(57)【要約】【課題】  単心ケーブルによる地中送電線の地絡事故区間を正確に判定する。【解決手段】  電力ケーブルの一方の終端部近傍において各相に取り付けた変流器群１ａと、それらの残留回路電流を被測定電流とする第１の光電流センサ５ａと、もう一方の終端部において各相に取り付けた変流器群１ｂと、それらの残留回路電流を被測定電流とする第２の光電流センサ５ｂとを備える。【選択図】        図１
2006050696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中送電線の一方の終端部近傍に取り付けた第１の変流器と、
前記第１の変流器の残留回路に流れる電流を被測定電流とする第１の光電流センサと、
前記第１の光電流センサに入力するための光信号を発生させる第１の光源と、
前記第１の光源が発した光信号を前記第１の光電流センサに伝送するための第１の光ファイバと、
前記第１の光電流センサから出力される光信号を伝送するための第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバを経由して受光した前記第１の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する第１の光電変換器と、
前記地中送電線のもう一方の終端部近傍に取り付けた第２の変流器と、
前記第２の変流器の残留回路に流れる電流を被測定電流とする第２の光電流センサと、
前記第２の光電流センサに入力するための光信号を発生させる第２の光源と、
前記第２の光源が発した光信号を前記第２の光電流センサに伝送するための第３の光ファイバと、
前記第２の光電流センサから出力される光信号を伝送するための第４の光ファイバと、
前記第４の光ファイバを経由して受光した前記第２の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する第２の光電変換器と、
前記第１の光電変換器の出力と前記第２の光電変換器の出力とから地中送電線部分に発生した地絡事故を検出する判定部と、
を備えたことを特徴とする地中線事故区間判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の地中線事故区間判定装置において、
前記第１の変流器の残留回路を複数回周回させて入力することにより、被測定電流とする第１の光電流センサと、
前記第２の変流器群の残留回路を複数回周回させて入力することにより、被測定電流とする第２の光電流センサと、
を備えたことを特徴とする地中線事故区間判定装置。
【請求項３】
請求項１記載および請求項２記載の地中線事故区間判定装置において、
複数の地中送電線の一方の終端部近傍でそれぞれの地中送電線に取り付けた前記第１の変流器群と、
前記第１の変流器群のそれぞれの残留回路群を一括して周回することにより、被測定電流とする第１の光電流センサと、
前記複数の地中送電線のもう一方の終端部近傍でそれぞれの地中送電線に取り付けた前記第２の変流器群と、
前記第２の変流器群のそれぞれの残留回路群を一括して周回することにより、被測定電流とする第２の光電流センサと、
を備えたことを特徴とする地中線事故区間判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電線における事故区間の検出装置に関する。特に、架空線区間と地中線区間が混在する送電線における地中線区間の事故を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線は、架空送電線と地中送電線とに分けられる。架空送電線は、鉄塔・木柱・コンクリート柱などに電線を敷設し、電力を空中搬送するものである。一方、地中送電線は洞道などに電力ケーブルを敷設し、電力を地中搬送するもである。架空送電線においては雷、鳥獣、風雨、設備の劣化などの要因によって、地中送電線においては人的ミス・設備の劣化などの要因による送電設備の絶縁破壊によって、送電線事故が発生する。
このような送電線事故が発生した時には、事故点の早期発見による設備の早期復旧が要求されるが、送電線設備は長距離に亘って敷設されていることから、事故点の発見は容易でないことが多い。特に、地中送電線では、電力ケーブルが地中に敷設されているため、事故点の発見がよりいっそう困難になることが多い。
そこで、送電設備に各種センサを取り付け、送電線のどの区間で事故が発生したかを瞬時に判定する送電線事故区間の判定装置が実用化されている。
【０００３】
地中送電線の電力ケーブル終端部に光電流センサを取り付け、これらの光電流センサで検出した電流情報を用いて地中送電線区間内の地絡事故を検出する装置として、例えば「電気学会論文誌Ｂ，１１２巻１０号、光ＺＣＴの開発と６６ｋＶ地中分岐送電線路事故区間判別への応用」Ｐ８８５に図４に示すような地中線事故区間判定装置が示されている。
