(57)【要約】【課題】ケーブルの導体温度を測定するに際し、作業時間と作業手間を削減するとともにより正確な導体温度を現場で取得可能な導体温度測定装置に関する技術を提供することを課題とする。【解決手段】電流が流れる導体３１と、導体３１の周囲に設けられる絶縁体３３とを有するケーブルにおける導体３１の温度を測定する導体温度測定装置であって、導体３１を流れる電流の電流値を測定する導体電流測定部２と、導体電流測定部２で電流値が測定される導体３１の部位の近傍におけるケーブル３の温度を測定するケーブル温度測定部４と、導体電流測定部２で測定される電流値と、ケーブル温度測定部４で測定されるケーブルの温度と、絶縁体３３の熱抵抗と、に基づいて導体３１の温度を算出する導体温度算出部５と、を備える。【選択図】図１
2008164473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れる導体と、前記導体の周囲に設けられる非導体部とを有するケーブルにおける前記導体の温度を測定する導体温度測定装置であって、
前記導体を流れる電流の電流値を測定する導体電流測定手段と、
前記導体電流測定手段で電流値が測定される前記導体の部位の近傍における前記ケーブルの温度を測定するケーブル温度測定手段と、
前記導体電流測定手段で測定される電流値と、前記ケーブル温度測定手段で測定されるケーブルの温度と、前記非導体部の熱抵抗と、に基づいて前記導体の温度を算出する導体温度算出手段と、
を備える導体温度測定装置。
【請求項２】
前記ケーブル温度測定手段によって測定される前記ケーブルの温度は、前記ケーブルの表面温度である、請求項１に記載の導体温度測定装置。
【請求項３】
前記導体温度算出手段は、
前記導体電流測定手段で測定される電流値に基づいて前記導体の発熱量を算出し、算出した導体の発熱量と前記非導体部の熱抵抗との積を求めることで前記非導体部で失われる損失温度を算出し、
前記ケーブル温度測定手段で測定されるケーブルの表面温度に、前記非導体部で失われる損失温度を加算することで前記導体の温度を算出する、請求項２に記載の導体温度測定装置。
【請求項４】
前記導体電流測定手段は、前記ケーブル表面と接触して前記導体を流れる電流の電流値を取得する電流測定用接触部を有し、
前記ケーブル温度測定手段は、前記ケーブル表面と接触することで該ケーブルの表面温度を取得する温度測定用接触部を有する、請求項２又は請求項３に記載の導体温度測定装置。
【請求項５】
前記ケーブル温度測定手段は、熱電対である、請求項１から請求項４のいずれかに記載の導体温度測定装置。
【請求項６】
熱電対からなる前記ケーブル温度測定手段の温度測定用接触部は、該温度測定用接触部の熱抵抗を低減する熱抵抗低減部を有する、請求項５に記載の導体温度測定装置。
【請求項７】
前記非導体部は、前記導体の周囲に形成される絶縁体と、該絶縁体の周囲に形成されるシースとを有し、
前記導体温度算出手段は、前記シースを流れるシース電流の電流値を更に考慮して前記導体の温度を算出する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の導体温度測定装置。
【請求項８】
前記導体温度算出手段によって算出される導体の温度が所定の許容温度を上回っているか否かを判断する許容温度判断手段と、
前記許容温度判断手段によって前記導体の温度が所定の許容温度を上回っていると判断された場合の時間の累計を算出する累計時間算出手段と、
前記累計時間算出手段によって算出される累計時間が所定の時間を上回るか否かを判断する累計時間判断手段と、
前記累計時間判断手段によって累計時間が所定の時間を上回ると判断された場合に該判断を通知する通知手段と、
を更に備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の導体温度測定装置。
【請求項９】
前記非導体部は、前記導体の周囲に形成される絶縁体と、該絶縁体の周囲に形成されるシース、該シースの周囲に設けられる外装と、を有し、
前記導体温度算出手段は、
Ｗｃ＝（ｎ・Ｒａｃ）・（Ｉ１／ηｏ）２で表される式１により前記導体の発熱量Ｗｃを算出し、
ＲＴｈ＝Ｒ１＋（１＋Ｐ）・Ｒ２で表される式２により、前記非導体部の全熱抵抗ＲＴｈを算出し、
Ｔｄ＝Ｗｄ（Ｒ１／２＋Ｒ２）で表される式３により、前記非導体における誘電体損失による損失温度Ｔｄを算出し、
Ｔ１＝Ｗｃ・ＲＴｈ＋Ｔｄ＋Ｔ０で表される式４により、前記導体の温度Ｔ１を算出し、
前記式１から式４において、ｎは前記ケーブルの芯線数、Ｒａｃは前記導体の常時許容温度における交流導体実効熱抵抗、Ｉ１は前記導体電流測定手段で測定される電流値、ηｏが多定数の場合の低減率、Ｒ１は前記非導体部を構成する絶縁体の熱抵抗、Ｐは前記シースに発生する損失と前記導体に発生する損失の比、Ｒ２は前記外装の熱抵抗、Ｗｃは式１より算出される前記導体の発熱量、ＲＴｈは式２より算出される前記非導体部の全熱抵抗、Ｔｄは式３より算出される前記非導体部における誘電体損失による損失温度、Ｔ０は前記ケーブル温度測定手段によって測定された前記ケーブルの表面温度である、
