JP6608801B2 - 高圧電源装置および通知方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線に高圧電気を印加するための高圧電源装置と、高圧電気が印加される電線の状態を通知する通知方法に関する。

農林業において、猪や鹿などの野生動物によって作物が食べられる被害が増えている。野生動物が農地に侵入することを防ぐために、電線に高電圧をかける電気柵を農地の外周に張り巡らせることがある。高電圧が印加された電線に触れた野生動物は、電気ショックを受けて驚き、電気柵で囲まれた農地に侵入せずに逃げることになる。

特許文献１には、高電圧発生回路が発生した高電圧のエネルギーを蓄積するコンデンサから電気柵を介して大地に流れる電流を検出し、検出した電流値に応じてコンデンサの充電を制御する電気柵制御装置が開示されている。

ところで、実用的には、農地や山間部に電気柵を張り巡らせることになるので、雑草が伸びて導体に接触したり、倒木や落枝により導体が地面に接触したりすることによって、電気柵に漏電・断線が発生することもある。電気柵を構成する導体に漏電や断線が発生すると、導体に印加される電圧が低下し、野生動物が農地に侵入することを防止する効果が低下する。

特許文献２には、出力変圧器の１次側に急激な電流を流し、その出力変圧器の２次側に高電圧を得る構成の電気牧柵器の漏電表示装置が開示されている。特許文献２の装置は、出力変圧器の１次側に流れる電流を検出して、この検出量を信号量とし、発光素子を発光させて漏電表示する。

特許文献３には、電気柵を構成する電線の所定の位置に接続される測定端子とアース端子との間の電圧を測定し、測定された電圧値に応じて測定電圧および測定時間を送信する電気柵用電圧測定装置について開示されている。

特許第５４５８４３３号公報 特開昭６１−１３９２１８号公報 特開２０１４−１３１４９４号公報

特許文献１の電気柵制御装置によって制御される電気柵の電線は、高圧電気を受電する端子を持たず、高圧電気を供給する端子と接地端子との回路が構成されるのみである。そのため、電線の断線や漏電を検出できず、定期的に電気柵を点検し、異常箇所を目視で確認する必要があった。

特許文献２の装置によれば、電気牧柵器の漏電を発光素子の発光によって監視できる。しかし、特許文献２の装置では、発光素子を監視することによって漏電が起きていることを確認する必要があるため、やはり定期的に電気柵を点検する必要があった。また、特許文献２の装置では、電気牧柵器が漏電していることは監視できるものの、柵線のどの箇所が漏電しているのかを特定できないという問題点があった。

特許文献３の装置によれば、電気柵を構成する電線の所定の位置における電圧低下を測定できるため、電線のどこで異常が発生したのかを特定できる。しかし、特許文献３の装置は、電線の所定の位置ごとに配置する必要があるため、単一の電気柵を監視するために必要となる装置の数や通信容量などが大きくなるという問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決するために、特定領域の周囲に配置される電線に発生した異常の状況を検知し、発生した異常の状況を外部に通知することを可能とする高圧電源装置を提供することにある。

本発明の一態様における高圧電源装置は、特定領域の周囲に配置される電線の第１の端部に接続される第１端子と、電線の第２の端部に接続される第２端子と、第１端子に接続され、高圧電気を発生する高圧発生回路と、第２端子に接続され、第２端子における高圧電気の電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて電線の異常の有無を判断する電圧検出手段と、高圧電気を発生するタイミングで高圧発生回路に高圧電気を発生させるように指示し、第２端子における高圧電気の電圧値を測定する指示を電圧検出手段に出すタイミング回路と、電圧検出手段の判断結果を外部に通知する通知手段とを備える。

本発明の一態様における通知方法では、特定領域の周囲に配置される電線の第１の端部に接続される第１端子側から高圧電気を印加し、電線の第２の端部に接続される第２端子における電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて電線の異常の有無を判断し、判断結果を外部に通知する。

本発明によれば、特定領域の周囲に配置される電線に発生した異常の状況を検知し、発生した異常の状況を外部に通知することを可能とする高圧電源装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る通知システムの構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置の構成を示すブロック図である。 一般的な通知システムの構成を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置に含まれる端子波形解析手段によって解析される正常時の端子波形に関するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置に含まれる端子波形解析手段によって解析される断線時の端子波形に関するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る通知システムが備える高圧電源装置に含まれる端子波形解析手段によって解析される漏電時の端子波形に関するタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置が有する切替回路の切り替えに関する概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る通知システムの高圧電源装置が有する切替回路の切り替えに関する概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る通知システムの構成を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る通知システムに含まれる各端子における電圧の出力および受電の状態の遷移をまとめたテーブルの一例である。 本発明の第４の実施形態に係る通知システムに含まれる各端子における電圧の出力および受電の状態の遷移をまとめたテーブルの別の一例である。 本発明の第４の実施形態に係る通知システムに含まれる各端子における電圧の出力および受電の状態の遷移をまとめたテーブルのさらに別の一例である。 本発明の各実施形態に係る通知システムの高圧電源装置の制御系統を実現するハードウェアの一例を示す概念図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る通知システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る通知システム１の構成を示すブロック図である。図１のように、本実施形態の通知システム１は、高圧電源装置１０と電線３０とを備える。本実施形態において、電線３０は、動物等の生物が特定領域に侵入することを防止するための電気柵を構成し、通常時は地面に触れていないものとする。なお、電線３０は、電気柵とは呼ばれない構造体を構成するものであってもよい。

