JPS6040968A - 送電鉄塔の異常電流監視装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、鉄塔に流れる異常電流を監視することにより
、落雷あるいは地絡、逆せん絡等があった鉄塔を判別す
る集中監視装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

高電圧１線の鉄塔あるいは鉄塔に導電接続された架空地
線が雷撃を受けると、四部電流が数〜数百キロアンペア
と大きいために鉄塔の電位が上昇し、送電線と鉄塔の間
の電位差が過渡的に増加してがいし装置がフラッジオー
バする事故が発生する。送電線は長距離にわたって多数
の鉄塔によって支持されており、ＮＩ＋！あるいはフラ
ッジオーバ事故を生じた鉄塔がどの鉄塔であるかを知る
ことは、事故の復旧を早めるために不可欠な問題であり
、当該鉄塔を精度よく判別できる装置の開発が望まれて
いる。この種の装置としては、落雷のサージｍ流を誘導
によって検出するコイルと、火薬を用いた発火装置等で
１１１ｊ成されるせん絡表示器が知られている。これは
鉄塔あるいは架空地線等の近傍に誘導コイルを設置し、
雷電流によってコイルに電流が誘起されると、誘起電流
により火薬に点火し、その爆発力で表示用の赤い布が広
がるように構成された装置である。このせん絡表示器が
作動したことはヘリコプタ−や自動車により巡滉し、赤
い布を見付けることによって確認されるが、送電線は人
家を避けて敷設されたり、山中に設けられる場合も多い
。したがって巡視するのも容易ではなく、落雷により異
常が発生した場合には復旧までに長時間を要してしまう
という欠点があった。−カリアルタイムで送電線の故障
点を標定する装置としては、送電線の両端に設置された
フォルトロケータとよばれる装てによって故障点で発生
したサージが両フォルトロケータに検出される時刻差を
検出してサージの云ｇ！速度から故障点を標定するもの
が知られている。しかし光速（３×１０”Ａｔ毎秒）　
に近い速度で伝搬するサージ電圧の僅かな検出時刻差を
遠く離れた場所に設置されたフォルトロケータで検出す
るために、両者の時刻を極めて巧密に開切化する必要が
あり、そのための高度な技術が必要になるという問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、送電線の鉄塔に流れる雷迂亀流またはそれに
起因して生じた地終電流煙の異常電流を検出でき、かつ
集中監視場所において異常２流が検出された鉄塔をリア
ルタイムに標定できる異常電流監視装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の要点〕

本発明によれば、上述の目的は、送電鉄塔の塔脚等に近
接して配され塔睡に流れる異常電流による磁束と差交し
て異常電流を検出する高周波コイルとこのコイルとコン
デンサとからなる並列共振回路により検出電流を鉄塔ご
とに異なる周波数の減衰振動ｓｗｌに変換し前記共振回
路内に直列に接続され逆並列接続された発光素子により
減衰振動電流を光信号に変換するよう構成された検出部
へ発光素子の出力光信号を入力とし光フアイバーケーブ
ルにより複数の検出部の出力光信号を集中監視場所に伝
送する伝送回路と、伝送回路からの光信号を減衰振動電
流に逆変換する受光素子と受光素子の出力減衰！！ｉＩ
ｎ流を共通の入力とし検出部それぞれの共振周波数にの
み感応する複数の周波数弁別器とからなる信号処理部と
を備え、周波数弁別器のいずれかが入力信号に感応した
とき弁別器の感応Ｒ波数と等しい共振周波数を自゛する
検出部が配設された鉄塔に異常電流が流れたものと判定
して表示部に信号を出力するよう構成することにより達
成された。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す異常電流検出部の接続
図である。図において、１は異り１ζ電流の検出部で、
鉄塔の塔脚２に流れる異常電流りは、塔脚２に流れる異
常電流！寡の作る磁束φ１と差交するように塔脚２に近
接して取り付けられた高周波コイル３によって検出され
る。検出部１は、高周波コイル３と、コンデンサ４と、
抵抗器５ａ＋５ｂ＋５ｃと、互いに逆並列接続された発
光ダイオード、し−ザーダイオード等の発光素子６およ
び７と、ツェナーダイオード等の過電圧防止回路８とで
構成されており、発光素子６および７の出力光４３号は
検出部１のケース内において光ファイバー１１に接続さ
れる。

