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JP7474937B1 - Lightning monitoring system and lightning monitoring method - Google Patents

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JP7474937B1
JP7474937B1 JP2024504508A JP2024504508A JP7474937B1 JP 7474937 B1 JP7474937 B1 JP 7474937B1 JP 2024504508 A JP2024504508 A JP 2024504508A JP 2024504508 A JP2024504508 A JP 2024504508A JP 7474937 B1 JP7474937 B1 JP 7474937B1
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Japan
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lightning
span
nearby
monitoring system
strike
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JP2024504508A
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Japanese (ja)
Inventor
尚也 平原
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Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

落雷監視システムは、送電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された測定点における光ファイバの周波数毎の振動強度の時間変化をDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得し、LLS(落雷位置標定システム)から、落雷の発生位置と発生時刻を取得し、発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における周波数毎の振動強度の時間変化に、落雷に起因する振動強度の時間変化の態様を含む測定点を有する径間を落雷検出径間として抽出し、落雷検出径間のうち、発生位置から所定距離内に存在する径間を近傍径間として特定し、近傍径間の測定点の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における周波数毎の振動強度の時間変化に、近傍径間への直撃雷に起因する振動強度の時間変化の態様が含まれている場合に、近傍径間に直撃雷があったことを示す情報を生成する。The lightning monitoring system acquires the time change in vibration intensity for each frequency of an optical fiber at measurement points set along an optical fiber installed along a power transmission line using a distributed acoustic sensing (DAS), acquires the location and time of the lightning strike from an LLS (lightning location location system), extracts as lightning detection spans those spans having measurement points where the time change in vibration intensity for each frequency during at least any specified period before and after the time of the strike includes the time change in vibration intensity caused by a lightning strike, identifies among the lightning detection spans those spans that are within a specified distance from the location of the strike as neighboring spans, and generates information indicating that a direct lightning strike has occurred on a neighboring span if the time change in vibration intensity for each frequency during at least any specified period before and after the time of the strike includes the time change in vibration intensity caused by a direct lightning strike on the neighboring span.

Description

本発明は、落雷監視システム、及び落雷監視方法に関する。 The present invention relates to a lightning monitoring system and a lightning monitoring method.

特許文献1には、OPGW(OPtical fiber composite overhead Ground Wire)(光ファイバ複合架空地線)を有する架空送電線に発生した事故の位置を標定する事故検出位置標定システムについて記載されている。事故検出位置標定システムは、架空送電線を支持する鉄塔に設けられた事故検出器が事故を検出すると衝撃/振動印加装置でOPGWに機械的衝撃や振動を印加し、上記光ファイバの伝搬光の状態変化を検出する。事故検出位置標定システムは、落雷電流によりOPGWに複合された光ファイバの伝搬光の偏波状態の時間変化を検出することにより落雷位置の標定を行う。 Patent Document 1 describes a fault detection and location system that locates the location of a fault that occurs in an overhead power transmission line having an OPGW (optical fiber composite overhead ground wire). When a fault detector installed on a steel tower supporting the overhead power transmission line detects an fault, the fault detection and location system applies mechanical shock or vibration to the OPGW using a shock/vibration application device, and detects changes in the state of the light propagating through the optical fiber. The fault detection and location system locates the position of the lightning strike by detecting changes over time in the polarization state of the light propagating through the optical fiber combined with the OPGW due to the lightning current.

特許文献2には、OPGWの光ファイバにパルス光を入射させてから後方レイリー散乱光が戻ってくるまでの時間や後方レイリー散乱光の位相差と強度に基づき、光ファイバの伸縮による振動を算出する光ファイバ振動測定システム(DAS: Distributed Acoustic Sensing)を用いてOPGWの固有振動数を含む周波数領域についての振動情報を生成し、生成した振動情報に基づき送電設備の異常を検出する異常検出装置について記載されている。Patent document 2 describes an anomaly detection device that generates vibration information for a frequency range including the natural frequency of the OPGW using an optical fiber vibration measurement system (DAS: Distributed Acoustic Sensing) that calculates vibrations caused by the expansion and contraction of the optical fiber based on the time from when pulsed light is incident on the optical fiber of the OPGW until the backward Rayleigh scattered light returns, and the phase difference and intensity of the backward Rayleigh scattered light, and detects abnormalities in the power transmission equipment based on the generated vibration information.

特開平10-177055号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-177055 特開2023-50257号公報JP 2023-50257 A

"光ファイバセンサによるCFRP複合材料の落雷衝撃計測の可能性調査",明松圭昭、景山和郎、村山英晶,学校法人 金沢工業大学 材料システム研究所、[online],インターネット<URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/zairyosystem/34/0/34_51/_article/-char/ja/>,令和5年10月20日検索"Investigation into the feasibility of measuring lightning impact on CFRP composite materials using optical fiber sensors", Yoshiaki Akimatsu, Kazuo Kageyama, Hideaki Murayama, Kanazawa Institute of Technology, Materials Systems Research Institute, [online], Internet <URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/zairyosystem/34/0/34_51/_article/-char/ja/>, retrieved on October 20, 2023

送電線や送電鉄塔、変電設備などの送変電設備に対する直撃雷の発生は事故や故障に直結する。そのため、送電設備の保守においては、送電設備に対する落雷の状況をリアルタイムに監視し、直撃雷があった際はその影響を迅速に把握し必要な場合は早急に復旧対応を実施する必要がある。 Direct lightning strikes on power transmission and transformation equipment such as power lines, transmission towers, and substations can lead directly to accidents and breakdowns. Therefore, when maintaining power transmission equipment, it is necessary to monitor lightning strikes on power transmission equipment in real time, quickly understand the impact of a direct lightning strike, and, if necessary, take immediate action to restore power.

特許文献1に記載の事故検出位置標定システムは、落雷電流によるOPGWの光ファイバの伝搬光の偏波状態の時間変化を検出することにより落雷位置の標定を行う。しかし、同システムは実施に際して各鉄塔に事故検出装置や衝撃/振動印加装置を設置する必要があり多大なコストを要する。The fault detection and location locating system described in Patent Document 1 locates the location of a lightning strike by detecting the time change in the polarization state of the light propagating through the optical fiber of the OPGW due to the lightning current. However, in order to implement this system, it is necessary to install fault detection devices and shock/vibration application devices on each tower, which is very costly.

特許文献2には、光ファイバ振動測定システム(DAS)を用いて生成した振動情報に基づき送電設備の異常を検出することが記載されている。しかし、同文献には、送電設備に対する直撃雷の有無や、直撃雷の影響を検出する仕組みについては記載されていない。 Patent Document 2 describes the detection of abnormalities in power transmission equipment based on vibration information generated using an optical fiber vibration measurement system (DAS). However, the document does not describe the presence or absence of a direct lightning strike on the power transmission equipment or a mechanism for detecting the effects of a direct lightning strike.

尚、落雷の発生日時や発生位置(緯度、経度)、雷電流の大きさや電荷量等の情報をリアルタイムに取得する仕組みとして、LLS(Lightning Location System:落雷位置標定システム)がある。しかし、LLSによる落雷位置の標定精度は数百メートル程度であり、落雷の発生位置の特定を必ずしも精度よく行うことができない。 The Lightning Location System (LLS) is a system for acquiring information such as the date and time of lightning strikes, their location (latitude and longitude), the magnitude of the lightning current, and the amount of charge in real time. However, the accuracy of the LLS in locating the lightning strike is only a few hundred meters, so it is not always possible to pinpoint the location of the lightning strike with high accuracy.

