JPH04317517A

JPH04317517A - 充電部用電源回路

Info

Publication number: JPH04317517A
Application number: JP3110742A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Daicho; 大長　芳雄
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1992-11-09

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】本発明は電線などの充電部近くに
設置して、充電部の電圧、電流、位相、温度などを測定
する機器の電源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送配電設備や受変電設備などの高電圧機
器の保守管理は安定した電力需給を維持する上で重要で
ある。また、万一の事故の際には速やかに事故点を探索
して適切に対処する必要がある。そのためには、主要な
機器の充電部の電圧、電流、位相、温度などを常時監視
することが不可欠である。

【０００３】高圧充電部の監視装置を製作する上での障
害は、各種の測定データを地上に伝える装置の部分の絶
縁が大掛かりになり、費用がかさむという点である。現
在、電界や磁界の影響を受けない光センサやガラスファ
イバーを利用する方法や、電波や赤外線などを発信して
地上で受信する方式などが試みられている。

【０００４】測定や発信を高圧充電部に取り付けた小型
の装置で単独に行うことができれば、取り付けや絶縁に
要する費用が大幅に節減できる。このような装置を開発
する上での問題点はその電源にある。一般の電池類は、
電池が消耗した時、停電させなければ新品と交換できな
いという欠点がある。太陽電池は、暗い変電室やキュー
ビクル内および夜間には動作しない。ＣＴ類は、高電圧
が印加されていても、一定の大きさの電流が流れていな
い場合には使えない。

【０００５】従来から充電部の近くに２枚または１枚の
集電板よりなる集電部を設け、活線時に発生する交流電
界によって集電部に蓄えられる電界のエネルギーを電源
として利用する方式がある。この方式で得られる電力は
微弱なので、従来は電力消費の極端に小さい充電標示器
にのみ応用されていた。

【０００６】この集電板の作用を図２を用いて説明する
。１および２は２枚の集電板で１を充電部側集電板、２
を大地側集電板と呼ぶ。３は集電板間に入る負荷、４は
充電部、５は大地である。ここで大地とは厳密に言えば
他相または大地と言う意味である。集電板とは導電性の
電極板であって、一般に充電部４の近くに２層に設ける
。集電板２は大地５との間に静電容量Ｃｓを形成させる
ためのものである。集電板１は充電部４との間にＣｓよ
りもかなり大きな静電容量Ｃｉを形成するように配置す
る。なお充電部４が裸電線やブスバーなどの場合は、集
電板１は直接充電部導体に接触する。この場合には集電
板１はなくてもよいが、Ｃｉの大きさが無限大の場合と
考えることもできる。したがって、以下の説明ではすべ
て集電板は２枚として説明する。

【０００７】ここで負荷３のインピーダンスをＺｔとす
る。また、静電容量ＣｓおよびＣｉのリアクタンスはＸ
ｃｓ＝（−１／ωＣｓ）、Ｘｃｉ＝（−１／ωＣｉ）で
ある。Ｃｓの値は一般に非常に小さいので、　　　　｜
Ｘｃｓ｜＞＞｜Ｘｃｉ｜＞＞｜Ｚｔ｜　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（１）の関係がある
。

【０００８】活線時に充電部４と大地５の間に交流電圧
Ｖｏが印加されると、その周辺に交流電界が発生し、そ
の漂遊容量をとおして漏れ電流が流れる。この時、充電
部４から集電板１、負荷３、集電板２をとおして大地５
に流れる漏れ電流Ｉｔの大きさは、（１）式の関係を考
慮すると大まかに　　　　　　　　　　　　Ｉｔ＝ωＣｓＶｏ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（２）となる。（２）式の意味する所は漏
れ電流Ｉｔの大きさはＣｓだけに依存してＣｉやＺｔに
はほとんど影響されないと言うことである。また、電圧
Ｖｏはほとんど集電板２と大地５との間にかかるという
ことである。

【０００９】負荷３の両端、すなわち２枚の集電板１お
よび２の間に発生する電圧Ｖｔの大きさは　　Ｖｔ＝Ｉ
ｔ｜Ｚｔ｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
３）となる。また、そこに蓄えられる最大電気エネルギ
ーＥは、　　Ｅ＝ＩｔＶｔ＝（Ｖｔ２　／｜Ｚｔ｜）＝（ωＣｓ
Ｖｏ）２　｜Ｚｔ｜　　（４）となる。すなわち、集電
板間に蓄えられる最大の電気エネルギーＥは、交流電圧
Ｖｏと静電容量Ｃｓの二乗に比例して大きくなる。実際
には（４）式は無効電力成分を含み、また、負荷３の回
路電圧に変換されるＶｔの大きさに制限があるので（４
）式のエネルギーをそのまま利用することはできないが
、印加電圧の高い充電部４で使用する場合には、２枚の
集電板１および２はその間に接続した負荷に電力を供給
でき、電源として使用可能である。

【００１０】上記の電源方式で得られる電力は数十μワ
ットないし数ワット程度の小さなものである。しかし、
高圧充電部で測定装置類が処理する内容は、充電部の温
度、電圧などを一定の時間間隔で測定し地上に発信して
伝えることだけであり、大きな電力を必要としない。し
たがって、測定および発信の動作回数を適切に設定し、
動作時以外の電力をコンデンサなどに充電しておけば、
かなり大きなピーク電流をまかなうことができるので、
本電源方式は有効である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本電源方式で
得られる電力は非常に小さなものであるから、その電力
を負荷回路に適した電圧に変換して供給する際には、効
率よく有効に利用することが重要である。本発明は集電
板に発生する電界のエネルギーを充電部の測定装置など
の電源とする場合に、各種の負荷回路に適した大きさの
複数の直流電圧を効率よく有効に得ることができるよう
にしたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】集電板の１枚に接続した
コンデンサを介して交直変換回路を集電板間に接続して
直流電圧を出力する回路を第１の出力回路とする。上記
と同様に構成した第２の出力回路を集電板間に、第１の
出力回路と並列に接続して設ける。第２の出力回路は第
１の出力回路とは異なる大きさの直流電圧を出力するよ
うに設定する。さらに必要に応じて同様な出力回路を複
数個並列に設けて本発明の充電部用電源回路を構成する
。

