JP2000310654A - 電流検出システム - Google Patents
電流検出システムInfo
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- JP2000310654A JP2000310654A JP11120950A JP12095099A JP2000310654A JP 2000310654 A JP2000310654 A JP 2000310654A JP 11120950 A JP11120950 A JP 11120950A JP 12095099 A JP12095099 A JP 12095099A JP 2000310654 A JP2000310654 A JP 2000310654A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロゴスキーコイルを用いた電流検出システム
では、ロゴスキーコイルの温度変化の影響をうけて測定
値に誤差が生じるため、電流測定精度を良くすることが
出来なかった。 【解決手段】 ロゴスキーコイル２に並列に直流電源３
を接続し、ロゴスキーコイル２に直流電流を流す。この
直流電流を直流電流検出器４によってロゴスキーコイル
２の出力電圧と分離して検出し、温度測定回路８１によ
りロゴスキーコイル２の現在の温度又は抵抗値を算出す
る。積分回路６の出力する導体１の電流値を演算回路８
２によりロゴスキーコイル２の温度または抵抗値によつ
て補正することにより、ロゴスキーコイル２の温度変化
の影響なしに導体１の電流を検出することが出来る。
では、ロゴスキーコイルの温度変化の影響をうけて測定
値に誤差が生じるため、電流測定精度を良くすることが
出来なかった。 【解決手段】 ロゴスキーコイル２に並列に直流電源３
を接続し、ロゴスキーコイル２に直流電流を流す。この
直流電流を直流電流検出器４によってロゴスキーコイル
２の出力電圧と分離して検出し、温度測定回路８１によ
りロゴスキーコイル２の現在の温度又は抵抗値を算出す
る。積分回路６の出力する導体１の電流値を演算回路８
２によりロゴスキーコイル２の温度または抵抗値によつ
て補正することにより、ロゴスキーコイル２の温度変化
の影響なしに導体１の電流を検出することが出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＧＩＳの中心導
体に流れる電流を検出、測定するシステムの高精度化に
関するものである。
体に流れる電流を検出、測定するシステムの高精度化に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大型の構造物全体に流れる雷電流や、Ｇ
ＩＳの中心導体に流れる電流を測定する電流検出システ
ムとしてロゴスキーコイルを用いた電流検出システムが
知られている。図８は、例えば特開昭６３−２０１５６
９号公報に示されたロゴスキーコイルを用いた従来の電
流検出システムの構成図である。
ＩＳの中心導体に流れる電流を測定する電流検出システ
ムとしてロゴスキーコイルを用いた電流検出システムが
知られている。図８は、例えば特開昭６３−２０１５６
９号公報に示されたロゴスキーコイルを用いた従来の電
流検出システムの構成図である。
【０００３】図に於いて、１は電流検出対象である導
体、２はこの導体１の周りに取り付けたロゴスキーコイ
ル、１０はロゴスキーコイル２の出力をその後の電子回
路処理に適するレベルの適正な電圧に変換するアナログ
回路、７はアナログ回路１０のアナログ出力をディジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換器の出力を演
算して検出結果を得るマイクロコンピュータ（以下ＣＰ
Ｕ）である。
体、２はこの導体１の周りに取り付けたロゴスキーコイ
ル、１０はロゴスキーコイル２の出力をその後の電子回
路処理に適するレベルの適正な電圧に変換するアナログ
回路、７はアナログ回路１０のアナログ出力をディジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換器の出力を演
算して検出結果を得るマイクロコンピュータ（以下ＣＰ
Ｕ）である。
【０００４】次に動作について説明する。導体１に時間
的に変化する電流が流れると、ロゴスキーコイル２には
この電流を微分した波形の起電圧Ｅが発生し、 Ｅ／（Ｒ＋ｒ） ・・・・・・（１） の電流が流れる。ここでＲはロゴスキーコイル２の内部
インピーダンス（以下内部抵抗という）、ｒはアナログ
回路１０の入力インピーダンス（以下入力抵抗という）
であるが、測定する対象電流が商用周波数である場合
は、これらは殆ど直流抵抗である。
的に変化する電流が流れると、ロゴスキーコイル２には
この電流を微分した波形の起電圧Ｅが発生し、 Ｅ／（Ｒ＋ｒ） ・・・・・・（１） の電流が流れる。ここでＲはロゴスキーコイル２の内部
インピーダンス（以下内部抵抗という）、ｒはアナログ
回路１０の入力インピーダンス（以下入力抵抗という）
であるが、測定する対象電流が商用周波数である場合
は、これらは殆ど直流抵抗である。
【０００５】そして、ロゴスキーコイル２の端子には ｅ＝Ｅ−〔Ｅ／（Ｒ＋ｒ）〕Ｒ ＝ Ｅ〔１−Ｒ／（Ｒ＋ｒ）〕 ・・・・・（２） の電圧が出力される。この電圧はアナログ回路１０で適
正なレベルの電圧に調整されてＡ／Ｄ変換器７に入力さ
れる。ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換器７のディジタルデータを
積分するなどの演算を行い、導体１に流れる電流を算出
する。
正なレベルの電圧に調整されてＡ／Ｄ変換器７に入力さ
れる。ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換器７のディジタルデータを
積分するなどの演算を行い、導体１に流れる電流を算出
する。
【０００６】ところで、電力系統の制御、管理のため、
ＧＩＳの中心導体に流れる電流を検出する場合、電流検
