JP4155356B2 - 架空送電線の異常振動検知機構 - Google Patents

Description

この発明は、架空送電線に発生するギャロッピング、スリートジャンプ等の異常振動を検知するための異常振動検知機構に関するものである。

鉄塔間に架設されている架空送電線は、自然風、氷雪の付着や脱落によって、種々の態様で振動する。その内、ギャロッピング現象は、鉄塔への動的な不平均張力を発生させ、設備の損傷や事故の発生原因となる。ギャロッピング現象による事故は、断線を伴い、長時間の供給支障となる場合もあり、事故発生箇所の早期特定が必要である。また、系統事故や設備事故に至らないギャロッピング現象であっても、鉄塔ボルトの抜出の設備被害が生じることがあり、ギャロッピング現象を検知することの必要性は極めて高い。

そこで、特許文献１のギャロッピング検知機構においては、張力変動検出センサと振れ角検出センサとを使用し、張力変動検出センサによって張力変動が最も顕著に現れる振動周波数を求め、また振れ角検出センサによって振幅変位を求めることによりギャロッピング現象の発生を検知している。また、鉄塔などの固定点にセンサを設置し、上下振動する架線金具に伝達棒を受治具を介して取付け、伝達棒の変位をセンサで検出することによりギャロッピング現象を検知する手法も公知である。
特許第３２１７２０５号公報

ところで、上記特許文献１のギャロッピング検知機構においては、２種類のセンサを使用すること、及び得られたデータの解析を監視局内のコンピュータで行っていることから、検知装置の付設に多くの手数を要し、また装置自体も高価なものとなっていた。上記公知の検知方法においても、３種類の治具（取付点治具、伝達棒、受治具）を必要とし、これら冶具の取付けに際しては、捩じれ現象による誤動作を防ぐため、回転の中心を極力、耐張装置の中心軸に配置する等の工夫が必要であった。従って、取付け作業に極めて多くの手数を要していた。

この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、既存の設備への取付け作業を容易に行うことが可能であり、また安価に構成可能な架空送電線の異常振動検知機構を提供することにある。

そこで、請求項１の架空送電線の異常振動検知機構は、ギャロッピング等の異常振動を検知する異常振動検知手段１０と、ギャロッピング等の異常振動が検知されたことを発光表示する表示手段１１とを単一のケーシング１２に収納して成る本体部Ｈを備えると共に、さらに本体部Ｈに電力を供給する電源部Ｄを備え、上記本体部Ｈを収納したケーシング１２を、架空送電線を支持する耐張装置等３０における架空送電線との連動部分３１に取付け、上記ケーシング１２は、取付状態において、表示手段１１が下方を向いて地上から視覚により確認できるように構成され、また、上記電源部Ｄは、太陽電池２１を含み、かつ鉄塔に取付けられており、上記表示手段１１は、点滅表示を行うと共に、電源部Ｄからの給電が停止しても表示状態を維持し、電源部Ｄが復帰すると、表示手段１１が再点灯することを特徴としている。

請求項２の架空送電線の異常振動検知機構は、さらに、上方に向いた上記同様の表示手段を付加したことを特徴としている。

請求項３の架空送電線の異常振動検知機構は、上記異常振動検知手段１０は、ジャイロセンサ１を含み、このジャイロセンサ１で上記架空送電線との連動部分３１の上下振動を検出し、特定周波数帯の振動の出力が規定値以上になったときに、ギャロッピング等の異常振動が発生したことを検知することを特徴としている。

請求項４の架空送電線の異常振動検知機構は、上記特定周波数帯は、０．１Ｈｚ以上で、１．０Ｈｚ以下の周波数帯であることを特徴としている。

請求項５の架空送電線の異常振動検知機構は、上記規定値を変更する規定値変更手段を備えていることを特徴としている。

請求項１の架空送電線の異常振動検知機構では、ギャロッピング等の異常振動を検知する異常振動検知手段１０と、ギャロッピング等の異常振動が検知されたことを発光表示する表示手段１１とを有する本体部Ｈを、架空送電線を支持する耐張装置３０における架空送電線との連動部分３１に一括して取付けているので、取付け作業を容易化できる。また、上記本体部Ｈを単一のケーシング１２に収納したので、その取扱いが容易になり、高所での取付作業能率を向上できる。さらに、電源部Ｄが、太陽電池２１を含み、本体部Ｈの近傍の鉄塔に取付けられているので、地上から電源を供給するような場合に比較して、取付作業は容易となる。また、表示手段が下方を向いているので、ギャロッピング等の異常振動現象の発生の有無を地上から視覚により確認でき、ヘリコプターを使用して空中から確認するよような場合に比較して、使用上の利便性が向上する。しかも、表示手段が点滅表示を行うので、視覚性が向上し、確認作業を容易、かつ確実に行えることになる。さらに、表示手段の表示状態が維持されるので、長期間の非日射により、表示手段が非表示状態になっても、日射により太陽電池２１が復帰すると、表示手段は再点灯する。