請求項１に記載の導体温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁体で被覆された導体の温度を測定する導体温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルの安全性を確保するため、ケーブルの導体温度の時間管理が必要とされている。従来、ケーブルの導体温度の測定は、例えば、（１）現場にてケーブルの温度を取得し、（２）測定対象となるケーブルに電気を供給する変電所等よりケーブルに供給される電流の値を取得し、（３）ケーブルの温度と変電所から取得した電流値から導体温度を算出することで行っている。
【０００３】
また、測定対象のケーブルの電流を測定する技術として、クランプ式の電流測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−３０８４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変電所から取得した電流値と、ケーブルの温度に基づいて、ケーブルの導体温度を算出することができる。しかし、変電所から取得する電流値と測定場所における実際の電流値との間には誤差があるため、より正確な導体温度を算出できる技術の開発が望まれていた。
【０００５】
クランプ式の電流測定装置によれば、導体温度を測定する場所における電流値、すなわち実際の電流値を測定することができる。しかし、従来技術では、電流測定装置と温度測定装置が別々の装置であるため、導体温度を算出するためには、二つの装置をそれぞれ個別に測定場所へ搬入・設置しなければならず、作業が煩雑となっていた。さらに、電流測定装置によって取得される電流値と、温度測定装置によって取得されるケーブル温度とを、導体温度を算出するための処理装置に改めて入力しなければならず作業が煩雑となっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ケーブルの導体温度を測定するに際し、作業時間と作業手間を削減するとともにより正確な導体温度を現場で取得可能な導体温度測定装置に関する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記の課題を解決するために、一つの装置に、ケーブルの導体を流れる電流の電流値を測定する導体電流測定手段と、ケーブルの温度を測定するケーブル温度測定手段と、導体電流測定手段によって測定される電流値と、ケーブル温度測定手段によって測定されるケーブル温度に基づいてケーブルの導体温度を算出する導体温度算出手段を設けることとした。
【０００８】
より詳細には、本発明は、電流が流れる導体と、前記導体の周囲に設けられる非導体部とを有するケーブルにおける前記導体の温度を測定する導体温度測定装置であって、前記導体を流れる電流の電流値を測定する導体電流測定手段と、前記導体電流測定手段で電流値が測定される前記導体の部位の近傍における前記ケーブルの温度を測定するケーブル温度測定手段と、前記導体電流測定手段で測定される電流値と、前記ケーブル温度測定手段で測定されるケーブルの温度と、前記非導体部の熱抵抗と、に基づいて前記導体の温度を算出する導体温度算出手段と、を備える。
【０００９】
本発明は、導体が絶縁体で被覆されたケーブルにおける導体の温度を測定する際に用いることができる。従って、本発明は、例えば、地中送電線のように被覆されたケーブルの導体温度を管理する場合に好適に用いることができる。
【００１０】
ケーブルの導体温度は、導体を流れる電流の電流値と、ケーブルを構成する導体以外の構成部材、換言すると非導体部の熱抵抗と、ケーブルの温度に基づいて算出することができる。非導体部とは、例えば導体を被覆する絶縁体等である。本発明では、絶縁体等の非導体部で被覆された導体を流れる電流を、導体電流測定手段によって測定することができる。また、ケーブルの温度は、ケーブル温度測定手段によって測定することができる。なお、非導体部の熱抵抗は、非導体部を構成する部材の物性に基づいて求めることができる。
【００１１】
導体を流れる電流の電流値を測定する部位と、ケーブルの温度を測定する部位との間隔は、近い方が好ましい。これらの間隔が広くなると、ケーブル温度測定手段と導体電流測定手段との間隔が広すぎると、導体温度算出手段によって算出される導体温度の誤差が大きくなってしまうからである。
【００１２】
