JPH06102306A

JPH06102306A - 架空送電線の故障箇所検知方法

Info

Publication number: JPH06102306A
Application number: JP25168792A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ikeda; 幸雄池田; Yasuhiro Miyata; 康弘宮田; Koichi Sugiyama; 耕一杉山
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1994-04-15
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3064691B2

Abstract

(57)【要約】【目的】故障電流検出箇所が多く設定でき、光ファイ
バに機械的折曲げを与えず、故障電流が少なくても故障
が評定でき、光ファイバの熱損傷がない架空送電線の故
障箇所検知方法を提供する。【構成】複合架空地線２上に、故障電流に基づいてそ
の大きさに応じた時間だけ複合架空地線２を加熱する加
熱手段９を多数設置し、光ファイバ４を用いて複合架空
地線２の長手方向に沿った温度分布を測定し、この温度
分布上で加熱手段９による温度変化が顕著な箇所を故障
箇所として検知するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架空送電線の故障時に
複合架空地線に流れる故障電流に基づいて故障箇所を検
知する方法に係り、特に、故障電流検出箇所が多く設定
でき、光ファイバに機械的折曲げを与えず、故障電流が
少なくても故障が評定でき、光ファイバの熱損傷がない
架空送電線の故障箇所検知方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】雷害等によって架空送電線に地絡事故が
発生すると、架空送電線に沿わせて設けられた複合架空
地線に故障電流が流れる。複合架空地線は光ファイバを
内側に、周囲に地線を配置したもので、以下ＯＰＧＷと
いう。地絡事故等の故障が架空送電線の長手方向（即
ち、ＯＰＧＷの長手方向）のどこに発生したかを知るた
めの故障箇所検出方法は、従来、いくつか採用されてい
るが、以下に、その代表的な３例を挙げて説明する。

【０００３】第１の方法は、図４（ａ）に示されるよう
に、ＯＰＧＷ２の鉄塔１毎に設けた判別装置４１と、Ｏ
ＰＧＷ２の一端に設けた中央識別装置４２とを使用す
る。判別装置４１は、図４（ｂ）に示されるようにＯＰ
ＧＷ２を流れる故障電流を検出する検出器４３と、検出
された信号により光信号を発生する発光源４４と、発光
源４４からの光信号をＯＰＧＷ２内の光ファイバに送る
分配器４５とから構成され、発光源４４の発光波長は鉄
塔１毎に異なる。従って、事故発生時には、各鉄塔１毎
の発光源４４からの光信号がそれぞれ分配器４５を介し
て合波されて光ファイバで伝送され中央識別装置４２に
到達する。中央識別装置４２は、各鉄塔１毎の判別装置
４１からの光信号を波長別に検知することができ、どの
鉄塔１に故障電流が流れたかを識別することができる。
従って、中央識別装置４２においてＯＰＧＷ２全体を中
央監視することが可能である。

【０００４】第２の方法は、図５（ａ）に示されるよう
に、各鉄塔１毎にＯＰＧＷ２にその一部分を曲げるため
の曲げ発生装置５１を取り付け、ＯＰＧＷ２の一端には
光ファイバ内に光を入射させると共にその反射光を検知
して伝送損失分布を測定する伝送損失分布測定装置（Ｏ
ＴＤＲ）５２を接続する。曲げ発生装置５１は、ＯＰＧ
Ｗ２から引き出した光ファイバ４を心棒５３の周りに緩
く巻き付けた巻き曲げ部５４と、その巻き曲げ部５４の
両側で光ファイバ４を把持し展開運動により光ファイバ
を伸縮させる一対のアーム５５と、故障電流を検出する
検出部５６と、検出された信号に応じてアーム５５を展
開駆動する駆動部５７とを有する。事故発生時には、曲
げ発生装置５１が検出部５６で故障電流を検出し、その
検出値に応じて駆動部５７でアーム５５を駆動して巻き
曲げ部５４の両側で光ファイバ４を伸縮させる。巻き曲
げ部５４の光ファイバ４は、曲率の変化が起こり、伝送
損失が変化する。伝送損失分布測定装置５２は、光ファ
イバ４の長手方向の伝送損失分布を測定するので、図５
（ｂ）に示されるように、距離対伝送損失のグラフを得
ることができる。図示されるＡ点は伝送損失の変化が著
しく、上記巻き曲げ部５４による変化であることが判
る。従って、故障箇所はＡ点もしくはその近傍であるこ
とが検知される。