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、送電設備に対する落雷の影響に関する情報を迅速かつ適切に提供することが可能な、落雷監視システム、及び落雷監視方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of this background, and aims to provide a lightning monitoring system and a lightning monitoring method that are capable of quickly and appropriately providing information regarding the effects of lightning strikes on power transmission equipment.

上記課題を解決するための手段の一つは、落雷監視システムであって、光解析ユニットと情報処理装置を含んで構成され、送電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された測定点における前記光ファイバの周波数毎の振動強度の時間変化をDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得し、通信可能に接続する落雷位置標定システム(LLS:Lightning Location System)から、落雷の発生位置と前記落雷の発生時刻を示す情報を取得し、前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における前記周波数毎の振動強度の時間変化に前記落雷に起因する振動強度の時間変化の態様を含む前記測定点を有する径間を落雷検出径間として抽出し、抽出した前記落雷検出径間のうち、前記発生位置から所定距離内に存在する径間を近傍径間として特定し、特定した前記近傍径間を示す情報を生成する。One of the means for solving the above problem is a lightning monitoring system comprising an optical analysis unit and an information processing device, which acquires the time change of vibration intensity for each frequency of an optical fiber at measurement points set along an optical fiber attached along a power transmission line using a Distributed Acoustic Sensing (DAS), acquires information indicating the location of the lightning strike and the time of the strike from a communicatively connected Lightning Location System (LLS), extracts as a lightning detection span a span having the measurement point where the time change of vibration intensity for each frequency during at least any specified period before or after the time of the strike includes the aspect of the time change of vibration intensity caused by the lightning strike, identifies, of the extracted lightning detection spans, spans that are within a specified distance from the location of the strike as nearby spans, and generates information indicating the identified nearby spans.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。Other problems and solutions disclosed in this application will be made clear in the description of the embodiment and the drawings.

本発明によれば、送電設備に対する落雷の影響に関する情報を迅速かつ適切に提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide information regarding the impact of lightning strikes on power transmission equipment promptly and appropriately.

落雷監視システムの概略的な構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lightning monitoring system. DASにより振動状態を測定する仕組みを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a mechanism for measuring a vibration state by a DAS. 落雷発生地点と送電設備との位置関係の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a lightning strike point and power transmission equipment. 光ファイバの周波数毎の振動強度の時間変化の一例である。1 is a diagram showing an example of a change in vibration intensity over time for each frequency of an optical fiber. 落雷監視装置の主な構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the main configuration of a lightning monitoring device. 落雷監視装置が備える主な機能を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing main functions of the lightning monitoring device. 落雷監視処理を説明するフローチャートである。13 is a flowchart illustrating a lightning strike monitoring process. 落雷情報提示画面の一例である。13 is an example of a lightning strike information display screen.

以下、本発明をその一実施形態に即して添付図面を参照しつつ説明する。本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下の説明において、符号の前に付した「S」の文字は処理ステップの意味である。The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings according to one embodiment of the present invention. At least the following points will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings. In the following description, the letter "S" before a reference symbol indicates a processing step.

図1に本発明の一実施形態として説明する落雷監視システム1の概略的な構成を示している。落雷監視システム1は、変電所6等に設けられる落雷監視装置100と、落雷位置標定システム(Lightning Location System)(以下、「LLS300」と称する。)と、を含む。 Figure 1 shows a schematic configuration of a lightning monitoring system 1 described as one embodiment of the present invention. The lightning monitoring system 1 includes a lightning monitoring device 100 provided in a substation 6 or the like, and a lightning location system (hereinafter referred to as "LLS300").

落雷監視装置100は、情報処理装置(コンピュータ)を用いて構成される。落雷監視装置100は、図示しない通信ネットワークを介してLLS300と通信可能に接続している。通信ネットワークは、例えば、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット(internet)、PLC(Power Line Communication)、公衆通信網、専用線等である。The lightning monitoring device 100 is configured using an information processing device (computer). The lightning monitoring device 100 is communicatively connected to the LLS 300 via a communication network (not shown). The communication network may be, for example, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), the Internet, a PLC (Power Line Communication), a public communication network, a dedicated line, etc.

落雷監視装置100は、送電線3に架設されているOPGW4(OPtical fiber composite overhead Ground Wire)(光ファイバ複合架空地線)の光ファイバ4aを振動検知センサとして用い、光ファイバ4aに沿って設定された複数の測定位置(以下、「測定点」と称する。)の夫々における光ファイバ4aの伸縮に基づく振動状態(振動強度、振動周波数)を測定する技術(分布型多点振動測定法(以下、「DAS」(Distributed Acoustic Sensing)と称する。)により、各測定点の振動状態を取得する。DASでは、例えば、C-OTDR(Coherent detection Optical Time Domain Reflectometer)の原理により各測定点の振動状態を取得する。The lightning monitoring device 100 uses the optical fiber 4a of the OPGW4 (OPTICAL fiber composite overhead ground wire) installed on the power transmission line 3 as a vibration detection sensor, and acquires the vibration state at each measurement point by a technique (distributed multipoint vibration measurement method (hereinafter referred to as "DAS" (Distributed Acoustic Sensing)) that measures the vibration state (vibration intensity, vibration frequency) based on the expansion and contraction of the optical fiber 4a at each of multiple measurement positions (hereinafter referred to as "measurement points") set along the optical fiber 4a. In DAS, the vibration state at each measurement point is acquired, for example, using the principle of C-OTDR (Coherent detection Optical Time Domain Reflectometer).

図2は、落雷監視装置100がDASにより各測定点の振動状態を測定する仕組みを説明する図である。同図に示すように、落雷監視装置100は、光ファイバ4aの端面から光パルス(レーザーパルス。以下、「入射光」とも称する。)を入射し、各測定点における、光パルスの後方散乱光の位相差の変化速度(≒伸縮周波数)を測定する。尚、上記の位相差は、後方散乱光どうしの干渉による強度変化から推定する。そして、落雷監視装置100は、測定した上記変化速度に基づき、各測定点における光ファイバ4aの縦波と横波の振動周波数(例えば、最大10kHzの範囲の振動周波数)を求める。また、落雷監視装置100は、振動周波数毎の位相差に基づき、各測定点における振動強度(スペクトル強度、振動振幅)を求める。尚、落雷監視装置100は、入射光を上記端面に入射した時点から戻り光を受光した時点までの経過時間に基づき、各測定点の位置(上記端面からの距離)を求める。 Figure 2 is a diagram explaining the mechanism by which the lightning monitoring device 100 measures the vibration state of each measurement point using the DAS. As shown in the figure, the lightning monitoring device 100 inputs a light pulse (laser pulse, hereinafter also referred to as "incident light") from the end face of the optical fiber 4a, and measures the change speed (≒ stretch frequency) of the phase difference of the backscattered light of the light pulse at each measurement point. The phase difference is estimated from the intensity change due to the interference between the backscattered lights. Then, the lightning monitoring device 100 determines the vibration frequency (for example, vibration frequency in the range of up to 10 kHz) of the longitudinal wave and transverse wave of the optical fiber 4a at each measurement point based on the measured change speed. The lightning monitoring device 100 also determines the vibration intensity (spectral intensity, vibration amplitude) at each measurement point based on the phase difference for each vibration frequency. The lightning monitoring device 100 also determines the position of each measurement point (distance from the end face) based on the elapsed time from the time when the incident light is input to the end face to the time when the return light is received.