【００１３】

【作用】コンデンサはそのリアクタンスにより電圧を分
担する。したがって、集電板間にコンデンサと交直変換
回路および負荷回路を直列に接続すれば、活線時に集電
板間に発生した電圧は、この直列回路全体のインピーダ
ンスとコンデンサのリアクタンスの大きさで決まる比率
でコンデンサとその他の部分で分圧される。交直変換回
路はこの分圧された電圧を直流に変換して負荷回路に出
力する。リアクタンスは電力を消費しないので充電部用
電源に適している。分圧比を変えて上記と同様に構成し
複数個並列に設けた出力回路についても、それぞれの回
路において上記と同様の作用をするので、全体として、
効率よく複数の直流電圧の電力を、それぞれの負荷回路
に供給できることになる。

【００１４】コンデンサを使用しないで、直接集電板間
に複数個の交直変換回路を接続した場合には、交直変換
回路にかかる交流電圧はすべて一定となり、そのままで
は異なる直流電圧を得ることができない。インダクタも
リアクタンス素子であるが、商用周波では大きなリアク
タンスが得にくいので電界電源方式の分圧用の素子とし
ては適切でない。抵抗分圧はエネルギー損失を生じ、や
はり適切ではない。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の充電部用電源回路の一例で、
コンデンサを介して交直変換回路を集電板間に接続する
ことにより直流電圧を出力する回路を、２個並列に設け
た場合である。図において、１は充電部側集電板、２は
大地側集電板、４は充電部、５は大地である。また第１
の回路１１と第２の回路１２の全体が２つの集電板１お
よび２の間の負荷３となっている。ここで、第１の回路
１１のインピーダンスをＺ１　、第２の回路１２のイン
ピーダンスをＺ２　とする。負荷３のインピーダンスＺ
ｔはＺ１　とＺ２　の合成インピーダンスである。

【００１６】第１の回路１１において、コンデンサ６１
の一端が充電部側集電板１に接続されている。また、交
直変換回路７１の入力側の一端はコンデンサ６１に、他
の一端は大地側集電板２に接続してある。コンデンサ６
１と交直変換回路７１が第１の回路１１の出力回路で、
負荷回路８１は交直変換回路７１の出力側に直列に接続
されている。コンデンサ６１はリアクタンス素子であり
その静電容量をＣ１　とすれば、そのリアクタンスＸｃ
１　は（−１／ωＣ１　）である。また、交直変換回路
７１は整流回路と電圧平滑回路または定電圧回路により
構成する。第２の回路１２についても同様であり、その
説明は省略する。

【００１７】充電部４に電圧Ｖｏが印加された活線時に
は、式（２）で示した漏れ電流Ｉｔが流れ、集電板１お
よび２に接続された負荷３に（３）式に示した電圧Ｖｔ
が発生する。第１の回路１１にはＶｔ／｜Ｚ１｜の大き
さの電流Ｉ１　が流れ、コンデンサ６１はＶＣ１＝ＸＣ
１Ｉ１　の電圧を分担する。第１の回路１１の交直変換
回路７１と負荷回路８１にはＶｔ−ＶＣ１の電圧がかか
り、交直変換回路７１で大きさＶＤ１の直流電圧に変換
されて負荷回路８１に出力される。第２の回路１２にお
いても同様に、交直変換回路７２で変換された大きさＶ
Ｄ２の直流電圧が負荷回路８２に出力される。

【００１８】以上述べたように本実施例では、簡単な構
成で異なる直流電圧ＶＤ１およびＶＤ２を２つの負荷回
路８１および８２に供給することができる。これは、コ
ンデンサ６１と交直変換回路７１およびコンデンサ６２
と交直変換回路７２で構成した本発明の充電部用電源回
路６の効果である。実施例では直流電圧を出力する回路
を２個並列に設けた場合を示したが、３個以上並列に設
けても作用と効果は同じである。

【００１９】

【発明の効果】本発明の充電部用電源回路は、電界のエ
ネルギーを電源とする方式で得られる小さな電力を、充
電部の温度、電圧などを測定する測定回路や地上に発信
して伝える発信回路などに、それぞれの回路に適した電
圧として電力損失の少ない、かつ、簡単な方法で供給す
ることを可能としたものである。本電源回路は充電部が
活線状態であるかぎり安定して負荷回路に電力を供給で
き、絶縁上の問題も全くないので、充電部の各種の監視
装置の開発に大いに役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電部用電源回路の一実施例を示す図
である。

【図２】集電板の作用を説明するための図である。

【符号の説明】

１　　　　集電板（充電部側集電板）２　　　　集電板（大地側集電板）６　　　　充電部用電源回路６１　　コンデンサ６２　　コンデンサ７１　　交直変換回路７２　　交直変換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　充電部の近くに２枚または１枚の集電
板よりなる集電部を設け、活線時に発生する電界によっ
て該集電部に蓄えられるエネルギーを電源とする方式に
おいて、集電板の１枚にコンデンサを接続し、該コンデ
ンサを介して交直変換回路を集電部に接続して直流電圧
を出力させる回路を、複数個並列に設けたことを特徴と
する充電部用電源回路。