JPH0616455Y2

JPH0616455Y2 - 雷サージレコーダ

Info

Publication number: JPH0616455Y2
Application number: JP1452589U
Authority: JP
Inventors: 俊二浜中; 博之住谷
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2004-02-08
Also published as: JPH02106697U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は電力設備の耐雷設計に必要な雷に関するデー
タを収集するための、雷サージレコーダに関するもので
ある。

（従来の技術）架空送電線の鉄塔等の電力設備は落雷を受けることが多
く、従って耐雷設計が必要であり、そのため雷に関する
データを長期にわたって収集して耐雷設計のための資料
とする必要がある。

従来の電力設備に流れる雷撃電流を測定する方法に磁鋼
片による測定方法と、ロゴースキーコイルによる測定方
法とが広く行われており、前者の磁鋼片による方法は、
第10図に示す、絶縁外筒(P)の内部に磁鋼材(S)を填装し
た磁石片(M)を第11図に示す如く鉄塔脚部(T)に取り付け
て、この鉄塔脚部(T)に矢印で示す雷撃電流が流れたと
きに発生する磁束により磁化される磁鋼片(M)の保磁力
により測定されるものであり、後者のロゴースキーコイ
ルによる方法は第12図に示す如くロゴースキーコイル
(C)を鉄塔脚部(T)に取り付けて、この鉄塔脚部(T)を流
れる雷撃電流を検出し、積分器(Q)、光ケーブル(R)を経
てトランジェントメモリ(N)に供給し、外部記憶装置(K)
に記憶させるものである。

（考案が解決しようとする問題点）上記した従来の雷撃電流観測方法のうち、前者の磁鋼片
による方法は簡単であって設備費及び維持費が安価であ
るが、電流のピーク値しか記録できないことと、記録の
時が不明であり、測定精度が劣るといった問題点があっ
た。

また、ロゴースキーコイルによる方法は高精度である
が、装置を駆動するための商用電源を付設する必要があ
ることと、装置が複雑で高価であるため多地点に設置す
ることが極めて困難であるといった問題点があった。

この考案は、上記した従来の方法の持つ問題点を解消し
て、磁鋼片の簡便さと、ロゴースキーコイルの高性能と
をあわせ持って雷データの収集を効率よく行うことがで
きる低消費電力型の雷サージレコーダを提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するためのこの考案は、架空送電線の
鉄塔等の電力設備に取り付けて、該電力設備に落雷した
場合の雷撃電流を長期にわたって観測する雷サージレコ
ーダにおいて、発雷を雷鳴、また雷発光または電波、または電磁波、ま
たは雷雲の接近を地上静電界の上昇で検出する方法で検
知する発雷検知部と、上記電力設備の、雷撃時に雷撃電流が流れる構成部材を
挟んで線対称に配置される２個の方形コイルからなる雷
電流検出コイルと、上記発雷検知部が検知した発雷信号を受けた後、一定時
間電源を投入して落雷待機状態に入り、上記電流検出コ
イルからの雷電流信号を受けて、これをディジタル化
し、月日・時刻入りで記憶保存するための、積分器と、
雷電流入力部と、ディジタル化及び記憶部と、外部イン
ターフェースとを備えている雷サージレコーダ本体と、該雷サージレコーダ本体の出力を受け入れて、そのデー
タを回収するパーソナルコンピュータの如き外部記憶装
置とからなる、雷サージレコーダである。

（作用）発雷検知部が、遠方で落雷した雷鳴または雷発光または
電波または電磁波、あるいは雷雲の接近などを検知して
雷サージレコーダ本体に発雷信号を送ると、雷サージレ
コーダ本体は電源を投入して一定時間落雷待ちとなる。
この状態で電力設備に雷撃があり、雷電流検出コイルが
挟んでいる電力設備構成部材に雷電流が流れると、雷電
流を雷電流検出コイルが検出して雷電流信号を雷サージ
レコーダ本体に送る。雷電流信号を受けた雷サージレコ
ーダ本体では、内部のメモリに雷電流波形がディジタル
値として月日・時刻付で保存され、外部インターフェー
スを経て外部記憶装置に回収し記録される。

発雷検知後一定時間内に雷撃がない場合、雷サージレコ
ーダ本体の電源はＯＦＦされ、落雷待ち状態は解消され
る。一定時間内に雷撃があった場合は、その都度落雷待
ち時間が更新される。

