JPH04294231A - 高電圧架空送電線等の高電圧部の温度分布測定装置 - 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】本発明は、高電圧送電線内或いは
高電圧変圧器の如き高電圧部の温度分布を測る温度分布
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高電圧加電中の送電線温度を直接計測す
る方法としては、電線温度を検知するセンサを局部的に
設置し、その信号を無線によって地上に送信し、地上に
置かれた無線受信機で、データを受け取り、温度を計測
する方法が一般的に実用されている。この場合、高電圧
送電線に温度センサと共に、そのデータを送信するため
の計測送信回路を設置する必要がある。計測送信回路は
、送電線の強電磁界からの誘導や、防水，防雨のため金
属ケース内に収納され、電線に強固に把持され、強風に
も絶対に落下しないように支持される。一方、送電線の
温度計測範囲の最大値は、各種電線の許容温度によって
異なるが、一般的には１５０℃〜２００℃程度は必要で
あり、電線が最高温度になったときでも、電線に把持さ
れた計測送信回路は、正常に動作することが必要である
。また複数箇所を測る場合には、温度センサと計測送信
回路を複数設置する必要がある。

【０００３】ところで、複数箇所を一括測定できる温度
分布測定装置として、図７に示す光ファイバ式分布形温
度センサが一般的に実用されている。

【０００４】この光ファイバ式分布形温度センサは、光
ファイバ中の散乱光強度が温度により変化することを利
用したものであり、光ファイバに光パルスを入射し、光
ファイバ内で発生した散乱光のうち入射側に戻る後方散
乱光の強度変化を検出することにより、温度を測定する
。また、光ファイバに光パルスが入射した時点から散乱
光が入射端に到達する時点までの時間差が、２Ｌ／Ｃ（
Ｌ；光ファイバ入射端から散乱光が生じた位置までの距
離、Ｃ；光ファイバ中の光速）で表されることから、上
記時間差を検出すれば、後方散乱光の生じた位置が評定
される。

【０００５】即ち、トリガ回路７１からのトリガ信号に
より発光する光源７２から波長λ　　０　の光パルスが
出射され、光分波器５を介してセンサ用光ファイバ３ａ
に入射する。センサ用光ファイバ３ａ内で発生した後方
散乱光は、光分波器５により、その強度の温度依存性の
大きい波長λａのアンチストークス光と温度依存性の小
さい波長λｓのストークス光に分波され、それぞれ光フ
ァイバ３ｃ，３ｄを介して、受光器７４ａ，７４ｓ、増
幅器７５ａ，７５ｓ、サンプリング平均処理回路７６ａ
，７６ｓで構成されるＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉ
ｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ　）
計測回路３０ａ，３０ｓに導かれ、光ファイバに沿った
後方散乱光の強度分布が測定される。温度分布演算器７
７は、このＯＴＤＲ計測回路３０ａ，３０ｓで計測され
たアンチストークス光及びストークス光の後方散乱光強
度をそれぞれ対応する距離について比を取り、この比が
温度の関数であることを利用して、センサ用光ファイバ
３ａに沿った温度分布を計測し、この結果を表示器７８
に表示するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術のうち、温度センサと計測送信回路を設置す
る形態では、計測送信回路を金属ケース内に収納して被
測定電線に把持することから、送電線温度上昇による熱
が金属ケースを伝わって計測送信回路に伝わり、回路の
温度上昇につながる。この温度上昇は、極めて大きな値
となり、回路の発熱による動作不良の原因となる欠点が
ある。また、極めて高温に耐える回路素子を使わなけれ
ばならないので、経済的に極めて悪い装置になり実用的
でない。また、この装置では局部的な温度しか測ること
ができず、複数箇所を測定するには温度センサと計測送
信回路を複数設置しなければならないので経済的に極め
て悪い装置になる。

【０００７】一方、図７の光ファイバ式分布形温度セン
サを高電圧架空送電線の温度分布測定に適用することが
考えられるが、架空送電線の高電圧部に光ファイバを沿
わせると、光ファイバ部での電気絶縁性能を充分確保す
ることが困難なため、装置の絶縁性を保つことができず
、高電圧架空送電線の温度計測にそのままでは応用する
ことができない。

【０００８】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、高電圧架空送電線等の高電圧部の温度分布を
長距離に渡って一括して測定できる温度分布測定装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の高電圧架空送電線等の高電圧部の温度分布測
定装置は、高電圧送電線等の高電圧部に配設したセンサ
用光ファイバと、該光ファイバに接続されＯＴＤＲの手
法で高電圧部の温度分布を測定する計測装置とを設け、
該計測装置を、上記光ファイバへの光パルスの入射作用
及び該光ファイバで発生する後方散乱光中からラマン散
乱光の分離作用を行う光分波器と、それ以外の装置本体
とに分離し、該光分波器を送電線の高電圧部と装置本体
間の電気絶縁性を保てるように電気絶縁体で構成したも
のである。

