(57)【要約】【課題】碍子等の高価な高圧絶縁支持物を不要とし通信データの精度を確保する。【解決手段】制御装置１の処理手段１２は、高電圧機器３を制御するトリガー信号を高電圧機器３に送信し、トリガー信号送信時の時刻情報が付加された測定開始信号を測定装置２に送信し、測定装置２の処理手段２２は、センサ２１により測定された高電圧機器３の測定データをメモリ２３に蓄積し、受信された測定開始信号に基づき、トリガー信号の送信時刻情報から予め設定された所定の測定期間だけ測定を継続した後に測定を停止し、メモリ２３に蓄積されている測定データの中から必要量の測定データを抽出して制御装置１に送信する。【選択図】図１
2008131755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧機器を制御する制御装置と、該制御装置による制御の結果、上記高電圧機器の状態の変化を測定する測定装置を備えた計測システムにおいて、
上記制御装置は、
上記測定装置との時刻同期機能を有する第１の時刻同期手段と、
デジタル無線通信により上記測定装置と通信する第１の通信手段と、
上記高電圧機器を制御するトリガー信号を上記高電圧機器に送信し、トリガー信号送信時の上記第１の時刻同期手段により時刻同期された時刻情報が付加された測定開始信号を、上記第１の通信手段を介して上記測定装置に送信すると共に、上記測定装置から送信された上記高電圧機器の状態の変化を示す必要量の測定データを受信してデータ処理を行う第１の処理手段とを備え、
上記測定装置は、
上記高電圧機器の状態の変化を測定する対地の基準電位を必要としないセンサと、
該センサにより測定された測定データを蓄積するメモリと、
上記制御装置との時刻同期機能を有する第２の時刻同期手段と、
デジタル無線通信により上記制御装置と通信する第２の通信手段と、
該第２の通信手段により受信された上記制御装置からの測定開始信号に基づき、上記第２の時刻同期手段により時刻同期された時刻情報を用いて、測定開始信号に付加されたトリガー信号の送信時刻情報から予め設定された所定の測定期間だけ上記センサによる上記高電圧機器の状態の変化の測定を継続した後に測定を停止し、上記メモリに蓄積されている測定データの中から必要量の測定データを抽出して、上記第２の通信手段を介して上記制御装置に送信する第２の処理手段とを備えたことを特徴とする計測システム。
【請求項２】
第１の処理装置は、測定開始信号とトリガー信号送信時の時刻情報を別々に送信することを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項３】
第２の処理手段は、所定の測定期間を、高電圧機器がトリガー信号を受信してから起動するまでに要する予め設定された予想起動期間と、必要量の測定データを抽出するための予め設定された必要データ抽出期間を加算して求めることを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項４】
第１及び第２の時刻同期手段はＧＰＳ衛星からの電波を受信して時刻同期をとることを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項５】
第１及び第２の時刻同期手段は同期通信モードを有する通信機器を使用して時刻同期をとることを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項６】
測定装置は電源を供給する電源回路を備え、
センサ、メモリ及び第２の処理手段の全体制御に係る部分を上記電源回路により連続運転させ、上記第２の処理手段は、上記第２の処理手段の連続運転が不要な部分を、通常はスリープ状態とし、第２の通信手段が測定開始信号を受信すると起動するよう上記電源回路を制御し、上記第２の通信手段及び第２の時刻同期手段を間欠運転するよう上記電源回路を制御することを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項７】
第２の処理手段は、所定の測定期間を、高電圧機器がトリガー信号を受信してから起動するまでに要する予め設定された予想起動期間と、必要量の測定データを抽出するための予め設定された必要データ抽出期間と、第２の通信手段が間欠動作し測定開始信号を受信して上記第２の処理装置の連続運転が不要な部分が起動するまでの時間を考慮して予め設定された、上記必要データ抽出期間終了後からの遅延期間を加算して求めることを特徴とする請求項６記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位相制御遮断器等の高電圧機器の制御にあたり、その制御に必要な物理量を測定する計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の計測システムでは、例えば特許文献１に示すように、複数の計測装置による計測結果を合成する等の用途で時間的整合性が必要な場合には、碍子等の高圧絶縁支持物を用いて計測装置とのデータ通信を行っている。
【０００３】