【０００５】第３の方法は、図６に示されるように、Ｏ
ＰＧＷ２の長手方向に沿った温度分布を測定する温度分
布測定装置６１とその測定結果を処理する信号処理装置
６２とを使用する。温度分布測定装置６１は、ＯＰＧＷ
２の一端に接続されて光ファイバ４内に光を入射させる
と共にその反射光を検知して温度分布を測定するもので
ある。ＯＰＧＷ２上には、各所に加熱保温装置を取り付
ける。加熱保温装置７１は、図７（ａ）、図７（ｂ）に
示されるように故障電流を増倍して検知する電流変成器
７２と、加熱用抵抗線７３と、加熱用抵抗線近傍のＯＰ
ＧＷ２を囲み込んでその内部を保温する保温箱７４とを
有する。７５は保温のための断熱材である。電流変成器
７２は、例えば、ＯＰＧＷ２に巻き回されたコイルで構
成され、このコイルが加熱用抵抗線７３に接続される。
電磁誘導によって故障電流に応じた誘導起電力を得、誘
導起電力によって加熱用抵抗線７３に発熱電流を流して
ＯＰＧＷ２を加熱する。この加熱によるＯＰＧＷ２の温
度上昇は保温箱７４の保温作用により暫く持続する。Ｏ
ＰＧＷ２内の光ファイバは温度上昇の影響で光散乱特性
に変化が生じる。そこで、上記温度分布測定装置６１で
ＯＰＧＷ２の長手方向に沿った温度分布を測定すると、
故障電流を検出した加熱保温装置の位置で温度上昇が際
立っていることになる。信号処理装置６２は、この温度
分布の特徴のある位置を故障箇所として検知する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術には、それぞれに以下に述べるような問題点があ
る。

【０００７】まず、第１の方法では、各鉄塔に設けた判
別装置で発信される光信号は、互いに波長が異なってい
なければならないので、鉄塔の本数が多くなるとそれだ
け多くの波長を必要とする。光ファイバや発光源の特性
から使用できる波長の数には制限がある。従って、鉄塔
の本数が多い場合には不向きである。

【０００８】第２の方法では、曲げ発生装置内で光ファ
イバに曲げが加えられる。曲げが加えられると光ファイ
バの強度が低下してくる。曲げが度重なると、疲労によ
り光ファイバの断線という事態も発生し得る。

【０００９】第３の方法では、故障電流が適当に大きい
場合には、所望の性能が得られるが、故障電流が微小な
場合、温度上昇もまた微小であるため温度分布測定装置
で温度の上昇を捕らえることが困難であり、故障が評定
しにくい。逆に故障電流が想定した値よりも過大である
場合、発熱量が多すぎて光ファイバを損傷するおそれが
ある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、故障電流検出箇所が多く設定でき、光ファイバに機
械的折曲げを与えず、故障電流が少なくても故障が評定
でき、光ファイバの熱損傷がない架空送電線の故障箇所
検知方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複合架空地線上に、故障電流に基づいてそ
の大きさに応じた時間だけ複合架空地線を加熱する加熱
手段を多数設置し、上記光ファイバを用いて複合架空地
線の長手方向に沿った温度分布を測定し、この温度分布
上で上記加熱手段による温度変化が顕著な箇所を故障箇
所として検知するようにした。

【００１２】上記温度分布上で上記加熱手段による温度
が高い箇所を故障箇所として検知してもよい。

【００１３】上記温度分布上で上記加熱手段による温度
上昇の故障電流の大きさに応じた時間が長い箇所を故障
箇所として検知してもよい。

【００１４】

【作用】上記構成により、各加熱手段は、それぞれの設
置箇所で故障電流の大きさに応じた時間だけ複合架空地
線を加熱する。光ファイバを用いて複合架空地線の長手
方向に沿った温度分布を測定すると、各加熱手段の設置
箇所での温度がこの温度分布上に現れる。温度分布の時
間的変化から各加熱手段の設置箇所での温度変化の様子
が判る。温度変化が顕著な箇所は、加熱時間が長い、即
ち故障電流が大きいことを示す。

【００１５】故障電流は、故障箇所に近いほど大きいの
で、上記温度変化が顕著な箇所、例えば、温度が高い箇
所、あるいは温度上昇の時間が長い箇所を故障箇所と判
定することができる。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は、本発明の方法を用いた架空送電線
の故障箇所検知装置の概要を示している。複数並べられ
た鉄塔１に架空送電線（図示せず）及びＯＰＧＷ２が架
設されており、故障箇所検知装置は、各鉄塔２の上部に
後述の加熱手段９を備え、ＯＰＧＷ２から取り出された
光ファイバ４に接続されＯＰＧＷ２の長手方向に沿った
温度分布を測定する温度分布測定装置５と、故障時にＯ
ＰＧＷに流れるトリップ信号を検出する変流器６と、ト
リップ信号を受けて温度分布測定装置５を起動させるた
めのトリガ信号を発生するトリガ信号発生器７と、温度
分布測定装置５のデータを記憶し且つ記憶したデータを
処理する信号処理装置８とを有している。

