JP7352199B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置に関する。
この出願は、２０１９年２月４日に出願された日本出願特願２０１９－１８１４１号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a communication device.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-18141 filed on February 4, 2019, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.
特許文献１（特開平９－１０１３４２号公報）には、以下のような絶縁劣化診断システムが開示されている。すなわち、絶縁劣化診断システムは、並行して光ファイバが布設された電力ケーブル線路の絶縁接続部に取り付けられた部分放電検出器と、上記部分放電検出器が取り付けられた絶縁接続部近傍に設けられ、上記部分放電検出器の出力に基づき電力ケーブル線路の絶縁劣化を判断する機能を備えた部分放電測定器と、上記部分放電測定器の判断結果に基づき光ファイバに局部的な伝送損失の増大を生じさせる手段と、上記光ファイバに生じた伝送損失の増大量および伝送損失の発生箇所を光パルス反射法により検知して、電力ケーブル線路の絶縁劣化を診断する測定手段とを備える。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-101342) discloses the following insulation deterioration diagnosis system. That is, the insulation deterioration diagnosis system includes a partial discharge detector attached to an insulated connection part of a power cable line where an optical fiber is laid in parallel, and a partial discharge detector installed near the insulated connection part to which the partial discharge detector is attached. , a partial discharge measuring device having a function of determining insulation deterioration of a power cable line based on the output of the partial discharge detector, and a partial discharge measuring device having a function of determining insulation deterioration of a power cable line based on the output of the partial discharge detector, and detecting an increase in local transmission loss in an optical fiber based on the determination result of the partial discharge measuring device. and a measuring means for diagnosing insulation deterioration of the power cable line by detecting the amount of increase in transmission loss occurring in the optical fiber and the location where the transmission loss occurs by optical pulse reflection method.
（１）本開示の通信装置は、地中ケーブルを備える電力系統に用いられる通信装置であって、通信情報を含む通信信号を出力する通信部と、前記通信部からの前記通信信号を誘導結合により通信誘導電流として前記地中ケーブルの遮蔽層へ出力するとともに、前記遮蔽層を流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得して出力する誘導結合部と、前記誘導結合部から受けた前記検出誘導信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備える。 (1) The communication device of the present disclosure is a communication device used in a power system including an underground cable, and includes a communication unit that outputs a communication signal including communication information, and an inductive coupling of the communication signal from the communication unit. an inductive coupling unit that outputs a communication induced current to the shielding layer of the underground cable, and also acquires and outputs a change in the current flowing through the shielding layer or a change in the potential of the shielding layer as a detection induction signal by inductive coupling. and a discharge detection section that detects partial discharge in the underground cable based on the detection guidance signal received from the inductive coupling section.
本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える通信装置として実現され得るだけでなく、通信装置を備える通信システムとして実現され得る。また、本開示の一態様は、通信装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。 One aspect of the present disclosure can be realized not only as a communication device including such a characteristic processing unit, but also as a communication system including the communication device. Further, one embodiment of the present disclosure can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of a communication device.
従来、地中ケーブルにおける絶縁層の劣化を診断する技術が提案されている。 Conventionally, techniques for diagnosing deterioration of insulation layers in underground cables have been proposed.
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に記載の絶縁劣化診断システムでは、部分放電の検出結果を伝送するために、地中に伝送用光ファイバを敷設する必要がある。[Problems that this disclosure seeks to solve]
In the insulation deterioration diagnosis system described in
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で地中ケーブルにおける部分放電の検出結果を伝送することが可能な通信装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a communication device that can transmit detection results of partial discharge in an underground cable with a simple configuration.
［本開示の効果］
本開示によれば、簡易な構成で地中ケーブルにおける部分放電の検出結果を伝送することができる。[Effects of this disclosure]
According to the present disclosure, detection results of partial discharge in an underground cable can be transmitted with a simple configuration.
［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。[Description of embodiments of the present invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and explained.
（１）本発明の実施の形態に係る通信装置は、地中ケーブルを備える電力系統に用いられる通信装置であって、通信情報を含む通信信号を出力する通信部と、前記通信部からの前記通信信号を誘導結合により通信誘導電流として前記地中ケーブルの遮蔽層へ出力するとともに、前記遮蔽層を流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得して出力する誘導結合部と、前記誘導結合部から受けた前記検出誘導信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備える。 (1) A communication device according to an embodiment of the present invention is a communication device used in an electric power system including an underground cable, and includes a communication unit that outputs a communication signal including communication information, and a communication unit that outputs a communication signal including communication information. A communication signal is outputted as a communication induced current to the shielding layer of the underground cable by inductive coupling, and a change in the current flowing through the shielding layer or a change in the potential of the shielding layer is acquired as a detected induced signal by inductive coupling. It includes an inductive coupling section that outputs an output, and a discharge detection section that detects partial discharge in the underground cable based on the detection guidance signal received from the inductive coupling section.
このように、通信信号を誘導結合により通信誘導電流として遮蔽層へ出力するとともに、遮蔽層を流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得し、取得した検出誘導信号に基づいて地中ケーブルにおける部分放電を検出する構成により、たとえば、部分放電の検出結果を、通信情報として地中ケーブルの遮蔽層を介して伝送することができる。これにより、たとえば、無線による通信情報の送受信が困難な地中において、部分放電の検出結果の情報を良好に伝送することができる。したがって、簡易な構成で地中ケーブルにおける部分放電の検出結果を伝送することができる。 In this way, a communication signal is output to the shielding layer as a communication induced current by inductive coupling, and a change in the current flowing through the shielding layer or a change in the potential of the shielding layer is acquired as a detection induced signal by inductive coupling. With the configuration that detects partial discharge in the underground cable based on the detection guidance signal, for example, the detection result of partial discharge can be transmitted as communication information through the shielding layer of the underground cable. Thereby, for example, information on partial discharge detection results can be transmitted effectively underground, where it is difficult to transmit and receive communication information by radio. Therefore, the detection results of partial discharge in the underground cable can be transmitted with a simple configuration.
（２）好ましくは、前記通信誘導電流の帯域と、前記検出誘導信号の帯域とが異なる。 (2) Preferably, the band of the communication induced current and the band of the detection induced signal are different.
このような構成により、通信部による通信情報の伝送と、放電検出部による部分放電の検出とを並行して行うことができ、通信処理を行うタイミングおよび検出処理を行うタイミングの関係を調整する必要がないため、通信処理および検出処理を簡略化することができる。 With this configuration, the transmission of communication information by the communication unit and the detection of partial discharge by the discharge detection unit can be performed in parallel, and there is no need to adjust the relationship between the timing of communication processing and the timing of detection processing. Since there is no communication processing and detection processing, it is possible to simplify the communication processing and the detection processing.
（３）好ましくは、前記通信部および前記放電検出部は、前記通信情報の伝送および前記部分放電の検出を時分割で行う。 (3) Preferably, the communication unit and the discharge detection unit transmit the communication information and detect the partial discharge in a time-sharing manner.
このような構成により、通信部が通信情報の伝送に用いる通信誘導電流の帯域と、放電検出部が部分放電の検出に用いる検出誘導信号の帯域とを分ける必要がないため、通信部および放電検出部におけるフィルタ回路およびアナログ／デジタル変換回路等を共通化することができる。 With this configuration, there is no need to separate the band of the communication induced current used by the communication section to transmit communication information and the band of the detection induction signal used by the discharge detection section to detect partial discharge, so that the communication section and the discharge detection The filter circuit, analog/digital conversion circuit, etc. in the section can be shared.
（４）好ましくは、前記電力系統において複数の前記地中ケーブルが接続され、前記誘導結合部は、前記地中ケーブルの接続部において前記遮蔽層と誘導結合する。 (4) Preferably, a plurality of the underground cables are connected in the power system, and the inductive coupling part is inductively coupled to the shielding layer at the connection part of the underground cables.
このように、地中ケーブルの接続部において検出誘導信号を検出し、当該検出誘導信号に基づいて部分放電を検出する構成により、地中ケーブルが接続部を有する電力系統において、地中ケーブルの部分放電をより正確に検出することができる。 In this way, by detecting the detection guidance signal at the connection part of the underground cable and detecting partial discharge based on the detection guidance signal, the part of the underground cable can be detected in the power system where the underground cable has the connection part. Discharge can be detected more accurately.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated. Furthermore, at least some of the embodiments described below may be combined arbitrarily.
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムの構成を示す図である。<First embodiment>
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a power transmission system according to a first embodiment of the present invention.
図１を参照して、送電システム５０２は、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、普通接続部４１Ａ，４１Ｂと、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂと、地上接続部４３Ａ，４３Ｂとを備える。以下、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々を地中ケーブル１０とも称し、普通接続部４１Ａ，４１Ｂの各々を普通接続部４１とも称し、絶縁接続部４２Ａ，４２Ｂの各々を絶縁接続部４２とも称する。送電システム５０２は、たとえば電力系統における地中部分を含む。言い換えると、送電システム５０２の一部は、たとえば電力系統における地中部分に設けられる。
Referring to FIG. 1,
地上接続部４３は、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含む。地中ケーブル１０は、地上接続部４３において、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａは、ケーブル端末１１Ａに接続され、地中ケーブル１０Ｂは、ケーブル端末１１Ｂに接続され、地中ケーブル１０Ｃは、ケーブル端末１１Ｃに接続されている。
The
地上接続部４３は、たとえば、変電所内において、地中ケーブル１０が地上に現れる部分に設置されている。普通接続部４１および絶縁接続部４２は、マンホール３１の内部に設けられる。
The
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる地中ケーブルの構成の一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an underground cable used in the power transmission system according to the first embodiment of the present invention.