請求項２の架空送電線の異常振動検知機構では、積雪が激しく入山不可能な場所でもヘリコプター巡視による確認が可能となる。

請求項３の架空送電線の異常振動検知機構では、異常振動検知手段１０が、ジャイロセンサ１を有している。このジャイロセンサ１は、狙った方向の角速度しか検出しないため、方向さえ間違わなければよいので、取付作業を容易化できる。また、ジャイロセンサ１を使用し、目的とする方向の角速度のみを検出するので、風等によって生ずる捩じれ方向の角速度を除外し、誤作動を防止でき、検知精度を向上できる。

請求項４の架空送電線の異常振動検知機構では、主として０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚの特定周波数帯の振動を取り出すことができるので、微風振動や乱流振動等の影響を取り除くことができる。従って、誤作動を防止でき、検知精度を向上できる。

請求項５の架空送電線の異常振動検知機構では、ギャロッピング等の異常振動現象の発生を検知するための規定値を変更する規定値変更手段を備えているので、状況に応じた規定値の設定が行え、そのため検知精度を向上できる。

次に、この発明の架空送電線の異常振動検知機構の具体的な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明に基づく架空送電線の異常振動検知機構の実施形態の回路ブロック図を示す。図１において、１はジャイロセンサであって、このジャイロセンサ１の出力電圧が、ハイパスフィルタ２、及びローパスフィルタ３を経由して比較回路４に入力される。ジャイロセンサ１は、圧電振動形角速度センサであって、ある方向に振動（１次振動）する質量に角速度がつくと「コリオリ効果」でそれに直交する方向にも振動（２次振動）が発生することを利用したものである。上記比較回路４においては、その入力電圧が、レベル設定部５において設定されている規定値と比較され、入力電圧が規定値以上であるときに、ギャロッピング現象が発生したとして、比較回路４からラッチングリレー６へ出力される。ラッチングリレー６が動作すると、接点Ｒが閉じ、発信器７がフラッシュランプ８（例えば、高輝度青色発光ダイオード（ＬＥＤ））に接続され、フラッシュランプ８が点滅する。なお、図１において、９はカウンタであり、このカウンタ９によってギャロッピング現象の発生回数を計測している。上記において、ジャイロセンサ１、ハイパスフィルタ２、ローパスフィルタ３、比較回路、レベル設定部５でギャロッピング検知手段１０が構成され、またラッチングリレー６、発信器７、フラッシュランプ８、カウンタ９によって表示手段１１が構成されている。そして、上記ギャロッピング検知手段１０と表示手段１１とから成る本体部Ｈが、一括して、単一のケーシング１２に収納されている。

上記本体部Ｈに対しては、図１に示しているように、電源部Ｄから制御用電力が供給される。電源部Ｄは、太陽電池２１を備えており、太陽電池２１の出力が過充電防止回路２２を経由してニッケル水素電池２３と電源回路２４とに入力されている。そして、電源回路２４を経由して、制御用電力が本体部Ｈに供給される。上記電源部Ｄにおいては、太陽電池２１の出力により、ニッケル水素電池２３を充電したり、本体部Ｈに制御用電力を供給する。また、夜間等において、太陽電池２１が非出力の場合には、ニッケル水素電池２３から本体部Ｈに制御用電力を供給する。

