特許 7590725 素線切れ検出方法および素線切れ検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】素線切れ検出方法および素線切れ検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/82 20060101AFI20241120BHJP

   H02G 1/00 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

G01N27/82

H02G1/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024128793

(22)【出願日】2024-08-05

【審査請求日】2024-08-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】522262670

【氏名又は名称】アルビト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(74)【代理人】

【識別番号】100220423

【弁理士】

【氏名又は名称】榊間 城作

(72)【発明者】

【氏名】鹿島 直二

(72)【発明者】

【氏名】村井 弘道

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２７４３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４９６７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３

Ｈ０２Ｇ １／００－１／０２

Ｇ０１Ｒ ３１／００－３１／７４

Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の素線を含んで構成される電力線における素線切れを検出する方法であって、
第１磁界を発生させる磁界発生器を前記電力線の近傍に配置する第１工程と、
前記第１磁界と、前記素線に流れる電流によって生じる第２磁界と、の合成磁界であって、前記第１磁界と前記第２磁界とが打ち消し合って合成磁界が小さくなる領域での合成磁界を磁気センサで検知する第２工程と、
検知された前記合成磁界に基づいて、素線切れを検出する第３工程と、を備える方法。

【請求項2】

前記第１工程における配置は、前記磁界発生器および前記磁気センサを移動させることにより、既に合成磁界を検知した位置とは別の位置に配置することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記移動させることは、前記磁界発生器および前記磁気センサを、前記電力線に沿って移動させることである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記移動させることは、前記磁界発生器および前記磁気センサを、前記電力線の周りを移動させることである、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記第３工程では、検知された前記合成磁界と閾値とに基づいて、素線切れを検出する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

複数の素線を含んで構成される電力線における素線切れを検出するシステムであって、
前記電力線の近傍に配置される、第１磁界を発生させる磁界発生器と、
前記第１磁界と、前記素線に流れる電流によって生じる第２磁界と、の合成磁界であって、前記第１磁界と前記第２磁界とが打ち消し合って合成磁界が小さくなる領域での合成磁界を検知する磁気センサと、
検知された前記合成磁界に基づいて、素線切れを検出する検出手段と、を備えるシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、素線切れ検出方法および素線切れ検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ヨリ電線内部の素線切れを検出する方法が開示されている。特許文献２には、複数本の導体素線を撚り合わせた電線における撚合導体の何れかの導体素線の欠陥を検知する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４２６３５４５号公報

【文献】特許第４２８６６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、精度よく電力線の素線切れを検出することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

例示として、以下の解決手段が提供される。

【0006】

［１］
複数の素線を含んで構成される電力線における素線切れを検出する方法であって、
第１磁界を発生させる磁界発生器を前記電力線の近傍に配置する第１工程と、
前記第１磁界と、前記素線に流れる電流によって生じる第２磁界と、の合成磁界を磁気センサで検知する第２工程と、
検知された前記合成磁界に基づいて、素線切れを検出する第３工程と、を備える方法。

【0007】

［２］
前記第１工程における配置は、前記磁界発生器および前記磁気センサを移動させることにより、既に合成磁界を検知した位置とは別の位置に配置することを含む、［１］に記載の方法。

【0008】

［３］
前記移動させることは、前記磁界発生器および前記磁気センサを、前記電力線に沿って移動させることである、［２］に記載の方法。

【0009】

［４］
前記移動させることは、前記磁界発生器および前記磁気センサを、前記電力線の周りを移動させることである、［２］に記載の方法。

【0010】

［５］
前記第２工程では、前記第１磁界と前記第２磁界とが打ち消し合って合成磁界が小さくなる領域での合成磁界を検出する、［１］乃至［４］のいずれかに記載の方法。

【0011】

［６］
前記第３工程では、検知された前記合成磁界と閾値とに基づいて、素線切れを検出する、［１］乃至［５］のいずれかに記載の方法。

【0012】

［７］
複数の素線を含んで構成される電力線における素線切れを検出するシステムであって、
前記電力線の近傍に配置される、第１磁界を発生させる磁界発生器と、
前記第１磁界と、前記素線に流れる電流によって生じる第２磁界と、の合成磁界を検知する磁気センサと、
検知された前記合成磁界に基づいて、素線切れを検出する検出手段と、を備えるシステム。