高圧電源装置１０は、動物等の生物が特定領域に侵入することを防止するための電線３０に高圧電気を印加するための装置である。高圧電源装置１０が発生させる高圧電気は、電線３０に触れた生物に電気ショックを与える程度の電圧で印加される。例えば、高圧電源装置１０は、６５０Ｖを超え、７０００ボルト以下の電圧の高圧電気を電線３０に印加する。より好ましくは、例えば、高圧電源装置１０は、１０００Ｖを超える高圧電気を電線３０に印加する。

高圧電源装置１０は、電線３０の少なくとも一端と電気的に接続され、電線３０に高圧電気を印加するための電源として機能する。また、高圧電源装置１０は、電線３０と電気的に接続され、電線３０に印可される電圧を計測して異常を検出する。

高圧電源装置１０は、電線３０に異常が発生したことを検出すると、図示しないネットワークを介して上位システム等の外部に電線３０に異常が発生したことを通知する。

高圧電源装置１０は、電線３０に高圧電気を印加するための出力端子２１（第１端子ともよぶ）と、電線３０に印加された高圧電気を受電する受電端子２２（第２端子ともよぶ）と、接地のための接地端子２３とを備える。出力端子２１は、ケーブル３６を介して、電線３０の第１の端部３１に接続される。受電端子２２は、ケーブル３７を介して、電線３０の第２の端部３２に接続される。接地端子２３は、ケーブル３８を介して地面等に接地される。

電線３０は、動物等の生物が特定領域に侵入することを防ぐために高圧電気が印加される導体である。図１においては、電線３０として円弧状の線のみを示している。実際には、電線３０は特定領域の周囲に配置される。例えば、高圧電気を流すための電線３０は、柵などに支えられて電気柵を構成する。

電線３０は、第１の端部３１と第２の端部３２とを有する。第１の端部３１は、ケーブル３６を介して、高圧電源装置１０の出力端子２１に接続される。第２の端部３２は、ケーブル３７を介して、高圧電源装置１０の受電端子２２に接続される。

出力端子２１から出力された高圧電気は、ケーブル３６を通じて電線３０の第１の端部３１から電線３０に印可される。電線３０に印可された高圧電気は、電線３０の第２の端部３２まで伝わると、ケーブル３７を通じて受電端子２２に受電される。

高圧電源装置１０は、出力端子２１、受電端子２２および電線３０によって形成される回路において、受電端子２２の電圧を測定して電線３０の異常を検出する。

〔高圧電源装置〕
次に、通知システム１を構成する高圧電源装置１０の詳細構成について図面を参照しながら説明する。図２は、高圧電源装置１０の構成を示すブロック図である。図２のように、高圧電源装置１０は、タイミング回路１１、高圧発生回路１２、電圧検出手段１３、通知手段１４を有する。また、高圧電源装置１０は、出力端子２１、受電端子２２および接地端子２５を有する。高圧電源装置１０は、インターネットやモバイルネットワークなどの外部のネットワーク５０に接続される。

タイミング回路１１は、高圧発生回路１２および電圧検出手段１３に接続される。タイミング回路１１は、高圧電気を発生するタイミングで高圧発生回路１２に高圧電気を発生させるように指示する。また、タイミング回路１１は、受電端子２２における高圧電気の電圧値を測定する指示を電圧検出手段１３に出す。

高圧発生回路１２は、タイミング回路１１に接続されるとともに、出力端子２１に接続される。高圧発生回路１２は、タイミング回路１１の指示に応じて高圧電気を発生する。高圧発生回路１２は、発生した高圧電気を出力端子２１に供給する。例えば、高圧発生回路１２は、５０００ボルトの高圧電気を発生する。ただし、高圧発生回路１２が発生する高圧電気は、５０００ボルトに限らず所望の値に設定できる。

電圧検出手段１３は、タイミング回路１１および通知手段１４に接続されるとともに、受電端子２２に接続される。電圧検出手段１３は、タイミング回路１１の指示に応じて、受電端子２２における高圧電気の電圧測定を行い、電圧値の異常の有無を判断する。すなわち、電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて電線３０の異常の有無を判断する。電圧検出手段１３は、電線３０に異常があると判断すると、その判断結果を通知手段１４に出力する。

例えば、電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値が所定の閾値よりも低下した場合に電線３０に異常があるという判断する。例えば、高圧発生回路１２が出力する高圧電気の電圧値の８０％を判断の閾値にする。このとき、高圧発生回路の出力電圧が５０００ボルトであると、４０００ボルトが閾値の電圧値に相当する。電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値が４０００ボルトを下回ったことを検出すると、電線３０に異常があると判断する。ただし、高圧発生回路１２が出力する高圧電気の電圧値の閾値は、８０％に限らず任意に設定できる。

