JPH03237372A - 架空送電線及びその設備の異常箇所探査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、架空送電線（スリーブ、スペーサ及びダンパ
を含む。）及びその設備（鉄塔、碍子など）の異常箇所
探査方法及び装置に関し、より具体的にはコロナ放電に
より架空送電線及びその設備の異常箇所を探査する方法
及び装置に関する。

［従来の技術］ コロナ放電により架空送電線及びその設備の異常箇所を
探査する方法及び装置は、昭和６３年特許出願公表第５
０３３２４号（ＰＣＴ／ＣＨ３６１０００６６）に開示
されている。この公表公報に開示された方法は、空中架
線に沿ってヘリコプタを飛行させ、当該ヘリコプタに搭
載したコロナ放電検出用のアンテナにより２０ＭＨｚ乃
至２ＱＯＭＨｚの帯域の電波を受信し、オシロスコープ
上の波形（同公報第５図〜第９図）により、不具合箇所
を判定・検出しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来例は、測定周波数帯域が主に２０ＭＨ
ｚから２００ＭＨｚと非常に高く、従って、各部の回路
素子も高速で高価なものを使用しなければならない。

また上記従来例では、オシロスコープの波形の乱れから
異常の有無及び内容を判定するが、コロナ信号は数ｌＯ
μＳの速さで発生するので、このような判定方法では、
異常内容を定量的且つ客観的に判定することは困難であ
る。人間の目による判定であるので、個人差や、日々毎
、また時間帯による判定差があり、不正確である。また
、異常の位置を特定するのも困難である。例えば、送電
線鉄塔の碍子部分の近くで架空送電線の素線が一部破断
している場合には、異常箇所が碍子か架空送電線かを判
断し、特定するのは困難である。

そこで本発明は、これらの問題点を解決し、架空送電線
及びその設備の異常を明確に探知できる方法及び装置を
提示することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る探査方法では先ず、探査しようとする架空
送電線に沿って移動しながら、架空送電線及びその設備
から放射される電波を測定アンテナで受信しつつ、距離
測定装置により当該架空送電線及びその設備までの距離
を測定する。そして、このように測定された電波信号を
、所定の低周波帯域に分けて分析する。また、この分析
の前に、測定された電波信号を測定距離により距離補正
するのがよい。

本発明に係る探査装置は、架空送電線及びその設備から
の電波を受信する測定アンテナ、探査しようとする架空
送電線及びその設備までの距離を測定する距離測定手段
、鉄塔などの所在位置が分かっている物体の位置情報を
入力する位置情報入力手段、並びに、当該測定アンテナ
による受信電波信号、当該距離測定手段による距離信号
及び当該位置情報入力手段により入力された位置情報を
記録媒体に記録する記録手段を飛翔体に搭載して、探査
目的の架空送電線に沿って飛行させる。その他に、当該
記録媒体に記録された信号を再生する再生手段と、再生
手段により再生された電波信号を、再生された距離信号
により距離補正する距離補正手段と、当該距離補正手段
により距離補正された電波信号を低周波帯における所定
の周波数帯域に分割する周波数分割手段と、当該周波数
分割手段により分割された周波数帯域の信号を像出力す
る出力手段とを具備する。

［作用］ 低周波の電波により異常の有無及び内容を判別できるの
で、各処理は低速の回路又はプログラム動作のデイ華ジ
タル・データ処理回路により実現でき、従って、非常に
安い費用で異常を探査できる。また、距離補正を行なう
ことにより、測定時に、架空送電線との距離を精密に一
定に保つ必要がなくなり、データ収拾も容易になる。こ
れもまた費用の低減に役立つ。

個別の異常は測定電波の特定の周波数帯域又は広い周波
数帯域に特有の症状となって現われるので、異常の内容
及びその位置を的確に判別できるようになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

