JP2000310655A - ロゴスキーコイルを用いた電流計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロゴスキーコイルを用いた電流計測装置を大
型構造物に適用する場合、構造物を取り囲むように設置
する為には設置費用が高くなり、ロゴスキーコイルを分
割して設置しても、ロゴスキーコイルの数が多くなり、
分割コイルごとに積分アンプを必要とするなど、費用と
しては大差がない。そこで、装置を安価に構成すること
を目的とする。 【解決手段】 全周ロゴスキーコイルの一部分で構成し
た部分周ロゴスキーコイル２１を一つだけ設置し、この
部分周ロゴスキーコイル２１の出力を積分する一つの積
分アンプ１２、この積分アンプ１２の出力を補正して、
全周ロゴスキーコイルの出力に相当する出力を得る補正
演算回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大型構造物の雷
電流等を計測するためのロゴスキーコイルを用いた電流
計測装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄塔やレーダドーム等の大型構造物に落
雷することによって流れる雷電流の計測装置として、ロ
ゴスキーコイルを用いたものが知られている。一辺が数
１００ｍの特に大きい構造物の場合には、この構造物を
一周分取り囲む一つの大型のロゴスキーコイル（以下、
全周ロゴスキーコイルと呼ぶ）を設置することは設置作
業やその後の取扱が難しくなるし、又、全周ロゴスキー
コイルの各部分に生じる信号の伝達時間遅れが無視でき
なくなるので、このような場合には全周ロゴスキーコイ
ルは数個に分割（以下の説明では混乱を防ぐため分割ロ
ゴスキーコイルと呼ぶ）して設置される。

【０００３】図８は、例えば特開平１０−２８２１５号
公報に開示された大型構造物に於ける分割ロゴスキーコ
イルを用いた従来の電流計測装置の構成を示す構成図で
ある。図に於いて、１００は電流計則の対象となる構造
物、１１ａ〜１１ｄは構造物１００の大きさに応じて、
複数個に分割し（この例では４分割）、それぞれを独立
して形成し構造物１００を取り囲むように配置した４分
の１周の分割ロゴスキーコイルであり、この分割ロゴス
キーコイル１１ａ〜１１ｄの４個により大型ロゴスキー
コイル１１を構成している。１２ａ〜１２ｄは分割ロゴ
スキーコイル１１ａ〜１１ｄの出力をそれぞれ積分する
積分アンプ、１３は積分アンプ１２ａ〜１２ｄの出力を
加算する加算器、１４は加算器１３の出力をアナログ−
ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１５はＡ／Ｄ変換器
１４の出力から計測対象電流（雷電流等）を演算するマ
イクロコンピュータである。

【０００４】次に動作について説明する。分割ロゴスキ
ーコイル１１ａ〜１１ｄの出力は、それぞれに対応する
積分アンプ１２ａ〜１２ｄにより積分され、加算器１３
によりアナログ加算される。分割ロゴスキーコイル１１
ａ〜１１ｄは構造物１００を取り囲むように配置されて
いるのでアナログ加算された値は構造物１００に流れる
１次電流に相当するものとなる。この値をＡ／Ｄ変換器
１４でアナログ−ディジタル変換し、マイクロコンピュ
ータ１５で電流値の演算を行っている。

【０００５】全周ロゴスキーコイル（図示しない）を４
等分したと同等の大きさの分割ロゴスキーコイル１１ａ
〜１１ｄのそれぞれは、全周ロゴスキーコイルの大きさ
に比べると小さいので、製造、設置工事、その後の取扱
などにおいて問題も少なく、又、周波数特性が向上し
て、内部の信号の伝達遅れも、立ち上がりが数マイクロ
秒の雷電流の観測上、問題にならぬ程度に収めることが
出来る。

【０００６】しかし、構造物１００の大きさは大変大き
いので、分割されているとはいえ、これを取り囲むよう
に分割ロゴスキーコイル１１ａ〜１１ｄを配置すること
は大工事となり、相応の費用を必要とする。分割数を増
やしても、個々のコイルや設置工事費は小さくなるもの
の、数が増加することによりトータルコストとしては大
差がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のロゴスキーコイ
ルを用いた電流計測装置は、以上に説明したように、多
数に分割されているとはいうものの、大型構造物を取り
囲むだけの個数が必要で、同数の積分アンプを必要と
し、更に加算器も必要であるため、費用が高くつくとい
う問題があった。

【０００８】又、分割した複数の分割ロゴスキーコイル
やその配線、あるいは個々の積分アンプのいずれかに、
切断や短絡などの異常があっても、全体から見た影響が
小さいため異常発生に気がつきにくく、異常のあるまま
使用してしまう場合があるなどの問題があった。

