JPH0477682A - 電力ケーブル線路事故点検出システムにおける検出用光ファイバ布設構造 - 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 この発明は分布型温度センサ、特にラマン散乱型光ファ
イバ式分布型温度センサを用いて電力ケーブル線路の事
故発生地点を検出するシステムに関し、特にその分布型
温度センサの温度検知部である光ファイバを電力ケーブ
ル線路に布設する構造に関するものである。

従来の技術 最近に至り、電力ケーブル線路における地絡事故等の事
故の発生地点を検出するシステムとして、例えば特開平
１−２６７４２８号公報に記載されているように、ラマ
ン散乱型光ファイバ式分布型温度センサを用いたシステ
ムが開発されている。

すなわち、ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度センサ
は、その温度検知部である光ファイバの長さ方向におけ
る温度分布を計測することができ、したがってその光フ
ァイバを電力ケーブル線路に沿わせておけば、電力ケー
ブル線路における地絡事故等の事故により温度上昇した
位置（温度上昇ピーク位置）を検出して、事故発生地点
を知得することができるのである。

前述のようなラマン散乱型光ファイバ式分布型温度セン
サによる温度分布計測原理は次の通りである。すなわち
、光フィバに光を入射すれば、光ファイバ内のわずかな
屈折率のゆらぎや光ファイバを構成する分子、原子によ
る吸収、再発光などによる光の散乱が生じる。この散乱
光には、入射光と同じ波長の光であるレーレ散乱光と、
入射光とは異なる波長の光であるラマン散乱光とがある
。

後者のラマン散乱光は、光ファイバを構成する分子、原
子の熱振動により発生する散乱光で、その強さは温度に
大きく依存する。そこで入射光として特定波長のパルス
光（通常はレーザパルス）を使用し、散乱光により光が
戻ってくるまでの時間の遅れとラマン後方散乱光の強さ
を検出することで、光ファイバの長さ方向各位置の温度
を計測することができるのである。

ところで一般に電力ケーブル線路の布設にあたっては、
ある長さの電力ケーブル（単位ケーブル）を順次接続し
て行くことが行なわれており、したがって電力ケーブル
線路には必ず接続部が存在する。一方、電力ケーブル線
路の保守については、長距離の電力ケーブル線路の全長
にわたって同一の担当部所や担当者が保守・管理を行な
うことは稀であり、一般には電力ケーブル線路が複数の
保守区間に分けられて、各保守区間について別の部所あ
るいは保守責任者が担当するのが通常である。

そしてこの場合、保守区間の境界（保守分界点）は一般
に電力ケーブルの接続部に置かれるのが通常である。

発明が解決しようとする課題 前述のように電力ケーブル線路の保守管理においては、
保守区間ごとに保守管理の担当部所や担当者が異なるか
ら、発生した事故がいずれの保守区間で発生したかを知
る必要があり、特に保守区間の境界近傍ではいずれの側
の保守区間で事故が発生したかを正確に検出する必要が
ある。一方、保守区間の境界は一般に単位ケーブルの接
続部であることが多いが、この接続部は電力ケーブルの
通常の部分と比較して地絡事故等の事故発生頻度が著し
く高く、したがって接続部における事故発生位置の検出
精度を向上させることが強く望まれている。

ところでラマン散乱型光ファイバ式分布型温度センサは
、その特性上、温度上昇ピーク位置をかなり正確に検出
することが可能であり、したがってその温度センサを用
いた電力ケーブル線路事故検出システムでもかなりの精
度で地絡事故等の発生位置を検出できるが、前述のよう
な各保守区間の境界位置近傍でその事故発生位置がいず
れの側の区間に属するかを正確に検出するには未だ不充
分であり、また事故発生頻度の高い接続部での事故発生
位置の正確な検出という点からも未だ不充分であった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、電
力ケーブル線路における保守区間の境界位置付近、もし
くは各単位ケーブル相互間の接続部で、地絡事故等の事
故発生地点を正確に検出することができるようにするこ
とを目的とするものである。

課題を解決するための手段 請求項１に記載の発明の検出用光ファイバ布設構造は、
ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度センサの温度検出
部である光ファイバを電力ケーブル線路に沿わせ、電力
ケーブル線路における温度上昇位置を検知して事故発生
地点を検出する電力ケーブル線路事故点検出システムに
おいて、電力ケーブル線路が複数の区間に区分されてお
り、その区間境界付近の電力ケーブル線路の少なくとも
１箇所の部分においては、光ファイバの長さ方向の一部
に、電力ケーブル線路の長さ方向の位置（距離）と無関
係な余長部分が形成されていることを特徴としている。

