JPH0789136B2 - 電力ケ−ブルの事故点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電力ケーブルの絶縁破壊等の事故点を遠隔地か
ら正確に検出する装置に関する。

［従来技術］ 近年、電力需要の増大及び送電の効率化に対応すべく27
5kv,500kvの超々高圧送電系統が実現されるに至り、個
々の単一送電系統の送電容量が非常に大きくなってい
る。従って、かかる送電系統にて地絡あるいは短絡事故
等が発生し電力ケーブルに絶縁破壊が生じた場合、迅速
に事故点を正確に検出し、早急に事故復旧することが電
力供給の安定を保つ上で極めて重要な責務となってい
る。

従来、短絡または地絡による電力ケーブルの事故点検出
法としてはパルス式測定法が主に使用されている。この
方法は送電線路に電気的パルスを送出しておき、送電線
路の事故点、すなわち特性インピーダンスの変化点より
反射してくる一定の大きさと極性を持った反射パルスを
受信し、その反射パルスの反射時間などから事故点を検
出するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のパルス式測定法では、線路に送出し
たパルスはケーブル内を進行するに従って減衰しその波
形に歪が生じるため、遠距離の事故点を正確に検出する
ことは困難である。

また当該測定法は事故発生後、すなわち送電線路に異常
が発生したことが判ってから測定を開始し事故点を探査
する方法であり、事故点をすみやかに発見することはで
きない。さらにパルス式測定法以外に提案されている他
の方法においても同様に、事故発生後に事故点を検出せ
んとする方法であって、線路を常時観察し事故発生と同
時に事故点を検出する有用な手段が今だ提案されていな
いのが現状である。

［技術的手段］ 本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、電
力ケーブルの破壊に伴う送電線路の事故点を迅速かつ正
確に検出する装置を提供することを目的とし、その要旨
とするところは、 電力ケーブルに近接して所定間隔を隔てて複数個設置さ
れ、電力ケーブルの絶縁破壊に伴うアークによる電磁波
を受信して起電力を発生するアンテナ装置と、 前記複数個のアンテナ装置にそれぞれ電気的に結合され
る検出器と、 前記検出器間に配設される往路光ファイバーと復路光フ
ァイバーとを備え、各検出器間において復路光ファイバ
ーは往路光ファイバーの長さの２倍の長さを有してお
り、 前記往路光ファイバーには常に一端から光パルスが入力
され、前記復路光ファイバーの端末には光パルス受信手
段を備えると共に、該往路及び復路光ファイバーは前記
検出器内で光学的結合可能にそれぞれ連結されており、 前記往路光ファイバーと復路光ファイバーとの光学的結
合は、前記アンテナ装置からの起電力にて実現される如
き構成を具備したことを特徴とする電力ケーブルの事故
点検出装置 である。

［作用］ 電力ケーブルに絶縁破壊が生じるとアークが発生し、そ
れに伴い絶縁破壊点から電磁波が放射される。この電磁
波を電力ケーブルに近接して設置されているアンテナ装
置で受信して起電力を発生し、該起電力の発生時、すな
わち事故発生時のみ往路光ファイバーと復路光ファイバ
ーを検出器内で起電力にて光学的に結合させ、往路光フ
ァイバーに常に入射されている光パルスの状態を復路光
ファイバー端末で受信し、当該光パルスの状態で事故点
を検出するものである。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明を一層具体的に説明する。

第１図は本発明の概略を示すブロック図であって、１は
電力ケーブル、31は電力ケーブル１に近接して設置され
るアンテナ装置である。アンテナ装置31はリード線32を
介して検出器30に電気的に結合されており、検出器30に
は往路光ファイバー21と復路光ファイバー22がそれぞれ
連結されている。なお検出器30及びアンテナ装置31は適
宜間隔をおいて複数設けてある。各検出器30,30間にお
いて、復路光ファイバー22の長さは往路光ファイバー21
の長さの２倍とされている。往路光ファイバー21の一端
には光源５とパルス発生器41が接続され常に光パルスが
入力されており、また復路光ファイバー22の一端には光
パルス受信手段であるパルスカウンター42及び距離表示
手段を備えた演算装置６が接続されている。