架空送電線及びその設備では、通常でも一定のコロナ放
電が発生しているが、素線の腐食や汚れ、素線切れなど
の欠陥や異常に起因して局在的な異常コロナ放電が発生
し、この異常コロナ放電による電波及び伝搬する電力に
より電波が周囲に放射される。発明者による幾つかの実
験により、架空送電線及びその設備からの比較的低い周
波数（せいぜい１０ＫＨ２程度まで）の電波により、上
記欠陥又は異常を検出できることが判明した。また、架
空送電線を伝搬する電力による電波の周波数は、当該電
力の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、以下基本波
という）に一致し、その振幅は一般に伝搬する電力に比
例する。観測の結果、伝搬電力による放射電波の振幅が
鉄塔の接地不具合に影響されることが判明した。従って
、架空送電線及びその設備からの電波の基本波酸分の振
幅から、鉄塔の不具合の有無及びその程度を判定できる
ことが分かった。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明の一実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。第１Ａ図は、ヘリコプタに搭載する機
器を示す。第１Ａ図において、１０は架空送電線及びそ
の設備から放射される上記電波を受信する測定アンテナ
である。本実施例では測定アンテナ１０は、５０乃至６
０Ｈｚの基本波からせいぜい１０ＫＨｚ程度までの電波
を受信できるアンテナであればよい。

１２は測定対象（架空送電線及びその設備）までの距離
を電波方式で測定する電波距離計である。

本実施例では、この電波距離計１２として、日本航空電
子工業株式会社製造の距離計ＪＲＡ−１００を使用した
。この距離計ＪＲＡ−１００は送信周波数４．３ＧＨｚ
のパルス電波を対象物に放射し、対象物による反射電波
を受信するまでの時間により、対象物までの距離を測定
する。この距離計ＪＲＡ−１００は、本実施例の目的と
する距離範囲では、±２フィートの精度で距離を測定で
きる。

１４はヘリコプタの位置及び対地速度を測定する位置及
び対地速度計であり、例えば周知のＧＰＳ（グローバル
・ポジショニング・システム）を利用する。１６は、地
上位置が判明している固定点（例えば、架空送電線を支
持する鉄塔、スリーブ、スペーサ、ダンパなと）の固定
マーク信号を発生する位置固定マーカである。位置固定
マーカ１６は、複数の固定点を後で区別できるように、
個別に異なる電圧を発生する複数のスイッチを具備する
。位置固定マーカ１６により、測定データの分析時に地
上位置を確認するのが容易になる。

対地速度計１４及び位置固定マーカ１６の出力により、
飛行位置、即ち測定位置を精確に知ることができる。

１８は、測定アンテナ１０．電波距離計１２、対地速度
計１４、位置固定マーカ１６からの信号をデータ・レコ
ーダ２０に記録するために信号変換を行なうインターフ
ェース回路である。インターフェース回路１８において
、９２は測定アンテナ１０により受信した微弱な電波を
データ・レコーダ２０の入力電圧範囲に増幅する増幅器
、９４は電波距離計１２の出力電圧を増幅する増幅器、
９６は対地速度計１４の出力を増幅する増幅器、９８は
増幅器９２の出力の低周波成分を抽出するローパス・フ
ィルタ（ＬＰＦ）　、１００は位［ｆｌ定マーカ１６の
ボタン番号に応じた電圧のパルス信号を発生するパルス
発生回路である。

データ・レコーダ２０は例えば、複数の記録チャンネル
を具備し、上記の各素子の測定信号及び出力データを磁
気テープ２２にディジタル記録するディジタル・オーデ
ィオ・テープ・レコーダである。

第１Ａ図に図示した機器を搭載したヘリコプタを、異常
探査しようとする架空送電線に沿って、できるだけ一定
速度で飛行させ、ヘリコプタと架空送電線との距離を電
波距離計１２により測定しながら、測定アンテナ１０に
より架空送電線及びその設備からの電波を測定する。測
定したい部分でデータ・レコーダ２０の電源を入れ、又
は記録ポーズを解除し、受信電波データをデータ・レコ
ーダ２０により磁気テープ２２にディジタル記録し、同
時に、電波距離計１２から出力される測定点までの距離
データ、対地速度計１４の出力、位置固定マーカ１６に
よる位置情報も、データ・レコーダ２０の磁気テープ２
２の個別のデータ・チャンネルにディジタル記録する。