ここで、前記ケーブル温度測定手段によって測定される前記ケーブルの温度は、ケーブルの表面温度であることが好ましい。導体温度を算出する際に用いるケーブルの温度は、ケーブルの周囲の温度であってもよい。しかし、この場合、ケーブル表面と温度が測定される点との間に土壌や空気などの媒体が存在することになる。また、周囲に他のケーブルが存在する場合には、他のケーブルの温度の影響も受け易い。更に、ケーブル温度としてケーブルの周囲の温度を用いる場合、土壌や空気などの媒体の熱抵抗も考慮することが必要とされる。しかし、このような媒体の熱抵抗を用いてケーブル温度を算出すると、算出されるケーブルの温度の誤差が大きくなる虞がある。そこで、ケーブルの温度としてケーブルの表面温度を用いることで、このような誤差を低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る導体温度測定装置において、前記導体温度算出手段は、前記導体電流測定手段で測定される電流値に基づいて前記導体の発熱量を算出し、算出した導体の発熱量と前記非導体部の熱抵抗との積を求めることで前記非導体部で失われる損失温度を算出し、前記ケーブル温度測定手段で測定されるケーブルの表面温度に、前記非導体部で失われる損失温度を加算することで前記導体の温度を算出してもよい。
【００１４】
このように、実測値としてケーブルの表面温度を測定し、測定したケーブルの表面温度に、非導体部で失われる熱量、換言すると損失温度を加算することで導体の温度を算出することが可能となる。
【００１５】
ここで、本発明に係る導体温度測定装置において、前記導体電流測定手段は、前記ケーブル表面と接触して前記導体を流れる電流の電流値を取得する電流測定用接触部を有し、前記ケーブル温度測定手段は、前記ケーブル表面と接触することで該ケーブルの表面温度を取得する温度測定用接触部を有するようにしてもよい。導体電流測定手段における電流測定用接触部は、例えばクランプ部とすることで、ケーブルへの装着が容易となるとともに導体の電流値を測定することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る導体温度測定装置において、前記ケーブル温度測定手段は、熱電対とすることができる。ケーブル温度測定手段は、これに限定されるわけではない。すなわち、ケーブル温度測定手段は、非接触で温度を取得可能な放射型としてもよい。但し、直接ケーブルの表面の温度を取得する方が、非接触で温度を取得するよりも誤差を少なくすることができる。従って、ケーブル温度測定手段を熱電対とすることで、より正確な温度
を取得し、その結果より正確な導体温度を測定することが可能となる。
【００１７】
なお、ケーブル温度測定手段における温度測定用接触部は、熱抵抗が少しでも小さいことが好ましい。測定する際に温度誤差を小さくすることができるからである。従って、温度測定用接触部には、該温度測定用接触部の熱抵抗を低減させてケーブルの温度を取得する際の温度誤差を少なくするための熱抵抗低減部を設けてもよい。熱抵抗低減部は、熱抵抗を低減できる構成であればよく、その形状は特に限定されるものではない。例えば、メッシュ状とすることで、熱抵抗を低減することができ、その結果ケーブルの温度を取得する際の温度誤差を少なくすることができる。
【００１８】
ここで、本発明に係る導体温度測定装置において、前記非導体部は、前記導体の周囲に形成される絶縁体と、該絶縁体の周囲に形成されるシースとを有し、前記導体温度算出手段は、前記シースを流れるシース電流の電流値を更に考慮して前記導体の温度を算出してもよい。
【００１９】
例えば地中送電線のケーブルについてみると、絶縁体の周囲には、アルミニウム製のアルミシースが施されているのが一般的である。そして、このようなアルミシースが施されているケーブルでは、シース電流が発生するので、電流測定手段で取得する電流値に誤差が生じる虞がある。そこで、本発明では、導体温度算出手段がシース電流の電流値を考慮することで、この誤差を修正することができる。従って、より正確な導体温度を算出することができる。
【００２０】
また、本発明に係る導体温度測定装置は、前記導体温度算出手段によって算出される導体の温度が所定の許容温度を上回っているか否かを判断する許容温度判断手段と、前記許容温度判断手段によって前記導体の温度が所定の許容温度を上回っていると判断された場合の時間の累計を算出する累計時間算出手段と、前記累計時間算出手段によって算出される累計時間が所定の時間を上回るか否かを判断する累計時間判断手段と、前記累計時間判断手段によって累計時間が所定の時間を上回ると判断された場合に該判断を通知する通知手段と、を備えてもよい。
【００２１】
