JP3906155B2 - 課電部の温度監視装置 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は課電部の温度監視装置に関し、特に、課電部について感電等の事故を生じることなく温度変化の監視を安全かつ容易に行うことのできる課電部の温度監視装置に関する。
背景技術
従来、変電所の主回路接続部や高圧架線等の課電部では、電力を安定して供給するために一定温度以上の状態が一定時間継続した場合に変色するサーモラベルを貼り付け、保守作業員の目視による定期的な監視を行っている。
第1図は、鉄塔部における送電線の支持構造を示し、(a)は送電鉄塔の概略構成、(b)は送電線の支持部を部分的に示したものである。送電鉄塔2は、送電線3A、3Bおよび3Cを支持する電線支持部2Aと、電線支持部2Aの先端に送電線3A、3Bおよび3Cを絶縁固定する碍子装置8を有し、送電線3A、3Bおよび3Cに取りつけられたケーブルクランプ7を碍子装置8に固定することによって送電線3A、3Bおよび3Cを支持しており、ケーブルクランプ7の表面にサーモラベル10が貼り付けられている。
第1図(c)は、サーモラベル10を示し、温度に応じて変色する感熱体で形成される示温部10Aと、示温部10Aに示される色と温度の関係を示す温度指標10B(赤色〔65℃以上〕)、10C(黄色〔50℃以上〕)を有する。示温部10Aは、一旦変色した状態を保持する不可逆性を有し、例えば、過負荷等によってケーブルクランプ7の温度が一定の時間65℃以上になった場合には赤色に変化し、変色後はその状態に保たれる。これにより、保守点検時に変色したサーモラベル10が発見された場合には、ケーブルクランプ7が高温になったことを視覚的に容易に知ることができる。ケーブルクランプ7の温度上昇はボルトの緩みや、ケーブルの劣化、通電量の増大に伴う負荷の増加が考えられる。また、示温部が可逆性を有する感熱体で形成されるサーモラベルとして、例えば、特開平5−66714号公報に開示されるものがある。このサーモラベルは、感熱体の透明度が温度に応じて透明から白濁不透明の間で変化し、かつ、透明度の変化に可逆性を有することにより、サーモラベルの繰り返し使用を可能にしている。
しかし、従来のサーモラベルを用いた温度監視によると、監視対象の温度異常又は温度状態を示すものであるため、例えば、送電量の増加に伴って課電部に温度異常に至らない周期的な温度変化が生じていたとしてもこれを検出することができない。また、示温部の変色を目視等によって確認する必要があるため、例えば、安全上の理由から作業者が容易に近寄ることができない場合には監視対象の制約が生じ、カメラ等による遠隔監視では監視コストが大になるという問題がある。
従って、本発明は、監視対象の状況に応じた温度履歴を取得でき、監視対象の制約を生じることなく安全かつ低コストで温度監視を行うことのできる課電部の温度監視装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、課電部の温度を測定し、前記温度を測定時刻とともに温度履歴として記録する温度履歴記録手段と、基板面が送電線の電力供給方向と直交する方向に配置され、前記温度履歴を無線電波を介して送信する無線手段と、前記温度履歴の記録動作および出力を制御する制御手段を有する温度監視装置を提供する。この温度監視装置は、予め定めた測定間隔で温度測定を行うことにより得られる温度記録を予め定めた送信間隔で無線送信することにより監視装置に伝送するので、課電部の温度異常を速やかに知ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の課電部の温度監視装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。第2図は、本発明の実施の形態に係る課電部を示し、(a)は送電設備の概略構成、(b)は送電線3Aに装着された温度監視部5Aを拡大して示す。この送電設備は、電力を送出する変電所1と、変電所1から送電鉄塔2を介して配線される送電線3A、3B、および3Cと、送電鉄塔2の頂上部に設けられる光ファイバ複合架空地線(OPGW)100Bと、送電線3A、3B、および3Cを送電鉄塔2に絶縁固定する碍子装置8と、鉄塔支持部分の送電線3A、3B、および3Cに装着されて温度を検出し、測定時刻とあわせて温度履歴の記録(以下、温度履歴記録という)として後述する温度履歴記録部に記録するとともに温度履歴記録を無線電波によって送信する温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと、温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと無線電波に基づいて交信する受信子局90と、OPGW100Bと受信子局90とを接続する信号線100Aと、OPGW100Bを介して入力する温度履歴記録に基づいて送電線3A、3B、および3Cの温度を解析する監視装置101を有する。
温度監視部5Aは、送電線3Aを送電鉄塔2に装着するケーブルクランプ7に取り付け金具5aにより取り付けられている。ケーブルクランプ7は、碍子接続部7Aに取り付けられる碍子装置8を介して送電鉄塔2の電線支持部2Aに支持されている。また、他の温度監視部5B、5C、5D、5E、および5Fについても各送電線3A、3B、および3Cに同様に装着されている。
第3図は、ケーブルクランプを拡大して示し、(a)は側面方向から見た状態、(b)は送電線3Aの長さ方向に見た状態である。ケーブルクランプ7は、アルミニウム等の金属材料によって形成されるクランプ部材7Bおよび7Cをボルト7D、ナット7E、スプリングワッシャー7F、およびワッシャー7Gで締結することによって送電線3Aに固定されており、取り付け金具5aは、ボルト5b、ナット5c、ワッシャー5dによって温度監視部5Aをケーブルクランプ7の外周に固定している。
第4図は、温度監視部5Aを拡大して示し、(a)は、その内部構造を上面方向より示し、(b)は、(a)のb−b部で切断した内部構造を示す。本実施の形態では、温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fは同一の構成を有するので、以下の説明では温度監視部5Aについて説明する。また、(a)においては説明を容易にするために無線通信部等を収容する水密部50Dの上部を開放した状態としている。