また請求項２に記載の発明の検出用光ファイノく布設構
造は、前記同様にラマン散乱型光ファイノ（式分布型温
度センサの温度検出部である光ファイバを電力ケーブル
線路に沿わせ、電力ケーブル線路における温度上昇位置
を検知して事故発生地点を検出する電力ケーブル線路事
故点検出システムにおいて、電力ケーブル線路が複数の
単位ケーブルを直列状に接続した構成とされており、各
単位ケーブルの接続部付近の電力ケーブル線路の少なく
とも１箇所の部分においては、光ファイバの長さ方向の
一部に、電力ケーブル線路の長さ方向の位［（距Ｍ）と
無関係な余長部分が形成されていることを特徴とするも
のである。

作　　　用 請求項１に記載の発明の光ファイバ布設構造では、電力
ケーブル線路にお（櫃る区間境界付近の領域（以下これ
を区間境界領域と記す）の少なくとも１箇所の部分にお
いて、検出用の光ファイバの長さ方向の一部が、電力ケ
ーブル線路の長さ方向の位置と無関係な余長部分とされ
ている。すなわち、この種の電力ケーブル線路事故発生
点検出システムでは、検出用の光ファイバを電力ケーブ
ル線路に沿わせてその光ファイバの長さ方向の各位置を
電力ケーブル線路の長さ方向の各位置（距離）に対応さ
れることにより、光ファイバにより検出される温度上昇
ピーク位置を電力ケーブル線路上の位置（距離）と関連
付けて、電力ケーブル線路」−における温度上昇ピーク
位置すなオ〕ち事故発生位置を検出することができるの
であるが、請求項１の発明の場合は、特に区間境界領域
付近の少なくとも１箇所の部分では光ファイバに余長部
分を持たせて、その部分が電力ケーブル線路の長さ方向
の位置と対応しないようにする。この余長部分は、電力
ケーブル線路における温度上昇ピーク位置とは無関係で
あるから、その余長部分の存在によって区間境界領域付
近における見掛は上の距離検出精度が高くなる。

具体的には、電力ケーブル線路における区間境界付近で
地絡事故等の事故により温度に昇が生した場合、前述の
ように光ファイバに余長部分を形成していなければ、温
度」−昇−ピーク位置すなわち事故発生位置が区間境界
を境とするいずれの側で生じたかを明確に判別できない
ことがあるが、例えばちょうど区間境界に相当する位置
において光ファイバに前述のような余長部分を形成して
おけば、その余長部分の長さ分だけ検出精度が向上して
、区間境界に対するいずれの側に温度上昇、ピーク位置
が属するかを明確に判別することが可能となる。

また請求項２に記載の発明の光ファイバ布設構造では、
接続部を介して複数の単位ケーブルを直列状に接続した
電力ケーブル線路における接続部付近の少なくとも１箇
所の部分において、光ファイバの長さ方向の一部に、電
力ケーブル線路の長さ方向の位置と無関係な余長部分が
形成されている。したがってその余長部分の存在により
、接続部付近の見掛け」−の距離検出精度が高くなる。

具体的には、例えば接続部の中央位置に光ファイバの余
長部分を形成しておけば、接続部の中央位１ｎを堺とし
ていずれの側に温度上昇ピーク位置すなわち事故発生位
置が属するかを明確に判別できる。また例えば接続部の
両端位置にそれぞれ光ファイバの余長部分を形成してお
けば、温度上昇ピーク位置すなわち事故発生位置が接続
部内であるかまたは接続部の外側であるかを明確に判別
することができる。

なお実際の電力ケーブル線路においては、既に述べたよ
うに単位ケーブルの接続部が保守区間の境界となってい
ることが多く、したがってこの場合には、請求項１の発
明において区間境界付近の電力ケーブル線路の少なくと
も１箇所の部分に光ファイバの余長部分を形成すること
は、請求項２の発明において接続部付近の電力ケーブル
線路の少なくとも１箇所の部分に光ファイバの余長部分
を形成することに同じことになる。すなわちこの場合は
、区間境界付近であると同時に接続部付近である部分で
の地絡事故等の事故発生位置を正確に検出できることに
なる。

実　　施　　例 第１図に、請求項１に記載の発明の実施例と請求項２に
記載の発明の実施例とを兼ねた実施例の全体的な構成を
模式的に示す。

第１図において、電力ケーブル線路１は、接続部２Ａ、
２Ｂを介して複数の単位ケーブル３Ａ〜３Ｃを直列状に
接続した構成とされており、かつこの電力ケーブル線路
１は、接続部２Ａ、２Ｂの中央を区間境界７Ａ、７Ｂと
して複数の保守区間４Ａ〜４Ｃに区分されている。した
がって各接続部２Ａ、２Ｂがそれぞれ区間境界領域８Ａ
、８１’３となっている。そしてこのような電力ケーブ
ル線路１の全体には、光ファイバ５が沿わされている。