いま電力ケーブル１のある点で絶縁破壊が起りアークが
発生したとすれば、このアークに伴って必然的に電磁波
が絶縁破壊点で放射される。この電磁波は絶縁破壊点に
近い位置にあるアンテナ装置31にて受信されて電力に変
換され、リード線32を介して検出器30に電力を送出す
る。検出器30に連結されている往路光ファイバー21と復
路光ファイバー22は通常時それぞれ独立した光ファイバ
ーの線路であって、検出器30は単に各々の線路のコネク
タの役割を担っているに過ぎないが、前記した電力がア
ンテナ装置31から送出されてきた時のみ往路光ファイバ
ー21と復路光ファイバー22を光学的に結合する役目を果
たす。この光学的結合手段については後述する。すなわ
ち、電力ケーブル１の絶縁破壊に伴うアークによる電磁
波が発生すれば、往路光ファイバー21に入力されている
光パルスが復路光ファイバー22に伝達されることとな
り、この光パルスを復路光ファイバー22の一端に接続し
てあるパルスカウンター42及び演算装置６で受信し、光
パルスの反射時間や波形形状などの状態で事故点を検知
するものである。

以上本発明の電力ケーブルの事故点検出方法について述
べたが、次いでその装置について詳述する。

第３図は本発明の装置の一例を示す図であって、常に光
パルスが入力されている往路光ファイバー21と、復路光
ファイバー22とが、電力ケーブル１の布設方向に適宜間
隔をおいて設置されている検出器30内で光学的結合可能
な状態でそれぞれ連結されている。絶縁破壊によるアー
クに伴う電磁波を受信しやすくするため、アンテナ装置
31は電力ケーブル１の布設方向に所定間隔をおいて複数
個近接して設置され、検出器30の往路光ファイバー21の
連結部間に介されている偏光物質301にリード線32、電
極303で電気的に結合されている。この部分の閉回路の
原理となる回路を第２図に示す。図において、例えばフ
ェライト等の磁性材料にコイルを巻回し、コイル両端に
電磁を接続し、電極間には偏光物質が介されている。こ
の偏光物質は電界が加わらないときは透明で図中矢印方
向の光を通過させ、電界が加わると矢印方向の光を反射
する物質が選ばれており、例えば液晶などが用いられ
る。

第４図（ａ）はアンテナ装置31が電磁波を受信しないと
き、すなわち電力ケーブル１の絶縁状態が正常な場合を
表す。この場合往路光ファイバー21内の光パルスは、検
出器30内の偏向物質301には電界は加わっていないか
ら、前述した第２図の回路の原理の通りに、図示した矢
印の方向に進むことになり、検出器30は単に往路光ファ
イバー21のコネクタの役割を果たす。

第４図（ｂ）はアンテナ装置31が電磁波を受信したと
き、すなわち電力ケーブル１の絶縁状態に異常が生じた
場合を表す。この場合アンテナ装置31は起電力を発生
し、電極303,303により偏向物質301に電界が加えられる
ため、偏向物質301は光を反射する働きをする。偏向物
質301で反射された光パルスはさらに反射板302により図
示した矢印の如く反射され、復路光ファイバー22に入射
し、前記パルスカウンター42、演算装置６に伝送され
る。なおこの反射板302は図中矢印Ｘ方向からの光は通
過させるが、矢印Ｙ方向からの光は通過させない作用を
有するものが使用され、例えば、いわゆるマジックミラ
ーの如きコーティングを施した板やビームスプリッタ等
が用いられ、前記の作用を有するものであれば良い。