上記の測定点は、例えば、光ファイバに沿って送電鉄塔2の径間よりも短い所定間隔d(m)毎に設定される(0(m)、d(m)、・・・・、N(m)、N+d(m)、N+2d(m))。例えば、図1に示すように、所定間隔dを5(m)とし、送電線3の最長70(km)の範囲に測定点を設定した場合、光ファイバに沿って14000程度の測定点が設定される。落雷監視装置100は、各測定点の振動状態に基づき、各測定点において落雷により生じた衝撃や振動に関する情報を取得する。The above measurement points are set, for example, at predetermined intervals d (m) along the optical fiber that are shorter than the span of the transmission tower 2 (0 (m), d (m), ..., N (m), N + d (m), N + 2 d (m)). For example, as shown in Figure 1, if the predetermined interval d is 5 (m) and measurement points are set over a maximum range of 70 (km) of the transmission line 3, approximately 14,000 measurement points are set along the optical fiber. The lightning monitoring device 100 acquires information about the shock and vibration caused by lightning at each measurement point based on the vibration state of each measurement point.

図1に戻り、LLS300は、送電設備(送電鉄塔2、送電線3、変電所6等)が存在する地域において生じた落雷に関する情報(以下、「落雷情報」と称する。)を取得し、取得した落雷情報を落雷監視装置100に迅速(リアルタイム)に提供(送信)する。LLS300は、落雷により発生する電磁界を捉え、例えば、到来時間差法により落雷情報を取得する。落雷情報は、落雷の発生日時や発生位置(緯度、経度)を示す情報を含む。LLS300の落雷位置の標定精度(標定誤差)は、数百メートル程度である。Returning to FIG. 1, LLS300 acquires information (hereinafter referred to as "lightning information") relating to lightning strikes that occur in areas where power transmission facilities (transmission tower 2, transmission line 3, substation 6, etc.) are located, and provides (transmits) the acquired lightning strike information to lightning monitoring device 100 quickly (in real time). LLS300 captures the electromagnetic field generated by lightning strikes and acquires lightning strike information, for example, by the time difference of arrival method. Lightning strike information includes information indicating the date and time of the lightning strike and its location (latitude, longitude). The location accuracy (location error) of the lightning strike location of LLS300 is on the order of several hundred meters.

図3Aは、送電設備の周辺のある地域に落雷が発生した場合における、落雷発生地点と送電設備の位置関係の一例を示す。同図には、送電鉄塔2の識別子(以下、「鉄塔ID」と称する。)が「19」~「23」の送電鉄塔2の付近の地点aに落雷が発生したこと示している。落雷が発生すると、落雷発生地点の周辺に存在する送電鉄塔2の径間のOPGW4に落雷(雷鳴)に起因する振動(音)が発生する。 Figure 3A shows an example of the positional relationship between the point where a lightning strike occurs and power transmission equipment when lightning strikes an area around the power transmission equipment. The figure shows that lightning struck at point a near a power transmission tower 2 whose identifier (hereafter referred to as "tower ID") is "19" to "23." When a lightning strike occurs, vibrations (sounds) caused by the lightning strike (thunderclaps) occur in the OPGW 4 in the span of the power transmission tower 2 located around the point where the lightning strike occurred.

図3Bは、図3Aに示した、径間の識別子(以下、「径間ID」と称する。)が、「20_21」、「21_22」、「22_23」、及び「23_24」の各径間の所定の測定点について測定された光ファイバ4aの周波数毎の振動強度の時間変化の一例である。各グラフにおいて、時間は紙面の上から下に流れる。また、同図における色の濃淡は、周波数毎の振動強度(任意単位(Arbitrary Unit))を表す(色が薄い程、振動強度が大きい)。 Figure 3B is an example of the change over time in vibration intensity for each frequency of optical fiber 4a measured at specific measurement points on each of the spans shown in Figure 3A, with span identifiers (hereafter referred to as "span IDs") of "20_21", "21_22", "22_23", and "23_24". In each graph, time flows from top to bottom on the page. The shades of color in the figure represent the vibration intensity (arbitrary units) for each frequency (the lighter the color, the greater the vibration intensity).

尚、落雷に伴う振動(音)は、落雷の発生時点よりも少し前から生じ、落雷の発生後も暫く継続する。そのため、同図に示す各グラフには、地点aに落雷が発生した時刻の前後少なくともいずれかの所定期間(多くは数分程度)に亘り落雷に起因する振動が観測されている。 The vibrations (sounds) that accompany a lightning strike begin a little before the strike and continue for a while after it occurs. Therefore, in each graph shown in the figure, vibrations caused by lightning strikes are observed for at least a certain period (often about a few minutes) before or after the time when lightning struck point a.

同図に示すように、地点aから近い位置に存在する、径間IDが「21_22」、「22_23」の隣接する各径間のグラフの、落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における同じ周波数(8.25Hz程度を中心とする周波数)には、強い振動強度(予め設定された閾値以上の大きさの振動強度)が観測されている。ここで雷鳴が所定の大きさ以上の音圧を有する場合、1つの径間だけでなく複数の径間に亘って同一周波数帯の振動が観測されることが知見されている。従って、これらの振動は同一の落雷によるものであると判断できる。As shown in the figure, strong vibration intensity (vibration intensity equal to or greater than a preset threshold) is observed at the same frequency (frequency centered around 8.25 Hz) during at least a specified period before or after the lightning strike in the graphs for adjacent spans with span IDs "21_22" and "22_23" located close to point a. It has been found that when thunder has a sound pressure equal to or greater than a specified level, vibrations in the same frequency band are observed not just across one span but across multiple spans. It can therefore be determined that these vibrations are caused by the same lightning strike.

一方、径間に直撃雷があった場合、落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間に複数の周波数帯に亘って複数の強い振動(予め設定された閾値以上の大きさの振動強度)が観測されることが知見されているが、これらのグラフにはそのような振動は観測されていない。そのため、これらの径間には直撃雷は発生していないと判断できる。On the other hand, it is known that when a span is directly struck by lightning, multiple strong vibrations (vibration intensity greater than or equal to a preset threshold) are observed across multiple frequency bands during at least a specific period before or after the lightning strike, but no such vibrations are observed in these graphs. Therefore, it can be determined that no direct lightning strikes occurred on these spans.

また、径間IDが「23_24」の径間のグラフには、広い周波数範囲(5~7.5Hz)に亘って強い振動が観測されている。しかし、同グラフには、径間IDが「21_22」、「22_23」のグラフにおいて強い振動が観測されている8~9Hzの周波数帯にはそのような振動は観測されていない。そのため、径間IDが「23_24」の径間のグラフにおいて観測されている強い振動は、地点aに発生した上記落雷とは異なる落雷によるものであると判断できる。 In addition, strong vibrations are observed across a wide frequency range (5 to 7.5 Hz) in the graph for span ID "23_24". However, no such vibrations are observed in the 8 to 9 Hz frequency band where strong vibrations are observed in the graphs for span IDs "21_22" and "22_23". Therefore, it can be determined that the strong vibrations observed in the graph for span ID "23_24" are due to a lightning strike different from the lightning strike that occurred at point a.

落雷監視装置100は、以上のような観点から、各径間の測定点において取得した光ファイバ4aの振動状態の周波数毎の時間変化に基づき、径間の周辺に発生した落雷に関する情報や、径間(径間の送電設備)に生じた直撃雷に関する情報を提供する。From the above perspective, the lightning monitoring device 100 provides information about lightning strikes that have occurred in the vicinity of a span and information about direct lightning strikes that have occurred on the span (the power transmission equipment of the span) based on the time-dependent changes in the vibration state of the optical fiber 4a at each frequency obtained at the measurement points of each span.