温度監視部5Aは、耐熱性、耐寒性に優れるABS樹脂材料からなる基台部50Aおよび保護ケース部50Bによって構成されている。基台部50Aは、ケーブルクランプ7への固定時に取り付け金具(図示せず)が配置される溝部50Cを有し、4本のビス51で保護ケース部50Bと一体的にビス固定されることにより内部に水密部50Dを形成する。基台部50Aと保護ケース部50Bの接合部には水密部50Dへの水等の侵入を防ぐシール部材52が挿入されている。
水密部50Dの内部には、電源としてのリチウム電池110と、温度履歴記録動作および外部との無線通信動作を行う半導体装置等の回路部品を搭載し、基板面が電力の供給方向と直交する方向に配置される無線通信部60と、リチウム電池110の負極と無線通信部60とを電気的に接続する導電部材53と、リチウム電池110の正極と無線通信部60とを電気的に接続する導電部材54と、導電部材53を水密部50Dの内部に支持固定する支持部材55と、導電部材53と後述する接地端子59とを絶縁的に支持する隔壁部材57と、隔壁部材57から水密部50Dへの水の侵入を防止するシール部材56とを有し、導電部材54は、支持部材52によってリチウム電池110の正極と接触するように位置決めされている。無線通信部60は、無線通信動作用の半導体装置61と、配線パターンを形成されて無線通信動作時にアンテナとして電波の送受信を行う基板62と、無線通信部60に供給する電力を制御する半導体装置(電力供給部)70と、温度履歴の記録動作および外部との無線通信動作を制御する半導体装置(主制御部)80とを有し、支持部材52によって水密部50Dの内部で直立するように位置決めされている。
基台部50Aは、リチウム電池44、半導体チップ45、および回路基板47等を内蔵した温度履歴記録部40を底部に形成される開口部に着脱可能に収容している。温度履歴記録部40は開口部内に設けられるばね状の信号入出力端子58および接地端子59によって水密部50D内の無線通信部60と電気的に接続されている。また、温度履歴記録部40とケーブルクランプ7との間にはシリコン等の熱伝導性に優れる材料からなる絶縁部材48が挿入されている。本実施の形態において、保護ケース部50Bのサイズは、縦方向35mm×横方向35mm×高さ方向20mmである。
第5図(a)および(b)は、温度履歴記録部40を示す。この温度履歴記録部40は出願人が「ボタン型クールメモリ」として商品化しているものであり、ステンレス等の材質で形成される金属ケースの外部には、上部に設けられる信号入出力部41と、円筒状の側面部に設けられる接地端子部42と、感温面である底部に設けられるつば部43を有し、金属ケースの内部には、回路に電力を供給するリチウム電池44と、温度検出を行う温度センサを有する半導体チップ45と、半導体チップ45をハンダ等のバンプ46で固定した回路基板47が収容されており、半導体チップ45の回路パターン形成面Pは回路基板47と対向するように配置されている。
温度センサは、温度検出用として半導体チップ45に形成されるPN接合型ダイオードを用い、その順方向電圧と基準電圧の比較に基づいてケーブルクランプ7の温度を検出する。信号入出力部41と接地端子部42の間には、水密構造とするためのシール部材49が設けられている。また、金属ケースの内部には、樹脂材料で形成された図示しないスペーサを挿入して隙間を充填している。温度履歴記録部40の外径は約17mmである。
第6図は、温度履歴記録部40の回路構成を示し、発振器401から出力される基準クロックに基づいて回路内の時計機能を制御する時計制御部402と、時計制御部402から出力される時刻データを一時的に記憶するレジスタ403と、温度履歴記録部40に固有に付される64ビットのシリアルナンバーを格納するID部404と、無線通信部60および主制御部80との間のデータ入出力を制御するインターフェース(I/F)部405と、回路に電力を供給するリチウム電池等の電源部406と、温度履歴の記録動作および温度履歴記録の出力動作等の各種プログラムおよび任意のデータを格納するメモリ407と、温度に応じた温度検出信号を出力する温度センサ408と、温度検出信号をA/D変換して時計制御部402の出力とともにメモリ407に出力する計測制御部409と、各部を制御する温度記録制御部410とを内部バス411によって接続している。
第7図は、メモリ407を示し、ケーブルクランプ7が許容温度範囲を超えて高温となったときに温度および測定時刻を温度警報記録として格納する温度警報メモリ412と、温度測定条件、その他のデータ、および測定開始時から予め定めた測定間隔で入力する温度測定値に基づく温度記録を履歴として格納する履歴メモリ413と、各種プログラムを格納するプログラムメモリ414と、各メモリ領域への書き込みおよび読み出しを制御するメモリ制御部415を有する。履歴メモリ413は、温度履歴記録データ等の蓄積によってメモリ領域が不足したときは、測定条件により温度データの格納を停止するか、最も古いデータを消去して最新のデータを格納する。
第8図(a)は、温度監視部5Aの制御ブロックを示し、温度履歴記録部40、無線通信部60、および電力供給部70を主制御部80によって制御する。主制御部80は、図示しないインターフェース(I/F)部を含み、パーソナル・コンピュータ等の端末装置と接続して初期設定等に必要なデータを入力することができ、また、端末装置から入力する読み出し要求信号に基づいて温度履歴記録部40から温度履歴記録データを出力できるように形成されている。電力供給部70は、温度記録動作、通信動作、および非動作時の待機状態に主制御部80から入力する電力供給信号に基づいて電池110から適切な電力を供給し、また、主制御部80から電池110の残量について要求があったときに電池残量値を出力する。温度履歴記録部40は、現地での設置前に主制御部80のI/F部に接続された端末装置によって測定時間間隔、異常発熱が検出されたときの温度履歴を温度警報記録として格納する温度警報の設定、温度測定を行わない時間帯等の初期設定値に基づく温度測定および温度履歴記録を行う。また、ケーブルクランプ7の温度警報記録が得られたときは主制御部80に温度警報記録の送信要求信号を出力する。
