JPH0458162A - 高電圧測定装置及び高電圧位相差測定装置 - 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、高電圧部の電圧を簡易に測定する高電圧測定
装置及び２箇所の高電圧部の位相差を検出する高電圧位
相差測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、架空送電線あるいは変電所母線のような高電圧部
の電圧を測定する方法としては、（ａ）課電物と大地の
間に分圧器を挿入し分圧出力を計測する技術や、（ｂ）
高電圧部に電圧センサを取り付け、その出力をＡ／Ｄ　
（アナログ／ディジタルン変換あるいはＶ／Ｆ　（電圧
／周波数）変換して、大地電位部に光又は無線で伝送す
る技術等がある。

また、高電圧部の２箇所の位相差を検出する方法として
は、（Ｃ）送電線電圧をこれに接触させたセンサで検出
し、この情報をＡ／Ｄ変換あるいはＶ／Ｆ変換し、光ま
たは無線で地上電位部に伝送し、位相を比較する技術や
、（ｄ）第９図に示すようにＯＶ付近をしきい値として
、送電線電圧がこれより大きいときだけ光出力を送り、
その正負の半波に対応したＯＮ−ＯＦＦ信号を簡易なセ
ンサで地上電位部に送り、そのセンサ出力信号のパルス
幅が１８０°あるものとして、送電線の２箇所から得た
センサ出力信号Ａ、Ｂに対して（１８０°−（Ａ−Ｂの
パルス幅））を位相差として計測する技術等がある。

Ｅ発明が解決しようとする課題］ ところが、（ａ）の高電圧測定方法では、分圧器に高い
耐電圧が必要で装置が大きくなる問題がある。また、（
ｂ）の高電圧測定方法や（Ｃ）の位相測定方法では、セ
ンサ部が複雑であり大形化しコストがかかる等の問題が
ある。更に、（ｄ）の位相測定方法では、実際のＯＮＮ
−ＯＦＦ信号のパルス幅が正確に１８０゛になっている
のではなくバラツキがあるという問題がある。即ち、第
１０図に示すように、ＯＮ−ＯＦＦ信号への２値化を行
うしきい値がＯｖでなかったりバラツキがあり、そのた
めに、位相出力信号のパルス幅を１８０°として９位相
差を計測すると大きな誤差を生じた。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、安
価且つ容易に高電圧部の電圧を測定する高電圧測定装置
及び安価且つ精度良く位相差を測定する高電圧位相差測
定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の高電圧測定装置は、絶縁棒の頭部に取り付けら
れ、高電圧部に接触されてその高電圧部の電圧の大きさ
に応じてパルス幅が変化するＯＮ−ＯＦＦ信号を出力す
る電圧センサと、その電圧センサの出力を大地電位側に
伝送する伝送手段と、その伝送手段からの出力を受けて
高電圧部の電圧を表示する測定表示器とを備えた構成の
ものである。この場合、上記電圧センサは、送電線に接
触する接触電極と、その接触電極に離間された浮游電極
と、その両電極間にそれぞれ並列に接続された電圧制御
素子、抵抗素子及び電界効果トランジスタと、その電界
効果トランジスタのスイッチング信号を上記ＯＮ−ＯＦ
Ｆ信号として光出力とする発光素子とから構成すること
が好ましい。

次に、本発明の高電圧位相差測定装置は、位相差を測定
すべき２箇所の高電圧部に接触させる第１及び第２の絶
縁棒と、各絶縁棒の頭部に取り付けられ、高電圧部に接
触されてその高電圧部の電圧位相位置に合致したＯＮ−
ＯＦＦ信号を出力する電圧センサと、その各電圧センサ
の出力を大地電位側に伝送する一対の伝送手段と、それ
ら伝送手段からの出力の位相差を測定し上記２箇所間の
電圧位相差を表示する位相差測定器とを備えた構成のも
のである。この位相差測定器は、上記両電圧センサの出
力であるＯＮ−ＯＦＦ信号をそれぞれ送電線電圧の１周
期にわたり一定周期ごとに順次サンプリングし記憶する
記憶装置と、その送電線電圧の１周期にわたる記憶内容
から位相差を検出する位相差計測器と、その位相差を表
示する表示器とを有する構成とすることが好ましい。

［作用］ 絶縁棒の頭部、即ち電圧センサを、架空送電線あるいは
変電所母線のような高電圧部に接触させると、その高電
圧部の電圧の大きさに応じてパルス幅が変化するＯＮ−
ＯＦＦ信号が電圧センサから出力され、その電圧センサ
の出力が光ファイバ或いは無線による伝送手段により大
地電位側に伝送される。測定表示器はその伝送された出
力のパルス幅から高電圧部の電圧を表示する。従って絶
縁棒の頭部に電圧センサを取り付けた簡易、安価の構成
ながら所定の電圧測定を行うことができる。

