(57)【要約】【課題】送電を停止せずに活線状態での測定が可能な、残留電荷測定方法を提供する。【解決手段】本発明の残留電荷測定方法は、少なくとも、電流遮蔽装置１０２および解析制御装置１０３が電気的に接続された、活線状態のＣＶケーブル１０の接地線１１を準備し、解析制御装置１０３を用いて、接地線１１を流れる交流電流を検出し、検出された交流電流のうち、ＣＶケーブル１０の送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに、電流遮蔽装置１０２で遮断し、残った第二電流の信号を解析制御装置１０３で検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、電流遮蔽装置および解析制御装置が接地線と電気的に接続された活線状態のＣＶケーブルを準備し、
前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに、前記電流遮蔽装置で遮断し、残った第二電流の信号を前記解析制御装置で検出することを特徴とする残留電荷測定方法。
【請求項２】
前記第二電流の信号を、ローパスフィルタを介して検出することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の残留電荷測定方法。
【請求項３】
ＣＶケーブルの接地線に対し、電気的に接続される電流遮蔽装置、および解析制御装置と、を備え、
前記電流遮蔽装置が、前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに遮断する回路を有し、
前記解析制御装置が、前記電流遮蔽装置によって第一電流の信号を遮断して残った第二電流の信号を検出する回路を有することを特徴とする残留電荷測定装置。
【請求項４】
前記接地線に対し、電気的に接続される変流器を備え、
前記変流器を構成するリング状の鉄心が、少なくとも一箇所においてスリットを有することを特徴とする請求項３に記載の残留電荷測定装置。
【請求項５】
前記解析制御装置が、前記電流遮断装置に接続された第一解析制御装置と、前記第一解析制御装置から離間して配置された第二解析制御装置と、で構成され、
前記第一解析制御装置、前記第二解析制御装置が、それぞれ、無線通信用の送受電部を有することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の残留電荷測定装置。
【請求項６】
前記解析制御装置が、前記電流遮蔽装置に対し、ローパスフィルタを介して接続されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の残留電荷測定装置。
【請求項７】
前記接地線に対し、前記接地線を流れる交流電流を検出する検出器が接続されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の残留電荷測定装置。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか一項に記載の残留電荷測定装置と、前記残留電荷測定装置を用いて測定した結果を監視する監視装置と、を備えていることを特徴とする絶縁診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活線状態のＣＶケーブルに対して適用可能な、残留電荷測定方法、残留電荷測定装置、および絶縁診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（ＣＶケーブル）は、敷設環境下において水分に曝される状況にあり、絶縁体の部分に水分が浸入した状態で使用されると、経年的に水トリーが発生、進展することによって劣化する虞がある。このようなＣＶケーブルの劣化を未然に防止するためには、長年使用され続けたケーブルの劣化程度を把握する必要があり、このための絶縁劣化診断手法が望まれている。このための絶縁診断技術の一つとして残留電荷法がある（特許文献１参照）。
【０００３】
残留電荷法は、次の手順を有するものである。まず、水トリー劣化したＣＶケーブルに対し、水トリー部に電荷を蓄積させるための前課電として、所定の直流電圧を課電し、その後、前記水トリー部に蓄積した電荷を放出させるために交流電圧を課電する。次に、当該交流電圧を課電した際に流れる電流信号の内、商用周波数成分をローパスフィルタにより除去し、残る直流電流成分を検出する。検出された電流信号を積分することにより電荷量を得ることができ、この電荷量の大きさにより、水トリー劣化の程度を把握する。この方法では、電荷量が多いほど劣化の程度が高いと判断されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３８３３９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６は、ＣＶケーブル１０に対し、従来の残留電荷測定方法を適用する場合の測定システム（残留電荷測定装置）３００を示す図である。このシステムでは、別途試験用に準備する試験用変圧器３０４の接地端子に対し、直列に、ローパスフィルタ３０５、アンプ３０６、解析制御装置３０３を有する。
【０００６】
