JPH1138072A - 閃絡検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 雷などにより発生する閃光の影響を除いて、
閃絡の発生を確実に検出することができる閃絡検出方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 導体の周辺の光を受光し、受光した光を
電気信号に変換し、電気信号を受光信号として出力する
受光素子１と、受光素子１からの受光信号の変動する成
分を通す交流結合器２と、交流結合器２からの受光信号
を受け取ると、この受光信号が変動する時間を示す検出
信号を生成し、この検出信号の変動時間の長さに基づい
て導体の閃絡を検出する検出部（増幅器３、定電流積分
器４、判定器５）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大地と絶縁され
て空中に支持されている送電線などに、過電圧が加えら
れたときに発生する閃絡を検出する閃絡検出方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】閃絡は、送電線が碍子などで鉄塔に支持
されている場合、送電線に過電圧が加わる場合や、動物
などの飛来物が止まるなどして、空気の絶縁が破壊され
て、送電線の電流が大地へ流れる事故である。閃絡事故
が発生するときには、送電線に加えられている商用電源
の電流が空気中を流れ、この電流の放電による光、つま
り、閃絡光が発生する。したがって、この閃絡光の有無
を調べれば、閃絡事故を検出することができる。このよ
うな閃絡光を検出する閃絡検出装置を図８に示す。

【０００３】図８の閃絡検出装置は、受光部１０１、フ
ィルタ部１０２、結合部１０３及び判定部１０４を備え
る。受光部１０１は、外部から入射する光を電気信号に
変換する。この変換により、受光部１０１は、入射光に
比例する電気信号を、受光信号として出力する。フィル
タ部１０２は、一種の帯域フィルタであり、あらかじめ
設定されている周波数帯域の受光信号を通す。結合部１
０３は、フィルタ部１０２の受光信号の中から、太陽光
で生成される、直流的な成分を除く。

【０００４】判定部１０４は、フィルタ部１０２と結合
部１０３とを通過してきた受光信号があらかじめ設定さ
れてる基準レベルに達したかどうかにより、受光部１０
１が受光した光が閃絡光であるかどうかを判定する。

【０００５】このような閃絡検出装置を用いることによ
り、閃絡を検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先に述べた
従来の閃絡検出装置には、次のような課題がある。

【０００７】閃絡検出装置が検出する閃絡光は、次のよ
うにして発生する。つまり、図９に示すように、商用電
源の電圧の振幅が最大になる点ポイント１１１、１１２
で閃絡光が最大になる。この結果、閃絡光は、商用電源
の周波数のほぼ２倍の周期を持つ。このような特徴が閃
絡光にあるので、フィルタ部１０２の特性を、商用電源
のほぼ２倍の周波数付近を通過帯域とするのが最適であ
る。

【０００８】一方、商用電源には、３相のものがある。
この３相の中の２相で閃絡が発生すると、これらの閃絡
による閃絡光が合成されてしまう。この結果、合成され
た閃絡光は、商用電源の２倍の周波数に比べて低い周波
数となる。したがって、この低い周波数の信号がフィル
タ部１０２を通過するために、フィルタ部１０２の特性
には幅がある。

【０００９】ところで、雷の稲妻には、各種のものがあ
り、雷による閃光時間の短いもの（以下、短波尾雷と記
す）や、短波尾雷に比べて長時間の閃光が発生するもの
（以下、長波尾雷と記す）がある。これらの中で、長波
尾雷で発生する閃光の周波数成分が、商用電源の２倍の
周波数に比べて低い周波数となるものもあるために、長
波尾雷による受光信号がフィルタ部１０２を通過し、判
定部１０４が閃絡の発生有りと判断してしまう。

【００１０】このように、従来の閃絡検出装置には、雷
による閃光を閃絡と誤判断するという課題がある。

【００１１】この発明の目的は、このような欠点を除
き、雷などにより発生する閃光の影響を除いて、閃絡の
発生を確実に検出することができる閃絡方法及び装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、その目的を
達成するため、請求項１の発明は、大地と絶縁されて空
中に支持されている導体に高圧の商用電源が加えられて
いるとき、この導体の閃絡を検出する閃絡検出装置にお
いて、導体の周辺の光を受光し、受光した光を電気信号
に変換し、電気信号を受光信号として出力する受光部
と、受光部からの受光信号の変動する成分を通す結合部
と、結合部からの受光信号を受け取ると、この受光信号
の変動が持続する時間を示す検出信号を生成し、この検
出信号の変動が持続する時間の長さに基づいて導体の閃
絡を検出する検出部とを備えることを特徴とする閃絡検
出装置である。