上記電圧センサは、具体的には、送電線に接触する接触
電極とその接触電極に離間された浮ｍ電極との間に、そ
れぞれ並列に抵抗素子、電圧制御素子を接続し、その端
子電圧で電界効果トランジスタをスイッチングさせて発
光素子を動作させ、上記ＯＮ−ＯＦＦ信号の光出力を得
る構成とすることで、特に簡易、安価且つ小形のセンサ
部とすることができる。

次に、高電圧位相差測定装置においては、頭部に電圧セ
ンサを有する第１及び第２の絶縁棒を、位相差を測定す
べき送電線等の２箇所の高電圧部に接触させる。第１及
び第２の絶縁棒の電圧センサからは、高電圧部の電圧位
相位置に合致したＯＮ−ＯＦＦ信号が出力され、光また
は無線による伝送手段で大地電位側に伝送される６位相
差測定器はそれら伝送手段から得られる出力の位相差を
測定し、上記２箇所間の電圧位相差を表示する。

従って、絶縁棒の頭部に電圧センサを取り付けた簡易、
安価の構成ながら所定の電圧位相差測定を行うことがで
きる。ここでの電圧センサら、上記高電圧測定装置の場
合と同じ構成にすることができ、簡易、安価かつ小型の
センサとすることができる。

また、位相差測定器を記憶装置１位相差計測器及び表示
器で構成した形態では、上記両電圧センサの出力である
ＯＮ−ＯＦＦ信号が、その１周期にわたり一定周期ごと
に順次サンプリングされて記憶される。つまり、ＯＮ−
〇ＦＦ信号の波形が記憶装置により一時記憶され、その
１周期にわたる記憶内容から位相差計測器により位相差
が求められる。このため、そのＯＮ−ＯＦＦ信号のパル
ス幅が１８０°でなくても精度良く位相差が計測される
。

［実施例コ 以下、本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は、架空送電線１に対する高電圧測定装置の基本
構成を示したもので、絶縁棒３と、この絶縁棒３の頭部
に取り付けられた電圧センサ２と、その電圧センサ２の
情報を絶縁棒３の基部即ち大地電位側へ伝送する伝送手
段たる光ファイバ４と、絶縁棒３の基部に設けられてお
り光ファイバ４が接続される測定表示器５とから構成さ
れている。

絶縁棒３と光ファイバ４は、送電線１の高電圧に十分に
耐える絶縁性の良好な材質から成り、これにより電圧セ
ンサ２を送電線１に接触させることを可能としている。

電圧センサ２は、送電線１の電圧位相に応じたパスル幅
の光のＯＮ−ＯＦＦ信号を作成し、光ファイバ４に出力
する。測定表示器５は、光ファイバ４からの光ＯＮ−Ｏ
ＦＦ信号の情報より送電線１の電圧を計測表示する。

第２図に、電圧センサ２の構成例を示す。

７は接触電極としての接触用フック、８はこの接触電極
に離間された浮游電極から成る誘導電極である。この接
触用フック７と誘導電極８との間には、ＩＭΩ以下程度
の抵抗素子６が接続され、該抵抗６の接触用フック７側
の端には電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０のゲート
が接続されている。また抵抗素子６の両端には、ＦＥＴ
保護用の電圧制御素子としてツェナダイオード９が設け
られている。電界効果トランジスタ１０のソースは誘導
電極８に接続され、また電界効果トランジスタ１０のド
レインから誘導電極８へと続く出力回路中には、電流制
限抵抗１３９発光ダイオード（ＬＥＤ）１１及びＬＥＤ
駆動用電源たる電池１２が挿入されている。

接触用フック７を送電線１にフックすると、誘導電極８
に接続した抵抗６の両端には、その抵抗値と送電線電圧
に比例した電位差が生じる。この電位差により電界効果
トランジスタ１０がスイッチングされる。この場合、電
界効果トランジスタ１０のしきい値は“０”■でなく、
第３図に示すように正の半波の側にある。

送電線１の電圧はこのしきい値に対してクロスするが、
このクロスする点は、第３図に示すように送電線電圧の
大きさに応じて時間軸上で変化する。即ち、電圧が小さ
いときは正の半波がしきい値のレベルとクロスする２点
間の距離が狭くなり、電圧が大きいときはクロスする２
点間の距離が広くなる０発光ダイオード１１は、この電
界効果トランジスタ１０の導通しているスイッチング期
間だけ発光する。

