技術 故障点探査装置

0001

本発明はパルス方式を用いた高圧配電線路の故障点探査装置の改良に関するものである。

0002

高圧配電線路において、地絡故障発生時に速やかな故障復旧を図るために停電区間の配電線路に高電圧パルスを注入し、注入点と故障点の間に流れる電流をアンテナ式の電流検出器あるいは電線に引っ掛けて検出する携帯式の電流検出器を用いて高電圧パルス注入箇所から故障点に至るまで順番に検知を繰り返す故障点探査方法が従来から行われている。（例えば、特許文献１参照。）
上記故障点探査のために使用される故障点探査装置には、図２に示すようにパルス電圧値を表示する出力電圧表示メータ９と、上記注入点と故障点の間に流れる地絡電流の大きさに比例した指示値を表示する地絡表示メータ１０が設けられている。

0003

また上記高圧配電線路には、線路内を前もって定められた区間毎に切り分けることができるように区分開閉器が設置されており、故障発生時には区分開閉器にて故障区間のみを他の健全区間より自動的に切り離すようになっている。
さらにまた上記区間内には、区間内を更に細かく区分できるように手動で開閉操作できる手動開閉器が複数台設置されている。

0004

上記故障点探査装置は普段は電力会社の営業所或いは電力会社より委託を受けた工事会社等の営業所等に常備されていて、上記作業の際に工事用車両に積載して、上記故障区間（作業現場）まで運搬され、作業現場内の任意の電柱等に仮設されて故障区間内の高圧配電線路に接続される。

0005

故障点探査時間を短縮させるために、前記手動開閉器を１台ずつ順番に開閉操作させて探査を行い、故障点探査装置に設けられている地絡表示メータ１０の振れ具合から故障区間を手動開閉器で区切られた小さな範囲に絞り込む作業を行い、故障区間の範囲をより小さく限定してから、注入点と故障点の間に流れる電流をアンテナ式の電流検出器あるいは電線へ引っ掛けて検出する携帯式の電流検出器を用いて順番に検知を繰り返して、故障点を探査することが行われている。
なお故障区間の判断は地絡表示メータの振れ具合が大きいところを故障区間と判断している。

0006

【特許文献１】
特公平６−１０５２７９号公報（第１−２頁、第１図）

0007

しかしながら高圧配電線路には対地静電容量があるために、上記パルス電圧の注入により、線路の対地静電容量へ充電電流が流れるため、充電電流により上記故障点探査装置の地絡表示メータが振れることになる。
特に故障区間にケーブル敷設などの理由により高圧配電線路の対地静電容量が大きい線路の場合には、対地静電容量に比例して大きな充電電流が流れるため、故障点が存在しなくても上記地絡表示メータの指針が大きく振れてしまい、あたかも故障点があるかのように誤認されてしまうという問題点がある。

0008

本発明の目的は対地静電容量に対する充電電流による誤認が無い故障点探査装置を提供することにある。

0009

【発明が解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
パルス電圧値を表示する電圧表示手段と、故障点に流れる地絡電流の大きさに比例した指示値を表示する地絡表示手段を備え、
高圧配電線路の停電区間の一部から故障点に高電圧のパルスを注入して故障点で放電を起こさせて、故障点に流れる地絡電流によって故障点を探査する故障点探査装置において、
パルス注入後から所定時間経過後の上記パルス電圧或いは上記地絡電流の値又は変化率を求めて設定値と比較する判別回路と、上記地絡表示手段部に開閉接点機構を設け、該判別回路の判定結果により該開閉接点機構を開閉動作させるようにしたことを特徴とする故障点探査装置である。

0010

本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は本発明の故障点探査装置１の説明図である。
故障点探査装置１の高電圧パルス発生部２５には、
電源端子２１に接続された直流電源２０の直流電圧を昇圧する高電圧発生回路２と、高電圧発生回路２で昇圧された電圧を整流する整流回路３と、整流された高電圧を蓄えるコンデンサ４が設けられている。

0011

そして、コンデンサ４に蓄えられた高電圧は、送信スイッチ７の開閉によって制限抵抗５を通って、高圧出力端子１２にパルス状の電圧として送出される構成になっている。

0012

なお、高電圧発生回路２では制御回路６からの制御により、例えば、５ｋＶ、１０ｋＶ、１５ｋＶのように任意の電圧を発生できるようになっている。
また直流電源２０として、車載バッテリーなどの直流電源を利用できるようになっており、電源端子２１と高電圧発生回路２との間には電源スイッチ１８が設けられている。