通知手段１４は、電圧検出手段１３に接続されるとともに、ネットワーク５０に接続される。通知手段１４は、電圧検出手段１３が電線３０に異常があると判断した結果を受け取ると、その判断結果をネットワーク５０経由で電線３０の管理者が取り扱うシステム等の外部に通知する。一方、通知手段１４は、電圧検出手段１３が電線３０に異常がないと判断した結果を受け取ったときは判断結果を出力しない。なお、正常時であっても、通知手段１４から判断結果を通知するように構成してもよい。

〔断線〕
ここで、電線３０の一部が断線した場合について説明する。本説明においては、高圧発生回路１２の出力電圧を５０００ボルト、電圧検出手段１３が異常と判断する電圧の閾値を４０００ボルトとする。すなわち、電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値が４０００ボルト未満の場合に、電線３０に異常があると判断する。

電線３０が途中で断線している場合、高圧発生回路１２から出力されて電線３０の第１の端部３１に印可された高圧電気は、電線３０の第２の端部３２側に届かずに、第２の端部３２における電圧は０ボルトになる。このとき、受電端子２２における電圧も０ボルトになる。その結果、電圧検出手段１３は、受電端子２２における検出電圧が４０００ボルト未満なので、電線３０に異常があると判断する。

電圧検出手段１３は、電線３０に異常があるという判断結果を通知手段１４に通知する。通知手段１４は、管理者の取り扱うシステムにネットワーク５０経由で異常通知を行う。

〔接地〕
次に、倒木等によって電線３０の一部が地面などに接地された場合について説明する。本説明においては、高圧発生回路１２の出力電圧を５０００ボルト、電圧検出手段１３が異常と判断する電圧の閾値を４０００ボルトとする。すなわち、電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値が４０００ボルト未満の場合に、電線３０に異常があると判断する。

倒木等によって電線３０の一部が接地された場合、高圧発生回路１２から出力されて電線３０に印可された高圧電気は、電線３０の接地された部分で大地に漏れるので、接地された部分以降では電線３０の電圧が低下して０ボルト近くなる。その結果、電圧検出手段１３は、検出電圧が４０００ボルト未満なので、電線３０に異常があると判断する。

電圧検出手段１３は、電線３０に異常があるという判断結果を通知手段１４に通知する。通知手段１４は、管理者の取り扱うシステムにネットワーク５０経由で異常通知を行う。

〔漏電〕
次に、電線３０の近傍に自生する草花が成長して、電線３０に接触することで漏電する場合について説明する。本説明においては、高圧発生回路１２の出力電圧を５０００ボルト、電圧検出手段１３が異常と判断する電圧の閾値を４０００ボルトとする。すなわち、電圧検出手段１３は、受電端子２２における高圧電気の電圧値が４０００ボルト未満の場合に、電線３０に異常があると判断する。

草花は導体であるため、電線３０に草花が触れると草花を通して高圧電気が漏れ、高圧発生回路１２から出力されて電線３０に印可された高圧電気の電圧が低下する。その結果、受電端子２２には漏電量に応じた低い電圧が届くようになる。このとき、電圧検出手段１３は、検出電圧が４０００ボルト未満なので、電線３０に異常があると判断する。

電圧検出手段１３は、電線３０に異常があるという判断結果を通知手段１４に通知する。通知手段１４は、管理者の取り扱うシステムにネットワーク経由で異常通知を行う。

図３は、一般的な通知システムの構成を示す概念図である。一般的な通知システムは、出力端子１２１および接地端子１２２を有する高圧電源装置１００と、端部を持たない環状の電線３００とを含む。電線３００は、高圧電源装置１００の出力端子１２１から高圧電気の供給を受ける。

図３のような一般的な通知システムでは、電線３００の一部に異常が発生した場合、受電端子を含まないため、電線３００に異常が発生したことを検知できない。

以上のように、本実施形態の通知システムは、高圧電気を出力する出力端子に加えて、受電端子を有する。さらに、本実施形態の通知システムにおいては、出力端子から電線に印加され、受電端子に戻ってきた高圧電気の電圧を計測して電線の異常を検出する。すなわち、本実施形態の通知システムによれば、高電圧を出力する端子だけでなく、受電する端子を設けることによって、電線に印加した高圧電気を計測して電線の異常を検出する。

その結果、本実施形態の通知システムの通知方法によれば、電気柵などを構成する電線に発生した異常の状況を検知し、発生した異常の状況を外部に通知することが可能となる。そのため、管理者が電気柵の異常発生を見逃すことが減り、猪や鹿などの生物が電線の内側の特定領域に侵入する機会を減らすことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る通知システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の通知システムは、出力端子および受電端子に現れる高圧電気の電圧波形を分析することによって、電線３０のどこに異常が発生したのかを判断する。

