(57)【要約】  アンテナ装置（３）は、監視盤（２）上で水平に配置され接地された金属板（５）と、金属板（５）上に設けられたモノポールアンテナ（６）と、金属板（５）よりも上方に配置され金属板（５）と平行にかつ対向して配置された金属板（７）と、モノポールアンテナ（６）を囲うように配置され、金属板（５）と金属板（７）とを連結する複数本の支柱（８）と、を有する。金属板（５）と金属板（７）との間の間隔は、無線通信で用いられる電波の波長の半分の長さである。隣り合う支柱（８）間の間隔はすべて前記波長の半分の長さである。
2017115422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス絶縁開閉装置の監視情報を監視センサから取得する監視盤と、
前記監視盤に接続され、前記監視情報を無線通信で送受信可能なアンテナ装置と、
を備え、
前記アンテナ装置は、
前記監視盤上で水平に配置され接地された第１の金属板と、
前記第１の金属板上に設けられたモノポールアンテナと、
前記第１の金属板よりも上方に配置され前記第１の金属板と平行にかつ対向して配置された第２の金属板と、
前記モノポールアンテナを囲うように配置され、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを連結する複数本の支柱と、
を有し、
前記第１の金属板と前記第２の金属板との間の間隔は、前記無線通信で用いられる電波の波長の半分の長さであり、
前記複数本の支柱は、隣り合う支柱間の間隔がすべて前記波長の半分の長さとなるように配置されていることを特徴とするガス絶縁開閉装置の監視装置。
【請求項２】
前記ガス絶縁開閉装置は、遮断器、断路器、接地開閉器、母線およびブッシングを含む複数の機器を備え、
前記第１の金属板は、前記ブッシングを除く前記複数の機器のすべてよりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置の監視装置。
【請求項３】
前記第１および第２の金属板はそれぞれ円板であり、
前記第１の金属板の半径は前記第２の金属板の半径に等しく、
前記複数本の支柱は、前記第１および第２の金属板の周縁部に沿って前記波長の半分の長さの間隔で配列されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気所内に設置されたガス絶縁開閉装置を監視する監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス絶縁開閉装置の監視装置は、ガス絶縁開閉装置に取り付けられた監視センサから出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換し、このディジタル信号を他の監視装置または上位装置に送信している。この際、監視装置間の通信または監視装置と上位装置との間の通信は有線で行われている。有線通信を行うためには、ケーブルの敷設作業が必要となり、敷設費用も発生する。【０００３】
特許文献１では、プラント現場において無線通信を用いることによりケーブル敷設作業を削減する技術が記載されている。【０００４】
近時は、ガス絶縁開閉装置においても、ケーブル敷設作業の削減を目的として、機器間の通信を無線化する動きがある。監視装置間の通信および監視装置と上位装置との通信を無線化する場合は、監視装置にアンテナを設ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８５５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、監視装置が設置される電気所内では、ブッシングの頭部の周囲で気中コロナが発生することがあり、この気中コロナの発生に伴って発生した電磁波がアンテナで受信され、通信エラーを引き起こす可能性がある。【０００７】
また、遮断器の動作時にはアークが発生し、このアークの発生に伴って発生した電磁波がアンテナで受信される可能性もある。この電磁波は強度が高く、アンテナで受信された場合には、アンテナに接続された通信回路を破壊する可能性もある。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気中コロナの発生に伴って発生した電磁波による通信エラーを抑制するとともに遮断器の動作に伴って発生した電磁波による通信回路の破壊を抑制可能なガス絶縁開閉装置の監視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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス絶縁開閉装置の監視装置は、ガス絶縁開閉装置の監視情報を監視センサから取得する監視盤と、前記監視盤に接続され、前記監視情報を無線通信で送受信可能なアンテナ装置と、を備え、前記アンテナ装置は、前記監視盤上で水平に配置され接地された第１の金属板と、前記第１の金属板上に設けられたモノポールアンテナと、前記第１の金属板よりも上方に配置され前記第１の金属板と平行にかつ対向して配置された第２の金属板と、前記モノポールアンテナを囲うように配置され、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを連結する複数本の支柱と、を有し、前記第１の金属板と前記第２の金属板との間の間隔は、前記無線通信で用いられる電波の波長の半分の長さであり、前記複数本の支柱は、隣り合う支柱間の間隔がすべて前記波長の半分の長さとなるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、気中コロナの発生に伴って発生した電磁波による通信エラーを抑制するとともに遮断器の動作に伴って発生した電磁波による通信回路の破壊を抑制できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る監視システムの構成を示す模式図
【図２】アンテナ装置の構成を示す側面図
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図
【図４】監視盤の内部構成を示すブロック図
【図５】コロナノイズおよび遮断器ノイズの反射の様相を示す図
【図６】監視装置間の無線通信に利用される空間を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るガス絶縁開閉装置の監視装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る監視システムの構成を示す模式図、図２は、アンテナ装置の構成を示す側面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は、監視盤の内部構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施の形態に係る監視システムは、ガス絶縁開閉装置２０と、ガス絶縁開閉装置２０の監視装置１とを備える。ガス絶縁開閉装置２０は、例えば変電所である電気所に設置される。
【００１５】
ガス絶縁開閉装置２０は、設置面５０上に架台５１を介して設置されている。ガス絶縁開閉装置２０は、遮断器２１と、ブッシング２２とを備える。ブッシング２２の頭部２２ａは電力ケーブル２３を介して架線２４に接続されている。ガス絶縁開閉装置２０は、遮断器２１およびブッシング２２の他にも、断路器、接地開閉器および母線といった複数の機器を備えるが、説明は省略する。
【００１６】
監視装置１は、ガス絶縁開閉装置２０に取り付けられた監視センサ３０と信号ケーブル３１を介して接続され、監視センサ３０からガス絶縁開閉装置２０の監視情報を取得する。監視情報はガス絶縁開閉装置２０の状態情報である。図示例では、監視センサ３０は、遮断器２１に取り付けられており、遮断器２１の状態を監視する。
【００１７】
この場合、監視センサ３０の例としては、遮断器２１の動作時間を計測するセンサ、遮断器２１内の部分放電を検出するセンサ、または遮断器２１内の絶縁ガスの圧力を計測するセンサが挙げられる。なお、監視センサ３０は、他の機器の状態情報を取得するセンサであってもよい。また、監視装置１に接続される監視センサ３０の個数は複数であってもよい。
【００１８】
監視装置１は、設置面５０上に設置された監視盤２と、監視盤２に接続されたアンテナ装置３とを備える。監視盤２は、信号ケーブル３１を介して監視センサ３０と接続される。監視盤２には、監視センサ３０の出力信号が入力される。監視盤２は、監視センサ３０から取得した監視情報としてのアナログ信号をディジタル信号に変換した後、アンテナ装置３を介してこのディジタル信号を無線通信で送信する。送信先は、図示しない上位装置または図示しない他の監視装置である。なお、アンテナ装置３は、電波信号の送信のみならず受信も可能である。
【００１９】
アンテナ装置３は、第１の金属板である金属板５と、金属板５上に設けられたモノポールアンテナ６と、金属板５から離間して金属板５と平行にかつ対向して配置された第２の金属板である金属板７と、モノポールアンテナ６を囲うように配置され、金属板５と金属板７とを連結する複数本の支柱８とを備える。
【００２０】
金属板５は、監視盤２上で水平に配置され、設置面５０と平行である。金属板５は、底板であり、接地されている。金属板５は、円板状である。
【００２１】
モノポールアンテナ６は、棒状であり、金属板５の表面に対して垂直に伸びている。モノポールアンテナ６は、金属板５の中心に配置されている。モノポールアンテナ６の長さは、無線通信で用いられる電波の波長の１／４の長さである。
【００２２】
金属板７は、金属板５よりも上方に配置される。金属板７は、円板状であり、金属板５と同じ半径を有する。
【００２３】
支柱８は、金属製である。支柱８は、モノポールアンテナ６と平行に伸びている。支柱８の一端部は金属板５に固定され、支柱８の他端部は金属板７に固定される。固定方法は、支柱８と金属板５，７との間の導通がとれるものであれば任意の方法でよい。図示例では、支柱８の本数は８本である。
