JP3137523B2 - 電流測定方法および電流測定装置 - Google Patents

電流測定方法および電流測定装置

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JP3137523B2 JP05339492A JP33949293A JP3137523B2 JP 3137523 B2 JP3137523 B2 JP 3137523B2 JP 05339492 A JP05339492 A JP 05339492A JP 33949293 A JP33949293 A JP 33949293A JP 3137523 B2 JP3137523 B2 JP 3137523B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導体に流れる交流電流
を、導体に非接触で測定できるようにした電流測定方法
に関するものである。
【0002】また、上記電流測定方法を用いて交流電流
を測定するための電流測定装置に関するものである。
【0003】
【従来の技術】導体に流れる交流電流を測定する装置と
して、いわゆるクランプメータがある。このクランプメ
ータは、導体の回りを囲む磁気コアと、この磁気コア内
の磁界強度を測定するためのホール素子等の磁界検出素
子とから構成される。そして、導体を囲むために、磁気
コアとして円筒形を半割にしたものが用いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のクランプメータ
にあっては、導線の回りを囲む必要から、導線の周囲に
空間がなければならず、絶縁性障壁等があると測定がで
きない。
【0005】また、送電線路や変電所設備等の高圧の裸
導体に対して、導線をクランプメータの磁気コアで囲む
作業を遠隔操作で行なうのは、安全性や作業性の面で困
難が伴なう。
【0006】本発明は、上記した従来のクランプメータ
による電流測定の事情に鑑みてなされたもので、電流測
定の対象となる導体に接近させて非接触で交流電流を測
定できるようにした電流測定方法および電流測定装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の電流測定方法にあっては、同じ形状で同
じ巻数の2つの検出コイルを、電流測定の対象となる導
体に流れる交流電流により生ずる磁束の方向にコイル軸
を向けた同じ姿勢で、しかも前記導体への相対距離を所
定寸法ずらした状態で、前記導体に接近させ、前記2つ
の検出コイルに誘起される誘導起電力をそれぞれ測定
し、これらの2つの誘導起電力の比から前記検出コイル
のいずれか一方と前記導体との接近距離を演算し、この
接折距離と前記一方の検出コイルに誘起される前記誘導
起電力とから前記導体に流れる交流電流が演算される。
【0008】そして、前記検出コイルとして、一辺が前
記導体と平行となる矩形コイルを用いても良い。
【0009】また、本発明の電流測定装置は、電流測定
の対象となる導体に接近させる検出部に、同じ形状で同
じ巻数の2つの検出コイルをコイル軸を平行にして側方
に並べて設けるとともに、これらの2つの検出コイルの
出力端間にそれぞれ介装された抵抗の両端電圧を測定す
る電圧測定部を設け、前記検出部を、前記導体に流れる
交流電流により生じる磁束の方向に前記検出コイルのコ
イル軸が向き、しかも前記2つの検出コイルの前記導体
への相対距離が所定寸法だけずれるようになし、中央処
理部に、前記電圧測定部で測定された2つの測定電圧の
比からいずれか一方の前記検出コイルと前記導体との接
近距離を演算しこの接近距離と当該検出コイルによる前
記測定電圧から前記交流電流の値を演算する演算処理部
を設けるとともに、この演算された交流電流値を表示す
る表示部を設けて構成される。
【0010】そしてまた、前記検出部に前記電圧測定部
から出力される測定電圧に応じた電気信号を光信号に変
換する電気−光変換部を設け、前記検出部と前記中央処
理部間を接続する光ファイバーケーブルで前記光信号を
前記中央処理部に伝送し、前記中央処理部に前記光信号
を電気信号に再変換して前記演算処理部に与える光−電
気変換部を設けて構成することもできる。
【0011】
【作 用】請求項1記載の電流測定方法にあっては、電
流測定の対象となる導体からの相対距離が所定寸法だけ
ずれている2つの同じ検出コイルに生ずる誘導起電力か
ら交流電流が演算できる。しかも、2つの検出コイルを
導体に非接触で接近させて、2つの検出コイルに誘導起
電力を生じさせれば良く、作業が容易であるとともに導
体の一方に空間があれば電流測定が可能である。
