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特許6771317電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6771317
(24)【登録日】2020年10月1日
(45)【発行日】2020年10月21日
(54)【発明の名称】電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法
(51)【国際特許分類】
   H02G 1/06 20060101AFI20201012BHJP
   H01B 13/34 20060101ALI20201012BHJP
   G05B 19/418 20060101ALI20201012BHJP
   G01K 11/32 20060101ALI20201012BHJP
   G01R 31/08 20200101ALI20201012BHJP
【FI】
   H02G1/06
   H01B13/34
   G05B19/418
   G01K11/32 Z
   G01R31/08
【請求項の数】6
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-111803(P2016-111803)
(22)【出願日】2016年6月3日
(65)【公開番号】特開2017-220981(P2017-220981A)
(43)【公開日】2017年12月14日
【審査請求日】2019年3月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】390014568
【氏名又は名称】東芝プラントシステム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣田 真二
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 善美
(72)【発明者】
【氏名】大矢 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】細矢 敏
(72)【発明者】
【氏名】肥田 陽介
【審査官】 木村 励
(56)【参考文献】
【文献】 特開平7−35809(JP,A)
【文献】 特開平4−331414(JP,A)
【文献】 特開昭63−5224(JP,A)
【文献】 特開平1−267428(JP,A)
【文献】 特開平4−70527(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02G 1/06
H01B 13/34
G01K 11/32
G01R 31/08
G05B 19/418
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計と、
前記光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に記憶する第1記憶部
前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する第2記憶部と、
前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶した第3記憶部と、
前記第1記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する判定部と、
前記第2記憶部を参照して、前記判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する抽出部と、
前記第3記憶部を参照して、前記抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する特定部と
を具備する電路温度監視システム。
【請求項2】
前記特定部により特定されたケーブルを報知する報知部をさらに具備する請求項1記載の電路温度監視システム。
【請求項3】
複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に記憶する第1記憶部と、
前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する第2記憶部と、
前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶した第3記憶部と、
前記第1記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する判定部と、
前記第2記憶部を参照して、前記判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する抽出部と、
前記第3記憶部を参照して、前記抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する特定部と
を具備する電路温度監視装置。
【請求項4】
前記特定部により特定されたケーブルを報知する報知部をさらに具備する請求項3記載の電路温度監視装置。
【請求項5】