（実施例）以下この考案を、落雷を受ける度合いの高い架空送電線
の鉄塔に装着した場合を示す実施例示図にもとづいて詳
細説明する。

第１図は架空送電線の鉄塔脚部(T)の正面図で、鉄塔脚
部(T)は四隅に立ち上がっている主材(T₁)と、主材(T₁)
同志を連結している斜材(T₂)及び水平材(T₃)とから構成
され、主材(T₁)に斜材(T₂)及び水平材(T₃)が集まる結合
部(Y)に雷電流検出コイル(1)が取り付けられる。

この雷電流検出コイル(1)は、第２図、第３図、第４
図、第５図に示す如く、ビニール電線からなる２個の方
形コイル(1a)(1b)がベークライト板からなる絶縁取付板
(1c)に線対称に取り付けたもので、Ｌ形鋼からなる主材
(T₁)を真中に挟んだ形に鉄塔脚部(T)の結合部(Y)に取り
付けられる。この結合部(Y)の、方形コイル(1a)(1b)に
対応する区間（）は、主材(T₁)を流れる雷電流(I₁)
と、斜材(T₂)を流れる雷電流(I₂)が主材(T₁)と、斜材(T
₂)とを連結するために主材(T₁)に固定されているプレー
ト(T₄)を通るときに主材(T₁)を流れる雷電流(I₁)と合流
する斜材(T₂)の雷電流(I₂′)とのトーナル雷電流(I₁)+
(I₂′)＝(I)を検出するものである。

この場合２個の方形コイル(1a)(1b)を挟んだ区間（）
以外の斜材(T₂)を流れる雷電流(I₂)は次の理由により影
響しないものである。

すなわち斜材(T₂)を流れる時の雷電流(I₂)は第２図に示
すように垂直成分電流(I_2a)と水平成分電流(I_2b)とに分
けて考えることができるが、垂直成分電流(I_2a)は図示
の状態から方形コイル(1a)(1b)に影響を及ぼさないこと
は明らかである。しかし水平成分電流(I_2b)は第３図に
示す如く方形コイル(1a)に対して影響を持つが、斜材(T
₂)は両側方に対称的に配置されているため両側方の斜材
(T₂)(T₂)の水平成分電流(I_2b)同志の磁束の方向が互い
に反対方向となって相殺し合うため打ち消されて、結局
２個の方形コイル(1a)(1b)が挟んだ区間（）を通る雷
電流のみを検出することとなるものである。

第５図は雷電流検出コイル(1)の２個の方形コイル(1a)
(1b)の接続状態を示した図で、この２個の方形コイル(1
a)(1b)には中間を貫通するトータル雷電流検出コイル(I
₁)+(I₂′)＝(I)が流れると、方形コイル(1a)(1b)には、
中心に示す方向の磁束と、矢印に示す方向の電流が発生
して、出力端(1d)にトータル雷電流(I)に比例した電圧
が得られるものである。

第６図は本考案雷サージレコーダの全体構成例を示すも
ので、雷電流検出コイル(1)と、発雷検知部(2)と、破線
で囲んだ雷サージレコーダ本体(3)と、パーソナルコン
ピュータからなる外部記憶装置(12)とからなり、上記雷
サージレコーダ本体(3)は発雷信号入力部(4)と積分器
(5)と、雷電流信号入力部(6)と、Ａ／Ｄコンバータ(7)
と、制御部たるＣＰＵ(8)と、記憶部たるＲＡＭ(9)と、
クロック(10)と、外部インターフェース(11)とで構成さ
れている。

この構成において発雷検知部(2)が雷鳴、雷発光等を検
知してその発雷信号を発雷信号入力部(4)が受け取り、
雷サージレコーダ本体(3)の電源をＯＮして一定時間落
雷待ち状態に入る。

続いて鉄塔に落雷があって鉄塔脚部(T)にトータル雷電
流(I)が流れると、雷電流検出コイル(1)がこのトータル
雷電流(I)を検出し、雷電流信号を雷サージレコーダ本
体(3)に送る。雷サージレコーダ本体(3)は雷電流信号を
積分器(5)でアナログ化し、雷電流信号入力部(6)で増幅
し、Ａ／Ｄコンバータ(7)で波形ディジタル化し、ＣＰ
Ｕ(8)でクロック(10)からの月日・時間情報とともに演
算処理して、ＲＡＭ(9)に月日・時刻入りのディジタル
化したデータとして記憶される。このＲＡＭ(9)が記憶
したデータは、外部インターフェース(11)を経て外部記
憶装置(12)が回収して記憶し、必要に応じてそのデータ
を取り出せるようにしたものである。