また、特許文献１に開示されているように、水トリーに対する前課電として印加する直流電圧は、送電電圧を超える高い電圧であるため、水トリー劣化を測定する際には、通常の送電を停止する必要があり、この測定を任意のタイミングで行うことは難しい。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、送電を停止せずに活線状態での測定が可能な、残留電荷測定方法および残留電荷測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
【０００９】
（１）本発明の一態様に係る残留電荷測定方法は、少なくとも、電流遮蔽装置および解析制御装置が接地線と電気的に接続された活線状態のＣＶケーブルを準備し、前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに前記電流遮蔽装置で遮断し、残った第二電流の信号を前記解析制御装置で検出する。
【００１０】
（２）前記（１）に記載の残留電荷測定方法において、前記第二電流の信号を、ローパスフィルタを介して検出することが好ましい。
【００１１】
（３）本発明の一態様に係る残留電荷測定装置は、ＣＶケーブルの接地線に対し、電気的に接続される電流遮蔽装置および解析制御装置と、を備え、前記電流遮蔽装置が、前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに遮断する回路を有し、前記解析制御装置が、前記電流遮蔽装置によって第一電流の信号を遮断して残った第二電流の信号を検出する回路を有する。
【００１２】
（４）前記（３）に記載の残留電荷測定装置において、前記接地線に対し、電気的に接続される変流器を備え、前記変流器を構成するリング状の鉄心が、少なくとも一箇所においてスリットを有することが好ましい。
【００１３】
（５）前記（３）または（４）のいずれかに記載の残留電荷測定装置において、前記解析制御装置が、前記電流遮断装置に接続された第一解析制御装置と、前記第一解析制御装置から離間して配置された第二解析制御装置と、で構成され、前記第一解析制御装置、前記第二解析制御装置が、それぞれ、無線通信用の送受電部を有していてもよい。
【００１４】
（６）前記（３）〜（５）のいずれか一つに記載の残留電荷測定装置において、前記解析制御装置が、前記電流遮蔽装置に対し、ローパスフィルタを介して接続されていることが好ましい。
【００１５】
（７）前記（３）〜（６）のいずれか一つに記載の残留電荷測定装置において、前記接地線に対し、前記接地線を流れる交流電流を検出する検出器が接続されていることが好ましい。
【００１６】
（８）本発明の一態様に係る絶縁診断システムは、前記（３）〜（７）のいずれか一つに記載の残留電荷測定装置と、前記残留電荷測定装置を用いて測定した結果を監視する監視装置と、を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＣＶケーブルの水トリー劣化を検出する残留電荷測定を、ＣＶケーブルの送電を停止することなく、活線状態で実施することができる。これにより、任意のタイミングでの劣化診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る残留電荷測定装置を適用した、絶縁診断システムの構成図である。
【図２】図１の絶縁診断システムにおいて得られる、各種信号の波形を示すグラフである。
【図３】図１の絶縁診断システムにおいて得られる、各種信号の波形を示すグラフである。
【図４】本発明の二実施形態に係る残留電荷測定装置を適用した、絶縁診断システムの構成図である。
【図５】本発明の実施例として、図１の絶縁診断システムから得られる電流信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】従来の絶縁診断システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した実施形態に係る残留電荷測定装置および残留電荷測定方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２０】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る残留電荷測定装置１００の構成を模式に示す図である。残留電荷測定装置１００は、主に、電源（不図示）と、ＣＶケーブル１０の遮蔽層を接地電位とする接地線１１に対し、順に電気的に接続される貫通型の変流器１０１、電流遮蔽装置１０２、および解析制御装置１０３と、を備えている。
【００２１】
変流器１０１は、接地線１１に対し、電気的に接続されている。また、変流器１０１は、診断対象となるケーブルの一回線、三相全てに装着されている。変流器１０１は、接地線１１に対して着脱可能であることが好ましく、そのために、変流器１０１を構成するリング状の鉄心は、少なくとも一箇所において切断されていることが好ましい。これにより、接地線１１に対して着脱可能となり、任意の接地線に対して適用することができる。
【００２２】
電流遮蔽装置１０２は、接地線１１を流れる交流電流のうち、ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる充電電流（第一電流）の信号を、位相が９０度または２７０度となるとき（信号波形がピークを示す位相（以下、ピーク位相と示す場合がある。）のとき）に遮断する回路を有する。ここで、接地線１１を流れる交流電流の検出は、接地線１１に対して直列に接続され、電流遮蔽装置１０２の上流側に接続されている検出器もしくは変流器１０１で行われることが好ましい。換言すると、電流遮蔽装置１０２は、当該検出器もしくは変流器１０１で検出される交流電流のうち、ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる充電電流（第一電流）の信号を、位相が９０度または２７０度となるときに遮断する回路を有することが好ましい。第一電流の信号を遮断するタイミングについては、任意に設定することが可能である。