なお、ヘリコプタと架空送電線との距離は、定であるの
が望ましいが、後述するように、本実施例では距離によ
る電波減衰を補正するので、ヘリコプタと架空送電線と
の距離に変動があっても、適切に異常を判定・探査でき
る。

このように測定データを記録した磁気テープ２２を地上
で再生し、測定電波データをコンピュタにより分析し、
グラフ化して、異常箇所を判定する。第１Ｂ図は、地上
に配備した分析作図装置の構成ブロック図を示す。第１
Ｂ図において、２４は磁気テープ２２の記録データを再
生する再生装置、９０は分析処理を担当するコンピュー
タである。再生装置２４は、出力信号線２４ａに測定ア
ンテナ１０による測定電波データを、出力信号２４ｂに
距離測定装置１１２による送電線距離データを、出力信
号線２４ｃに位置固定マーカ１６による位置マーク・デ
ータを、出力信号線２４ｄに対地速度計１４による対地
速度データを出力する。

信号線２４ｂの距離データは統計処理回路２６に入力さ
れ、そこで統計処理される。具体的には、距離データの
極端な値を排除し、その変動を平滑化する。電圧変換回
路２８は統計処理回路２６から出力される距離データを
、距離値に対応する電圧値の電圧信号に変換する。

距離補正回路３０は、電圧変換回路２８の出力、即ちア
ンテナ１０と、観測対象の架空送電線及びその設備との
間の距離値に従い、信号線２４ａ上の測定電波データを
所定の一定距離における強度に補正する。ヘリコプタを
架空送電線に平行に飛行させるといっても、架空送電線
までの距離を一定に保つことは現実上は不可能に近い。

架空送電線及びその設備から放射される電波は理論的に
は距離の二乗に反比例する。そこで、同時に測定した距
離データにより、測定電波データを一定距離での値に補
正する。また、このような理論式による補正を行なわず
に、距離による減衰特性を実際に測定し、測定により得
た減衰特性関数に測定電波データをあてはめて、一定距
離での値に補正するようにしてもよい。何れの補正方式
でも、距離補正回路３０は実際上ディジタル演算回路で
構成されるので、実現は容易である。

距離補正回路３０により距離補正された測定電波データ
は、バッファ・メモリ３２を介して高速フーリエ変換回
路（ＦＦＴ）３４及び突発波検出回路３６に供給される
。本実施例では処理能力の都合上、バッファ・メモリ３
２は、測定電波データを４０９６個ずつ突発波検出回路
３６に印加し、４０９６個のデータの先頭から２０４８
個のデータを高速フーリエ変換回路３４に供給する。高
速フーリエ変換回路３４は、測定電波データを２２個の
周波数チャンネルに分割して出力する。高速フーリエ変
換回路３４の出力チャンネルの周波数帯域を表１に示す
。勿論、表１は一例であり、本発明はこのような周波数
区分に限定されない。但し、本発明によれば、架空送電
線及びその設備の異常を探査するには、せいぜい１０Ｋ
Ｈｚまでの周波数帯域を調べればよい。

距離補正回路３０の出力は距離補正されているので、架
空送電線の鉄塔の接地抵抗が適切である限り、高速フー
リエ変換回路３４及び突発波検出回路３６の入力信号は
、５０又は６０Ｈｚのほぼ一定振幅の基本波に、ノイズ
成分と、素線切れや碍子の絶縁不良などに起因して部分
的に発生するコロナ放電による突発的な成分とが重畳し
た信号波形になっている。突発波検出回路３６は、基本
波に重畳するそのような突発波を検出する回路である。

突発波検出回路３６の内部構成は、後で詳細に説明する
。突発波検出回路３６は、検出した突発波のタイミング
（即ち、発生位置）、波高値、持続幅及び処理区間（４
０９６データ）内での発生個数をそれぞれ示す信号を出
力する。