【００１３】この閃絡検出装置が受光する光には、太陽
光のような短時間で急激な変化をしない太陽光や、稲妻
のように短時間で急激に変化する、パルス状の光などが
ある。一方、閃絡による閃絡光は、商用電源により発生
するので、商用電源の２倍の周波数成分で変動する。

【００１４】このような閃絡光を検出する場合、請求項
１の発明により、受光部は、導体の周辺の光を受光し、
受光した光を電気信号に変換する。そして、受光部は、
電気信号を受光信号として出力する。結合部は、受光部
からの受光信号の変動する成分を通す。

【００１５】検出部は、結合部からの受光信号を受け取
ると、この受光信号が変動する時間を示す検出信号を生
成する。この後、検出部は、この検出信号の変動持続時
間の長さに基づいて、導体の閃絡を検出する。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の閃絡検
出装置において、検出部は、受光部からの受光信号を受
け取ると、この受光信号の変動が持続する時間の長さに
応じた電圧値を持つ信号を、検出信号として生成するこ
とを特徴とする閃絡検出装置である。

【００１７】請求項３の発明は、大地と絶縁されて空中
に支持されている導体に高圧の商用電源が加えられてい
るとき、この導体の閃絡を検出する閃絡検出方法におい
て、導体の周辺の光を受光すると、受光した光を電気信
号に変換し、電気信号の受光信号から変動する成分を通
す処理を行い、この処理を行った受光信号の変動が持続
する時間を示す検出信号を生成し、この検出信号の変動
が持続する時間の長さに基づいて導体の閃絡を検出する
ことを特徴とする閃絡検出方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を用いて説明する。この実施の形態による閃絡検出
装置を図１に示す。図１の閃絡検出装置は、受光部に該
当する受光素子１、結合部に該当する交流結合器２、増
幅器３、定電流積分器４及び判定器５を備える。この実
施の形態では、増幅器３、定電流積分器４及び判定器５
が検出部を構成する。

【００１９】受光素子１は、外部からの光２０１を受光
すると、この外部光２０１に比例する電圧を、受光信号
ａとして出力する。

【００２０】交流結合器２は、内部にコンデンサ又は微
分回路（図示を省略している）を備える。そして、交流
結合器２は、受光素子１から受光信号ａを受け取ると、
この受光信号ａに含まれる直流成分を取り除き、受光信
号ａの変動する成分として、交流成分だけを通す。これ
により、交流結合器２は、受光信号ａの中から、太陽光
で生成される、直流的な成分を除く。交流結合器２は、
直流成分を除いた信号を受光信号ｂとして出力する。

【００２１】増幅器３は、交流結合器２から受光信号ｂ
を受け取ると、この受光信号ｂを増幅する。増幅器３
は、増幅した受光信号ｂを受光信号ｃとして出力する。

【００２２】定電流積分器４は、増幅器３から受光信号
ｃを受け取ると、受光信号ｃが変動する時間を示す検出
信号ｄを生成する。このために、定電流積分器４は、図
２に示すように、シュミットトリガ回路４Ａ、定電流発
生回路４Ｂ及び積分回路４Ｃを備える。

【００２３】定電流積分器４のシュミットトリガ回路４
Ａは、図３に示すように、あらかじめ設定された入出力
特性を持つ。この特性により、シュミットトリガ回路４
Ａは、受光信号ｃを次のように変換する。図４に示すよ
うに、受光信号ｃが電圧Ｖ１に達す時間ｔ１から電圧Ｖ
２に達する時間ｔ２の間だけ、シュミットトリガ回路４
Ａは、電圧Ｖ３の変換信号を出力する。つまり、シュミ
ットトリガ回路４Ａは、時間ｔ１から時間ｔ２の間だ
け、出力信号である変換信号を「ハイ」レベルにする。
この後、シュミットトリガ回路４Ａは、変換信号を「ロ
ウ」レベルにする。このように、シュミットトリガ回路
４Ａは、受光信号ｃをパルス状の変換信号にする。

【００２４】定電流積分器４の定電流発生回路４Ｂは、
シュミットトリガ回路４Ａから変換信号を受け取ると、
変換信号の「ハイ」レベルの時間だけ、値が一定の電流
を生成する。この定電流の値は、あらかじめ設定されて
いる。定電流発生回路４Ｂは、生成した定電流を積分回
路４Ｃへ送る。