【発明の効果】

【0013】

精度よく電力線の素線切れを検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電力線１００の構成を模式的に示す図。

【図2A】電力線１００の構成を模式的に示す図。

【図2B】図２Ａに示すｘ＝ｘ０における鉛直断面図。

【図2C】図２Ａに示すｘ＝ｘ０における鉛直断面図。

【図3A】電力線１００の近傍に磁界発生器１０を配置した状態を模式的に示す図。

【図3B】ｘ＝ｘ０における電力線１００の鉛直断面と、発生する磁界を模式的に示す図。

【図3C】ｘ＝ｘ０における電力線１００の鉛直断面と、発生する磁界を模式的に示す図。

【図4】素線切れ検出システムの概略構成を示すブロック図。

【図5】図４に示す素線切れ検出システムを用いた素線切れ検出方法の一例を示すフローチャート。

【図6A】磁界発生器１０の移動の一例を模式的に示す図。

【図6B】図６Ａの磁気センサ１１によって検知される合成磁界を模式的に示す図。

【図7A】磁界発生器１０の移動の別の例を模式的に示す図。

【図7B】図７Ａの磁気センサ１１によって検知される合成磁界を模式的に示す図。

【図8】複数の磁界発生器１０を移動させる例を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0016】

図１は、電力線１００の構成を模式的に示す図である。図示のように、電力線１００は複数本（７本を例示しているが、実際は数十～数百のこともある。）の素線１ａ～１ｇを含んで構成される。素線１ａ～１ｇは互いに絶縁されておらず、撚り線状となっている。説明の便宜上、電力線１００は水平方向に延びているものとし、その一端（図１の左端）をｘ軸の原点に設定する。また、電力線１００の中心を通る直線を基準として回転方向のθ軸を定める。

【0017】

素線１ａ～１ｇに電流が流れると、電力線１００の周囲に磁界が発生する。素線１ａ～１ｇのいずれかがどこかで断線すると、断線した箇所において、他の素線に電流が乗り移ることとなる。その結果、電流の向きが変化し、発生する磁界が変化する。よって、磁界の変化を検知することで、素線切れを検出することが考えられる。

【0018】

図２Ｂおよび図２Ｃは、図２Ａに示すｘ＝ｘ０における鉛直断面図であり、図２Ｂは素線切れがない状態を、図２Ｃは素線１ａが切れている状態を模式的に示している。図２Ｂでは、ｘ＝ｘ０における鉛直断面において、電力線１００が発生させる磁界Ｂ１は７本の素線１ａ～１ｇに電流が流れることに起因する。一方、図２Ｃでは、ｘ＝ｘ０において素線１ａに流れていた電流が他の素線１ｂ～１ｇに乗り移るため、電流の向きが変化する。よって、ｘ＝ｘ０における鉛直断面で電力線１００が発生させる磁界Ｂ１’は、理論上は図２Ｂにおける磁界Ｂ１とは異なる。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ１’の差異に基づいて断線が生じていることを検出できる。

【0019】

しかし、発明者らがシミュレーションを行ったところ、この差異は検知するのが現実的には困難であるほど小さいことが分かった。その理由は、１本の素線が断線したとしても、それによる電流の向きの変化は小さく、したがって磁界の変化も相対的には小さいためである。

【0020】

そこで、発明者らは、図３Ａに示すように、電力線１００の近傍に磁界発生器１０（補助磁極）を配置することに想到した。磁界発生器１０が発生させる磁界は、電力線１００が発生させる磁界より弱くてもよいし、同程度でもよい。

【0021】

図３Ｂは、磁界発生器１０が配置されたｘ＝ｘ０における電力線１００の鉛直断面と、発生する磁界を模式的に示す図であり、電力線１００が発生させる磁界Ｂ１も、磁界発生器１０が発生させる磁界Ｂ２も、時計回りの方向である場合を示している。この場合、電力線１００と磁界発生器１０との間の領域（一点鎖線で示す領域）において、磁界Ｂ１，Ｂ２が互いに打ち消し合い、合成磁界が弱くなる。すなわち、合成磁界は電力線１００からの磁界Ｂ１よりも小さい。