【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、分割ロゴスキーコイルと積分ア
ンプの必要個数が少なくてすみ、安価となるロゴスキー
コイルを用いた電流計測装置を得ることを目的とする。

【００１０】また、いずれかの分割ロゴスキーコイル又
はその配線又は積分アンプの異常発生を監視することが
出来るロゴスキーコイルを用いた電流計測装置を得るこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明によるロゴスキ
ーコイルを用いた電流計測装置は、電流計測対象を取り
囲む全周ロゴスキーコイルの一部分を用いて構成された
一つの部分周ロゴスキーコイルと、この一つの部分周ロ
ゴスキーコイルに接続され、その出力を積分する一つの
積分アンプと、この一つの積分アンプの出力を補正演算
して前記全周ロゴスキーコイルの出力に相当する電流計
測データを得る補正演算回路とを備えたものである。

【００１２】また、部分周ロゴスキーコイルの周囲の温
度を検出する温度測定手段と、この温度測定手段の測定
する周囲温度データにより電流計測データを補正する温
度補正演算回路とを備えたものである。

【００１３】また、電流計測対象を取り囲む全周ロゴス
キーコイルの１／ｎに相当する部分を用いて構成された
部分周ロゴスキーコイルのｍ個（ｍ＜ｎであり、かつ、
ｍは２以上の整数）を互いに独立して、かつ、前記電流
計測対象の周囲に等角度に配置し、前記部分周ロゴスキ
ーコイルのそれぞれに接続されその出力を積分するｍ個
の積分アンプと、このｍ個の積分アンプの出力を加算す
る加算器と、この加算器の加算結果をｎ／ｍ倍して前記
全周ロゴスキーコイルの出力に相当する出力を得る補正
演算回路とを備えたものである。

【００１４】また、ｍ個の部分周ロゴスキーコイルの内
の少なくとも２個の出力、または、ｍ個の積分アンプの
内の少なくとも２個の出力を互いに比較し、その差があ
らかじめ定めた所定のレベルを越えた場合に警報を出力
する故障検出回路を備えたものである。

【００１５】また、電流計測対象を取り囲む全周ロゴス
キーコイルの一部分に相当する部分を用いて構成された
部分周ロゴスキーコイルと、前記全周ロゴスキーコイル
の一部分に相当し前記部分周ロゴスキーコイルの１／Ａ
の感度を有する第３の部分周ロゴスキーコイルと、前記
部分周ロゴスキーコイルに接続されその出力を積分する
第１の積分アンプと、前記第３の部分周ロゴスキーコイ
ルに接続されその出力を積分し前記第１の積分アンプの
Ａ倍の増幅度を有する第２の積分アンプと、前記第１、
第２の積分アンプの出力を互いに比較し、その差があら
かじめ定めた所定のレベルを越えた場合に警報を出力す
る故障検出回路を備えたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１によるロゴスキーコイルを用いた電流計
測装置のブロック図である。なお、以下の各図におい
て、従来の図の符号と同一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
００は電流計測対象である構造物、２１は構造物１００
を丁度一周する図示しない全周ロゴスキーコイルの一部
分、例えばｍ／ｎ周分（ｎは２以上の正の整数、ｍはｎ
より小さい正の整数）を用いて構成された一つの部分周
ロゴスキーコイルで、図示説明の都合上、図１では１／
４周のものを示している。

【００１７】１２は部分周ロゴスキーコイル２１に接続
されその出力を積分する積分アンプ、１４は積分アンプ
１２の出力をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換
器、２５はＡ／Ｄ変換器１４の出力から後述する補正演
算を行うマイクロコンピュータである。図２はマイクロ
コンピュータ２５の内部構成のうち、実施の形態１の特
徴的部分について説明するブロック図で、２５ａは内蔵
している補正演算回路である。補正演算回路２５ａはハ
ードウェアで構成されているかソフトで構成されている
かは問わない。２７は積分アンプ１２とＡ／Ｄ変換器１
４とＣＰＵ１５を含む電流計測回路である。

