JP2004096958A

JP2004096958A - Thunder resistant system

Info

Publication number: JP2004096958A
Application number: JP2002258217A
Authority: JP
Inventors: Ryosaku Nakada; 中田　良作
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thunder resistant system substantially obtaining no service interruption by shortening a power interruption time for protecting an apparatus from a thunder surge, and capable of automatically being restored. <P>SOLUTION: The thunder resistant system 1 comprises a state changeover switch 13, an antecedent phenomenon detection means 14, a thunder stroke detection means 15, an operation control means 16, an electromagnetic wave measuring means 191, and an electrostatic field measuring means 192. According to the thunder resistant system, a lightning stroke is detected by the antecedent phenomenon detection means 14 and the thunder stroke detection means 15, a load 3 is disconnected from a power cable by the state changeover switch 13 for only a period necessary for protecting the apparatus from the thunder surge caused by the lightning stroke. By shortening the power interruption time for protecting the apparatus from the thunder surge for connecting the load 3 to the power cable after the antecedent phenomenon disappears, no service interruption is substantially obtained, thus causing no operation stop of the load 3 and the restart thereof or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は落雷に伴って発生する雷サージを電源線から負荷に到達することを阻止する耐雷システムに関する。詳しくは、雷サージから機器を保護するための電源遮断時間を短時間にすることで実質無停電にでき、自動で復旧することができる耐雷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源線から侵入する雷サージから負荷である電気機器を保護するために、雷の接近等を検知して電源線を遮断するための耐雷システムが従来から用いられている。この耐雷システムは、任意の手段を用いて落雷の可能性（例えば前駆現象）を検出したときに電源線を切断して、負荷に雷サージが到達して、負荷を破壊することを防止する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８２８５号公報（第３−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１等の従来の耐雷システムは、落雷前に電源線の切断をするのみであり、再度電源線を負荷に接続する操作は人手に任せるものが多く、誤操作を行う可能性が大きかったり、切断時間が数分から数十分と長期間であるために負荷の稼働率の低下に関わったりしていた。