【0012】そして、請求項2記載の電流測定方法にあ
っては、検出コイルとして、導体に一辺が平行となる矩
形コイルを用いるので、導体に流れる交流電流により生
ずる磁界により検出コイルに生ずる誘導起電力の演算式
が他の形状の検出コイルより容易であり、それだけ演算
が容易かつ迅速になし得る。
【0013】また、請求項3記載の電流測定装置にあっ
ては、装置を検出部と中央処理部に分けているので、中
央処理部における演算処理が導体近くの磁界等による非
影響を受けにくい。
【0014】そしてまた、請求項4記載の電流測定装置
にあっては、検出部と中央処理部との間を光信号で伝達
するので、信号経路において信号に電気的雑音が重畳す
ることがない。しかも、高圧充電部の電流測定におい
て、検出部と中央処理部を充分に離し得るとともに電気
的に絶縁でき、安全に電流測定をなし得る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の電流測定方法の一実施例を図
1ないし図3を参照して説明する。図1は、本発明の電
流測定方法の原理を説明する平面図であり、図2は、図
1の側面図であり、図3は、電流測定方法の手順を示す
フローチャートである。
【0016】まず、図1および図2により原理を説明す
る。電流測定の対象となる導体10に非接触で接近させ
て第1検出コイル12と第2検出コイル14とが配設さ
れる。これらの第1検出コイル12と第2検出コイル1
4は、縦と横のl×lの寸法が同じ矩形形状である
とともに同じ巻数Nである。しかも、矩形形状の一辺を
導体10に平行とし、導体10との相対距離が所定寸法
rだけずらされ、コイル軸が平行で導体10の周囲に生
じる磁束の方向と合致する姿勢とされる。なお、図にお
いて、r,rは導体10の中心から第1検出コイル
12と第2検出コイル14までの距離であるが、未知数
である。
【0017】そこで、第1検出コイル12に生ずる誘導
起電力eは、数1と示される。
【数1】 ここでμは真空透磁率、Iは交流電流iの最大値、
ωは角振動数であって交流電流iが商用周波数であれば
既知数として扱える。
【0018】また、第2検出コイル14に生ずる誘導起
電力eは、数2と示される。
【数2】
【0019】そして、第1検出コイル12と第2検出コ
イル14の出力端間にそれぞれ抵抗R, Rを挿入
し、各抵抗R,Rの電圧降下v,vとして誘導
起電力がそれぞれ測定できる。このv,vを実効値
として、Iを導体10を流れる交流電流iの実効値と
し、ω=2πfとすれば、数1が数3と示され、数2が
数4と示される。そして、vとvの比を求めれば数
5となり、r=r+rであるから数6と書き直し得
る。この数6において、v,vの値は測定から求め
られ、r,1は既知数である。したがって、外挿法等
によってrを演算により求めることができる。
【数3】
【数4】
【数5】
【数6】
【0020】さらに、数3は、数7と書き直すことがで
き、この数7に数6を用いて演算されたrを挿入する
ことで、交流電流iの実効値Iが演算できる。
【数7】
【0021】上記原理に基づいて、図3のごとき手順で
電流測定がなされる。まず、マイクロコンピュータ等の
演算処理部に予め、各演算式および第1検出コイル12
と第2検出コイル14等のデータl,l,r,N,
μ,f等が設定される(ステップ)。そして、第1
検出コイル12と第2検出コイル14を導体10に接折
させることで第1検出コイル12と第2検出コイル14
に誘導起電力e,eが生ずるが、適宜なところで、
,vを測定する(ステップ)。これらのv
から導体10と第1検出コイル12との間の距離r
を演算により求め(ステップ)、さらに交流電流i
の実効値Iを演算により求める(ステップ)。最後
に、この演算で求められた実効値Iを表示部で適宜に表
示する(ステップ)。
【0022】かかる本発明の電流測定方法にあっては、
送電線路や変電所設備の高圧の裸導体等の導体10に流
れる交流電流iを、活線状態で測定することができる。
しかも、第1検出コイル12と第2検出コイル14とを
導体10に一方向から接近させるだけで良く、導体10
の周囲に従来のクランプメータ等のごとき空間を必要と
しない。さらに、第1検出コイル12と第2検出コイル
14とを接近させれば良く、導体10との接近距離を所
定寸法に規制する必要がないために、作業が簡単であ
り、それだけ遠隔操作棒による操作も容易であり、実用
上その効果が著しい。
【0023】次に、上記電流測定方法の実施に用いる電
流測定装置につき、図4を参照して説明する。図4は、
本発明の電流測定装置の一実施例のブロック回路図であ
る。