出精度は一般に０．５％より良い精度が要求される。ア
ナログ回路１０の入力抵抗、即ち、（２）式のｒは電子
回路部品で構成されるので、高精度で温度変動の少ない
ものとすることが比較的容易であるのに対して、ロゴス
キーコイル２の内部抵抗、即ち（２）式のＲは、ロゴス
キーコイル２が極めて大きいということもあり、経済性
などの面から温度による変動を受けないものとすること
が困難である。
ＧＩＳの中心導体に流れる電流を検出する場合、電流検
出精度は一般に０．５％より良い精度が要求される。ア
ナログ回路１０の入力抵抗、即ち、（２）式のｒは電子
回路部品で構成されるので、高精度で温度変動の少ない
ものとすることが比較的容易であるのに対して、ロゴス
キーコイル２の内部抵抗、即ち（２）式のＲは、ロゴス
キーコイル２が極めて大きいということもあり、経済性
などの面から温度による変動を受けないものとすること
が困難である。
【０００７】そのため、ロゴスキーコイル２の内部抵抗
の温度変化の影響を受けない電流検出システムを得るこ
とが望まれている。
の温度変化の影響を受けない電流検出システムを得るこ
とが望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ロゴスキーコイルを用
いた従来の電流検出システムは、以上のように構成され
ているので、ロゴスキーコイルの抵抗値の温度変化によ
る影響が大きく、電流検出精度を高めることが出来ない
という問題点があった。
いた従来の電流検出システムは、以上のように構成され
ているので、ロゴスキーコイルの抵抗値の温度変化によ
る影響が大きく、電流検出精度を高めることが出来ない
という問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ロゴスキーコイルの内部抵抗の
変動による電流検出誤差の発生を防止・低減した電流検
出システムを得ることを目的とする。
ためになされたもので、ロゴスキーコイルの内部抵抗の
変動による電流検出誤差の発生を防止・低減した電流検
出システムを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の電流検出シス
テムは、電流が流れる導体の周囲を取り囲むように配置
したロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに直流電
流を印加する直流電源、このロゴスキーコイルの出力信
号中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前記
ロゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる電
流の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィル
タ、このバンドパスフィルタの出力を積分して前記導体
に流れる電流値を演算する積分回路、前記直流電流検出
器の検出電流から前記ロゴスキーコイルの温度又は抵抗
値を求める温度測定回路とこの測定した温度又は抵抗値
をもとに前記積分回路の演算した前記導体の電流値を補
正する演算回路とを備えたものである。
テムは、電流が流れる導体の周囲を取り囲むように配置
したロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに直流電
流を印加する直流電源、このロゴスキーコイルの出力信
号中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前記
ロゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる電
流の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィル
タ、このバンドパスフィルタの出力を積分して前記導体
に流れる電流値を演算する積分回路、前記直流電流検出
器の検出電流から前記ロゴスキーコイルの温度又は抵抗
値を求める温度測定回路とこの測定した温度又は抵抗値
をもとに前記積分回路の演算した前記導体の電流値を補
正する演算回路とを備えたものである。
【００１１】また、導体の周囲を取り囲むように配置し
たロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに直流電流
を印加する直流電源、このロゴスキーコイルの出力信号
中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前記ロ
ゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる電流
の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィル
タ、前記直流電流検出器の検出電流から前記ロゴスキー
コイルの温度又は抵抗値を求める温度測定回路とこの測
定した温度又は抵抗値をもとに前記バンドパスフィルタ
の出力電圧を補正する演算回路、この演算回路の出力を
積分して前記導体に流れる電流値を求める演算回路とを
備えたものである。
たロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに直流電流
を印加する直流電源、このロゴスキーコイルの出力信号
中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前記ロ
ゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる電流
の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィル
タ、前記直流電流検出器の検出電流から前記ロゴスキー
コイルの温度又は抵抗値を求める温度測定回路とこの測
定した温度又は抵抗値をもとに前記バンドパスフィルタ
の出力電圧を補正する演算回路、この演算回路の出力を