次いで第５図以下の図面により本発明の装置の実際の動
作例を説明する。第５図において、検出器30,30′間の
往路光ファイバー21の光ファイバー長をＬとした時、復
路光ファイバー22の光ファイバー長は2Lとされている。
電力ケーブル１に記したBD−1,BD−2,BD−3,BD−4,BD−
５は絶縁破壊点を示しa₁,a₂,b₁,b₂,c₁,c₂はBD−1,BD−
2,BD−３の絶縁破壊点からアンテナ装置31,31′までの
距離を表している。なおBD−２はBD−１とBD−３の中間
点に位置し、BD−４はBD−１とBD−２、BD−５はBD−３
の中間点にそれぞれ位置している。アンテナ装置31,3
1′は実際は電力ケーブル１に近接して設置され、すな
わち検出器30,30′間の長さＬに比べて十分短かいので
距離の関係は次式の通り近似される。

a₁＝c₂≒０ a₂＝c₁≒Ｌ b₁＝b₂≒L/2 つまり上記の式は、いま仮に電力ケーブル１のBD−３点
で絶縁破壊が生じ電磁波が発生したとすれば、図示した
BD−３点上のアンテナ装置31′には電磁波はほとんど時
間を要さず到達し、またその電磁波がc₁の経路にてアン
テナ装置31に到達する時間と、往路光ファイバー21内を
伝搬する光パルスが検出器30′から検出器30へ伝搬する
時間とほほ同じ（光パルスも電磁波も伝搬速度は同じ）
という意味を持つ。

第６図は第５図に示した電力ケーブル１のBD−１点で絶
縁破壊が生じた場合の本装置の動作例を示すものであ
る。30I〜30IVは検出器、a,b,c…は光パルスを示し、往
路光ファイバー21と復路光ファイバー22が検出器30I〜3
0IV内で点線で結ばれている部分は前述した通りの動作
で光学的結合がなされていることを表わす。往路光ファ
イバー21に入射される光パルスa,b,c…は、一定間隔を
おいて送出されれば良いがここではそれぞれの検出器間
に２個の光パルスがある場合について述べる。なお図中
矢印は光パルスの進行方向を示している。

第６図（ａ）に示す通り、電力ケーブル１のBD−１点で
絶縁破壊が生じると瞬時にそこで発生する電磁波は検出
器30Iのアンテナ装置（図示せず）にて受信され、検出
器30I内で往路光ファイバー21と復路光ファイバー22は
光学的に結合される。すなわち第６図（ｂ）に示すよう
に光パルスa,bは復路光ファイバー22に入射される。こ
れと同時に、光パルスｃが検出器30Iに到達した時、BD
−１点からの電磁波は検出器30IIのアンテナ装置（図示
せず）に到達し、検出器30II内においても往路光ファイ
バー21と復路光ファイバー22は光学的に結合されること
になる。つまり光パルスｅ以下は検出器30IIにて復路光
ファイバー22に入射される。このことにより第６図
（ｃ）に示すように光パルスａとｇはちょうど検出器30
II内でタイミングが合って合波されるようになり、その
後同様に光パルスｂとｈ、ｃとｉ、ｄとｊが合波されて
復路光ファイバー22を伝送してゆくことになる。光パル
スｄ以下は検出器30IIにて反射されるから、後は光パル
スk,l…が順に絶縁破壊に伴うアークによる電磁波の放
射が終わるまで復路光ファイバー22に入射され続けるこ
とになる。なお、それぞれの検出器にはあるしきい値が
設けられており、絶縁破壊点BD−１からの電磁波には検
出器30III,30IVは作動しないように設定されている。電
磁波の放射が光パルスｌが検出器30II内を通過した時点
で終わったとすれば、復路光ファイバー22には第６図
（ｄ）に示した光パルス群が伝送されることになる。

