(57)【要約】【課題】配電線等の配電設備の任意部位の電圧・電流を一括計測および面位置計測などを可能にする。【解決手段】電圧・電流センサ部は、配電線Ｌに対して、その被覆部材面に電流計測用ホール素子１と電圧計測用ポッケルス素子２を近接配置する。電流供給源３はホール素子に電流検出信号を発生させるための電流を供給する。光ファイバーケーブル４はポッケルス素子に対する光入力と光信号出力を伝送する。光−電圧変換器５はポッケルス素子に対する一定光量の光入出力で計測した電圧信号出力を得る。Ａ／Ｄ変換器６は電流検出信号と電圧検出信号とをディジタル信号に変換する。表示部７は、電流と電圧の計測信号を出力する。  ホール素子およびポッケルス素子は、配電線に近接配置、配電線から取り外し、配電線に沿って摺動可能にした把持機構に内蔵する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール素子を用いた電流検出センサとポッケルス素子を用いた電圧検出センサを、電圧・電流の測定対象となる配電線の部位に近接配置して当該部位の電圧と電流の検出信号を得る電圧・電流センサ部と、
前記電圧・電流センサ部と信号線で接続され、前記電圧センサおよび電流センサの検出信号をそれぞれディジタル信号に変換して表示する計測信号処理部とを備えたことを特徴とする配電設備の電圧・電流計測装置。
【請求項２】
前記電圧・電流センサ部は、関節部を互いの回動支持点とする一対の把持部の一方に前記ホール素子を用いた電流センサを内蔵し、他方に前記ポッケルス素子を用いた電圧センサを内蔵し、測定対象となる配電線の任意の部位を前記一対の把持部で把持することで前記ホール素子およびポッケルス素子を当該把持部位の配電線に近接配置でき、かつ前記一対の把持部を配電線から取り外し、配電線に沿って摺動可能にした把持機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の配電設備の電圧・電流計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統を構成する配電線などの配電設備の電圧・電流を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統は、変電所から一般需要家まで長距離の配電線を敷設し、その間に区間開閉器や分岐開閉器、降圧トランスなどの配電設備を介挿させている。
【０００３】
配電系統の保護継電システムは、上記の開閉器位置等など適当な線路間隔位置にそれぞれ電圧・電流計測器を設置しておき、これら計測器の計測電圧・電流と変電所等の上流側の計測電圧・電流との比較によって、配電線の地絡や短絡事故発生による過電圧・過電流を検出し、事故検出時に区間開閉器等を開閉し、系統保護や事故区間の切り離しを可能とする（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記の電流計測器は、図５の（ａ）に示すように、配電線１に変流器（ＣＴ）２を係合させ、この変流器２の二次電流出力を電圧信号に変換して取り出し、Ａ／Ｄ変換器２でディジタル量に変換し、マルチメータ等の表示機器３に表示、さらには保護継電回路側への電流計測入力として取り込む。
【０００５】
また、電圧計測器は、図５の（ｂ）に示すように、配電線１の線間に変成器４を接続し、この変成器４の二次電圧出力をＡ／Ｄ変換器５でディジタル量に変換し、マルチメータ等の表示機器６に表示、さらには保護継電回路側への電圧計測入力として取り込む。
【特許文献１】特開平１１−１７８２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように、配電系統に設備される従来の電圧・電流計測器は、それらが設置される配電線位置での電圧または電流を計測する単能機でしかない。また、従来の電圧・電流計測器は、その設置位置に固定されるため、点位置での計測しかできず、広範囲の面位置での計測ができるものでない。
【０００７】
これらの事情から、従来の電圧・電流計測器では、計測器単体では配電系統での過電圧や過電流の発生が広域な地域のどの位置になるのか、また配電系統の高圧側／低圧側になるのか、さらにどの配電設備が原因となるのかを特定できるものでなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、さらに後に記載する効果を得ることができる配電設備の電圧・電流計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記の課題を解決するため、ホール素子で電流センサを構成し、ポッケルス素子で電圧センサを構成し、測定対象となる配電線の任意の部位に両センサを一括して近接配置、取り外し、摺動させることができる構成の電圧・電流センサとするもので、以下の構成を特徴とする。
【００１０】