図２を参照して、地中ケーブル１０は、中心部から順に、導体７１と、半導電エチレンプロピレン（ＥＰ；Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）ゴム製の内部半導電層７２と、ＥＰゴム製の絶縁体７３と、半導電テープである外部半導電層７４と、導電性の遮蔽層７５と、ビニル製のシース７６とから構成される。
Referring to FIG. 2, the underground cable 10 includes, in order from the center, a
地中ケーブル１０における導体７１は、送電に用いられ、高圧電圧が印加されている。遮蔽層７５は、導電性である一方、地中ケーブル１０の途中で接地されている。このため、遮蔽層７５の電圧は、導体７１と比べて低い。
The
送電システム５０２では、一例として、配電方式として３相３線式が用いられる。送電システム５０２では、３相の地中ケーブル１０として、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられる。
In the
再び図１を参照して、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々の遮蔽層７５が露出している。これらの遮蔽層７５における露出部分に、それぞれ端子が設けられる。
Referring again to FIG. 1, the
地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、ケーブル端末１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて接地ノード１５に接続されている。より詳細には、地中ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々に設けられた端子が接地ノード１５にケーブル等を介して接続されることにより、各地中ケーブル１０の遮蔽層７５が接地される。
たとえば、地中ケーブル１０は、普通接続部４１および絶縁接続部４２において端部同士が接続された複数のケーブルにより構成される。
For example, the underground cable 10 is composed of a plurality of cables whose ends are connected to each other at a
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる普通接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図３では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａのうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for connecting an underground cable in a normal connection part used in the power transmission system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, for ease of explanation, the
図３を参照して、普通接続部４１において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。普通接続部４１において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出する。
Referring to FIG. 3, underground cables 10A1 and 10A2 are connected at
普通接続部４１では、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５をたとえば導電性のワイヤ１２を用いて結線する。
In the
そして、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５における露出部分に端子８１が設けられる。なお、端子８１は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５における露出部分に設けられてもよい。
When the
そして、端子８１が接地ノード１３にケーブル等を介して接続されることにより、地中ケーブル１０Ａの遮蔽層７５が接地される。
Then, by connecting the terminal 81 to the
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の一例を示す図である。図４では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０Ａの構成のうちの導体７１および遮蔽層７５を主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for connecting an underground cable in an insulated connection part used in the power transmission system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, for ease of explanation, the
図４を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。
Referring to FIG. 4, underground cables 10A1 and 10A2 are connected at
絶縁接続部４２では、地中ケーブル１０Ａ１の導体７１および地中ケーブル１０Ａ２の導体７１が接続される場合、たとえば地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される。
In the
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る送電システムに用いられる絶縁接続部における地中ケーブルの接続方法の他の例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing another example of a method for connecting an underground cable in an insulated connection part used in the power transmission system according to the first embodiment of the present invention.
図５を参照して、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２が接続され、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２が接続されている。絶縁接続部４２において、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｂ１，１０Ｂ２の遮蔽層７５が露出し、地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の導体７１同士の接続部分において地中ケーブル１０Ｃ１，１０Ｃ２の遮蔽層７５が露出し、露出部分に端子８１等がそれぞれ設けられる。
Referring to FIG. 5, in
絶縁接続部４２では、たとえば、地中ケーブル１０Ａ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｂ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｂ２の遮蔽層７５が接続され、地中ケーブル１０Ｂ１における端子８１と地中ケーブル１０Ｃ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｂ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ｃ２の遮蔽層７５が接続され、上記地中ケーブル１０Ｃ１における端子８１と地中ケーブル１０Ａ２における端子８１とをワイヤ１２を用いて結線することにより、地中ケーブル１０Ｃ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５が接続される。
In the
このように、送電システム５０２では、絶縁接続部４２において、地中ケーブル１０がクロスボンド接続されてもよい。
In this manner, in the
［課題］
たとえば特許文献１に記載の絶縁劣化診断システムのように、地中ケーブル１０の絶縁体７３の劣化（以下、絶縁劣化とも称する。）を検出するために、たとえば絶縁接続部４２における部分放電を検出し、検出した部分放電に基づいて絶縁劣化を検出する方法が考えられる。[assignment]
For example, as in the insulation deterioration diagnosis system described in
しかしながら、部分放電の検出結果を地上まで伝送するための通信経路の確保は容易ではない。たとえば、マンホールの蓋は金属製のため、地上のコンセントレータ等まで情報を無線伝送することは困難である。このため、たとえば、保守者がマンホール内へ入って部分放電の検出結果を確認する必要がある。また、部分放電の検出結果を伝送するための通信ケーブルを地中に敷設する場合、コストが増大してしまう。簡易な構成で地中ケーブルにおける部分放電の検出結果を伝送することが可能な技術が望まれる。 However, it is not easy to secure a communication path for transmitting partial discharge detection results to the ground. For example, since manhole covers are made of metal, it is difficult to wirelessly transmit information to concentrators on the ground. Therefore, for example, it is necessary for a maintenance person to enter the manhole and check the partial discharge detection results. Moreover, when a communication cable for transmitting partial discharge detection results is laid underground, the cost increases. A technology that can transmit detection results of partial discharges in underground cables with a simple configuration is desired.
これに対して、本発明の実施の形態に係る通信装置では、以下のような構成および動作により、上記課題を解決する。 In contrast, a communication device according to an embodiment of the present invention solves the above problem with the following configuration and operation.
［通信装置］
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。図６では、説明を容易にするために、地中ケーブル１０のうち地中ケーブル１０Ａを主に示している。以下で説明する内容は、地中ケーブル１０Ｂおよび地中ケーブル１０Ｃについても同様である。[Communication device]
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a communication system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, for ease of explanation, the
図６を参照して、通信システム５０１は、通信装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃを備える。通信装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃは、地中ケーブル１０を備える電力系統に用いられる。以下、通信装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃの各々を通信装置５００とも称する。
Referring to FIG. 6,
通信装置５００は、たとえば絶縁接続部４２または地上接続部４３に対応して設けられる。図６に示す例では、通信装置５００Ａは、絶縁接続部４２Ａに対応して設けられており、通信装置５００Ｂは、絶縁接続部４２Ｂに対応して設けられており、通信装置５００Ｃは、地上接続部４３に対応して設けられている。
The
通信装置５００は、地中ケーブル１０Ａにおける遮蔽層７５との誘導結合により地中ケーブル１０を介して互いに通信情報のやり取りを行う。
The
たとえば、通信装置５００Ａ，５００Ｂは、地中ケーブル１０の部分放電を検出する。通信装置５００Ａ，５００Ｂは、地中ケーブル１０の部分放電の検出結果を通信情報として含む通信信号を生成し、生成した通信信号を通信装置５００Ｃ等の他の通信装置５００へ送信する。また、通信装置５００Ａ，５００Ｂは、たとえば、１または複数のセンサ１４による種々の計測結果を通信情報として含む通信信号を生成し、生成した通信信号を通信装置５００Ｃ等の他の通信装置５００へ送信する。
For example,
通信装置５００は、たとえば、スマートメータ等の通信に用いられる低周波ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いて、２０ｋｂｐｓ～１３０ｋｂｐｓの可変伝送速度で数ｋｍの距離までの通信を行うことができる。また、通信装置５００は、高周波ＰＬＣを用いて、最大２００Ｍｂｐｓの伝送速度でより短距離の通信を行うこともできる。
The
たとえば、地中ケーブル１０Ａには電源コイルが取り付けられる。電源コイルには、地中ケーブル１０の導体７１を通して流れる電流による誘導電流が流れる。これにより、電源コイルは、電流を取り出すことができる。通信装置５００は、たとえば電源コイルによって得られた電力により動作する。
For example, a power coil is attached to the
［通信装置の構成］
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムにおける通信装置の構成の一例を示す図である。[Communication device configuration]
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a communication device in the communication system according to the first embodiment of the present invention.
図７を参照して、通信装置５００は、電磁結合部１２０と、通信部２００と、放電検出部３００とを備える。
Referring to FIG. 7,
電磁結合部１２０は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５と誘導結合する。具体的には、電磁結合部１２０は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５と電磁結合する。電磁結合部１２０は、誘導結合部の一例である。
The
通信部２００は、遮蔽層７５を介して通信情報を伝送する。放電検出部３００は、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。
The
［電磁結合部］
電磁結合部１２０は、カレントトランス（ＣＴ）１００と、信号分配器１１０Ａとを含む。電磁結合部１２０は、たとえば、地中ケーブル１０の接続部である絶縁接続部４２において遮蔽層７５と電磁結合する。[Electromagnetic coupling part]
The
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置におけるＣＴの構成を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a CT in a communication device according to the first embodiment of the present invention.
