(57)【要約】【課題】小型コイルを電源とし、簡易な回路構成でブスバー温度を検出できる監視装置を提供する。【解決手段】ブスバーの温度を検出し、検出された温度データを外部に送信するセンサ−ＲＦ部３と、ブスバーへの通電で発生する交流磁界により発電する発電用コイル２ａと、発電用コイル２ａにより発電された電力を充電する充電部２ｄとを有し、充電部２ｄに充電された電力をセンサ−ＲＦ部３に供給して駆動させる電源部２と、ブスバーの幅以下の寸法範囲内でセンサ−ＲＦ部３及び電源部２を収納し、ブスバー上に固定される筐体４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブスバーの異常過熱を監視する監視装置において、
前記ブスバーの温度を検出するセンサ部と、前記センサ部により検出された温度データを外部に送信するデータ送信部とを有するセンサ処理部と、
前記ブスバーへの通電で発生する交流磁界により発電する発電用コイルと、前記発電用コイルにより発電された電力を充電する充電部とを有し、前記充電部に充電された電力を前記センサ処理部に供給して駆動させる電源部と、
前記ブスバーの幅以下の寸法範囲内で前記センサ処理部及び前記電源部を収納し、前記ブスバー上に固定される筐体とを備えたことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
発電用コイルのブスバーを介して対向する位置にバックヨークを設けたことを特徴とする請求項１記載の監視装置。
【請求項３】
筐体の外表部に一体に形成されたワッシャを備え、
前記筐体は、前記ワッシャを介してブスバー間をボルト締結することにより、ブスバー上に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の監視装置。
【請求項４】
ブスバーの異常過熱を監視する監視システムにおいて、
充電部の充電完了時刻に合わせて温度データを送信する請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の監視装置と、
前記充電部の充電完了時間とブスバーに流れる電流値との関係を規定する情報を格納する記憶部を有し、前記監視装置からの温度データの受信間隔に基づいて求めた前記充電完了時間と前記記憶部に格納された情報とを対比して前記ブスバーに流れる電流値を求める受信機とを備えたことを特徴とする監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受配電設備におけるブスバーの異常発熱を監視する監視装置及びこれを用いた監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
受配電設備におけるブスバーは、外部環境の経時変化により内部腐食等が発生すると、その接続部の電気抵抗が増大し、この状態でブスバーに通電すると接続部が異常発熱する場合がある。このような受配電設備におけるブスバーの異常発熱を監視する技術として、例えば特許文献１に開示される電力系統及び電気設備の監視装置が挙げられる。この監視装置では、温度センサ、ＣＴ（変流器）及びデータ送信機を備えたワイヤレスセンサをブスバーに設置し、このＣＴの出力を電流検知に用いる他、温度センサによるブスバー温度の検出に利用している。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０３０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の監視装置では、ＣＴをブスバーに取り付ける際、ＣＴ本体に設けた貫通穴（角窓）にブスバーを挿入して取り付ける、いわゆる貫通型ＣＴが用いられる。このため、貫通型ＣＴを取り付けたブスバーは、その両側にＣＴが突出した状態になり、このブスバーに隣接配置する他のブスバーは、突出したＣＴ分以上離す必要がある。
【０００５】