第７図は電力ケーブル１のBD−２点、すなわち検出器30
Iと30IIの中間点に当る点で絶縁破壊が生じた場合の動
作を表わしている。第７図（ａ）〜（ｃ）において、BD
−２点で絶縁破壊による電磁波が放射されると、電磁波
は同時に検出器30I,30IIのアンテナ装置で受信され、そ
れぞれの検出器30I,30II内で往路光ファイバー21と復路
光ファイバー22は光学的に結合されることになる。つま
り光パルスa,bは検出器30Iで、光パルスｃ以下は検出器
30IIでそれぞれ復路光ファイバー22に入射される。そう
すれば光パルスａとｇ、ｂとｈが順次合波され、その後
BD−２点からの電磁波の放射が終わるまで光パルスｉ以
下が検出器30IIにて復路光ファイバー22に入射し続ける
ことになる。電磁波の放射が光パルスｊが検出器30IIを
通過した時点で終わったとすれば、復路光ファイバー22
には第７図（ｄ）に示した光パルス群が伝送されて行
く。

第８図は第５図に示した絶縁破壊点BD−１とBD−２の中
間点に当るBD−４点、すなわちBD−１から線路長にして
L/4右の点にて絶縁破壊が生じた場合の動作を表わして
いる。第８図（ａ）〜（ｃ）において、BD−４で絶縁破
壊による電磁波が放射されると電磁波はまず検出器30I
のアンテナ装置で受信され、従って検出器30I内で往路
光ファイバー21と復路光ファイバー22は光学的に結合さ
れる。さらに光パルスｄが検出器30IIに到達する前にBD
−４点からの電磁波は検出器30IIのアンテナ装置で受信
されるから、光パルスｄ以下は検出器30IIにより復路光
ファイバー22に入射されることになる。従って光パルス
ａとｇ、ｂとｈ、ｃとｉは順次合波されながら復路光フ
ァイバー22を伝送し、その後BD−４からの電磁波の放射
が終わるまで光パルスｊ以下が検出器30IIにて復路光フ
ァイバー22に入射し続けることになる。電磁波の放射が
光パルスｋが検出器30IIを通過した時点で終わったとす
れば、復路光ファイバー22には第８図（ｄ）に示した光
パルス群が伝送される。

第９図は第５図に示した絶縁破壊点BD−２とBD−３の中
間点に当るBD−５点、すなわちBD−３から線路長にして
L/4左の点にて絶縁破壊が生じた場合の動作を表わして
いる。第９図（ａ）〜（ｃ）において、BD−５で絶縁破
壊による電磁波が放射されると電磁波はまず検出器30II
のアンテナ装置で受信され、従って検出器30II内で往路
光ファイバー21と復路光ファイバー22は光学的に結合さ
れる。つまり光パルスｄ以下は検出器30IIにて復路光フ
ァイバー22に入射される。さらに光パルスｃが検出器30
Iに到達する前にBD−５点からの電磁波は検出器30Iのア
ンテナ装置で受信されるから、光パルスｃは検出器30I
により復路光ファイバー22に入射されることになる（光
パルスa,bは入射されない）。従って光パルスｃとｉは
合波されて復路光ファイバー22を伝送し、その後BD−５
からの電磁波の放射が終わるまで光パルスｊ以下が検出
器30IIにて復路光ファイバー22に入射し続けることにな
る。電磁波の放射が光パルスｋが検出器30IIを通過した
時点で終わったとすれば、復路光ファイバー22には第９
図（ｄ）に示した光パルス群が伝送される。

すなわち第６図（ｄ）、第７図（ｄ）、第８図（ｄ）、
第９図（ｄ）からわかるように、検出器30I,30II間の絶
縁破壊点の位置により合波される光パルスの数が異なる
から、合波された光パルスの数を計数することにより絶
縁破壊点の位置を知ることができる。

また本実施例の場合、検出器間の復路光ファイバー22の
光ファイバー長は往路光ファイバー21の光ファイバー長
の２倍であるため、実際にこのまま布設すると復路光フ
ァイバー22の光ファイバーが弛んだ状態のままになって
しまうので、例えば同軸状のスペーサのコアに往路光フ
ァイバー21の光ファイバーを挿通し、前記スペーサの外
周に復路光ファイバー22の光ファイバーを巻回して光フ
ァイバーの弛みを解消する等の方法が用いられる。