図８を参照して、ＣＴ１００は、リングコア１０１と、巻線１０２とを含む。リングコア１０１には、巻線１０２が巻かれている。巻線１０２は、信号分配器１１０Ａに接続されている。
Referring to FIG. 8,
ＣＴ１００は、たとえば、導電ケーブル５３がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。導電ケーブル５３は、たとえばワイヤ１２である。
For example, the
より詳細には、再び図４および図６を参照して、絶縁接続部４２における通信装置５００Ａ，５００ＢのＣＴ１００は、地中ケーブル１０Ａ１の遮蔽層７５および地中ケーブル１０Ａ２の遮蔽層７５を接続するワイヤ１２がリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。また、地上接続部４３における通信装置５００ＣのＣＴ１００は、ケーブル端末１１Ａおよび接地ノード１５間を接続するケーブルがリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。
More specifically, referring again to FIGS. 4 and 6,
信号分配器１１０Ａにおいて、通信部２００から送信される通信信号に応じた電流が巻線１０２を通して流れる。巻線１０２を通して電流が流れると、誘導結合により、導電ケーブル５３および遮蔽層７５を通して誘導電流が流れる。以下、遮蔽層７５を通して流れる上記誘導電流を、通信誘導電流とも称する。
In the
また、電磁結合部１２０は、遮蔽層７５を通して流れる電流を検出する電流検出部として機能する。より詳細には、遮蔽層７５および導電ケーブル５３を通して電流が流れると、誘導結合により、巻線１０２を通して誘導電流が流れる。電磁結合部１２０は、巻線１０２を通して流れる誘導電流を検出する。通信部２００および放電検出部３００は、信号分配器１１０Ａを介して、巻線１０２を通して流れる誘導電流の変化に応じた信号である検出誘導信号を受ける。
Furthermore, the
すなわち、電磁結合部１２０は、通信部２００から通信信号を受けて、受けた通信信号を電磁結合により通信誘導電流として地中ケーブル１０の遮蔽層７５へ出力する。また、電磁結合部１２０は、遮蔽層７５を流れる電流の変化を電磁結合により検出誘導信号として取得し、取得した検出誘導信号に応じたアナログ信号を放電検出部３００へ出力する。
That is, the
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムにおける通信装置の構成の他の例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the configuration of the communication device in the communication system according to the first embodiment of the present invention.
図９を参照して、通信装置５００は、静電結合部１２１と、通信部２００と、放電検出部３００とを備える。
Referring to FIG. 9,
静電結合部１２１は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５と誘導結合する。具体的には、静電結合部１２１は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５と静電結合する。静電結合部１２１は、誘導結合部の一例である。
The
［静電結合部］
静電結合部１２１は、金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂと、信号分配器１１０Ｂとを含む。静電結合部１２１は、たとえば、地中ケーブル１０の接続部である絶縁接続部４２において遮蔽層７５と静電結合する。[Capacitive coupling part]
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置における金属箔電極の構成を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing the configuration of metal foil electrodes in the communication device according to the first embodiment of the present invention.
図９および図１０を参照して、金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂは、信号分配器１１０Ｂに接続されている。
Referring to FIGS. 9 and 10,
金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂは、たとえば、絶縁接続部４２における絶縁筒７７を介して互いに反対側において、地中ケーブル１０のシース７６の表面に貼り付けられる。より詳細には、たとえば地中ケーブル１０Ａ１，１０Ａ２が接続される絶縁接続部４２において、金属箔電極１０５Ａは、地中ケーブル１０Ａ１のシース７６の表面に貼り付けられ、金属箔電極１０５Ｂは、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の表面に貼り付けられる。
The
なお、金属泊電極１０５Ａ，１０５Ｂは、地中ケーブル１０Ａ２のシース７６の外周を覆うように貼り付けられてもよい。また、金属泊電極１０５Ａ，１０５Ｂが貼り付けられる位置および個数は限定されず、３つ以上の金属泊電極が貼り付けられてもよい。
Note that the
信号分配器１１０Ｂにおいて、通信部２００から送信される通信信号に応じた電流が金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂへ流れる。金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂへ電流が流れると、静電結合により、導電ケーブル５３および遮蔽層７５を通して通信誘導電流が流れる。
In the
また、静電結合部１２１は、遮蔽層７５を通して流れる電流を検出する電流検出部として機能する。より詳細には、遮蔽層７５および導電ケーブル５３を通して電流が流れると、誘導結合により、金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂへ誘導電流が流れる。静電結合部１２１は、金属箔電極１０５Ａ，１０５Ｂへ流れる誘導電流を検出する。通信部２００および放電検出部３００は、信号分配器１１０Ｂを介して、遮蔽層７５の電位の変化に応じた信号である検出誘導信号を受ける。
Furthermore, the
すなわち、静電結合部１２１は、通信部２００から通信信号を受けて、受けた通信信号を静電結合により通信誘導電流として地中ケーブル１０の遮蔽層７５へ出力する。また、静電結合部１２１は、遮蔽層７５の電位の変化を静電結合により検出誘導信号として取得し、取得した検出誘導信号に応じたアナログ信号を放電検出部３００へ出力する。
That is, the
以下、電磁結合部１２０における信号分配器１１０Ａ、および静電結合部１２１における信号分配器１１０Ｂを、単に信号分配器１１０とも称する。
Hereinafter, the
通信部２００は、信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号すなわち他の通信装置５００からの通信信号から、通信情報を取得する。
The
地上接続部４３における通信装置５００Ｃの通信部２００は、取得した通信情報を、たとえば携帯電話等の無線通信を利用して中央監視装置１０３へ送信する。
The
放電検出部３００は、信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。放電検出部３００は、部分放電の検出結果を示す検出情報を通信部２００へ出力する。
The
［通信部］
通信部２００は、誘導結合部の誘導結合により遮蔽層７５を通して流れる誘導電流である通信誘導電流を用いて、通信情報を伝送する。より詳細には、通信部２００は、通信誘導電流を用いて他の通信装置５００における通信部２００と通信を行う。[Communication Department]
The
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置における通信部の構成を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a communication unit in a communication device according to the first embodiment of the present invention.
図１１を参照して、通信部２００は、データ処理部２１０と、送信部２２０と、受信部２６０とを含む。
Referring to FIG. 11,
受信部２６０は、信号分配器１１０を介して受けた通信信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に対して復調処理および復号処理を行うことにより復調データを生成し、生成した復調データをデータ処理部２１０へ出力する。
The receiving
データ処理部２１０は、受信部２６０から復調データを受けると、受けた復調データから通信情報を取得する。
Upon receiving the demodulated data from the receiving
データ処理部２１０は、放電検出部３００から検出情報を受けると、受けた検出情報を通信情報として含む通信データを生成し、生成した通信データを送信部２２０へ出力する。また、データ処理部２１０は、センサ１４から計測結果を示す計測情報を受信すると、受信した計測情報を通信情報として含む通信データを生成し、生成した通信データを送信部２２０へ出力する。
Upon receiving the detection information from the
通信部２００は、通信情報を含む通信信号を出力する。より詳細には、通信部２００における送信部２２０は、データ処理部２１０から受けた通信データに対して符号化処理および変調処理を行うことにより通信信号を生成し、生成した通信信号を信号分配器１１０へ出力する。
より詳細には、各通信装置５００には、固有のＩＤが付与されている。データ処理部２１０は、自己の通信装置５００のＩＤを示す情報（以下、ＩＤ情報とも称する。）を通信情報の一部として含む通信データを生成する。データ処理部２１０は、生成した通信データを送信部２２０へ出力する。
More specifically, each
また、データ処理部２１０は、受信部２６０から受けた復調データに含まれるＩＤ情報を確認し、確認したＩＤ情報が自己の通信装置５００のＩＤを示している場合、当該復調データから通信情報を取得する。
Further, the
［送信部］
送信部２２０は、前方誤り訂正における符号化処理を行うＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）エンコーダ２３０と、変調処理を行う変調部２４０と、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｅｒ）２５１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２５２と、送信アンプ２５３とを含む。ＦＥＣエンコーダ２３０は、スクランブラ２３１と、エンコーダ２３２と、インターリーバ２３３とを有する。変調部２４０は、マッパ２４１と、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部２４２とを有する。[Transmitter]
The
スクランブラ２３１は、データ処理部２１０から受けた通信データに対してスクランブル処理を行い、処理後の通信データをＲＳエンコーダ２３２へ出力する。
The
エンコーダ２３２は、スクランブラ２３１から受けた通信データに対して符号化処理を行い、処理後の通信データをインターリーバ２３３へ出力する。
The
インターリーバ２３３は、エンコーダ２３２から受けた通信データに対して反復符号化処理およびインターリーブ処理を行い、処理後の通信データをマッパ２４１へ出力する。
マッパ２４１は、インターリーバ２３３から受けた通信データをたとえばＤＢＰＳＫ方式（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）に従い変調した変調データを生成し、生成した変調データをＩＦＦＴ処理部２４２へ出力する。
The
なお、マッパ２４１は、インターリーバ２３３から受けた通信データをＤＱＰＳＫ方式（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）に従い変調した変調データを生成する構成であってもよいし、Ｄ８ＰＳＫ方式（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｏｃｔａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）に従い変調した変調データを生成する構成であってもよい。
Note that the
ＩＦＦＴ処理部２４２は、マッパ２４１から受けた変調データに対して直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）におけるＩＦＦＴ等の信号処理を行った変調データをＤＡＣ２５１へ出力する。ＯＦＤＭでは、信号対雑音比がゼロｄＢに近い状態においても信号を良好に伝送することができる。
The
ＤＡＣ２５１は、ＩＦＦＴ処理部２４２から受けた変調データをアナログ信号に変換してＢＰＦ２５２へ出力する。
The
ＢＰＦ２５２は、ＤＡＣ２５１から受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数帯域外の成分を減衰させたアナログ信号を送信アンプ２５３へ出力する。
The
送信アンプ２５３は、ＢＰＦ２５２から受けたアナログ信号を所定のゲインで増幅し、増幅したアナログ信号を通信信号として信号分配器１１０へ出力する。
The
［受信部］
受信部２６０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２７１と、受信アンプ２７２と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｅｒ）２７３と、復調処理を行う復調部２８０と、前方誤り訂正における復号処理を行うＦＥＣデコーダ２９０とを含む。復調部２８０は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部２８１と、デモジュレータ２８２とを有する。ＦＥＣデコーダ２９０は、デインターリーバ２９１と、デコーダ２９２と、デスクランブラ２９３とを有する。[Receiving section]
The receiving
ＨＰＦ２７１は、信号分配器１１０を介して受けた通信信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させた通信信号を受信アンプ２７２へ出力する。
The