この場合、隣接するブスバー間の絶縁距離を保ちつつ、従来の監視装置を設けるには、ＣＴにより占有される空間を考慮して、ブスバーの配置間隔を広く設定しなければならない。このように、従来の監視装置は、ブスバー配置間隔が決まっている既存の受配電設備への適用が困難であるという課題があった。
【０００６】
また、貫通型ＣＴを用いず、ブスバーの両側から突出しない寸法のソレイド型コイルを電力供給源として利用する構成も考えられるが、ソレイド型コイルでは、磁束が閉ループを形成しない。このため、ソレイド型コイルをそのまま適用しても、発電効率が低く、ワイヤレスセンサの駆動に十分な電力を得ることができない。
【０００７】
さらに、特許文献１では、ＣＴの出力を電流検出に直接用いているため、アンプ等の回路が必要であり、監視装置の回路構成が複雑になるという課題もある。
【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、小型コイルを電源とし、簡易な回路構成でブスバー温度を検出できる監視装置及びこれを用いた監視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】
【０００９】
この発明に係る監視装置は、ブスバーの異常過熱を監視する監視装置において、ブスバーの温度を検出するセンサ部と、センサ部により検出された温度データを外部に送信するデータ送信部とを有するセンサ処理部と、ブスバーへの通電で発生する交流磁界により発電する発電用コイルと、発電用コイルにより発電された電力を充電する充電部とを有し、充電部に充電された電力をセンサ処理部に供給して駆動させる電源部と、ブスバーの幅以下の寸法範囲内でセンサ処理部及び電源部を収納し、ブスバー上に固定される筐体とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ブスバーの温度を検出するセンサ部と、センサ部により検出された温度データを外部に送信するデータ送信部とを有するセンサ処理部と、ブスバーへの通電で発生する交流磁界により発電する発電用コイルと、発電用コイルにより発電された電力を充電する充電部とを有し、充電部に充電された電力をセンサ処理部に供給して駆動させる電源部と、ブスバーの幅以下の寸法範囲内でセンサ処理部及び電源部を収納し、ブスバー上に固定される筐体とを備えるので、ブスバーの幅以下の寸法範囲内で収納される小型のコイルを電源とすることから、ブスバー配置間隔が決まっている既存設備に容易に適用できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による監視装置に使用されるワイヤレスセンサの構成を示すブロック図である。また、図２は、実施の形態１による監視装置の構成を示す図であり、図２（ａ）が側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ線で切った断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）中のＢ−Ｂ線で切った断面図である。なお、図２（ｃ）において、発電用コイル２ａ及びサーミスタ３ｄ以外のワイヤレスセンサ１の内部構成の記載を省略している。
【００１２】
図１及び図２において、ワイヤレスセンサ１は、ブスバー５ａ，５ｂのボルト締結部６近傍に取り付けられて実施の形態１による監視装置を構成するものであり、電源部２及びセンサ−ＲＦ部３を備える。電源部２は、ブスバー５ａ，５ｂへの通電によってセンサ−ＲＦ部３に供給する電力を発生する構成要素であり、発電用コイル２ａ、整流回路２ｂ、昇圧回路２ｃ、充電部２ｄ及び電源回路２ｅを備える。
【００１３】
発電用コイル２ａは、図２（ｂ）に示すように、ブスバー５ａ，５ｂよりも幅の小さいソレイド型コイルからなり、ブスバー５ａ，５ｂへの通電によって両端に交流電圧を発生する。整流回路２ｂは、発電用コイル２ａが発生した交流電圧を整流する。昇圧回路２ｃは、整流回路２ｂにより整流された交流電圧を昇圧する。充電部２ｄは、昇圧回路２ｃにより昇圧された交流電圧で充電される。電源回路２ｅは、充電部２ｄに充電された電力をセンサ−ＲＦ部３に供給する。
【００１４】