図4Aは、落雷監視装置100の主な構成を示す図である。同図に示すように、落雷監視装置100は、プロセッサ101、主記憶装置102(メモリ)、補助記憶装置103(外部記憶装置)、入力装置104、出力装置105、通信装置106、及び光解析ユニット107を備える。これらはバス(bus)や通信ケーブル等を介して通信可能に接続されている。尚、落雷監視装置100は、その全部又は一部が、例えば、クラウドシステムによって提供される仮想サーバのように、仮想的な情報処理資源を用いて実現されるものであってもよい。 Figure 4A is a diagram showing the main configuration of the lightning monitoring device 100. As shown in the figure, the lightning monitoring device 100 comprises a processor 101, a main memory device 102 (memory), an auxiliary memory device 103 (external memory device), an input device 104, an output device 105, a communication device 106, and an optical analysis unit 107. These are communicatively connected via a bus, a communication cable, or the like. Note that the lightning monitoring device 100 may be realized in whole or in part using virtual information processing resources, such as a virtual server provided by a cloud system.

プロセッサ101は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、AI(Artificial Intelligence)チップ等を用いて構成されている。The processor 101 is configured using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an AI (Artificial Intelligence) chip, etc.

主記憶装置102は、プロセッサ101がプログラムを実行する際に利用する記憶装置であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、不揮発性メモリ(NVRAM(Non Volatile RAM))等である。The main memory device 102 is a memory device used by the processor 101 when executing a program, and may be, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), or a non-volatile memory (NVRAM (Non Volatile RAM)).

補助記憶装置103は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、SSD(Solid State Drive)、ハードディスクドライブ、光学式記憶装置(CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等)等で構成することができる。補助記憶装置103には、記録媒体の読取装置や通信装置106を介して、非一時的な記録媒体や非一時的な記憶装置を備えた他の情報処理装置からプログラムやデータを読み込むことができる。補助記憶装置103に格納(記憶)されているプログラムやデータは主記憶装置102に随時読み込まれる。The auxiliary storage device 103 is a device that stores programs and data, and can be configured, for example, with an SSD (Solid State Drive), a hard disk drive, an optical storage device (CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), etc.). Programs and data can be read into the auxiliary storage device 103 from other information processing devices equipped with non-transient recording media or non-transient storage devices via a recording medium reading device or communication device 106. The programs and data stored (kept) in the auxiliary storage device 103 are read into the main storage device 102 at any time.

入力装置104は、外部からの情報の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、音声入力装置等である。 The input device 104 is an interface that accepts input of information from outside, such as a keyboard, a mouse, a touch panel, a voice input device, etc.

出力装置105は、処理経過や処理結果等の各種情報を外部に出力するインタフェースである。出力装置105は、例えば、上記の各種情報を可視化する表示装置(液晶モニタ、LCD(Liquid Crystal Display)等)、上記の各種情報を音声化する装置(音声出力装置(スピーカ等))、上記の各種情報を文字化する装置(印字装置等)である。尚、例えば、情報処理装置10が通信装置106を介して他の装置との間で情報の入力や出力を行う構成としてもよい。The output device 105 is an interface that outputs various information such as the progress of processing and the results of processing to the outside. The output device 105 is, for example, a display device (liquid crystal display, LCD (Liquid Crystal Display) etc.) that visualizes the various information described above, a device that converts the various information described above into audio (audio output device (speaker etc.)), or a device that converts the various information described above into text (printing device etc.). For example, the information processing device 10 may be configured to input and output information between it and other devices via the communication device 106.

入力装置104と出力装置105は、ユーザとの間での対話処理(情報の受け付け、情報の提供等)を実現するユーザインタフェースを構成する。The input device 104 and the output device 105 constitute a user interface that realizes interactive processing with the user (accepting information, providing information, etc.).

通信装置106は、通信ネットワーク(LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット、公衆通信網、専用線等)を介して他の装置との間の通信を実現する装置である。通信装置106は、通信媒体を介して他の装置との間の通信を実現する、有線方式又は無線方式の通信インタフェースであり、例えば、NIC(Network Interface Card)、無線通信モジュール、USBモジュール(USB:Universal Serial Bus)等である。The communication device 106 is a device that realizes communication with other devices via a communication network (such as a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), the Internet, a public communication network, a dedicated line, etc.). The communication device 106 is a wired or wireless communication interface that realizes communication with other devices via a communication medium, such as a NIC (Network Interface Card), a wireless communication module, a USB module (USB: Universal Serial Bus), etc.

光解析ユニット107は、DASにより測定点の振動状態を測定する装置であり、C-OTDRによる振動測定機器や信号処理回路を含む。光解析ユニット107は、光ファイバ4aの端面に入力する光パルス(レーザー光)を生成するCW(連続波)レーザー光源、光パルス発生器、光増幅器、光学機器(光検波器、光干渉器)、信号処理回路(位相計算回路等)等を含む。尚、光解析ユニット107と光ファイバ4aとの接続は、例えば、変電所内に設けられているOPGWの芯線の接続口(ソケット)に光解析ユニット107のレーザー光源の出射部を光学的に接続することにより行われる。そのため、接続に際して停電等の電力系統への影響を生じさせることはない。The optical analysis unit 107 is a device that measures the vibration state of the measurement point using a DAS, and includes a vibration measurement device using a C-OTDR and a signal processing circuit. The optical analysis unit 107 includes a CW (continuous wave) laser light source that generates an optical pulse (laser light) to be input to the end face of the optical fiber 4a, an optical pulse generator, an optical amplifier, optical equipment (optical detector, optical interferometer), a signal processing circuit (phase calculation circuit, etc.), etc. The optical analysis unit 107 and the optical fiber 4a are connected, for example, by optically connecting the output part of the laser light source of the optical analysis unit 107 to the connection port (socket) of the core wire of the OPGW installed in the substation. Therefore, the connection does not cause any impact on the power system, such as a power outage.

落雷監視装置100には、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、DBMS(DataBase Management System)(リレーショナルデータベース、NoSQL等)、KVS(Key-Value Store)等が導入されていてもよい。The lightning monitoring device 100 may be equipped with, for example, an operating system, a file system, a DBMS (DataBase Management System) (relational database, NoSQL, etc.), a KVS (Key-Value Store), etc.

落雷監視装置100が備える各種の機能は、プロセッサ101が、主記憶装置102に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、もしくは、落雷監視装置100を構成するハードウェア(FPGA、ASIC、AIチップ等)自体によって実現される。落雷監視装置100は、各種の情報(データ)を、例えば、データベースのテーブルやファイルシステムが管理するファイルとして記憶する。The various functions of the lightning monitoring device 100 are realized by the processor 101 reading and executing a program stored in the main memory device 102, or by the hardware (FPGA, ASIC, AI chip, etc.) that constitutes the lightning monitoring device 100. The lightning monitoring device 100 stores various information (data), for example, as a database table or a file managed by a file system.

図4Bは、落雷監視装置100の主な機能を説明するブロック図である。同図に示すように、落雷監視装置100は、記憶部110、振動状態測定部120、落雷情報取得部125、落雷検出径間抽出部130、近傍径間特定部132、直撃雷有無判定部135、設備異常有無判定部140、対応情報生成部145、及び落雷情報提示部150の各機能を備える。 Figure 4B is a block diagram explaining the main functions of the lightning monitoring device 100. As shown in the figure, the lightning monitoring device 100 has the functions of a memory unit 110, a vibration state measurement unit 120, a lightning information acquisition unit 125, a lightning detection span extraction unit 130, a nearby span identification unit 132, a direct lightning hit presence/absence determination unit 135, an equipment abnormality presence/absence determination unit 140, a response information generation unit 145, and a lightning information presentation unit 150.

上記機能のうち、記憶部110は、測定点毎振動状態111、落雷情報112、落雷検出径間113、近傍径間114、直撃雷有無判定結果115、設備異常有無判定結果116、対応情報117、及び送電設備情報118を記憶する。Of the above functions, the memory unit 110 stores the vibration state for each measurement point 111, lightning information 112, lightning detection span 113, nearby span 114, direct lightning strike determination result 115, equipment abnormality determination result 116, response information 117, and power transmission equipment information 118.