受信アンプ２７２は、ＨＰＦ２７１から受けた通信信号を所定のゲインで増幅し、増幅した通信信号をＡＤＣ２７３へ出力する。
The receiving
ＡＤＣ２７３は、受信アンプ２７２から受けたアナログ信号である通信信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部２８１へ出力する。
The
ＦＦＴ処理部２８１は、ＡＤＣ２７３から受けたデジタル信号に対してＯＦＤＭ方式におけるＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号をデモジュレータ２８２へ出力する。
The
デモジュレータ２８２は、ＦＦＴ処理部２８１から受けたデジタル信号をたとえばＤＢＰＳＫ方式に従い復調した復調データを生成し、生成した復調データをデインターリーバ２９１へ出力する。
デインターリーバ２９１は、デモジュレータ２８２から受けた復調データに対して反復復号処理およびデインターリーブ処理を行い、処理後の復調データをデコーダ２９２へ出力する。
デコーダ２９２は、デインターリーバ２９１から受けた復調データに対して復号処理を行い、処理後の復調データをデスクランブラ２９３へ出力する。
The
デスクランブラ２９３は、デコーダ２９２から受けた復調データに対してスクランブル復号処理を行い、処理後の復調データをデータ処理部２１０へ出力する。
［放電検出部］
放電検出部３００は、電磁結合部１２０または静電結合部１２１から受けた、検出誘導信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。[Discharge detection section]
The
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置における放電検出部の構成を示す図である。図１２では、放電検出部３００に加えて、通信部２００における受信部２６０を示している。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the discharge detection section in the communication device according to the first embodiment of the present invention. In addition to the
図１２を参照して、放電検出部３００は、ＨＰＦ３０１と、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０２と、ＡＤＣ３０３と、ＦＦＴ処理部３０４と、フィルタ処理部３１０と、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ３０５と、ＡＤＣ３０６と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。
Referring to FIG. 12, the
フィルタ処理部３１０は、アナログスイッチ３１１と、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃとを有する。以下、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃの各々をＢＰＦ３１２とも称する。
The
ＨＰＦ３０１は、信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させた信号をＬＮＡ３０２へ出力する。信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号には、地中ケーブル１０等の伝送経路において重畳されるたとえば１．６ＭＨｚ未満の帯域のノイズが多く含まれている。ＨＰＦ３０１は、たとえば１．６ＭＨｚ未満の周波数成分を減衰させることにより、信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号に含まれるノイズを除去する。
The
ＬＮＡ３０２は、ＨＰＦ３０１から受けたアナログ信号を所定のゲインで増幅し、増幅したアナログ信号をＡＤＣ３０３およびフィルタ処理部３１０へ出力する。
ＡＤＣ３０３は、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４へ出力する。
ＦＦＴ処理部３０４は、ＡＤＣ３０３から受けたデジタル信号に対してＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号を検出部３２０へ出力する。
The
検出部３２０は、ＦＦＴ処理部３０４から受けたデジタル信号に基づいて、ＨＰＦ３０１が出力するアナログ信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルをスイッチ制御部３３０へ出力する。
The
スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ制御信号を生成し、生成したスイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１を切り替える。
The
アナログスイッチ３１１は、スイッチ制御部３３０から受けたスイッチ制御信号に応じて、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号の出力先のＢＰＦ３１２を切り替える。
The
３つのＢＰＦ３１２の通過帯域は、それぞれ異なる。たとえば、ＢＰＦ３１２Ａの通過帯域は５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ３１２Ｂの通過帯域は１０ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ３１２Ｃの通過帯域は１５ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である。
The three BPFs 312 have different passbands. For example, the passband of the
スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を判断し、当該通過帯域に対応するＢＰＦ３１２を選択する。
The
たとえば、スイッチ制御部３３０は、電磁結合部１２０または静電結合部１２１によって検出された電流に基づいて、複数のＢＰＦ３１２の中からいずれか１つのＢＰＦ３１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号の信号レベルが最も低い通過帯域に対応するＢＰＦ３１２を選択する。
For example, the
ここで、部分放電による電流波形はインパルス波形である。上記周波数スペクトルにおけるインパルス波形の成分は、各ＢＰＦ３１２の通過帯域において等しく広がっているため、インパルス波形の成分によって生じる各通過帯域におけるスペクトルレベルの差は無視できるほど小さい。したがって、上記周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、ＬＮＡ３０２から出力されるアナログ信号の信号レベルが最も低い通過帯域を、ノイズ成分が最も少ない通過帯域とみなすことができる。
Here, the current waveform due to partial discharge is an impulse waveform. Since the impulse waveform components in the frequency spectrum are spread equally in the passbands of each BPF 312, the difference in spectral level in each passband caused by the impulse waveform components is negligibly small. Therefore, based on the frequency spectrum, among the passbands of each of the three BPFs 312, the passband in which the signal level of the analog signal output from the
スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先を、選択したＢＰＦ３１２に切り替える。
The
たとえば、スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてＢＰＦ３１２を選択し、選択結果に応じてアナログスイッチ３１１を切り替える。
For example, the
なお、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてアナログスイッチ３１１を切り替える構成に限らず、検出部３２０がＡＤＣ３０６から受けるデジタル信号を定期的または不定期に監視し、デジタル信号の値すなわちデジタル信号に含まれるノイズ成分の量の変化に基づいてアナログスイッチ３１１を切り替える構成であってもよい。
Note that the
ＢＰＦ３１２は、電磁結合部１２０または静電結合部１２１によって検出された電流に基づく信号の一例である、巻線１０２を通して流れる誘導電流に応じたアナログ信号を受ける。より詳細には、ＢＰＦ３１２は、ＨＰＦ３０１、ＬＮＡ３０２およびアナログスイッチ３１１経由で当該アナログ信号を受ける。ＢＰＦ３１２は、アナログスイッチ３１１から受けたアナログ信号の周波数成分のうち、自己の通過帯域外の成分を減衰させたアナログ信号をＡＧＣアンプ３０５へ出力する。
The BPF 312 receives an analog signal corresponding to the induced current flowing through the winding 102, which is an example of a signal based on the current detected by the
ＡＧＣアンプ３０５は、ＡＤＣ３０６へのアナログ信号の出力レベルが一定となるように、ＢＰＦ３１２から受けた信号を増幅してＡＤＣ３０６へ出力する。
The
ＡＤＣ３０６は、ＡＧＣアンプ３０５から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換して検出部３２０へ出力する。
検出部３２０は、３つのＢＰＦ３１２のうちの少なくともいずれか１つのＢＰＦ３１２の出力と、対応の当該ＢＰＦ３１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。より詳細には、検出部３２０は、スイッチ制御部３３０が選択したＢＰＦ３１２の出力と、当該ＢＰＦ３１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。
The
たとえば、検出部３２０は、選択したＢＰＦ３１２が出力したアナログ信号を増幅およびデジタル変換したデジタル信号ＳをＡＤＣ３０６から受けて、受けたデジタル信号Ｓと当該ＢＰＦ３１２の特性データとを用いた演算を行うことにより、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。
For example, the
記憶部３４０は、３つのＢＰＦ３１２の特性に関する特性データをそれぞれ記憶する。より詳細には、記憶部３４０は、上記特性データとして、３つのＢＰＦ３１２のパルス応答特性たとえばインパルス応答波形Ｉｍｐをそれぞれ記憶する。スイッチ制御部３３０は、選択したＢＰＦ３１２を示す選択情報を検出部３２０へ出力する。
The
検出部３２０は、スイッチ制御部３３０から受けた選択情報の示すＢＰＦ３１２のインパルス応答波形Ｉｍｐを記憶部３４０から取得し、取得したインパルス応答波形ＩｍｐとＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号Ｓとを用いた演算を行うことにより、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。
The
ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０およびスイッチ制御部３３０の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。また、ＦＦＴ処理部３０４、検出部３２０およびスイッチ制御部３３０の各々の機能の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。
Part or all of the
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る放電検出部におけるＢＰＦのインパルス応答波形の一例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an example of an impulse response waveform of the BPF in the discharge detection section according to the first embodiment of the present invention.
図１３を参照して、ＢＰＦ３１２のインパルス応答波形Ｉｍｐは、時刻ｔ０から時刻ｔａまでの期間Ｔ１におけるサンプル数がＫのデジタル信号として記憶部３４０に保存されている。たとえば、インパルス応答波形Ｉｍｐは、１つ以上の極大値と１つ以上の極小値とを有する波形である。
Referring to FIG. 13, the impulse response waveform Imp of BPF 312 is stored in
検出部３２０は、以下の式（１）に従って、時刻ｔから時刻ｔ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓに含まれるＫ個のサンプリング値のうちのＸ番目の値と、インパルス応答波形ＩｍｐのＸ番目の値とを乗算し、サンプリング値ごとの乗算により得られたＫ個の値を加算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する。
式（１）において、Ｓ（ｔ）は時刻ｔにおけるデジタル信号Ｓの値である。 In equation (1), S(t) is the value of the digital signal S at time t.
図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置における放電検出部による演算結果を示す図である。図１４において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。 FIG. 14 is a diagram showing calculation results by the discharge detection section in the communication device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 14, the vertical axis shows voltage and the horizontal axis shows time.