この光ファイバ５は、分布型温度センサ計測部６に接続
されており、かつこの分布型温度センサ計測部６は、ホ
ストコンピュータ９に接続されている。ここで接続部２
Ａ（すなわち区間境界領域８Ａ）の中央位置すなわち区
間境界７Ａでは、光ファイバ５はその長さ方向の一部が
ループ状に巻かれて、その部分が余長部分５１とされて
いる。また接続部２Ｂ（すなわち区間境界領域８Ｉ３）
の中央位置すなわち区間境界７Ｂでも同様に光ファイバ
５はその長さ方向の一部がループ状に巻かれて、その部
分が余長部分５２とされている。なおこれらのループ状
に巻かれた余長部分５１．５２はいずれも接続部２Ａ、
２Ｂから離隔されている。

光ファイバ５が接続されている分布型温度センザ計測部
６の具体的構成は一般的なものと同様であれば良いが、
通常は第２図に示すように構成される。すなわちこの計
測部６は、光ファイバに入射光としてレーザパルス光を
与えるとともに、光ファイバから戻るラマン後方散乱光
を分離してこれを受光しかつ増幅・平均化するためのも
のであって、第２図に示しているように、入射光として
（７）Ｌ／−ｆハルス光を発振するためのレーザ光源１
０と、そのレーザ光源１０を駆動するための駆動回路１
１と、光ファイバ５から戻る反射散乱光からラマン散乱
光を分離するための分離用分波器１２と、ラマン散乱光
中におけるラマン光以外の光成分をカットするためのカ
ット用分波器１３と、そのカット用分波器１３から出力
されるラマン散乱光を電気信号に変換するための受光素
子１４と、受光素子１４からの電気信号を増幅するため
のアンプ１５と、電気信号のＳ／Ｎ比改善のための平均
化回路１６とによって構成されている。そして計測部６
の出力信号（平均化回路１６の出力信号）はホストコン
ピュータ９へ与えられ、またホストコンピュータ９から
の制御のための信号が計測部６に与えられる。このホス
トコンピュータ９においては、計測部６からの電気信号
を演算処理して光ファイバ５における長さ方向における
温度分布が求められ、さらにその温度上昇ピーク位置、
すなわち地絡事故等の事故発生地点が求められる。

このとき、前述のように接続部２Ａ、２Ｂ（区間境界領
域８八、８Ｂ）の中央位置すなわち区間境界７Ａ、７Ｂ
には、光ファイバの長さ方向の一部に余長部分５１．５
２が形成されているから、その余長部分５１．５２の長
さの情報を予めコンピュータ９に記憶させておき、光フ
ァイバからの信号により得られた情報をホストコンピュ
ータ９において演算処理することによって温度上昇ピー
ク位置すなわち地絡事故等の事故発生位置を求めること
ができ、特にその位置が接続部２Ａ、２ｒ３の中央（区
間境界７Ａ、７Ｂ）に対しいずれの側に属するかを正確
に検出することができる。例えば接続部２Ａ（区間境界
領域８Ａ）の中央の区間境界７Ａの右側において地絡事
故等により温度上昇ピークが生じた場合、第３図に示す
ようにその温度上昇ピーク位置Ｐが光ファイバ５の余長
部分５１の右側に位置することを確実に検出することが
できる。

第４図には請求項２の発明の一実施例を示す。

第４図の実施例では、接続部２Ａ、２Ｂの両端位置に相
当する位置においてそれぞれ光ファイバ５にループ状の
余長部分５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ。

５２Ｂが形成されている。

この実施例では、接続部２Ａ、２Ｂ付近で温度上昇ピー
クが生じた場合に、その温度上昇位置が接続部２Ａ、２
Ｂ内かあるいは接続部２八、２Ｂの外側であるかを正確
に判別することができる。

第５図に、接続部２Ａ内で温度」−昇ピークＰが生じた
場合の光ファイバの長さ方向の位置と検出温度との関係
を示す。

第６図には、第１図に示した実施例と第４図に示した実
施例とを組合せた例を示す。この場合は、各接続部２Ａ
、２Ｂ（区間境界領域８Ａ、８Ｂ）の両端および中央（
区間境界７Ａ、７Ｂ）の３箇所において光ファイバ５に
ループ状の余長部分５１．５１Ａ、５１Ｂ；５２．５２
Ａ、５２Ｂが形成されている。この実施例２は、接続部
２Ａ、２Ｂの中央（区間境界７Ａ、、７Ｂ）における余
長部分５１．５２の存在によって温度上昇ピーク位置が
その区間境界７Ａ、７Ｂの左右いずれの側に属するかを
容易かつ正確に判別できると同時に、接続部２Ａ、２Ｂ
の両端における余長部分５１Ａ。