振動状態測定部120は、DASにより各径間の各測定点の振動状態(振動強度、振動周波数)の時間変化(時系列データ)を測定し、測定した結果を測定点毎振動状態111として管理する。測定点毎振動状態111は、例えば、図3Bの各グラフに示されている情報を含む。The vibration state measurement unit 120 uses the DAS to measure the time change (time series data) of the vibration state (vibration intensity, vibration frequency) at each measurement point on each span, and manages the measurement results as the vibration state for each measurement point 111. The vibration state for each measurement point 111 includes, for example, the information shown in each graph in Figure 3B.

落雷情報取得部125は、LLS300から落雷情報を受信し、受信した落雷情報を落雷情報112として管理する。落雷情報112は、少なくとも落雷発生位置(緯度、経度)と落雷発生日時を示す情報を含む。落雷情報112は、例えば、図3Aに表示されている情報を含む。The lightning information acquisition unit 125 receives lightning information from the LLS 300 and manages the received lightning information as lightning information 112. The lightning information 112 includes information indicating at least the location (latitude, longitude) of the lightning strike and the date and time of the lightning strike. The lightning information 112 includes, for example, the information displayed in FIG. 3A.

落雷検出径間抽出部130は、測定点毎振動状態111に基づき、落雷に起因する振動状態を含む径間(以下、「落雷検出径間」と称する。)を抽出し、抽出した径間の径間IDを落雷検出径間113として管理する。例えば、落雷検出径間抽出部130は、落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における周波数毎の振動強度の時間変化に、落雷に起因する振動強度の時間変化の態様(パターン)を含む測定点を有する径間を落雷検出径間として抽出する。上記の落雷に起因する振動強度の時間変化の態様は、例えば、隣接する複数の径間の夫々の前記測定点について、落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間(落雷による音波が送電設備に到達するまでの時間を考慮した所定期間)に同じ周波数(同じ周波数範囲)において予め設定された閾値以上の大きさの振動が観測されていることである。The lightning detection span extraction unit 130 extracts spans (hereinafter referred to as "lightning detection spans") that include a vibration state caused by a lightning strike based on the vibration state for each measurement point 111, and manages the span IDs of the extracted spans as lightning detection spans 113. For example, the lightning detection span extraction unit 130 extracts spans having measurement points that include a pattern of the time change in vibration intensity caused by a lightning strike in the time change in vibration intensity for each frequency in at least any predetermined period before and after the time of the lightning strike as lightning detection spans. The pattern of the time change in vibration intensity caused by the lightning strike is, for example, that vibrations of a magnitude equal to or greater than a preset threshold value are observed at the same frequency (same frequency range) for at least any predetermined period before and after the time of the lightning strike (a predetermined period taking into account the time it takes for the sound waves caused by the lightning strike to reach the power transmission equipment) for the measurement points of each of the adjacent spans.

近傍径間特定部132は、落雷検出径間のうち、落雷情報112が示す落雷発生位置の近傍に存在する径間(以下、「近傍径間」と称する。)が存在するか否かを判定し、存在する場合は当該径間の径間IDを近傍径間114として管理する。近傍径間特定部132は、例えば、送電設備情報118から、各径間が存在する位置を示す情報を取得し、落雷発生位置から所定の距離(例えば、1.5km等)内に存在する径間を近傍径間として特定する。尚、送電設備情報118は、鉄塔IDや径間IDに対応づけられた送電設備の情報(送電鉄塔2の位置、送電鉄塔2やその周辺に設けられている送電設備に関する情報等)を含む。The nearby span identification unit 132 determines whether or not there is a span (hereinafter referred to as a "neighboring span") that exists near the lightning strike location indicated by the lightning strike information 112 among the lightning strike detection spans, and if so, manages the span ID of the span as a nearby span 114. The nearby span identification unit 132 obtains information indicating the location of each span from, for example, the power transmission equipment information 118, and identifies spans that exist within a specified distance (e.g., 1.5 km) from the lightning strike location as nearby spans. The power transmission equipment information 118 includes information on the power transmission equipment associated with the tower ID and the span ID (such as the location of the power transmission tower 2, and information on the power transmission equipment installed in the power transmission tower 2 and its surroundings).

直撃雷有無判定部135は、近傍径間の振動状態に基づき、近傍径間の送電設備に直撃雷があったか否かを判定し、直撃雷があった場合はその旨を示す情報を直撃雷有無判定結果115として管理する。例えば、直撃雷有無判定部135は、近傍径間の測定点の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における周波数毎の振動強度の時間変化に、近傍径間への直撃雷に起因する振動強度の時間変化の態様が含まれている場合に、近傍径間に直撃雷があったと判定する。上記の近傍径間への直撃雷に起因する振動強度の時間変化の態様は、例えば、落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間に複数の周波数帯に亘り予め設定された閾値以上の大きさの複数の振動が観測されていることである。The direct lightning hit determination unit 135 determines whether or not a direct lightning hit has occurred on the power transmission equipment of the nearby span based on the vibration state of the nearby span, and if a direct lightning hit has occurred, manages information indicating this as the direct lightning hit determination result 115. For example, the direct lightning hit determination unit 135 determines that a direct lightning hit has occurred on a nearby span when the change in vibration intensity for each frequency during at least any predetermined period before or after the occurrence time of the measurement point on the nearby span includes a change in vibration intensity due to a direct lightning hit on the nearby span. The change in vibration intensity due to a direct lightning hit on the nearby span is, for example, observed across multiple frequency bands with a magnitude equal to or greater than a preset threshold during at least any predetermined period before or after the occurrence time of the lightning strike.

設備異常有無判定部140は、直撃雷有無判定部135が近傍径間の送電設備に直撃雷があったと判定した場合に、当該送電設備に異常(素線切れ、部分変形等)が生じているか否かを判定し、判定した結果を設備異常有無判定結果116に管理する。設備異常有無判定部140は、例えば、近傍径間の測定点の落雷の発生時刻よりも後の周波数毎の振動強度から把握される光ファイバ4aの固有振動数と、予め記憶しておいた通常時(直撃雷の発生前)における近傍径間の周波数毎の振動強度から把握される光ファイバ4aの固有振動数とを対照することにより、近傍径間の送電設備に異常が生じているか否かを判定する。例えば、設備異常有無判定部140は、通常時の固有振動数とは異なる固有振動数が所定数以上観測されている場合に、近傍径間の送電設備に異常が生じていると判定する。When the direct lightning hit determination unit 135 determines that the power transmission equipment in the nearby span has been hit by a direct lightning hit, the equipment abnormality determination unit 140 determines whether or not an abnormality (such as a broken wire or partial deformation) has occurred in the power transmission equipment, and manages the determination result in the equipment abnormality determination result 116. The equipment abnormality determination unit 140 determines whether or not an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span by, for example, comparing the natural frequency of the optical fiber 4a grasped from the vibration intensity for each frequency after the time of the lightning strike at the measurement point in the nearby span with the natural frequency of the optical fiber 4a grasped from the vibration intensity for each frequency in the nearby span in normal times (before the occurrence of a direct lightning hit) that has been stored in advance. For example, the equipment abnormality determination unit 140 determines that an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span when a natural frequency different from the natural frequency in normal times is observed a predetermined number or more.