上記Ａ／Ｄコンバータ(7)と、ＣＰＵ(8)と、ＲＡＭ(9)
及びクロック(10)とで、ディジタル化及び記憶部を構成
する。

第７図は発雷検知部(2)の一実施例として、遠方で落雷
した雷発光を検知して発雷信号を出力する回路を示すも
ので、フォトダイオード(2a)が雷発光を検知してタイマ
(2b)により計時を開始し、出力トランジスタ(2c)を経て
５Ｖ（長さ100mm/sec）のパルス信号を発雷信号として
出力し、雷サージレコーダ本体(3)に送るものである。
この発雷検知回路には微分器(2d)を備えていて、日中の
光や車両のヘッドライト等の光を拾って作動するのを避
け、落雷時の急激な発光のみに応答するように構成され
ている。

第８図は雷サージレコーダ本体(3)の詳細回路図であっ
て、(4)は発雷信号入力部で、信号レベル調整アンプ(4
a)と、発雷信号用コンパレータ(4b)とからなり、発雷検
知部(2)からの発雷信号である５Ｖ（長さ100mm/sec）の
パルス信号を信号レベル調整アンプ(4a)で受取り、発雷
信号用コンパレータ(4b)を経て、ＣＰＵ(8)を作動さ
せ、雷電流信号入力部たる入力アンプ(6a)及びゲイン調
整アンプ(6b)と、Ａ／Ｄコンバータ(7)と、ゲート(8)と
の、消費電力の比較的大きいものに電源をＯＮ（※印）
して鉄塔への落雷を待つ態勢に入る。

斯して落雷待ちの態勢がタイマ(2b)の設定時間（例えば
１時間）以内に落雷がない場合、落雷の可能性が消滅し
たものと判断して、上記入力アンプ(6a)、ゲイン調整ア
ンプ(6b)、Ａ／Ｄコンバータ(7)及びゲート(7a)の電源
をＯＦＦして消費電力の節減を図り、再度発雷待ちに戻
って待機する。

落雷待ちの態勢中に鉄塔に落雷があって、鉄塔脚部(T)
に流れるトータル雷電流(I)を電流検出コイル(1)が検出
した雷電流信号は、積分器(5)によりアナログ化した波
形として入力アンプ(6a)とゲイン調整アンプ(5b)により
適切な大きさに増幅してＡ／Ｄコンバータ(7)に送る。
このとき雷電流波形が一定値以上に達すると、トリガ用
コンパレータ(6c)がトリガ信号を出して雷電流波形をデ
ィジタル化し記憶する作業を開始させ、Ａ／Ｄコンバー
タ(7)により８ビットにディジタル化してゲート(7a)を
経てＲＡＭ(9)に記憶させて保存する。このＲＡＭ(9)に
記憶させるデータには、アドレスカウンタ(8a)によりデ
ータ毎に雷撃を受けた鉄塔の設置場所を示す番地が付さ
れるとともに、雷電流信号を雷サージレコーダ本体(3)
が受取ると同時に、発信器(10a)を起動して、クロック
(10)からの月日・時刻データをクロック切替え(10b)か
らＡ／Ｄコンバータ(7)にサンプルクロックとして供給
して、ＲＡＭ(9)に記憶させる雷電流データに、月日・
時刻を入れ、上記番地とともにディジタル化したデータ
とするものである。

こうしてＲＡＭ(9)が記憶した番地・月日・時刻入りの
雷電流データは、外部記憶装置(12)（パーソナルコンピ
ュータを使用）からの伝送要求(12a)を受けると、外部
インターフェース(11)からその雷電流データが外部記憶
装置(12)に回収されるもので、ディスプレイに表示し、
あるいはプリントすることができる。

第８図において袋矢印で示したラインは、ディジタル化
した部分を示している。

尚、落雷待ち時間中に上記のように落雷があった場合そ
の都度一定の待ち時間（ここでは１時間）更新される。

次に上記した雷電流観測をフローチャートとして第９図
に示す。すなわち、「スタート」により(イ)の「発雷待
ち」状態に入り、(ロ)において外部記憶装置(12)からの
「データ伝送要求」(12a)の有無を判定して「有り」で
あれば(ハ)の「データ伝送」に進んでＲＡＭ(9)が記憶し
ている雷電流データを外部インターフェース(11)を経
て、外部記憶装置(12)に伝送し、(ニ)の「内部メモリク
リア」で同時にＲＡＭ(9)のメモリをクリアし、(ホ)の
「時刻設定」で、その時の時刻をＲＡＭ(9)に記憶させ
た後(イ)の「発雷待ち」に戻り、(ロ)の「データ伝送要
求」の有無を問う。