いま、塔脚２に雷び？８流Ｉｔが流れて磁束φ工によっ
て高周波コイルにパルス常圧が誘起されたとする。この
とき検出回路にパルス電圧によって最初に流れるｍ’ｌ
ｆＬの方向を矢印の方向と仮定すると、電流は抵抗５ａ
＋発光素子６．抵ｍ　５ｂを通ってコンデンサ４を充電
する。この回路は高周波コイル３のインダクタンスとコ
ンデンサ４の静電容量とからなるＬ−Ｃ共振回路である
ため、コンデンサ４に蓄積されたエネルギはつぎには抵
抗５ｃ　１発）６紫子７．抵抗５ａを介して逆方向に放
ＴＩＥする。このようにして高周波コイル３で検出され
たｔＦ７１８　ｆｉ　’ｌｒ’＆は検出部において一定
の周波数の減衰振動ｆｕ　’ｂ’＆　Ｉ　ｓに変換され
る。発光素子６および７には減衰ＪＩ＋１！！ｔｉｌｌ
　？’Ｊ流Ｉｓの半波づつが交互に流れるのでこの電流
に対応した光信号が発生し、発光素子６および７に接続
された光ファイバ１１により発光素子の出力光信号が後
述する伝送回路を介して集中監視場所に伝送される。雷
ｉ　Ｓ流■１の方向が上記とは逆向きであった場合には
、発光素子７かまず発光し、ついで発光素子６．７が交
互に発光する。したがって発光素子６あるいは７の一方
をダイオードとしてもよく、この場合の出力光信号は単
極性の減衰振動波形になる。また監視される鉄塔が一つ
である場合にはフィル３の検出信号を共振させる必要は
なく、コンデンサ４は不要である。しかし一般には複数
の鉄塔の異常電飾を監視して異常電流が流れた鉄塔を特
定することがめられる。このような場合、第１図の検出
部を各鉄塔に配設するとともに、コンデンサ４の静電容
量をそれぞれ異なった値にすることにより、鉄塔ごとに
検出部の共振周波数が異なるよう構成する。

第２図は前述の実施例における装置全体の概略借成図で
ある。図において、例えば、ｌａ　＋　ｌｂ　＋　ｌｅ
は第１図のように構成された検出部で、それぞれ異なる
鉄塔に設けられ興なる周波数の減衰振動波形の光信号を
出力する。１１ａ　＋　１　ｌｂ　、１１．ｃは一喘が
検出部の発光素子に接続された光ファイバで、他方端は
それぞれ光カップラ１２ａ　＋　１２ｂ　＊　１２ｃを
介して主光ファイバｉａａ　ｌ　１３ｂ　ｌ　ｉａｃに
接続される。光ファイバ。

光カップラ、主光ファイバからなる光信号伝送回路１０
は、各鉄塔で検出された異なる周波数の光信号を信号処
理部２０に伝送する。主光ファイバとして光ファイバ複
合架空地線を月いると、光ファイバを単独で用いる筋合
よりも機械的に県ろうでありかつ経済的に有利に光伝送
回路を形成できて便利である。複数の検出部が同一時刻
にＭ撃電流を検出した筋合、主光ファイバによって伝送
される光信号も複数の周波数の信号が合成された（３号
になる。したがって信号処理部２０において、合成され
た信号を分離し、雷ｆｆ１ｆｆｉ流が検出された鉄ｆ６
を判別する。図の実汎例の場合信号処理部２０は、まず
主光ファイバ１３ｃは受光素子２１に接続され光信号は
ｆ８係信号に逆変換され、必要に応じて増幅器２２によ
り増５される。２３ａ　＋　２３ｂ　＋　２３Ｃは共振
器で検出部１＠１ｌｂｌｌｅの共振周波数とそれぞれ◇
しい共振周波数に調整されており、増＠器２２の出力恨
処信号中に含まれる周波数成分に同調する共振周波数の
共振器が共振するので、雷侶電流が検出された鉄塔を容
易に１別することができる。３０は報知部で、表示器ま
たは報知Ｒ３１ａ　、　３１ｂ　、　３１ｃが各共振器
に対応してそれぞれ設けられ、共振器からの出力信号に
よって異常電流が検出された鉄塔を表示するとともに異
常電流の発生を報知する。