【００２３】
解析制御装置１０３は、接地線１１を流れる電圧、電流の信号や後述する第二電流の信号（残留電荷信号）を検出し、それらについて解析および制御を行う装置である。ここで、解析制御装置１０３は、電流遮蔽装置１０２によって充電電流の信号を遮断して残った残留電荷による電流（第二電流）の信号（残留電荷信号）を検出する回路を有する。取得されたデータは、解析装置内に記憶装置を取り付け、定期的に外部にて収集するか、常時パーソナルコンピュータ等にて処理をすることもできる。この際のデータ取得は、有線あるいは無線、いずれの手法であっても構わない。無線による実施形態については後述する。解析制御装置１０３の制御手段としては、例えば、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路や、ＮＣ（Numerical Control）装置等を用いることができる。ここで、解析制御装置１０３は、検出する信号から商用周波数成分を除くため、電流遮蔽装置１０２に対し、ローパスフィルタを介して接続されていることが好ましい。
【００２４】
図２および図３は、図１の絶縁診断システムにおいて得られる、次の（１）〜（５）の信号の波形を示すグラフである。
（１）前課電として印加される交流電圧信号
（２）充電電流信号
（３）劣化信号
（４）残留電荷信号
（５）検出される残留電荷信号
【００２５】
残留電荷法における前課電としての交流電圧を印加し、この交流電圧信号を遮断した直後に、電荷を蓄積させるための最後の半波長分の波形の一つ前の半波長分の波形で蓄積された電荷が、最後の半波長分の波形で放出され、逆極性として蓄積する際に流れる電流が検出される。
【００２６】
このような電荷の移動は、交流電圧を課電している各サイクルにて行われている（図２の（１））。ここで、交流電圧および充電電流信号の両方を遮断した場合、商用周波数の半分の周期にて、その極性が異なり、時定数が長い信号（図２の（３））が検出されることになるので、それぞれがほぼ相殺し、外部に信号は検出されない（図２の（５））。ところが、交流電圧はかけたまま、充電電流信号をピーク位相で遮断した場合、遮断直前の半波長分の信号については、相殺する信号がないことになるため、ローパスフィルタを介して、その半波長分の正または負の信号を、残留電荷の信号として検出することができる（図３の（５））。
【００２７】
ここで、残留電荷の信号は、そもそも電流信号から得られており、電圧信号を遮断することは、電流信号を遮断していることと同じである。したがって、同様な事象は、電流信号から残留電荷信号を得る手段としては、電圧信号を遮断する以外に、電流信号を遮断することによっても実現することができる。図３は、上記（１）〜（５）の信号の波形を示すグラフであるが、（１）の信号を遮断せず、（２）の信号のみを遮断したものとなっている。劣化による信号は、商用周波数を有する充電電流成分に重畳されるものであるため、電圧信号を遮断する代わりに電流信号を遮断しても、検出することができる。交流電流信号を常時測定、取得した後、検出される交流電流のうち、充電電流信号をピーク位相にて遮断し、その後のローパスフィルタを通過させることにより、商用周波数を有する電流成分が除去されるため、電圧信号をゼロ位相で遮断する場合と同様に、残留電荷信号を検出することができる。
【００２８】
以上により、本実施形態の残留電荷測定では、ＣＶケーブルの水トリー劣化を検出する残留電荷測定を、ＣＶケーブルの送電を停止することなく、活線状態で実施することができる。また、任意のタイミングでのＣＶケーブルの水トリーの劣化診断が可能となり、線路敷設環境の変化に伴う劣化信号の変化をも含めた、ケーブル線路の劣化状態の傾向管理を行うことができる。また、高電圧を発生させる電源等の大掛かりな設備が不要となり、コスト等の増大を抑えることができる。
【００２９】
また、停電を伴い、定められた周期で実施する従来の絶縁劣化診断では、次回の劣化診断の実施までの間に、ＣＶケーブルの絶縁劣化が生じてしまう可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、活線状態のままで絶縁化劣化診断を行えることにより、連続的にＣＶケーブルの状態を監視することができ、適切なタイミングで異常を把握することが可能となる。さらに、本実施形態の残留電荷測定装置と、残留電荷測定装置を用いて測定した結果を監視する監視装置とを組み合わせることによって、任意の時間、時間間隔にて残留電荷測定を行い、残留電荷測定の傾向監視を行うことが可能な絶縁診断システムを実現することができる。
【００３０】
また、従来の残留電荷測定では、図６に示す通り、別途試験用に準備する試験用変圧器の接地端子に、直列にローパスフィルタを挿入する必要がある。これに対し、本実施形態の残留電荷測定では、貫通型の変流器を用いる場合には、試験用変圧を準備することなく、既存の接地線に変流器を設置すれば測定が実施できるようになる。そのため、高電圧部に触れる危険を回避した状態で、測定に必要な電流遮蔽装置および解析制御装置等の設置が可能となり、設置作業上の安全性を向上させることができる。