また、例えば特許文献２に示すように、装置電源に関して特に留意する必要がない場合には、碍子等の高圧絶縁支持物を用いず、自己給電装置にて給電し、無線通信装置によるデータ通信を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５２８９７号（段落０００７、図１）
【特許文献２】特開２００１−２８９８８５号（段落００１７，００１９，００３８、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の計測システムは以上のように構成されているので、例えば配送電線の状態、特に電圧及び電流を計測する装置等では、設置される場所が高電圧部分であるため、電磁波ノイズの影響を受けず通信が可能である光ファイバのような有線通信装置を用いるために、碍子等の高価な高圧絶縁支持物が必要であるという課題があった。
【０００６】
また、計測装置が取り付けられる高電圧部分はコロナ放電等の影響で電磁波ノイズの環境が悪い場合があり、例えば遮断器開極等の事象が生じた時間のデータを特定し抽出するために、リアルタイムに通信を行うアナログ無線通信では、通信データの精度が低下するという課題があった。この場合、デジタル通信では、電磁波ノイズの状態によっては通信速度が変化するために時間同定が困難となる。
【０００７】
さらに、配送電線が通電状態のみ測定装置２が動作すれば良いような場合、配送電線より電力を得る自己給電装置を用いることにより、無線装置等の消費電流の大きな装置の稼働状況を特に制御する必要はないが、位相制御遮断器等では停電状態が存在し、この停電状態でも計測システムが稼動する必要がある場合には、上記のような消費電流の大きな装置を無制御で運転すると、二次電池又は一次電池の大容量化や大型化が必要となるという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、碍子等の高価な高圧絶縁支持物を不要とすることができ、電磁波ノイズが存在する環境でも通信データの精度を確保でき、所望の時間の高電圧機器の測定データを入手することができる計測システムを得ることを目的とする。
【０００９】
また、この発明は測定装置の消費電流を低減でき、測定装置に搭載する二次電池又は一次電池を小型化することができる計測システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る計測システムは、高電圧機器を制御する制御装置と、該制御装置による制御の結果、上記高電圧機器の状態の変化を測定する測定装置を備えたものにおいて、上記制御装置は、上記測定装置との時刻同期機能を有する第１の時刻同期手段と、デジタル無線通信により上記測定装置と通信する第１の通信手段と、上記高電圧機器を制御するトリガー信号を上記高電圧機器に送信し、トリガー信号送信時の上記第１の時刻同期手段により時刻同期された時刻情報が付加された測定開始信号を、上記第１の通信手段を介して上記測定装置に送信すると共に、上記測定装置から送信された上記高電圧機器の状態の変化を示す必要量の測定データを受信してデータ処理を行う第１の処理手段とを備え、上記測定装置は、上記高電圧機器の状態の変化を測定する対地の基準電位を必要としないセンサと、該センサにより測定された測定データを蓄積するメモリと、上記制御装置との時刻同期機能を有する第２の時刻同期手段と、デジタル無線通信により上記制御装置と通信する第２の通信手段と、該第２の通信手段により受信された上記制御装置からの測定開始信号に基づき、上記第２の時刻同期手段により時刻同期された時刻情報を用いて、測定開始信号に付加されたトリガー信号の送信時刻情報から予め設定された所定の測定期間だけ上記センサによる上記高電圧機器の状態の変化の測定を継続した後に測定を停止し、上記メモリに蓄積されている測定データの中から必要量の測定データを抽出して、上記第２の通信手段を介して上記制御装置に送信する第２の処理手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、碍子等の高価な高圧絶縁支持物を不要とすることができ、電磁波ノイズが存在する環境でも通信データの精度を確保でき、所望の時間の高電圧機器の測定データを入手することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による計測システムの構成を示すブロック図である。この計測システムは、高電圧機器３を制御し測定装置２に高電圧機器３の状態の変化のデータを要求すると共に、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星４からの電波により時刻同期をとる制御装置１と、制御装置１により制御された高電圧機器３の状態の変化のデータを制御装置１の指示に基づき抽出して制御装置１に送信すると共に、ＧＰＳ衛星４からの電波により時刻同期をとる測定装置２を備えている。
【００１３】
制御装置１は、例えば基地局等に設置され、機器制御手段１１、処理手段（第１の処理手段）１２、アンテナ１３ａを有する通信手段（第１の通信手段）１３及びアンテナ１４ａを有する時刻同期手段（第１の時刻同期手段）１４を備えている。測定装置２は、例えば高電圧機器３の近傍に設置され、センサ２１、処理手段（第２の処理手段）２２、メモリ２３、アンテナ２４ａを有する通信手段（第２の通信手段）２４、アンテナ２５ａを有する時刻同期手段（第２の時刻同期手段）２５及び電源回路２６を備えている。