本発明によれば、上記のような許容温度判断手段、累計時間算出手段、累計時間判断手段、及び通知手段を備えることで、導体の温度管理を行うことが可能となる。なお、導体電流測定手段によって測定される電流値、ケーブル温度測定手段によって測定されるケーブルの温度、導体温度算出手段によって算出される導体温度、累計時間算出手段によって算出される累計時間などの本装置によって測定されるデータや本装置によって算出される結果を表示する表示手段を設けてもよい。これにより、導体温度測定装置の使用者が、現場で導体の温度等を容易に確認することが可能となる。また、通知手段による通知は表示部による通知に限定されるわけではない。音による通知であってもよい。すなわち、人に対して情報を伝達できる手段であればよく、通知方法は限定されない。
【００２２】
また、本発明に係る導体温度測定装置において、前記非導体部は、前記導体を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられるシースと、前記シースの周囲に設けられる外装と、を有し、前記導体温度算出手段は、Ｗｃ＝（ｎ・Ｒａｃ）・（Ｉ１／ηｏ）２で表される式１により前記導体の発熱量Ｗｃを算出し、ＲＴｈ＝Ｒ１＋（１＋Ｐ）・Ｒ２で表される式２により、前記非導体部の全熱抵抗ＲＴｈを算出し、Ｔｄ＝Ｗｄ（Ｒ１／２＋Ｒ２）で表される式３により、前記非導体における誘電体損失による損失温度Ｔｄを算出し、Ｔ１＝Ｗｃ・ＲＴｈ＋Ｔｄ＋Ｔ０で表される式４により、前記導体の温度Ｔ１を算出してもよい。上記の式１から４を用いることで、導体を流れる電流の電流値をより正確に算出することが可能となる。
【００２３】
なお、前記式１から式４において、ｎは前記ケーブルの芯線数、Ｒａｃは前記導体の常時許容温度における交流導体実効熱抵抗、Ｉ１は前記導体電流測定手段で測定される電流値、ηｏが多定数の場合の低減率、Ｒ１は前記非導体部を構成する絶縁体の熱抵抗、Ｐは前記シースに発生する損失と前記導体に発生する損失（ケーブルの発熱量Ｗｃ）の比、Ｒ２は前記外装の熱抵抗、Ｗｃは式１より算出される前記導体の発熱量、ＲＴｈは式２より算出される前記非導体部の全熱抵抗、Ｔｄは式３より算出される前記非導体部における誘電体損失による損失温度、Ｔ０は前記ケーブル温度測定手段によって測定された前記ケーブルの表面温度である。常時許容温度とは、許容される導体の温度を意味する。また、ケーブルの芯線数は、例えばケーブルがパイプタイプケーブルの場合、ｎ＝３となり、単芯・トリプレックスの場合、ｎ＝１となる。
【００２４】
なお、本発明に係る導体温度測定装置には、電流測定手段、温度測定手段、表示手段などを稼動させるためのバッテリー部を設けてもよい。これにより、導体温度測定装置の使用場所の自由度を高めることができる。
【００２５】
また、本発明に係る導体温度測定装置を複数設け、互いの装置同士を電気的に接続するとともに、導体温度測定装置で取得される電流値、温度、又は算出される導体温度などの情報を一括管理可能なサーバを設け、このサーバと前記複数の導体温度測定装置とを電気的に接続するようにしてもよい。これにより、導体温度測定装置によって取得される各情報の一括管理が可能となる。なお、電気的な接続は、有線、無線どちらであってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ケーブルの導体温度を測定するに際し、作業時間と作業手間を削減するとともにより正確な導体温度を現場で取得可能な導体温度測定装置に関する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明に係る導体温度測定装置の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、超高圧地中送電線路（ケーブル）の過負荷運用を行う場合の時間管理に用いる際に好適に用いることができる導体温度測定装置を例に説明する。なお、過負荷運用とは、例えば他の電線経路の改修工事といった暫定的な事情に伴って行われる暫定的な過負荷運用である。暫定過負荷運用では、ケーブル導体の常時許容温度（９０℃以下）を超過して過負荷運用を行う場合、ケーブル導体短時間許容温度の時間管理を行うことが求められている。
【００２８】
＜第一実施形態＞
（構成）
図１、図２は、本実施形態に係る導体温度測定装置の概略構成を示す。本実施形態に係る導体温度測定装置１には、ケーブル３の導体３１を流れる電流の電流値を測定する導体電流測定部２（本発明の導体電流測定手段に相当する。）、ケーブル３の表面温度を測定するケーブル温度測定部４（本発明のケーブル温度測定手段に相当する。）、導体３１の温度を算出可能な演算処理部５（本発明の導体温度算出手段に相当する。）、が設けられている。
【００２９】
