(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁を考慮しない手法で、小型化、軽量化を図った上で、設置が容易な電流・位相測定システムを提供する。【解決手段】検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴは、基準時間発生手段１３、情報処理手段１２および無線機１４を有し、電流および電流波形を処理するために基準時間発生手段１３により得た時間を基準として、位相が異なる各相の電流信号の計測開始時間を揃えるための基準時間信号を送出するよう構成し、情報処理手段１２は、各々の送電線に設置されている検出処理装置にて検出された電流および電流波形を処理して電流信号データを生成し、無線機１４は、電流信号データを地上側データ処理装置に向けて無線送信するように構成し、前記地上側データ処理装置は、検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴから送信されたデータから任意の送電線に流れる情報を受信し、各々の送電線の電流値、相間の位相差および、波形のひずみを検出するように構成した。【選択図】図３
2016075600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線に配設され、交流電流を送電する任意の送電線に流れる電流および電流波形を配設点にてそれぞれ検出する電流検出センサと、電流および電流波形を処理する機能を有し、地上側データ処理装置へ前記電流および電流波形に関する情報を無線送信する機能を持つ検出処理装置と、前記検出処理装置に駆動電力を供給する電源手段とを有する電流・位相測定システムであって、
前記検出処理装置は、基準時間発生手段、情報処理手段および無線送信手段を有し、
さらに前記基準時間発生手段は、電流および電流波形を処理するために計時手段により得た時間を基準として、位相が異なる各相の電流信号の計測開始時間を揃えるための基準時間を表す基準時間信号を送出するよう構成し、
前記情報処理手段は、各々の送電線に設置されている検出処理装置にて検出された電流および電流波形を処理して電流信号データを生成するよう構成し、
前記無線送信手段は、前記電流信号データを前記地上側データ処理装置に向けて無線送信するように構成し、
前記地上側データ処理装置は、前記検出処理装置から送信されたデータから任意の送電線に流れる情報を受信し、各々の送電線の電流および電流波形、前記基準時間発生手段により得た時間を基に、電流値、相間の位相差および、波形のひずみを検出するように構成したことを特徴とする電流・位相測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記検出処理装置は、その基準時間発生手段、情報処理手段および無線送信手段が筐体内に収納されて前記電流検出センサおよび電源手段とともに一体的に前記送電線に配設されていることを特徴とする電流・位相測定システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記基準時間信号は、ＧＰＳにおける時刻データ信号であることを特徴とする電流・位相測定システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記電源手段は、前記送電線に取り付けられた変流器であることを特徴とする電流・位相測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流・位相測定システムに関し、特に高圧の送電線における電流とともに各電流間の位相を検出する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧送電線の地絡、絶縁不良等を調べることを目的としたシステムにおいては、送電線を流れる電流を計測する必要がある。送電線を流れる電流を計測する場合、従来は、計測対象となる送電線に変流器を装着し、前記変流器で検出する電流信号を地上の計測部で計測している。この種の変流器には、例えば特許文献１に開示するような分割型変流器が用いられている。この場合、送電線に装着した変流器から計測部までは、計測ケーブルを介して所定の電流信号を伝送している。
【０００３】
また、相間の位相差も含め、送電線を流れる電流を計測する電流計測装置としては、特許文献２が存在する。しかしながら、特許文献２の場合も、送電線に装着され、電流計測部となる磁性体コアに巻回されたコイルからは、計測ケーブルを介して地上の計測部に所定の電流信号を伝送している。かくして、送電線の各相を流れる電流とともに、各相間の位相も検出している。すなわち、この場合の所望の測定情報は計測ケーブルを介して送電線から伝送されてきた電流信号を地上で処理することにより得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２―７１７２７号公報