【００１４】
制御装置１において、処理手段１２は、機器制御手段１１、通信手段１３及び時刻同期手段１４を制御する。また、処理手段１２は、機器制御手段１１を介して高電圧機器３を制御するためのトリガー信号を高電圧機器３に送信し、例えば投入や遮断等の作動を行わせる。さらに、処理手段１２は、デジタル無線通信によるデータ通信機能を有する通信手段１３を使用し、高電圧機器３にトリガー信号送信時の時刻同期手段１４により時刻同期された時刻情報が付加された測定開始信号を測定装置２に送信し、測定装置２が測定している高電圧機器３の状態の変化の測定データの中から必要量の測定データを抽出させて制御装置１に送信させる。時刻同期手段１４はＧＰＳ衛星４からの電波により測定装置２との時刻同期をとる。
【００１５】
測定装置２において、処理手段２２は、センサ２１、メモリ２３、通信手段２４、時刻同期手段２５及び電源回路２６を制御する。また、処理手段２２は、センサ２１により高電圧機器３の状態の変化を測定してメモリ２３に蓄積する。さらに、処理手段２２は、デジタル無線通信によるデータ通信機能を有する通信手段２４により受信された制御装置１からの測定開始信号に基づき、時刻同期手段２５により時刻同期された時刻情報を用いて、測定開始信号に付加されたトリガー信号送信時の時刻情報から予め設定された所定の測定期間だけセンサ２１による高電圧機器３の状態の変化の測定を継続した後に測定を停止し、メモリ２３に蓄積されている測定データの中から必要量の測定データを抽出して、測定装置２の測定時の時刻情報を付加した必要量の測定データを、通信手段２４を介して制御装置１に送信する。
【００１６】
時刻同期手段２５はＧＰＳ衛星４からの電波により制御装置１との時刻同期をとる。電源回路２６は、測定装置２の各部に電源を供給する回路で、測定装置２が設置されている高電圧部分から電源を得る変流器等の自己給電回路と充放電可能な二次電池の組み合わせ又は放電のみ可能な一次電池を用いる。
【００１７】
図２は測定装置２のセンサ２１を説明する図である。図２に示すように、配送電線に接続された高電圧機器３に対して、測定装置２のセンサ２１として、配送電線近傍に設置された電流センサ２１ａ又は電圧センサ２１ｂが使用される。電流計測を行う電流センサ２１ａの場合は基準電位として対地の基準電位を必要としないため、耐電圧の問題に対して特に留意する必要はないが、電圧センサ２１ｂの場合には、高電圧計測に用いられる接地分圧キャパシタ等は対地の基準電位を必要とするために利用できず、例えば、特開２００４−２５７８９３号公報記載の架線の電圧を検出しそれに応じた検出出力を出力する架線電圧検出部及び検出出力を地上に送信する伝送部を備えた電圧センサを適用する必要がある。このように、センサ２１として、対地の基準電位を必要としないセンサが使用される。これにより、測定装置２を大地に接続する必要がなく、碍子等の高価な高圧絶縁支持物が不要となる。
【００１８】
制御装置１の通信手段１３及び測定装置２の通信手段２４として、この実施の形態１の適用場所が高電圧機器３の設置付近であるため、コロナ放電等により電磁波ノイズの環境が悪い状況がありえるため、通信データの品質（精度）を高めるためにＢｌｕｅｔｏｏｔｈのようなデジタル無線通信手段を使用する。実際に、高電圧機器３としての位相制御遮断器から直接Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（７２０ｋｂｐｓ）を用いたデータ通信試験を行った結果、位相制御遮断器での放電ノイズにより無線通信速度が４７ｋｂｐｓ（１００ｋＢ／１７ｓｅｃ）と大幅に低下している。
【００１９】
制御装置１の時刻同期手段１４及び測定装置２の時刻同期手段２５は、高精度に時間の同期を取ることが可能なＧＰＳ衛星４からの電波を受信することにより、制御装置１と測定装置２の時刻を常に補正し、一定以上の精度（±１ｍｓｅｃ）で制御装置１と測定装置２間の時刻の同期を維持する。このため、制御装置１から送信される測定開始信号に付加されたトリガー信号の送信時の時刻情報、測定装置２から送信される必要量の測定データに付加された測定時の時刻情報は、制御装置１及び測定装置２間で同期されたものとなる。
【００２０】
また、測定装置２の処理手段２２はセンサ２１により高電圧機器３の状態を常に計測して測定結果をメモリ２３へ蓄積するが、メモリ２３へ蓄積するデータ量は、後述の図３に示すタイミングチャートに示す所定の測定期間Ｐ以上のデータであれば良く、このデータ量を保存できるだけの容量があれば、リングバッファを構成することで連続的に計測を行うことが可能である。
【００２１】
図３はこの発明の実施の形態１による計測システムの処理のタイミングを示すタイミングチャートである。制御装置１は図示していない制御機構（作業者による操作や、タイマによる定時動作）による高電圧機器３の制御要請を受け、処理手段１２は、機器制御手段１１を介して、トリガー信号を高電圧機器３に送信し、高電圧機器３を例えば投入や遮断等の作動を行わせる。処理手段１２は、通信手段１３を介して、高電圧機器３へのトリガー信号送信時の時刻同期手段１４により時刻同期された時刻情報が付加された測定開始信号を測定装置２に送信する。
