JPH0789693B2 - 送電線監視センサ用の誘導電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、送電線に流れている電流を電源として、送電
線の監視センサを駆動するための直流電力を得る送電線
監視センサ用の誘導電源装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、送電線から電力を得る誘導電源装置として、比較
的大きな電力を必要とする場合には、通常、送電線鉄塔
に電気的に接続されている架空地線を鉄塔と絶縁するこ
とによって、送電線本線と架空地線の相互静電容量，架
空地線の自己静電容量で決まる静電誘導電圧を発生さ
せ、この静電誘導による電圧を利用して、目的とする装
置等の駆動用交流電源あるいは直流電源を得るものがあ
る。

その他、送電線本線に本線状態を計測できるようなセン
サを取付ける場合には、送電線本線から電源を得る必要
があるが、この場合には、通常、送電線本線に変流器を
取付け、その変流器の二次巻線出力を整流し、第３図の
ような回路で必要な電源をとるのが一般的である。第３
図の回路では、送電線１の電流による磁束を変流器２の
鉄心で拾い、二次巻線2aに交流電圧を発生させる。この
交流電圧を整流回路３で整流し、定電圧素子４たるツェ
ナーダイオードZD並びに電圧レギュレータ７で一定の直
流電圧レベルに保って、センサ駆動用電源とするもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、架空地線から所定の電源を得る場合に、前記し
たように、架空地線を送電線鉄塔から絶縁することは、
設備上極めて大がかりな工事を必要とする他、架空地線
が絶縁されることにより、本来の目的である「避雷の効
果」が期待できなくなる等の欠点がある。

そこで、架空地線から所定の電源を得るために、送電線
本線から電源を取る第３図の回路をそのまま適用するこ
とが考えられるが、次のような問題がある。

第３図の回路では、変流器２の二次巻線2aの出力に、絶
えず変化している送電線１の電流に対応した電圧が誘起
される。この誘起電圧を整流回路３で整流した後、定電
圧素子４と制限抵抗５（抵抗Ｒ）の直列回路で一定の直
流電圧を作るが、その時、定電圧素子４には、変流器２
の二次巻線2aの出力電圧と定電圧レベルとの差分だけ、
電流Izが流れる。即ち、変流器２の二次巻線2aの出力電
圧を交流ピーク値でVaとし、定電圧素子４の電圧レベル
をVzとすると、定電圧素子４に電流Iz＝（Va−Vz）/Rが
流れる。この電流Izが大きくなればなる程、定電圧素子
４は流れる電流に耐えるような容量を持つ必要があり、
回路のコンパクト化に大きな妨げとなっていた。

第３図の回路の動作原理を第４図を用いて更に詳しく説
明する。第４図（ａ）は変流器２の二次巻線出力を整流
回路３中の整流器で整流した後の波形であり、このピー
ク値Vaの出力は整流回路３中の平滑回路を経ることによ
り第４図（ｂ）のように平滑化され、ツェナーダイオー
ドZDで第４図（ｃ）の如く一定電圧レベルVzとなって出
力される。この場合、ツェナーダイオードZDの電力損失
ＰはＰ＝Vz×Izであるから、ツェナーダイオードZDに流
れる電流Izが増えるとき、即ち変流器２の二次巻線出力
が大きくなるときは、その送電線電流の増大につれてツ
ェナーダイオードZDの電力損失Ｐも増えるという関係に
あり、熱的にも温度上昇する。第４図（ｄ）は、変流器
２の二次巻線2aの出力電圧VaとツェナーダイオードZDの
定電圧レベルVzとの差分だけ、流れる電流Iz＝（Va−V
z）/Rを示す。