積分して前記導体に流れる電流値を求める演算回路とを
備えたものである。
【００１２】また、直流電源は指令信号によって印加電
圧を調整可能な可変電圧直流電源であり、この可変電圧
直流電源に前記指令信号を送出してロゴスキーコイルの
温度又は抵抗値を予め定めた所定の値に保持する一定温
度制御回路を備えたものである。
圧を調整可能な可変電圧直流電源であり、この可変電圧
直流電源に前記指令信号を送出してロゴスキーコイルの
温度又は抵抗値を予め定めた所定の値に保持する一定温
度制御回路を備えたものである。
【００１３】また、導体の周囲を取り囲むように配置し
たロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルの間近に配
置した測温抵抗体、前記ロゴスキーコイルの出力を積分
して前記導体に流れる電流値を演算する積分回路、前記
測温抵抗体の出力から前記ロゴスキーコイルの温度を求
める温度測定回路とこの測定した温度をもとに前記積分
回路の演算した前記導体の電流値を補正する演算回路と
を備えたものである。
たロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルの間近に配
置した測温抵抗体、前記ロゴスキーコイルの出力を積分
して前記導体に流れる電流値を演算する積分回路、前記
測温抵抗体の出力から前記ロゴスキーコイルの温度を求
める温度測定回路とこの測定した温度をもとに前記積分
回路の演算した前記導体の電流値を補正する演算回路と
を備えたものである。
【００１４】また、バンドパスフィルタの入力抵抗器は
ロゴスキーコイルを構成するコイル材質と同じ温度特性
を有する材質で構成され、かつ、前記バンドパスフィル
タは前記ロゴスキーコイルと同じ温度環境となるよう前
記ロゴスキーコイルの間近に配置されているものであ
る。
ロゴスキーコイルを構成するコイル材質と同じ温度特性
を有する材質で構成され、かつ、前記バンドパスフィル
タは前記ロゴスキーコイルと同じ温度環境となるよう前
記ロゴスキーコイルの間近に配置されているものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に本発明の実
施の形態１による電流検出システムの構成図を示す。以
下、各図の説明に於いて、従来の技術の説明の図の符号
と同じ符号のものは、同一又は相当部分を示すので、そ
の詳細な説明は省略する。図に於いて、１は電流検出対
象である導体、２はこの導体１の周囲を取り囲むように
取り付けたロゴスキーコイル、３はロゴスキーコイル２
に直流電流を流す直流電源で高い内部交流抵抗Ｚと低い
内部直流抵抗とを備えている。４は直流電源３によりロ
ゴスキーコイル２を流れる直流電流を検出する直流電流
検出器である。
施の形態１による電流検出システムの構成図を示す。以
下、各図の説明に於いて、従来の技術の説明の図の符号
と同じ符号のものは、同一又は相当部分を示すので、そ
の詳細な説明は省略する。図に於いて、１は電流検出対
象である導体、２はこの導体１の周囲を取り囲むように
取り付けたロゴスキーコイル、３はロゴスキーコイル２
に直流電流を流す直流電源で高い内部交流抵抗Ｚと低い
内部直流抵抗とを備えている。４は直流電源３によりロ
ゴスキーコイル２を流れる直流電流を検出する直流電流
検出器である。
【００１６】５はロゴスキーコイル２の出力中から直流
成分と高周波成分とを除去して、導体１に流れる電流の
周波数の信号周波数成分ｅのみを通過させるバンドパス
フィルタ（以下ＢＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力（導体１
の電流を微分した波形に等しい電圧波形）を積分（∫ｅ
ｄｔ）して、導体１に流れる電流と同じ電流波形に変換
する積分回路、７は積分回路６が出力するアナログ値を
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換
器７の出力と直流電流検出器４の出力とを取り込んで処
理するＣＰＵであり、ロゴスキーコイル２の温度又は抵
抗値を算出する温度測定回路８１と、演算回路８２とを
有している。
成分と高周波成分とを除去して、導体１に流れる電流の
周波数の信号周波数成分ｅのみを通過させるバンドパス
フィルタ（以下ＢＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力（導体１
の電流を微分した波形に等しい電圧波形）を積分（∫ｅ
ｄｔ）して、導体１に流れる電流と同じ電流波形に変換
する積分回路、７は積分回路６が出力するアナログ値を
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換
器７の出力と直流電流検出器４の出力とを取り込んで処
理するＣＰＵであり、ロゴスキーコイル２の温度又は抵
抗値を算出する温度測定回路８１と、演算回路８２とを
有している。
【００１７】直流電流検出器４は固定抵抗の両端電圧を
取り出す形式ものでもよいし、半導体電流変換素子を用
いるものでもよい。図２に於いてＺは直流電源３が内蔵
する内部抵抗を理解を助けるため図示したものである。
実施の形態１においては、直流電源３からロゴスキーコ
イル２に流す直流電流は、この電流によってロゴスキー
コイル２が加熱されないレベルのものとする。
取り出す形式ものでもよいし、半導体電流変換素子を用
いるものでもよい。図２に於いてＺは直流電源３が内蔵
する内部抵抗を理解を助けるため図示したものである。
実施の形態１においては、直流電源３からロゴスキーコ
イル２に流す直流電流は、この電流によってロゴスキー
コイル２が加熱されないレベルのものとする。
【００１８】次に図により動作について説明する。ＢＰ
Ｆ５の入力電圧は、ロゴスキーコイル２に流れる電流を
微分した成分と、直流電源３により発生する直流成分と
からなるが、ＢＰＦ５はロゴスキーコイル２の信号電圧
中から直流成分と高周波ノイズ成分とを除去し、また、