特に、電源の切断及び再投入の際に各種操作等が必要な負荷に関しては、電源の切断及び再投入に伴う操作が煩雑であるため、停電期間がないことが望まれている。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、雷サージから機器を保護するための電源遮断時間を短時間にすることで実質無停電にでき、自動で復旧することができる耐雷システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本第１発明の耐雷システムは、電源線の耐雷システムであって、電源と負荷との間を接続する平常状態又は遮断する耐雷状態を切り替える状態切替スイッチと、電磁波、静電界及び雷サージの少なくとも一つの計測結果から雷雲の接近又は雷撃の前駆現象を検知する前駆現象検知手段と、該前駆現象検知手段により該前駆現象を検知した場合には該状態切替スイッチを該耐雷状態に切替え、該前駆現象が非検知となった後に該状態切替スイッチを該平常状態に切り替える動作制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
上記動作制御手段は、上記前駆現象が非検知となった後から所定の前駆期間経過後に、上記状態切替スイッチを上記平常状態に切り替えることができる。また、雷光、雷鳴、雷サージ、電磁波及び静電界の少なくとも一つの計測結果から該雷撃を検知する雷撃検知手段を更に備え、上記動作制御手段は、該前駆現象が非検知となった後、又は該雷撃検知手段により該雷撃を検知した後に該状態切替スイッチを該平常状態に切り替えることができる。
更に、上記動作制御手段は、上記前駆現象が非検知となった時から起算される所定の前駆期間と、上記雷撃現象を検知した時から起算される所定の雷撃期間とが共に経過した後に、上記平常状態に切り替えることができる。
【０００７】
本耐雷システムは、手動動作スイッチ及び手動動作指示手段を更に備え、該手動動作指示手段は該手動動作スイッチの操作に応じて上記動作制御手段に手動動作又は手動動作解除を指示し、該動作制御手段は手動動作を指示された場合に上記状態切替スイッチを該耐雷状態に切替え、手動動作解除を指示された場合に該状態切替スイッチを該平常状態に切り替えることができる。
【０００８】
また、上記動作制御手段は、上記状態切替スイッチを上記耐雷状態に切り替えた時、且つ／又は上記前駆現象を検知した時から所定の耐雷維持期間を経過するまで、手動動作解除の指示を受けても上記平常状態に切り替える動作をおこなわないようにすることができる。
【０００９】
【発明の効果】
本耐雷システムによれば、前駆現象が発生した時から、落雷の直後までの期間だけ電源線から負荷を遮断することができる。このため、電源の供給が止まったままにならず、自動で復旧することができる。更に、雷サージから機器を保護するための電源遮断時間を数十ｍ秒と短時間にすることで、負荷の稼動停止及び再起動等を引き起こすことがない。
【００１０】
また、所定の前駆期間を設定し、前駆現象が検知されなくなった時から前駆期間後に平常状態に戻るため、落雷が発生する可能性がある期間だけ電源線を遮断して負荷の保護をおこなうことができる。更に、所定の雷撃期間を設定し、雷撃があっても雷撃期間だけ耐雷状態を維持することで一回の落雷で複数の雷撃（多重雷）が起きても負荷の保護をおこなうことができる。
【００１１】
また、手動動作スイッチ及び手動動作指示手段を設けることで、手動による耐雷状態を設定できるようにし、より確実に雷サージからの保護をおこなうことができる。更に、手動による耐雷状態の解除は、耐雷維持期間の間はできないようにすることで、誤操作による被害を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記「状態切替スイッチ」は、電源線を負荷に接続して通電を行う（平常状態という）か、又は遮断して雷サージから保護する（耐雷状態という）かどうかを切り替えることができるスイッチである。この状態切替スイッチは動作制御手段によって制御することができ、雷サージに対する遮断能力を備えるスイッチであれば機械接点、半導体式等、その種類を問わない。
【００１３】
上記「前駆現象検知手段」による検知に用いられる電磁波、静電界及び雷サージの条件は、雷撃の前に発生する前駆現象が判断できるものであればよく、任意に選択することができる。
例えば、前駆現象の検知に用いられる電磁波の周波数帯は特に問わないが、通常１ＭＨｚ以上（以下高周波とする）である。図３に示すように、高周波の電磁波で前駆現象とみられる変化がみられ、これを検知することができるためである。