このようなことから第３図に示した回路では、広範囲に
変動している電流領域をカバーして安定した直流電流を
得ることは困難であり、この回路をそのまま適用できな
い。

本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、簡単にしか
も良質な直流電力を架空地線電流から得ることができる
送電線監視センサ用の誘導電源装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、送電線に流れている電流を電源として、送電
線設備の監視センサ等を駆動する電力を得る誘導電源装
置において、架空地線電流から交流電圧を得る変流器
と、該変流器の二次巻線出力端子に接続した整流回路
と、該整流回路に接続した直流定電圧制御回路と、上記
変流器の二次巻線出力端子に接続され一定の電圧に達し
た時に信号出力する定電圧素子と制限抵抗から成る直列
回路と、該変流器の二次巻線出力端子に並列に接続され
ており、上記定電圧素子と制限抵抗の結合点に接続され
た制御入力端子を有し、定電圧素子からの信号出力を制
御入力として受けて導通し、導通時における変流器の二
次巻線出力の交流電圧極性が反転すると非導通となるス
イッチイング素子のサイリスタとを備えたものである。

［作用］ 送電線に流れている電流、従って架空地線電流から変流
器で得られる交流電圧が変動し、特にその電圧が定電圧
素子の規定する一定電圧にまで達すると、定電圧素子に
信号が出力される。この信号は、変流器の二次巻線出力
端子に並列に接続されたスイッチング素子の制御入力端
子に加わり、スイッチング素子を導通させる。従って、
変流器の二次巻線出力端子はスイッチング素子により短
絡される。このため定電圧素子に加わっている電圧は定
電圧素子の規定する一定電圧以下に落ち、定電圧素子に
はその耐容量以上の大きな電流が流れない。スイッチン
グ素子は、導通時における変流器の二次巻線出力の交流
電圧極性が反転すると非導通となり、自動復帰する。

このように、変流器出力を所定電圧レベル時に短絡する
回路構成とすることにより、定電流領域から大電流領域
まで安定した直流電圧を、簡単にしかも経済的に得るこ
とができるようになる。

［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に従って説明する。

第１図は本発明の電源装置の具体例を示したもので、送
電線架空地線1aに貫通させた変流器２を有し、この変流
器２の二次巻線2aには整流回路３が接続され、整流回路
３の出力端子には、定電圧素子４たるツェナーダイオー
ドZD及び制限抵抗５たる抵抗Ｒから成る直列回路と、電
圧レギュレータ７とが接続されている。更に、変流器２
の二次巻線2aにはスイッチング素子としてのサイリスタ
６が並列に接続され、サイリスタ６の制御入力端子たる
ゲートは、ツェナーダイオードZDと制限抵抗５との結合
点ｘに接続されている。

上記構成の動作を第２図を参照しながら説明する。

変流器２の二次巻線2aの出力は、サイリスタ６が当初は
非導通となっていることから、整流回路３中の整流器に
より第２図（ａ）のように整流され、整流回路３中の平
滑回路により第２図（ｂ）のように平滑化される。平滑
化された電圧VaがツェナーダイオードZDの動作電圧レベ
ルVz以下であれば、電圧レギュレータ７で一定の電圧値
に変化され、直流電圧が得られる。

架空地線電流が大きくなり、整流回路３の出力電圧Va
（第２図（ｂ））が高くなって、ツェナーダイオードZD
の動作電圧レベルVz以上となる場合には、ツェナーダイ
オードZDの働きにより、整流回路３の出力ラインの電圧
（第１図に示すｙ点の電位）は、第２図（ｃ）に示した
ようにツェナー動作電圧Vzに押えられる。このとき、ツ
ェナーダイオードZDの動作前においてはゼロ電位となっ
ていた制限抵抗５の端子電圧（ｘ点の電位）が、ほぼ整
流回路出力電圧Vaとツェナー動作電圧Vzとの差（Va−V
z）に対応する電位になる。このため、ｘ点に接続され
ているサイリスタ６のゲート（ｚ点）の電位が上昇し、
サイリスタ６がターンオンして導通状態になる。