図４は、本実施形態の通知システムが備える高圧電源装置１０−２の構成を示すブロック図である。図４のように、高圧電源装置１０−２は、タイミング回路１１、高圧発生回路１２、電圧検出手段１３、通知手段１４、出力端子２１、受電端子２２および接地端子２５に加えて、端子波形解析手段１５を有する。以下においては、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、主に端子波形解析手段１５に関して説明する。

端子波形解析手段１５は、タイミング回路１１および通知手段１４に接続されるとともに、出力端子２１および受電端子２２に接続される。電線３０に印可された高圧電気は、電線３０の第２の端部３２側に伝わり、ケーブル３７を介して受電端子２２を通じて電圧検出手段１３および端子波形解析手段１５に入力される。

端子波形解析手段１５は、出力端子２１における電圧波形（反射波形ともよぶ）と、受電端子２２における電圧波形（入力波形ともよぶ）とを解析する。端子波形解析手段１５は、反射波形が観測されてから入力波形が観測されるまでの時間（遅延時間とよぶ）を測定する。また、端子波形解析手段１５は、反射波形および入力波形の形状を分析する。端子波形解析手段１５は、測定した遅延時間に基づいて、異常の有無を判断したり、出力端子２１から断線や接地、漏電などの異常が発生している箇所までの距離を算出したりする。

端子波形解析手段１５は、出力端子２１と受電端子２２との間における電圧の遅延時間を計測する。電線３０に断線が発生した場合、出力端子２１には断線による反射が発生し、出力波形に反射が重畳された波形が現れる。端子波形解析手段１５は、この反射波形を分析して出力端子２１から断線した部分までの距離を算出し、算出した距離を通知手段１４に出力する。通知手段１４は、算出された距離を、ネットワーク５０経由で電線３０の管理者が取り扱うシステムに通知する。

電圧検出手段１３は、電圧低下を検出しないときには、断線や漏電などの発生していない正常時であると判断する。一方、電圧検出手段１３は、電圧低下を検出したときには、断線や漏電などが発生している異常時であると判断する。電圧検出手段１３は、判断結果を通知手段１４に出力する。

〔波形解析〕
ここで、出力端子２１で測定される反射波形と、受電端子２２で測定される入力波形との分析例について説明する。

図５〜図７は、出力端子２１と受電端子２２とにおいて観測される電圧波形の一例を示す。以下の説明においては、電線３０が形成する回路の特性インピーダンスが一定であり、かつ高圧電気の出力側と受電側とで特性インピーダンスマッチングが取れているものとする。また、電線３０の長さを１０００メートル、正常時に電線３０で発生する遅延時間を４０ナノ秒とする。

図５は、正常な場合の出力端子２１における電圧波形（上段）と受電端子２２における電圧波形（下段）である。出力端子２１から出力される高圧電気は、電線３０の電気抵抗の分だけ減衰して受電端子２２に到達する。このとき、受電端子２２に到達する高圧電気の電圧波形には、電線３０の長さに応じた遅延時間Δｔ₁の遅延が発生する。図５の例では、遅延時間Δｔ₁は４０ナノ秒になる。

図６は、断線が発生した場合の出力端子２１における電圧波形の一例である。電線３０に断線が発生した場合、受電端子２２においては電圧波形が検出されない。一方、出力端子２１においては、断線した部分で反射が発生するため、電圧が一時的に大きくなるような電圧波形が検出される。電圧が一時的に大きくなる時間は、高圧電気をかけた部分と断線した部分の長さによって変わる。すなわち、電圧が一時的に大きくなる時間Δｔ₂と、正常時の遅延時間Δｔ₁とを比較することによって、出力端子２１から、断線した部分までの電線３０の長さを求めることができる。

図６の例において、出力波形に上に凸の段ができるまでの時間Δｔ₂が２０ナノ秒であった場合、電圧の往復時間を考えると断線が発生した位置までの時間は、Δｔ₂の半分の１０ナノ秒である。すなわち、電線３０の長さ１０００メートルの４０分の１０に相当する２５０メートルの位置で断線が発生していると算出できる。

図７は、倒木等により電線３０の一部が地面に接地した場合の波形を示す。電線３０が接地すると、受電端子２２においては電圧波形が検出されない。一方、出力端子２１においては、接地した部分で反射が発生するため、電圧が一時的に小さくなるような波形が検出される。電圧が一時的に小さくなる時間は、高圧電気をかけた部分と接地した部分の長さによって変わる。すなわち、電圧が一時的に小さくなる時間Δｔ₃と、正常時の遅延時間Δｔ₁とを比較することによって、出力端子２１から、接地した部分までの電線３０の長さを求めることができる。

図７の例において、出力波形に下に凸の段ができるまでの時間Δｔ₃が２０ナノ秒であった場合、電圧の往復時間を考えると接地が発生した位置までの時間は、Δｔ₃の半分の１０ナノ秒である。すなわち、電線３０の長さ１０００メートルの４０分の１０に相当する２５０メートルの位置で接地が発生していると算出できる。