【００２５】定電流積分器４の積分回路４Ｃは、定電流
発生回路４Ｂからの定電流を受け取ると、この電流を積
分する。定電流発生回路４Ｂが変換信号の「ハイ」レベ
ルの時間だけ定電流を出力するので、積分回路４Ｃによ
る積分で発生する電圧、つまり、積分信号ｄは、階段状
の波形を持つ。積分回路４Ｃは、このような波形の積分
信号ｄを判定器５へ送る。

【００２６】定電流積分器４は、このようにして受光信
号ｃから積分信号ｄを生成する。

【００２７】判定器５は、定電流積分器４からの積分信
号ｄを受け取ると、次のようにして、閃絡の有無を判定
する。判定器５には、あらかじめ基準レベルＶｓが設定
されている。判定器５は、積分信号ｄが基準レベルＶｓ
を越えると、閃絡が発生していると判定する。また、逆
に、積分信号ｄがこの基準レベルＶｓ以下であれば、閃
絡が発生していないと判定する。判定器５は、判定結果
を示す判定信号ｅを出力する。つまり、判定器５は、閃
絡有りと判定すると、判定信号ｅを「ハイ」レベルに
し、また、閃絡無しと判定すると、判定信号ｅを「ロ
ウ」レベルにする。

【００２８】この実施の形態による閃絡検出装置は、以
上の構成である。次に、この閃絡検出装置の動作につい
て説明する。

【００２９】閃絡検出装置は、送電線の鉄塔付近に設置
される。この後、閃絡検出装置が、例えば、短波尾雷に
よる稲妻を、外部からの光２０１として受光する場合、
受光素子１は、図５に示す受光信号ａ１を出力する。

【００３０】交流結合器２は、受光信号ａ１を受け取る
と、この受光信号ａ１に含まれる直流成分を取り除き、
交流成分だけを通す。交流結合器２は、交流成分だけを
含む信号を受光信号ｂ１として出力する。増幅器３は、
受光信号ｂ１を増幅して、受光信号ｃ１として出力す
る。

【００３１】定電流積分器４は、受光信号ｃ１を受け取
ると、この受光信号ｃ１のパルスの部分Ｓ１の時間だ
け、定電流を生成する。そして、定電流積分器４は、こ
の定電流を積分し、積分結果を積分信号ｄ１として出力
する。

【００３２】判定器５は、積分信号ｄ１の振幅が基準レ
ベルＶｓ以下であるので、短波尾雷による稲妻を閃絡と
判定しない。これにより、判定器５は、「ロウ」レベル
の判定信号ｅを出力する。

【００３３】また、閃絡検出装置が、例えば、長波尾雷
による稲妻を、外部からの光２０１として受光する場
合、受光素子１は、図６に示す受光信号ａ２を出力す
る。

【００３４】交流結合器２は、受光信号ａ２を受け取る
と、この受光信号ａ２に含まれる直流成分を取り除き、
交流成分だけを通す。交流結合器２は、交流成分だけを
含む信号を受光信号ｂ２として出力する。受光信号ｂ２
は、受光信号ａ２を微分するので、受光信号ａ２のパル
スＳ２のエッジに対応して発生するパルスＳ３、Ｓ４を
持つ。増幅器３は、受光信号ｂ２を増幅して、受光信号
ｃ２として出力する。

【００３５】定電流積分器４は、受光信号ｃ２を受け取
ると、この受光信号ｃ２の「ハイ」レベルの時間だけ、
つまり、パルスの部分Ｓ５の時間だけ、定電流を生成す
る。そして、定電流積分器４は、この定電流を積分し、
積分結果を積分信号ｄ２として出力する。

【００３６】判定器５は、積分信号ｄ２の振幅が基準レ
ベルＶｓ以下であるので、長波尾雷による稲妻を閃絡と
判定しない。これにより、判定器５は、「ロウ」レベル
の判定信号ｅを出力する。

【００３７】さらに、閃絡検出装置が、外部からの光２
０１として閃絡光を受光する場合、受光素子１は、図７
に示す受光信号ａ３を出力する。商用電流が空気中を流
れることにより、閃絡光が発生するので、受光信号ａ３
には、商用電源の２倍の周波数の変動成分が含まれてい
る。