本実施例では往路光ファイバー21の各検出器間に光パル
スが２個ある場合について述べたが、これも本実施例に
のみ限定されるものではなく、光パルスの数を増やすこ
とによってより検出器間の絶縁破壊点の位置検出精度を
高くならしめることができる。すなわち光パルスが２個
の場合、検出器間における絶縁破壊点の位置検出精度は
第６図〜第９図により説明した４個所を検出するにとど
まるが、光パルスの数を増やすことによりさらに細かく
絶縁破壊点の位置を検出できるものである。

検出器間における絶縁破壊点の位置は前記した光パルス
にて検知することができるが、測定地から電力ケーブル
１の絶縁破壊点までの距離は、光パルス間にある間隔を
もって別の光パルス（識別パルス）を加えることにより
測定することができる。つまり復路光ファイバー22の端
末にある光パルス受信手段である演算装置６及びパルス
カウンター42で、この識別パルスの反射時間を測定して
絶縁破壊点に光パルス送出側から見て最も近い検出器
（第６図〜第９図においては検出器30II）までの距離を
求め、その検出器から絶縁破壊点までの位置は合波され
た光パルスの数を計数して検知し、これらによって電力
ケーブル１の絶縁破壊点までの距離を検出するものであ
る。

［効果］ 本発明によれば、電力ケーブルの絶縁破壊によって必然
的に生じるアークによる電磁波を、電力ケーブルに近接
して設置してあるアンテナ装置で受信することにより絶
縁破壊点を検出するものであるから、電力ケーブル線路
を常時監視していることとなり、事故発生後速やかに事
故点を検出することができる。また光ファイバーにより
本発明の装置は構成されているから、事故発生の検知信
号である光パルスの減衰や外部雑音による影響も極めて
少なく、正確な事故点検出が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の事故点検出方法の概略を示すブロック
図、第２図は本発明の検出器内における電磁波による動
作原理を示す回路図、第３図は本発明の装置の布設例を
示す図、第４図（ａ）はアンテナ装置が電磁波を受信し
ない場合の検出器の状態を示す図、第４図（ｂ）はアン
テナ装置が電磁波を受信した場合の検出器の状態を示す
図、第５図〜第９図は本発明の装置の実際の動作を説明
するための説明図である。 １……電力ケーブル、21……往路光ファイバー、22……
復路光ファイバー、30……検出器、31……アンテナ装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力ケーブルの絶縁破壊等の事故点を探知
   するための装置であって、 電力ケーブルに近接して所定間隔を隔てて複数個設置さ
   れ、電力ケーブルの絶縁破壊に伴うアークによる電磁波
   を受信して起電力を発生するアンテナ装置と、 前記複数個のアンテナ装置にそれぞれ電気的に結合され
   る検出器と、 前記検出器間に配設される往路光ファイバーと復路光フ
   ァイバーとを備え、各検出器間において復路光ファイバ
   ーは往路光ファイバーの長さの２倍の長さを有してお
   り、 前記往路光ファイバーには常に一端から光パルスが入力
   され、前記復路光ファイバーの端末には光パルス受信手
   段を備えると共に、該往路及び復路光ファイバーは前記
   検出器内で光結合可能にそれぞれ連結されており、 前記往路光ファイバーと復路光ファイバーとの光学的結
   合は、前記アンテナ装置からの起電力にて実現される如
   き構成を具備したことを特徴とする電力ケーブルの事故
   点検出装置。
2. 【請求項２】前記検出器にはアンテナ装置からの起電力
   により光学的変化が発生する偏光物質が内在され、 該偏光物質の光学的変化時にのみ前記往路光ファイバー
   と復路光ファイバーが結合されてなることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の電力ケーブルの事故点
   検出装置。