すなわち、端子波形解析手段１５は、出力端子２１における高圧電気の電圧波形に突発的な電圧変化を検出した際に、出力端子２１に高圧電気が印加され始めた時刻から突発的な電圧変化が検出されるまでの時間を算出する。端子波形解析手段１５は、算出した時間に基づいて出力端子２１から異常が発生した箇所までの電線３０の長さを算出する。

具体的には、端子波形解析手段１５は、出力端子２１における高圧電気の電圧波形に検出された突発的な電圧変化が、電圧の増大であった場合は電線３０が断線していると判断し、電圧の減少であった場合は電線３０が接地していると判断する。

以上のように、本実施形態の通知システムは、電気柵を構成する電線に断線や接地などの異常が発生した際に、出力端子において検出される反射波形および入力端子において検出される電圧入力波形を解析する端子波形解析手段を備える。そして、本実施形態によれば、出力端子において検出される反射波形を分析して電気柵の異常箇所を特定できるので、管理者が電気柵の保守を行う場合に異常箇所を容易に発見できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る通知システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の通知システムが備える高圧電源装置は、高圧電気を出力する端子と、高圧電気を受電する端子とを切り替える機能を持つ。

図８は、本実施形態の通知システムが備える高圧電源装置１０−３の構成を示す概念図である。図８のように、本実施形態の高圧電源装置１０−３は、タイミング回路１１、高圧発生回路１２、電圧検出手段１３、通知手段１４、端子波形解析手段１５および接地端子２５に加えて、切替制御回路１６と切替回路１７を有する。また、本実施形態の高圧電源装置１０−３は、出力端子２１および受電端子２２の代わりに、第１端子２１０および第２端子２２０を備える。以下においては、第１および第２の実施形態と同様の構成については説明を省略し、主に切替制御回路１６および切替回路１７に関して説明する。

切替制御回路１６は、タイミング回路１１と切替回路１７とに接続される。切替制御回路１６は、タイミング回路１１からの指示に応じて切替回路１７を制御する。タイミング回路１１の指示に従って高圧発生回路１２が発生させた高圧電気（パルス）は、切替回路１７を経由して第１端子２１０または第２端子２２０に出力される。

切替回路１７は、高圧発生回路１２、電圧検出手段１３、端子波形解析手段１５、切替制御回路１６に接続されるとともに、出力端子２１および受電端子２２に接続される。

切替回路１７は、スイッチ１７１とスイッチ１７２とを含む。スイッチ１７１は、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５に接続され、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５が接続する端子を第１端子２１０と第２端子２２０とで切り替える。のスイッチ１７２は、電圧検出手段１３および端子波形解析手段１５に接続され、電圧検出手段１３および端子波形解析手段１５が接続される端子を第１端子２１０と第２端子２２０とで切り替える。

切替回路１７の端子の接続状態は、切替制御回路１６の制御に応じて実行される。切替制御回路１６は、電線３０に異常が検出された際に、通常時の接続状態とは反対方向にも高圧電気が供給されるように、切替回路１７を時分割で制御する。例えば、電圧検出手段１３は、電線３０の異常を検知した際に、タイミング回路１１から切替制御回路１６に端子の切替指示を出すように構成すれば、異常発生時に切替回路１７を切り替えることができる。また、例えば、通知手段１４から異常発生の通知を受けた上位システムから切替制御回路１６に切替指示を出すように構成してもよい。

例えば、電線３０の一部で断線が発生した場合、第１端子２１０と断線箇所との間には高圧電気が印加されるが、断線箇所と第２端子２２０との間には高圧電気が印加されなくなる。このとき、断線箇所と第２端子２２０との間においては、電線３０に生物が触れても電気ショックを与えられず、異常通知も発せられないため、生物が特定領域に進入することを防ぐことができない。

切替制御回路１６は、電線３０に異常が発生した際に切替回路１７を動作させることによって、第２端子２２０からも高圧電気を印加するように制御する。ところで、単に高圧電気の供給元を第２端子２２０に切り替えるだけでは、第１端子２１０と断線箇所との間に高圧電気が印加されなくなる。そのため、切替制御回路１６は、高圧発生回路１２によって発生された高圧電気を出力する端子を第１端子２１０と第２端子２２０とで交互に切り替えるように切替回路１７を制御することが好ましい。第１端子２１０と第２端子２２０と切り替えるタイミングは、所定の時間ごとに設定してもよいし、任意の時間間隔に設定してもよい。

図９および図１０は、切替回路１７に含まれるスイッチ１７１およびスイッチ１７２の切替に関して説明するための概念図である。

図９は、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５を第１端子２１０に接続し、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５を第２端子２２０に接続する第１の接続状態を示す。図１０は、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５を第２端子２２０に接続し、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５を第１端子２１０に接続する第２の接続状態を示す。以下において、正常時には第１の接続状態（図９）が選択され、異常発生時には第１の接続状態（図９）と第２の接続状態（図１０）とを交互に切り替えるものとして説明する。