複数のケーブルを布設した電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置した前記複数のケーブルの温度センサ用の光ファイバから温度を計測する光ファイバ温度計が接続された電路温度監視装置における電路温度監視方法において、
前記光ファイバ温度計から入力された前記光ファイバの温度を前記光ファイバの距離毎に第1記憶部に記憶し、
前記電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、前記仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて第2記憶部に記憶し、
前記複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを第3記憶部に記憶し、
前記第1記憶部に記憶された前記光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定し、
前記第2記憶部を参照して、判定した温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出し、
前記第3記憶部を参照して、抽出した全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する
電路温度監視装置における電路温度監視方法。
【請求項6】
特定したケーブルを報知する請求項5記載の電路温度監視装置における電路温度監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
発電所などの電力施設の建屋などに電力ケーブルをさまざまな方向に張り巡らして電路を形成するような配線環境では、ケーブルの一部分の温度が異常に高温になったときにその部位を特定することは難しく、温度が異常なケーブルの特定の改善が望まれている。
【0003】
電路における温度異常の原因は、例えば電力ケーブルに過電流が流れることであり、この対策として、電源盤内に保護継電器などの保護装置を設置している。
【0004】
しかし、万一、保護継電器が動作不良を起こし、ケーブルに過電流が流れ続けた場合、導体(心線)の温度上昇によりケーブル材料から可燃性ガスが発生し発火に至る可能性がある。このため、センサ用の光ファイバを用いた電力ケーブルの温度監視技術がいくつか考えられている。
【0005】
例えばセンサ用光ファイバを電力ケーブルに沿わせて布設することで、電力ケーブルの長手方向の温度分布を知ることができる光ファイバ式分布型温度センサがある(特許文献1参照)。
【0006】
また、1本の電力ケーブルを複数区間に区分し、電力ケーブルに沿って位置した光ファイバから区間毎に測定温度を得る光ファイバ式分布温度センサの出力により、各区間の回路異常を判定する事故点検出システムがある(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平01−267428号公報
【特許文献2】特許第2581607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来の特許文献1、2の技術では、いずれも電力ケーブルにセンサ用光ファイバを沿わせるため、電力ケーブルと同じ長さと同じ数のセンサ用光ファイバを用意する必要があり、コスト高になるという問題があった。
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、センサ用の光ファイバを用いて複数のケーブルが布設された電路から温度が異常なケーブルを低コストに特定することができる電路温度監視システム、電路温度監視装置および電路温度監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
実施形態の電路温度監視システムは、光ファイバ温度計、第1記憶部、第2記憶部、第3記憶部、判定部、抽出部、特定部を備える。光ファイバ温度計は電路に布設された複数のケーブルの上に、前記電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイントまたはその近傍を通過するように蛇行させて配置されており、センサ用の光ファイバから温度を計測する。第1記憶部は光ファイバ温度計から入力された光ファイバの温度を光ファイバの距離電路の区間毎に記憶する。第2記憶部は電路上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、仮想ポイント間の光ファイバの長さとを対応付けて記憶する。第3記憶部は複数のケーブルの各ケーブル毎に通過する前記仮想ポイントを記憶している。判定部は第1記憶部に記憶された光ファイバの距離毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する。抽出部は第2記憶部を参照して、判定部により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイントを抽出する。特定部は第3記憶部を参照して、抽出部により抽出された全ての仮想ポイントを通過するルートに存在するケーブルを特定する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】実施形態の電路温度監視システムの構成を示す図である。