【００１０】

【作用】センサ用光ファイバは架空送電線内部等の高電
圧部に配設されるが、このセンサ用光ファイバは、セン
サ計側部たる装置本体から分離され且つ電気絶縁された
光分波器に接続される。即ち、高電圧部のセンサ用光フ
ァイバは光分波器の部分で電気絶縁して装置本体に接続
される。従って、温度分布測定性能を低下させることな
く、送電線の温度分布を長距離に渡って一括して容易に
測定することができるようになる。

【００１１】光分波器はセンサ用光ファイバと光ファイ
バ式温度センサ計側部を絶縁する部分であるため、光分
波器を構成する絶縁体は、送電電圧に耐えられる電気絶
縁性を有することが必要であるが、更には、周囲環境で
ケースが変形しない、従って内部に固定されている光学
部品に影響を与えない材料、例えばマコール等のプラス
チックやセラミックス等から選ぶことが好ましい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１３】図１は高電圧架空送電線の温度分布測定装
置の概略構成を示す。これは、従来の光ファイバ分布形
温度センサ（図７）において、センサ用光ファイバ３ａ
に接続されＯＴＤＲの手法で光ファイバに沿った線状温
度分布を測定する計測装置を、図６に示すように、光フ
ァイバ３ａへの光パルスの入射と光ファイバ３ａで発生
する後方散乱光中からラマン散乱光を分離する光分波器
５の部分と、それ以外の温度センサ計測部７とに分離し
、後者の部分を装置本体６として地上側に設置したもの
である。

【００１４】鉄塔１ａ，１ｂに支持された高電圧架空送
電線２内部にはセンサ用光ファイバ３ａが設けられてお
り、結果として送電線２内の高電圧部に沿ってセンサ用
光ファイバ３ａを配設した形となっている。このセンサ
用光ファイバ３ａは、鉄塔１ａに存在する送電線接続部
４から引き出され、鉄塔１ａの途中に設置された電気絶
縁体から成る光分波器５と接続され、また、この光分波
器５には装置本体６から光ファイバ３ｂ〜３ｄが接続さ
れる。この場合、送電線２内のセンサ用光ファイバ３ａ
と温度センサ計測部たる装置本体６からの光ファイバ３
ｂは、光分波器５で電気絶縁を保ちながら接続できるの
で、送電線２の温度分布を安全に一括して測定すること
ができる。

【００１５】図２は、センサ用光ファイバ３ａと装置本
体６との接続部である光分波器５の拡大図である。装置
本体６側の光ファイバ３ｂ〜３ｄとセンサ用光ファイバ
３ａは光分波器５の接続口Ｐ１〜Ｐ４に図示のように接
続する。光分波器５は電気絶縁体で構成し、その内部の
光学フィルタ５ａ〜５ｄは絶縁体で構成されたホルダに
より固定する。このように従来は金属材料で構成されて
いた光分波器５を全て或いは部分的に絶縁体で構成する
ことにより、高電圧部の光ファイバを電気的に絶縁して
装置本体と接続することができ、高電圧送電線２の温度
分布を測定することができる。

【００１６】詳述するに、光分波器５のケース５１及び
光学フィルタ５ａ〜５ｄのホルダの絶縁材料には、送電
電圧に十分耐えられる高い電気絶縁性を有するだけでな
く、周囲環境でケースが変形しない材料、つまりケース
内部に固定された光学部品に悪影響を与えない材料が用
いられる。光学フィルタに取付け角のずれが発生するよ
うな事態は極力避けなければならないからである。ここ
では、電気絶縁性が高く且つ周囲環境でも変形しないと
いう材料として、マコール等のプラスチックやセラミッ
クスが使用される。

【００１７】各光学フィルタには、例えば図３に示す特
性の光学フィルタが使用され、光学フィルタ５ａ，５ｃ
はストークス光用の分波系をまた光学フィルタ５ｂ，５
ｄはアンチストークス光用の分波系を形成している。 尚、λ０　は光源の波長、λａはアンチストークス光の
波長、λｓはストークス光の波長である。

【００１８】上記光分波器５において、接続口Ｐ１には
センサ計測部７（装置本体６）の光源７２からの光ファ
イバ３ｂが接続され、接続口Ｐ２には上記送電線接続部
４から引き出された光ファイバ３ａが接続される。また
、接続口Ｐ３は光ファイバ３ｃにより計測部７内のアン
チストークス光用のＯＴＤＲ計測回路３０ａに、そして
接続口Ｐ４は光ファイバ３ｄにより計測部７内のストー
クス光用のＯＴＤＲ計測回路３０ｓと接続される。これ
により、接続口Ｐ１からの波長λ０　の光源の光が、フ
ィルタ５ａ，５ｂを通して接続口Ｐ２のセンサ用光ファ
イバ３ａに導かれる。そして、センサ用光ファイバ３ａ
から戻ってくる後方散乱光のうち、λａの波長のものは
フィルタ５ｂで反射してフィルタ５ｄに至り、そこでさ
らに反射して、接続口Ｐ３からアンチストークス光用の
ＯＴＤＲ計測回路３０ａに導かれる。また、λｓの波長
のものは、フィルタ５ｂを透過した後、フィルタ５ａで
反射され、フィルタ５ｃでさらに反射されて、接続口Ｐ
４を介してストークス光用のＯＴＤＲ計測回路３０ｓに
導かれる。