第8図(b)は、温度監視部5Aと外部の監視装置101との信号伝達系を示し、温度監視部5Aは、ケーブルクランプ7の温度測定に基づいて得られた温度履歴記録データを符号化し、315MHzの周波数帯の電波を用いて開閉器の近傍に設けられる受信子局90に送信する。受信子局90は、受信した温度履歴記録データを光電変換して光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。監視装置101は、例えば、キーボード、記憶媒体、表示装置、CD−ROM等の機器を有したパーソナルコンピュータであり、伝送された温度履歴記録データを解析することによってケーブルクランプ7の温度、測定時刻、および温度変化を得る。また、監視装置101から必要に応じて受信子局90に各種設定値の信号を伝送し、受信子局90から温度監視部5Aに設定値を無線送信することによって温度履歴記録動作の設定を変更することも可能である。同図においては受信子局90は1つの温度監視部5Aとの無線交信を行うように図示されているが、複数の温度監視部5Aと無線交信を行うことも可能である。
以下、本発明の課電部の温度監視装置の動作について図面を参照して説明する。
(1)初期設定値の入力
オペレータは、温度監視部5Aの主制御部80にI/F部を介して端末装置を接続して入力操作を行うことにより温度監視部5Aの初期化を行う。この初期化動作は、例えば、監視装置101で行うことができる。主制御部80は、初期化にあたって温度履歴記録部40のID部404に格納されているシリアルナンバーを読み込む。初期化後、端末装置から温度履歴記録部40における警報温度、通常動作における第1の測定間隔(例えば、1時間)、測定時間帯、温度警報の条件(例えば、50℃以上、−1℃以下)、受信子局90との交信間隔(例えば、半日に1回)、交信手順等の初期設定を行う。また、交信を行う受信子局90に固有に付されたIDとの関連付けを行う。主制御部80は、これらの初期設定値を内蔵する図示しないメモリに格納する。
初期設定後、現地作業者は温度履歴記録部40の感温面に絶縁部材48を粘着材等によって貼り付ける。次に、温度監視部5Aをケーブルクランプ7の表面に取り付ける。作業者は、ケーブルクランプ7の表面に絶縁部材48が均等に面接触するように位置決めをした後に取り付け金具5aを用いて温度監視部5Aを固定する。現地作業者は、取り付け作業終了後に監視装置101を操作するオペレータに試験交信を要求し、監視装置101からシリアルナンバー要求信号を出力させる。受信子局90は、監視装置101から光ファイバーケーブル100を介して入力するシリアルナンバー要求信号に基づく無線電波を送信する。主制御部80は、シリアルナンバー要求信号を受信すると、メモリに格納されたシリアルナンバーを読み出して送信する。受信子局90は、送信されたシリアルナンバーに基づく無線電波を受信して光電変換し、光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。オペレータは監視装置101で受信したシリアルナンバーが交信対象の温度監視部5Aであるか否かの確認を行う。このようにして監視装置101と交信を行い、混信、通信不可が生じていないかを確認する。
(2)温度履歴記録動作
温度履歴記録部40は、初期設定値に基づく第1の測定間隔でケーブルクランプ7の温度測定を行う。温度履歴記録部40は、ケーブルクランプ7の表面から絶縁部材48を介して感温面よりケーブルクランプ7の温度を温度センサ408で検出し、計測制御部409で温度に応じた電気信号に変換してメモリ407の履歴メモリ413に順次格納する。このとき、時計制御部402から出力される時刻データを測定時刻として共に格納する。電力供給部70は、温度履歴記録部40で温度測定および温度記録を行うのに必要な電力を供給し、これらの動作の終了後は電力消費の少ない待機モードで電池110から電力を供給する。
(3)温度記録の送信
主制御部80は、初期設定値に基づく交信間隔で無線通信部60を動作させることによって受信子局90に温度履歴記録を送信する。無線交信を行うにあたり、受信子局90に温度履歴記録部40のシリアルナンバーを送信する。続いて、履歴メモリ413に格納された温度履歴記録を無線電波に基づいて順次送信する。受信子局90は、温度履歴記録に基づく受信波を光電変換し、その信号光を光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。監視装置101では、受光した信号光を光電変換して温度履歴記録の解析を行う。
第9図は、複数の温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと受信子局90との交信動作を示し、(a)は、受信子局90からの送信要求動作を示す。受信子局90は、光ファイバーケーブル100Aおよび100Bを介して受光した信号光を光電変換し、無線電波を介して送信する。
第9図(b)は、各温度監視部の温度履歴記録の送信動作を示す。各温度監視部の主制御部80は、無線通信部60から入力する送信要求信号に基づいて温度履歴記録部40に温度記録の出力を要求し、図中に示す順番で受信子局90に送信する。受信子局90は、受信した無線電波を光電変換した信号光を光ファイバーケーブル100Aおよび100Bを介して監視装置101に伝送する。監視装置101は信号光を受光して光電変換することによってケーブルクランプ7についての温度履歴記録を解析する。
(4)温度警報記録の送信
温度履歴記録部40は、ケーブルクランプ7が許容温度範囲を超えて高温となったときに、温度および測定時刻を温度警報記録としてメモリ407の温度警報メモリ412に格納するとともに主制御部80に温度警報記録の送信要求信号を出力する。主制御部80は、送信要求信号に基づいて無線通信部60を動作させることにより、温度警報記録を受信子局90に送信する。
上記した本発明の実施の形態によると、以下の作用、効果が得られる。
(1)温度監視部5Aの保護ケース部50Bにリチウム電池110、無線通信部60、電力供給部70等の機器を格納するようにしたので、温度や湿度等の環境変化に影響されることなくケーブルクランプ7の温度を正確に記録することができる。
(2)温度監視部5Aをケーブルクランプ7に固定するにあたって、温度履歴記録部40の感温面が測定対象に密着するように固定すれば良いことから、上記した取り付け金具5a以外の他の固定部材(例えば、粘着テープ等による簡易な固定部材)を用いても良く、また、粘着、磁力に基づく固定も可能であることから、固定に要する手間やコストを低減することができる。