再生装置２４から出力される信号線２４ｃ上の位置マー
ク・データは、マーク抽出回路３８に印加される。マー
ク抽出回路３８は、入力する位置マーク・データの内、
例えば、鉄塔などのように、地上位置が判明しているも
のの位置マーク・データを抽出し、相応するパルス信号
を発生する。

また、再生装置２４から出力される信号線２４ｄ上の速
度データは、統計処理回路４２に入力され、そこで統計
処理される。統計処理回路４２の出力は電圧変換回路４
４により電圧信号に変換される。

表１ 架空送電線及びその設備には、架空送電線の腐食や老朽
化により成る程度の長い距離にわたって存在する不具合
と、鉄塔の接地抵抗不良、素線切れや碍子の絶縁不良な
どといった、特定の部位で生じる故障や異常がある。前
者は、測定電波データ（例えば、距離補正回路３０の出
力）において、５０又は６０Ｈｚの基本波に、架空送電
線に沿っである程度の長さにわたって重畳する低周波の
ノイズ成分となって現われ、後者は、故障や異常箇所に
対応する位置で重畳する突発波又は短い区間での変動成
分となって現われる。

観測の結果、このようなノイズ成分は、架空送電線の老
朽化乃至は交換時期を暗示しており、４ＫＨｚ近辺や５
〜６　ＫＨｚの周波数帯域を持っていることが判明した
。そこで、本実施例では、架空送電線及びその設備の、
異常探査時期、交換時期などを指数として示す異常度判
定回路４６を設けた。

異常度判定回路４６の内部構成を第２図に図示した。

第２図において、除算回路５２は突発波の波高地を基本
波の振幅で除算し、指数化回路５４は除算回路５２の出
力値を、例えば１，２，３．４の４段階の区分にあては
め、該当する区分を示す指数値を出力する。この指数値
により、緊急に実地調査すべきか、継続監視すべきか、
当面監視不要かなどを客観的に判断できる。

測定電波データの各周波数成分（高速フーリエ変換回路
３４の出力）、突発波の高さ、幅及び単位処理区間あた
りの突発波の個数並びに突発波発生位置での基本波の波
高値など（突発波検出回路３６の出力）、異常度判定回
路４６の出力、送電線までの距離値（電圧変換回路２８
の出力）並びに固定位置マークは、プロッタやプリンタ
などの作図装置４８に入力され、測定時間経過に従って
（即ち、測定した架空送電線に沿って）、各測定及び分
析データ値が、紙上に印刷されグラフ化される。以上の
各データに飛行速度データ（電圧変換回路４４の出力）
も加えて、事後的な再分析、及び、より詳細な分析のた
めにデータ記録装置４９により大容量記録媒体、例えば
光磁気ディスクに記録するのが好ましい。

第３図は、作図装置４８の出力例を示す。但し、突発波
検出回路３６の出力（突発波の数、幅、高さ、及び突発
波検出のためのカット・レベル）、送電線までの距離、
及び、高速フーリエ変換回路３４のＣＨＩ〜１５の出力
のみを図示しである。固定線とは、マーク抽出回路３８
の出力により固定位置マーク信号による位置基準線であ
る。

第４図は、突発波検出回路３６の回路構成ブロック図を
示し、第５図は突発波を分離し、突発波の発生位置など
を計算する過程での波形図である。

理解を容易にするために、第５図ではアナログ信号の形
態で図示しである。突発波検出回路３６には、先に説明
したように、バッファ・メモリ３２から４０９６個ずつ
データが供給される。突発波検出回路３６の入力信号波
形は、第５図（ａ）に例示するように、５０又は６０Ｈ
ｚの基本波に、ノイズと、素線切れなどによるコロナ放
電による突発波が重畳した波形になっている。バッファ
・メモリ３２からのデータは、ディジタル・ローパス・
フィルタ（ＬＰＦ）６０とディジタル・バイパス・フィ
ルタ（ＨＰＦ）６２により、基本波成分と、基本波より
高く基本波を含まない周波数成分とに分離される。即ち
、ＬＰＦ６０は５０乃至６０Ｈｚの基本波成分を抽出す
るためのディジタル・フィルタであり、ＨＰＦ６２は基
本波以外の成分、具体的には８０Ｈｚ以上の成分を抽出
するディジタル・フィルタである。