センサ−ＲＦ部（センサ処理部）３は、電源部２から供給された電力によって駆動してブスバー５ａ，５ｂへの通電量及びボルト締結部６の温度を計測し、計測結果を出力する構成要素であり、マイコン（マイクロコンピュータ）３ａ、ＡＤ変換器３ｂ、温度検出用回路３ｃ、サーミスタ３ｄ、アンテナ３ｅ及びデータ送信部３ｆを備える。
【００１５】
マイコン３ａは、電源部２から供給された電力によって駆動し、ＡＤ変換器３ｂ、温度検出用回路３ｃ及びデータ送信部３ｆの動作を制御する。ＡＤ変換器３ｂは、温度検出用回路３ｃのアナログ出力をデジタルデータに変換する。温度検出用回路３ｃは、サーミスタ３ｄによる検出結果を温度計測データとして出力する。サーミスタ３ｄは、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すようにブスバー５ｂ表面上に設置され、ブスバー５ｂの表面温度を検出する。
【００１６】
ワイヤレスセンサ１の電源部２及びセンサ−ＲＦ部３は、図２に示す筐体４に収納されており、ボルト接続されたブスバー５ａ，５ｂの一方（図２の例では、ブスバー５ｂ）に設置される。筐体４内では、図２（ｃ）に示すように、発電用コイル２ａがブスバー５ｂ表面上に配置されており、ブスバー５ｂを介して対向するようにバックヨーク７が設けられている。
【００１７】
バックヨーク７は、発電用コイル２ａと同様にブスバー５ｂよりも小さい幅を有し、高透磁率の材料を用いて形成する。発電用コイル２ａによって生じた磁束がバックヨーク７に流れて閉じた磁気回路が構成され、これにより発電用コイル２ａに生じる磁束密度が大きくなって発電効率を向上させることができる。
【００１８】
ボルト締結部６では、ブスバー５ａ，５ｂの各端部に形成した貫通孔を重ね合わせ、ブスバー５ｂ側に配置されたワッシャ６ｃ及びブスバー５ａ側に配置されたバックヨーク７を介してボルト６ａを貫通孔に挿通しナット６ｂで螺合する。ここで、ワッシャ６は、筐体４と一体に形成しており、ボルト締結部６によって、ブスバー５ａ，５ｂがボルト接続されると共に、ブスバー５ｂ上にワイヤレスセンサ１が設置され、発電用コイル２ａに対向するようにブスバー５ａ側にバックヨーク７が設置される。
【００１９】
次に動作について説明する。
図３は、図２中の監視装置を用いた監視システムの動作を模式的に示す図である。図３に示す受信機８は、ブスバー温度を管理する管理装置側の受信機であり、ワイヤレスセンサ１のデータ送信部３ｆとの間で有線若しくは無線によるデータ通信が可能な通信処理部を有するコンピュータにより実現される。また、メモリ（記憶部）８ａは、データ送信部３ｆからのデータ受信時刻が記録される。図２に示した監視装置は、図３中の受信機８と合わせて監視システムを構成する。
【００２０】
先ず、ブスバー５ａ，５ｂに通電が開始されると、ブスバー５ａ，５ｂ周辺に交流磁界が形成され、ソレイド型コイルである発電用コイル２ａ内に交流磁束が発生する。この発電用コイル２ａ内に発生した交流磁束は、ブスバー５ｂを介してバックヨーク７に流れ、発電用コイル２ａ及びバックヨーク７が閉じた磁気回路を構成する。これにより、発電用コイル２ａに生じた磁束密度は、バックヨーク７を設けない場合と比較して格段に大きくなる。
【００２１】
上述した交流磁束によって発電用コイル２ａの両端に生じた交流電圧は、整流回路２ｂが整流し、昇圧回路２ｃが昇圧して充電部２ｄの充電が開始される。充電部２ｄの充電量が所定の閾値を越えて充電が完了すると、電源回路２ｅは、充電部２ｄに蓄積された電力をセンサ−ＲＦ部３に供給する。これにより、図３に示すように、センサ−ＲＦ供給部３の電源がオンとなり、充電部２ｄの放電が開始される。このとき、サーミスタ３ｄは、ブスバー５ａの温度を検出し、この検出結果を温度検出用回路３ｃが温度計測データとしてＡＤ変換器３ｂに出力する。
【００２２】