(3)温度監視部5Aの底部に開口部を形成して温度履歴記録部40を装着するようにしたので、温度履歴記録部40の感温面が信号入出力端子58および接地端子59のばね力によってケーブルクランプ7に密接するようになる。このことにより、例えば、交流送電に伴って低周波振動等が発生したとしても温度履歴記録部40の感温面がケーブルクランプ7の表面に密接するので、安定した温度検出性が得られる。
(4)ケーブルクランプ7の温度および測定時刻を温度履歴記録部40のメモリ407に時系列に格納し、温度警報記録が得られたときは速やかに受信子局90に送信するようにしたので、ケーブルクランプ7に温度異常が生じたことを監視側で速やかに知ることができる。また、ケーブルクランプ7の温度が正常温度範囲にある状態では、受信子局90への温度履歴記録の送信回数を、例えば、1日1回程度で運用することも可能であり、そのことによって電力消費の増大を防ぐことができる。
(5)温度履歴記録部40とケーブルクランプ7との間に熱伝導性に優れる絶縁部材48を介在させることによって、ケーブルクランプ7から温度履歴記録部40の感温面に均等に温度が伝達するようになる。このことによって感温面の温度ムラによる温度検出不良を防ぐことができる。また、温度履歴記録部40とケーブルクランプ7とが直に接触することに基づく電位差腐食の発生を防ぐことができる。この絶縁部材48は、例えば、粘着材等によって貼り付け可能なフィルム状のもの、あるいはペースト状のものであっても良い。
(6)温度監視部5Aの保護ケース部50Bに収容される無線通信部60は、基板62の基板面を電力供給方向に対して直交する方向に配置することによって、強電界条件下で同一基板上に電位差が生じることが防止される。このことによって温度履歴記録データの送信時にノイズが重畳しにくくなることから無線送信の信頼性が向上し、温度履歴記録の無線送信を安定して行うことができる。
(7)温度履歴記録部40に半導体型の温度センサを用いることで、温度測定に要する電力消費を小にすることができ、電源として電池を用いたとしても寿命に至るまでの使用可能な期間を長くすることができる。また、小型の電池を利用できることによって装置の小型化を図ることが可能になる。仮に、電池の消耗が著しい場合には、温度監視部の設置個所における温度上昇が顕著であると予想され、ケーブルクランプの装着部もしくは送電線に何らかの異常を生じていることが考えられるので速やかに保守点検を行うことが望ましい。
上記した実施の形態では、温度履歴記録を無線電波に基づいて受信子局90に送信することによって温度監視部5Aの外部に出力する構成を説明したが、例えば、温度監視部5Aを課電部から取り外して図示しない読み取り装置にセットし、I/F部405を介して外部機器に温度履歴記録を出力させることも可能である。この場合には無線交信に電力を消費を消費しないので長期間の温度監視が可能である。
なお、本発明の実施の形態では、送電線に取り付けられるケーブルクランプの温度を測定する温度監視部を説明したが、その他の設置個所として、例えば、直流変電所内の開閉器、ブスパ、変電所等の主回路接続部、あるいは絶縁碍子等の非導電性部材の温度を測定する用途に適用することができる。
以上説明した温度監視装置によると、課電部の温度、測定時刻に基づく温度履歴を温度履歴記録手段で記録するようにしたため、監視対象の状況に応じた温度履歴を取得でき、監視対象の制約を生じることなく安全かつ低コストで温度監視を行うことができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる送電設備の温度記録装置および温度記録管理システムによると、高所、高電圧、高電界で作業員による監視作業が危険もしくは困難な監視対象に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の送電設備の概略構成図である。
第2図は、本発明の実施の形態に係る送電設備の概略構成図である。
第3図は、温度監視部の装着部の部分拡大図である。
第4図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部5Aの上部を開放された内部構造図である。
第4図(b)は、(a)のb−b部で切断した温度監視部5Aの内部構造図である。
第5図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の斜視図である。
第5図(b)は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の断面図である。
第6図は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の回路構成図である。
第7図は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部のメモリの構成図である。
第8図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部の制御ブロック図である。
第8図(b)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部と監視装置との信号伝達系を示す概略構成図である。
第9図は、本発明の実施の形態に係る温度監視部の交信動作を示し、(a)は、受信子局からの送信要求動作であり、(b)は、各温度監視部の温度記録の送信動作の説明図である。
本発明は課電部の温度監視装置に関し、特に、課電部について感電等の事故を生じることなく温度変化の監視を安全かつ容易に行うことのできる課電部の温度監視装置に関する。
背景技術
従来、変電所の主回路接続部や高圧架線等の課電部では、電力を安定して供給するために一定温度以上の状態が一定時間継続した場合に変色するサーモラベルを貼り付け、保守作業員の目視による定期的な監視を行っている。
第1図は、鉄塔部における送電線の支持構造を示し、(a)は送電鉄塔の概略構成、(b)は送電線の支持部を部分的に示したものである。送電鉄塔2は、送電線3A、3Bおよび3Cを支持する電線支持部2Aと、電線支持部2Aの先端に送電線3A、3Bおよび3Cを絶縁固定する碍子装置8を有し、送電線3A、3Bおよび3Cに取りつけられたケーブルクランプ7を碍子装置8に固定することによって送電線3A、3Bおよび3Cを支持しており、ケーブルクランプ7の表面にサーモラベル10が貼り付けられている。