図１４を参照して、検出部３２０は、期間Ｔ１の開始時刻をデジタル信号Ｓの１サンプル分ずつシフトさせることにより、各開始時刻に対応する演算値Ｙ（ｔ）を算出する。検出部３２０は、ＡＤＣ３０６からデジタル信号Ｓを１サンプル分受けるたびに、デジタル信号Ｓとインパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出してもよいし、ＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号Ｓの所定数たとえばＫ個のサンプリング値を蓄積し、蓄積した各サンプリング値とインパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出してもよい。
Referring to FIG. 14, the
たとえば、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓにインパルス波形が含まれていない場合、演算値Ｙ（ｔｋ）はゼロに近い値となる。一方で、時刻ｔｍから時刻ｔｍ＋Ｔ１までの期間Ｔ１におけるデジタル信号Ｓにインパルス波形が含まれている場合、演算値Ｙ（ｔｍ）はある程度大きな値となる。 For example, if the digital signal S during the period T1 from time tk to time tk+T1 does not include an impulse waveform, the calculated value Y(tk) will be a value close to zero. On the other hand, when the digital signal S in the period T1 from time tm to time tm+T1 includes an impulse waveform, the calculated value Y(tm) becomes a somewhat large value.
検出部３２０は、算出した演算値Ｙ（ｔ）に基づいて、部分放電を検出する。たとえば、記憶部３４０は、部分放電の検出に用いる演算値Ｙ（ｔ）のしきい値ＴｈＡを記憶している。検出部３２０は、演算値Ｙ（ｔ）としきい値ＴｈＡとを比較し、演算値Ｙ（ｔ）がしきい値ＴｈＡ以上である場合、部分放電が発生していると判断する。
The
たとえば、検出部３２０は、部分放電を検出すると、部分放電の検出結果を示す検出情報を生成し、生成した検出情報をデータ処理部２１０へ出力する。
For example, upon detecting a partial discharge, the
検出部３２０は、部分放電によるインパルス信号のレベルを算出する。より詳細には、たとえば、記憶部３４０は、ＬＮＡ３０２のゲイン、およびＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比を記憶している。検出部３２０は、ＡＧＣアンプ３０５のゲインがモニタ可能である場合、記憶部３４０からＬＮＡ３０２のゲインおよび選択したＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比を取得し、ＬＮＡ３０２のゲイン、ＡＧＣアンプ３０５のゲイン、選択したＢＰＦ３１２のインパルス応答特性の入出力比、および演算値Ｙ（ｔ）に基づいて、部分放電によるインパルス信号のレベルを算出する。
The
また、検出部３２０は、地中ケーブル１０の導体７１に印加されている高圧電圧における、部分放電によるインパルス信号の位相（以下、インパルス位相とも称する。）を算出する。より詳細には、データ処理部２１０は、たとえば、地中ケーブル１０に取り付けられた上述したような電源コイルを介して、導体７１を通して流れる電流による誘導電流の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの波形を検出する。データ処理部２１０は、検出した波形に基づいて、導体７１に印加されている高圧電圧の波形のゼロクロス点を検出する。
The
データ処理部２１０は、検出したゼロクロス点のタイミングを示すゼロクロス情報を生成して検出部３２０へ出力する。検出部３２０は、受けたゼロクロス情報および部分放電によるインパルス信号の発生タイミングに基づいて、インパルス位相を算出する。なお、通信装置５００におけるデータ処理部２１０は、導体７１に印加されている高圧電圧に関する情報たとえば上記ゼロクロス情報を、地上接続部４３における通信装置５００Ｃ経由でたとえば中央監視装置１０３から受信する構成であってもよい。
The
検出部３２０は、検出した部分放電によるインパルス信号のレベル、およびインパルス位相等を含む部分放電情報を作成し、作成した部分放電情報を記憶部３４０に保存する。検出部３２０は、記憶部３４０に保存した部分放電情報に基づいて、たとえば機械学習の手法を用いてしきい値ＴｈＡを更新する。
The
図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置における通信帯域および検出帯域を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a communication band and a detection band in the communication device according to the first embodiment of the present invention.
図１５を参照して、たとえば、通信部２００が通信情報の伝送に用いる通信誘導電流の帯域と、放電検出部３００が部分放電の検出に用いる検出誘導信号の帯域とは異なる。
Referring to FIG. 15, for example, the band of the communication induced current used by
より詳細には、たとえば、通信部２００が通信情報の伝送に用いる通信誘導電流の帯域（以下、通信帯域とも称する。）は、たとえば１０ｋＨｚ以上４５０ｋＨｚ以下であり、放電検出部３００が部分放電の検出に用いる検出誘導信号の帯域（以下、検出帯域とも称する。）は、たとえば１．６ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下である。
More specifically, for example, the communication induced current band (hereinafter also referred to as communication band) used by the
具体的には、送信部２２０におけるＢＰＦ２５２および受信部２６０におけるＨＰＦ２７１は、通過帯域が１０ｋＨｚ以上であり、１０ｋＨｚ未満の周波数の成分を減衰させる一方、放電検出部３００のＨＰＦ３０１は、通過帯域が１．６ＭＨｚ以上であり、１．６ＭＨｚ未満の周波数の成分を減衰させる。
Specifically, the
たとえば、通信部２００および放電検出部３００は、通信情報の伝送および部分放電の検出を並行して行う。
For example, the
［変形例１］
図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置の変形例１における放電検出部の構成を示す図である。図１６では、放電検出部３００Ａに加えて、通信部２００における受信部２６０を示している。[Modification 1]
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the discharge detection section in
図１６を参照して、変形例１に係る放電検出部３００Ａは、図１２に示す放電検出部３００と比べて、ＡＤＣ３０３を含まず、フィルタ処理部３１０がＬＰＦ３１３を有する。より詳細には、放電検出部３００Ａは、ＨＰＦ３０１と、ＬＮＡ３０２と、ＦＦＴ処理部３０４と、フィルタ処理部３１０と、ＡＧＣアンプ３０５と、ＡＤＣ３０６と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。以下で説明する内容以外は図１２に示す放電検出部３００と同様である。
Referring to FIG. 16, a
フィルタ処理部３１０は、アナログスイッチ３１１と、ＢＰＦ３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１３とを有する。ＬＰＦ３１３のカットオフ周波数は、たとえば、ＡＤＣ３０６のサンプリング周波数の１／２以下の周波数である。
The
スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべきフィルタとしてＬＰＦ３１３を選択し、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先をＬＰＦ３１３に切り替える。
The
ＬＰＦ３１３は、アナログスイッチ３１１から受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させたアナログ信号をＡＧＣアンプ３０５へ出力する。
Of the frequency components of the analog signal received from the
ＡＧＣアンプ３０５は、ＡＤＣ３０６へのアナログ信号の出力レベルが一定となるように、ＬＰＦ３１３から受けた信号を増幅してＡＤＣ３０６へ出力する。
The
ＡＤＣ３０６は、ＡＧＣアンプ３０５から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４へ出力する。
ＦＦＴ処理部３０４は、ＡＤＣ３０６から受けたデジタル信号に対してＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号を検出部３２０へ出力する。
The
検出部３２０は、ＦＦＴ処理部３０４から受けたデジタル信号に基づいて、ＬＰＦ３１３が出力するアナログ信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルをスイッチ制御部３３０へ出力する。
The
スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択する。スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をアナログスイッチ３１１へ出力することにより、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先を、選択したＢＰＦ３１２に切り替える。スイッチ制御部３３０は、ＬＰＦ３１３を選択したことを示す選択情報を検出部３２０へ出力する。
Based on the frequency spectrum received from the
［変形例２］
通信装置５００は、ＣＴ１００を用いて得られた電力により動作する構成であってもよい。[Modification 2]
The
たとえば、通信装置５００は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流の誘導電流であって、通信装置５００によって送受信される通信信号の周波数帯とは異なる周波数帯の誘導電流を用いて動作する。
For example, the
より詳細には、地中ケーブル１０の遮蔽層７５には、通信装置５００が送信する信号による電流以外に、地中ケーブル１０の導体７１を流れる送電用の電流の影響による誘導電流であるシース電流が流れている。
More specifically, in addition to the current caused by the signal transmitted by the
通信システム５０１では、地中ケーブル１０においてＣＴ１００を設ける構成により、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れるシース電流を取り出すことができる。
In the
通信装置５００は、たとえば６０Ｈｚ以下の周波数の電流を通過させるフィルタを備える。通信装置５００は、取り出した各シース電流から、フィルタを用いて５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの低周波電流を取り出す。
そして、通信装置５００は、取り出した各低周波電流を整流して合成することにより、通信装置５００を動作させるのに十分な電源電流を生成する。通信装置５００は、生成した電源電流により動作する。
Then, the
なお、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、放電検出部３００における検出部３２０が、ＢＰＦ３１２の出力と当該ＢＰＦ３１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブルにおける部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部３００は、他の方法により部分放電を検出する構成であってもよい。
In the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
たとえば、図１２を参照して、放電検出部３００は、以下のような構成であってもよい。すなわち、ＨＰＦ３０１は、信号分配器１１０を介して受けたアナログ信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させたアナログ信号をＬＮＡ３０２へ出力する。ＬＮＡ３０２は、ＨＰＦ３０１から受けたアナログ信号を所定のゲインで増幅してＡＤＣ３０３へ出力する。
For example, referring to FIG. 12,
ＡＤＣ３０３は、ＬＮＡ３０２から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部３０４へ出力する。ＦＦＴ処理部３０４は、ＡＤＣ３０３から受けたデジタル信号に対してＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号を検出部３２０へ出力する。検出部３２０は、ＦＦＴ処理部３０４から受けたデジタル信号に基づいて、ＨＰＦ３０１が出力するアナログ信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルに基づいて、部分放電を検出する。
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、放電検出部３００におけるフィルタ処理部３１０は３つのＢＰＦ３１２を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。フィルタ処理部３１０は、２つ以下のＢＰＦ３１２を有する構成であってもよいし、４つ以上のＢＰＦ３１２を有する構成であってもよい。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置は、絶縁接続部４２および地上接続部４３に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。通信装置５００は、普通接続部４１に設けられる構成であってもよい。この場合、再び図３を参照して、普通接続部４１における通信装置５００のＣＴ１００は、遮蔽層７５に設けられた端子８１および接地ノード１３間を接続するケーブルがリングコア１０１を貫通するように取り付けられる。
Further, although the communication device according to the first embodiment of the present invention has a configuration in which the insulating
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、放電検出部３００において、記憶部３４０が、ＢＰＦ３１２の特性データとしてインパルス応答波形Ｉｍｐを記憶しており、検出部３２０が、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該インパルス応答波形Ｉｍｐとを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、以下のような構成であってもよい。すなわち、記憶部３４０は、ＢＰＦ３１２の通過帯域に含まれる周波数の正弦波の波形を記憶している。検出部３２０は、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該正弦波の波形とを乗算することにより演算値Ｙ（ｔ）を算出する。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, in the
また、以下のような構成であってもよい。すなわち、放電検出部３００において、記憶部３４０は、ＢＰＦ３１２の特性データとしてパルス応答特性以外の特性データを記憶している。検出部３２０は、デジタル信号Ｓと記憶部３４０における当該特性データとに基づいて部分放電を検出する。