従って、電圧センサ２の出力、即ち発光ダイオード１１
から出るＯＮ−ＯＦＦ２値の光出力のパルス幅は、第３
図に示すように、送電線電圧の大小に応じて長短に変化
する。この電圧センサ２の発光出力は、光ファイバ４を
伝送路として地上側の測定表示器５に伝送される。測定
表示器５は、光ファイバ４からの光情報に関し、そのＯ
Ｎ期間のパルス幅の長さ計測し、これを電圧に変換した
値を表示する。

第４図に測定表示器５の構成例を示す。

測定表示器５は、光ファイバ４の出力光を電気に変換す
る光／電気変換器１４と、一定周波数（商用周波数ｘ３
６０）で発振するクロック発生器１５と、光／電気変換
器１４とクロック発生器１５との論理積を取るＡＮＤ回
路１６と、クロック発生器１５の出力を３６０分周し商
用周波数のクロックを発生する分周器１８と、分周器１
８の出力に同期してＡＮＤ回路１６の出力をカウントす
るカウンタ１７と、カウント結果を電圧値に変換し表示
する表示器１９とで構成される。

第５図のタイミングチャートから分かるように、ＡＮＤ
回＃１１６の出力パルス数をカウンタ１７に導き、これ
を分周器１８からの商用周波数で１周期の間カウントす
ると、送電線電圧に対応した光／電気変換器１４の出力
パズル幅を計測することができる。このパスル幅を計測
することで表示器１９に送電線電圧が表示できる。

上記の高電圧測定装置は絶縁棒を用いた簡易且つ安価な
構成であり、電圧センサも小型でありながら、実用上十
分な精度で高電圧の計測ができる。

次に、２ｍ所の高電圧部の位相差を検出する高電圧位相
測定装置の実施例について説明する。

先ず第６図に示すように、基本的には第１図の高電圧測
定装置と同様の構成の２つの測定装置ａ。

ｂを有する。即ち、各測定装置ａ、ｂは、それぞれ絶縁
棒３で支持された一対の電圧センサ２と、その電圧セン
サ２の情報を伝送する光伝送手段である光ファイバ４と
を具備しており、各測定装置ａ、ｂからの光ファイバ４
は地上側の位相測定表示器２０に＃続されている。

各測定装置ａ、ｂの電圧センサ２の構成は、第２図で説
明した通りであり、送電線１ａ、ｌｂのそれぞれ電圧位
相に応じたＯＮ−ＯＦＦ信号の光出力を発生し、これを
それぞれの光ファイバ４に出力する６位相差測定器２０
は両光ファイバ４からの光情報より、送電線１と送電線
２との位相差を計測表示する。

この位相差測定器２０は、第７図に示すように、光ファ
イバ４，４からの光出力を受ける光／電気変換回路２１
．２２と、それらの変換出力を記憶する記憶装置２３と
、記憶した波形から位相差を計測する位相差計測器２４
と、計測結果を表示する表示装置２５とで構成される。

記憶装Ｗ２３は、第８図に示すように、２箇所（ｌａ、
ｌｂ）からの位相情報ＳＬ、３２を同時に任意の時間か
ら送電線電圧の１周期の期間にわたって、上記ＯＮ−Ｏ
ＦＦ信号の波形が“ＯＮ″か“ＯＦＦ”かをサンプリン
グし記憶する。サンプリング周波数は（送電線電圧周波
数Ｘ３６０）とする。これにより、２箇所からの位相標
本値が、それぞれ３６０個記憶される。

位相差計測器２４では、この記憶装置２３に記憶された
３６０個の位相標本値を、第８図に■。

■、■、■で示すように９０個ずっ（９０’ずつ）に区
切り、各区間■、■、■、■でそれぞれでＯＮとなる標
本値の個数ｍ　ｌ、ｍ２．ｍ３．ｍ４．を計数する。そ
して、これらＯＮとなる個数の最大がｍ２またはｍ３　
　（区間■または■）であるときは、■■■■の１頃で
パルス幅ｍ　＝　（ｍ　１＋ｍ　２＋ｍ　３＋ｍ　４）
を求め、そのｍ　／　２番目のＯＮの位ｆＫ（正パルス
の中央）を位相位置Ｐとする（第８図（Ａ））。

また、ＯＮとなる標本値の個数の最大がｍｌまたはｍ４
　　（区間■または■）であるときは、区間■■■■の
順でパルス幅ｍを求め、そのｍ　／　２番目のＯＮの位
ｆＫにπ／２に対応する数１８０を加えた（Ｋ＋１８０
＞を位相位置Ｐとする。