交流抵抗Ｚがあるので、信号成分が直流電源３により短
絡されるということもなく、信号成分ｅのみが通過す
る。即ち、ＢＰＦ５により直流電源３から直流電圧を印
加した影響は除去される。
Ｆ５の入力電圧は、ロゴスキーコイル２に流れる電流を
微分した成分と、直流電源３により発生する直流成分と
からなるが、ＢＰＦ５はロゴスキーコイル２の信号電圧
中から直流成分と高周波ノイズ成分とを除去し、また、
交流抵抗Ｚがあるので、信号成分が直流電源３により短
絡されるということもなく、信号成分ｅのみが通過す
る。即ち、ＢＰＦ５により直流電源３から直流電圧を印
加した影響は除去される。
【００１９】積分回路６で導体１に流れる電流と同一の
波形に変換された信号（∫ｅｄｔ）は、Ａ／Ｄ変換器７
でディジタル信号に変換されＣＰＵ８に送られる。ＣＰ
Ｕ８の温度測定回路８１は直流電流検出器４の信号Ｉ
と、予め分かっている直流電源３の電源電圧Ｖとから Ｒ＝Ｖ／Ｉ ・・・・（３） として、ロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒを算出する。
ロゴスキーコイル２の材質の温度係数から同時に温度を
求めることも可能である。
波形に変換された信号（∫ｅｄｔ）は、Ａ／Ｄ変換器７
でディジタル信号に変換されＣＰＵ８に送られる。ＣＰ
Ｕ８の温度測定回路８１は直流電流検出器４の信号Ｉ
と、予め分かっている直流電源３の電源電圧Ｖとから Ｒ＝Ｖ／Ｉ ・・・・（３） として、ロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒを算出する。
ロゴスキーコイル２の材質の温度係数から同時に温度を
求めることも可能である。
【００２０】ＣＰＵ８の演算回路８２は温度測定回路８
１が算出したロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒと、既知
のＢＰＦ５の入力抵抗値ｒ、及びＡ／Ｄ変換器７からの
信号データ∫ｅｄｔを用い、導体１の電流値は∫Ｅｄｔ
であるから、従来の技術の（２）式を用いて ∫Ｅｄｔ＝ 〔（Ｒ＋ｒ）／ｒ〕∫ｅｄｔ ・・・・・（４） として導体１の電流値を求める。これによって、温度変
化による内部抵抗Ｒが変化しても、常に、その時のＲの
値を計算式に用いることで、抵抗Ｒの変化の影響を除去
したロゴスキーコイル２の電流値を求めることが出来
る。
１が算出したロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒと、既知
のＢＰＦ５の入力抵抗値ｒ、及びＡ／Ｄ変換器７からの
信号データ∫ｅｄｔを用い、導体１の電流値は∫Ｅｄｔ
であるから、従来の技術の（２）式を用いて ∫Ｅｄｔ＝ 〔（Ｒ＋ｒ）／ｒ〕∫ｅｄｔ ・・・・・（４） として導体１の電流値を求める。これによって、温度変
化による内部抵抗Ｒが変化しても、常に、その時のＲの
値を計算式に用いることで、抵抗Ｒの変化の影響を除去
したロゴスキーコイル２の電流値を求めることが出来
る。
【００２１】なお、以上の説明に於いて、ＢＰＦ５の出
力を積分して、導体１の電流波形を求めた後、ＣＰＵ８
によって温度の影響を補正する、と説明したが、ＢＰＦ
５の出力ｅをまず補正してＥを得た後、補正した電圧Ｅ
を積分するように演算の順序を変えても同様の結果を得
ることが出来ることは言うまでもない。理解を助けるた
めこのような順序で演算を行う場合の電流検出システム
の構成を図３に示す。この場合積分回路６の機能をＣＰ
Ｕ８に行わせることも、ＣＰＵ８の演算能力が高ければ
可能である。
力を積分して、導体１の電流波形を求めた後、ＣＰＵ８
によって温度の影響を補正する、と説明したが、ＢＰＦ
５の出力ｅをまず補正してＥを得た後、補正した電圧Ｅ
を積分するように演算の順序を変えても同様の結果を得
ることが出来ることは言うまでもない。理解を助けるた
めこのような順序で演算を行う場合の電流検出システム
の構成を図３に示す。この場合積分回路６の機能をＣＰ
Ｕ８に行わせることも、ＣＰＵ８の演算能力が高ければ
可能である。
【００２２】実施の形態２．図４に本発明の実施の形態
２による電流検出システムの構成図を示す。図に於い
て、１は電流検出対象である導体、２はこの導体１の周
りに取り付けたロゴスキーコイル、５はロゴスキーコイ
ル２の出力信号中の信号周波数成分のみを通過させるバ
ンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力
（導体１の電流を微分した波形に等しい電圧波形）を積
分して電流波形に変換する積分回路、７は積分回路６が
出力するアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変
換器、８はＡ／Ｄ変換器７の出力と直流電流検出器４の
出力とを取り込んで処理するＣＰＵである。９はロゴス
キーコイル２に巻き付けるように設置した測温抵抗体で
ある。
２による電流検出システムの構成図を示す。図に於い
て、１は電流検出対象である導体、２はこの導体１の周
りに取り付けたロゴスキーコイル、５はロゴスキーコイ
ル２の出力信号中の信号周波数成分のみを通過させるバ
ンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力
（導体１の電流を微分した波形に等しい電圧波形）を積
分して電流波形に変換する積分回路、７は積分回路６が
出力するアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変
換器、８はＡ／Ｄ変換器７の出力と直流電流検出器４の
出力とを取り込んで処理するＣＰＵである。９はロゴス
キーコイル２に巻き付けるように設置した測温抵抗体で
ある。
【００２３】次に動作について説明する。ＣＰＵ８は測
温抵抗体９の出力を取り込んでロゴスキーコイル２の温
度を検出するとともに、予め記憶しているロゴスキーコ
イル２の温度係数から演算して、あるいは、予め記憶し
ているデータ表からこの温度に対応するロゴスキーコイ