対応情報生成部145は、直撃雷があった近傍径間を示す情報(近傍径間の径間ID)や、当該近傍径間(当該近傍径間の送電設備)に対して送電設備の管理者(保守員等)がとるべき対応を示す情報(以下、「対応情報」と称する。)を生成し、生成した対応情報を対応情報117として管理する。対応情報生成部145は、対応情報の生成に必要な情報を送電設備情報118から取得する。対応情報生成部145は、例えば、径間IDに対応づけて対応情報を送電設備情報118に管理しており、直撃雷があった近傍径間の径間IDを送電設備情報118と対照することにより対応情報を生成する。The correspondence information generating unit 145 generates information indicating nearby spans that have been hit by direct lightning (span IDs of nearby spans) and information indicating the action that should be taken by the power transmission equipment manager (maintenance personnel, etc.) for the nearby spans (power transmission equipment for the nearby spans) (hereinafter referred to as "response information"), and manages the generated response information as response information 117. The response information generating unit 145 acquires information necessary for generating the response information from power transmission equipment information 118. The response information generating unit 145 manages the response information in the power transmission equipment information 118, for example, in association with span IDs, and generates the response information by comparing the span IDs of nearby spans that have been hit by direct lightning with the power transmission equipment information 118.

落雷情報提示部150は、対応情報117の内容を管理者に提示(表示装置に表示する等)する。落雷情報提示部150は、例えば、対応情報117の内容を記載した画面(例えば、後述する落雷情報提示画面600)を生成して管理者に提示する。The lightning information presentation unit 150 presents the contents of the corresponding information 117 to the administrator (e.g., displays it on a display device). The lightning information presentation unit 150, for example, generates a screen (e.g., the lightning information presentation screen 600 described later) that describes the contents of the corresponding information 117 and presents it to the administrator.

図5は、落雷監視装置100が行う処理(以下、「落雷監視処理S500」と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに落雷監視処理S500について説明する。 Figure 5 is a flowchart explaining the processing performed by the lightning monitoring device 100 (hereinafter referred to as "lightning monitoring processing S500"). Below, the lightning monitoring processing S500 will be explained with reference to the same figure.

尚、以下の説明の前提として、LLS300は、落雷が発生すると直ちに落雷情報を生成し、生成した落雷情報を落雷監視装置100に送信する(落雷監視装置100からLLS300にアクセスし、落雷監視装置100がLLS300から落雷情報を読み出す(取得する、受信する)方式でもよい)ものとする。また、落雷監視装置100の振動状態測定部120は、DASによりリアルタイムに各径間の各測定点の振動状態(振動強度、振動周波数)の時間変化を測定し、各測定点の最新の振動状態を測定点毎振動状態111として管理しているものとする。 In the following explanation, it is assumed that the LLS300 generates lightning information immediately when a lightning strike occurs and transmits the generated lightning information to the lightning monitoring device 100 (it may also be possible for the lightning monitoring device 100 to access the LLS300, and for the lightning monitoring device 100 to read (acquire, receive) the lightning information from the LLS300). In addition, it is assumed that the vibration state measurement unit 120 of the lightning monitoring device 100 measures the time change in the vibration state (vibration intensity, vibration frequency) of each measurement point on each span in real time using the DAS, and manages the latest vibration state of each measurement point as the vibration state for each measurement point 111.

同図に示すように、落雷情報取得部125は、LLS300からの落雷情報の受信をリアルタイムに待機している(S511:No)。落雷情報取得部125は、LLS300から落雷情報を受信すると(S511:Yes)、受信した落雷情報を落雷情報112として管理する。As shown in the figure, the lightning information acquisition unit 125 waits in real time to receive lightning information from the LLS 300 (S511: No). When the lightning information acquisition unit 125 receives lightning information from the LLS 300 (S511: Yes), it manages the received lightning information as lightning information 112.

S512では、落雷検出径間抽出部130が、測定点毎振動状態111に基づき落雷検出径間を抽出し、抽出した径間を示す情報を落雷検出径間113として管理する。In S512, the lightning detection span extraction unit 130 extracts a lightning detection span based on the vibration state for each measurement point 111, and manages information indicating the extracted span as the lightning detection span 113.

S513では、近傍径間特定部132が、S511で受信した落雷情報112が示す落雷の発生位置に対する近傍径間が存在するか否かを判定する。近傍径間が存在すると判定した場合(S513:Yes)、近傍径間特定部132は、近傍径間を示す情報を近傍径間114として管理し、その後、処理はS514に進む。一方、近傍径間特定部132が近傍径間が存在しないと判定した場合(S513:No)、処理はS511に戻る。 In S513, the nearby span identification unit 132 determines whether or not a nearby span exists for the location of the lightning strike indicated by the lightning strike information 112 received in S511. If it is determined that a nearby span exists (S513: Yes), the nearby span identification unit 132 manages the information indicating the nearby span as the nearby span 114, and then the process proceeds to S514. On the other hand, if the nearby span identification unit 132 determines that a nearby span does not exist (S513: No), the process returns to S511.

S514では、直撃雷有無判定部135が、S513で特定した近傍径間の振動状態(特定した近傍径間について測定点毎振動状態111から取得される振動状態)に基づき、近傍径間(の送電設備)に直撃雷があったか否かを判定する。直撃雷有無判定部135が近傍径間に直撃雷があったと判定した場合(S514:Yes)、処理はS515に進む。一方、直撃雷有無判定部135が近傍径間に直撃雷はなかったと判定した場合(S514:No)、処理はS511に戻る。In S514, the direct lightning hit determination unit 135 determines whether or not a direct lightning hit has occurred on the nearby span (the transmission equipment) based on the vibration state of the nearby span identified in S513 (the vibration state obtained from the vibration state per measurement point 111 for the identified nearby span). If the direct lightning hit determination unit 135 determines that a direct lightning hit has occurred on the nearby span (S514: Yes), processing proceeds to S515. On the other hand, if the direct lightning hit determination unit 135 determines that a direct lightning hit has not occurred on the nearby span (S514: No), processing returns to S511.

S515では、設備異常有無判定部140が、S513で特定した近傍径間の送電設備に異常が生じているか否かを判定する。設備異常有無判定部140が、S513で特定した近傍径間の送電設備に異常が生じていると判定した場合(S515:Yes)、判定した結果を示す情報を設備異常有無判定結果116管理し、その後、処理はS516に進む。一方、設備異常有無判定部140が、S513で特定した近傍径間の送電設備に異常が生じていないと判定した場合(S515:No)、処理はS517に進む。In S515, the equipment abnormality determination unit 140 determines whether or not an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span identified in S513. If the equipment abnormality determination unit 140 determines that an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span identified in S513 (S515: Yes), information indicating the result of the determination is managed in the equipment abnormality determination result 116, and then processing proceeds to S516. On the other hand, if the equipment abnormality determination unit 140 determines that no abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span identified in S513 (S515: No), processing proceeds to S517.

S516では、対応情報生成部145が、異常が生じていると判定した近傍径間について対応情報を生成し、生成した対応情報を対応情報117として管理する。In S516, the correspondence information generation unit 145 generates correspondence information for the nearby span in which it has been determined that an abnormality has occurred, and manages the generated correspondence information as correspondence information 117.

S517では、落雷情報提示部150が、落雷情報112の内容や、S514で直撃雷があると判定した近傍径間に関する情報(径間ID等)、対応情報117の内容等を管理者に提示する。In S517, the lightning strike information presentation unit 150 presents to the administrator the contents of the lightning strike information 112, information (span ID, etc.) regarding the nearby span determined to have been a direct lightning strike in S514, the contents of the corresponding information 117, etc.

図6は、落雷情報提示部150が、管理者に提示する画面(以下、「落雷情報提示画面600」と称する。)の一例である。 Figure 6 is an example of a screen (hereinafter referred to as the "lightning strike information presentation screen 600") that the lightning strike information presentation unit 150 presents to the administrator.

