(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架空線に、２枚の板を所定距離離間させて、架空線が２枚の板を突き通すように取り付け、該板相互の変位および回転を測定し、上記板の間の電線表面のひずみを計測する電線ひずみ測定方法であって、
上記２枚の板上もしくはその周囲に少なくとも３点を設定し、一方の板の１点と他方の板の２点とをそれぞれ結ぶ少なくとも６基準線の長さを測定し、該長さに基づき電線表面のひずみを計測する
ことを特徴とする電線ひずみ測定方法。
【請求項２】
架空線に２枚の板を所定間隔離間させてを取付け、該板相互の変位を測定し電線表面のひずみを計測する電線のひずみ計測方法であって、
上記２枚の板もしくはその周囲に、少なくとも対向する３点を設定し、対向する該３点を結ぶ３基準線の長さを測定し、該長さに基づき電線表面のひずみを測定する
ことを特徴とする電線ひずみ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は架空電線等に生じる電線ひずみを計測するための電線ひずみ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電線のひずみを計測する方法として、従来は、架空線の最外層にある素線の表面にひずみゲージを貼り付け、ひずみゲージの抵抗変化を測定し、電線ひずみを評価する等の方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法においては、ひずみゲージを人間が手作業で張る必要があるため熟練が必要とされ、既に敷設されていた電線のひずみ計測は困難であった。
また、仮に電気工事作業者にひずみゲージの貼り付け技術を習得させ、ゲージを既設電線に貼ったとしても、既にひずみが生じている状況から計測がスタートするため、絶対値の測定は困難である。
さらに、鉄塔部のジャンパー線部位では、電線の劣化を引き起こすひずみ現象は、電線の曲がりによる曲げひずみのため、ひずみゲージを素線に貼り付ける方法では、ひずみの絶対値が測定出来ず電線の曲げによる疲労の把握が困難であった。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、熟練者でなくても計測手段を電線に容易に設置することができ、また、既設電線であっても、ひずみの絶対値測定が可能な架空線のひずみ測定方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、例えば円盤状の２枚の板を略平行に所定の距離離間させて、電線を突き通す形に配置し、電線に各板を固定する。
そして、この２枚の円盤状の板の相互の距離・傾き・回転を正確に測定する。これにより、２枚の板間の電線の伸び、曲げ、ねじれを計測することができる。
すなわち、電線に伸び、曲げ、ねじれがないときの２枚の板の相互の距離・傾き・回転と、取り付け後の計測値とを比較すれば、電線の曲り具合等を、たわみの式で計算することにより推定することができ、電線に生じているひずみを推定することができる。
電線に軸方向の引張り力が作用すると、２枚の板は単純に離れる方向に移動するため、測定結果は２枚の板間の伸びを示す。また、電線に一様曲げが加わり電線が曲がった場合、２枚の板間の平行度が崩れ傾きが計測結果となって得られる。さらに、電線に回転力が生じ電線がねじれた場合、２枚の板間での回転が計測値として得られる。
従って２枚の板を電線に配置し２枚の板間の変位を計測すれば、電線に生じたひずみが計測出来るようになる。２枚の板間の変位は、差動トランスまたはレーザー距離計または超音波距離計等の周知な手段で計測することができる。
また、２枚の板間の変位が測定できれば、各板の中心点の座標（電線が貫通している点の座標）から、電線の曲率を梁のたわみの式または実験式から逆算し曲率を求めることができ、電線表面の素線に生じる電線ひずみを求め事ができる。
【０００５】
測定系の概要を図４に、測定系と曲率の関係を示す。電線の変形により電線がたわむと、２枚の円盤はＡＢＣ−ＤＥＦからＡ’Ｂ’Ｃ’−ＤＥＦの関係になる。円盤ＤＥＦを固定側とし、変位側円盤の中心はＳ線の中心に一致しているため、Ａ’Ｂ’Ｃ’の中心を各点の位置から算出すれば、電線の中心点の移動距離が求まる。円盤間の距離Ｌは設置時に測定すれば、もしくは、測定から得られた数値から算出すればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施例を図１、図２、図３、図４により説明する。
図１に示すように、例えば円盤状の２枚の板１ａ，１ｂを略平行に所定の距離離間させて対向させ、電線２を突き通す形に配置し、電線２に固定する。なお、以下の実施例では２枚の板が円盤状の場合につい説明するが、必ずしも円盤状である必要はない。