本実施形態に係る電流測定部２は、閉じた状態において中空部２３を有する環状のクランプ部２１（本発明の電流測定用接触部に相当する。）によって形成されている。このクランプ部２１は、開閉可能である（図２参照）。クランプ部２１を開いた状態で開口部２２から中空部２３にケーブル３を挿入し、ケーブル３を挿入後、開口部２２を閉じることで、クランプ部２１がケーブル３に接触し、導体電流測定部２がケーブル３に固定される。そして、電流測定部２は、クランプ部２１を介して導体３を流れる電流の電流値を取得
する。導体電流測定部２と演算処理部５は、導体温度測定装置１の内部において電気的に接続されており、導体電流測定部２で取得された電流値は、演算処理部５に送信される。
【００３０】
ケーブル温度測定部４は、クランプ部２１の内側の一部に設けられている。また、ケーブル温度測定部４には、温度測定用接触部４１が設けられ、ケーブル温度測定部４は、温度測定用接触部４１を介してケーブル３の表面温度を取得する。ケーブル温度測定部４と演算処理部５は、導体温度測定装置１の内部において電気的に接続されており、ケーブル温度測定部４で取得されたケーブル３の表面温度は、演算処理部５に送信される。
【００３１】
なお、本実施形態における温度測定用接触部４１は、メッシュ状の薄膜により形成されている。図３は、温度測定用接触部４１を示す平面図である。メッシュ状とすることで、温度測定用接触部４１の熱抵抗を低減することができ、その結果より正確なケーブル３の表面温度を取得することが可能となる。
【００３２】
次に演算処理部５について説明する。図４は、演算処理部５の機能ブロック図である。演算処理部５には、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとする。）５１、メモリ５２が設けられている。同図に示すように、ＣＰＵ５１には、導体電流測定部２で測定された導体の電流値、ケーブル温度測定部４で測定されたケーブル３の表面温度が送信され、これらのデータを取得するデータ取得部５３が設けられている。また、ＣＰＵ５１には、データ取得部５３が取得したデータを所定のプログラムに基づいて処理して導体３１の温度を算出する導体温度算出部５４が設けられている。導体温度算出部５４における導体３１の温度の算出を実行するための所定のプログラムは、メモリ５２に格納することができる。
【００３３】
また、ＣＰＵ５１には、導体温度算出部５４によって算出された導体３１の温度が常時許容温度を上回っているか否かを判断する許容温度判断部５５（本発明の許容温度判断手段に相当する。）、導体３１の温度が常時許容温度を上回っていると許容温度判断部５５で判断された場合の時間の累計を算出する累計時間算出部５６（本発明の累計時間算出手段に相当する。）、累計時間が所定の時間を上回るか否かを判断する累計時間判断部５７（本発明の累計時間判断部に相当する。）が設けられている。
【００３４】
更に、ＣＰＵ５１には、累計時間が所定の時間を上回ると累計時間判断部５７で判断された場合に該判断を通知する通知部５８が設けられている。通知部５８は、映像や音を通じて使用者等に通知する。
【００３５】
メモリ５２には、データ取得部５３で取得したデータに基づいて導体温度算出部５４が導体温度を算出するためのプログラム等が格納されている。また、メモリ５２には、導体温度算出部５４によって算出される導体３１の温度の履歴を格納することができる。更に、メモリ５２には、過負荷運用時の時間に関する情報が格納される。累計時間算出部５６は、メモリ５２に格納された時間を加算することで累計時間を算出することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る導体温度測定装置１には、上述した導体電流測定部２、ケーブル温度測定部４、演算処理部５の他、導体３１の温度等を表示可能な表示部６と、バッテリー部７と、が設けられている。
【００３７】
表示部６には、導体電流測定部２によって測定される導体３１の電流値、ケーブル温度測定部４によって測定されるケーブル３の表面温度、導体温度算出部５４によって算出される導体３１の温度、累計時間算出部５６によって算出される累計時間、累計時間判断部５７によって判断される該判断の結果が表示される。これらの情報を表示部６に表示することで、導体温度測定装置１の使用者は、ケーブル３の状態等を現場において確認することが可能となる。
【００３８】
バッテリー部７は、上述した導体電流測定部２、ケーブル温度測定部４、演算処理部５等を稼動させる。バッテリー部７を備えることで、本実施形態に係る導体温度測定装置１は可搬型となる。その結果、本実施形態に係る導体温度測定装置１の使用場所の自由度を広げることができる。
【００３９】
なお、導体温度測定装置１にタイマを設け、導体３１の温度を定期的に自動測定するようにしてもよい。また、導体温度測定装置１を所定の場所に複数設置するとともに導体温度を一括管理可能なサーバを設け、導体温度測定装置１とサーバとを電気的に接続することで、導体温度の管理、過負荷運用を行う際の時間管理等を一括して行うことが可能となる。