同図に示すように、例示する落雷情報提示画面600は、落雷情報の表示欄611、直撃雷情報の表示欄612、及び、対応情報の表示欄613を有する。As shown in the figure, the exemplary lightning strike information presentation screen 600 has a display field 611 for lightning strike information, a display field 612 for direct lightning strike information, and a display field 613 for corresponding information.

このうち、落雷情報の表示欄611には、図5のS511で落雷情報取得部125がLLS300から取得(受信)した落雷情報の内容が、例えば、図3Aに示す態様で表示される。Of these, the lightning information display field 611 displays the contents of the lightning information acquired (received) by the lightning information acquisition unit 125 from the LLS 300 in S511 of Figure 5, for example, in the manner shown in Figure 3A.

直撃雷情報の表示欄612には、図5のS514で直撃雷有無判定部135が直撃雷があったと判定した近傍径間を示す情報(径間ID)が表示される。直撃雷情報の表示欄612の内容を参照することで、管理者は落雷による影響の可能性がある近傍径間を容易に把握することができる。The direct lightning hit information display field 612 displays information (span ID) indicating nearby spans that the direct lightning hit determination unit 135 determined to have been hit by direct lightning in S514 of Fig. 5. By referring to the contents of the direct lightning hit information display field 612, the administrator can easily identify nearby spans that may be affected by lightning.

対応情報の表示欄613には、対応情報が表示される。対応情報の表示欄613の内容を参照することで、管理者は直撃雷があった近傍径間について行うべき対応を迅速に確認することができ、効率よく必要な対応をとることができる。Response information is displayed in the response information display field 613. By referring to the contents of the response information display field 613, the manager can quickly confirm the response that should be taken for the nearby span that was directly struck by lightning, and can take the necessary response efficiently.

以上に説明したように、本実施形態の落雷監視システム1によれば、LLS300から取得される落雷情報と、DASを用いて取得される情報とに基づき、直撃雷による送電設備への影響や、直撃雷があったと判断される近傍径間の送電設備に対してとるべき対応を示す情報を迅速に管理者に提供することができる。そして、管理者は、落雷監視システム1により提供される情報により、落雷による送電設備への影響を迅速かつ適切に把握することができ、送電設備の巡視や点検作業、保守作業を効率よく行うことができる。As described above, the lightning monitoring system 1 of this embodiment can quickly provide the manager with information indicating the impact of a direct lightning strike on the power transmission equipment and the response to be taken for power transmission equipment in a nearby span that is determined to have been hit by direct lightning, based on the lightning strike information obtained from the LLS 300 and the information obtained using the DAS. The information provided by the lightning monitoring system 1 allows the manager to quickly and appropriately grasp the impact of a lightning strike on the power transmission equipment, and efficiently perform patrols, inspections, and maintenance work on the power transmission equipment.

また、本実施形態の落雷監視システム1は、送電鉄塔2等に特別な装置を設けることなく、光ファイバ振動測定システム(DAS)の仕組みを利用して容易に実施することができる。 In addition, the lightning monitoring system 1 of this embodiment can be easily implemented by utilizing the mechanism of an optical fiber vibration measurement system (DAS) without installing any special equipment on the transmission tower 2, etc.

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。The above embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the present invention, and equivalents thereof are also included in the present invention.

例えば、径間毎に雷鳴に起因する振動を観測した時刻の差から落雷位置を推定し、落雷位置の推定精度の向上を図るようにしてもよい。For example, the location of a lightning strike can be estimated from the difference in the time when vibrations caused by thunder were observed for each span, thereby improving the accuracy of estimating the location of a lightning strike.

また例えば、落雷情報提示部150が、管理者から径間(径間ID)の指定を受け付け、受け付けた径間に対応する、測定点毎振動状態111の内容を管理者に提示(例えば、図3Bに示す態様で提示)するようにしてもよい。 For example, the lightning strike information presentation unit 150 may receive a span (span ID) specification from an administrator, and present to the administrator the contents of the vibration state for each measurement point 111 corresponding to the received span (for example, in the manner shown in Figure 3B).

また例えば、落雷検出径間抽出部130による落雷検出径間の抽出や、直撃雷有無判定部135による、近傍径間の送電設備に直撃雷があったか否かの判定を、例えば、図3Bに示すグラフ(画像)について画像認識処理を行うことにより抽出される特徴量を説明変数として入力すると、落雷検出径間や、近傍径間に直撃雷があったか否かの判定結果を出力するように学習した機械学習モデルを用いて行うようにしてもよい。 For example, the extraction of lightning detection spans by the lightning detection span extraction unit 130 and the determination of whether or not a direct lightning strike has occurred on a power transmission facility in a nearby span by the direct lightning strike determination unit 135 may be performed using a machine learning model that has been trained to output a determination result of whether or not a direct lightning strike has occurred on the lightning detection span or the nearby span when feature quantities extracted by performing image recognition processing on the graph (image) shown in Figure 3B are input as explanatory variables.

また例えば、落雷監視装置100が、DASにより取得した振動状態から落雷撃力に関する情報を取得し、取得した上記情報や、上記情報の信頼性(LLS300から取得される電荷量や電流値との整合性)に関する情報を提示(例えば、落雷情報提示画面600に表示)するようにしてもよい(落雷撃力の取得については、例えば、非特許文献1「"光ファイバセンサによるCFRP複合材料の落雷衝撃計測の可能性調査",明松圭昭,景山和郎,村山英晶,学校法人 金沢工業大学 材料システム研究所を参照)。 For example, the lightning monitoring device 100 may acquire information regarding the lightning strike force from the vibration state acquired by the DAS, and present (for example, display on the lightning strike information presentation screen 600) the acquired information and information regarding the reliability of the information (consistency with the charge amount and current value acquired from the LLS 300) (for information on acquiring lightning strike force, see, for example, Non-Patent Document 1, "Investigation into the feasibility of measuring lightning impact on CFRP composite materials using optical fiber sensors", Akimatsu Yoshiaki, Kageyama Kazuo, Murayama Hideaki, Materials Systems Research Institute, Kanazawa Institute of Technology).

1 落雷監視システム
2 送電鉄塔
3 送電線
4 OPGW
4a 光ファイバ
100 落雷監視装置
107 光解析ユニット
110 記憶部
111 測定点毎振動状態
112 落雷情報
113 落雷検出径間
114 近傍径間
115 直撃雷有無判定結果
116 設備異常有無判定結果
117 対応情報
118 送電設備情報
120 振動状態測定部
125 落雷情報取得部
130 落雷検出径間抽出部
132 近傍径間特定部
135 直撃雷有無判定部
140 設備異常有無判定部
145 対応情報生成部
150 落雷情報提示部
S500 落雷監視処理
600 落雷情報提示画面
1 Lightning monitoring system 2 Power transmission tower 3 Power line 4 OPGW
4a Optical fiber 100 Lightning monitoring device 107 Optical analysis unit 110 Memory unit 111 Vibration state at each measurement point 112 Lightning information 113 Lightning detection span 114 Nearby span 115 Direct lightning presence/absence determination result 116 Equipment abnormality presence/absence determination result 117 Correspondence information 118 Power transmission equipment information 120 Vibration state measurement unit 125 Lightning information acquisition unit 130 Lightning detection span extraction unit 132 Nearby span identification unit 135 Direct lightning presence/absence determination unit 140 Equipment abnormality presence/absence determination unit 145 Correspondence information generation unit 150 Lightning information presentation unit S500 Lightning monitoring process 600 Lightning information presentation screen

Claims (11)