第1図(c)は、サーモラベル10を示し、温度に応じて変色する感熱体で形成される示温部10Aと、示温部10Aに示される色と温度の関係を示す温度指標10B(赤色〔65℃以上〕)、10C(黄色〔50℃以上〕)を有する。示温部10Aは、一旦変色した状態を保持する不可逆性を有し、例えば、過負荷等によってケーブルクランプ7の温度が一定の時間65℃以上になった場合には赤色に変化し、変色後はその状態に保たれる。これにより、保守点検時に変色したサーモラベル10が発見された場合には、ケーブルクランプ7が高温になったことを視覚的に容易に知ることができる。ケーブルクランプ7の温度上昇はボルトの緩みや、ケーブルの劣化、通電量の増大に伴う負荷の増加が考えられる。また、示温部が可逆性を有する感熱体で形成されるサーモラベルとして、例えば、特開平5−66714号公報に開示されるものがある。このサーモラベルは、感熱体の透明度が温度に応じて透明から白濁不透明の間で変化し、かつ、透明度の変化に可逆性を有することにより、サーモラベルの繰り返し使用を可能にしている。
しかし、従来のサーモラベルを用いた温度監視によると、監視対象の温度異常又は温度状態を示すものであるため、例えば、送電量の増加に伴って課電部に温度異常に至らない周期的な温度変化が生じていたとしてもこれを検出することができない。また、示温部の変色を目視等によって確認する必要があるため、例えば、安全上の理由から作業者が容易に近寄ることができない場合には監視対象の制約が生じ、カメラ等による遠隔監視では監視コストが大になるという問題がある。
従って、本発明は、監視対象の状況に応じた温度履歴を取得でき、監視対象の制約を生じることなく安全かつ低コストで温度監視を行うことのできる課電部の温度監視装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、課電部の温度を測定し、前記温度を測定時刻とともに温度履歴として記録する温度履歴記録手段と、基板面が送電線の電力供給方向と直交する方向に配置され、前記温度履歴を無線電波を介して送信する無線手段と、前記温度履歴の記録動作および出力を制御する制御手段を有する温度監視装置を提供する。この温度監視装置は、予め定めた測定間隔で温度測定を行うことにより得られる温度記録を予め定めた送信間隔で無線送信することにより監視装置に伝送するので、課電部の温度異常を速やかに知ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の課電部の温度監視装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。第2図は、本発明の実施の形態に係る課電部を示し、(a)は送電設備の概略構成、(b)は送電線3Aに装着された温度監視部5Aを拡大して示す。この送電設備は、電力を送出する変電所1と、変電所1から送電鉄塔2を介して配線される送電線3A、3B、および3Cと、送電鉄塔2の頂上部に設けられる光ファイバ複合架空地線(OPGW)100Bと、送電線3A、3B、および3Cを送電鉄塔2に絶縁固定する碍子装置8と、鉄塔支持部分の送電線3A、3B、および3Cに装着されて温度を検出し、測定時刻とあわせて温度履歴の記録(以下、温度履歴記録という)として後述する温度履歴記録部に記録するとともに温度履歴記録を無線電波によって送信する温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと、温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと無線電波に基づいて交信する受信子局90と、OPGW100Bと受信子局90とを接続する信号線100Aと、OPGW100Bを介して入力する温度履歴記録に基づいて送電線3A、3B、および3Cの温度を解析する監視装置101を有する。
温度監視部5Aは、送電線3Aを送電鉄塔2に装着するケーブルクランプ7に取り付け金具5aにより取り付けられている。ケーブルクランプ7は、碍子接続部7Aに取り付けられる碍子装置8を介して送電鉄塔2の電線支持部2Aに支持されている。また、他の温度監視部5B、5C、5D、5E、および5Fについても各送電線3A、3B、および3Cに同様に装着されている。
第3図は、ケーブルクランプを拡大して示し、(a)は側面方向から見た状態、(b)は送電線3Aの長さ方向に見た状態である。ケーブルクランプ7は、アルミニウム等の金属材料によって形成されるクランプ部材7Bおよび7Cをボルト7D、ナット7E、スプリングワッシャー7F、およびワッシャー7Gで締結することによって送電線3Aに固定されており、取り付け金具5aは、ボルト5b、ナット5c、ワッシャー5dによって温度監視部5Aをケーブルクランプ7の外周に固定している。
第4図は、温度監視部5Aを拡大して示し、(a)は、その内部構造を上面方向より示し、(b)は、(a)のb−b部で切断した内部構造を示す。本実施の形態では、温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fは同一の構成を有するので、以下の説明では温度監視部5Aについて説明する。また、(a)においては説明を容易にするために無線通信部等を収容する水密部50Dの上部を開放した状態としている。
温度監視部5Aは、耐熱性、耐寒性に優れるABS樹脂材料からなる基台部50Aおよび保護ケース部50Bによって構成されている。基台部50Aは、ケーブルクランプ7への固定時に取り付け金具(図示せず)が配置される溝部50Cを有し、4本のビス51で保護ケース部50Bと一体的にビス固定されることにより内部に水密部50Dを形成する。基台部50Aと保護ケース部50Bの接合部には水密部50Dへの水等の侵入を防ぐシール部材52が挿入されている。
水密部50Dの内部には、電源としてのリチウム電池110と、温度履歴記録動作および外部との無線通信動作を行う半導体装置等の回路部品を搭載し、基板面が電力の供給方向と直交する方向に配置される無線通信部60と、リチウム電池110の負極と無線通信部60とを電気的に接続する導電部材53と、リチウム電池110の正極と無線通信部60とを電気的に接続する導電部材54と、導電部材53を水密部50Dの内部に支持固定する支持部材55と、導電部材53と後述する接地端子59とを絶縁的に支持する隔壁部材57と、隔壁部材57から水密部50Dへの水の侵入を防止するシール部材56とを有し、導電部材54は、支持部材52によってリチウム電池110の正極と接触するように位置決めされている。無線通信部60は、無線通信動作用の半導体装置61と、配線パターンを形成されて無線通信動作時にアンテナとして電波の送受信を行う基板62と、無線通信部60に供給する電力を制御する半導体装置(電力供給部)70と、温度履歴の記録動作および外部との無線通信動作を制御する半導体装置(主制御部)80とを有し、支持部材52によって水密部50Dの内部で直立するように位置決めされている。