合皮信号中の周波数成分の分は、弁別には、共振’Ｊ’
ｓ　２３ａ　！　２３ｂ　＋　２３ｅのかわりに各検出
部の共振周波数を中心周波数とする同調式増幅器を用い
ても同機に目的を達成することができる。さらに周波数
分析装置を用いてもよい。

送電線に落江があった場合、鉄塔を介して太ｊｌｊｌに
流れる雷侶電流の大きさは１〜２００キロアンペアの範
囲でばらつき、その極性は負極性電流が多いが正オ・１
性の場合もある。また各１．：塔は架空地線によって互
いに導電接んδされているために、雷え１電Ｕ１δは宙
の直！？を受けた鉄塔にυ１δれると同時に１１１ｊ側
の鉄塔にも分流する。また雷６之によって鉄１７５と送
電線との間でフラッジオーバが発生した場合には交流地
絡電流および地絡サージ電流が鉄塔を通じて大地に流れ
る。このように鉄塔に流れる雷撃電流。

地ｆ８電流等の異常電流は上述のような種々の要因によ
って変化する。ただし送電線の絶縁は本来通常の雷りに
は耐えるよう設計されており、雷撃が原因で地絡を生ず
る確率は極めて低く、地絡に結びつく危険性は雷ご電流
の大きさに比例することが知られている。したがって鉄
塔の異常電流を監視するにあたって検出できる＠営電流
の大きさを所定のレベル以上の大きさに限定することに
よって、送電線の絶縁に損傷を与える危険性がほとんど
ないような異常電流による監視装置の不要なｍ１作を制
限し、逆に危険性の高い異常電流が流れた鉄塔を籾度よ
く判別することがめられる場合が多い。したがって第１
図の検出部においては高周波コイル３の出力端に設けた
過電圧防止回路によって検出電圧を所定のレベルに制限
するとともに、抵抗器５ａ１５ｂ１５ｅによって発光素
子６および７に流れる電流を制御する。さらには高周波
コイルのゲ６常電流検出感度を変えるよう構成する。第
１図の場合高周波コイル３は空心コイルで、異常電流■
１によって生ずる磁束φ１に差交するよう塔脚２に取り
つけられており、検出感度のｗＪ整はコイルの周長とコ
イルの巻回数を変えることによって行われる。

第３，４図は高周波コイルの変形例を説明するための図
面で、第３図では、塔脚２に支持部４才４１によって取
り付けられた面状の高周波コイル４２にはフェライトコ
ア等の棒状の強磁性体４３が挿入され、調整部材４４に
より強磁性体４３をコイルの軸方向に移動することによ
り、コイル４２と差交する磁束の量を変えて、異常電流
の検出感度を調整するよう＋、’ｉ成されている。また
箇４図では、塔脚２の山形鋼を９０度與なる方向から包
囲する１対のフェライト磁心等の強磁性体５１．５２と
、強磁性体５１゜５２のいずれか一方に挿かんされた高
周波コイル５３により異常電流を検出するよう構成され
、そのインダクタンスは磁心の門限Ｇを変えることによ
り調整ぞきる。上述のように高周波コイルを空心形（第
１図）、棒状磁心形（第３図）、環状磁心形（第４図）
のいずれかを月い、コイルの巻回数あるいは磁心の位置
ｍ整を行なうことによって異常電流の検出感度を自由に
選択することができへ〔発明の効果〕 本発明は、前述のように、鉄塔ごとに興なる周波数の減
衰振動電流として鉄塔の異常電流を検出しこれを光信号
に変換して出方する検出部と、光信号を変電所等の集中
監視場所に伝送する多重光信号伝送回路と、伝送回路か
らの光信号を１ｕ気信号に変換し合成信号の周波数を弁
別して異常電流の流れた鉄塔を判別する信号処理部と、
信号処理部の′＃定結果を褒示または報知する報知部と
によって異常電流監視装置を構成した。その結果鉄塔を
介して大地に流れる雷侶電流、　１１１絡サージ電流等
の異常電流の発生を集中監視場所でリアルタイムで検知
できるようになり、従来のせん絡表示器のようにせん絡
鉄塔をヘリコプタ−で探索する必要もなく、またフォル
トロケータ方式のようにサージの検出時刻を同期化する
ための高度の技術を必要としない送電鉄塔の異常電流監
視装置を提供できる。また、検出部を構成する高周波コ
イル。