【００２４】
図２に示すように、金属板５と金属板７との間の間隔は、アンテナ装置３による無線通信で用いられる電波の波長λの半分の長さである。ここで、金属板５と金属板７との間の間隔とは、詳細には、金属板５の金属板７側の表面と金属板７の金属板５側の表面との間の間隔である。無線通信で用いられる電波の周波数は、例えば９００ＭＨｚから５ＧＨｚの間である。
【００２５】
図３に示すように、複数本の支柱８は、金属板５の周縁部に沿って等間隔で配列されている。隣り合う支柱８間の間隔は、アンテナ装置３による無線通信で用いられる電波の波長λの半分の長さに等しい。なお、隣り合う支柱８間の間隔は、隣り合う支柱８間の直線距離である。同様に、複数本の支柱８は、金属板７の周縁部に沿って波長λの半分の長さで等間隔に配列されている。
【００２６】
アンテナ装置３は、ガス絶縁開閉装置２０が備える複数の機器に対してブッシング２２を除く複数の機器のすべてよりも高い位置に配置されている。詳細には、金属板５は、ブッシング２２を除く任意の機器よりも高い位置に配置されている。図１では、金属板５は、遮断器２１よりも高い位置に配置されている。
【００２７】
また、アンテナ装置３は、ブッシング２２の頭部２２ａよりも低い位置に配置されている。詳細には、金属板７は、ブッシング２２の頭部２２ａよりも低い位置に配置されている。
【００２８】
図４に示すように、監視盤２は、通信Ｉ／Ｆ２ａ、ＣＰＵ２ｂ、メモリ２ｃおよびＡ／Ｄ変換器２ｄを備える。通信Ｉ／Ｆ２ａは、通信回路を含む通信インターフェースである。通信Ｉ／Ｆ２ａは、モノポールアンテナ６に接続されている。ＣＰＵ２ｂは、各種の制御処理を実行する制御回路である。メモリ２ｃは、監視情報を記憶可能な記憶装置である。Ａ／Ｄ変換器２ｄは、信号ケーブル３１を介して入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００２９】
監視装置１の動作について説明する。まず、監視センサ３０から出力されるアナログ信号が信号ケーブル３１を介して監視盤２に入力される。監視盤２内では、Ａ／Ｄ変換器２ｄはアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号は、監視情報としてメモリ２ｃに保存される。また、ディジタル信号は、通信Ｉ／Ｆ２ａにおいて変調を含む信号処理が施された後、アンテナ装置３により送信される。送信先は、図示しない他の監視装置または図示しない上位装置である。
【００３０】
また、監視装置１は、図示しない他の監視装置から送信された監視情報をアンテナ装置３により受信し、この監視情報をメモリ２ｃに保存する。すなわち、監視情報は、監視装置間で共有される。
【００３１】
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態の効果について説明する。図５は、コロナノイズおよび遮断器ノイズの反射の様相を示す図、図６は、監視装置間の無線通信に利用される空間を示す図である。
【００３２】
図５に示すように、ガス絶縁開閉装置２０が設置される電気所では、上空で架線２４により配線を行う場合が多く、架線２４とガス絶縁開閉装置２０とがブッシング２２経由で接続される。一般に、ブッシング２２の頭部２２ａまたは架線２４の周囲では気中コロナが発生しやすく、気中コロナが発生した場合には、ＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯の広範囲にわたって周波数スペクトルを持つ電磁波が発生する。この電磁波は無線通信におけるコロナノイズとなる。
【００３３】
本実施の形態では、アンテナ装置３は、モノポールアンテナ６の上側に配置された金属板７を有している。そのため、金属板７の上面は、気中コロナの発生に伴って発生した電磁波を反射し、モノポールアンテナ６への電磁波の到達を阻止する。このように、金属板７は、コロナノイズを反射する反射板として機能する。
【００３４】
また、遮断器２１の動作時、特に遮断器２１の遮断時には、数百から数ｋＡの電流が遮断されるため、遮断器２１内でアークが発生し、このアークの発生に伴って電磁波が発生する。この電磁波は無線通信における遮断器ノイズとなる。この電磁波の強度は電流の大きさに対応して非常に強く、この電磁波がアンテナ装置３により受信された場合には、モノポールアンテナ６に接続される図示しない通信回路、具体的には送受信用の電子回路が破損する場合がある。この電磁波のスペクトル成分は低周波ほど大きく、高周波になるほど小さい。
【００３５】
本実施の形態では、モノポールアンテナ６を囲う金属板５，７および複数本の支柱８は金属製であり、アンテナ装置３の開口部の一辺は、無線通信で用いられる電波の波長λの半分の長さとなるように構成されている。この構造により、無線周波数よりも周波数の低い電磁波はモノポールアンテナ６まで到達しない。従って、アンテナ装置３は、遮断時に発生する電磁波に対して波長λよりも長波長のスペクトル成分を反射する。つまり、アンテナ装置３によれば、エネルギーのより大きな低周波のスペクトル成分のモノポールアンテナ６への到達を阻止することができ、送受信用の電子回路の破損を抑制することができる。