【００１８】加熱手段９は、故障電流に基づいてその大
きさに応じた時間だけＯＰＧＷ２を加熱するものであっ
て、図２（ａ）に示されるように、ＯＰＧＷ２を加熱し
て保温する加熱保温器１０と、ＯＰＧＷ２に流れる故障
電流に応じた加熱時間電流を加熱保温器１０に与える加
熱制御器１１とから構成される。

【００１９】図２（ｂ）にその内部が示される加熱保温
器１０は、ＯＰＧＷ２に臨ませて設けられＯＰＧＷ２を
加熱するための加熱用抵抗線１２と、加熱用抵抗線１２
及びその近傍のＯＰＧＷ２を囲み込んでその内部を保温
する保温箱１３とを有する。保温箱１３は、ＯＰＧＷ２
を通すための挿通口１４を有し、挿通口１４の周りには
ＯＰＧＷ２との電気的絶縁を図るための絶縁材１５が設
けられている。保温箱１３内には、保温箱内が温度上昇
しても外部に放熱しないように断熱材１６が充填されて
いる。加熱用抵抗線１２からは、端子１７が引き出され
ている。

【００２０】図２（ｃ）にその内部が示される加熱制御
器１１は、ＯＰＧＷ２に巻き付けられたコイル１８から
成りＯＰＧＷ２の故障電流の電磁誘導により電流値を検
出する電磁変成器１９と、その電流値に応じて予め定め
られた時間だけ一定値の電流を流す制御回路２０と、電
磁変成器１９及びその近傍のＯＰＧＷ２を囲む制御箱２
１とを有する。制御箱２１は、ＯＰＧＷ２を通すための
挿通口２２を有し、挿通口２２の周りにはＯＰＧＷ２と
の電気的絶縁を図るための絶縁材２３が設けられてい
る。制御回路２０から端子２４が引き出されており、こ
れらの端子２４はそれぞれケーブル２５によって上記加
熱用抵抗線１２の端子１７に接続されている。

【００２１】ここで、ＯＰＧＷ２を加熱する時間は、加
熱による温度を考慮して定められる。即ち、ＯＰＧＷ２
に内蔵される光ファイバ４の耐熱温度範囲が、例えば、
−２０°〜１５０℃であれば、最長時間の加熱を行って
もその加熱による温度上昇がこの耐熱温度範囲内に収ま
るように時間を設定する。場合によっては温度が一定値
以上になると加熱を強制的に停止するリミッタを設けて
もよい。

【００２２】次に実施例の作用を述べる。

【００２３】架空送電線に雷害等によって地絡事故が発
生すると、ＯＰＧＷ２に事故電流（故障電流）が誘起さ
れ、この故障電流が故障箇所から近隣の鉄塔１に伝搬す
る。伝搬した故障電流は、加熱手段９の取り付けられた
ＯＰＧＷ２を通り、その大部分が鉄塔１を介して大地に
流れる。

【００２４】同時にＯＰＧＷ２には故障電流に感応する
トリップ電流が発生する。このトリップ電流を変流器６
が感知すると、トリガ信号発生器７がトリガ信号を発生
して温度分布測定装置５を起動させる。温度分布測定装
置５は、ＯＰＧＷ２内の光ファイバ４にレーザパルス光
を入射し戻って来るラマン散乱光パルスを時分割で測定
することによりＯＰＧＷ２の長手方向に沿った温度分布
を測定する。温度分布の測定は、その後も続けられ、信
号処理装置８にそのデータが蓄積される。

【００２５】故障箇所の両側の鉄塔の加熱手段９では、
ＯＰＧＷ２に流れる故障電流の電磁誘導により電磁変成
器１９には故障電流の電流値に応じた起電力が発生し、
制御回路２０に伝えられる。制御回路２０はその電流値
に応じて予め定められた時間だけ加熱用抵抗線１２に一
定値の電流を流す。従って、故障電流の電流値に応じた
時間だけ加熱用抵抗線１２に一定値の電流が流れる。

【００２６】加熱用抵抗線１２に一定値の電流が流れる
と、加熱用抵抗線１２が発熱してＯＰＧＷ２が熱され温
度上昇する。加熱用抵抗線１２に流れる電流は、一定値
の電流であるが、故障電流の電流値に応じた時間流れる
ので、故障電流が大きいほど温度上昇は大きく、且つ温
度上昇している時間が長い。この温度上昇は保温箱１３
の保温作用により保持される。ＯＰＧＷ２の温度上昇に
よって、ＯＰＧＷ２に内蔵されている光ファイバ４も温
度上昇する。