【００４０】
（処理）
次に、本実施形態に係る導体温度測定装置１のＣＰＵ５１で実行される処理について説明する。図５は、ＣＰＵ５１で実行される処理フローを示す。
【００４１】
ステップＳ０１では、データ取得部５３によって、導体３１の電流値、ケーブル３の表面温度、ケーブル３を構成する構成部材の熱抵抗等が取得される。導体３１の温度を算出するために必要な全てのデータの取得が完了すると、ステップＳ０２へ進む。
【００４２】
ステップＳ０２では、導体温度算出部５４によって、導体３１の温度が算出される。具体的には、算出部５４は、Ｔ１＝Ｗｃ・ＲＴｈ＋Ｔｄ＋Ｔ０で表される式４により、ケーブル３の導体３１の温度Ｔ１を算出する。なお、Ｗｃは導体３１の発熱量（Ｗ／ｃｍ）、ＲＴｈはケーブル３の全熱抵抗（℃・ｃｍ／Ｗ）、Ｔｄはケーブル３における誘電体損失による上昇温度（℃）、Ｔ０は前記ケーブル温度測定手段によって測定された前記ケーブルの基底温度又は周囲温度である。ここで、式４は以下のように展開される。
【００４３】
Ｔ１＝Ｗｃ・ＲＴｈ＋Ｔｄ＋Ｔ０
＝Ｗｃ｛Ｒ１＋（１＋Ｐ）（Ｒ２＋Ｒ３）｝＋Ｗｄ（Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）＋Ｔ０
＝Ｗｃ｛Ｒ１＋Ｒ２（１＋Ｐ）｝＋Ｗｄ（Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）＋[Ｒ３｛（１＋
Ｐ）Ｗｃ＋Ｗｄ｝＋Ｔ０]／ケーブル表面温度
【００４４】
導体温度算出部５４は、導体３１の発熱量（Ｗ／ｃｍ）といった式４で必要とされる値を個別に算出し、これを式４によって処理することで、最終的に導体３１の温度を算出する。なお、本実施形態では、Ｔ０にケーブル３の表面温度が用いられる。従って、実測値から導体３１の温度Ｔ１を算出することができ、温度誤差を少なくすることができる。以下、式４によって処理されるそれぞれの値の算出手順について説明する。
【００４５】
導体３１の発熱量Ｗｃは、Ｗｃ＝（ｎ・Ｒａｃ）・（Ｉ１／ηｏ）２で表される式１により、算出される。ｎはケーブル３の芯線数、Ｒａｃは常時許容温度における交流導体実効抵抗（Ω／ｃｍ）、Ｉ１は導体電流測定部２で測定される電流値（Ａ）、ηｏは多定数の場合の低減率である。常時許容温度とは、本実施形態では９０℃以下であることを指す。また、ケーブルの芯線数は、ケーブル３がパイプタイプケーブルの場合、ｎ＝３となり、単芯・トリプレックスの場合、ｎ＝１となる。
【００４６】
ケーブル３の全熱抵抗ＲＴｈは、ＲＴｈ＝Ｒ１＋（１＋Ｐ）・Ｒ２で表される式２により、算出される。ここで、図６は、ケーブル３の構成と熱抵抗との関係を示す。Ｒ１は絶縁体の熱抵抗（℃・ｃｍ／Ｗ）、Ｒ２はケーブルの外装３４の熱抵抗（℃・ｃｍ／Ｗ）、Ｐはシースに発生する損失と導体３１に発生する損失（ケーブルの発熱量Ｗｃ）の比である。つまり、ケーブル３の全熱抵抗ＲＴｈは、本発明の非導体部の全熱抵抗に相当する。
なお、Ｒ２には、例えばケーブルの防食層の熱抵抗を用いてもよい。なお、ケーブル３の温度としてケーブル３の周囲の温度を用いる場合には、更にケーブル表面と温度測定点との間に介在する媒体（空気、土壌等）の熱抵抗Ｒ３（℃・ｃｍ／Ｗ）を考慮する必要がある。本実施形態では、ケーブル３の温度として、ケーブル３の表面温度が用いるられている。従って、熱抵抗Ｒ３を考慮する必要が無いのでその分温度誤差を低減することができる。
【００４７】
算出された導体３１の発熱量Ｗｃとケーブル３の全熱抵抗ＲＴｈとの積を求めることで、ケーブル３絶縁体３３と外装３４で失われる損失温度が算出される。また、ケーブル３の誘電体損失による損失温度Ｔｄは、Ｔｄ＝Ｗｄ（Ｒ１／２＋Ｒ２）で表される式３により、算出される。
【００４８】
以上により、式４（Ｔ１＝Ｗｃ・ＲＴｈ＋Ｔｄ＋Ｔ０）によって導体３１の温度を算出するためのそれぞれの値（例えば、導体３１の発熱量（Ｗ／ｃｍ）等）が算出が完了する。そして算出されたそれぞれの値を式４によって処理することで、最終的に導体３１の温度が算出される。導体３１の温度が算出されるとステップＳ０３へ進む。
【００４９】
ステップＳ０３では、許容温度判断部５５によって、導体温度算出部５４によって算出された導体３１の温度が常時許容温度を上回っているか否か判断される。算出された導体３１の温度が常時許容温度を上回っていると判断された場合、ステップＳ０４へ進む。一方、算出された導体３１の温度が常時許容温度を上回っていないと判断された場合、ＣＰＵ１は処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ０４では、累計時間算出部５６によって、導体３１の温度が常時許容温度を上回っていると許容温度判断部５５で判断された場合の時間（以下、時間ｔとする。）の累計が算出される。より具体的には、時間ｔが随時メモリ５２へ格納され、累計時間算出部５６は、メモリ５２へ格納された時間ｔを加算することで累計時間を算出する。ステップＳ０４の処理が終了すると、ステップＳ０５へ進む。