過電圧保護回路、抵抗器等を調整または選択使用するこ
とにより検出できる異常電流の大きさを変えることがで
きるよう靭皮した。その結果送電線の故障を誘発する危
険性のある大きな？Ｔ？　唱電流のみを検出でき、架空
地線を介して分流した鉄塔の比較的小さな異常電流は検
出しない選択性を持った異常電流監視装置を提供できた
。さらに、検出部および信号処理回路を共振回路として
ｉ成したことにより、回路の構成が簡単で高度な技術を
必要とせず、高感度で安価な装置を提供することに貢献
できた。また検出部は電源を必要としないために、電源
の供給を受けにくい辺地に設けられた鉄塔にも問題なく
検出部を設けられる利点が得られた。

【図面の簡単な説明】

周波コイルの変形例を示す購造図である。 図において、１・・・検出部、２・・・塔脚、３，４０
゜５０・・・高周波コイル、４・・・コンデンサ、５ａ
〜Ｃ・・・抵抗器、６，７・・・発光紫芋、８・・・過
電圧保護回路、１０・・・光信号伝送回路、２０・・・
信号処理部、２１・・・受光素子、２３ａ＝ｃ・・・共
振器、３０・・・報知部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １〉複数の鉄塔にそれぞれ近接して配設した高周波コイ
   ルによって異常電流を検出することにより落雷や地絡の
   発生を監視するものにおいて、前記高周波コイルにより
   検出された電気信号を前記鉄塔ごとに異なる所定の周波
   数の減衰振動電流に変換する該コイルとコンデンサとの
   並列共振回路とこの共振回路内に直列に設けられ逆並列
   接続された発光紫芋とを有する異常電流検出部と、前記
   発光紫芋の出力光信号を集中監視場所に伝送する多重光
   信号伝送回路と、この伝送回路からの光信号を電気信号
   に変換し該信号中の周波数を弁別することにより異常電
   流が検出された鉄塔を判別し報知信号を発する信号処理
   部とを備えたことを特徴とする送電鉄塔の異常電流監視
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、検出部
   がコイルと並列に接続された過電圧防止回路を有するこ
   とを特徴とする送電鉄塔の異常？ｎ流監視装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、高周波
   コイルが筒駄のコイルと、軸方向に移動可能に前記コイ
   ル内に挿入されたフェライト磁心とを備えたことを特徴
   とする送電鉄塔の異常電流監視装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、フェラ
   イト磁心が、塔脚を包囲する１対のコの字形磁Ｊひから
   なり、磁心の突き合わせ部にｍ整可能なギャップを有す
   ることを特徴とする送電鉄塔の異常電流監視装置。 ５）特許請求の範囲第１項ないＬ／第３項のいずれかに
   記載の装ににおいて、信号処理部が、検出部それぞれの
   共振周波数と等しい周波数の複数の共振器を備えたこと
   を特徴とする送電鉄塔の異常電流監視装置。 ６）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の装置において、信号処理部が、検出部それぞれの共
   振周波数と等しい中心周波数の複数の同調式増幅器を備
   えたことを特徴とする特許塔の異常電流監視装置。