上記本体部Ｈは、図２〜図４に示すように、架空送電線を鉄塔に支持する場合における鉄塔取付け側の金具３１、すなわち架空送電線（がいし連）と連動して上下振れ振動が検出し易い部分３１に、簡単な取付冶具３２、あるいは磁石を利用して取付ける。図２は、２連耐張装置３０において、鉄塔取付け側の金具３１に取付けた例を示し、また図３は、上記同様に、２連耐張装置３０において、鉄塔取付け側の金具３１に取付けた例を示し、図４は、４連耐張装置３０を鉄塔に取付けるための耐張装置取付金具３１に取付けた例を示している。各図において、３３はアークホーン、３４はがいし連をそれぞれ示している。この場合、上記ジャイロセンサ１は、鉄塔取付金具３１の裏面（下側面）にできるだけ密接するように、また上記表示手段１１のフラッシュランプ８は、ケーシング１２の裏面（下側面）に露出し、地上から観察可能に配置する。なお、電源部Ｄは、本体部Ｈの近傍の鉄塔、あるいは上記本体部Ｈと同様に鉄塔取付金具３１等に取付ける。

次に、上記バンドパスフィルタ（ハイパスフィルタ２とローパスフィルタ３との組合せ）における選択周波数帯の設定方法、及び上記レベル設定部５において設定されている規定値の設定方法について説明する。まず、送電線における各現象の特徴を、対比して表１に示す。

この表１からギャロッピング現象に関し、次の事項が明らかとなる。すなわち、ギャロッピング現象は、振動周波数帯が極めて狭く（主として０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚ）、また振幅が極めて大きな垂直楕円振動であるということである。そのため、上記したように、ジャイロセンサ１を、耐張装置３０の鉄塔取付け部で、上下方向に振動する架線金具３１に取付けている。また、上記理由から、バンドパスフィルタ（ハイパスフィルタ２とローパスフィルタ３との組合せ）における選択周波数帯を、主として０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚとして、サブスパン振動、微風振動、乱流振動、風による電線横振れ、着氷雪による電線垂れ込み等と区別できるようにしている。また、レベル設定部５における規定値の設定は、以下のようにして行う。まず、ギャロッピング設計手法に基づき、ギャロッピング発生時の電線（径間）振幅、張力変動を計算し、それに相当する耐張がいし装置取付け部分の上不振れ角を算出する。上記において求めた上下振れ角、及び上記周波数帯の角速度を求め、それに応じた出力電圧を算出する。出力電圧に応じて、レベル設定部５に設けている可変抵抗（規定値変更手段）を調整し、規定値を設定する。そして最後に、加振機により所定の角度と周波数を与え、可変抵抗を微調整する。

このような状態における上記架空送電線の異常振動検知機構の作動状態について説明する。まず、架空送電線が振動すると、ジャイロセンサ１によって、角速度に応じた電圧が出力される。バンドパスフィルタ（ハイパスフィルタ２とローパスフィルタ３との組合せ）においては、必要な周波数域以外の電圧波形がカットされる。比較回路４では、レベル設定部５において設定されている規定値と実際の動きとを比較し、設定レベル（規格値）を超えた時、電圧信号を出力する。比較回路４からの出力電圧を感知した場合、ラッチングリレー６が動作し、回路（接点Ｒ）を閉じる。回路が閉じたら、フラッシュランプ８（例えば、高輝度青色発光ダイオード（ＬＥＤ））が点灯する。フラッシュランプ８は、発振器７により、例えば、０．５Ｈｚで点滅させる。上記本体部Ｈの電源としては、太陽電池２１を用い、ニッケル水素電池２３を充電しながら使用する。なお、過充電を防止するために、過充電防止回路（充電制御器）２２を使用する。ラッチングリレー６は、一旦動作すると、接点Ｒを閉じた状態で維持するため、長期間の非日射により、ニッケル水素電池２３が過放電し、フラッシュランプ８が消燈しても、日射により太陽電池２１が復帰すると、ニッケル水素電池２３に充雷を開始し、フラッシュランプ８が再点灯する。このフラッシュランプ８の点灯状態は、強制的にリセットしない限り解除できないようになっている。