Alternatively, the following configuration may be used. That is, in the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、通信情報の伝送および部分放電の検出を並行して行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。通信部２００および放電検出部３００は、通信情報の伝送および部分放電の検出を時分割で行う構成であってもよい。より詳細には、通信装置５００は、通信部２００による通信情報の伝送および放電検出部３００による部分放電の検出を時間的に交互に行う。
Further, although the communication device according to the first embodiment of the present invention has a configuration in which transmission of communication information and detection of partial discharge are performed in parallel, the present invention is not limited to this. The
この場合、たとえば、データ処理部２１０は、各通信装置５００による通信信号の送信タイミング、および検出部３２０による部分放電の検出タイミングを制御する。より詳細には、たとえば、通信システム５０１におけるいずれか１つの通信装置５００におけるデータ処理部２１０は、各通信装置５００による通信信号の送信タイミングを示す同期情報を通信情報として含む通信データを生成し、送信部２２０および信号分配器１１０を介して他の通信装置５００へ送信する。各通信装置５００は、上記同期情報の示すタイミングにおいて通信信号を送信する。
In this case, for example, the
また、データ処理部２１０は、部分放電の検出タイミングを示す同期信号を生成し、生成した同期信号を検出部３２０へ出力する。検出部３２０は、上記同期信号の示すタイミングにおいて部分放電の検出を行う。このように、データ処理部２１０が、通信信号の送信タイミングと部分放電の検出タイミングとを制御して異ならせることにより、通信部２００による通信情報の伝送および放電検出部３００による部分放電の検出が時分割で行われる。
Further, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、通信部２００の通信帯域が１０ｋＨｚ以上４５０ｋＨｚ以下であり、放電検出部３００の検出帯域が１．６ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下であるとしたが、これに限定するものではない。通信部２００の通信帯域および放電検出部３００の検出帯域は、一部または全部が重複していてもよい。この場合、たとえば、通信装置５００は、上述のように、通信部２００による通信情報の伝送および放電検出部３００による部分放電の検出を時間的に交互に行う。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the communication band of the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、地上接続部４３における通信装置５００Ｃが通信部２００および放電検出部３００を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。地上接続部４３における通信装置５００Ｃは、通信部２００を備える一方、放電検出部３００を備えない構成であってよい。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、電磁結合部１２０は、地上接続部４３および絶縁接続部４２などの地中ケーブル１０の接続部において遮蔽層７５と電磁結合する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電磁結合部１２０は地中ケーブル１０における接続部以外の部分において遮蔽層７５と電磁結合する構成であってもよい。
Furthermore, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、データ処理部２１０は、センサ１４から受信した計測情報を通信情報として含む通信データを生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。データ処理部２１０は、放電検出部３００から受けた検出情報を通信情報として含む通信データを生成する一方、センサ１４から受信した計測情報を含む通信データを生成しない構成であってもよい。
Furthermore, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、データ処理部２１０が、自己の通信装置５００のＩＤ情報を通信情報の一部として含む通信データを生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。データ処理部２１０は、ＩＤ情報を含まない通信データを生成する構成であってもよい。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５に代えて、自動利得制御機能を有しない通常のアンプを含む構成であってもよい。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the
また、放電検出部３００は、ＡＧＣアンプ３０５に代えて、外部からゲインを調整可能なアンプを含む構成であってもよい。この場合、たとえば、検出部３２０は、所定期間たとえば導体７１に印加されている高圧電圧の数周期分の期間におけるデジタル信号Ｓの最大値に応じてゲイン制御信号を生成し、生成したゲイン制御信号を上記アンプへ出力することにより、上記アンプのゲインを調整する。
Further, the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、放電検出部３００において、スイッチ制御部３３０が、３つのＢＰＦ３１２の中から、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき１つのＢＰＦ３１２を選択し、検出部３２０が、選択されたＢＰＦ３１２の出力すなわちＡＤＣ３０６を介して受けたデジタル信号Ｓと対応のインパルス応答波形Ｉｍｐとを用いた演算により、部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、以下のような構成であってもよい。すなわち、スイッチ制御部３３０が、アナログスイッチ３１１によるアナログ信号の出力先とすべき２つ以上のＢＰＦ３１２を選択する。検出部３２０が、選択されたＢＰＦ３１２ごとに、デジタル信号Ｓと対応のインパルス応答波形Ｉｍｐとを用いた演算を行い、それぞれの演算結果に基づいて部分放電を検出する。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, in the
ところで、簡易な構成で地中ケーブルにおける部分放電の検出結果を伝送することが可能な技術が望まれる。 By the way, there is a need for a technology that can transmit detection results of partial discharges in underground cables with a simple configuration.
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置は、地中ケーブル１０を備える電力系統に用いられる。通信部２００は、通信情報を含む通信信号を出力する。誘導結合部は、通信部２００からの通信信号を誘導結合により通信誘導電流として地中ケーブル１０の遮蔽層７５へ出力するとともに、遮蔽層７５を流れる電流の変化、または遮蔽層７５の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得して放電検出部３００へ出力する。放電検出部３００は、誘導結合部から受けた検出誘導信号に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。
On the other hand, the communication device according to the first embodiment of the present invention is used in a power system including the underground cable 10.
このように、通信信号を誘導結合により通信誘導電流として遮蔽層７５へ出力するとともに、遮蔽層７５を流れる電流の変化、または遮蔽層７５の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得し、取得した検出誘導信号に基づいて地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成により、たとえば、部分放電の検出結果を、通信情報として地中ケーブル１０の遮蔽層７５を介して伝送することができる。これにより、たとえば、無線による通信情報の送受信が困難な地中において、部分放電の検出結果の情報を良好に伝送することができる。
In this way, a communication signal is outputted as a communication induced current to the
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置では、簡易な構成で地中ケーブル１０における部分放電の検出結果を伝送することができる。 Therefore, the communication device according to the first embodiment of the present invention can transmit the detection results of partial discharge in the underground cable 10 with a simple configuration.
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置は、通信誘導電流の帯域と、検出誘導信号の帯域とが異なる。 Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, the band of the communication induced current and the band of the detected induced signal are different.
このような構成により、通信部２００による通信情報の伝送と、放電検出部３００による部分放電の検出とを並行して行うことができ、通信処理を行うタイミングおよび検出処理を行うタイミングの関係を調整する必要がないため、通信処理および検出処理を簡略化することができる。
With this configuration, transmission of communication information by the
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信装置は、電力系統において複数の地中ケーブル１０が接続され、誘導結合部は、地中ケーブル１０の接続部において遮蔽層７５と誘導結合する。
Further, in the communication device according to the first embodiment of the present invention, a plurality of underground cables 10 are connected in the power system, and the inductive coupling portion is inductively coupled to the
このように、地中ケーブルの接続部において検出誘導信号を検出し、当該検出誘導信号に基づいて部分放電を検出する構成により、地中ケーブル１０が接続部を有する電力系統において、地中ケーブル１０の部分放電をより正確に検出することができる。 In this way, with the configuration in which the detection guidance signal is detected at the connection part of the underground cable and partial discharge is detected based on the detection guidance signal, the underground cable 10 can be partial discharge can be detected more accurately.
また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置は、地中ケーブル１０を備える電力系統に用いられる。誘導結合部は、地中ケーブル１０の遮蔽層７５を通して流れる電流を検出する。放電検出部３００は、誘導結合部によって検出された電流である検出電流に基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。放電検出部３００は、検出電流に基づくアナログ信号を受けるＢＰＦ３１２と、ＢＰＦ３１２の特性データを記憶する記憶部３４０とを含む。放電検出部３００は、ＢＰＦ３１２の出力と、記憶部３４０における特性データとに基づいて、部分放電を検出する。
Further, the partial discharge detection device according to the first embodiment of the present invention is used in a power system including the underground cable 10. The inductive coupling detects the current flowing through the
このように、遮蔽層７５を通して流れる電流に基づくアナログ信号を受けるＢＰＦ３１２の出力と、ＢＰＦ３１２の特性データとに基づいて部分放電を検出する構成により、当該アナログ信号における、当該特性データに応じた波形の有無を検知することができる。これにより、たとえば、遮蔽層７５を通して流れる電流に含まれるノイズ成分の影響を低減しながら、部分放電による電流波形を検知することができる。
In this way, with the configuration in which partial discharge is detected based on the output of the BPF 312 that receives an analog signal based on the current flowing through the
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、地中ケーブル１０における部分放電をより正確に検出することができる。また、一般的に、部分放電によるインパルス信号をデジタル信号処理によって検出するためには、たとえば数ＧＨｚのサンプリング周波数での高速サンプリングが可能なＡＤＣが必要となる。これに対して、上記アナログ信号を、ＢＰＦ３１２を介して解析する構成により、ＢＰＦ３１２の通過帯域に対応した比較的低速なＡＤＣを使用可能となり、製造コストを低減することができる。 Therefore, the partial discharge detection device according to the first embodiment of the present invention can detect partial discharge in the underground cable 10 more accurately. Further, in general, in order to detect an impulse signal caused by a partial discharge by digital signal processing, an ADC capable of high-speed sampling at a sampling frequency of several GHz, for example, is required. On the other hand, the configuration in which the analog signal is analyzed via the BPF 312 makes it possible to use a relatively low-speed ADC that corresponds to the passband of the BPF 312, thereby reducing manufacturing costs.