【0024】図4において、第1検出コイル12と第2
検出コイル14は、上記電流測定方法で説明したごとき
形状および姿勢で、検出部20に配設される。この検出
部20には、さらに電圧測定部22が設けられ、第1検
出コイル12と第2検出コイル14の出力端間にそれぞ
れ介装された抵抗R,Rの両端電圧が測定される。
抵抗R, Rの接続にはツイストペアまたは同軸ケ
ーブルが用いられて、雑音による影響を極力排除するよ
うなされる。さらに、検出部20に電気−光変換部24
が設けられ、電圧測定部22から抵抗R,Rの両端
電圧に応じて出力される電気信号が光信号に変換され
る。
【0025】なお、検出部20の筐体には、例えば絶縁
材からなり導体10の外周に当接してこれに容易に沿う
姿勢とし得る適宜な形状の当接部が設けられていて、こ
の当接部を導体10に当接させると、第1検出コイル1
2と第2検出コイル14が、おおよそ導体10に対して
図1および図2で示すごとき所望の配置と姿勢となるよ
うに構成されても良い。また、対象となる導体10が極
めて高圧で絶縁材による当接をも望ましくない場合に
は、他の適宜な手段で第1検出コイル12と第2検出コ
イル14の導体10に対する配置と姿勢が規制されるよ
うにすれば良い。
【0026】そして、中央処理部30が、検出部20と
は別体で離れて設けられ、検出部20と中央処理部30
の間が、電気−光変換部24から出力される光信号を伝
達するための光ファイバーケーブル40で接続される。
中央処理部30には、光ファイバーケーブル40で伝達
された光信号を電気信号に再変換する光−電気変換部3
2が設けられる。そして、中央処理部30には、演算処
理部34と表示部36および記憶部38も設けられてい
る。光信号から再変換された電気信号が、マイクロコン
ピュータ等からなる演算処理部34に与えられ、上記電
流測定方法で説明したごとき演算により導体10に流れ
る交流電流iの実効値Iを求め、この実効値Iが表示部
36で適宜に表示されるとともに、記憶部38に適宜に
記憶される。演算結果としての実効値Iを記憶部38に
記憶することは、後日に読み出して測定結果の再確認等
を行なうのに有効である。
【0027】検出部20と中央処理部30は、それぞれ
適宜な駆動電源(図示せず)が内蔵されている。また、
検出部20にあっては、さらに別のコイルを設け、この
コイルに生ずる誘導起電力を駆動電源として利用しても
良い。
【0028】かかる構成にあっては、導体10に生ずる
磁束に晒される検出部20と、測定結果を演算処理する
中央処理部30を別体として離して設けることで、中央
処理部30に対する磁界の悪影響を極力小さなものと
し、測定精度の向上に寄与し得る。そして、検出部20
と中央処理部30との間を光ファイバーケーブル40を
介装して光信号で伝達するので、この信号の伝達経路で
電気的雑音が重畳されることがなく、測定精度を向上さ
せ得る。しかも、検出部20と中央処理部30を分ける
ことで、遠隔操作棒等を用いる場合に、遠隔操作棒の先
端に装置全体より軽量な検出部20を設ければ良く、そ
れだけ操作性に優れたものとなる。また、検出部20と
中央処理部30を充分に離すとともに電気的に絶縁で
き、安全に電流測定をなし得る。
【0029】なお、上記実施例の説明にあっては、第1
検出コイル12と第2検出コイル14に矩形コイルを用
いて説明したが、これに限られず、円形コイルや楕円形
コイルや三角コイル等を検出コイルとして用いることが
できる。これらの円形コイル等にあっては、それぞれ誘
導起電力e,eを示す式が数1,数2と相違し、交
流電流iの実効値Iを求める演算式が相違することは容
易に理解されるであろう。
【0030】また、本発明の電流測定方法では、第1検
出コイル12と第2検出コイル14の誘導起電力の比か
ら第1検出コイル12と導体10との間の距離rを演
算しており(図3ステップ)、いいかえれば、交流電
流iが流れる導体10への接近距離を測定することがで
き、この演算距離を用いて近接センサ等として機能させ
ることもできる。
【0031】さらに、図3ステップにおいて、第1検
出コイル12と導体10との間の距離rに代えて、第
2検出コイル14と導体10との間の距離rを演算す
るようにしても良いことは勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、請求項1記載の本発明の電流測定方法にあっては、
電流測定の対象となる導体に非接触で接近させること
で、交流電流を測定できる。そして、導体の一側方から
接近が図れれば良く、導体の周囲に空間が必要なく、測
定が絶縁障壁等で妨げられることがない。また、一側方