スイッチ１７１は、端子１７１Ａ、端子１７１Ｂおよび端子１７１Ｃという三つの端子を含む。端子１７１Ａは、端子１７１Ｂおよび端子１７１Ｃのいずれかに接続される。また、スイッチ１７２は、端子１７２Ａ、端子１７２Ｂおよび端子１７２Ｃという三つの端子を含む。端子１７２Ａは、端子１７２Ｂおよび端子１７２Ｃのいずれかに接続される。

スイッチ１７１の端子１７１Ｃと、スイッチ１７２の端子１７２Ｂとは、配線１７６によって互いに接続される。配線１７６は、第２端子２２０に接続される。また、スイッチ１７１の端子１７１Ｂと、スイッチ１７１の端子１７２Ｃとは、配線１７７によって互いに接続される。配線１７８は、第１端子２１０に接続される。

端子１７１Ａは、高圧発生回路１２および端子波形解析手段１５に接続される。端子１７１Ｂは、配線１７７を介して第１端子２１０に接続される。端子１７１Ｃは、配線１７６を介して第２端子２２０に接続される。

端子１７２Ａは、電圧検出手段１３および端子波形解析手段１５に接続される。端子１７２Ｂは、配線１７６を介して第２端子２２０に接続される。端子１７２Ｃは、配線１７７を介して第１端子２１０に接続される。

端子１７１Ａおよび端子１７２Ａが接続する端子は、切替制御回路１６の制御に応じて同調的に切り替えられる。

図９のように、端子１７１Ａが端子１７１Ｂに接続されるときは、端子１７２Ａが端子１７２Ｂに接続される。このとき、切替回路１７は、高圧発生回路１２が第１端子２１０に接続され、端子波形解析手段１５が第１端子２１０および第２端子２２０に接続されて、電圧検出手段１３が第２端子２２０に接続される第１の接続状態を取る。

一方、図１０のように、端子１７１Ａが端子１７１Ｃに接続されるときは、端子１７２Ａが端子１７２Ｃに接続される。このとき、切替回路１７は、高圧発生回路１２が第２端子２２０に接続され、端子波形解析手段１５が第１端子２１０および第２端子２２０に接続されて、電圧検出手段１３が第１端子２１０に接続される第２の接続状態を取る。

通常時（図９）、高圧発生回路１２で発生された高圧電気は、第１端子２１０側から電線３０に出力され、電線３０を通って第２端子２２０側において高圧電源装置１０−３に受電される。このとき、第２端子２２０から受電された高圧電気は、切替回路１７を通って電圧検出手段１３および端子波形解析手段１５に入力される。

ところで、電線３０が断線している場合、高圧発生回路１２から出力された高圧電気は、電線３０の第２の端部３２に届かないため、第２の端部３２および第２端子２２０における電圧が０ボルトになる。

また、電線３０の一部が倒木等によって接地された場合、接地された部分で電気が大地に漏れるので電線３０の電圧が低下し０ボルト近い電圧になる。そのため、電線３０の一部が接地された場合も、高圧電気は、電線３０の第２の端部３２に届かずに、第２の端部３２および第２端子２２０における電圧が０ボルトになる。

また、電線３０の近傍に自生する草花が電線３０に接触することによって接地された場合、導体である草花を通じて高圧電気が大地に漏れることにより、電線３０の電圧が低下する。その結果、漏電量に応じて受電端子２２の電圧が小さくなる。

すなわち、上述のいずれのケースにおいても、電圧検出手段１３が検出する電圧値が４０００ボルト未満なので、電圧検出手段１３は、電線３０に異常が発生したことを検出する。端子波形解析手段１５は、端子波形を分析して、第１端子２１０から断線箇所までの電線３０の長さを算出する。

通知手段１４は、ネットワーク５０経由で上位システム等に異常通知を行うとともに、第１端子２１０からどれくらい離れた箇所で異常が発生しているのかを通知する。

本実施形態においては、第１および第２の実施形態の特徴に加えて、以下のような特徴を有する。すなわち、本実施形態は、高圧電気を出力する端子を切り替えることによって、電気柵を構成する電線に印加する高圧電気の供給方向を切り替えることでできる。そのため、本実施形態によれば、断線や接地などの異常が電気柵に発生した際に、高電圧を供給する向きを時分割で切り替えて、異常に伴って高圧電気が印加されない箇所を低減できる。その結果、電気柵に異常が発生した場合であっても、特定領域に生物が進入することを防ぐことができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る通知システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態では、電線の両端部以外にも端子を設ける点が第１〜第３の実施形態の通知システムとは異なる。本実施形態においては、高圧電気を出力する端子を２個以上設け、電線が形成する複数の回路において異常を検出する。なお、以下の説明においては、タイミング回路や高圧発生回路、電圧検出手段、通知手段、端子波形解析手段、切替制御回路、切替回路などの高圧電源装置の内部構成については説明を省略する。

図１１は、本実施形態の通知システム４の構成を示す概念図である。本実施形態の通知システム４は、高圧電気を出力・受電するための端部を三つ以上持つ電線４０と、その電線４０に高圧電気を印加するための高圧電源装置１０−４とを含む。