そして、２枚の円盤１ａ，１ｂの上（もししくはその周囲）に３点を定め、各点を１２０°の間隔で配置し、かつ、２枚の円盤１ａ，１ｂを６０°ねじれた角度で対向させる。
図１は理想的な測定系であり２枚の円盤１，２の固定点（Ａ，Ｂ，Ｃ）と（Ｄ，Ｅ，Ｆ）が各点で、３角形を基準にして計測されるため、円盤間の距離・平行度・ねじれを計測することができる。
【０００７】
図２に２枚の円盤間の距離を測定するための具体的構成例を示す。なお、図２は円盤１ａ，１ｂの外周に支持部材３ａ，３ｂを取り付け、該支持部材３ａ，３ｂ間に差動トランスを取り付けた場合を示している。
図２（ａ）は２枚の円盤への差動トランスの取り付けを模式的に示した図であり、同図に示すように、円盤１ａ，１ｂの外周に１２０°の間隔で支持部材３ａ，３ｂを取り付け、該支持部材３ａ，３ｂのＡ−Ｄ，Ａ−Ｅ間、Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ間、Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｆ間に差動トランスを取り付ける。
差動トランスは、例えば図２（ｂ）に示すように、差動トランス４の両端にフック４ａ等を取り付け、該フック４ａを上記支持部材３ａ，３ｂの凹部に係合させることにより取り付けることができる。
図２（ａ）に示すように、差動トランス４を配置し、差動トランス４の出力から２枚の円盤１ａ，１ｂ間で生ずる長さ変化を求めれば、電線のひずみの計測が可能となる。
なお、上記例では、差動トランスを用いて変位を計測する場合について説明したが、例えば、Ａ−Ｄ，Ａ−Ｅ間、Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ間、Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｆ間を剛性が大きい鋼線等で接続し、支持部材３ａあるいは３ｂにひずみゲージを貼り付け、ひずみケージの出力から２枚の円盤間の変位を測定するようにしてもよい。
【０００８】
図３は本実施例の測定系の具体的な構成例である。
一般に電力を送る電線は、高い電圧に荷電されているため、接地されている支持物に通信線を通線する事ができない。そこで、図３に示すように、差動トランス４等から得られる情報（電圧または電流等の情報）を無線装置５により中継局６（又は鉄塔に取り付けられた支持物）まで伝送し、中継局６（又は鉄塔に取り付けられた支持物）から携帯電話、ＰＨＳ電話回線、データー伝送回線等を介して差動トランス４で測定したデータを中央局７に伝送する。
また、同様な理由によりに上記差動トランス４や無線装置５等の電源は、バッテリー１１と太陽電池板１２で構成したり、あるいは、バッテリーとＣＴコイル（電力線に取付け誘導電流により電力を取出す手段）で構成する。なお、ＣＴコイルに加え太陽電池板を付加してもよい。
中央局７では、上記のようにして伝送された信号を、例えばＡ−Ｄ変換器７ｂによりデジタル信号に変換しＣＰＵ７ａに入力する。ＣＰＵ７ａは、６個の差動トランス４の出力から得られた２枚の円盤間の変位量から、前記したようにたわみの式等を用いて、電線ひずみ量を算出する。
【０００９】
次に、図４により、電線が曲がった場合について説明する。
円盤１ａを変位側、円盤１ｂを基準側と考える。円盤１ａ，１ｂを結ぶ点線（Ａ−Ｄ，Ａ−Ｅ），（Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｆ），（Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ）は電線が直線状になっている状態である。
電線に外力が作用し、〔伸び＋曲げ〕が発生すると、電線に固定された円盤１ａは、円盤１ｂに対し図４の様に変位することになる。
すなわち、円盤１ａの（Ａ，Ｂ，Ｃ）が（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’）に相対変位したことになる。
点線（Ａ−Ｄ，Ａ−Ｅ），（Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｆ），（Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ）は、実線（Ａ’−Ｄ，Ａ’−Ｅ）（Ｃ’−Ｄ，Ｃ’−Ｆ），（Ｂ’−Ｅ，Ｂ’−Ｆ）となり、差動トランス４からは、各固定点間の長さに対応する電圧等の測定値が出力される。
この６つの測定値を前記したように、中央局７に伝送し、ＣＰＵ７ａで円盤１ａ，１ｂの相対的の変位・傾き・回転を幾何学的に求め、両円盤の中央が電線中央と一致している事、電線の曲げ状況が一様である事、（すなわち曲げのたわみが数式化できること) から曲率ρが求める。曲率ρが求まれば、電線直径から全体形状としてのひずみ・素線寸法から電線表面のひずみが求められる。