光解析ユニットと情報処理装置を含んで構成され、
送電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された測定点における前記光ファイバの周波数毎の振動強度の時間変化をDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得し、
通信可能に接続する落雷位置標定システム(LLS:Lightning Location System)から、落雷の発生位置と前記落雷の発生時刻を示す情報を取得し、
前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における前記周波数毎の振動強度の時間変化に前記落雷に起因する振動強度の時間変化の態様を含む前記測定点を有する径間を落雷検出径間として抽出し、
抽出した前記落雷検出径間のうち、前記発生位置から所定距離内に存在する径間を近傍径間として特定し、特定した前記近傍径間を示す情報を生成する、
落雷監視システム。
The optical analysis unit and the information processing device are included.
Obtaining a time change in vibration intensity for each frequency of an optical fiber at measurement points set along the optical fiber installed along the power transmission line by a distributed acoustic sensing (DAS);
Acquire information indicating the location of a lightning strike and the time of the lightning strike from a lightning location system (LLS) that is communicably connected;
extracting, as a lightning detection span, a span having the measurement point in which the time change of the vibration intensity for each frequency during at least any predetermined period before or after the occurrence time includes a mode of time change of the vibration intensity caused by the lightning strike;
Among the extracted lightning strike detection spans, a span that exists within a predetermined distance from the occurrence position is identified as a nearby span, and information indicating the identified nearby span is generated.
Lightning monitoring system.
請求項1に記載の落雷監視システムであって、
隣接する複数の径間の夫々の前記測定点について、前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間に同じ周波数において予め設定された閾値以上の大きさの振動が観測されていることを前記態様として、前記落雷検出径間を抽出する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 1,
extracting the lightning detection span based on the fact that vibrations of a magnitude equal to or greater than a preset threshold value are observed at the same frequency during at least any predetermined period before or after the occurrence time for each of the measurement points of a plurality of adjacent spans;
Lightning monitoring system.
請求項1に記載の落雷監視システムであって、
前記近傍径間の前記測定点の前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における前記周波数毎の振動強度の時間変化に、前記近傍径間への直撃雷に起因する振動強度の時間変化の態様が含まれている場合に、前記近傍径間に直撃雷があったことを示す情報を生成する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 1,
generating information indicating that a direct lightning strike has occurred on the nearby span when a time change in vibration intensity for each frequency during at least any predetermined period before or after the occurrence time of the measurement point on the nearby span includes a time change in vibration intensity resulting from a direct lightning strike on the nearby span;
Lightning monitoring system.
請求項3に記載の落雷監視システムであって、
落雷の発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間に複数の周波数帯に亘り予め設定された閾値以上の大きさの複数の振動が観測されていることを前記態様として、前記近傍径間における直撃雷の有無を判定する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 3,
The presence or absence of a direct lightning strike in the nearby span is determined based on the fact that a plurality of vibrations having a magnitude equal to or greater than a preset threshold value are observed across a plurality of frequency bands during at least a predetermined period before or after the occurrence of a lightning strike.
Lightning monitoring system.
請求項3に記載の落雷監視システムであって、
前記近傍径間の前記測定点の前記発生時刻よりも後の前記周波数毎の振動強度から把握される前記光ファイバの固有振動数と、予め記憶している通常時における前記近傍径間の前記周波数毎の振動強度から把握される前記光ファイバの固有振動数とを対照することにより、前記近傍径間の送電設備に異常が生じているか否かを判定し、判定した結果を示す情報を生成する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 3,
determining whether or not an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the neighboring span by comparing a natural frequency of the optical fiber grasped from the vibration intensity for each frequency after the occurrence time of the measurement point in the neighboring span with a natural frequency of the optical fiber grasped from the vibration intensity for each frequency in the neighboring span under normal conditions that has been stored in advance, and generating information indicating the result of the determination;
Lightning monitoring system.
請求項1に記載の落雷監視システムであって、
前記近傍径間を示す情報をユーザインタフェースを介して出力する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 1,
outputting information indicating the nearby span via a user interface;
Lightning monitoring system.
請求項3に記載の落雷監視システムであって、
前記近傍径間に直撃雷があったことを示す情報をユーザインタフェースを介して出力する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 3,
outputting information indicating that a direct lightning strike has occurred in the nearby span via a user interface;
Lightning monitoring system.
請求項5に記載の落雷監視システムであって、
前記近傍径間の前記送電設備に異常が生じていると判定した場合に、その旨を示す情報をユーザインタフェースを介して出力する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 5,
when it is determined that an abnormality has occurred in the power transmission equipment in the nearby span, outputting information indicating that an abnormality has occurred via a user interface;
Lightning monitoring system.
請求項3に記載の落雷監視システムであって、
径間毎の直撃雷があった場合に行うべき対応を示す情報を記憶し、
直撃雷があったと判定した前記近傍径間について行うべき対応を示す情報をユーザインタフェースを介して出力する、
落雷監視システム。
The lightning monitoring system according to claim 3,
Store information indicating the action to be taken in the event of a direct lightning strike for each span,
outputting, via a user interface, information indicating a response to be taken for the nearby span determined to have been hit by direct lightning;
Lightning monitoring system.
光解析ユニットと情報処理装置を含んで構成される落雷監視システムにおいて、
前記情報処理装置が、
送電線に沿って付設される光ファイバに沿って設定された測定点における前記光ファイバの周波数毎の振動強度の時間変化をDAS(Distributed Acoustic Sensing)により取得するステップ、
通信可能に接続する落雷位置標定システム(LLS:Lightning Location System)から、落雷の発生位置と前記落雷の発生時刻を示す情報を取得するステップ、
前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における前記周波数毎の振動強度の時間変化に前記落雷に起因する振動強度の時間変化の態様を含む前記測定点を有する径間を落雷検出径間として抽出するステップ、及び、
抽出した前記落雷検出径間のうち、前記発生位置から所定距離内に存在する径間を近傍径間として特定し、特定した前記近傍径間を示す情報を生成するステップ
を実行する、落雷監視方法。
In a lightning monitoring system including an optical analysis unit and an information processing device,
The information processing device,
acquiring, by a distributed acoustic sensing (DAS), a time change in vibration intensity for each frequency of an optical fiber at measurement points set along the optical fiber installed along the power transmission line;
acquiring information indicating a location of a lightning strike and a time of the lightning strike from a lightning location system (LLS) communicably connected;
extracting, as a lightning strike detection span, a span having the measurement point in which the time change of the vibration intensity for each frequency during at least any predetermined period before or after the occurrence time includes a time change of the vibration intensity caused by the lightning strike; and
a step of identifying, from among the extracted lightning detection spans, spans that are within a predetermined distance from the occurrence position as nearby spans, and generating information indicating the identified nearby spans.
請求項10に記載の落雷監視方法であって、
前記情報処理装置が、前記近傍径間の前記測定点の前記発生時刻の前後少なくともいずれかの所定期間における前記周波数毎の振動強度の時間変化に、前記近傍径間への直撃雷に起因する振動強度の時間変化の態様が含まれている場合、前記近傍径間に直撃雷があったことを示す情報を生成するステップ
を更に実行する、落雷監視方法。
A lightning monitoring method according to claim 10, comprising:
A lightning monitoring method, further comprising the step of: generating information indicating that a direct lightning strike has occurred on the nearby span when the time change in vibration intensity for each frequency during at least any specified period before or after the time of occurrence of the measurement point on the nearby span includes a pattern of time change in vibration intensity caused by a direct lightning strike on the nearby span.
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JP2001147279A (en) 1999-09-09 2001-05-29 Furukawa Electric Co Ltd:The Lighting strike position orientation method
JP2009264943A (en) 2008-04-25 2009-11-12 Chubu Electric Power Co Inc Lightning strike prediction device and lightning strike prediction method
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