図2】トレイ上に設定した仮想ポイント(点)の一例を示す図である。
図3】トレイ上に布設したケーブルの一例を示す図である。
図4】電路温度監視システムのPCの構成を示す図である。
図5】電路の温度を監視するテーブルの一例を示す図である。
図6】仮想ポイントを管理するテーブルの一例を示す図である。
図7】トレイ上に布設した光ケーブルの一例を示す図である。
図8】仮想ポイント−光ファイバの距離対応を示すテーブルの一例を示す図である。
図9】ケーブルのルートを示すテーブルの一例を示す図である。
図10】光ファイバの距離毎(区間毎)の温度を管理するテーブルの一例を示す図である。
図11】この電路温度監視システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【0013】
(実施形態)
図1は一つの実施の形態の電路温度監視システムを示す図である。
図1に示すように、この実施形態の電路温度監視システムは、例えば発電所などの電力施設の建屋の部屋に配置された機器11に接続された電力ケーブル12(以下「ケーブル12」と称す)を布設し電路を形成するケーブルトレイ2(以下「トレイ2」と称す)と、トレイ2に布設されたケーブル12に少なくとも一部が重なるように蛇行して配置されたケーブル温度センサ用の光ファイバ6と、光ファイバ6が接続された光ファイバ温度計3と、光ファイバ温度計3が接続された電路温度監視装置としてのノートブック型コンピュータ4(以下「PC4」と称す)とを備える。機器11は例えば制御盤などである。
【0014】
電路は複数のトレイ2を繋いで形成されており、そのうち、例えば図2に示すように、合流部2aのトレイ#100には、複数の仮想ポイント(点A〜点F)が任意に設定される。
【0015】
また、トレイ#100には、ケーブル12として、図3に示すように、複数のケーブルA001〜A005が布設される。符号A001〜A005は個々のケーブルを識別するための識別番号であり、ここではケーブル番号と称す。
【0016】
光ファイバ6は、ケーブル12の温度を検出するためのものであり、電路(トレイ2)に布設されたケーブル12の上に、電路の任意の位置に設定した複数の仮想ポイント(点A〜点F)またはその近傍を通過するように蛇行させて配置されている。
【0017】
光ファイバ温度計3は、ラマン散乱光を利用し、所定サンプリング周期で光ファイバ6の温度を計測し、計測した温度をPC4に出力する。光ファイバ温度計3は、光ファイバ6の長さ方向に1m間隔程度に区分し、区分した間隔毎に温度分布(平均温度)を計測可能である。ここに示した1mという間隔は一例であり、間隔の数値は限定されるものではない。
【0018】
図4に示すように、PC4は、テーブル41、テーブル42、第1記憶部としてのテーブル45、第2記憶部としてのテーブル43、第3記憶部としてのテーブル44、表示部46、入力部47、制御部48を有する。制御部48は、判定部49、抽出部50、特定部51を有する。
【0019】
入力部47は、例えばキーボード、マウスなどの入力装置である。表示部46は、例えばLCD表示装置などの出力装置である。この他、出力装置としては、プリンタなどであってもよい。
【0020】
図5に示すように、テーブル41は、電路温度監視用のテーブルであり、このテーブル41には、ケーブル番号とこのケーブルに接続されている機器番号とケーブルの状態とが対応付けて管理されている。
【0021】
例えばケーブル番号A001には、機器番号AA001−01、BB002−01とケーブルの状態として「正常」が対応して記憶される。
【0022】
テーブル42は、トレイ2に設定した仮想ポイントと仮想ポイントにより形成される電路の区間を管理するためのテーブルであり、図6に示すように、テーブル42には、仮想ポイントの元点に対して、トレイ番号、連結トレイ、連結点が対応して記憶されている。
【0023】
例えば元点Aは、トレイ番号#100のトレイに設定されており、連結点Bに連結されていることが記憶されている。連結点Bが設定されているトレイを連結トレイという。
【0024】
図7に示すように、トレイ番号#100のトレイには、ケーブル12の上に、少なくとも一部がケーブル(図3参照)と接するように光ファイバ6を蛇行させて一筆書きの要領で布設する。光ファイバ6はケーブル12の下に設けるとか、一部のケーブル12の下に潜らせるとか、他の敷設方法であってもよい。要は、各ケーブル12の温度を検知できればよい。
【0025】
この際、各仮想ポイント(点A〜点F)またはその近傍を通過するように光ファイバ6を蛇行させる。そして各仮想ポイント(点A〜点F)毎に、各仮想ポイント(点A〜点F)を通る光ファイバ6の長さを計測し、テーブル43(図8参照)に記憶する。
【0026】
図8に示すように、テーブル43には、隣り合う仮想ポイントと仮想ポイント間の光ファイバ6の距離との対応関係が記憶されている。つまりこのテーブル43は、電路(トレイ12)上に設定した隣り合う仮想ポイントどうしの区間と、仮想ポイント間の光ファイバ6の長さとを対応付けて記憶するテーブルである。換言すると、テーブル43は、テーブル42の情報に、さらに光ファイバ6の長さを距離で表す情報(元距離、連結距離)を追加する形で記憶したものである。テーブル42をテーブル43に一つに集約してもよい。