図４において、２１は架空送電線３１と接続された地中送電線の電力ケーブルである。５ａ，５ｂは、架空送電線との接続部近傍で電力ケーブル２１を３相一括して周回するように取り付けた光電流センサであって、ファラデー効果を利用して取り付け点に流れる零相電流により発生する磁界の大きさに依存した光強度に、入射光を変換して出力する。
３ａは光電流センサ５ａに入力するための光信号を発する光源である。４ａは光源３ａが発する光信号を光電流センサ５ａまで伝送する光ファイバである。６ａは光電流センサ５ａが出力する光信号を光電変換器７ａに伝送する光ファイバである。７ａは光ファイバ６ａを経由して受光した前記第１の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する光電変換器である。
これにより、光電流センサ５ａで検出した零相電流を交流電圧信号として出力することができる。
３ｂは光電流センサ５ｂに入力するための光信号を発する光源である。４ｂは光源３ｂが発する光信号を光電流センサ５ｂまで伝送する光ファイバである。６ｂは光電流センサ５ｂが出力する光信号を光電変換器７ｂに伝送する光ファイバである。７ｂは光ファイバ６ｂを経由して受光した前記第２の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する光電変換器である。
これにより、光電流センサ５ｂで検出した零相電流を交流電圧信号として出力することができる。
８は光電変換器７ａ，７ｂからの交流電圧信号、即ち、光電流センサ５ａ，５ｂで検出した零相電流の大きさや位相などを用いて、光電流センサ５ａと光電流センサ５ｂとで挟まれた地中線区間の地絡事故の有無を判定する判定部である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の装置では、地中線区間の両端に光電流センサを取り付ける必要がある。７７ｋＶ以下で使用されているトリプレックス形ＣＶケーブルや１５４ｋＶ以下で使用されている３心形ＯＦケーブルの場合は、ケーブル径が数１０センチ程度であるため、数１０センチ程度の小口径の光電流センサで電力ケーブルを３相一括で周回することが可能である。一方、１５４ｋＶや２７５ｋＶ系統で使用されている単心形のＯＦケーブルやＣＶケーブルでは架空送電線と地上分岐方式で接続するような場合、各相のケーブル間隔が１５４ｋＶ系統では約３ｍ、２７５ｋＶ系統では約５ｍと絶縁階級に応じて非常に大きく、３相を一括する光電流センサは前者では約６ｍ、後者では約１０ｍもの非常に大口径にする必要がある。しかし、これを製作するのは技術的にも経済的にも困難である。したがって、従来装置はトリップレックス形ＣＶケーブルや３心ＯＦケーブルが敷設されている地中送電線にのみ適用でき、単心ケーブルが敷設されている１５４ｋＶ系統や２７５ｋＶ系統の地中送電線には適用できない問題があった。
この問題への回避策として、小口径の光電流センサを各相に取り付け、光ファイバを経由して各相毎に判定部側に伝送し、光電変換した後、３相加算して零相電流を検出する方法が考えられるが、光電流センサや光ファイバ伝送路、光電変換器が各相毎に必要になり、高コストになる問題がある。
また、従来装置では１回線毎に地中線区間の両端に設置する１組の光電流センサとそれに対応する光ファイバ伝送路が必要なため、複数回線に適用する場合には回線毎にそれぞれ光電流センサや光ファイバ伝送路が必要になり、高コストになることも課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明の地中線事故区間判定装置では、地中送電線の一方の終端部近傍に取り付けた第１の変流器と、前記第１の変流器の残留回路に流れる電流を被測定電流とする第１の光電流センサと、前記第１の光電流センサに入力するための光信号を発生させる第１の光源と、前記第１の光源が発した光信号を前記第１の光電流センサに伝送するための第１の光ファイバと、前記第１の光電流センサから出力される光信号を伝送するための第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバを経由して受光した前記第１の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する第１の光電変換器と、前記地中送電線のもう一方の終端部近傍に取り付けた第２の変流器と、前記第２の変流器の残留回路に流れる電流を被測定電流とする第２の光電流センサと、前記第２の光電流センサに入力するための光信号を発生させる第２の光源と、前記第２の光源が発した光信号を前記第２の光電流センサに伝送するための第３の光ファイバと、前記第２の光電流センサから出力される光信号を伝送するための第４の光ファイバと、前記第４の光ファイバを経由して受光した前記第２の光電流センサの光信号出力を光電変換し、所定の交流電圧信号を出力する第２の光電変換器と、前記第１の光電変換器の出力と前記第２の光電変換器の出力とから地中送電線部分に発生した地絡事故を検出する判定部とを備える。
【０００６】