また、静電界は図３に示すように、所定の強さを越えた時に前駆現象と判断することを例示することができる。更に、雷サージは所定の電圧値又は電流値を越えた時や、電圧又は電流の変化が所定の範囲を越えた時に前駆現象と判断することを例示することができる。
【００１４】
上記「雷撃検知手段」による検知に用いられる雷光、雷鳴、雷サージ、電磁波及び静電界の条件は雷撃として判断できるものであればよく、任意に選択することができる。
例えば、雷光及び雷鳴は、光量及び音量が所定値を越えたときと判断することを挙げることができる。また、雷サージは所定の電圧値又は電流値を越えた時や、電圧又は電流の変化が所定の範囲を越えたときと判断することを例示することができる。更に、雷撃の検知に用いられる電磁波の周波数帯は特に問わないが、通常１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ（以下、低周波とする）である。図３に示すように、低周波の電磁波で雷撃によるパルスがみられるため、これを検知することができるためである。また、静電界は図３に示すように、所定の強さを越え、且つ急激に低下した時に雷撃が生じたと判断することを例示することができる。
【００１５】
上記「前駆期間」は、前駆現象が非検知となったときから始まる所定の期間である。この期間は雷撃の間隔以上であれば任意に選択することができ、通常の電撃の間隔である約２０ｍ秒を超える任意の長さであればよい。この例として、２０ｍ秒、５０ｍ秒、１００ｍ秒、１秒、１０秒、１分、３０分及び１時間等を挙げることができるが、特に限定されない。
上記「雷撃期間」は、雷撃が発生したときから始まる所定の期間である。この期間は雷撃の間隔以上であれば任意に選択することができ、通常の電撃の間隔である約２０ｍ秒を超える任意の長さであればよい。この例として、２０ｍ秒、５０ｍ秒、１００ｍ秒、１秒、１０秒、１分、３０分及び１時間等を挙げることができるが、特に限定されない。
【００１６】
上記「耐雷維持期間」は、耐雷状態を維持する期間である。この耐雷維持期間の間は、手動動作スイッチにより手動動作の解除を指示しても、耐雷状態から平常状態へ切り替えないようにすることができる。また、耐雷維持期間は、上記耐雷状態に切り替えた時、上記前駆現象を検知した時及び上記雷撃を検知した時のいずれか１つ、又は２以上を共に満たした時から始まる所定の期間とすることができるこの期間は雷撃の間隔以上であれば任意に選択することができ、通常の電撃の間隔である約４０ｍ秒を超える任意の長さであればよい。この例として、５０ｍ秒、１００ｍ秒、１秒、１０秒、１分、３０分及び１時間等を挙げることができるが、特に限定されない。
【００１７】
【実施例】
１．耐雷システムの構成
第１実施例の本耐雷システム１は、中性線を含む単相三線式の電源線２１に挿入して用いられる。また、図１に示すように、状態切替スイッチ１３と、前駆現象検知手段１４と、雷撃検知手段１５と、動作制御手段１６と、電磁波計測手段１９１と、静電界計測手段１９２とを備える。更に、電源線２１の線間及び接地線との間にアレスタ１９３が設けられている。
本耐雷システム１は電源２と負荷３との間の電源線２１に挿入する形で使用される。詳しくは、工場等の設備、事務所及び住宅等の電源線の引込み口（例えば分電盤）に配設して使用される。
【００１８】
状態切替スイッチ１３は、電源線２１と負荷３間を接続するための機械接点スイッチである。また、平常状態では、電源線２１及び負荷３を接続する。更に、耐雷状態では電源線２１から負荷３が遮断される。
電磁波計測手段１９１及び静電界計測手段１９２はそれぞれ電磁波及び静電界を計測し、得られた結果を前駆現象検知手段１４及び雷撃検知手段１５に通知する手段である。
前駆現象検知手段１４、雷撃検知手段１５及び動作制御手段１６は、論理回路やマイクロコンピュータ等によって構成されている。
【００１９】
前駆現象検知手段１４は、電磁波及び静電界の計測結果から雷撃の前駆現象を検知する手段である。また、前駆現象の具体的な検知方法は任意に選択できるが、図３に示すように、本実施例は静電界の強さが所定値を越え、且つ電磁波の高周波成分の大きさが所定値を越えたときに前駆現象が検知できたと判断している。更に、検知結果は動作制御手段１６に伝えられる。
【００２０】
雷撃検知手段１５は、電磁波及び静電界の計測結果から雷撃を検知する手段である。また、電撃の具体的な検知方法は任意に選択できるが、図３に示すように、本実施例は電源線２１の静電界を測定し、所定値を越えた静電界の強さが急激に下がり、且つ電磁波の低周波成分の大きさが所定値を越えたときに電撃が検知できたと判断している。更に、検知結果は動作制御手段１６に伝えられる。