電線４０は、第１の端部４１および第２の端部４２に加えて、第３の端部４３を有する。第３の端部４３は、第１の端部４１と第２の端部４２との間の接続点Ｙに接続される電線４５を介して電線４０に電気的に接続される。

高圧電源装置１０−４は、第１端子２１０（以下、端子Ａ）および第２端子２２０（以下、端子Ｂ）に加えて、第３端子２３０（以下、端子Ｃ）を有する。図１１の例では、端子Ａはケーブル４６を介して第１の端部４１に接続され、端子Ｂはケーブル４７を介して第２の端部４２に接続されて、端子Ｃはケーブル４８を介して第３の端部４３に接続される。

すなわち、図１１の例では、接続点Ｙを中心に電線４０および電線４５をスター結線し、ＡＹ、ＢＹおよびＣＹのそれぞれが端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃに接続される。

〔切替制御〕
ここで、図１２〜図１４を用いて、端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃを切替制御することによる接続状態の変化について説明する。

図１２は、図１１の端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃの状態を時系列（時刻１〜９）でまとめた表である。図１２の表において、「Ｈ」は高圧電気が出力される状態、「Ｒ」は受電の状態を示す。図１２の例では、端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃのうち、２つの端子が高圧電気の出力に用いられ、１つの端子が受電に用いられる。

図１２の表において、時刻１、時刻２、時刻３の順に状態が遷移し、時刻２と時刻３では端子Ａおよび端子Ｂで電圧が正しく検出されて、時刻１では端子Ｃの電圧が検出されなかったとする。この場合、ＣＹ間で断線が発生していると判断できる。同様に、時刻１および時刻３で端子Ｂおよび端子Ｃで電圧が正しく検出され、時刻２では端子Ａの電圧が検出されなかったとする。この場合、ＡＹ間で断線が発生していると判断できる。

図１２の例では、端子Ａおよび端子Ｂが出力端子、端子Ｃが受電端子となる状態１と、端子Ｂおよび端子Ｃが出力端子、端子Ａが受電端子となる状態２と、端子Ａおよび端子Ｃが出力端子、端子Ｂが受電端子となる状態３とを順番に遷移させる。

図１３は、図１１の端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃの状態を時系列（時刻１〜９）でまとめた表である。図１３の表において、「Ｈ」は高圧電気が出力される状態、「Ｒ」は受電の状態、「−」は出力でも受電でもない状態を示す。図１３の例では、１つの端子が高圧電気の出力に用いられ、１つの端子が受電に用いられて、他の１つ端子はオープンに設定される。

図１３において、時刻１、時刻２、時刻３の順に状態が遷移し、時刻２と時刻３では端子Ａおよび端子Ｃで電圧が正しく検出されず、時刻１において端子Ｂの受電が検出できたとする。この場合、ＣＹ間で断線していると判断できる。同様に、時刻１および時刻３で端子Ａおよび端子Ｃで電圧が正しく検出されず、時刻２では端子Ｃの電圧が検出できたものとする。この場合は、ＢＹ間で断線が発生していると判断できる。

図１３の例では、端子Ａが出力端子、端子Ｂが受電端子、端子Ｃがオープンとなる状態１、端子Ａがオープン、端子Ｂが出力端子、端子Ｃが受電端子となる状態２、端子Ａが受電端子、端子Ｂがオープン、端子Ｃが出力端子となる状態３を順番に遷移させる。

図１４は、図１１の端子Ａ、端子Ｂおよび端子Ｃの状態を時系列（時刻１〜９）でまとめた表である。図１４の表において、「Ｈ」は高圧電気が出力される状態、「Ｒ」は受電の状態を示す。図１４の例では、１つの端子が高圧電の出力に用いられ、２つの端子が受電に用いられる。

図１４において、時刻１、時刻２、時刻３の順に状態が遷移し、時刻１では端子Ｂおよび端子Ｃで電圧が検出されず、時刻２では端子Ａで電圧が検出されず、端子Ｃで電圧が検出されたとする。この場合、間ＡＹで断線していると判断できる。また、時刻１では端子Ｂで電圧が検出され、端子Ｃで電圧が検出されない場合は、ＣＹ間で断線していると判断できる。同様に、時刻１では端子Ｂで電圧が検出されず、端子Ｃで電圧が検出された場合、ＢＹ間で断線していると判断できる。

図１４の例では、端子Ａが出力端子、端子Ｂおよび端子Ｃが受電端子となる状態１と、端子Ｂが出力端子、端子Ａおよび端子Ｃが受電端子となる状態２と、端子Ｃが出力端子、端子Ａおよび端子Ｂが受電端子となる状態３とを順番に遷移させる。

以上のように、本実施形態においては、高圧電気を出力できる端子を３つ以上設け、高圧電気を出力する端子を切り替えるように構成する。その結果、本実施形態によれば、複数の回路を構成する電線における異常を検知できる。