【0027】
例えば元点Aはトレイ番号#100に設定されており、元点Aは、光ファイバ6上の30mの距離に、連結点Bは光ファイバ6上の40mの距離に位置することを示している。つまり、元点Aから連結点Bまでの区間の温度は、光ファイバ6の30mから40mの値により求められる。
【0028】
なお光ファイバ6は一筆書きの要領でトレイに配置しているため重複する区間が存在する場合があるが、このような区間については重複する一方の区間をテーブル43に載せないものとする。テーブル43の例では、距離66〜73に至る区間は載せていない。
【0029】
図9に示すように、テーブル44は、ケーブル12が複数の仮想ポイントで形成された区間を通過するルートを記憶したものである。つまりテーブル44はケーブル12のルート(経路)を管理するためのテーブルである。このテーブル44には、ケーブル番号と順番とトレイ番号と仮想ポイント(点)が対応して記憶されている。
【0030】
このテーブル44において、例えばケーブル番号A001は、トレイ#100において、点A、B、Cを通り、点Aを通る順序が順番1、点Bが順番2、点Cが順番3として記憶されている。
【0031】
つまりこのテーブル44では、トレイ#100において、ケーブル番号A001のケーブルは、点Aを1番目、点Bを2番目、点Cを3番目に通過するルートを通っていることが分かる。
【0032】
図10に示すように、テーブル45は、光ファイバ温度計3から入力された光ファイバ6の温度を距離毎に記憶する。このテーブル45の例では、例えば距離31mの温度は10°C、距離32mの温度は11°C…となっている。
【0033】
判定部49は、テーブル45(第1記憶部)に記憶された光ファイバ6の区間毎の温度を予め設定された閾値と比較し、温度が閾値を超える区間を判定する。
【0034】
抽出部50は、テーブル43(第2の記憶部)を参照して、判定部49により判定された温度が閾値を超える区間を形成する仮想ポイント(点A〜点Fのうち該当する点)を抽出する。
【0035】
特定部51は、テーブル44(第3の記憶部)を参照して、抽出部50により抽出された全ての仮想ポイント(点A〜点Fのうち該当する点)を通過するルートに存在するケーブル番号(のケーブル)を特定し、特定したケーブルの情報(ケーブル番号およびケーブルの温度の状態)を表示部46に出力する。ケーブルの温度の状態は、閾値以内であれば「正常」、閾値を超えた温度であれば、温度異常として「高温警告」などとされる。
【0036】
すなわち、制御部48は、光ファイバ温度計3から受け取った計測値をテーブル45に記憶し、予め設定された異常温度の閾値と光ファイバ6の各区間の温度を比較し、この比較結果を基にケーブル12の状態を判定(正常か温度異常(高温警告を発報が必要かを判定))し、ケーブル12の状態をテーブル41に記憶し、テーブル41の情報を判定結果として表示部46に出力する。
【0037】
なお、正常か温度異常かだけでなく、前回の値と今回の値との差分の閾値を設けて、例えば温度上昇中などを判定してもよい。
【0038】
制御部48は、予め設定された異常温度の閾値と光ファイバ6の各区間の温度を比較した結果、閾値を超えた温度の区間に存在するケーブル12を特定し、ケーブル12の状態を報知する。
【0039】
表示部46は、制御部48から出力された表示情報を表示する。この例では、表示部46には、制御部48による判定結果が結果表示画面46aとして表示される。つまり表示部46は、制御部48の特定部51により温度が異常なケーブルとして特定されたケーブルを報知する報知部として機能する。
【0040】
(作用)
続いて、上記各テーブル41〜45と図11のフローチャートを参照してこの電路温度監視システムの動作を説明する。
この電路温度監視システムの場合、例えばトレイ#100(図3参照)上に仮想ポイントとして例えば点A〜点Fを設定し(図11のステップS101)、テーブル42に点A〜点Fの情報を記憶する(ステップS102)。
【0041】
トレイ#100上に複数本のケーブル12(図3ではケーブル番号A001〜A005)を布設し、さらに布設したケーブル12の上に、図7に示すように、各点A〜点Fを通るように光ファイバ6を蛇行させて一筆書きで布設し、布設した光ファイバ6の距離(元距離および連結距離)をメジャーなどで計測する(ステップS103)。
【0042】
計測後、PC4において、計測した光ファイバ6の距離(元距離および連結距離)を入力部47より入力すると、制御部48は、入力された光ファイバ6の距離(元距離および連結距離)と仮想ポイントとを対応付けてテーブル43に記憶する(ステップS104)。
【0043】
また、入力部47よりトレイ#100上に布設したケーブル12のルートに関する情報(ケーブル番号、順番、トレイ、仮想ポイント(点))が入力されると、制御部48は、入力されたケーブル12のルートの情報をテーブル44に記憶する(ステップS105)。
【0044】