【００１８】次に動作について説明する。構造物１００
に流れる電流の変化に比例した電圧が部分周ロゴスキー
コイル２１に誘起されると、その出力は積分アンプ１２
により積分され、更にＡ／Ｄ変換器１４によりディジタ
ル値として出力される。このディジタル値はマイクロコ
ンピュータ２５内の補正演算回路２５ａによりほぼｎ／
ｍ倍して全周ロゴスキーコイルの出力に相当する電流計
測データに補正される。ロゴスキーコイルの出力は配置
の誤差や周囲温度の影響を受けて変動するから正確にｎ
／ｍ倍すれば全周ロゴスキーコイルの出力に相当する電
流計測データが得られるとは限らないので、倍率は適宜
調整する必要がある。また、マイクロコンピュータ２５
の代わりにアナログ演算回路を用いても良いことは言う
までもなく、Ａ／Ｄ変換器１４は演算器の要求がなけれ
ば使用する必要はない。

【００１９】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２によるロゴスキーコイルを用いた電流計測装置のブ
ロック図である。図に於いて、２１は全周ロゴスキーコ
イルのｍ／ｎ周分（ｎは２以上の正の整数、ｍはｎより
小さい正の整数）を用いて構成された一つの部分周ロゴ
スキーコイルで、図示説明の都合上、図１では１／４周
のものを示している。１２は部分周ロゴスキーコイル２
１に接続されその出力を積分する積分アンプ、１４は積
分アンプ１２の出力をアナログ−ディジタル変換するＡ
／Ｄ変換器、２５はＡ／Ｄ変換器１４の出力から後述す
る補正演算を行うマイクロコンピュータである。

【００２０】１６は部分周ロゴスキーコイル２１の付近
に配置された温度センサー、１７は温度センサー１６の
信号処理回路、１８は温度センサー１６用のＡ／Ｄ変換
器である。マイクロコンピュータ２５は温度補正演算回
路を内蔵している。温度補正回路はハードウェアで構成
されているかソフトで構成されているかは問わない。温
度補正回路はこの発明に言う温度測定手段である。

【００２１】次に動作について説明する。構造物１００
に流れる電流の変化に比例した電圧が部分周ロゴスキー
コイル２１に誘起されると、その出力は積分アンプ１２
により積分され、更にＡ／Ｄ変換器１４によりディジタ
ル値として出力される。このディジタル値はマイクロコ
ンピュータ２５内の補正演算回路２５ａによりほぼｎ／
ｍ倍して全周ロゴスキーコイルの出力に相当するレベル
に補正される。 また、温度センサー１６で部分周ロゴ
スキーコイル２１の周囲の温度検出を行い、信号処理回
路１７、Ａ／Ｄ変換器１８でディジタル周囲温度データ
値を求め、マイクロコンピュータ２５に取り込む。そし
て、マイクロコンピュータ２５の温度補正演算回路で温
度補正演算を行う。

【００２２】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３によるロゴスキーコイルを用いた電流計測装置のブ
ロック図である。図に於いて、２２は全周ロゴスキーコ
イルのｐ／ｎ周分（ｎは２以上の正の整数、ｐはｎ／２
より小さい正の整数）を用いて構成された第１の部分周
ロゴスキーコイルで、図示説明の都合上、図４では１／
４周のものを示している。２３は第１の部分周ロゴスキ
ーコイル２２と同じ構造、仕様の第２の部分周ロゴスキ
ーコイルである。

【００２３】１２１は第１の部分周ロゴスキーコイル２
２に接続されその出力を積分する第１の積分アンプ、１
４は第１の積分アンプ１２１の出力をアナログ−ディジ
タル変換するＡ／Ｄ変換器、２５はＡ／Ｄ変換器１４の
出力から、実施の形態１で説明した補正演算を行うマイ
クロコンピュータである。１２２は第２の部分周ロゴス
キーコイル２３に接続されその出力を積分する第２の積
分アンプである。なお、第１の積分アンプ１２１の特性
と第２の積分アンプ１２２の特性はほぼ同等である。１
９は第１の積分アンプ１２１の出力と、第２の積分アン
プ１２２の出力とを取り込んで比較し、その差が予め設
定した所定のレベルを越えた場合、警報信号を出力する
故障検出回路である。

【００２４】次に動作について説明する。構造物１００
に流れる電流の変化に比例した電圧が第１の部分周ロゴ
スキーコイル２２に誘起されると、その出力は第１の積
分アンプ１２１により積分される。また、構造物１００
に流れる電流の変化に比例した電圧が第２の部分周ロゴ
スキーコイル２３に誘起されると、その出力は第２の積
分アンプ１２２により積分される。更に第１の積分アン
プ１２１の出力はＡ／Ｄ変換器１４によりディジタル値
として出力される。このディジタル値はマイクロコンピ
ュータ２５内の補正演算回路２５ａ（実施の形態１で説
明）によりほぼｎ／ｍ倍して全周ロゴスキーコイルの出
力に相当するレベルに補正される。