請求項２の発明の地中線事故区間判定装置では、請求項１記載の地中線事故区間判定装置において、前記第１の変流器の残留回路を複数回周回させて入力することにより、被測定電流とする第１の光電流センサと、前記第２の変流器群の残留回路を複数回周回させて入力することにより、被測定電流とする第２の光電流センサとを備える。
【０００７】
請求項３の発明の地中線事故区間判定装置では、請求項１記載または請求項２記載の地中線事故区間判定装置において、複数の地中送電線の一方の終端部近傍でそれぞれの地中送電線に取り付けた前記第１の変流器群と、前記第１の変流器群のそれぞれの残留回路群を一括して周回することにより、被測定電流とする第１の光電流センサと、前記複数の地中送電線のもう一方の終端部近傍でそれぞれの地中送電線に取り付けた前記第２の変流器群と、前記第２の変流器群のそれぞれの残留回路群を一括して周回することにより、被測定電流とする第２の光電流センサとを備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように、この発明によれば相間間隔の広い単心ケーブルの地中送電線路に対して、安価に、且つ高精度に地絡事故区間を検出することができる。
また、２回線以上の複数の地中送電線路に対しても、１回線分の光電流センサと光ファイバ伝送路で地絡事故区間の検出が実用上の問題が無く可能となり、コストメリットの高い装置が構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下3つの実施例を請求項と比較して説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は請求項１の発明の地中線事故区間判定装置を１回線の地中送電線に適用した場合の実施の形態の一例である。
図１において、２１は架空送電線３１と接続された地中送電線の電力ケーブルである。１ａは、地中送電線２１の終端部近傍に取り付けた計器用変流器であり、２次側はスター接続して残留回路を構成している。１ｂは、地中送電線２１のもう一方の終端部に取り付けた計器用変流器であり、２次側はスター接続して残留回路を構成している。５ａは、計器用変流器１ａの残留回路を周回して取り付けた光電流センサである。５ｂは、計器用変流器１ｂの残留回路を周回して取り付けた光電流センサである。光電流センサ５ａ，５ｂはファラデー効果を利用して入射光を取り付け点に流れる零相電流により発生する磁界の大きさに依存した光強度に変換して出力する。
３ａは光電流センサ５ａに入力するための光信号を発する光源である。４ａは光源３ａが発する光信号を光電流センサ５ａまで伝送する光ファイバである。６ａは光電流センサ５ａが出力する光信号を光電変換器７ａに伝送する光ファイバである。７ａは光ファイバ６ａを経由して受光した光電流センサの光信号出力を所定の交流電圧信号に変換する光電変換器である。
これにより、光電流センサ５ａで検出した計器用変流器１ａの残留回路に流れる零相電流を所定の交流電圧信号として出力することができる。
３ｂは光電流センサ５ｂに入力するための光信号を発する光源である。４ｂは光源３ｂが発する光信号を光電流センサ５ｂまで伝送する光ファイバである。６ｂは光電流センサ５ｂが出力する光信号を光電変換器７ｂに伝送する光ファイバである。７ｂは光ファイバ６ｂを経由して受光した光電流センサ５ｂの光信号出力を所定の交流電圧信号に変換する光電変換器である。
これにより、光電流センサ５ｂで検出した計器用変流器１ｂの残留回路に流れる零相電流を所定の交流電圧信号として出力することができる。
８は光電変換器７ａ，７ｂからの交流電圧信号、即ち、光電流センサ５ａ，５ｂで検出した零相電流情報を用いて、光電流センサ５ａと光電流センサ５ｂとで挟まれた地中線区間の地絡事故の有無を判定する判定部である。
【００１１】
地中送電線に流れる事故電流（零相電流）を、地中送電線に取り付けた計器用変成器の２次側残留回路に流れる電流として光電流センサで検出する構成としたため、単心ケーブルが大きな相間間隔で敷設されている地中送電線にも小口径の光電流センサを用いて故障区間判定が可能になる。
【００１２】
図２は請求項２の発明の地中線事故区間判定装置を１回線の地中送電線に適用した場合の実施の形態の一例である。
図２において、５ａは、計器用変流器１ａの残留回路を複数回周回させて入力することにより、零相電流による発生磁界を増幅させて光電流センサの被測定電流とする光電流センサである。同様に、５ｂは、計器用変流器１ｂの残留回路を複数回周回させて入力することになり、零相電流による発生磁界を増幅させて光電流センサの被測定電流とする光電流センサである。
また、他の構成は図１と同様に構成されているので、同一部分については同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１３】