【特許文献２】特開平５−３１２８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如き従来技術においては、送電線に装着した変流器等の電流センサで検出した電流信号は、計測ケーブルを介して地上の計測部へ伝送している。このため、高所の送電線から地上の計測部まで長い計測ケーブルを引き回す必要がある。ここで、計測対象となる送電線の電圧が１０ｋＶ以上の場合を想定すると、上述の変流器および計測ケーブルには高い絶縁性能が必要となる。このため、絶縁抵抗・沿面距離を考慮した大型の変流器および、同様に考慮された計測ケーブルを必要とする。この結果、計測ケーブルの大きさと重量が増大することにより、設置のための大掛かりな工事が必要となり、人手による簡易な設置での測定を行うことができない。要するに、ケーブルを使用することにより、測定すべき送電線の電圧に対応した絶縁を考慮しなければならないが、高い絶縁性を考慮した場合、計測ケーブル等が大きく重量も増大する結果、簡易な測定ができない。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高圧送電線において電流および、電流位相波形を測定する場合であっても絶縁を考慮しない手法で、小型化、軽量化を図った上で、設置が容易な電流・位相測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
送電線に配設され、交流電流を送電する任意の送電線に流れる電流および電流波形を配設点にてそれぞれ検出する電流検出センサと、電流および電流波形を処理する機能を有し、地上側データ処理装置へ前記電流および電流波形に関する情報を無線送信する機能を持つ検出処理装置と、前記検出処理装置に駆動電力を供給する電源手段とを有する電流・位相測定システムであって、
前記検出処理装置は、基準時間発生手段、情報処理手段および無線送信手段を有し、
さらに前記基準時間発生手段は、電流および電流波形を処理するために計時手段により得た時間を基準として、位相が異なる各相の電流信号の計測開始時間を揃えるための基準時間を表す基準時間信号を送出するよう構成し、
前記情報処理手段は、各々の送電線に設置されている検出処理装置にて検出された電流および電流波形処理して電流信号データを生成するよう構成し、
前記無線送信手段は、前記電流信号データを前記地上側データ処理装置に向けて無線送信するように構成し、
前記地上側データ処理装置は、前記検出処理装置から送信されたデータから任意の送電線に流れる情報を受信し、各々の送電線の電流および電流波形、前記基準時間発生手段により得た時間を基に、電流値、相間の位相差および、波形のひずみを検出するように構成したことを特徴とする電流・位相測定システムにある。
【０００８】
本態様によれば、送電線側から測定ケーブルを引き回すことなく、所定の電流信号データを送信することができるので、安全かつ迅速に所望の電流測定を実施することができる。ここで、各相Ｒ，Ｓ，Ｔの位相は、基準時間信号により揃えるとともに、所定の基準点を利用して測定期間を特定しているので、所望の相間の位相差も正確に検出することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記検出処理装置は、その基準時間発生手段、情報処理手段および無線送信手段が筐体内に収納されて前記電流検出センサおよび電源手段とともに一体的に前記送電線に配設されていることを特徴とする電流・位相測定システムにある。
【００１０】
本態様によれば、測定に必要は機器を筐体にひとまとめにしているので、全体としてコンパクトで取り扱い性に優れるものとすることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、
第１または第２の態様に記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記基準時間信号は、ＧＰＳにおける時刻データ信号であることを特徴とする電流・位相測定システムにある。
【００１２】
本態様によれば、既存のＧＰＳを利用しているので、システム構成を合理的なものとすることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様は、
第１〜第３の態様のいずれか一つに記載する電流・位相測定システムにおいて、
前記電源手段は、前記送電線に取り付けられた変流器であることを特徴とする電流・位相測定システムにある。
【００１４】
本態様によれば、変流器に流れる電流を利用して所望の電圧を発生させることができるので、容易に必要な電力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送電線側から測定ケーブルを引き回すことなく、無線で位相情報を含む電流信号データを送信することができるので、安全かつ迅速に所望の電流測定を実施することができる。ここで、電流測定の際の送電線の各相の位相は、基準時間信号により揃えるとともに、所定の基準点を利用して測定期間を特定しているので、各相間の位相差も正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流・位相測定システムを送電線に装着した状態で概念的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電流・位相測定システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電流・位相測定システムの検出処理装置を抽出して詳細に示すブロック図である。