【００５１】
ステップＳ０５では、累計時間判断部５７によって、累計時間が所定の時間を上回るか否か判断される。所定の時間とは、例えば過負荷運用時間が年間１２０時間、又は過負荷運用の累計時間が３０００時間である。累計時間が所定の時間を上回ると判断された場合、ステップＳ０６へ進む。一方、累計時間が所定の時間を上回らないと判断された場合、ＣＰＵ１は処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ０６では、通知部５８によって、累計時間が所定の時間を上回る旨が導体温度測定装置１の使用者等に通知される。通知は、表示部６を介して行ってもよいし、スピーカを設け音によって通知するによしてもよい。
【００５３】
以上説明した処理がＣＰＵ５１によって実行されることで、導体３１の温度が算出、累計時間の算出、累積時間が所定の時間を上回った場合の通知等が適切に行われる。
【００５４】
（シース電流キャンセル方法）
次にシース電流のキャンセル方法について説明する。ケーブル３の導体３１を流れる電流値を測定するに際しては、シース電流の影響を考慮することが好ましい。シース電流の影響を考慮することでより正確な導体３１の温度を算出することができるからである。以下、シース電流の考慮の仕方、換言するとシース電流のキャンセル方法にについて説明する。
【００５５】
まず、シース電流の影響を考慮をするには、ケーブル３に接続される接地線を含めて導
体電流測定部２による導体３１の電流値の測定を行えるか判断する必要がある。そして、接地線を含めて導体３１の電流値が測定できる場合には、接地線を含めて導体３１の電流値を測定できるよう導体電流測定部２のクランプ部２１を設置する。接地線を含めて導体電流測定部２による導体３１の電流値の測定を行うことで、シース電流の影響が予め考慮された導体３１の電流値を測定することができるからである。
【００５６】
図７、図８は、クランプ型電流センサのシース電流影響調査結果を示す。なお、係る調査は、対象ケーブルとして、１５４ｋＶの電流が流れるＡ路線、Ｂ路線において行った。シース電流による誤差の検証を行うため、接地線を「含めた場合」、「含めない場合」で測定を既存のクランプ型電流センサで行った。なお、クランプ型電流センサのレンジは、全て５００Ａで行った。
【００５７】
図７、図８に示すように、路線Ａ、路線Ｂともに接地線を含めて導体の電流値を測定すると、接地線を含めない場合よりも誤差が少なくなっていることが確認できる。これは、接地線を含めて導体の電流値を測定することができれば、予めシース電流の影響が考慮された導体の電流値が測定可能であることを意味する。従って、接地線を含めて導体の電流値を測定できる場合には、接地線を含めて導体の電流を測定することが好ましい。
【００５８】
一方、接地線を含めて導体の電流値を測定できない場合には、以下の処理によってシース電流の影響を考慮することができる。
【００５９】
まず、測定場所の近傍に接地線がある場合には、接地線の電流値を予め測定しておき、これを導体電流測定部２で測定される電流値に反映させればよい。すなわち、予め測定した接地線の電流値を反映させた導体の電流値を計算使用導体電流値とすると、計算使用導体電流値は、計算使用導体電流値＝導体電流測定部によって算出される電流値（クランプ測定値）＋接地線電流値・（導体電流測定部によって算出される電流値／導体電流測定部によって算出される電流値（設置時））で表される式５により算出することができる。クランプ（設置時）は、導体温度測定装置を設置した際に測定される電流値である。クランプ測定値は、導体温度測定装置設置後、継続的に取得される電流値である。例えば、図９における一番実測、２番実測についてみると、接地線の電流値を上記式によって反映させることで、算出される計算使用導体電流値が変電所によって確認されている電流値に近づいていることが確認できる。すなわち、本実施形態に当てはめると、導体電流測定部２で測定される電流値を補正することが可能となる。従って、このような補正後の電流値、すなわち、計算使用導体電流値を用いて導体３１の温度を算出することで、より正確な温度を取得することが可能となる。
【００６０】
次に、接地線を含めて測定できない場合であって、かつ、近傍に接地線が無い場合には、変電所で取得される電流値を基に、計算使用導体電流値を算出する。すなわち、この場合、計算使用導体電流値は、計算使用導体電流値＝導体電流測定部によって算出される電流値＋（変電所によって取得される電流値（設置時）−導体電流測定部によって算出される電流値（設置時））・（導体電流測定部によって算出される電流値／導体電流測定部によって算出される電流値（設置時））で表される式６により算出することができる。例えば、図１０における一番実測、２番実測についてみると、変電所で取得される電流値を用いることで、算出される計算使用導体電流値が変電所によって確認されている電流値に近づいていることが確認できる。すなわち、本実施形態に当てはめると、導体電流測定部２で測定される電流値を補正することが可能となる。