請求項１の発明の地中線事故区間判定装置は、単心ケーブルに計器用変流器を取り付け、その２次側の残留回路電流を光電流センサの被測定対象とすることより、単心ケーブルを広い相間間隔で敷設した地中送電線においても事故区間判定を可能にしたものである。しかし、系統側の事故電流（零相電流）に比べて計器用変流器の２次側の残留回路電流は変流比の逆数倍に縮小されるため、光電流センサは非常に小さな電流を高精度に測定する必要がある。例えば、変流比が４００／５の計器用変流器を用いる場合では、４００Ａの事故電流は残留回路では５Ａとなるので、光電流センサは５Ａ程度の小さな電流を測定する必要がある。請求項２の発明は、この問題を解決するものであり、残留回路電流を複数回周回させることにより発生磁界を増幅して光電流センサの被測定電流とすることで、低電流に対しても高精度な電流測定を可能にするものである。
また、この周回数を変流比に応じて変えることが可能であり、変流比の異なった計器用変流器に対しても共通の光電流センサで対応できる。
【００１４】
図３は請求項３の発明の地中線事故区間判定装置を２回線の地中送電線に適用
した場合の実施の形態の一例である。
図３において、２１は第１の架空送電線３１に接続された第１の地中送電線である。２２は、第２の架空送電線３２に接続された第２の地中送電線である。
１ａは第１の地中送電線２１の一方の終端部近傍に取り付けた第１の計器用変流器である。１ｂは第１の地中送電線２１のもう一方の終端部近傍に取り付けた第２の計器用変流器である。２ａは第２の地中送電線２２の一方の終端部近傍に取り付けた第３の計器用変流器である。２ｂは第２の地中送電線２２のもう一方の終端部近傍に取り付けた第４の計器用変流器である。
５ａは、第１の計器用変流器１ａの残留回路と第３の計器用変流器２ａの残留回路を一括して周回することにより、第１の計器用変流器１ａの残留回路に流れる電流と第３の計器用変流器２ａの残留回路に流れる電流とのベクトル加算電流を被測定電流とする第１の光電流センサである。
５ｂは、第２の計器用変流器１ｂの残留回路と第４の計器用変流器２ｂの残留回路を一括して周回することにより、第２の計器用変流器１ｂの残留回路に流れる電流と第４の計器用変流器２ｂの残留回路に流れる電流とのベクトル加算電流を被測定電流とする第２の光電流センサである。
【００１５】
光電流センサ５ａのように計器用変流器１ａ，２ａのそれぞれの残留回路を一括して周回して被測定電流とすることは、計器用変流器１ａの残留回路に流れる電流によって発生する磁界と計器用変流器２ａの残留回路に流れる電流によって発生する磁界とを磁気加算した磁界でファラデー効果を作用させるものである。  これによって、計器用変流器１ａの残留回路電流と計器用変流器２ａの残留回路電流のベクトル合成電流、即ち、第１の地中送電線２１に流れる零相電流と第２の地中送電線２２に流れる零相電流のベクトル合成電流を１台の光電流センサで検出することができるようになる。一方、零相電流は健全時には殆ど流れていないことと、地中送電線の地絡事故が２回線同時に発生することが非常に希であることを考慮すると、ベクトル合成電流を検出することにより、２回線の地中送電線のいずれで発生した地絡事故においても、その時の零相電流を１台の光電流センサで検出できるようになる。即ち、２回線分の地中送電線の事故検出を行うためには、従来装置では２台が必要であったが、請求項３の発明によれば１台で可能になる。更に、複数回線の地絡電流をベクトル加算して１台の光電流センサで検出することも可能であり、複数の地中送電線に発生する地絡事故を１台の装置で故障区間検出できるため、コストメリットの非常に高い装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】請求項１の発明の地中線事故区間判定装置の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図２】請求項２の発明の地中線事故区間判定装置の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図３】請求項３の発明の地中線事故区間判定装置の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図４】従来の地中線事故区間判定装置の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ  計器用変流器
３ａ，３ｂ  発光部
４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ  光ファイバ
５ａ，５ｂ  光電流センサ
７ａ，７ｂ  光電変換器
８          判定部
９          出力
１０        電源
１１        判定装置
２１，２２  地中送電線
３１，３２  架空送電線
【図１】
2006050696.tif 000003
【図２】
2006050696.tif 000004
【図３】
2006050696.tif 000005
【図４】
2006050696.tif 000006