0013

更に、送信スイッチ７では制御回路６からの制御により、例えば２秒周期、６秒周期のように任意の時間間隔でパルス電圧を繰り返し送出させることができるようになっている。

0014

そして送信スイッチ７の両側には、コンデンサ４及び高圧配電線路３４の残留電荷を放電させるために、制御回路６により開閉制御されている接地スイッチ１９が設けられている。

0015

次に電圧表示手段２６と電流表示手段２７について説明する。
電圧表示手段２６は、分圧器８と出力電圧表示メータ９によって構成されており、
分圧器８は送信スイッチ７のコンデンサ４側に接続されており、コンデンサ４の充電電圧或いは送出動作時の印加電圧を出力電圧表示メータ９に表示させることができるようになっている。

0016

更に、分圧器８の信号は後述する電圧判別回路１６へも送られるようになっている。

0017

なお分圧器８としては、抵抗やコンデンサの受動素子を組み合わせた分圧器や公知の電圧センサなどを使用することができる。

0018

電流表示手段２７は、検出器２２と電流表示回路１１と地絡表示メータ１０によって構成されている。

0019

高圧配電線路３４に印加されたパルス電圧によって地絡故障点に流れる地絡電流は、主接地ケーブル４０を介して主接地端子１３より本装置内に流入し、
主接地端子１３とコンデンサ４の間に設けられている検出器２２により地絡電流が検出される。
そして検出器２２からの出力が電流表示回路１１に送られ、地絡表示メータ１０に地絡電流の大きさに比例した値を表示させる構成となっている。

0020

更にまた検出器２２の信号は後述するトリガー回路１５へも送られるようになっている。

0021

なお検出器２２としては、シャント、貫通ＣＴ等の公知の電流センサを使用することができる。
また電流表示回路１１では地絡電流のピーク値を保持させて、ピーク値の大きさに比例した信号を地絡表示メータ１０に送るようになっている。

0022

そして電流表示回路１１と地絡表示メータ１０の間には、後述する判別回路２８によって開閉制御されている開閉機構１７が設けられており、開閉機構１７の接点１７ａによって地絡表示メータ１０へ電流表示回路１１からの信号を伝達できないようになっている。

0023

開閉機構１７としては、接点を有する電磁開閉器等の有接点リレーや、サイリスタ等の無接点リレーなどを使用することができる。

0024

次に判別回路２８について説明する。
判別回路２８はトリガー回路１５と電圧判別回路１６とで構成されている。

0025

トリガー回路１５では検出器２２からの信号を使用して、パルス注入開始時点と、パルス注入後から予め設定された時間経過後にパルス注入開始信号と時間経過信号の２つの信号を電圧判別回路１６へ送るようになっている。

0026

電圧判別回路１６では、トリガー回路１５から最初に送られてくるパルス注入開始信号により、開閉機構１７を開放動作させる。
そして次にトリガー回路１５から送られてくる時間経過信号により、分圧器８から送出動作後の印加電圧を取り込み、予め設定されている判別値と比較し、
送出動作後の印加電圧が判別値以下である場合には、「故障点有り」として開閉機構１７を閉路動作させて、地絡表示メータ１０に電流表示回路１１からの信号を表示させる。

0027

逆に送出動作後の印加電圧が判別値を超えている場合には、「故障点無し」として引き続き開閉機構１７の開放状態を維持させて、地絡表示メータ１０の指針を振らさないようにさせる。

0028

なお判別回路２８は制御回路６からの信号により、開閉機構１７をパルス送出周期に併せて毎回リセットさせるようになっている。

0029

検出器２２からの信号により動作させることにより、誤認識を起こさせる大きな電流が流れた場合のみ判別回路２８が動作するようにできるため、これにより、誤認識が生じない小さな電流値の場合には判別回路２８を動作させなくすることができ、不必要な動作を無くすることができる。

0030

しかし、トリガー回路１５を送信スイッチ７を動作させる制御回路６の信号により動作させることも可能であり、この場合は電流の大小に関係せず判別回路２８が動作することになる。

0031

また電圧判別回路１６に時間変化を検出するために微分回路等で構成させた回路を設け、パルス注入直後からの線路電圧の変化を求め、その変化が小さい場合には、「故障点無し」として引き続き開閉機構１７の開放状態を維持させるようにし、地絡表示メータ１０の指針を振らさないようにさせることもできる。

0032

これは、故障点が無い場合には線路電圧が緩やかに低下する為、変化が小さい場合には「故障点無し」と判断することができるためである。

0033

本実施例では線路電圧を使用した例を説明したが、図３に示すように電圧判別回路１６と同じ機能を有する電流判別回路２９をトリガー回路１５内に設けて、検出器２２からの地絡電流を利用しても同様に行うことができる。