(ロ)の「データ伝送要求」の判定結果が「無し」であれ
ば(ヘ)の「発雷検出」の判定に進み、発雷検知部(2)から
の発雷信号の有無を判定して、「有り」であれば(ト)の
「落雷待ち」に進み、「無し」であれば(イ)の「発雷待
ち」に戻り、(イ)(ロ)(ヘ)を繰り返す。

(ト)の「落雷待ち」から(チ)の「落雷」の有無の判定に進
んで「有り」であれば(リ)の「波形取込み」に進んで、
雷電流検出コイル(1)からの雷電流信号を雷サージレコ
ーダ本体(3)に取り込み、ＲＡＭ(9)に記憶させた後、次
の落雷に備えて(ト)の「落雷待ち」に戻り、(ト)(チ)(リ)を
繰り返し、(チ)の「落雷」の判定の結果が「無し」であ
れば(ヌ)の「発雷検知後１時間経過」の判定に進んで、
判定結果が「ＹＥＳ」であれば(イ)の「発雷待ち」に戻
って、(イ)(ロ)(ヘ)(ト)(チ)(ヌ)を繰り返し、「ＮＯ」であれ
ば(ト)の「落雷待ち」に戻って(ト)(チ)(ヌ)を「ＹＥＳ」に
なるまで繰り返す。

以上本発明を雷サージレコーダを最も必要とする架空送
電線の鉄塔に利用した場合について説明したが、変電設
備等の他の電力設備に対しても同様に利用可能である。

（発明の効果）以上説明したこの発明に係る雷サージレコーダによれ
ば、線対称に配置した２個の方形コイルの間に、雷撃を
受けるおそれのある架空送電線の鉄塔の如き電力設備の
構成部材を挟んで設置する雷電流検出コイルを設けたこ
とにより、電力設備に流れる落雷時の雷電流を細大もら
さず精度よく検出できるとともに、発雷を検知した時に
雷サージレコーダ本体の電源をＯＮして一定時間落雷待
ちの態勢をとり、その間に落雷が無ければ電源を断つ構
成としたことにより、消費電力が極めて僅かとなり、従
来の如き設備費の嵩む商用電源の設置を必要とせず、バ
ッテリー電源を内蔵することで使用できるため設備費が
安価となり、広域な自然活動である落雷現象を従来の磁
鋼片の簡便さと、ロゴースキーコイルの高精度観測性能
とを兼ね備えた効率的な落雷の観測が可能となるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図は本
考案雷サージレコーダを実施する架空送電線の鉄塔脚部
の正面図、第２図は第１図のＹ部に雷電流検出コイルを
取り付けた状態を示す斜視図、第３図は第２図をII-II
線方向に見た平面図、第４図は雷電流検出コイルを第１
図Ｙ部分に取り付けた状態を示す斜視図、第５図は方形
コイルの接続状態を示す図、第６図は本考案雷サージレ
コーダの全体構成を示す概要図、第７図は雷発光により
発雷を検知する発雷検知部の構成を示す回路図、第８図
は雷サージレコーダ本体の構成を示す回路図、第９図は
本発明の作用を示すフローチャート、第10図は従来の雷
電流検出器の一種である磁鋼片を示す図で、(A)は側面
図、(B)は(A)のIII-III線断面図、第11図は第10図に示
した磁鋼片を鉄塔脚部に取り付け状態を示す図、第12図
は従来の他の雷電流測定法であるロゴースキーコイルに
よる方法を示す図である。１……雷電流検出コイル 1a,1b……方形コイル２……発雷検知部３……雷サージレコーダ本体４……発雷信号入力部、５……積分器６……雷電流信号入力部７……Ａ／Ｄコンバータ８……ＣＰＵ（制御部）９……ＲＡＭ（記憶部） 10……クロック 11……外部インターフェース 12……外部記憶装置

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】架空送電線の鉄塔等の電力設備に取り付け
て、該電力設備に落雷した場合の雷撃電流を長期にわた
って観測する雷サージレコーダにおいて、発雷を検知する発雷検知部と、上記電力設備の、落雷時に雷撃電流が流れる構成部材を
挟んで線対称に配置される２個の方向コイルからなる雷
電流検出コイルと、上記発雷検知部からの発雷信号を受けた後、一定時間電
源を投入して落雷待機状態に入り、上記電流検出コイル
からの雷電流信号を受けて、これをディジタル化し、月
日・時刻入りで記憶保存するための、積分器と、雷電流
信号入力部と、ディジタル化及び記憶部と、外部インタ
ーフェースとを備えている雷サージレコーダ本体と、該雷サージレコーダ本体の出力を受け入れて、そのデー
タを回収する外部記憶装置とからなることを特徴とす
る、雷サージレコーダ。