基台部50Aは、リチウム電池44、半導体チップ45、および回路基板47等を内蔵した温度履歴記録部40を底部に形成される開口部に着脱可能に収容している。温度履歴記録部40は開口部内に設けられるばね状の信号入出力端子58および接地端子59によって水密部50D内の無線通信部60と電気的に接続されている。また、温度履歴記録部40とケーブルクランプ7との間にはシリコン等の熱伝導性に優れる材料からなる絶縁部材48が挿入されている。本実施の形態において、保護ケース部50Bのサイズは、縦方向35mm×横方向35mm×高さ方向20mmである。
第5図(a)および(b)は、温度履歴記録部40を示す。この温度履歴記録部40は出願人が「ボタン型クールメモリ」として商品化しているものであり、ステンレス等の材質で形成される金属ケースの外部には、上部に設けられる信号入出力部41と、円筒状の側面部に設けられる接地端子部42と、感温面である底部に設けられるつば部43を有し、金属ケースの内部には、回路に電力を供給するリチウム電池44と、温度検出を行う温度センサを有する半導体チップ45と、半導体チップ45をハンダ等のバンプ46で固定した回路基板47が収容されており、半導体チップ45の回路パターン形成面Pは回路基板47と対向するように配置されている。
温度センサは、温度検出用として半導体チップ45に形成されるPN接合型ダイオードを用い、その順方向電圧と基準電圧の比較に基づいてケーブルクランプ7の温度を検出する。信号入出力部41と接地端子部42の間には、水密構造とするためのシール部材49が設けられている。また、金属ケースの内部には、樹脂材料で形成された図示しないスペーサを挿入して隙間を充填している。温度履歴記録部40の外径は約17mmである。
第6図は、温度履歴記録部40の回路構成を示し、発振器401から出力される基準クロックに基づいて回路内の時計機能を制御する時計制御部402と、時計制御部402から出力される時刻データを一時的に記憶するレジスタ403と、温度履歴記録部40に固有に付される64ビットのシリアルナンバーを格納するID部404と、無線通信部60および主制御部80との間のデータ入出力を制御するインターフェース(I/F)部405と、回路に電力を供給するリチウム電池等の電源部406と、温度履歴の記録動作および温度履歴記録の出力動作等の各種プログラムおよび任意のデータを格納するメモリ407と、温度に応じた温度検出信号を出力する温度センサ408と、温度検出信号をA/D変換して時計制御部402の出力とともにメモリ407に出力する計測制御部409と、各部を制御する温度記録制御部410とを内部バス411によって接続している。
第7図は、メモリ407を示し、ケーブルクランプ7が許容温度範囲を超えて高温となったときに温度および測定時刻を温度警報記録として格納する温度警報メモリ412と、温度測定条件、その他のデータ、および測定開始時から予め定めた測定間隔で入力する温度測定値に基づく温度記録を履歴として格納する履歴メモリ413と、各種プログラムを格納するプログラムメモリ414と、各メモリ領域への書き込みおよび読み出しを制御するメモリ制御部415を有する。履歴メモリ413は、温度履歴記録データ等の蓄積によってメモリ領域が不足したときは、測定条件により温度データの格納を停止するか、最も古いデータを消去して最新のデータを格納する。
第8図(a)は、温度監視部5Aの制御ブロックを示し、温度履歴記録部40、無線通信部60、および電力供給部70を主制御部80によって制御する。主制御部80は、図示しないインターフェース(I/F)部を含み、パーソナル・コンピュータ等の端末装置と接続して初期設定等に必要なデータを入力することができ、また、端末装置から入力する読み出し要求信号に基づいて温度履歴記録部40から温度履歴記録データを出力できるように形成されている。電力供給部70は、温度記録動作、通信動作、および非動作時の待機状態に主制御部80から入力する電力供給信号に基づいて電池110から適切な電力を供給し、また、主制御部80から電池110の残量について要求があったときに電池残量値を出力する。温度履歴記録部40は、現地での設置前に主制御部80のI/F部に接続された端末装置によって測定時間間隔、異常発熱が検出されたときの温度履歴を温度警報記録として格納する温度警報の設定、温度測定を行わない時間帯等の初期設定値に基づく温度測定および温度履歴記録を行う。また、ケーブルクランプ7の温度警報記録が得られたときは主制御部80に温度警報記録の送信要求信号を出力する。
第8図(b)は、温度監視部5Aと外部の監視装置101との信号伝達系を示し、温度監視部5Aは、ケーブルクランプ7の温度測定に基づいて得られた温度履歴記録データを符号化し、315MHzの周波数帯の電波を用いて開閉器の近傍に設けられる受信子局90に送信する。受信子局90は、受信した温度履歴記録データを光電変換して光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。監視装置101は、例えば、キーボード、記憶媒体、表示装置、CD−ROM等の機器を有したパーソナルコンピュータであり、伝送された温度履歴記録データを解析することによってケーブルクランプ7の温度、測定時刻、および温度変化を得る。また、監視装置101から必要に応じて受信子局90に各種設定値の信号を伝送し、受信子局90から温度監視部5Aに設定値を無線送信することによって温度履歴記録動作の設定を変更することも可能である。同図においては受信子局90は1つの温度監視部5Aとの無線交信を行うように図示されているが、複数の温度監視部5Aと無線交信を行うことも可能である。
以下、本発明の課電部の温度監視装置の動作について図面を参照して説明する。
(1)初期設定値の入力