0034

更に、送信スイッチ７の閉路により高圧配電線路３４の対地静電容量を充電させる指数関数的に減少する充電電流について、開閉機構１７を電流表示回路１１と検出器２２の間に設けて、そのパルス注入直後の大きな電流が流れる期間の電流を地絡表示メータ１０に表示させないようにさせることもできる。

0035

また電流表示回路１１と検出器２２の間に高周波成分を除去させるフィルタ回路を設けて、フィルタにより急激に変化する高周波成分を除去することにより対地静電容量への充電電流を除去するようにさせても良く、該フィルタ回路を開閉機構１７により挿入／切離しさせるようにしてもよい。
このように、本目的を達成できる方法であれば、本実施例に限定されるものではない。

0036

使用方法について説明する。
故障発生時に、故障区間の線路に運ばれた本装置１は図２に示すように、
故障点探査装置１の電源端子２１に車載されているＤＣ１２Ｖのバッテリー２０を接続し、
次に高圧出力端子１２、主接地端子１３、外箱接地端子１４にそれぞれ課電ケーブル３０、主接地ケーブル４０、外箱接地ケーブル５０を接続する。
課電ケーブル３０の他方端を故障区間の高圧配電線路３４と電気的に接続し、
主接地ケーブル４０の他方端側、外箱接地ケーブル５０の他方端側はそれぞれ別の接地電極に接続する。

0037

なお課電ケーブル３０を高圧配電線路３４に接続する方法としては、線路の絶縁電線或いはカットアウトスイッチ、避雷器、変圧器等への引き下げ線の被覆を剥ぎ取って芯線と直接接続させる方法、針電極を用いて絶縁被覆の外部より電線の芯線と針電極とが接続するまで針電極を挿入させる方法、線路に接続されているカットアウトスイッチ、避雷器、変圧器のリード線接続端子或いは電極等に接続させる方法などの方法が利用できる。

0038

次に、電源スイッチ１８をＯＮさせて、図示されていないコントロールパネルを操作して、高電圧パルス電圧値を指示した後、コントロールパネルの送出スイッチを動作させて、指示した高電圧パルスを定期的に線路へ印加する。

0039

この操作を高圧配電線路３４に設けられている図示されていない手動開閉器の開閉操作を順番に行いながら行い、その時々の地絡表示メータ１０の指針の振れを目視監視する。

0040

故障点６０より故障点探査装置１側に設けられている手動開閉器を開放操作すると、故障点６０が高圧配電線路３４より切り離されるため、地絡表示メータ１０の指針が振れなくなる。
このため、今操作した手動開閉器の故障点探査装置１側と反対側に故障点６０があることがわかる。

0041

そしてその区間を目視巡視や、アンテナ式の電流検出器或いは電線へ引っ掛けて検出する携帯式の電流検出器を用いて故障点６０を発見し、故障点の修復を行う。

0042

この時、対地静電容量が大きい線路であっても、対地静電容量への充電電流か故障電流かを判別して、充電電流の場合には地絡表示メータに表示させないため、地絡表示メータの振れにより故障区間の絞込みを精度良く行うことができる。

0043

また本発明の故障点探査装置１には、主接地或いは外箱接地が確実に接続されているかを抵抗値、発生電圧、模擬信号等を用いて検知する手段を付加させるなどして、主接地或いは外箱接地の接続忘れ、ケーブルの断線、使用中の接地線外れなどの場合に、送信動作を停止させる或いは送信動作をできなくするような安全装置を設けることもできる。
更に高圧出力端子１２の課電ケーブル３０シールド線側端子１２ａにＣＴ等を設けて課電ケーブル３０の漏れ電流を検出する手段を付加させるなどして、課電ケーブル３０の劣化状況を判断し、課電ケーブル３０が劣化している場合に送信動作を停止させる或いは送信動作をできなくするような安全装置を設けることもできる。

0044

本発明により、対地静電容量への充電電流か地絡電流かを判別して、充電電流の場合には地絡表示メータに表示させないため、
対地静電容量が大きい線路であっても、地絡表示メータの振れにより故障区間の絞込みを精度良く行える。
このため、故障箇所の探査作業を短時間に行うことができ、お客さまの停電時間を短くすることができるとともに、作業時間の短縮もできる。

【図１】
本発明の実施例を示す説明図である。
【図２】
本装置の使用状態の説明図である。
【図３】
本発明の別の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１故障点探査装置
２高電圧発生回路
３整流回路
４コンデンサ
６制御回路
７送信スイッチ
８分圧器
９出力電圧表示メータ
１０ 地絡表示メータ
１１電流表示回路
１５トリガー回路
１６電圧判別回路
１７開閉機構
２２検出器
２６電圧表示手段
２７ 電流表示手段
２８ 判別回路
３４高圧配電線路
６０ 故障点