（１）ホール素子を用いた電流検出センサとポッケルス素子を用いた電圧検出センサを、電圧・電流の測定対象となる配電線の部位に近接配置して当該部位の電圧と電流の検出信号を得る電圧・電流センサ部と、
前記電圧・電流センサ部と信号線で接続され、前記電圧センサおよび電流センサの検出信号をそれぞれディジタル信号に変換して表示する計測信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
（２）前記電圧・電流センサ部は、関節部を互いの回動支持点とする一対の把持部の一方に前記ホール素子を用いた電流センサを内蔵し、他方に前記ポッケルス素子を用いた電圧センサを内蔵し、測定対象となる配電線の任意の部位を前記一対の把持部で把持することで前記ホール素子およびポッケルス素子を当該把持部位の配電線に近接配置でき、かつ前記一対の把持部を配電線から取り外し、配電線に沿って摺動可能にした把持機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、電圧・電流センサは、ホール素子で電流センサを構成し、ポッケルス素子で電圧センサを構成し、測定対象となる配電線の任意の部位に両センサを一括して近接配置、取り外し、摺動させることができる構成にしたため、以下の効果がある。
【００１３】
（１）測定対象となる配電線の測定部位の電流および電圧を一括して同時に計測できる。
【００１４】
（２）配電線の任意の測定部位への配置と取り外しによって、点位置測定から面位置測定に機能拡張ができる。
【００１５】
（３）配電線に沿って摺動させることで、断線箇所を判定できる。
【００１６】
（４）配電線に対して電圧・電流センサ部を非接触にした計測ができ、計測作業が簡単になる。
【００１７】
（５）電圧・電流センサ部を感度が異なるホール素子やポッケルス素子を内蔵したものに取り替えることで、配電線の高圧側と低圧側の計測、降圧トランスなどの配電設備自体の計測に使用できる。
【００１８】
（６）検出信号をディジタル処理するため、サンプリング計測器と併用し、ダイナミック測定を行うことができる。
【００１９】
（７）携帯型もしくは車載型の電圧・電流計測装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施形態を示す電圧・電流計測装置の構成図である。本実施形態は、測定対象になる配電線など配電設備の電圧・電流を検出する電圧・電流センサ部と、この検出信号から電圧・電流の計測信号を得る計測信号処理部で構成される。
【００２１】
電圧・電流センサ部は、配電系統の配電設備例としての配電線Ｌに対して、その被覆部材面に電流計測用ホール素子１と電圧計測用ポッケルス素子２を近接配置できる構成とする。
【００２２】
上記のホール素子１を使用した電流計測を図２で原理的に説明する。半導体で構成されるホール素子１に電流Ｉを流し、その電流と垂直方向に磁界（磁束Ｂ）を加えると、電流Ｉの方向と磁束Ｂの方向にそれぞれ直交した方向にホール電圧Ｖが発生する（この現象はホール効果と呼ばれる）。このホール効果を利用したホール素子１は、電流測定対象になる配電線の電流に応じた強さになる磁界（磁束Ｂ）内に配置し、一定電流Ｉを流した状態でホール電圧Ｖに配電線電流に対応した電圧出力を得ることができる。
【００２３】
ポッケルス素子２は、電気光学的効果素子と呼ばれ、電気光学結晶に電界を印加すると、その屈折率が変化し、この屈折率変化が印加電界Ｅに比例する（この現象はポッケルス効果と呼ばれる）。このポッケルス効果を利用したポッケルス素子２は、電圧測定対象になる配電線の電圧に応じた強さになる電界内に配置し、偏光板を通してポッケルス素子２を透過させるときの光の屈折率の違いにより変化する光出力を得、これを光−電圧変換した電圧出力を得ることができる。
【００２４】
次に、本実施形態における計測信号処理部を説明する。図１において、電流供給源３は、ホール素子１に一定電流Ｉを供給することで、ホール素子１にはホール効果による電流検出信号を発生させる。光ファイバーケーブル４は、ポッケルス素子２に対する光入力と、ポッケルス素子２からの屈折率が変化した光信号出力を伝送する。光−電圧変換器５は、光ファイバーケーブル４への一定光量の光出力と、光ファイバーケーブル４を通して受光し、この受光量に対応した電圧信号出力を得る。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器６は、ホール素子１による電流検出信号と、光−電圧変換器５の出力になるポッケルス素子２の電圧検出信号とを入力信号とし、それぞれを時分割でディジタル信号に変換する。
【００２６】
表示部７は、パソコンやマルチメータ、シンクロスコープ等で構成され、Ａ／Ｄ変換器６の出力になる電流と電圧の検出信号（ディジタル信号）を取り込み、このディジタル信号に応じた現在の電流と電圧の計測信号（電流・電圧の値、位相、波形、力率など）を表示出力する。この表示部７は、パソコンでは数値や波形、位相を、マルチメータでは指針の振れで、シンクロスコープでは波形で表示することができる。