このテーブル44のルート情報を基に、トレイ#100上の仮想ポイント(点)で区切られた区間を通過しているケーブルを特定することができる。このテーブル44の例では、例えば点Aと点Bとの間の区間を通過しているケーブルは、ケーブル番号「A001」、「A002」、「A003」、「A004」であることが特定できる。
【0045】
ステップS106以降は、温度監視シーケンスである。
光ファイバ温度計3により計測された光ファイバ6の距離毎の温度が入力されると(ステップS106のYes)、制御部48は、入力された光ファイバ6の距離毎の温度をテーブル45に記憶する(ステップS107)。
【0046】
光ファイバ温度計3からは、所定時間間隔でサンプリングされた光ファイバ6の距離毎の温度が入力されるので、制御部48は、入力された距離毎の温度でテーブル45の情報を更新する。
【0047】
制御部48は、テーブル45の情報を基に、距離毎の温度の状態を判定する(ステップS108)。
【0048】
具体的には、制御部48は、テーブル45の温度を距離毎に読み出して、予め設定されている閾値と比較し、テーブル45から読み出した距離毎の温度が閾値を超えている場合は温度の状態が通常よりも高い状態、つまり高温と判定する。また温度が閾値を超えていなければ、正常と判定する。
【0049】
この判定の結果、距離毎の温度が閾値を超えている場合、制御部48は、光ファイバ6の距離毎の情報とテーブル43、44、45の内容から、温度の状態が通常とは異なる(異常な温度の)ケーブル番号を特定する(ステップS109)。
【0050】
具体的には、予め設定されている閾値が12°Cとすると、制御部48は、テーブル45の内容を参照した結果、閾値を超えている温度の区間は、距離「52m」〜距離「95m」までであり、この距離(区間)「52〜95」を読み出す。
【0051】
続いて、制御部48は、距離(区間)「52〜95」をキーにしてテーブル43を検索し、該当する光ファイバ6の区間を決定する。このテーブル43の例では、対象の区間は、点C〜点D、点C〜点E、点E〜点Fとなる。
【0052】
次に、制御部48は、テーブル44を参照して、決定した区間の点C、D、E、Fの全てを通過しているケーブル番号を特定する。このテーブル44の例では、ケーブル番号「A005」が特定される。
【0053】
このようにしてケーブル番号を特定すると、制御部48は、テーブル41の該当ケーブル番号のレコードにケーブルの状態として高温を示すフラグ、例えば「高温警告」などを記憶し、そのテーブル41の情報を表示部46に出力することで、表示部46に結果表示画面46a(図4参照)を表示し、特定したケーブルの異常を報知する(ステップS110)。
【0054】
以上の説明では、温度の異常を予め設定した閾値を超えたことで判定したが、これは判定方法の一例であり、本特許は判定方法をそれに限定するものではない。例えば、温度の時間当たりの変化率や、温度変化の変動率などが予め設定した値を超える場合などの判定方法が応用できる。
【0055】
(効果)
このようにこの実施形態の電路温度監視システムによれば、仮想ポイント(点A〜点F)を設定したトレイ2に布設した複数のケーブル12の上に1本のセンサ用の光ファイバ6を蛇行させて配置し、光ファイバ6から計測した区間毎の温度を基に温度が異常な仮想ポイントを抽出し、抽出した全ての仮想ポイントを通るケーブル12を特定するので、センサ用の光ファイバ6を用いて複数のケーブル12が布設されたトレイ2(電路)から温度が異常なケーブル12を低コストに特定することができる。
【0056】
上記実施形態では、光ファイバ6を用いて温度を計測する計測形態については言及していないが、光ファイバ6を一筆書きで配置する際の光ファイバ6の形態として2つある。一つは一端に反射面を設け、他の一端を光ファイバ温度計3に接続し片側から光を照射する形態である。他の一つは光ファイバ6の両端を光ファイバ温度計3に接続し両側から光を射出する形態である。これらどちらの形態を用いてもよい。
【0057】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0058】
また上記実施形態に示したPC4の各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体:electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばCD−ROM等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア:Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで本発明を実現してもよい。
【符号の説明】
【0059】
2…ケーブルトレイ(トレイ)、3…光ファイバ温度計、4…ノートブック型コンピュータ(PC)、6…光ファイバ、11…機器、12…電力ケーブル(ケーブル)、41〜45…テーブル、46…表示部、47…入力部、48…制御部、49…判定部、50…抽出部、51…特定部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11