【００３８】交流結合器２は、受光信号ａ３を受け取る
と、この受光信号ａ３に含まれる直流成分を取り除き、
交流成分だけを通す。交流結合器２は、交流成分だけを
含む信号を、受光信号ｂ３として出力する。受光信号ｂ
３は、商用電源の２倍の周波数となる変動信号である。
増幅器３は、受光信号ｂ３を増幅して、受光信号ｃ３と
して出力する。

【００３９】定電流積分器４は、受光信号ｃ３を受け取
ると、この受光信号ｃ３の、主にプラス側の各半周期で
生成される時間だけ、定電流をそれぞれ生成する。定電
流積分器４は、この定電流を積分し、積分結果を積分信
号ｄ３として出力する。

【００４０】積分信号ｄ３の振幅が基準レベルＶｓを越
えるので、判定器５は、閃絡が発生したと判定する。こ
れにより、判定器５は、「ハイ」レベルの判定信号ｅを
出力する。

【００４１】このようにして、この実施の形態の閃絡検
出装置により、雷の閃光と、閃絡による閃絡光とを区別
することができる。

【００４２】また、送電線の遮蔽が失敗し、これにより
正閃絡事故が生じて、閃絡光が発生する場合がある。こ
のような場合でも、正閃絡事故による閃絡光が商用電源
周波数を含むので、この実施の形態の閃絡検出装置によ
り、正閃絡事故を確実に検出することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
は、受光信号の変動時間、つまり、結合部からの受光信
号の変動時間の長さを基にして、高圧の商用電源が加え
られている導体の閃光を検出する。これにより、雷によ
る稲妻などのような、パルス状の閃光と、閃絡による閃
光とを区別することができる。

【００４４】請求項２の発明により、受光信号の変動時
間の長さに応じた電圧値を持つ信号を、検出信号として
生成する。これにより、検出部が、検出信号の処理とし
て、電圧を処理すればよいので、検出部での処理を簡単
にすることができる。

【００４５】請求項３の発明により、定電流回路と積分
回路を用いた回路構成により、受光信号の変動時間に応
じた電圧値を持つ信号を、検出信号として生成する。こ
れにより、２つの簡単な回路構成で検出信号を生成する
ことができる。

【００４６】請求項４の発明により、受光信号の変動時
間の長さを基にして、高圧の商用電源が加えられている
導体の閃光を検出する。これにより、雷による稲妻など
のような、直流的な閃光と、閃絡による閃光とを区別す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の定電流積分器を示すブロック図である。

【図３】図２のシュミットトリガ回路の入出力特性を示
す図である。

【図４】定電流積分器で処理される波形を示す波形図で
ある。

【図５】閃絡検出装置で処理される波形を示す波形図で
ある。

【図６】閃絡検出装置で処理される波形を示す波形図で
ある。

【図７】閃絡検出装置で処理される波形を示す波形図で
ある。

【図８】従来の閃絡検出装置を示すブロック図である。

【図９】閃絡光の発生を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 受光素子 ２ 交流結合器 ３ 増幅器 ４ 定電流積分器 ５ 判定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大地と絶縁されて空中に支持されている
   導体に高圧の商用電源が加えられているとき、この導体
   の閃絡を検出する閃絡検出装置において、 導体の周辺の光を受光し、受光した光を電気信号に変換
   し、電気信号を受光信号として出力する受光部と、 受光部からの受光信号の変動する成分を通す結合部と、 結合部からの受光信号を受け取ると、この受光信号の変
   動が持続する時間を示す検出信号を生成し、この検出信
   号の変動が持続する時間の長さに基づいて導体の閃絡を
   検出する検出部とを備えることを特徴とする閃絡検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の閃絡検出装置において、 検出部は、受光部からの受光信号を受け取ると、この受
   光信号の変動が持続する時間の長さに応じた電圧値を持
   つ信号を、検出信号として生成することを特徴とする閃
   絡検出装置。
3. 【請求項３】 大地と絶縁されて空中に支持されている
   導体に高圧の商用電源が加えられているとき、この導体
   の閃絡を検出する閃絡検出方法において、 導体の周辺の光を受光すると、受光した光を電気信号に
   変換し、 電気信号の受光信号から変動する成分を通す処理を行
   い、 この処理を行った受光信号の変動が持続する時間を示す
   検出信号を生成し、 この検出信号の変動が持続する時間の長さに基づいて導
   体の閃絡を検出することを特徴とする閃絡検出方法。