ル２の内部抵抗Ｒを求めることが出来る。そして、Ａ／
Ｄ変換器７からのデータ∫ｅｄｔと、既知のＢＰＦ５の
入力抵抗ｒと、前記Ｒとから実施の形態１で説明した
（４）式に基づいて、温度の影響を受けない導体１の電
流値の検出が可能となる。
温抵抗体９の出力を取り込んでロゴスキーコイル２の温
度を検出するとともに、予め記憶しているロゴスキーコ
イル２の温度係数から演算して、あるいは、予め記憶し
ているデータ表からこの温度に対応するロゴスキーコイ
ル２の内部抵抗Ｒを求めることが出来る。そして、Ａ／
Ｄ変換器７からのデータ∫ｅｄｔと、既知のＢＰＦ５の
入力抵抗ｒと、前記Ｒとから実施の形態１で説明した
（４）式に基づいて、温度の影響を受けない導体１の電
流値の検出が可能となる。
【００２４】なお、図４において、ＢＰＦ５は入力信号
に含まれるノイズを除去する意味で用いており、実施の
形態１で説明したような、直流信号との分離の意味はな
い。したがって、ノイズが問題にならないレベルしか無
い場合には、ＢＰＦ５は必ずしも必要ではない。ＢＰＦ
５を用いない場合、説明の都合上、積分回路の入力抵抗
がｒに相当する。実施の形態１の図３のように演算順序
を入れ換えることも可能である。
に含まれるノイズを除去する意味で用いており、実施の
形態１で説明したような、直流信号との分離の意味はな
い。したがって、ノイズが問題にならないレベルしか無
い場合には、ＢＰＦ５は必ずしも必要ではない。ＢＰＦ
５を用いない場合、説明の都合上、積分回路の入力抵抗
がｒに相当する。実施の形態１の図３のように演算順序
を入れ換えることも可能である。
【００２５】実施の形態３．図５に本発明の実施の形態
３による電流検出システムの構成図を示す。図に於い
て、１は電流検出対象である導体、２はこの導体１の周
りに取り付けたロゴスキーコイル、３Ａはロゴスキーコ
イル２に直流電圧を印加する可変電圧直流電源（外部信
号によって出力電圧を制御可能）で高い内部交流抵抗Ｚ
と低い内部直流抵抗とを備えている。４は可変電圧直流
電源３Ａによりロゴスキーコイル２を流れる直流電流を
測定する直流電流検出器である。
３による電流検出システムの構成図を示す。図に於い
て、１は電流検出対象である導体、２はこの導体１の周
りに取り付けたロゴスキーコイル、３Ａはロゴスキーコ
イル２に直流電圧を印加する可変電圧直流電源（外部信
号によって出力電圧を制御可能）で高い内部交流抵抗Ｚ
と低い内部直流抵抗とを備えている。４は可変電圧直流
電源３Ａによりロゴスキーコイル２を流れる直流電流を
測定する直流電流検出器である。
【００２６】５はロゴスキーコイル２の出力の信号周波
数成分ｅのみを通過させるバンドパスフィルタ（以下Ｂ
ＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力（導体１の電流を微分した
波形に等しい電圧波形）を積分（∫ｅｄｔ）して電流波
形に変換する積分回路、７は積分回路６が出力するアナ
ログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、８Ａは
Ａ／Ｄ変換器７の出力と直流電流検出器４の出力とを取
り込んで処理するＣＰＵであり、図６に詳細を示すよう
に実施の形態１で説明したロゴスキーコイル２の温度、
又は抵抗値を求める温度測定回路８１と、可変電圧直流
電源３Ａを制御してロゴスキーコイル２に流す直流電流
を変化させつつロゴスキーコイル２を加熱し、温度測定
回路８１が測定するロゴスキーコイル２の温度又は抵抗
値を常に予め定めた所定の値に保つ一定温度制御回路８
３と、求めた温度からロゴスキーコイル２の内部抵抗値
Ｒを演算して（直接、抵抗値を求めた場合は、その値Ｒ
を用いて）測定すべき導体１の電流値を補正する演算回
路８２とを有している。
数成分ｅのみを通過させるバンドパスフィルタ（以下Ｂ
ＰＦ）、６はＢＰＦ５の出力（導体１の電流を微分した
波形に等しい電圧波形）を積分（∫ｅｄｔ）して電流波
形に変換する積分回路、７は積分回路６が出力するアナ
ログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、８Ａは
Ａ／Ｄ変換器７の出力と直流電流検出器４の出力とを取
り込んで処理するＣＰＵであり、図６に詳細を示すよう
に実施の形態１で説明したロゴスキーコイル２の温度、
又は抵抗値を求める温度測定回路８１と、可変電圧直流
電源３Ａを制御してロゴスキーコイル２に流す直流電流
を変化させつつロゴスキーコイル２を加熱し、温度測定
回路８１が測定するロゴスキーコイル２の温度又は抵抗
値を常に予め定めた所定の値に保つ一定温度制御回路８
３と、求めた温度からロゴスキーコイル２の内部抵抗値
Ｒを演算して（直接、抵抗値を求めた場合は、その値Ｒ
を用いて）測定すべき導体１の電流値を補正する演算回
路８２とを有している。
【００２７】次に動作について説明する。ＣＰＵ８Ａは
常にロゴスキーコイル２の温度が予め定めた所定の温度
になるように、可変電圧直流電源３Ａを制御する。例え
ば周囲温度が高い場合は電流が減るように制御し、周囲
温度が低い場合はより強く加熱するために電流を増加さ
せる。これによってロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒは
常に、所定の値に制御される。ＣＰＵ８Ａは自らが制御
しているロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒと、既知のＢ
ＰＦ５の入力抵抗ｒと、Ａ／Ｄ変換器７の出力∫ｅｄｔ
とから、実施の形態１で説明した（４）式に基づいてロ
ゴスキーコイル２の設置環境温度に影響されることなく
導体１の電流を検出することが可能となる。
常にロゴスキーコイル２の温度が予め定めた所定の温度
になるように、可変電圧直流電源３Ａを制御する。例え
ば周囲温度が高い場合は電流が減るように制御し、周囲
温度が低い場合はより強く加熱するために電流を増加さ