【００２７】
以上の構成になる電圧・電流計測装置によれば、ホール素子１およびポッケルス素子２を測定対象となる配電線Ｌに近接配置することで、配電線Ｌの電流および電圧の計測出力を一括して同時に得ることができる。
【００２８】
図３は、電流・電圧測定対象となる配電線Ｌに、図１のホール素子１およびポッケルス素子２を簡単に近接配置でき、かつ配電線Ｌから簡単に取り外すことができ、さらには配電線に沿って摺動させることができるための電圧・電流センサ部の把持機構を示す。把持具１１は、例えば、絶縁性能の高いエポキシ樹脂製にされ、関節部１１Ａを互いの回動支持点とする一対の電線把持部１１Ｂ，１１Ｃで構成する。把持部１１Ｂ、１１Ｃは、それぞれ断面が半円筒形状にされ、内周部側に配電線Ｌを把持できる半円筒状の窪みを有する。
【００２９】
把持部１１Ｂには、内部にホール素子１を半径方向で埋設し、さらに電流供給源３からホール素子１への電流供給リード線とホール素子１からＡ／Ｄ変換器６への電圧出力リード線が接続される。
【００３０】
把持部１１Ｃには、内部にポッケルス素子２を半径方向とは直交した方向で埋設し、さらに光−電圧変換器５からポッケルス素子２への光導入のための光ファイバーケーブルと、ポッケルス素子２から光−電圧変換器５への光導出のための光ファイバーケーブルが接続される。
【００３１】
以上の電圧・電流センサ部の構成によれば、把持部１１Ｂ，１１Ｃは、それらの関節部１１Ａで互いに開いた状態にし、内周部の窪みに配電線Ｌを位置させたまま、互いを閉じる方向に回動させることで配電線Ｌを把持することができる。この把持状態は、例えば、錠や止め治具によって把持部１１Ｂ，１１Ｃを互いに面接触状態に保持することができる。
【００３２】
以上のことから、本実施形態では、電圧・電流センサ部（１、２、１１）で任意の測定ポイントに位置する配電線Ｌを把持し、これに計測処理部（３〜７）を接続、又は接続することで、配電線Ｌの電圧・電流の計測信号（電流・電圧の値、位相、波形、力率など）を一括して同時に得ることができる。
【００３３】
また、配電線に対して電圧・電流センサ部を非接触にした計測が可能となり、配電線の被覆を切り取って計測器の端子を直接に接続するという作業が不要になる。
【００３４】
また、電圧・電流センサ部は、非接触方式で高い絶縁性能を確保できるため、感度が異なるホール素子やポッケルス素子を内蔵したものに取り替えることで、配電線の高圧側と低圧側のいずれの計測にも適用できる。また、降圧トランスなどの配電設備自体の電圧・電流の計測ができる。
【００３５】
また、計測処理部は、検出信号をＡ／Ｄ変換してディジタル処理方式を採るため、サンプリング計測器と併用し、ダイナミック測定を行うことができる。さらに、過電流検出リレーや過電圧検出リレーに構成した機能拡張ができる。
【００３６】
また、電圧・電流センサ部は、配電線の任意の位置に装着できる機構になるため、配電線位置（計測ポイント）を任意に変更でき、従来の点測定から面測定による計測ができる。
【００３７】
例えば、図４にダイナミック測定手法の例を示すように、電圧・電流センサ部の初期配置位置Ａにパソコンなどで構成する計測信号処理部を設置してセンサ部に接続しておき、センサ部を位置Ａから配電線Ｌに沿って位置Ｂまで摺動させ、この摺動中の電圧・電流計測信号を連続的に得ることができる。この摺動と連続計測により、例えば、配電線が位置Ａ〜Ｂの間で断線している場合には、計測電圧が急激に低下する位置を断線箇所と判定できる。
【００３８】
また、電圧・電流センサ部が配電線の任意の位置に装着でき、これにパソコン等の計測信号処理部を接続する構成で済むため、携帯型もしくは車載型の電圧・電流計測装置を実現でき、配電線および配電設備の断線箇所を探索するための装置として利用できる。この場合、電圧・電流センサ部と計測信号処理部を接続する信号線を絶縁棒などに内蔵し、計測作業者は絶縁棒の操作で電圧・電流センサ部を計測部位に装着し、地上側で携帯または車載の計測信号処理部に計測信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態を示す電圧・電流計測装置の構成図。
【図２】ホール効果の原理的な説明図。
【図３】実施形態における把持機構図。
【図４】実施形態におけるダイナミック測定手法の例。
【図５】従来の電圧・電流計測回路図。
【符号の説明】
【００４０】
１  ホール素子
２  ポッケルス素子
３  電流供給源
４  光ファイバーケーブル
５  光−電圧変換器
６  Ａ／Ｄ変換器
７  表示部
１１  把持具
１１Ａ  関節部
１１Ｂ、１１Ｃ  電線把持部
【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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