【００１０】
電線に引張り張力がかかっている状況下でのひずみ計測を実施するには、以上説明した実施例で示したように、６点間の伸びの測定値が必要とされるが、送電線のジャンパー線部位等において、曲げひずみだけを計測したい場合は、張力ひずみ・ねじれひずみが無視出来るほど小さい事を前提とし、両ひずみの計測が不要となるので、測定系は単純な形式になり図５に示すの測定系でその代用が出来る。
図５に示すものは、２枚の円盤１ａ，１ｂの対向する該４点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）（ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）を結ぶ４基準線（ａ−ｅ，ｂ−ｆ，ｃ−ｇ，ｄ−ｈ）の長さを測定し、その長さに基づき電線表面のひずみを測定するものであり、各点は９０°の間隔で配置されている。
上記基準線の長さの測定は前記図２、図３で説明したものと同様に差動トランス等を用いて行うことができる。
図６は図５の場合の円盤変位と曲率の関係図である。
同図において、前記図４と同様、円盤１ａを変位側、円盤１ｂを基準側と考える。円盤１ａ，１ｂを結ぶ点線ａ−ｅ，ｂ−ｆは電線が直線状になっている状態である。なお、同図では、ｃ−ｇ，ｄ−ｈは省略されている。
電線に外力が作用し、曲げが発生すると、電線に固定された円盤１ａは、円盤１ｂに対し図６の様に変位し、点線（ａ−ｅ，ｂ−ｆ）は、実線（ａ’−ｅ，ｂ’−ｆ）となり、差動トランス４からは、各固定点間の長さに対応する電圧等の測定値が出力される。
この６つの測定値から、前記したように電線の曲率ρが求められ、電線直径から全体形状としてのひずみ・素線寸法から電線表面のひずみが求められる。
【００１１】
図７はより測定点が少ない測定系であり、図５と同様、引張ひずみ・ねじれひずみの測定が必要ない場合に適用できる。図７に示すものは、２枚の円盤１ａ，１ｂの対向する該３点（１，２，３，）（４，５，６）を結ぶ３基準線（１−４，２−５，３−６）の長さを測定し、その長さに基づき電線表面のひずみを測定するものであり、各点は１２０°の間隔で配置されている。
図７の場合も、電線に曲げが発生すると、上記図６で説明したのと同様に２枚の円盤が変位し、その変位量から電線の曲げが求まる。
なお、上記図５、図７に示す実施例の場合には、円盤１ａ，１ｂの対向する２点間の距離を求めればよいので、該２点間の距離を求める手段として、差動トランス以外に、前記したレーザー距離計または超音波距離計等を用いることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、例えば円盤状の２枚の板を電線に取り付け、２枚の板間の変位量から電線ひずみを測定するようにしたので、既設の電線のクランプ近傍等におけるひずみ量を、後付けの測定手段で容易に測定することが可能となる。
特に、従来は熟練者によるひずみゲージを電線表面に貼り付ける作業しか出来なかったが、本発明によれば、電線直線時を基準にした電線の表面のひずみ状態を、測定手段の後づけで簡単に測定出来るようになり、また、測定手段を機械的に取付ければ測定可能になるので、熟練者の必要は無く誰でも設置出来る様になる。このため、比較的容易に、電線の保守作業において有益な情報を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】第１の実施例において差動トランスを用いて２枚の円盤間の変位を計測する場合の構成例を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例における測定系の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施例において電線が曲がった場合を説明する図である。
【図５】円盤の対向する４点間の距離を測定する実施例を示す図である。
【図６】図５の実施例において電線が曲がった場合を説明する図である。
【図７】円盤の対向する３点間の距離を測定する実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  円盤
２          電線
３ａ，３ｂ  支持部材
４          差動トランス
５          無線装置
６          中継局
７          中央局
１１        バッテリー
１２        太陽電池板
【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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