【００２２】
測定装置２の通信手段２３は制御装置１から高電圧機器３へのトリガー信号送信時の制御装置１の時刻情報が付加された測定開始信号を受信し、処理手段２２は、通信手段２４により受信された制御装置１からの測定開始信号に基づき、時刻同期手段２５により時刻同期された時刻情報を用いて、測定開始信号に付加されたトリガー信号の送信時の時刻情報から予め設定された所定の測定期間Ｐだけセンサ２１による高電圧機器３の状態の変化の測定を継続した後に測定を停止し、メモリ２３に蓄積されている測定データの中から必要量の測定データを抽出する。
【００２３】
この所定の測定期間Ｐは、高電圧機器３がトリガー信号を受信してから起動するまでに要する予め設定された予想起動期間Ａと、必要量の測定データを抽出するための予め設定された必要データ抽出期間Ｂを加算したものである。この予想起動期間Ａは個々の高電圧機器３により曖昧な場合が多く、誤差が発生しやすいので、高電圧機器３が複数存在する場合には、各高電圧機器３の予想起動期間Ａの中で最大の予想起動期間Ａを採用して測定期間Ｐに余裕を持たせる。
【００２４】
また、トリガー信号送信時の時刻から測定装置２が測定開始信号を受信するまでの期間が、所定の測定期間Ｐよりも長い場合には、測定装置２は測定開始信号を受信すると、即座に測定継続を停止して、必要量の測定データの抽出処理を行う。
【００２５】
図４はこの発明の実施の形態１による計測システムの処理の別のタイミングを示すタイミングチャートである。電波状況が悪い環境の場合には、通信データ量が多いと通信ミスとなり通信時間が長くなるため、制御装置１の処理装置１２は、測定装置２に送信する測定開始信号に制御装置１のトリガー信号送信時の時刻情報を付加せずに、タイミングのみを示す測定開始信号を送信し、その後、改めてトリガー信号送信時の時刻同期手段１４により時刻同期された時刻情報を送信しても良い。
【００２６】
測定装置２の処理手段２２は、所定の測定期間Ｐ終了後に、メモリ２３に蓄積された測定データの中から必要量の測定データを抽出し、測定装置２の測定時の時刻情報が付加された必要量の測定データを、通信手段２４を介して制御装置１に送信する。
【００２７】
制御装置１の処理装置１２は、通信手段１３を介して、測定装置２から送信された測定時の時刻情報が付加された必要量の測定データを受信し、測定時の時刻情報に基づき高電圧機器３の作動状態にリンクしたデータ処理を実施する。このデータ処理内容は、この発明の計測システムを適用する装置に依存し、この発明の範囲外であるため、ここでは特に限定しない。
【００２８】
また、測定装置２の処理手段２２は制御装置１からのトリガー信号送信時の時刻情報が付加された測定開始信号に基づいて必要量の測定データの抽出を行っているため、制御装置１の処理手段１２は測定装置２による所定の測定期間Ｐを把握可能であるため、測定装置２から送信される必要量の測定データには、必ずしも測定時の時刻情報を付加する必要はない。
【００２９】
図５はこの発明の実施の形態１による別の計測システムの構成を示すブロック図である。図５に示す計測システムは、図１に示す制御装置１の通信手段１３及び時刻同期手段１４を、アンテナ１５ａを有する時刻同期通信手段（第１の通信手段、第１の時刻同期手段）１５とし、図１に示す測定装置２の通信手段２４及び時刻同期手段２５を、アンテナ２７ａを有する時刻同期通信手段（第２の通信手段、第２の時刻同期手段）２７とし、ＧＰＳ衛星４からの電波を利用せずに制御装置１と測定装置２間の時刻情報の同期を維持するようにしたものであり、その他の構成は図１と同じである。
【００３０】
図５に示す時刻同期通信手段１５及び時刻同期通信手段２７としては、同期通信モードを有するＢｌｕｅｔｏｏｔｈの通信機器を使用し、制御装置１又は測定装置２の時刻情報を測定装置２又は制御装置１に送信することにより時刻同期をとる。このような構成をとることで、計測システム全体の簡略化、消費電流の低減及びコスト低減の効果がある。
【００３１】
この実施の形態１では、測定装置２が１台の例を示しているが、測定装置２が複数台あっても適用可能である。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、対地の基準電位を必要としないセンサ２１を使用して測定装置２を大地に接続しないことにより、碍子等の高価な高圧絶縁支持物を不要とすることができ、デジタル無線通信により必要量の測定データを送受信することにより、電磁波ノイズが存在する環境でも通信データの精度を確保でき、制御装置１及び測定装置２で時刻同期をとることにより、所望の時間の高電圧機器３の測定データを入手することができるという効果が得られる。
【００３３】
また、この実施の形態１によれば、制御装置１の処理装置１２が測定開始信号とトリガー信号送信時の時刻情報を別々に送信して個々の通信データ量を少なくすることにより、通信ミスを防ぎ通信時間が長くなることを防ぐことができるという効果が得られる。