オペレータは、温度監視部5Aの主制御部80にI/F部を介して端末装置を接続して入力操作を行うことにより温度監視部5Aの初期化を行う。この初期化動作は、例えば、監視装置101で行うことができる。主制御部80は、初期化にあたって温度履歴記録部40のID部404に格納されているシリアルナンバーを読み込む。初期化後、端末装置から温度履歴記録部40における警報温度、通常動作における第1の測定間隔(例えば、1時間)、測定時間帯、温度警報の条件(例えば、50℃以上、−1℃以下)、受信子局90との交信間隔(例えば、半日に1回)、交信手順等の初期設定を行う。また、交信を行う受信子局90に固有に付されたIDとの関連付けを行う。主制御部80は、これらの初期設定値を内蔵する図示しないメモリに格納する。
初期設定後、現地作業者は温度履歴記録部40の感温面に絶縁部材48を粘着材等によって貼り付ける。次に、温度監視部5Aをケーブルクランプ7の表面に取り付ける。作業者は、ケーブルクランプ7の表面に絶縁部材48が均等に面接触するように位置決めをした後に取り付け金具5aを用いて温度監視部5Aを固定する。現地作業者は、取り付け作業終了後に監視装置101を操作するオペレータに試験交信を要求し、監視装置101からシリアルナンバー要求信号を出力させる。受信子局90は、監視装置101から光ファイバーケーブル100を介して入力するシリアルナンバー要求信号に基づく無線電波を送信する。主制御部80は、シリアルナンバー要求信号を受信すると、メモリに格納されたシリアルナンバーを読み出して送信する。受信子局90は、送信されたシリアルナンバーに基づく無線電波を受信して光電変換し、光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。オペレータは監視装置101で受信したシリアルナンバーが交信対象の温度監視部5Aであるか否かの確認を行う。このようにして監視装置101と交信を行い、混信、通信不可が生じていないかを確認する。
(2)温度履歴記録動作
温度履歴記録部40は、初期設定値に基づく第1の測定間隔でケーブルクランプ7の温度測定を行う。温度履歴記録部40は、ケーブルクランプ7の表面から絶縁部材48を介して感温面よりケーブルクランプ7の温度を温度センサ408で検出し、計測制御部409で温度に応じた電気信号に変換してメモリ407の履歴メモリ413に順次格納する。このとき、時計制御部402から出力される時刻データを測定時刻として共に格納する。電力供給部70は、温度履歴記録部40で温度測定および温度記録を行うのに必要な電力を供給し、これらの動作の終了後は電力消費の少ない待機モードで電池110から電力を供給する。
(3)温度記録の送信
主制御部80は、初期設定値に基づく交信間隔で無線通信部60を動作させることによって受信子局90に温度履歴記録を送信する。無線交信を行うにあたり、受信子局90に温度履歴記録部40のシリアルナンバーを送信する。続いて、履歴メモリ413に格納された温度履歴記録を無線電波に基づいて順次送信する。受信子局90は、温度履歴記録に基づく受信波を光電変換し、その信号光を光ファイバーケーブル100を介して監視装置101に伝送する。監視装置101では、受光した信号光を光電変換して温度履歴記録の解析を行う。
第9図は、複数の温度監視部5A、5B、5C、5D、5E、および5Fと受信子局90との交信動作を示し、(a)は、受信子局90からの送信要求動作を示す。受信子局90は、光ファイバーケーブル100Aおよび100Bを介して受光した信号光を光電変換し、無線電波を介して送信する。
第9図(b)は、各温度監視部の温度履歴記録の送信動作を示す。各温度監視部の主制御部80は、無線通信部60から入力する送信要求信号に基づいて温度履歴記録部40に温度記録の出力を要求し、図中に示す順番で受信子局90に送信する。受信子局90は、受信した無線電波を光電変換した信号光を光ファイバーケーブル100Aおよび100Bを介して監視装置101に伝送する。監視装置101は信号光を受光して光電変換することによってケーブルクランプ7についての温度履歴記録を解析する。
(4)温度警報記録の送信
温度履歴記録部40は、ケーブルクランプ7が許容温度範囲を超えて高温となったときに、温度および測定時刻を温度警報記録としてメモリ407の温度警報メモリ412に格納するとともに主制御部80に温度警報記録の送信要求信号を出力する。主制御部80は、送信要求信号に基づいて無線通信部60を動作させることにより、温度警報記録を受信子局90に送信する。
上記した本発明の実施の形態によると、以下の作用、効果が得られる。
(1)温度監視部5Aの保護ケース部50Bにリチウム電池110、無線通信部60、電力供給部70等の機器を格納するようにしたので、温度や湿度等の環境変化に影響されることなくケーブルクランプ7の温度を正確に記録することができる。
(2)温度監視部5Aをケーブルクランプ7に固定するにあたって、温度履歴記録部40の感温面が測定対象に密着するように固定すれば良いことから、上記した取り付け金具5a以外の他の固定部材(例えば、粘着テープ等による簡易な固定部材)を用いても良く、また、粘着、磁力に基づく固定も可能であることから、固定に要する手間やコストを低減することができる。
(3)温度監視部5Aの底部に開口部を形成して温度履歴記録部40を装着するようにしたので、温度履歴記録部40の感温面が信号入出力端子58および接地端子59のばね力によってケーブルクランプ7に密接するようになる。このことにより、例えば、交流送電に伴って低周波振動等が発生したとしても温度履歴記録部40の感温面がケーブルクランプ7の表面に密接するので、安定した温度検出性が得られる。
(4)ケーブルクランプ7の温度および測定時刻を温度履歴記録部40のメモリ407に時系列に格納し、温度警報記録が得られたときは速やかに受信子局90に送信するようにしたので、ケーブルクランプ7に温度異常が生じたことを監視側で速やかに知ることができる。また、ケーブルクランプ7の温度が正常温度範囲にある状態では、受信子局90への温度履歴記録の送信回数を、例えば、1日1回程度で運用することも可能であり、そのことによって電力消費の増大を防ぐことができる。
(5)温度履歴記録部40とケーブルクランプ7との間に熱伝導性に優れる絶縁部材48を介在させることによって、ケーブルクランプ7から温度履歴記録部40の感温面に均等に温度が伝達するようになる。このことによって感温面の温度ムラによる温度検出不良を防ぐことができる。また、温度履歴記録部40とケーブルクランプ7とが直に接触することに基づく電位差腐食の発生を防ぐことができる。この絶縁部材48は、例えば、粘着材等によって貼り付け可能なフィルム状のもの、あるいはペースト状のものであっても良い。