【００２５】今、仮に第１の部分周ロゴスキーコイル２
２又は第１の積分アンプ１２１のいずれかに何らかの異
常が発生し、その出力が正常な値でなくなった場合、第
１の積分アンプ１２１の出力と第２の積分アンプ１２２
の出力との差が大きくなる。そして、その差が所定のレ
ベルを越えると故障検出回路１９により警報信号が出力
される。警報信号は図示しない表示装置を介して操作者
に知らされる。これによって、装置に異常が発生したま
ま気が付かずに使用し続けるという問題が解決される。
図４に於いて、故障検出回路１９はマイクロコンピュー
タ２５内にソフト的に構成するものであってもよいこと
は言うまでもない。また、故障検出回路１９は第１の積
分アンプ１２１の出力と第２の積分アンプ１２２の出力
とを比較すると説明したが、第１の部分周ロゴスキーコ
イル２２の出力と第２の部分周ロゴスキーコイル２３の
出力とを比較してもよい。また、ここでは２個の部分周
ロゴスキーコイルの出力間の比較として説明したが、ロ
ゴスキーコイルを多数設けてある場合、複数のロゴスキ
ーコイルの出力間で比較を行ってもよいことは言うまで
もない。

【００２６】実施の形態４．実施の形態３の図４では、
第１の積分アンプ１２１と第２の積分アンプ１２２の出
力を比較、監視している。しかし、この方法では例えば
Ａ／Ｄ変換器１４に異常が生じた場合、異常の検出が出
来ない。そこで、図５に示すように第２の積分アンプ１
２２の出力に第２のＡ／Ｄ変換器１４２を接続し、Ａ／
Ｄ変換器１４の出力と第２のＡ／Ｄ変換器１４２の出力
とを比較、監視するようにしてもよい。この場合、それ
ぞれのＡ／Ｄ変換器はディジタル機器であるため動作タ
イミングの差にもとづく瞬時的な出力差が生じることは
周知であるから、故障検出回路１９にはそれなりの動作
時間フィルターを付加する必要がある。

【００２７】実施の形態５．実施の形態３の図４では第
１の部分周ロゴスキーコイル２２と第２の部分周ロゴス
キーコイル２３とは同一構造、同一仕様であるとした
が、他の条件を整えるならば、必ずしも同じである必要
はない。図６は、例えば第３の部分周ロゴスキーコイル
２３Ｘの出力が第１の部分周ロゴスキーコイル２２の出
力の１／Ａであるようにした場合を示すものである。こ
の場合、第３の部分周ロゴスキーコイル２３Ｘに接続し
た第２の積分アンプ１２２Ｘのゲインを第１の積分アン
プ１２１のＡ倍として、装置に異常がない場合の両積分
アンプの出力レベルを同一になるようにしておけばよ
い。

【００２８】実施の形態６．実施の形態３の図４の構成
では、外部磁界の影響が第１の部分周ロゴスキーコイル
２２に現れて、ロゴスキーコイルとしての本来の性能
（外部磁界の影響を受け難い）という特徴が弱くなる。
そこで、図７に示すように第２の部分周ロゴスキーコイ
ル２３を構造物１００に対して点対象に配置し、第２の
積分アンプ１２２の出力を第１の積分アンプ１２１の出
力に加算することで外部の影響を相殺しつつ、異常の監
視を行うことが出来る。図７では２個のロゴスキーコイ
ルを用いる例を示しているが、一般的にｍ個のロゴスキ
ーコイルを用いる場合、その配置は構造物１００の周囲
３６０度をｍ等分して等角に配置するのがよい。

【００２９】

【発明の効果】この発明のロゴスキーコイルを用いた電
流計測装置は、部分周ロゴスキーコイルを、ただ一つ用
いたものであるので、構造が簡単で、安価となるという
効果を有する。

【００３０】また、部分周ロゴスキーコイルの周囲温度
を計測して、温度補正を行っているので、計測精度が高
くなるという効果を有する。

【００３１】また、１周のロゴスキーコイルをｎ等分し
て構成した部分周ロゴスキーコイルをｍ個、等角度に配
置し、その出力を加算した後、ｍ／ｎ倍する補正を行っ
ているので、ロゴスキーコイルの数、その設置工事費
用、積分アンプの数を低減することが出来るという効果
を有する。

【００３２】また、少なくとも２個のロゴスキーコイル
の出力、または積分アンプの出力を比較し、その差を監
視しているので、異常が生じた場合、直ちに警報信号を
得ることが出来るという効果を有する。