【００２７】この温度上昇は、上記温度分布の測定に現
れる。信号処理装置８は、蓄積されたデータを基に温度
変化が顕著な箇所を調べてこれを故障箇所として検知す
る。例えば、図３は、このデータを基にＯＰＧＷ２の長
手方向の距離と、事故発生時からの温度上昇値（又は温
度）との関係をグラフに示したものである。この例は、
加熱手段９を５個の鉄塔上に設けた場合のものである。
グラフ上で著しく温度上昇値の高い点Ｉ₁〜Ｉ₅は、鉄
塔の位置に対応している。この中で最も温度上昇値の高
い２点はＩ₃とＩ₄である。そこで、この２点が最も故
障電流が大きいと言うことが分かるから、この２点に対
応する加熱手段９の取り付け箇所を故障箇所として検知
する。実際には、Ｉ₃とＩ₄との間に故障箇所があると
考えられるので、加熱手段９によらないＯＰＧＷ２の温
度上昇を加味すれば、Ｐ点が故障箇所があると判定する
ことができる。

【００２８】以上の実施例では、温度分布測定装置５の
起動をトリガ信号発生器７のトリガ信号によって行った
が、トリガ信号に関係なく常時ＯＰＧＷ２の温度分布を
測定してもよい。この場合には、ある時間毎に温度の時
間積分を求め、同一箇所の積分値が予め計測によって設
定された設定値を上回った時に故障を判定する。

【００２９】また、必ずしも温度の時間積分値を故障点
判定に用いる必要はなく、加熱手段９の位置について、
事故発生後の温度の経時変化を基に判定してもよい。即
ち、加熱保温器１０に接続される加熱制御器１１の制御
方法として、故障電流の大きさに対応する通電時間を、
例えば、０〜１００Ａで１分、１００〜１０００Ａで５
分、１０００〜１００００Ａで１０分とし、通電電流は
どの場合にも例えば３０Ａというように設定しておき、
各加熱手段９の位置での事故発生後の温度の経時変化を
求めると、最も温度上昇時間が長い加熱手段９の位置が
故障箇所であると検知できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３１】（１）加熱手段をＯＰＧＷ上に取り付ける
だけで故障電流検出箇所が設定できるので、長いＯＰＧ
Ｗや設定間隔を短くしたい場合に対応できる。

【００３２】（２）光ファイバに機械的折曲げを与えず
故障電流が検出できるので、光ファイバの寿命に影響が
ない。

【００３３】（３）故障電流が少なくても故障が評定で
きるので、小さな故障でも逃すことなく発見できる。

【００３４】（４）加熱手段が一定以上の加熱電流を流
さないので、光ファイバの温度が耐熱温度を越えること
がなくなり、熱損傷による劣化がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を用いた架空送電線の故障箇所検
知装置の概要説明図である。

【図２】本発明の加熱手段の外観図及び内部構成図であ
る。

【図３】本発明を用いたときのＯＰＧＷの距離と温度上
昇値（又は温度）との関係をグラフで示した特性図であ
る。

【図４】従来の光信号の波長で故障箇所を知らせる方法
を示す概要説明図である。

【図５】従来の光ファイバに曲げを加えて故障箇所を知
らせる方法を示す概要説明図である。

【図６】従来の光ファイバを故障電流に応じて加熱して
故障箇所を知らせる方法を示す概要説明図である。

【図７】図６の方法の加熱保温装置の外観図及び内部構
成図である。

【符号の説明】

１鉄塔２複合架空地線（ＯＰＧＷ）４光ファイバ５温度分布測定装置９加熱手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架空送電線の故障箇所の検知を、架空送
電線に沿わせて設けられ光ファイバを内蔵した複合架空
地線に流れる故障電流に基づいて行う架空送電線の故障
箇所検知方法において、上記複合架空地線上に、故障電
流に基づいてその大きさに応じた時間だけ複合架空地線
を加熱する加熱手段を多数設置し、上記光ファイバを用
いて複合架空地線の長手方向に沿った温度分布を測定
し、この温度分布上で上記加熱手段による温度変化が顕
著な箇所を故障箇所として検知することを特徴とする架
空送電線の故障箇所検知方法。
【請求項２】上記温度分布上で上記加熱手段による温
度が高い箇所を故障箇所として検知することを特徴とす
る請求項１記載の架空送電線の故障箇所検知方法。
【請求項３】温度分布上で上記加熱手段による故障電
流の大きさに応じた温度上昇の時間が長い箇所を故障箇
所として検知することを特徴とする請求項１記載の架空
送電線の故障箇所検知方法。