【００６１】
次に、接地線を含めて測定できない場合であって、接地線の電流値が測定できない場合には、数値計算により予め求めたシース電流設計値を用いて計算使用導体電流値を算出する。すなわち、この場合、計算使用導体電流値は、計算使用導体電流値＝導体電流測定部
によって算出される電流値＋シース電流設計値・（導体電流測定部によって算出される電流値／（設置設計導体電流値−シース電流設計値））で表される式７により算出することができる（図１１参照）。これにより、シース電流による影響を考慮した導体電流を取得することが可能となる。
【００６２】
以上説明した導体温度測定装置１によれば、ケーブル３の表面温度、すなわち実測値を用いて導体３１の温度を算出することができる。その結果、ケーブル周囲の温度を用いて導体の温度を算出する場合に比べてより正確な導体３１の温度を取得することができる。また、導体電流測定部２、ケーブル温度測定部４、演算処理部５が一つの装置に設けられているので、運搬、設置が容易となり作業時間、作業手間を削減するとともに現場にて正確な導体３の温度を取得することが可能となる。
【００６３】
更に導体温度測定装置１は、許容温度判断部５５、累計時間算出部５６、累計時間判断部５７、通知部５８を備えることで、ケーブル３を過負荷運用した場合における、時間管理を容易に行うことができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、導体電流測定部２とケーブル温度測定部４が一体的に形成されている。しかし、本発明に係る導体温度測定装置は、これに限定されるわけではない。図１２は、その他の実施形態に係る導体温度測定装置の概略構成を示す。図１２に示す実施形態に係る導体温度測定装置１ａの基本的な構成は、上述した図１、図２に示す実施形態に係る導体温度測定装置１と同じである。しかし、導体温度測定装置１ａは、導体電流測定部２及びケーブル温度測定部４が、導体温度測定装置１ａの外部に設けられたケーブル８によってそれぞれ電気的に接続されている点で、導体温度測定装置１と異なっている。導体電流測定部２とケーブル温度測定部４が一体的に形成されている導体温度測定装置１は、装置の運搬が非常に容易である。しかし、ケーブル３の径が大きい場合等は、装置自体の大きさも大きくなり、装置自体の重量も増し、クランプし難いといった支障を来たすことも想定される。この様な場合には、導体電流想定装置１ａのような構成とすることで、ケーブル３への取り付けが容易となる。また、演算処理部５は、地面に設置することができる。すなわち、安定的な場所に演算処理部５を設置することができる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係る導体温度測定装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】クランプ部を閉じた状態の導体温度測定装置の概略構成を示す。
【図２】クランプ部を開いた状態の導体温度測定装置の概略構成を示す。
【図３】温度測定用接触部を示す平面図である。
【図４】演算処理部の機能ブロック図である。
【図５】ＣＰＵで実行される処理フローを示す。
【図６】ケーブルの構成と各抵抗との関係を示す。
【図７】クランプ型電流センサのシース電流影響調査結果を示す。
【図８】クランプ型電流センサのシース電流影響調査結果を示す。
【図９】シース電流の影響を考慮した電流値の算出結果を示す。
【図１０】シース電流の影響を考慮した電流値の算出結果を示す。
【図１１】シース電流の影響を考慮した電流値の算出結果を示す。
【図１２】その他の実施形態に係る導体温度測定装置の概略構成を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・導体温度測定装置
２・・・導体電流測定部
３・・・ケーブル
４・・・ケーブル温度測定部
５・・・演算処理部
６・・・表示部
７・・・バッテリー部
５１・・・ＣＰＵ
５２・・・メモリ
５３・・・データ取得部
５４・・・導体温度算出部
５５・・・許容温度判断部
５６・・・累計時間算出部
５７・・・累計時間判断部
５８・・・通知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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