【００３３】また、２個のロゴスキーコイルの内、異常
検出のため比較するロゴスキーコイルの感度を下げたの
で、安価なロゴスキーコイルを用いた電流計測装置を得
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるロゴスキーコ
イルを用いた電流計測装置の構成図である。

【図２】 図１の部分詳細説明図である。

【図３】 実施の形態２のロゴスキーコイルを用いた電
流計測装置の構成図である。

【図４】 実施の形態３によるロゴスキーコイルを用い
た電流計測装置の構成図である。

【図５】 実施の形態４によるロゴスキーコイルを用い
た電流計測装置の構成図である。

【図６】 実施の形態５によるロゴスキーコイルを用い
た電流計測装置の構成図である。

【図７】 実施の形態６によるロゴスキーコイルを用い
た電流計測装置の構成図である。

【図８】 従来のロゴスキーコイルを用いた電流計測装
置の構成図である。

【符号の説明】

１１ 大型ロゴスキーコイル、１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄ 分割ロゴスキーコイル、１２、１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 積分アンプ１３ 加算器、
１４ Ａ／Ｄ変換器、 １５ マイクロコンピュータ、
１６ 温度センサ、 １７ 信号処理回路、 １８
Ａ／Ｄ変換器、１９ 故障検出回路、 ２１ 部分
周ロゴスキーコイル、２５ 補正回路を有するマイクロ
コンピュータ、２５ａ 補正演算回路、 ２２ 第
１の部分周ロゴスキーコイル、２３ 第２の部分周ロゴ
スキーコイル、 １２１ 第１の積分アンプ、１２２
第２の積分アンプ、１４２ 第２のＡ／Ｄ変換器、
２３Ｘ 第３の部分周ロゴスキーコイル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流計測対象を取り囲む全周ロゴスキー
   コイルの一部分を用いて構成した一つの部分周ロゴスキ
   ーコイルと、この一つの部分周ロゴスキーコイルに接続
   された一つの積分アンプと、この一つの積分アンプの出
   力から補正演算して前記全周ロゴスキーコイルの出力に
   相当する電流計測データを得る補正演算回路とを備えた
   ことを特徴とするロゴスキーコイルを用いた電流計測装
   置。
2. 【請求項２】 部分周ロゴスキーコイルの周囲の温度を
   検出する温度測定手段と、この温度測定手段の測定する
   周囲温度データにより電流計測データを補正する温度補
   正演算回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載
   のロゴスキーコイルを用いた電流計測装置。
3. 【請求項３】 電流計測対象を取り囲む全周ロゴスキー
   コイルの１／ｎに相当する部分を用いて構成され、互い
   に独立して、かつ、前記電流計測対象の周囲をｍ等分す
   る等角度に配置してなるｍ個（ｍ＜ｎであり、かつ、ｍ
   は２以上の整数）の部分周ロゴスキーコイルと、前記ｍ
   個の部分周ロゴスキーコイルのそれぞれに接続されそれ
   ぞれの出力を積分するｍ個の積分アンプと、このｍ個の
   積分アンプの出力を加算する加算器と、この加算器の加
   算結果をｎ／ｍ倍して前記全周ロゴスキーコイルの出力
   に相当する電流計測データを得る補正演算回路とを備え
   たことを特徴とするロゴスキーコイルを用いた電流計測
   装置。
4. 【請求項４】 ｍ個の部分周ロゴスキーコイルの内の少
   なくとも２個の出力、または、ｍ個の積分アンプの内の
   少なくとも２個の出力を互いに比較し、その差があらか
   じめ定めた所定のレベルを越えた場合に警報を出力する
   故障検出回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載
   のロゴスキーコイルを用いた電流計測装置。
5. 【請求項５】 電流計測対象を取り囲む全周ロゴスキー
   コイルの一部分に相当する部分を用いて構成された部分
   周ロゴスキーコイルと、前記全周ロゴスキーコイルの一
   部分に相当し前記部分周ロゴスキーコイルの１／Ａの感
   度を有する第３の部分周ロゴスキーコイルと、前記部分
   周ロゴスキーコイルに接続されその出力を積分する第１
   の積分アンプと、前記第３の部分周ロゴスキーコイルに
   接続されその出力を積分し前記第１の積分アンプのＡ倍
   の増幅度を有する第２の積分アンプと、前記第１、第２
   の積分アンプの出力を互いに比較し、その差があらかじ
   め定めた所定のレベルを越えた場合に警報を出力する故
   障検出回路を備えたことを特徴とするロゴスキーコイル
   を用いた電流計測装置。