せる。これによってロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒは
常に、所定の値に制御される。ＣＰＵ８Ａは自らが制御
しているロゴスキーコイル２の内部抵抗Ｒと、既知のＢ
ＰＦ５の入力抵抗ｒと、Ａ／Ｄ変換器７の出力∫ｅｄｔ
とから、実施の形態１で説明した（４）式に基づいてロ
ゴスキーコイル２の設置環境温度に影響されることなく
導体１の電流を検出することが可能となる。
【００２８】実施の形態４．図７に於いて、導体１、ロ
ゴスキーコイル２、積分回路６、Ａ／Ｄ変換器７は実施
の形態１と同様であるのでその説明を省略する。５Ａは
入力抵抗をロゴスキーコイル２と同じ抵抗の温度変化特
性を有する材質で製作されたＢＰＦである。また、ＢＰ
Ｆ５Ａはロゴスキーコイル２のすぐ近く（同じ温度環境
になる位置）に配置されている。ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換
器７からのデータ∫ｅｄｔをもとに∫Ｅｄｔを演算す
る。
ゴスキーコイル２、積分回路６、Ａ／Ｄ変換器７は実施
の形態１と同様であるのでその説明を省略する。５Ａは
入力抵抗をロゴスキーコイル２と同じ抵抗の温度変化特
性を有する材質で製作されたＢＰＦである。また、ＢＰ
Ｆ５Ａはロゴスキーコイル２のすぐ近く（同じ温度環境
になる位置）に配置されている。ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換
器７からのデータ∫ｅｄｔをもとに∫Ｅｄｔを演算す
る。
【００２９】次に動作について説明する。ロゴスキーコ
イル２及びＢＰＦ５Ａの入力抵抗は同一の温度特性を有
し、かつ、互いに同じ温度となる近接位置に配置されて
いるので、ＢＰＦ５Ａに入力する電圧は温度に関わらず
常に一定となる。即ち、実施の形態１で説明した（２）
式の右辺 Ｒ／（Ｒ＋ｒ）は ０°Ｃ でのそれぞれ
の抵抗値をＲ0 、ｒ0 とした場合、Ｒ0 （１＋αｔ）／
〔Ｒ0 （１＋αｔ）＋ｒ0 （１＋αｔ）〕＝Ｒ0 ／〔Ｒ
0 ＋ｒ0 〕 となる。これは一定値である。そのた
め、ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換器７からの検出データ∫ｅｄ
ｔのみから、温度による影響を受けずに導体１に流れる
電流値を算出することができる。
イル２及びＢＰＦ５Ａの入力抵抗は同一の温度特性を有
し、かつ、互いに同じ温度となる近接位置に配置されて
いるので、ＢＰＦ５Ａに入力する電圧は温度に関わらず
常に一定となる。即ち、実施の形態１で説明した（２）
式の右辺 Ｒ／（Ｒ＋ｒ）は ０°Ｃ でのそれぞれ
の抵抗値をＲ0 、ｒ0 とした場合、Ｒ0 （１＋αｔ）／
〔Ｒ0 （１＋αｔ）＋ｒ0 （１＋αｔ）〕＝Ｒ0 ／〔Ｒ
0 ＋ｒ0 〕 となる。これは一定値である。そのた
め、ＣＰＵ８はＡ／Ｄ変換器７からの検出データ∫ｅｄ
ｔのみから、温度による影響を受けずに導体１に流れる
電流値を算出することができる。
【００３０】
【発明の効果】この発明の電流検出システムは、以上に
説明したように、ロゴスキーコイルに直流電流をながし
てその温度又は抵抗値を求め、ロゴスキーコイルの出力
電圧を積分して求めた導体の電流値を補正しているの
で、ロゴスキーコイルの温度変化による誤差を少なくす
るという効果を得ることが出来る。
説明したように、ロゴスキーコイルに直流電流をながし
てその温度又は抵抗値を求め、ロゴスキーコイルの出力
電圧を積分して求めた導体の電流値を補正しているの
で、ロゴスキーコイルの温度変化による誤差を少なくす
るという効果を得ることが出来る。
【００３１】また、ロゴスキーコイルに直流電流を流し
てその温度又は抵抗値を求め、ロゴスキーコイルの出力
電圧をこの抵抗値によって補正してから積分するように
しているので、ロゴスキーコイルの温度変化による誤差
を少なくするという効果を得ることが出来る。
てその温度又は抵抗値を求め、ロゴスキーコイルの出力
電圧をこの抵抗値によって補正してから積分するように
しているので、ロゴスキーコイルの温度変化による誤差
を少なくするという効果を得ることが出来る。
【００３２】また、ロゴスキーコイルに直流電流を流す
電源を制御可能な電源とし、温度制御回路によってロゴ
スキーコイルに流す電流を制御して、その温度又は抵抗
値を一定に保持しているので、ロゴスキーコイルの温度
変化による誤差を更に減らすという効果を得ることが出
来る。
電源を制御可能な電源とし、温度制御回路によってロゴ
スキーコイルに流す電流を制御して、その温度又は抵抗
値を一定に保持しているので、ロゴスキーコイルの温度
変化による誤差を更に減らすという効果を得ることが出
来る。
【００３３】また、ロゴスキーコイルに測温抵抗体を併
置し、これによつてロゴスキーコイルの温度又は抵抗値
を検出しているので、ロゴスキーコイルの温度変化によ
る誤差を減らすという効果を得ることが出来る。
置し、これによつてロゴスキーコイルの温度又は抵抗値
を検出しているので、ロゴスキーコイルの温度変化によ
る誤差を減らすという効果を得ることが出来る。
【００３４】また、ロゴスキーコイルの出力を受けるバ
ンドパスフィルタの入力抵抗をロゴスキーコイルの材質
の温度特性と同じ温度特性を有する材質とし、更に、こ
のバンドパスフィルタをロゴスキーコイルと同じ温度環
境をうける位置に配置したので、ロゴスキーコイルの温
度変化による誤差を軽減することができる。
ンドパスフィルタの入力抵抗をロゴスキーコイルの材質
の温度特性と同じ温度特性を有する材質とし、更に、こ
のバンドパスフィルタをロゴスキーコイルと同じ温度環
境をうける位置に配置したので、ロゴスキーコイルの温
度変化による誤差を軽減することができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による電流検出シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図２】 図１の部分詳細説明図である。