【００３１】
＜第二実施形態＞
図４は、本発明の第二実施形態に係る残留電荷測定装置２００の構成を模式に示す図である。残留電荷測定装置２００では、解析制御装置１０３が、電流遮断装置１０２に接続された第一解析制御装置１０３と、第一解析制御装置１０３から離間して配置された第二解析制御装置１０４と、で構成されている。その他の構成は、第一実施形態の残留電荷測定装置１００と同様であり、第一実施形態の残留電荷測定装置１００と同じ構成要素については、形状によらず、同じ符号で示している。
【００３２】
第一解析制御装置１０３Ａ、第二解析制御装置１０３Ｂは、それぞれ、無線通信用の送受電部を有しており、蓄積した信号情報を、互いに離間した第一解析制御装置１０３Ａ、第二解析制御装置１０３Ｂの間で送受信することができる。したがって、残留電荷測定を遠隔操作で行うことが可能となるため、測定のための人の移動に伴う労力、コストを削減することができる。第一解析制御装置１０３Ａと、第二解析制御装置１０３Ｂとを配線接続し、有線通信を行えるようにした場合にも、同様の効果が得られる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３４】
本発明の実施例として、図１の絶縁診断システムから得られる電流信号のシミュレーションを行った。図５は、その結果を示すグラフである。グラフに示す三つの信号波形（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、次の通りである。
（Ａ）変流器から出力される電流信号（遮断なし）
（Ｂ）劣化信号が重畳されていない電流信号（ピーク位相での遮断あり）
（Ｃ）劣化信号が重畳されている電流信号（ピーク位相での遮断あり）
【００３５】
信号波形（Ｂ）で示される通り、劣化信号が重畳させていない場合の信号波形はフラットであるのに対し、信号波形（Ｃ）で示される通り、劣化信号を重畳させた場合には、信号波形にピークが見られる。この結果から、ピーク位相で遮断するという操作によって、診断対象のＣＶケーブルにおける残留電荷信号の有無を明確に検出することができ、水トリー劣化の有無について判別可能であることが分かる。
【符号の説明】
【００３６】
１００・・・残留電荷測定装置
１０１・・・変流器
１０２・・・電流遮蔽装置
１０３・・・解析制御装置
１０３Ａ・・・第一解析制御装置
１０３Ｂ・・・第二解析制御装置
１０・・・ＣＶケーブル
１１・・・接地線
３０３・・・解析制御装置
３０４・・・試験用変圧器
３０５・・・ローパスフィルタ
３０６・・・アンプ
【図１】
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【図２】
2020165922.tif 000004
【図３】
2020165922.tif 000005
【図４】
2020165922.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020165922.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月3日(2020.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、電流信号遮断装置および解析制御装置が接地線と電気的に接続された活線状態のＣＶケーブルを準備し、
前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに、前記電流信号遮断装置で遮断し、残った第二電流の信号を、ローパスフィルタを介して前記解析制御装置で検出することを特徴とする残留電荷測定方法。
【請求項２】
ＣＶケーブルの接地線に対し、電気的に接続される電流信号遮断装置、および解析制御装置と、を備え、
前記電流信号遮断装置が、前記接地線を流れる交流電流のうち、前記ＣＶケーブルの送電電圧に伴って流れる第一電流の信号を、信号波形がピークを示すときに遮断する回路を有し、
前記解析制御装置が、前記電流信号遮断装置によって第一電流の信号を遮断して残った第二電流の信号を検出する回路を有
し、
前記解析制御装置が、前記電流信号遮断装置に対し、ローパスフィルタを介して接続されていることを特徴とする残留電荷測定装置。
【請求項３】
前記接地線に対し、電気的に接続される変流器を備え、
前記変流器を構成するリング状の鉄心が、少なくとも一箇所においてスリットを有することを特徴とする請求項２に記載の残留電荷測定装置。
【請求項４】
前記解析制御装置が、前記電流信号遮断装置に接続された第一解析制御装置と、前記第一解析制御装置から離間して配置された第二解析制御装置と、で構成され、
前記第一解析制御装置、前記第二解析制御装置が、それぞれ、無線通信用の送受電部を有することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の残留電荷測定装置。
【請求項５】
前記接地線に対し、前記接地線を流れる交流電流を検出する検出器が接続されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の残留電荷測定装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の残留電荷測定装置と、前記残留電荷測定装置を用いて測定した結果を監視する監視装置と、を備えていることを特徴とする絶縁診断システム。