からの接近操作で良く、しかもその接近距離が所定寸法
に規制されることがないので、測定に必要となる動作が
簡単であるぶんだけ、遠隔操作棒等による操作が容易で
ある。
【0033】そして、請求項2記載の電流測定方法にあ
っては、演算処理が容易であり、それだけ演算処理部と
して用いるマイクロコンピュータ等も簡単なもので良
く、交流電流の実効値の演算結果が迅速に得られる。ま
た、安価な装置で測定が可能である。
【0034】また、請求項3記載の本発明の電流測定装
置にあっては、検出部と中央処理部を別体として分ける
ことで、中央処理部を導体に生ずる磁界の影響のない位
置とすることができ、それだけ演算処理に雑音が混入し
て誤った演算がなされる虞がなく、測定結果の信頼性が
高いものとなる。また、導体に接近させる検出部を軽量
化でき、操作性に優れた検出部を構成できる。
【0035】そしてまた、請求項4記載の電流測定装置
にあっては、光信号で信号伝達を行なうので、信号の伝
達経路で電気的雑音が重畳されることがなく、測定結果
の精度が高いものとなる。しかも、中央処理部を検出部
から充分に離すとともに電気的に絶縁でき、安全に電流
測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電流測定方法の原理を説明する平面図
である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】電流測定方法の手順を示すフローチャートであ
る。
【図4】本発明の電流測定装置の一実施例のブロック回
路図である。
【符号の説明】
10 導体 12 第1検出コイル 14 第2検出コイル 20 検出部 22 電圧測定部 24 電気−光変換部 30 中央処理部 32 光−電気変換部 34 演算処理部 36 表示部 40 光ファイバーケーブル R,R 抵抗

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同じ形状で同じ巻数の2つの検出コイル
    を、電流測定の対象となる導体に流れる交流電流により
    生ずる磁束の方向にコイル軸を向けた同じ姿勢で、しか
    も前記導体への相対距離を所定寸法ずらした状態で、前
    記導体に接近させ、前記2つの検出コイルに誘起される
    誘導起電力をそれぞれ測定し、これらの2つの誘導起電
    力の比から前記検出コイルのいずれか一方と前記導体と
    の接近距離を演算し、この接近距離と前記一方の検出コ
    イルに誘起される前記誘導起電力とから前記導体に流れ
    る交流電流を演算することを特徴とした電流測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電流測定方法において、
    前記検出コイルとして、一辺が前記導体と平行となる矩
    形コイルを用いることを特徴とした電流測定方法。
  3. 【請求項3】 電流測定の対象となる導体に接近させる
    検出部に、同じ形状で同じ巻数の2つの検出コイルをコ
    イル軸を平行にして側方に並べて設けるとともに、これ
    らの2つの検出コイルの出力端間にそれぞれ介装された
    抵抗の両端電圧を測定する電圧測定部を設け、 前記検出部を、前記導体に流れる交流電流により生じる
    磁束の方向に前記検出コイルのコイル軸が向き、しかも
    前記2つの検出コイルの前記導体への相対距離が所定寸
    法だけずれるようになし、 中央処理部に、前記電圧測定部で測定された2つの測定
    電圧の比からいずれか一方の前記検出コイルと前記導体
    との接近距離を演算しこの接近距離と当該検出コイルに
    よる前記測定電圧から前記交流電流の値を演算する演算
    処理部を設けるとともに、この演算された交流電流値を
    表示する表示部を設ける、 ことを特徴とした電流測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電流測定装置において、
    前記検出部に前記電圧測定部から出力される測定電圧に
    応じた電気信号を光信号に変換する電気−光変換部を設
    け、前記検出部と前記中央処理部間を接続する光ファイ
    バーケーブルで前記光信号を前記中央処理部に伝送し、
    前記中央処理部に前記光信号を電気信号に再変換して前
    記演算処理部に与える光−電気変換部を設ける、ことを
    特徴とした電流測定装置。
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