また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、記憶部３４０は、特性データとして、ＢＰＦ３１２のパルス応答特性を記憶する。
Further, in the partial discharge detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、部分放電によって多く発生するパルス状の電流波形を良好に検知可能な検出装置を実現することができる。 With such a configuration, it is possible to realize a detection device that can satisfactorily detect pulse-like current waveforms that often occur due to partial discharge.
また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００は、通過帯域が互いに異なる複数のＢＰＦ３１２を含む。記憶部３４０は、複数のＢＰＦ３１２の各々の特性データを記憶している。放電検出部３００は、少なくともいずれか１つのＢＰＦ３１２の出力と、対応の特性データとに基づいて部分放電を検出する。
Furthermore, in the partial discharge detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、たとえば地中ケーブル１０の敷設環境に応じた適切なＢＰＦ３１２を選択して部分放電を検出することができる。これにより、多様な環境下において部分放電をより正確に検出することができる。 With such a configuration, partial discharge can be detected by selecting an appropriate BPF 312 according to the installation environment of the underground cable 10, for example. Thereby, partial discharge can be detected more accurately under various environments.
また、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出装置では、放電検出部３００は、電流検出部１２０によって検出された検出電流に基づいて複数のＢＰＦ３１２の中からいずれか１つのＢＰＦ３１２を選択し、選択したＢＰＦ３１２の出力と、対応の特性データとに基づいて部分放電を検出する。
Further, in the partial discharge detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、たとえば、複数のＢＰＦ３１２の各々の通過帯域のうち、遮蔽層７５を通して流れる電流においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を有するＢＰＦ３１２を選択することにより、部分放電をより正確に検出することができる。
With such a configuration, partial discharge can be detected more accurately by selecting, for example, a BPF 312 having a pass band with the least noise component in the current flowing through the
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, other embodiments of the present invention will be described using the drawings. In addition, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る通信装置と比べて、通信部２００の受信部２６０と放電検出部４００とが一部の構成を共有している通信装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る通信装置と同様である。<Second embodiment>
The present embodiment relates to a communication device in which the
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る通信装置における放電検出部の構成を示す図である。図１７では、放電検出部４００に加えて、通信部２００における受信部２６０を示している。たとえば、通信部２００および放電検出部４００は、１つの半導体集積回路に含まれる。
FIG. 17 is a diagram showing the configuration of a discharge detection section in a communication device according to a second embodiment of the present invention. In addition to the
図１７を参照して、通信部２００における受信部２６０は、ＨＰＦ２７１と、受信アンプ２７２と、ＡＤＣ２７３と、復調部２８０と、ＦＥＣデコーダ２９０とを有する。復調部２８０は、ＦＦＴ処理部２８１と、デモジュレータ２８２とを有する。
Referring to FIG. 17, receiving
放電検出部４００は、フィルタ処理部４１０と、検出部３２０と、スイッチ制御部３３０と、記憶部３４０とを含む。
The
フィルタ処理部４１０は、スイッチ４１１と、デジタルフィルタであるＢＰＦ４１２Ａ，４１２Ｂ，４１２Ｃとを有する。以下、ＢＰＦ４１２Ａ，４１２Ｂ，４１２Ｃの各々をＢＰＦ４１２とも称する。
The
ＦＦＴ処理部２８１、検出部３２０、スイッチ制御部３３０およびフィルタ処理部４１０の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。また、ＦＦＴ処理部２８１、検出部３２０、スイッチ制御部３３０およびフィルタ処理部４１０の各々の機能の一部または全部は、たとえば、ＣＰＵおよびＤＳＰ等のプロセッサをソフトウェアで動作させることにより実現される。
Part or all of the
ＨＰＦ２７１は、信号分配器１１０を介して受けた通信信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させた通信信号を受信アンプ２７２へ出力する。
The
受信アンプ２７２は、ＨＰＦ２７１から受けた通信信号を所定のゲインで増幅し、増幅した通信信号をＡＤＣ２７３へ出力する。
The receiving
ＡＤＣ２７３は、受信アンプ２７２から受けたアナログ信号である通信信号をデジタル信号に変換してＦＦＴ処理部２８１および放電検出部４００におけるＢＰＦ４１２へ出力する。
The
ＦＦＴ処理部２８１は、ＡＤＣ２７３から受けたデジタル信号に対してＯＦＤＭ方式におけるＦＦＴ等の信号処理を行い、処理後のデジタル信号をデモジュレータ２８２および放電検出部４００における検出部３２０へ出力する。
The
放電検出部４００における検出部３２０は、ＦＦＴ処理部２８１から受けたデジタル信号に基づいて、ＨＰＦ２７１が出力する通信信号の周波数スペクトルを生成し、生成した周波数スペクトルをスイッチ制御部３３０へ出力する。
The
３つのＢＰＦ４１２の通過帯域は、それぞれ異なる。たとえば、ＢＰＦ４１２Ａの通過帯域は５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ４１２Ｂの通過帯域は１０ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ未満であり、ＢＰＦ４１２Ｃの通過帯域は１５ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である。
The three BPFs 412 have different passbands. For example, the passband of the
ＢＰＦ４１２は、ＡＤＣ２７３から受けたデジタル信号の周波数成分のうち、自己の通過帯域外の成分を減衰させたデジタル信号をスイッチ４１１へ出力する。
The BPF 412 attenuates the frequency components of the digital signal received from the
スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ制御信号を生成し、生成したスイッチ制御信号をスイッチ４１１へ出力することにより、スイッチ４１１を切り替える。
The
スイッチ４１１は、ＢＰＦ４１２から受けたデジタル信号を選択的に検出部３２０へ出力する。より詳細には、スイッチ４１１は、スイッチ制御部３３０から受けたスイッチ制御信号に応じて、ＢＰＦ４１２Ａから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するか、ＢＰＦ４１２Ｂから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するか、またはＢＰＦ４１２Ｃから受けたデジタル信号を検出部３２０へ出力するかを切り替える。
The
スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ４１２の中から、スイッチ４１１を介して検出部３２０へデジタル信号を出力する１つのＢＰＦ４１２を選択する。より詳細には、スイッチ制御部３３０は、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ２７３から出力されるデジタル信号においてノイズ成分が最も少ない通過帯域を判断し、当該通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。
The
たとえば、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ２７３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。
For example, based on the frequency spectrum received from the
ここで、部分放電による電流波形はインパルス波形である。上記周波数スペクトルにおけるインパルス波形の成分は、各ＢＰＦ４１２の通過帯域において等しく広がっているため、インパルス波形の成分によって生じる各通過帯域におけるスペクトルレベルの差は無視できるほど小さい。したがって、上記周波数スペクトルに基づいて、３つのＢＰＦ４１２の各々の通過帯域のうち、ＡＤＣ２７３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域を、ノイズ成分が最も少ない通過帯域とみなすことができる。
Here, the current waveform due to partial discharge is an impulse waveform. Since the impulse waveform components in the frequency spectrum are spread equally in the passbands of each BPF 412, the difference in spectral level in each passband caused by the impulse waveform components is negligibly small. Therefore, based on the frequency spectrum, among the passbands of each of the three BPFs 412, the passband in which the value of the digital signal output from the
スイッチ制御部３３０は、スイッチ制御信号をスイッチ４１１へ出力することにより、スイッチ４１１を介して検出部３２０へデジタル信号を出力するＢＰＦ４１２を、選択したＢＰＦ４１２に切り替える。
The
たとえば、スイッチ制御部３３０は、定期的または不定期に、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてＢＰＦ４１２を選択し、選択結果に応じてスイッチ４１１を切り替える。
For example, the
なお、スイッチ制御部３３０は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいてスイッチ４１１を切り替える構成に限らず、検出部３２０がスイッチ４１１から受けるデジタル信号を定期的または不定期に監視し、デジタル信号の値すなわちデジタル信号に含まれるノイズ成分の量の変化に基づいてスイッチ４１１を切り替える構成であってもよい。
Note that the
検出部３２０は、スイッチ４１１の出力と、スイッチ制御部３３０が選択したＢＰＦ４１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する。検出部３２０による部分放電の検出方法の詳細は、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。
The
また、スイッチ制御部３３０およびスイッチ４１１に代えて、ＢＰＦ４１２の検出部３２０への出力を制御するＢＰＦ制御部を用いてもよい。すなわち、ＢＰＦ制御部は、検出部３２０から受けた周波数スペクトルに基づいて、ＡＤＣ２７３から出力されるデジタル信号の値が最も小さい通過帯域に対応するＢＰＦ４１２を選択する。ＢＰＦ制御部は、各ＢＰＦ４１２へ制御信号を出力することにより、選択したＢＰＦ４１２に検出部３２０へのデジタル信号の出力を開始させ、他のＢＰＦ４１２に検出部３２０へのデジタル信号の出力を停止させる。
Furthermore, instead of the
また、検出部３２０は、スイッチ４１１の出力とＢＰＦ４１２の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検出部３２０は、たとえば、作成した周波数スペクトルの一部を抽出し、抽出したスペクトルと、当該スペクトルの周波数帯域の物性に関する特性データとに基づいて、地中ケーブル１０における部分放電を検出する構成であってもよい。
Further, although the
たとえば、通信部２００の通信帯域の少なくとも一部は、放電検出部４００の検出帯域と重複している。
For example, at least a portion of the communication band of the
図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る通信装置における受信部および放電検出部の動作タイミングを示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing the operation timing of the receiving section and the discharge detecting section in the communication device according to the second embodiment of the present invention.