【図３】 図１を変形した電流検出システムの構成図で
ある。
ある。
【図４】 この発明の実施の形態２による電流検出シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による電流検出シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図６】 図５の部分詳細説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による電流検出シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図８】 従来のロゴスキーコイルを用いた電流検出シ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
１ 導体、 ２ ロゴスキーコイル、 ３
直流電源、３Ａ 可変直流電源、 ４ 直流電流検出
器、 ５ バンドパスフィルタ、６ 積分回路、 ７
Ａ／Ｄ変換器、 ８ マイクロコンピュータ、９
測温抵抗体、 １０ 常用電磁弁、８１ 温度測
定回路、 ８２ 演算回路、 ８３ 一定温度制御
回路。
直流電源、３Ａ 可変直流電源、 ４ 直流電流検出
器、 ５ バンドパスフィルタ、６ 積分回路、 ７
Ａ／Ｄ変換器、 ８ マイクロコンピュータ、９
測温抵抗体、 １０ 常用電磁弁、８１ 温度測
定回路、 ８２ 演算回路、 ８３ 一定温度制御
回路。
Claims (5)
- 【請求項１】 電流が流れる導体の周囲を取り囲むよう
に配置したロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに
直流電流を流す直流電源、このロゴスキーコイルの出力
信号中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前
記ロゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる
電流の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィ
ルタ、このバンドパスフィルタの出力を積分して前記導
体に流れる電流値を演算する積分回路、前記直流電流検
出器の検出した電流から前記ロゴスキーコイルの温度又
は抵抗値を求める温度測定回路、測定した前記温度又は
抵抗値をもとに前記積分回路の演算した前記導体に流れ
る電流値を補正する演算回路とを備えたことを特徴とす
る電流検出システム。 - 【請求項２】 電流が流れる導体の周囲を取り囲むよう
に配置したロゴスキーコイル、このロゴスキーコイルに
直流電流を流す直流電源、このロゴスキーコイルの出力
信号中から前記直流電流を検出する直流電流検出器、前
記ロゴスキーコイルの出力信号中から前記導体に流れる
電流の周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィ
ルタ、前記直流電流検出器の検出した電流から前記ロゴ
スキーコイルの温度又は抵抗値を求める温度測定回路、
測定した前記温度又は抵抗値をもとに前記バンドパスフ
ィルタの出力電圧を補正する演算回路、この演算回路の
出力を積分して前記導体に流れる電流値を求める演算回
路とを備えたことを特徴とする電流検出システム。 - 【請求項３】 直流電源は指令信号によって印加電圧を
調整可能な可変直流電源であり、この可変直流電源に前
記指令信号を送出してロゴスキーコイルの温度又は抵抗
値を予め定めた所定の値に保持する一定温度制御回路を
備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいず
れかに記載の電流検出システム。 - 【請求項４】 導体の周囲を取り囲むように配置したロ
ゴスキーコイル、このロゴスキーコイルの間近に配置し
た測温抵抗体、前記ロゴスキーコイルの出力を積分して
前記導体に流れる電流値を演算する積分回路、前記測温
抵抗体の出力から前記ロゴスキーコイルの温度又は抵抗
値を求める温度測定回路、この測定した温度をもとに前
記積分回路の演算した前記導体の電流値を補正する演算
回路とを備えたことを特徴とする電流検出システム。 - 【請求項５】 バンドパスフィルタの入力抵抗器はロゴ
スキーコイルを構成するコイル材質と同じ温度特性を有
する材質で構成され、かつ、前記バンドパスフィルタは
前記ロゴスキーコイルと同じ温度環境となるよう前記ロ
ゴスキーコイルの間近に配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電流検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12095099A JP3410043B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電流検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12095099A JP3410043B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電流検出システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000310654A true JP2000310654A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3410043B2 JP3410043B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=14798998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12095099A Expired - Fee Related JP3410043B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 電流検出システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410043B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002221538A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Chuo Electric Works Ltd | 電流センサ及び電流測定回路 |
