とにより導体電流による磁界の影響を受けない安定した
電路監視装置となる。

【００２０】

【発明の効果】上記説明のとおり本発明によれば導体の
周囲に絶縁して配置した電極流れる充電電流を処理送信
部の電源に利用しているため導体電流が流れていない電
路が無負荷の状態においても、短絡事故時の短絡電流が
流れている状態においても電路監視装置として安定して
運転ができる。

【００２１】また、電極表面を絶縁物で覆うことにより
降雨等の湿潤時においても充電電流は漏れることなく電
圧変換手段１０に流入し、安定した電源となる。さらに
、電極を長さ方向に複数に分割し、周方向を半円形に分
割すれば導体の屈曲部にも容易に取付けられる。

【００２２】さらに、１相当り２本以上の復導体となる
電線路に適用する場合は１相毎に構成される導体の電磁
的中性点に電圧変換手段１０及び処理送信部５を配置す
ることにより、導体電流による磁界の影響を受けること
がない安定した電路監視装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる電路監視装置の実施例１の側
断面図である。

【図２】図１に示した電路監視装置の電極部分の正面図
である。

【図３】この発明に係わる電路監視装置の電極部分から
見た標遊静電容量の分布図である。

【図４】この発明に係わる電路監視装置の電極部分の実
施例２の側断面図である。

【図５】図４に示した電極部分の正面図である。

【図６】この発明に係わる電路監視装置の電極部分への
電圧変換手段及び処理送信部の配置を示す実施例３の断
面図である。

【図７】従来の電路監視装置の側断面図である。

【符号の説明】

１　　導体 ２　　電流変成器 ３　　電圧変成器 ４　　検出コイル ５　　処理送信部 ６　　シールドリング ７　　受信装置 ８　　電極 ９　　支持がいし １０　　電圧変換手段 １１　　接続リード １２　　電極 １３　　絶縁物 １４　　接続リード線 １５　　絶縁 １６　　コンパウンド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　動作パラメータを測定すべき導体の周
   囲にこの導体と絶縁して配置された電極と、この電極に
   流れる充電電流を電圧に変換する電圧変換手段と、上記
   導体の動作パラメータを検出する検出手段と、上記電圧
   変換手段の出力を電源として動作し上記動作パラメータ
   を検出する検出手段の検出データを送信する送信手段と
   、上記送信された信号を受信する受信装置からなる電路
   監視装置。
2. 【請求項２】　　上記電極は上記導体の長さ方向に複数
   に分割されたことを特徴とする請求項１に記載の電路監
   視装置。
3. 【請求項３】　　１相の導体が複数の導体により構成さ
   れ、これらの導体の電流による磁界が相互に相殺する電
   磁的中性点に少なくとも電圧変換手段を配置したことを
   特徴とする請求項１に記載の電路監視装置。