２ｆｌｆｉ所からの位相情報Ｓｔ、Ｓ２に上記処理を行
い、それぞれの位相Ｐ１とＰ２を求め、（Ｐ２−Ｐｌ）
を表示装置１８に表示する。これにより位相情報パルス
が１８０°以下でも精度良く位相差を計測できる。

上記実施例では光ファイバ４で位相情報を伝送したが、
この代わりに無線を用いて電圧情報又は位相情報を伝送
することもできる。これにより取り扱い易さが増大する
。但し、無線を用いた場合、２箇所の電圧センサ間にト
ランス等の電波遮蔽物があると動作しない不便さがある
。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、簡易かつ安価な構
成で、また小型のセンサ部の構成で、高電圧部の所定の
電圧測定或いは２箇所の位相差測定がかできる。特に、
位相差測定器に記憶装置を備えてＯＮ−ＯＦＦ波形を一
時記憶する形態では、ＯＮ−ＯＦＦ信号のパルス幅が１
８０°でなくても精度良く位相差を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高電圧測定装置の一実施例を示す構成
図、第２図はその電圧センサの構成例を示す図、第３図
は送電線電圧の波形と電圧センサの出力波形の対応を示
す図、第４図は本発明の高電圧測定装置における測定表
示器の構成例を示す図、第５図はその測定表示器の動作
を示すタイミングチャート図、第６図は本発明の高電圧
位相差測定装置の一実施例を示す構成図、第７図はその
位相差測定器の構成例を示す図、第８図はその位相差計
測器の位相差測定の説明図、第９図は従来の位相差測定
方法の説明図、第１０図はしきい値が変動した場合のセ
ンサ出力の波形と送電線電圧の波形との対応を示す図で
ある。 図中、１．１ａ、ｌｂは送電線、２は電圧センサ、３は
絶縁棒、４は光ファイバ　５は測定表示器、６は抵抗素
子、７は接触用フック（接触電極）、８は誘導電極（浮
ＷＩｔ極）、９はツェナダイオード、１０は電界効果ト
ランジスタ、１１は発光ダイオード、１２は電池、１３
はｔ流制限抵抗、１４は光／を気変換器、１５はクロッ
ク発生器、１６はＡＮＤ回路、１７はカウンタ、１８は
分周器、１９は表示器、２０は位相差測定器、２１゜２
２は光／電気変換器、２３は記憶装置、２４は位相差計
測器、２５は表示器を示す。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 １；送電線 ２；電圧センサ部 ３；絶縁棒 ４；光ファイバ ５：測定表示器 第１図 ６：抵抗素子 ７：接触用フック（接触電極） ８；誘導電極 ９；ソヱナダイオード １ｏ：電界効果トラ／７゛スタ １１：発光ダイオード １２；電池 １３：電流制限抵抗 第２図 ２０：位相差測定器 第６図 第７図 第４図 商用周波数の一周期 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁棒の頭部に取り付けられ、高電圧部に接触され
   てその高電圧部の電圧の大きさに応じてパルス幅が変化
   するＯＮ−ＯＦＦ信号を出力する電圧センサと、その電
   圧センサの出力を大地電位側に伝送する伝送手段と、そ
   の伝送手段からの出力を受けて高電圧部の電圧を表示す
   る測定表示器とを備えたことを特徴とする高電圧測定装
   置。 ２、上記電圧センサが、送電線に接触する接触電極と、
   その接触電極に離間された浮游電極と、その両電極間に
   それぞれ並列に接続された電圧制御素子、抵抗素子及び
   電界効果トランジスタと、その電界効果トランジスタの
   スイッチング信号を上記ＯＮ−ＯＦＦ信号として光出力
   とする発光素子とからなることを特徴とする請求項１記
   載の高電圧測定装置。３、位相差を測定すべき２箇所の
   高電圧部に接触させる第１及び第２の絶縁棒と、各絶縁
   棒の頭部に取り付けられ高電圧部に接触されてその高電
   圧部の電圧位相位置に合致したＯＮ−ＯＦＦ信号を出力
   する電圧センサと、その各電圧センサの出力を大地電位
   側に伝送する一対の伝送手段と、それら伝送手段からの
   出力の位相差を測定し上記２箇所間の電圧位相差を表示
   する位相差測定器とを備えたことを特徴とする高電圧位
   相差測定装置。 ４、上記位相差測定器が、上記両電圧センサの出力であ
   るＯＮ−ＯＦＦ信号をそれぞれ送電線電圧の１周期にわ
   たり一定周期ごとに順次サンプリングし記憶する記憶装
   置と、その送電線電圧の１周期にわたる記憶内容から位
   相差を検出する位相差計測器と、その位相差を表示する
   表示器とを有することを特徴とする請求項３記載の高電
   圧位相差測定装置。