【図４】各相の電流信号の波形とともに、計測開始点および電流信号を取り込む所定の期間の概念を示す波形図である。
【図５】図４に示す各相の電流信号を地上側で合成した場合の波形を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において、同一部分には、同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る電流・位相測定システムを送電線に装着した状態で概念的に示す説明図、図２は本形態に係る電流・位相測定システムを示すブロック図である。両図に示すように、三相交流電力を送電するよう鉄塔１００に吊架されている３本の送電線１の各相Ｒ，Ｓ，Ｔには、電流検出センサである変流器２Ｒ，２Ｓ，２Ｔ、電源手段を構成する変流器３Ｒ,３Ｓ，３Ｔおよび検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴが内部に収納された筐体１８が一体となって固定されている。各相Ｒ，Ｓ，Ｔの検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴからは、所定の処理をした電流信号データが電波１５として地上１７の受信手段IVに向けて送出される。
【００１９】
地上１７側の受信手段IVは、本形態の場合、各相Ｒ，Ｓ，Ｔに対応する受信部IIＲ，IIＳ，IIＴと、受信部IIＲ，IIＳ，IIＴで受信した電流信号データを処理する端末IIIとを有する。端末IIIでは各相Ｒ，Ｓ，Ｔの電流信号データに基づき各相Ｒ，Ｓ，Ｔの電流と各電流に基づき各相間の位相差が検出される。
【００２０】
図３は本実施の形態に係る電流・位相測定システムの検出処理装置を抽出して詳細に示すブロック図である。同図に示すように、電流検出センサである変流器２Ｒ，２Ｓ，２Ｔは、送電線１に直接固定されており、送電線１（図１または図２参照；以下同じ）に流れる電流をそれぞれ検出する。検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴは、フィルター／アンプ／ＡＤ変換部１１、情報処理手段１２、基準時間発生手段１３および無線機１４からなる。ここで、フィルター／アンプ／ＡＤ変換部１１は、変流器２Ｒ，２Ｓ，２Ｔで検出された送電線１を流れる電流を表す電流信号を入力して、フィルターによりノイズを除去するとともに所定の増幅を行なった後、デジタル信号に変換するものである。したがって、情報処理手段１２にはデジタル信号に変換された電流信号が入力され、データーストレージ１２Ａにデジタル信号として記憶される。ＣＰＵ１２Ｂでは、基準時間発生手段１３から供給される基準時間信号に基づきデーターストレージ１２Ａから供給される各相Ｒ，Ｓ，Ｔの電流信号における計測開始時点を揃えるための所定の処理（後に詳述する）を行なうとともに、前記基準時間を基準として所定の期間の電流信号を処理して電流信号データを生成する。さらに、本形態におけるＣＰＵ１２Ｂでは、インターフェースＩＦを介して供給されるキャリブレーション信号ＳＣに基づき変流器２Ｒ，２Ｓ，２ＴからＣＰＵ１２Ｂに至る信号の遅れを校正する。このことにより前記基準時間に基づく計測開始時点をより正確なものとすることができ、前記基準時間を基準として生成する電流信号データをより高精度のものとすることができる。
【００２１】
本形態における基準時間発生手段１３はＧＰＳで構成している。したがって、基準時間信号はＧＰＳにおける時刻データ信号である。ただ、基準時間発生手段１３および基準時間信号をこれに限る必要はない。同様の機能を有して絶対的な時間の基準を与えるものであれば，それ以上の限定はない。他にも電波時計を適用し得る。無線送信手段を構成する無線機１４は、ＣＰＵ１２Ｂで生成した電流信号データを地上側の受信手段IV（図２参照）に向けて無線送信するよう電波１５を送出する。この場合の無線送信には、特定小電力無線を好適に適用し得る。
【００２２】
検出処理装置ＩＲ，ＩＳ，ＩＴの上述の如き各機器は、電源回路１６が発生する電圧を利用することで駆動される。電源回路１６は、送電線１に配設されている変流器３Ｒ，３Ｓ，３Ｔにより取込んだ送電線１を流れる電流を、例えば電源回路１６の負荷抵抗に供給することで、負荷抵抗の両端に所定の駆動電圧を生起するように構成したものである。
【００２３】