| JP2005114727A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Hewlett-Packard Development Co Lp | 複合化された２重目的磁気抵抗センサならびに電流および温度の測定方法 |
| JP2016080503A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 検出装置、電力供給システム及び検出方法 |
| JP2019012004A (ja) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 日置電機株式会社 | 電流検出装置および測定装置 |
| CN111902726A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-11-06 | 西门子股份公司 | 利用罗戈夫斯基电流互感器来测量交流电流的方法和设备 |
| CN112542357A (zh) * | 2019-09-23 | 2021-03-23 | 伊顿智能动力有限公司 | 电路断路器和估计电路断路器中的母线的温度的方法 |
| CN112753147A (zh) * | 2018-09-27 | 2021-05-04 | 西门子股份公司 | 具有由于相移的补偿的低压断路器和故障电弧识别单元 |
| KR20230174695A (ko) | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤 | 전류 측정 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007155598A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Nissin Electric Co Ltd | 電流計測装置 |
| CN102401855A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-04-04 | 李云宏 | 采用罗氏线圈电流互感器的电力数字仪表 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12095099A patent/JP3410043B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005114727A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Hewlett-Packard Development Co Lp | 複合化された２重目的磁気抵抗センサならびに電流および温度の測定方法 |
| JP2016080503A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 検出装置、電力供給システム及び検出方法 |
| JP2019012004A (ja) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 日置電機株式会社 | 電流検出装置および測定装置 |
| CN111902726A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-11-06 | 西门子股份公司 | 利用罗戈夫斯基电流互感器来测量交流电流的方法和设备 |
| CN111902726B (zh) * | 2018-03-19 | 2023-07-28 | 西门子股份公司 | 利用罗戈夫斯基电流互感器来测量交流电流的方法和设备 |
| CN112753147A (zh) * | 2018-09-27 | 2021-05-04 | 西门子股份公司 | 具有由于相移的补偿的低压断路器和故障电弧识别单元 |
| US20220291259A1 (en) | 2018-09-27 | 2022-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Low-voltage power switch and arc fault detection unit |
| US11698392B2 (en) | 2018-09-27 | 2023-07-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Low-voltage power switch and arc fault detection unit |
| CN112753147B (zh) * | 2018-09-27 | 2023-10-10 | 西门子股份公司 | 低压断路器和故障电弧识别单元 |
| CN112542357A (zh) * | 2019-09-23 | 2021-03-23 | 伊顿智能动力有限公司 | 电路断路器和估计电路断路器中的母线的温度的方法 |
| KR20230174695A (ko) | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤 | 전류 측정 장치 |
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| JP3410043B2 (ja) | 2003-05-26 |
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