上記架空送電線の異常振動検知機構では、単一のケーシング１２に収納された本体部Ｈを、架空送電線を支持する耐張装置３０における架空送電線との連動部分３１に一括して取付けたので、高所での取付作業能率を向上できる。また、ジャイロセンサ１は、狙った方向の角速度しか検出しないため、方向さえ間違わなければよいので、取付作業を容易化できる。また、ジャイロセンサ１を使用し、目的とする方向の角速度のみを検出するので、風等によって生ずる捩じれ方向の角速度を除外し、誤作動を防止でき、検知精度を向上できる。さらに、主として０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚの特定周波数帯の振動を取り出しているので、微風振動、乱流振動、風による電線横振れ、着氷雪による電線垂れ込み等の影響を取り除くことができる。従って、誤作動を防止でき、検知精度を向上できる。レベル設定部５に設けている可変抵抗（ボリューム）を調整し、規定値を設定するようにしているので、状況に応じた規定値の設定が行え、そのため検知精度を向上できる。電源部Ｄを本体部Ｈの近傍の鉄塔に取付けているので、地上から電源を供給するような場合に比較して、取付作業が容易となる。フラッシュランプ８が下方を向いているので、ギャロッピング現象の発生の有無を地上から視覚により確認でき、ヘリコプターを使用して空中から確認するよような場合に比較して、使用上の利便性が向上する。フラッシュランプ８が点滅表示を行うので、視覚性が向上し、確認作業を容易、かつ確実に行えることになる。フラッシュランプ８の表示状態が維持されるので、長期間の非日射により、フラッシュランプ８が非表示状態になっても、日射により太陽電池２１が復帰すると、フラッシュランプ８は再点灯する。このようにフラッシュランプ８は、リセットしない限り消燈しないので、巡視等で鉄塔下に出向いた際、肉眼で簡単に確認できる。

以上にこの発明の架空送電線の異常振動検知機構の具体的な実施の形態について説明をしたが、この発明の架空送電線の異常振動検知機構は、上記実施の形態に限られるものではなく、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記においては、異常振動の例として、ギャロッピング現象を取り上げているが、スリートジャンプ等の異常振動に対しても、上記同様の手法によって対処可能である。また、上記においては、表示手段（特に、フラッシュランプ８）が下方を向くように構成されているが、上方に向いた表示手段（特に、フラッシュランプ８）を付加してもよい。すなわち、積雪の激しい場所では、一冬中、入山不可能な場合があり、そのためこのような場所では、ヘリコプター巡視にての確認を可能とするためである。また、リモコン装置を使用して、地上からフラッシュランプ８をリセットできるような機能を追加してもよい。さらに、感度の異なる比較回路４を複数個配置すると共に、それぞれにカウンタを付設して、閾値を超えた回数をカウントすることで、ギャロッピング現象を検知するようにしてもよい。

この発明の架空送電線の異常振動検知機構の実施形態を示す回路ブロック図である。 上記装置の取付状態の第１実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 上記装置の取付状態の第２実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 上記装置の取付状態の第３実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ ジャイロセンサ
２ ハイパスフィルタ
３ ローパスフィルタ
４ 比較回路
５ レベル設定部
８ フラッシュランプ
１０ ギャロッピング検知手段（異常振動検知手段）
１１ 表示手段
Ｈ 本体部
Ｄ 電源部

Claims (5)

1. ギャロッピング等の異常振動を検知する異常振動検知手段（１０）と、ギャロッピング等の異常振動が検知されたことを発光表示する表示手段（１１）とを単一のケーシング（１２）に収納して成る本体部（Ｈ）を備えると共に、さらに本体部（Ｈ）に電力を供給する電源部（Ｄ）を備え、上記本体部（Ｈ）を収納したケーシング（１２）を、架空送電線を支持する耐張装置等（３０）における架空送電線との連動部分（３１）に取付け、上記ケーシング（１２）は、取付状態において、表示手段（１１）が下方を向いて地上から視覚により確認できるように構成され、また、上記電源部（Ｄ）は、太陽電池（２１）を含み、かつ鉄塔に取付けられており、上記表示手段（１１）は、点滅表示を行うと共に、電源部（Ｄ）からの給電が停止しても表示状態を維持し、電源部（Ｄ）が復帰すると、表示手段（１１）が再点灯することを特徴とする架空送電線の異常振動検知機構。
2. さらに、上方に向いた上記同様の表示手段を付加したことを特徴とする請求項１の架空送電線の異常振動検知機構。
3. 上記異常振動検知手段（１０）は、ジャイロセンサ（１）を含み、このジャイロセンサ（１）で上記架空送電線との連動部分（３１）の上下振動を検出し、特定周波数帯の振動の出力が規定値以上になったときに、ギャロッピング等の異常振動が発生したことを検知することを特徴とする請求項１の架空送電線の異常振動検知機構。
4. 上記特定周波数帯は、０．１Ｈｚ以上で、１．０Ｈｚ以下の周波数帯であることを特徴とする請求項３の架空送電線の異常振動検知機構。
5. 上記規定値を変更する規定値変更手段を備えていることを特徴とする請求項３の架空送電線の異常振動検知機構。