地中送电线を活用した远隔监视システムで、マンホール内の保守点検の负担を軽减
「既设电力ケーブルを伝送路とした地中线设备の保守监视システム」
电力プロジェクト事业部
主席 後藤 哲生
地下に埋设された送电线の保守点検は、技术を持つ専门の作业员がマンホールの中に入って行っています。近年、地中送电网が広がる一方で、设备の老朽化や将来的な人员不足などの问题が顕在化しており、最新のデジタル技术を用いた远隔监视システムの実现が强く求められてきました。しかし、センサなどの监视机器を地下に设置しても、通信环境が整わずセンサ情报の伝送ができないという课题がありました。
そこで、我々は地中送电线そのものを通信に活用できることに着目し、保守に必要な情报をマンホール内から伝送する远隔监视システムを东京电力パワーグリッド株式会社様と共同开発しました。
点検の负担が大きい地中送电方式
土地の确保や景観の问题から鉄塔を新たに建てることが难しい地域では、电力ケーブルを地下に埋设する地中送电方式が採用されています。そのため、ケーブルや付帯设备の点検保守は、保守员が定期的にマンホール内に入って行っています。しかし、老朽化した送电路の増加や技术者の人手不足に加え、交通量の少ない夜间を缝っての作业は効率が悪く、また管内に雨水やガスが溜まっている危険性があるなど、マンホール内の保守点検は多くの课题を抱えていました。このような点検の负担を軽减するため、マンホール内を远隔で监视するシステムの构筑が検讨されてきましたが、センサなどの监视机器を设置しても、得られた情报を安定して伝送する通信手段がありませんでした。というのは、无线通信の电波はマンホールの金盖で遮られてしまいますし、新たに光ファイバなどの通信线を敷设することは物理的にも费用的にも现実的ではありませんでした。
高圧电力ケーブルの活用でデータ通信と电源确保の両方が可能に
そこで検討したのが、電力ケーブルそのものを通信に利用するPLC（Power Line Communication）技術です。この技術を既設の送電ケーブルに適用することができれば、新たな通信ケーブルを布設する必要がなくなります。しかし、PLCは通常600V程度の低圧電力ケーブルに対して使われる技術であり、我々の扱う500kVもの高圧地中送電線への適用は前例がありませんでした。我々は、PLCの伝送媒体として、高圧ケーブルの特性向上と安全性のために設けられた金属遮蔽層（図1）に着目しました。さまざまな課題を乗り越え、まずは社内で遮蔽層を使ったPLC伝送の模擬実験を行い、性能面に問題がないことを検証しました。その後、東京電力パワーグリッド株式会社様の実設備でその実用性と信頼性を裏付ける結果が得られたときは大きな達成感を得ました。
さらに、金属遮蔽層はケーブルの端末部とマンホール内の中間接続部で接地線が引き出されているため、CT（Current Transformer）と呼ばれる装置を使った誘導結合により非接触で情報を送ることができるという大きな利点もありました。また、センサやカメラなどの監視装置の電源も、別のCTを使った電磁誘導で電力ケーブルから取り出すことができました。
図１ 高圧ケーブルの构造
マンホールの中に高度なセンサーネットワークシステムを构筑
こうした电子机器を组み込んだ监视装置がマンホール内で水没して装置内部に水が入らないように、光ケーブル接続で水深10尘に耐えた実绩のある筐体を改良し、低コストで防水性を确保することにも成功しました。ケーブルの温度や状态、水位変化を検出するセンサやリアルタイムで监视できるカメラをマンホール内に设置し、地中送电线の状态を监视するために必要な情报を収集して伝送する高度なセンサーネットワークシステムが完成しました。収集したデジタル情报は、地上の端末部まで笔尝颁伝送され、携帯电话の尝罢贰回线でクラウドサーバーに送られ、蓄积されます。クラウドサーバーでデータの解析を行い、安全かつ効率的な地中送电线の保守管理に役立てることができるのです（図2）。この监视システムでは、ケーブルの劣化具合に合わせた保守ができるため、不要なメンテナンスコストを抑えることができます。また、常时监视によって故障や不具合の兆候を早期に検出できるようになるため、事故の未然防止につながります。
図２ 地中送電線遠隔監視システム
より高度、より効率的な远隔监视を目指して
現在、PLCを用いたこの監視装置が2箇所の実線路で稼働しています。今回の研究开発で通信手段を確保することはできましたが、設備の詳細な劣化診断や送電線路のさらなる有効活用を進めるためにはデータの取得とアプリケーションの開発がますます重要になります。当社では、新たな測定機器やAIによるデータ解析の導入など、より高度で、より効率的な遠隔管理システムの実現に向けてすでにお客様と共同で実路線への適用を想定した実証を進めています。今後も、電力の安定供給のために、送電線の保守、運用の課題に技術力で応えていきたいと思います。
関连情报
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