（ハードウェア）
ここで、本実施形態に係る高圧電源装置の制御系統を実現するハードウェア構成について、図１５のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図１５のコンピュータ９０は、各実施形態の高圧電源装置の制御系統を実現するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、コンピュータ９０は、マイクロコンピュータなどの形態で実現される。

図１５のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図１５においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る高圧電源装置の制御系統が実行する演算処理や制御処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する手段である。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

通信インターフェース９６は、ネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続される。

また、コンピュータ９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。

また、コンピュータ９０には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続される。リーダライタは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の実施形態に係る高圧電源装置の制御系統を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１５のハードウェア構成は、本実施形態に係る高圧電源装置の制御系統を可能とするためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本実施形態に係る高圧電源装置の制御系統に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本発明の実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、４ 通知システム
１０ 高圧電源装置
１１ タイミング回路
１２ 高圧発生回路
１３ 電圧検出手段
１４ 通知手段
１５ 端子波形解析手段
１６ 切替制御回路
１７ 切替回路
２１ 出力端子
２２ 受電端子
２５ 接地端子
３０ 電線
３１ 第１の端部
３２ 第２の端部
３６、３７、３８ ケーブル
４０ 電線
４１ 第１の端部
４２ 第２の端部
４３ 第３の端部
４６、４７、４８ ケーブル
１００ 高圧電源装置
２１０ 第１端子
２２０ 第２端子
２３０ 第３端子

Claims (8)

1. 特定領域の周囲に配置される電線の第１の端部に接続される第１端子と、
   前記電線の第２の端部に接続される第２端子と、
   前記第１端子に接続され、高圧電気を発生する高圧発生回路と、
   前記第２端子に接続され、前記第２端子における前記高圧電気の電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて前記電線の異常の有無を判断する電圧検出手段と、
   前記第１端子および前記第２端子に接続され、前記第１端子および前記第２端子における前記高圧電気の電圧波形を解析し、前記第１端子における前記高圧電気の電圧波形と、前記第２端子における前記高圧電気の電圧波形とが検出された時間の差を算出し、前記電線における異常の有無を検出する端子波形解析手段と、
   前記高圧電気を発生するタイミングで前記高圧発生回路に前記高圧電気を発生させるように指示し、前記第２端子における前記高圧電気の電圧値を測定する指示を前記電圧検出手段に出すタイミング回路と、
   前記電圧検出手段の判断結果と前記端子波形解析手段の検出結果とのうち少なくともいずれかを外部に通知する通知手段とを備える高圧電源装置。
2. 前記電圧検出手段は、
   前記第２端子における前記高圧電気の電圧値が所定の閾値よりも低下した場合に前記電線に異常があるという判断する請求項１に記載の高圧電源装置。
3. 前記端子波形解析手段は、
   前記第１端子における前記高圧電気の電圧波形に突発的な電圧変化を検出した際に、前記第１端子に前記高圧電気が印加され始めた時刻から前記突発的な電圧変化が検出されるまでの時間を算出し、算出した時間に基づいて前記第１端子から異常が発生した箇所までの前記電線の長さを算出する請求項１または２に記載の高圧電源装置。
4. 前記端子波形解析手段は、
   前記第１端子における前記高圧電気の電圧波形に検出された前記突発的な電圧変化に関して、前記突発的な電圧変化が電圧の増大であった場合は前記電線が断線していると判断し、前記突発的な電圧変化が電圧の減少であった場合は前記電線から接地していると判断する請求項３に記載の高圧電源装置。
5. 前記高圧発生回路によって発生された前記高圧電気を出力する端子を前記第１端子と前記第２端子とで切り替える切替回路と、
   前記電圧検出手段によって前記電線に異常があると判断された際に、前記高圧発生回路によって発生された前記高圧電気を出力する端子を前記第１端子と前記第２端子とで交互に切り替えるように前記切替回路を制御する切替制御回路とを有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧電源装置。
6. 前記電線の端部以外の箇所に接続される第３端子を備え、
   前記切替制御回路は、
   前記電圧検出手段によって前記電線に異常があると判断された際に、前記高圧発生回路によって発生された前記高圧電気を出力する端子を、前記第１端子と前記第２端子と前記第３端子とで切り替えるように前記切替回路を制御し、
   前記切替回路は、
   前記高圧発生回路によって発生させた前記高圧電気を出力する端子を、前記第１端子と前記第２端子と前記第３端子とで切り替える請求項５に記載の高圧電源装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の高圧電源装置と、
   前記電線とを含む通知システム。
8. 特定領域の周囲に配置される電線の第１の端部に接続される第１端子の側から高圧電気を印加し、
   前記電線の第２の端部に接続される第２端子における電圧値を測定し、
   測定した電圧値に基づいて前記電線の異常の有無を判断し、
   前記第１端子および前記第２端子における前記高圧電気の電圧波形を解析し、
   前記第１端子における前記高圧電気の電圧波形と、前記第２端子における前記高圧電気の電圧波形とが検出された時間の差を算出して前記電線における異常の有無を検出し、
   判断結果および検出結果のうち少なくともいずれかを外部に通知する通知方法。

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