５１Ｂ・５２Ａ、５２Ｉ３の存在によって温度上昇ピー
ク位置が接続部２Ａ、２Ｂ内に属するかまたはその外側
に属するかを容易かつ正確に判別することができる。

なお、前述の第１図の実施例では区間境界７Ａ７Ｂが接
続部２Ａ、２Ｂの中央にあるものとして示したが、区間
境界７Ａ、７Ｂが接続部２Ａ、２Ｂの端部にある場合も
あり、このような場合に温度手打ピーク位置が区間境界
７Ａ、’ＩＩ’３に対するいずれの側に属するかを正確
に検出するためには、その接続部２Ａ、２Ｉ３の端部の
区間境界に光ファイバ５の余長部分を形成しておくこと
が望ましい。

またこのほか、区間境界７Ａ、７１１が接続部２Ａ、２
Ｂとは全く別個独立の位置に設定されることもあり、こ
のような場合は請求項１の発明の実施例と請求項２の発
明の実施例とは異なったものとなる。

発明の効果 請求項１の発明の電力ケーブル線路事故点検出システム
における検出用光ファイバ布設構造によれば、電力ケー
ブル線路における区間境界付近の少なくとも１箇所の部
分において、光ファイバの長さ方向の一部に余長部分を
形成しているため、その区間境界付近での温度上昇ピー
ク位置すなわち地絡事故等の事故発生位置の検出精度が
高く、またそのため事故発生位置が隣り合う区間のいず
れで発生したかを容易に判別することができる。

また請求項２の発明の電力ケーブル線路事故点検出シス
テムにおける検出用光ファイバ布設構造によれば、電力
ケーブル線路における各単位ケプルの接続部の少なくと
も１箇所の部分において、光ファイバの長さ方向の一部
に余長部分が形成されているため、その接続部付近での
温度上昇ピーク位置すなわち地絡事故等の事故発生位置
の検出精度が高く、したがって地絡事故等の事故発生頻
度が高い接続部における事故発生を高精度で検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電力ケーブル線路事故発生点検出シ
ステムにおける検出用光ファイバ布設構造の一例の全体
構成を示す略解図、第２図はこの発明の電力ケーブル線
路事故発生点検出システムに使用される計測部の一例を
示すブロック図、第３図は第１図の構成による光ファイ
バの長さ方向の位置と検出温度との関係を示す線図、第
４図はこの発明の検出用光ファイバ布設構造の他の例を
示す略解図、第５図は第４図の構成による光ファイバの
長さ方向の位置と検出温度との関係を示す線図、第６図
はこの発明の検出用光ファイバ布設構造のさらに他の例
を示す略解図である。 １・・・電力ケーブル線路、　２Ａ、２Ｂ・・・接続部
、３Ａ、３１３．３Ｃ・・・単位ケーブル、　４Ａ、４
１３゜４Ｃ・・・保守区間、　５・・・光ファイバ、　
５１，５ＩＡ、５１Ｂ、５２．５２Ａ、５２Ｂ・・・余
長部分、７Ａ、７Ｂ・・・区間境界、　８Ａ、８Ｂ、８
Ｃ・・・区間境界領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度センサの温
   度検出部である光ファイバを電力ケーブル線路に沿わせ
   、電力ケーブル線路における温度上昇位置を検知して事
   故発生地点を検出する電力ケーブル線路事故点検出シス
   テムにおいて、 電力ケーブル線路が複数の区間に区分されており、その
   区間境界付近の電力ケーブル線路の少なくとも１箇所の
   部分においては、光ファイバの長さ方向の一部に、電力
   ケーブル線路の長さ方向の位置と無関係な余長部分が形
   成されていることを特徴とする、電力ケーブル線路事故
   点検出システムにおける検出用光ファイバ布設構造。
2. （２）ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度センサの温
   度検出部である光ファイバを電力ケーブル線路に沿わせ
   、電力ケーブル線路における温度上昇位置を検知して事
   故発生地点を検出する電力ケーブル線路事故点検出シス
   テムにおいて、 電力ケーブル線路が複数の単位ケーブルを直列状に接続
   した構成とされており、各単位ケーブルの接続部付近の
   電力ケーブル線路の少なくとも１箇所の部分においては
   、光ファイバの長さ方向の一部に、電力ケーブル線路の
   長さ方向の位置と無関係な余長部分が形成されているこ
   とを特徴とする、電力ケーブル線路事故点検出システム
   における検出用光ファイバ布設構造。