サイリスタ６が導通すれば、第２図（ｄ）に示すよう
に、変流器２の二次巻線の出力は端子は短絡され、短絡
直後から急激に下る。このためVa≒Vzとなり、ツェナー
ダイオード４に流れる電流Izは殆ど流れない。

サイリスタ６は、変流器２の二次巻線出力が正極性にあ
る間は、一度短絡するとゲートのｚ点の電位が下って
も、そのままの状態を保持し、変流器２の二次巻線出力
が負極性になって逆阻止状態となったとき、再びターン
オフして非導通状態になる。

上記の繰返しにより、サイリスタ６の動作を考慮した整
流回路３の出力ライン上のｙ点の電圧波形は、第２図
（ｅ）に示すようになり、常時、ツェナー動作電圧Vzを
ピーク値とした電圧を保持することになる。この整流出
力電圧を電圧レギュレータ７に入力することにより、安
定した直流電圧V dc（第２図（ｆ））が出力される。
尚、電圧レギュレータ７は、サイリスタ６がターンオン
した時点より変流器２の二次巻線出力が負から正にゼロ
クロスする時点までの電圧変動をなくように動作する。
即ち、第２図（ｅ）におけるツェナーダイオード４の動
作電圧レベルVzから電圧レベルV zoに対して、一定の直
流を出力するものである。

誘導電源装置を上記回路構成とすることにより、架空地
線電流が大きく変化しても、ツェナーダイオードZDに流
れる電流Izは無視し得るほど小さくなり、非常に小さな
素子で回路を構成することができる。又、サイリスタ６
には、変流器２の二次巻線2aの出力を短絡したときに電
流が流れるが、サイリスタ６の順方向のインピーダンス
は小さいので、その消費電力は僅かであり、全体の回路
構成は、極めてコンパクトになる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の誘導電源装置は、変流器出
力を所定電圧レベルに短絡する回路構成としたものであ
るから、低電流領域から大電流領域まで安定した直流電
源を、簡単にしかも経済的に得ることができる。

また、架空地線電流から、センサ等を駆動できる良質な
直流電力を作ることができることから、送電線鉄塔に容
易に設備状態を監視できるセンサを設置することがで
き、送電線の保守監視に大きな効果を発揮する。特に、
送電線設備を監視するセンサとして、鉄塔上に設置する
例が多い風向風速センサの電源として用いれば、その効
果は更に大きい。

更に、送電線電流を電源としているため、送電線の電流
が流れている限り本誘導電源装置は動作し続けることか
ら、極めて効率良く、無保守・無交換の電源が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘導電源装置の回路構成例を示す図、
第２図（ａ）〜（ｆ）はその動作説明図に供する図、第
３図は従来の誘導電源装置の構成例を示す図、第４図
（ａ）〜（ｄ）はその動作説明図に供する図である。 図中、１は送電線本線、1aは架空地線、２は変流器、2a
は変流器の二次巻線、３は整流回路、４は定電圧素子、
５は制限抵抗、６はサイリスタ（スイッチング素子）、
７は電圧レギュレータを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送電線に流れている電流を電源として、送
   電線の監視センサを駆動する電力を得る誘導電源装置に
   おいて、架空地線電流から交流電圧を得る交流器と、該
   変流器の二次巻線出力端子に接続した整流回路と、該整
   流回路に接続され整流回路の出力が一定の電圧レベルに
   達した時に信号を出力する定電圧素子と制限抵抗から成
   る直列回路と、上記整流回路に接続した電圧レギュレー
   タと、上記変流器の二次巻線出力端子に並列に接続され
   ており、上記定電圧素子と上記制限抵抗の結合点に接続
   された制御入力端子を有し、定電圧素子からの信号を制
   御入力端子に受けて導通し、導通時における変流器の二
   次巻線出力の交流電圧極性が反転すると非導通となるス
   イッチイング素子のサイリスタとを備えたことを特徴と
   する送電線監視センサ用の誘導電源装置。