【００１９】このようにケース５１内部では光が空間伝
播される。従って、光分波器５において高電圧部から計
側装置本体６を電気的に分離する十分な絶縁機能を得る
には、ケース５１自体の絶縁性の他に、ケース５１内部
での電気絶縁の信頼性を確保する必要がある。そこで本
実施例では、絶縁ガス（ＳＦ６　ガス等）をケース５１
内に充填している。

【００２０】ところで、光分波器５の部分で高電圧部に
対する電気絶縁を行うという観点からは、高電圧部側の
センサ用光ファイバ３ａと装置本体側の光ファイバ３ｂ
〜３ｄとの間の空隙距離をできるだけ広くとることが好
ましい。しかし、この光ファイバ相互間の空隙をあまり
広くとると、センサ用光ファイバ３ａから戻ってくる後
方散乱光の光束が広がって光ファイバ３ｃ，３ｄで受光
することが難しくなる。この問題は、装置本体側の光フ
ァイバ３ｃ，３ｄのコア径を大きくすると共に、後方散
乱光が出射する光ファイバ３ａの先端にレンズを取付け
、光ビームを平行光にして光速の広がりを抑制すること
で解決することができ、これにより光結合効率を維持し
、温度分布測定性能の低下を防止することができる。

【００２１】図４は、光源に固体レーザ８を用い且つこ
れを装置本体６から分離して光分波器５に直接に取付け
た実施例である。固体レーザ８のビーム広がりは小さい
ので、センサ用光ファイバ３ａとの結合距離９を長くし
ても光結合効率の低下が少なく、従って温度分布測定性
能の低下を起こさずにケース５１内の空間を広く取れる
ので、所要の絶縁性を保つことができる。

【００２２】光分波器５における絶縁性を向上させる他
の手段としては、図５に示すように、センサ用光ファイ
バ３ａを多段構造の碍子１０に貫通させ、碍子１０内部
にてセンサ用光ファイバ３ａを絶縁性の優れた接着剤で
固定し、しかる後、絶縁材料で構成される光分波器５に
接続してもよい。これにより絶縁性をより一層大きくす
ることができる。

【００２３】上記実施例では高電圧送電線内の高電圧部
の温度分布測定について説明したが、高電圧変圧器内の
高電圧部に光ファイバを例えばコイル状に配設して、高
電圧変圧器内の温度分布を測る場合にも同様に適用する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高電圧部
のセンサ用光ファイバを光分波器の部分で電気絶縁して
、温度分布測定装置の装置本体に接続することが可能と
なる。従って、従来は不可能であった高圧送電線や高電
圧変圧器内等の高電圧部の温度分布をＯＴＤＲの手法で
長距離に渡って一括して容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高電圧架空送電線等の高電圧部の温度
分布測定装置の一実施例を示す図である。

【図２】送電線から出すセンサ用光ファイバと温度分布
測定装置の装置本体から出る光ファイバとを接続する光
分波器部分の拡大図である。

【図３】図２の光分波器を構成する光フィルタの特性を
示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すもので、光源として
固体レーザを光分波器側に設けた構成示す図である。

【図５】本発明の更に他の実施例を示すもので、センサ
用光ファイバに碍子を通すことによりさらに絶縁性を向
上させた構成を示す図である。

【図６】本発明の温度分布測定装置の内部構成を示す図
である。

【図７】従来の光ファイバ式分布形温度センサの構成図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ　　鉄塔 ２　　光ファイバ内蔵の高電圧架空送電線３ａ　　セン
サ用光ファイバ ３ｂ〜３ｄ　　光ファイバ ４　　送電線接続部 ５　　光分波器 ５ａ〜５ｄ　　光学フィルタ ６　　装置本体 ７　　温度センサ計測部 ８　　固定レーザ ９　　結合距離 １０　　碍子 ３０ａ，３０ｓ　　ＯＴＤＲ計測回路 ７１　　トリガ回路 ７２　　光源 ７４ａ，７４ｓ　　受光器 ７５ａ，７５ｓ　　増幅器 ７６ａ，７６ｓ　　サンプリング平均化回路７７　　温
度分布演算器 ７８　　温度分布表示器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高電圧送電線等の高電圧部に配設した
   センサ用光ファイバと、該光ファイバに接続されＯＴＤ
   Ｒの手法で高電圧部の温度分布を測定する計測装置とを
   設け、該計測装置を、上記光ファイバへの光パルスの入
   射作用及び該光ファイバで発生する後方散乱光中からラ
   マン散乱光の分離作用を行う光分波器と、それ以外の装
   置本体とに分離し、該光分波器を送電線の高電圧部と装
   置本体間の電気絶縁性を保てるように電気絶縁体で構成
   したことを特徴とする高電圧架空送電線等の高電圧部の
   温度分布測定装置。