【００３６】
なお、遮断器２１の動作時に発生する電磁波の周波数は、無線通信で用いられる電波の周波数よりも小さい。
【００３７】
図６では、監視装置１と監視装置１ａとの間の無線通信に利用される空間Ｓを示している。監視装置１ａは、監視装置１と同じ構成を有する別の装置である。監視装置１ａはアンテナ装置３ａを有する。監視装置１ａは、監視装置１とともにガス絶縁開閉装置２０の監視をする。
【００３８】
図６に示すように、アンテナ装置３とアンテナ装置３ａは互いに同じ高さに配置される。アンテナ装置３，３ａが配置される高さは、ガス絶縁開閉装置２０が備える複数の機器のうちブッシング２２を除くどの機器の高さよりも高く、かつ、ブッシング２２の頭部２２ａの高さよりも低い。
【００３９】
なお、図６では、監視装置１，１ａ間の無線通信を例に説明したが、監視装置が３台以上設置される場合も同様である。
【００４０】
一般に、ガス絶縁開閉装置２０が備える複数の機器は、ブッシング２２を除き、一定の高さ範囲に集中して配置されている。これらの機器はそれぞれ金属容器を備えているので、アンテナ装置３，３ａを設置する高さがこれらの機器を設置する高さ範囲内である場合には、監視装置１，１ａ間の無線通信においてマルチパスによる通信エラーが発生する可能性がある。すなわち、アンテナ装置３，３ａの一方から他方へ至る電波の経路は、ガス絶縁開閉装置２０に遮られることのない最短経路のみならず、ガス絶縁開閉装置２０により反射された経路も含むことになるため、マルチパスによる通信エラーの発生につながる。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では、アンテナ装置３，３ａを設置する高さを、ブッシング２２を除いたすべての機器を設置する高さよりも高くしたので、マルチパスによる通信エラーの発生が抑制される。
【００４２】
また、本実施の形態では、アンテナ装置３にモノポールアンテナ６を用い、モノポールアンテナ６は水平な金属板５に対して垂直に立てられているので、金属板５に平行な二次元面内の全方向に対する通信能力を有し、無指向性通信が可能となる。また、無線通信をするためにアンテナを指向させる必要もない。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、モノポールアンテナ６が金属板５，７および複数本の支柱８で囲まれたアンテナ装置３を用い、アンテナ装置３の開口部の大きさを無線通信周波数よりも周波数の低い電磁波の通過を遮断するように設定したので、気中コロナの発生に伴って発生した電磁波による通信エラーと遮断器２１の動作に伴って発生した電磁波による通信回路の破壊を抑制できる。
【００４４】
また、本実施の形態では、アンテナ装置３の構造により遮断器２１の動作に伴って発生した電磁波の通過を遮断するようにしているので、通信回路を保護するための保護回路を設ける必要がない。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、アンテナ装置３を設置する高さをブッシング２２を除く複数の機器を設置する高さよりも高くしたので、マルチパスによる通信エラーの発生を抑制できる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、アンテナ装置３を構成する金属板５，７の形状を円形としたが、これに限定されない。金属板５，７の形状は、例えば正方形であってもよい。なお、金属板５，７は、一般に互いに同じ形状でかつ同じ大きさである。
【００４７】
本実施の形態では、アンテナ装置３は電気所での無線通信に用いられているが、アンテナ装置３は一般に放電現象が発生する環境下での無線通信に用いることができる。
【００４８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ  監視装置、２  監視盤、２ａ  通信Ｉ／Ｆ、２ｂ  ＣＰＵ、２ｃ  メモリ、２ｄ  Ａ／Ｄ変換器、３，３ａ  アンテナ装置、５，７  金属板、６  モノポールアンテナ、８  支柱、２０  ガス絶縁開閉装置、２１  遮断器、２２  ブッシング、２２ａ  頭部、２３  電力ケーブル、２４  架線、３０  監視センサ、３１  信号ケーブル、５０  設置面、５１  架台。
【図１】
2017115422.tif 000003
【図２】
2017115422.tif 000004
【図３】
2017115422.tif 000005
【図４】
2017115422.tif 000006
【図５】
2017115422.tif 000007
【図６】
2017115422.tif 000008
【国際調査報告】
2017115422.tif 000009
2017115422.tif 000010