マイコン３ａは、ＡＤ変換器３ｂによりデジタル信号に変換された温度計測データをデータ送信部３ｆに出力する。データ送信部３ｆは、マイコン３ａの制御の下、アンテナ３ｅを介して受信機８に温度計測データを送信する。マイコン３ａは、温度計測データの送信を完了すると、電源をオフする。これにより、充電部２ｄの放電が終了し、ブスバー５ａ，５ｂへの通電によって発電用コイル２ａの両端に生じた交流電圧を用いて、上述と同様にして充電部２ｄへの充電が再開される。
【００２３】
また、充電部２ｄへの充電速度は、ブスバー５ａ，５ｂに流れる電流に対応するため、充電部２ｄの充電完了時間に基づいて、ブスバー５ａ，５ｂに流れる平均電流値を求めることができる。例えば、ブスバー５ａ，５ｂに流れる電流と充電完了時間との関係を予め実験で求めておき、充電部２ｄの充電完了時間とブスバー５ａ，５ｂに流れる電流値との関係を規定する情報として、実験データから近似した関係式を受信機８に設定するか、若しくは、実験データのテーブルデータを受信機８のメモリ８ａに格納しておく。
【００２４】
ワイヤレスセンサ１が起動して充電部２ｄの充電が開始され、充電完了時刻に合わせて温度計測データが送信されるまでの時間は一定であることから、ワイヤレスセンサ１のデータ送信間隔を充電完了時間とみなすことができる。一方、受信機８において、ワイヤレスセンサ１からのデータ受信間隔に基づいて、ワイヤレスセンサ１のデータ送信間隔を求めることができる。
【００２５】
これにより、受信機８のＣＰＵは、ワイヤレスセンサ１からのデータ受信時刻をメモリ８ａに記録しておき、データ受信間隔から求めた充電完了時間を用いて、上述した関係式若しくはテーブルデータに従い、ブスバー５ａ，５ｂに流れる電流値を求めることができる。このように構成することで、ワイヤレスセンサ１側で電流検出のための回路が不要となる。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１によれば、ソレイド型コイルである発電用コイル２ａから得られる電力を、昇圧回路２ｃで昇圧して充電部２ｄに充電し、充電部２ｄに蓄積された電力を放電してワイヤレスセンサ１を駆動させる、いわゆる間欠駆動方式を採用することで、ブスバー５ａ，５ｂの側端から突出しない寸法の発電用コイル２ａであっても、ワイヤレスセンサ１を十分に駆動させることができる。これにより、ブスバー配置間隔が決まっている既存の受配電設備へも容易に適用することができる。
【００２７】
また、この実施の形態１によれば、受信機８側で、充電部２ｄの充電時間に相当するデータ受信間隔からブスバー５ａ，５ｂに流れる電流値を換算するので、ワイヤレスセンサ１内部に電流を検出する回路が不要であり、簡易な回路構成とすることができる。
【００２８】
さらに、この実施の形態１によれば、ワイヤレスセンサ１の筐体４とボルト締結部６でブスバーに固定されるワッシャ６ｃとを一体構造としたので、ブスバー５ａ，５ｂの側端から突出しないようにワイヤレスセンサ１をブスバーに固定することができる。これにより、ブスバー配置間隔が決まっている既存設備へも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１による監視装置に使用されるワイヤレスセンサの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による監視装置の構成を示す図である。
【図３】図１中のワイヤレスセンサの動作を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ワイヤレスセンサ、２  電源部、２ａ  発電用コイル、２ｂ  整流回路、２ｃ  昇圧回路、２ｄ  充電部、２ｅ  電源回路、３  センサ−ＲＦ部（センサ処理部）、３ａ  マイコン、３ｂ  ＡＤ変換器、３ｃ  温度検出用回路、３ｄ  サーミスタ（センサ部）、３ｅ  アンテナ、３ｆ  データ送信部、４  筐体、５ａ，５ｂ  ブスバー、６  ボルト締結部、６ａ  ボルト、６ｂ  ナット、６ｃ  ワッシャ、７  バックヨーク、８  受信機、８ａ  メモリ（記憶部）。
【図１】
2008289255.tif 000003
【図２】
2008289255.tif 000004
【図３】
2008289255.tif 000005