ＨＰＦ６２の出力は、例えば第５図（ｂ）に示すような
、ノイズと突発波からなる波形になる。

第５図（Ｃ）は第５図（ｂ）の拡大図である。ピーク検
出回路６４はＨＰＦ６２の出力から正及び負のピーク値
を検出し、絶対値回路６６はピーク検出回路６４で検出
されたピーク値を正値に変換する。ＨＰＦ６２の出力を
先に絶対値化した後でピーク検出してもよい。ピーク検
出回路６４で検出されるピークは、突発波とノイズの両
方を含んでいる。統計処理回路６８は、絶対値回路６６
から出力される正のピーク値に対して、データのバラツ
キを少なくする統計計算及び、必要により所定以上の高
周波成分を除去する統計計算を行ない、ノイズ・レベル
を計算する。計算されたノイズ・レベルはノイズ・カッ
ト回路７０に印加される。

ＨＰＦ６２の出力はまた、絶対値回路７２により負値を
正値に変換され、ノイズ・カット回路７０に印加される
。ノイズ・カット回路７０は、統計処理回路６８からの
ノイズ・レベルを、絶対値回路７２の出力データから減
算する。この減算処理により、ノイズ・カット回路７０
の出力は、突発波のみを含むことになる。第５図（ｄ）
は、ノイズ・カット回路７０の出力信号波形を示す。ノ
イズ・カット回路７０の出力は突発波計真回路７６に印
加される。突発波計算回路７６は、ノイズ・カット回路
７０の出力から、突発波の発生位置、高さ、処理区間（
４０９６個のデータ）あたりの突発波の数、及び密接す
る突発波の発生期間（即ち、幅）を計算する。

基本波高計算回路７８は、突発波の発生位置における基
本波の波高値を計算する回路であり、具体的には例えば
、突発波計算回路７６からの突発波発生タイミング信号
をサンプリング・クロックとして、ＬＰＦ６０の出力を
サンプリングしている。基本波高計算回路７８で計算さ
れた基本波高値は出力回路８０に印加される。出力回路
８０にはまた、突発波計算回路７６で計算された突発波
に関するデータも印加されており、出力回路８０はこれ
らのデータを、個別の信号線又はバス形式の信号線を介
して作図装置４８及びデータ記録装置４９に出力する。

出力回路８０は出力バッファとして、また出力する各デ
ータの出力タイミングを調節する回路として機能する。

本発明により、架空送電線及びその設備の不具合に対し
、測定電波の各周波数成分が以下のような変化を示すこ
とが分かった。即ち、架空送電線の素線の腐食又は汚れ
があると、その程度によりノイズ・レベルが大きくなる
。素線切れがあると、程度によりシャープな突発波が発
生し、その規模により突発波の幅が変化する。また、鉄
塔の接地抵抗が不良の場合には、基本波のレベルが変化
し、他の周波数帯域でもレベル変化が生じる。例えば、
第３図において、Ａ、Ｂ（共にＣＨＩ）は鉄塔の接地抵
抗の不良を示し、Ｃ（ＣＨ４）、Ｄ　（ＣＨ１２）は素
線の腐食又は汚れを示し、突発波検出結果での突発波は
、その位置にスリーブやスペーサがあるか、又は素線切
れがあることを暗示している。