【0022】

図３Ｃは、磁界発生器１０が配置されたｘ＝ｘ０における電力線１００の鉛直断面と、発生する磁界を模式的に示す図であり、電力線１００が発生させる磁界Ｂ１は時計回りの方向であり、磁界発生器１０が発生させる磁界Ｂ３は反時計回りの方向である場合を示している。この場合、磁界発生器１０よりも電力線１００の径方向外側の領域（一点鎖線で示す領域）において、磁界Ｂ１，Ｂ３が互いに打ち消し合い、合成磁界が弱くなる。すなわち、合成磁界は電力線１００からの磁界Ｂ１よりも小さい。

【0023】

合成磁界が弱くなる領域においては、いずれかの素線が断線した場合の電力線１００からの磁界の変化は相対的に大きくなり、検知が可能となる。以下、具体的な素線切れ検出方法およびシステムを説明する。

【0024】

図４は、素線切れ検出システムの概略構成を示すブロック図である。素線切れ検出システムは、磁界発生器１０と、磁気センサ１１と、検出部３０とを備えている。

【0025】

磁界発生器１０は、例えば直流電源とコイルから構成され、コイルに電流を流すことにより磁界を発生させる。直流電源の向きを変えることで、磁界の向きも反転する。

【0026】

磁気センサ１１は、例えば磁気抵抗センサやホールセンサであり、磁界を検知する。孫線切れ検出において、磁気センサ１１は、磁界発生器１０からの磁界と、素線切れ検出対象の電力線１００からの磁界の合成磁界を検知する。より具体的には、磁気センサ１１は合成磁界が弱くなる領域（図３Ｂおよび図３Ｃの一点鎖線で示す領域）における合成磁界を検知する。そして、磁気センサ１１は、検知された合成磁界に対応した電気信号を、無線接続あるいは有線接続された検出部３０に出力する。

【0027】

磁界発生器１０および磁気センサ１１を１つの筐体に収容するなどにより、素線切れ検出装置２０を構成してもよい。この場合、磁気センサ１１が合成磁界を検知できるような位置関係で、磁界発生器１０および磁気センサ１１が配置される。

【0028】

検出部３０は、磁気センサ１１によって検知された合成磁界に基づいて、素線切れの有無を検出する。具体例として、検出部３０は、検知された合成磁界と予め定めた閾値とに基づいて、素線切れの有無を検出する。より具体的には、検出部３０は検知された磁界が閾値以下である場合、素線切れと判断してよい。あるいは、検出部３０は、ある位置で検知された磁界と、別の位置で検知された磁界との差が閾値を超える場合、素線切れと判断してよい。また、検出部３０は、既知である素線切れがない場合の合成磁界と、検知された合成磁界との差が閾値を超える場合、素線切れと判断してよい。

【0029】

図５は、図４に示す素線切れ検出システムを用いた素線切れ検出方法の一例を示すフローチャートである。

【0030】

まず、磁界発生器１０を電力線１００の近傍に配置する（ステップＳ１）。そして、磁気センサ１１は、磁界発生器１０からの磁界と、素線１ａ～１ｆに流れる電流によって生じる磁界と、の合成磁界を検知する（ステップＳ２）。一例として、電力線と直交する面における合成磁界が検知される。そして、検出部３０は、検知された合成磁界に基づいて、素線切れを検出する（ステップＳ３）。

【0031】

そして、別の位置での素線切れを検出すべく、磁界発生器１０（必要に応じて、磁気センサ１１も）を移動させ、既に合成磁界を検知した位置とは別の位置に配置する（ステップＳ１）。この移動は、手動で行ってもよいし、移動機構（不図示）を用いて移動させてもよい。

【0032】

以降、各位置における素線切れを検出し、必要な範囲の素線切れ検出が完了した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、処理を終了する。

【0033】

なお、図６Ａに示すように、磁界発生器１０の移動は、θ軸方向を固定し、素線切れ検出装置２０をｘ軸方向に（電力線１００に沿って）移動させことであってよい。この場合の磁気センサ１１によって検知される合成磁界を図６Ｂに模式的に示す。ある位置ｘ１において検知される合成磁界が閾値ＴＨ以下となることから、この位置ｘ１において素線切れが生じていることを検出部３０が検出する。