【００３４】
さらに、この実施の形態１によれば、時刻同期通信手段１５及び時刻同期通信手段２７が同期通信モードを有する通信機器を使用して時刻同期をとることにより、計測システム全体について、簡略化することができ、消費電流を低減することができ、コストを低減できるという効果が得られる。
【００３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による計測システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態１の図１又は図５に示す構成と同じである。上記実施の形態１に例示したような位相制御遮断器等の高電圧機器３では、運用上、停電期間があり、高電圧部分より自己給電する電源回路だけでは連続運転を行えないため、電源回路２６として二次電池又は一次電池が必要となる。測定装置２の各部の消費電流が大きい場合には、二次電池又は一次電池の容量の増加・体積の増加の問題がある。そこで、この実施の形態２は消費電流を極力抑制するものである。
【００３６】
上記実施の形態１では、測定装置２が測定開始信号を受信後、さかのぼって必要量の測定データの抽出を行っており、この特徴を利用すれば、センサ２１、メモリ２３及び処理手段２２の全体制御に係る部分を電源回路２６により連続運転するようにし、処理手段２２は、処理手段２２の連続運転が不要な部分を、通常はスリープ状態とし、通信手段２４が測定開始信号を受信すると起動するよう電源回路２６を制御し、通信手段２４及び時刻同期手段２５又は時刻同期通信手段２７を間欠運転するよう電源回路２６を制御し、運転開始信号の受信の有無のチェック頻度を下げ、時刻同期頻度を下げることにより、低消費電流化が可能である。
【００３７】
図６はこの発明の実施の形態２による計測システムの処理のタイミングを示すタイミングチャートである。具体的には実施の形態１の図３に示すタイミングチャートを、図６に示すタイミングチャートのように、通信手段２４が電源が投入され測定開始信号を受信するまでの待ち時間や処理手段２２がスリーブ状態から起動するまでの待ち時間分長くすることで適用可能となる。
【００３８】
図６に示すように、所定の測定期間Ｐは、高電圧機器３がトリガー信号を受信してから起動するまでに要する予め設定された予想起動期間Ａと、必要量の測定データを抽出するための予め設定された必要データ抽出期間Ｂと、通信手段２４が間欠動作し測定開始信号を受信して処理装置２２の連続運転が不要な部分が起動するまでの時間を考慮して予め設定された、必要データ抽出期間Ｂ終了後からの遅延期間Ｃを加算したものである。
その他の処理については上記実施の形態１と同様である。
【００３９】
以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、測定装置２のセンサ２１、メモリ２３及び処理手段２２の全体制御に係る部分を連続運転し、処理装置２２の連続運転が不要な部分については、通常はスリープ状態とし、通信手段２４が測定開始信号を受信すると電源が投入さて起動し、通信手段２４と時刻同期手段２５、又は時刻同期通信手段２７は間欠運転を行うことにより、測定装置２の消費電流を低減でき、その結果、測定装置２に搭載する二次電池又は一次電池を小型化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１による計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による計測システムの測定装置のセンサを説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による計測システムの処理のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による計測システムの処理の別のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による別の計測システムの構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２による計測システムの処理のタイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  制御装置、２  測定装置、３  高電圧機器、４  ＧＰＳ衛星、１１  機器制御手段、１２，２２  処理手段、１３，２４  通信手段、１３ａ，１４ａ，１５ａ，２４ａ，２５ａ，２７ａ  アンテナ、１４，２５  時刻同期手段、１５，２７  時刻同期通信手段、２１  センサ、２１ａ  電流センサ、２１ｂ  電圧センサ、２３  メモリ、２６  電源回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008131755.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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