(6)温度監視部5Aの保護ケース部50Bに収容される無線通信部60は、基板62の基板面を電力供給方向に対して直交する方向に配置することによって、強電界条件下で同一基板上に電位差が生じることが防止される。このことによって温度履歴記録データの送信時にノイズが重畳しにくくなることから無線送信の信頼性が向上し、温度履歴記録の無線送信を安定して行うことができる。
(7)温度履歴記録部40に半導体型の温度センサを用いることで、温度測定に要する電力消費を小にすることができ、電源として電池を用いたとしても寿命に至るまでの使用可能な期間を長くすることができる。また、小型の電池を利用できることによって装置の小型化を図ることが可能になる。仮に、電池の消耗が著しい場合には、温度監視部の設置個所における温度上昇が顕著であると予想され、ケーブルクランプの装着部もしくは送電線に何らかの異常を生じていることが考えられるので速やかに保守点検を行うことが望ましい。
上記した実施の形態では、温度履歴記録を無線電波に基づいて受信子局90に送信することによって温度監視部5Aの外部に出力する構成を説明したが、例えば、温度監視部5Aを課電部から取り外して図示しない読み取り装置にセットし、I/F部405を介して外部機器に温度履歴記録を出力させることも可能である。この場合には無線交信に電力を消費を消費しないので長期間の温度監視が可能である。
なお、本発明の実施の形態では、送電線に取り付けられるケーブルクランプの温度を測定する温度監視部を説明したが、その他の設置個所として、例えば、直流変電所内の開閉器、ブスパ、変電所等の主回路接続部、あるいは絶縁碍子等の非導電性部材の温度を測定する用途に適用することができる。
以上説明した温度監視装置によると、課電部の温度、測定時刻に基づく温度履歴を温度履歴記録手段で記録するようにしたため、監視対象の状況に応じた温度履歴を取得でき、監視対象の制約を生じることなく安全かつ低コストで温度監視を行うことができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる送電設備の温度記録装置および温度記録管理システムによると、高所、高電圧、高電界で作業員による監視作業が危険もしくは困難な監視対象に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の送電設備の概略構成図である。
第2図は、本発明の実施の形態に係る送電設備の概略構成図である。
第3図は、温度監視部の装着部の部分拡大図である。
第4図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部5Aの上部を開放された内部構造図である。
第4図(b)は、(a)のb−b部で切断した温度監視部5Aの内部構造図である。
第5図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の斜視図である。
第5図(b)は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の断面図である。
第6図は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部の回路構成図である。
第7図は、本発明の実施の形態に係る温度履歴記録部のメモリの構成図である。
第8図(a)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部の制御ブロック図である。
第8図(b)は、本発明の実施の形態に係る温度監視部と監視装置との信号伝達系を示す概略構成図である。
第9図は、本発明の実施の形態に係る温度監視部の交信動作を示し、(a)は、受信子局からの送信要求動作であり、(b)は、各温度監視部の温度記録の送信動作の説明図である。
Claims (9)
- 課電部の温度を測定し、前記温度を測定時刻とともに温度履歴として記録する温度履歴記録手段と、
前記温度履歴を無線電波を介して送信する無線手段と、
前記温度履歴の記録動作および出力を制御する制御手段と、
を有し、
前記無線手段は配線パターンが形成されて無線通信動作時にアンテナとして電波の送受信を行う基板を有し、該基板面を送電線の電力供給方向と直交する方向に配置したことを特徴とする課電部の温度監視装置。 - 前記温度履歴記録手段は、前記温度に応じた温度検出信号を発生する温度センサと、
前記温度検出信号に基づく測定温度および測定時刻を前記温度履歴として格納するメモリと、
前記温度センサの感温面を前記測定対象に当接させるとともに水密性を有する回路収容部を設けられた筐体を有することを特徴とする請求項1記載の課電部の温度監視装置。 - 前記温度履歴記録手段は、前記温度センサおよび前記メモリを金属製のケース内に収容した温度履歴記録部を有することを特徴とする請求項1記載の課電部の温度監視装置。
- 前記筐体は、ABS樹脂等の耐熱性を有する樹脂材料によって形成されることを特徴とする請求項2記載の課電部の温度監視装置。
- 前記筐体は、固定部材によって前記測定対象に前記温度センサの感温面が当接するように固定されることを特徴とする請求項2記載の課電部の温度監視装置。
- 前記メモリは、前記温度履歴を時系列に格納する履歴メモリと、
正常温度範囲から外れた温度履歴を温度警報として時系列に格納する温度警報メモリを有することを特徴とする請求項2記載の課電部の温度監視装置。 - 前記無線手段は、外部に設けられる監視装置から前記温度履歴の出力命令を受信する受信部を有することを特徴とする請求項1記載の課電部の温度監視装置。
- 前記制御手段は、前記温度警報メモリに温度履歴が格納されたとき、前記温度履歴記録手段に警報発生前の測定間隔より小なる測定間隔で前記温度履歴の記録動作を実行させることを特徴とする請求項6記載の課電部の温度監視装置。
- 前記制御手段は、前記温度警報メモリに温度履歴が格納されたとき、その温度履歴を温度警報として前記無線手段に送信動作を実行させることを特徴とする請求項6記載の課電部の温度監視装置。
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