【0034】

また、図７Ａに示すように、磁界発生器１０の移動は、ｘ軸方向を固定し、素線切れ検出装置２０をθ軸方向に（電力線１００の周りを）移動させることであってよい。この場合の磁気センサ１１によって検知される合成磁界を図７Ｂに模式的に示す。ある角度θ１において検知される合成磁界が閾値ＴＨ以下となることから、この角度θ１において素線切れが生じていることを検出部３０が検出する。

【0035】

もちろん、ｘ軸方向およびθ方向の両方に磁界発生器１０および磁気センサ１１を移動させて素線切れ検出を行ってもよい。

【0036】

また、複数の磁界発生器１０を用いてもよい。例えば、図８Ａに示すように、θ＝０度、９０度、１８０度および２７０度に対応する位置に配置される４つの磁界発生器１０を用い、これらをｘ軸方向に移動させてもよい。

【0037】

このように、本実施形態では、電力線１００の近傍に磁界発生器１０を配置して合成磁界を検知するため、より精度よく電力線１００の素線切れを検出できる。

【0038】

本明細書で述べた各機能部の任意の一部または全部をプログラムによって実現するようにしてもよい。本明細書で言及したプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に非一時的に記録され得る。

【0039】

そのようなプログラムはコンピュータにインストールされるもの（いわゆるネイティブアプリ）であってもよい。その場合、プログラムは、インターネットなどの通信回線（無線通信も含む）を介してコンピュータにダウンロードされてもよいし、コンピュータにインストールされた状態で頒布されてもよい。

【0040】

あるいは、プログラムはウェブブラウザ上で動作するもの（いわゆるウェブアプリ）であってもよい。その場合、コンピュータは、マークアップ言語ファイル（例えばＨＴＭＬファイル）に記述されたプログラムをサーバから受信し、ウェブブラウザによって実行されてもよい。

【0041】

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形例を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。例えば、各実施形態の一部のみを取り出した発明や、複数の実施形態を組み合わせた発明も当然に想定される。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

【0042】

例えば、本明細書において１台の装置（あるいは部材、以下同じ）として説明されるもの（図面において１台の装置として描かれているものを含む）を複数の装置によって実現してもよい。逆に、本明細書において複数の装置として説明されるもの（図面において複数の装置として描かれているものを含む）を１台の装置によって実現してもよい。あるいは、ある装置に含まれるとした手段や機能の一部または全部が、他の装置に含まれるようにしてもよい。また、「システム」とは、１台の装置から構成されてもよいし、２以上の装置ら構成されてもよい。

【0043】

また、本明細書に記載された事項の全てが必須の要件というわけではない。特に、本明細書に記載され、特許請求の範囲に記載されていない事項は任意の付加的事項ということができる。

【0044】

また、本明細書および特許請求の範囲における「手段」との語は、特に断らない限り、それ自体がハードウェア（あるいはハードウェアによって実現される機能）を意味しており、人間（あるいは人間の精神活動）を含むものではない。

【0045】

なお、本出願人は本明細書の「先行技術文献」欄の文献に記載された文献公知発明を知っているにすぎず、本発明は必ずしも同文献公知発明における課題を解決することを目的とするものではないことにも留意されたい。本発明が解決しようとする課題は本明細書全体を考慮して認定されるべきものである。例えば、本明細書において、特定の構成によって所定の効果を奏する旨の記載がある場合、当該所定の効果の裏返しとなる課題が解決されるということもできる。ただし、必ずしもそのような特定の構成を必須の要件とする趣旨ではない。

【符号の説明】

【0046】

１ａ～１ｇ 素線
１０ 磁界発生器
１１ 磁気センサ
２０ 素線切れ検出装置
３０ 検出部
１００ 電力線

【要約】

【課題】精度よく電力線の素線切れを検出する。
【解決手段】複数の素線を含んで構成される電力線における素線切れを検出する方法であって、第１磁界を発生させる磁界発生器を前記電力線の近傍に配置する第１工程と、前記第１磁界と、前記素線に流れる電流によって生じる第２磁界と、の合成磁界を磁気センサで検知する第２工程と、検知された前記合成磁界に基づいて、素線切れを検出する第３工程と、を備える方法が提供される。
【選択図】図５

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】