ＣＰＵ１２における電流信号データの生成は、基準時間信号を基準として行われる。かかる電流信号データの生成態様を図４に基づき詳述する。図４は、各相Ｒ，Ｓ，Ｔの電流信号の波形とともに、計測開始点および電流信号を取り込む所定の期間の概念を示す波形図であり、（ａ）がＲ相、（ｂ）がＳ相、（ｃ）がＴ相の電流信号をそれぞれ示す。なお、各相Ｒ．Ｓ．Ｔの電流信号は、ＣＰＵ１２において、インターフェースＩＦを介して供給されるキャリブレーション信号ＳＣに基づき変流器２Ｒ，２Ｓ，２ＴからＣＰＵ１２Ｂに至る信号の遅れは既に校正されている。
【００２４】
かかる状態でＧＰＳの出力信号である基準時間信号に基づき各相Ｒ，Ｓ，Ｔ共通のスタートポイントＳＰ（図中の黒三角点）を決定する。次に、各相Ｒ，Ｓ，ＴごとにスタートポイントＳＰの後の各相Ｒ，Ｓ，Ｔ毎時間軸において最初の基準点ＳＲ，ＳＳ，ＳＴを検出する。この結果，Ｒ相に関しては、スタートポイントＳＰから以降の電流信号のレベルで電流値を検出し、最初の基準点ＳＲが基準位相となる。Ｓ相に関しては、スタートポイントＳＰから以降の電流信号のレベルで電流値を検出し、最初の基準点ＳＳの基準点ＳＲに対する位相差がＲ相−Ｓ相間の位相差となる。Ｔ相に関しては、スタートポイントＳＰから以降の電流信号のレベルで電流値を検出し、最初の基準点ＳＴの基準点ＳＲに対する位相差がＲ相−Ｔ相間の位相差となる。ここで、本形態における電流信号データは、基準点ＳＲ，ＳＳ，ＳＴ以降の３周期の電流信号に基づき生成している。そして、当該電流信号データには、各相Ｒ，Ｓ，Ｔの電流信号に基づく電流値データのみならず、ＣＰＵ１２における所定の演算の結果により求まる正確な位相情報も含まれている。
【００２５】
図５は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す各相の電流信号を地上側で合成した場合の波形図である。同図に示すように、図中の白三角の間隔でＲ相に関する、Ｓ相およびＴ相の位相を検出することができる。この関係を利用すれば、Ｓ相とＴ相との間の位相も検出することができる。本形態では、地上１７側の受信手段IVの端末IIIで、送電線１側から無線伝送で送信されてきた位相情報に基づき、各相Ｒ，Ｓ，Ｔ間の所定の位相差を演算する。
【００２６】
かくして本形態によれば、送電線１側から測定ケーブルを引き回すことなく、無線で位相情報を含む電流信号データを送信することができるので、安全かつ迅速に所望の電流測定を実施することができる。ここで、各相Ｒ，Ｓ，Ｔの位相は、基準時間信号により揃えるとともに、所定の基準点を利用して測定期間を特定しているので、各相間（Ｒ，Ｓ），（Ｓ，Ｔ），（Ｔ，Ｒ）の位相差も正確に検出することができる。
【００２７】
なお、位相差は各相間（Ｒ，Ｓ），（Ｓ，Ｔ），（Ｔ，Ｒ）の全てに関して求めるようにしたが、必要に応じ、必要な相間（Ｒ，Ｓ），（Ｓ，Ｔ），（Ｔ，Ｒ）に関してのみ求めるようにしても良い。例えば、地絡事故等が発生した場合、特定の２相に関して位相差を検出する場合があるからである。また、電流はＲ，Ｓ，Ｔ相の少なくとも一相に関して検出すれば良い。
【００２８】
上記実施の形態において電流センサは変流器で形成したが、必ずしもこれに限定する必要はない。また、電源手段も変流器に限定する必要はない。電源手段としては、他に、電磁誘導方式、環境磁界発電方式、太陽光エネルギー方式による電源が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は高電圧送電を行う電力業界や、この種の高電圧送電線の保守・点検等を行う産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
ＩＲ，ＩＳ，ＩＴ                検出処理装置
IIＲ，IIＳ，IIＴ                受信部
III                             端末
IV                              受信手段
１                              送電線
２Ｒ，２Ｓ，２Ｔ                変流器
３Ｒ，３Ｓ，３Ｔ                変流器
１２                              情報処理手段
１３                              基準時間発生手段
１４                              無線機
１５                              電波
１６                              電源回路  
１７                              地上
１８                              筐体
１００                            鉄塔
Ｒ，Ｓ，Ｔ                      相
【図１】
2016075600.tif 000003
【図２】
2016075600.tif 000004
【図３】
2016075600.tif 000005
【図４】
2016075600.tif 000006
【図５】
2016075600.tif 000007