本発明は、上記実施例の構成に限定されない。

例えば、図面に図示した回路ブロックの一部又は全部を
個々に又は１つのディジタル演算処理装置により実現す
るのは容易であり、これらも本発明の技術範囲に含まれ
ることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、架空送電線及びその設備の不具合並びにその内容及
び位置を精密に探知することができる。また、測定対象
までの測定距離により測定値を距離補正するので、測定
機器を測定対象の架空送電線及びその設備から一定の距
離に厳密に保たなくてもよくなり、安全にヘリコプタ−
などの飛翔体を安全に運航できる。また、測定が容易に
なるばかりか、不具合の内容及び程度をより正確に判定
でき、個人差及び日々での判定差が無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はヘリコプタに搭載される機上機器の構成ブロ
ック図、第１Ｂ図は地上に配備される分析作図装置の構
成ブロック図、第２図は第１Ｂ図の異常度判定回路４６
の回路構成ブロック図、第３図は突発波検出結果及び受
信電波の各周波数成分の作図例、第４図は突発波検出回
路３６の回路構成ブロック図、第５図は突発波検出回路
３６内での各処理段階でのアナログ信号波形図である。 １０：測定アンテナ　１２：電波距離計　１４二対地速
度計　１６：位置固定マーカ　１８：カレンダ時計　２
０＝データ・レコーダ　２２：磁気テープ　２４：再生
装置　２６：統計処理回路２８：電圧変換回路　３０：
距離補正回路　３２：バッファ・メモリ　３４：高速フ
ーリエ変換回路（ＦＦＴ）　　３６：突発波検出回路　
３８：マーク抽出回路　４２：統計処理回路　４４：電
圧変換回路　４６：異常度判定回路　４８：作図装置　
４９：データ記録装置ｔ　　５０：加算器　５２：除算
回路　５４：指数化回路　６０　：　ＬＰＦ６２：ＨＰ
Ｆ　　６４：ビーク検出回路　６６：絶対値回路　６８
：統計処理回路　７０：ノイズ・カット回路　７２：絶
対値回路　７４：遅延回路７６：突発波計算回路　７８
二基本波高計算回路　８０：出力回路　９０：コンピュ
ータ　９２゜９４．９６：増幅器　９８：ローバス・フ
ィルタ１００：パルス発生回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）架空送電線及びその設備の異常箇所を探査する方
   法であって、 探査しようとする架空送電線に沿って移動しながら、架
   空送電線及びその設備から放射される電波を測定アンテ
   ナで受信しつつ、距離測定装置により当該架空送電線及
   びその設備までの距離を測定し、存在位置が既知の物体
   を示すマーク信号を入力する測定ステップと、 当該測定ステップで測定された電波信号を、所定の低周
   波帯域で分析する分析ステップ とからなることを特徴とする架空送電線及びその設備の
   異常箇所を探査方法。
2. （２）上記分析ステップの前に、上記測定ステップで測
   定された電波信号を、当該測定ステップで測定された距
   離により距離補正する距離補正ステップを含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の架空送電線
   及びその設備の異常箇所探査方法。
3. （３）架空送電線及びその設備からの低周波の電波によ
   りその異常箇所を探査する装置であって、飛翔体と、 当該飛翔体に搭載され、架空送電線及びその設備からの
   電波を受信する測定アンテナと、当該飛翔体に搭載され
   、探査しようとする架空送電線及びその設備までの距離
   を測定する距離測定手段と、 当該飛翔体に搭載され、測定位置情報を入力する位置情
   報入力手段と、 当該飛翔体に搭載され、当該測定アンテナによる受信電
   波信号、当該距離測定手段による距離信号及び当該位置
   情報入力手段による位置情報を記録媒体に記録する記録
   手段と、 当該記録媒体に記録された信号を再生する再生手段と、 当該再生手段により再生された電波信号を、再生された
   距離信号により距離補正する距離補正手段と、 当該距離補正手段により距離補正された電波信号を低周
   波帯における所定の周波数帯域に分割する周波数分割手
   段と、 当該周波数分割手段により分割された周波数帯域の信号
   、及び当該位置情報入力手段により入力された位置情報
   の少なくとも一部を図形出力する出力手段 とからなることを特徴とする架空送電線及びその設備の
   異常箇所探査装置。
4. （４）更に、当該距離補正手段により距離補正された電
   波信号から、突発波を検出する突発波検出手段を具備す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記載の
   架空送電線及びその設備の異常箇所探査装置。