図１８を参照して、たとえば、通信部２００および放電検出部４００は、通信情報の伝送および部分放電の検出を時分割で行う。
Referring to FIG. 18, for example,
より詳細には、通信装置５００は、通信部２００による通信情報の伝送と、放電検出部４００による部分放電の検出とを時間的に交互に行う。
More specifically, the
上記のように、本発明の第２の実施の形態に係る通信装置では、通信部２００および放電検出部４００は、通信情報の伝送および部分放電の検出を時分割で行う。
As described above, in the communication device according to the second embodiment of the present invention, the
このような構成により、通信部２００が通信情報の伝送に用いる通信誘導電流の帯域と、放電検出部４００が部分放電の検出に用いる検出誘導信号の帯域とを分ける必要がないため、通信部２００の受信部２６０および放電検出部４００におけるフィルタ回路およびアナログ／デジタル変換回路等を共通化することができる。
With such a configuration, there is no need to separate the band of the communication induced current used by the
また、各ユニットの一部または全部のソフトウェア処理に用いるプロセッサを共通化することができるため、コストを低減することができる。 Further, since a processor used for software processing of part or all of each unit can be shared, costs can be reduced.
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る通信装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 The other configurations and operations are similar to those of the communication device according to the first embodiment, so detailed explanations will not be repeated here.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiments should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that equivalent meanings and all changes within the scope of the claims are included.
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
地中ケーブルを備える電力系統に用いられる通信装置であって、
前記地中ケーブルの遮蔽層と電磁結合する電磁結合部と、
前記遮蔽層を介して通信情報を伝送する通信部と、
前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記通信部は、前記電磁結合部の電磁結合により前記遮蔽層を通して流れる誘導電流である通信誘導電流を用いて、通信情報を伝送し、
前記放電検出部は、前記電磁結合部から受けた、前記遮蔽層を通して流れる電流の誘導電流である検出誘導電流に基づいて、前記部分放電を検出し、
前記放電検出部は、
前記検出誘導電流に基づく信号を受けるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの特性に関する特性データを記憶する記憶部とを含み、
前記放電検出部は、前記バンドパスフィルタの出力と、前記記憶部における前記特性データとに基づいて、前記部分放電を検出する、通信装置。The above description includes the features noted below.
[Additional note 1]
A communication device used in a power system equipped with an underground cable,
an electromagnetic coupling part that electromagnetically couples with the shielding layer of the underground cable;
a communication unit that transmits communication information via the shielding layer;
and a discharge detection unit that detects partial discharge in the underground cable,
The communication unit transmits communication information using a communication induced current that is an induced current flowing through the shielding layer due to electromagnetic coupling of the electromagnetic coupling unit,
The discharge detection unit detects the partial discharge based on a detected induced current, which is an induced current of a current flowing through the shielding layer, received from the electromagnetic coupling unit,
The discharge detection section includes:
a bandpass filter receiving a signal based on the detected induced current;
a storage unit that stores characteristic data regarding characteristics of the bandpass filter;
The communication device, wherein the discharge detection section detects the partial discharge based on the output of the bandpass filter and the characteristic data in the storage section.
［付記２］
地中ケーブルを備える電力系統に用いられる通信装置であって、
前記地中ケーブルの遮蔽層と電磁結合する電磁結合部と、
前記遮蔽層を介して通信情報を伝送する通信部と、
前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記通信部は、前記電磁結合部の電磁結合により前記遮蔽層を通して流れる誘導電流である通信誘導電流を用いて、前記通信情報を伝送し、
前記放電検出部は、前記電磁結合部から受けた、前記遮蔽層を通して流れる電流の誘導電流である検出誘導電流に基づいて、前記部分放電を検出する、通信装置。[Additional note 2]
A communication device used in a power system equipped with an underground cable,
an electromagnetic coupling part that electromagnetically couples with the shielding layer of the underground cable;
a communication unit that transmits communication information via the shielding layer;
and a discharge detection unit that detects partial discharge in the underground cable,
The communication unit transmits the communication information using a communication induced current that is an induced current flowing through the shielding layer due to electromagnetic coupling of the electromagnetic coupling unit,
In the communication device, the discharge detection section detects the partial discharge based on a detected induced current that is an induced current of a current flowing through the shielding layer, which is received from the electromagnetic coupling section.
１０ 地中ケーブル
１１ ケーブル端末
１２ ワイヤ
１３ 接地ノード
１４ センサ
１５ 接地ノード
３１ マンホール
４１ 普通接続部
４２ 絶縁接続部
４３ 地上接続部
５３ 導電ケーブル
７１ 導体
７２ 内部半導電層
７３ 絶縁体
７４ 外部半導電層
７５ 遮蔽層
７６ シース
７７ 絶縁筒
８１ 端子
１００ ＣＴ
１０１ リングコア
１０２ 巻線
１０３ 中央監視装置
１０５Ａ、１０５Ｂ 金属箔電極
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 信号分配器
１２０ 電磁結合部
１２１ 静電結合部
２００ 通信部
２１０ データ処理部
２２０ 送信部
２３０ ＦＥＣエンコーダ
２３１ スクランブラ
２３２ エンコーダ
２３３ インターリーバ
２４０ 変調部
２４１ マッパ
２４２ ＩＦＦＴ処理部
２５１ ＤＡＣ
２５２ ＢＰＦ
２５３ 送信アンプ
２６０ 受信部
２７１ ＨＰＦ
２７２ 受信アンプ
２７３ ＡＤＣ
２８０ 復調部
２８１ ＦＦＴ処理部
２８２ デモジュレータ
２９０ ＦＥＣデコーダ
２９１ デインターリーバ
２９２ デコーダ
２９３ デスクランブラ
３００ 放電検出部
３０１ ＨＰＦ
３０２ ＬＮＡ
３０３ ＡＤＣ
３０４ ＦＦＴ処理部
３０５ ＡＧＣアンプ
３０６ ＡＤＣ
３１０ フィルタ処理部
３１１ アナログスイッチ
３１２ ＢＰＦ
３１３ ＬＰＦ
３２０ 検出部
３３０ スイッチ制御部
３４０ 記憶部
４００ 放電検出部
４１０ フィルタ処理部
４１１ スイッチ
４１２ ＢＰＦ
５００ 通信装置
５０１ 通信システム
５０２ 送電システム
10 Underground cable 11
101
252 BPF
253
272
280
302 LNA
303 ADC
304
310
313 LPF
320
500
Claims (6)
通信情報を含む通信信号を出力する通信部と、
前記通信部からの前記通信信号を誘導結合により通信誘導電流として前記地中ケーブルの遮蔽層へ出力するとともに、前記遮蔽層を流れる電流の変化、または前記遮蔽層の電位の変化を誘導結合により検出誘導信号として取得して出力する誘導結合部と、
前記誘導結合部から受けた前記検出誘導信号に基づいて、前記地中ケーブルにおける部分放電を検出する放電検出部とを備え、
前記誘導結合部は、
前記遮蔽層と誘導結合するカレントトランスまたは金属箔電極と、
前記カレントトランスまたは金属箔電極と前記通信部および前記放電検出部との間に接続される信号分配器とを含む、通信装置。 A communication device used in a power system equipped with an underground cable,
a communication unit that outputs a communication signal including communication information;
Outputting the communication signal from the communication unit as a communication induced current to the shielding layer of the underground cable by inductive coupling, and detecting a change in the current flowing through the shielding layer or a change in the potential of the shielding layer by inductive coupling. an inductive coupling unit that obtains and outputs an inductive signal;
a discharge detection unit that detects partial discharge in the underground cable based on the detection guidance signal received from the inductive coupling unit ,
The inductive coupling part is
a current transformer or metal foil electrode inductively coupled to the shielding layer;
A communication device including a signal distributor connected between the current transformer or the metal foil electrode, the communication section, and the discharge detection section.
前記検出誘導信号の帯域は、１．６ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下である、請求項１に記載の通信装置。The communication device according to claim 1, wherein the detection guidance signal has a band of 1.6 MHz or more and 50 MHz or less.
前記放電検出部は、前記検出誘導信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記デジタル信号の帯域制限を行うＢＰＦとを含み、The discharge detection unit includes an ADC that converts the detection induction signal into a digital signal, and a BPF that limits the band of the digital signal,
前記通信部および前記放電検出部は、前記ＡＤＣを共用する、請求項１または請求項２に記載の通信装置。The communication device according to claim 1 or 2, wherein the communication unit and the discharge detection unit share the ADC.
前記放電検出部は、通過帯域の異なる複数の前記ＢＰＦを含み、前記ＦＦＴ処理部から受けた前記ＦＦＴ処理後の前記デジタル信号に基づいて、前記ＢＰＦを選択する処理を行う、請求項３に記載の通信装置。The discharge detection section includes a plurality of the BPFs having different passbands, and performs a process of selecting the BPF based on the digital signal after the FFT processing received from the FFT processing section. communication equipment.
前記誘導結合部は、前記地中ケーブルの接続部において前記遮蔽層と誘導結合する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信装置。 A plurality of the underground cables are connected in the power system,
The communication device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the inductive coupling portion is inductively coupled to the shielding layer at a connection portion of the underground cable.
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