【００２１】
動作制御手段１６は、前駆現象検知手段１４及び雷撃検知手段１５の通知に基づいて状態切替スイッチ１３を制御する手段である。前駆現象検知手段１４から前駆現象を検知したことを通知された場合は、状態切替スイッチ１３を耐雷状態に切り替える。また、前駆現象検知手段１４からの前駆現象の通知がなくなった場合、又は雷撃検知手段１５から雷撃を検知したことを通知された場合、状態切替スイッチ１３を平常状態に切り替える。
【００２２】
２．耐雷システムの動作及び効果
以下、本実施例１の耐雷システムの動作及び効果を詳しく説明する。
（１）平常状態
落雷が発生していない平常状態では図１に示すように、状態切替スイッチ１３により電源線２１は負荷３に接続され、通電状態となっている。更に、前駆現象検知手段１４及び雷撃検知手段１５は、それぞれ前駆現象及び雷撃が発生しているかどうかの検知をおこなう。
【００２３】
（２）前駆現象検知時
前駆現象検知手段１４が電磁波の高周波成分及び静電界において所定大きさを越えていた場合、前駆現象が発生したと判断し、動作制御手段６に対して前駆現象の通知をおこなう。また、動作制御手段６は図２に示すように、状態切替スイッチ１３を制御して耐雷状態に切り替える。
これによって、電源線２１と負荷３が切り離された状態になり、雷撃が生じても雷撃によって発生する雷サージが負荷３に到達することを防止することができる。
【００２４】
（３）雷撃検知時
雷撃検知手段１５が電磁波の低周波成分及び静電界において雷撃とみられる変化が現れた時に雷撃が発生したと判断し、動作制御手段６に対して雷撃の通知をおこなう。また、雷撃の通知を受けた動作制御手段６は、雷撃期間が経過した後に、図１に示すように、状態切替スイッチ１３を制御して平常状態に切り替える。
【００２５】
これによって、雷撃があった後に、電源線２１と負荷３が再び接続され、負荷３に通電される。電撃期間が経過した後に接続をおこなうため、連続した雷撃が発生しても途中で平常状態に戻ることがなく、雷サージが負荷３に到達することを防止することができる。
また、電撃期間を数ｍ秒に設定することで、前駆現象検知時から電撃期間が経過したときまでの停電期間を数十ｍ秒（例えば、２０〜２００ｍ秒、好ましくは２０〜８０ｍ秒、更に好ましくは２０〜５０ｍ秒）とすることができる。前駆現象から落雷が発生するまで約２０ｍ秒であるからである。この数十ｍ秒の停電期間は、通常の負荷の瞬間電圧低下に対する対応期間（数百ｍ秒以上）より短いため、負荷３に停電だと判別されず、実質無停電とすることができる。
更に、停電期間を多重雷の間隔以上（数十ｍ秒以上）に設定することで、多重雷による頻繁な電源遮断をなくし、１回の電源遮断により負荷３を保護することができる。
尚、雷撃期間が経過する前に雷撃が再び検知された場合、最後の雷撃があった時から雷撃期間が改めて設定される。
【００２６】
（４）雷撃を発生することなく前駆現象が非検知となった場合
雷撃検知手段１５が電撃を検知することなく、前駆現象検知手段１４が前駆現象の検知ができなくなる場合がある。このような場合、動作制御手段６は、前駆現象が非検知となった時から前駆期間が経過した後に、図１に示すように、状態切替スイッチ１３を制御して平常状態に切り替える。
これによって、電源線２１と負荷３が再び接続され、負荷３に通電される。また、前駆期間が経過した後に切離しをおこなうため、雷撃が発生しても途中で平常状態に戻ることがなく、雷サージが負荷３に到達することを防止することができる。
尚、前駆期間が経過する前に雷撃が検知された場合、雷撃期間が経過した後、平常状態に戻る。
【００２７】
３．手動動作スイッチを具備する耐雷システムの構成
第２実施例として手動動作スイッチを具備する耐雷システムを図４に示す。
本第２実施例は図１に示す第１実施例の耐雷システムに加えて、手動動作スイッチ１７及び手動動作指示手段１８を備える。
手動動作スイッチ１７は本耐雷システムに対して手動動作又は手動動作解除を指示するためのスイッチである。また、手動動作指示手段１８は、手動動作スイッチ１７により指示される手動動作又は手動動作解除を動作制御手段６に通知する。
更に、動作制御手段６は、第１実施例の動作制御手段６の動作に加えて、手動動作指示手段１８からの手動動作等の通知に応じて状態切替スイッチ１３の制御をおこなう。
【００２８】
４．手動動作スイッチを具備する耐雷システムの動作及び効果
以下、本実施例２の耐雷システムの動作及び効果を詳しく説明する。尚、平常状態の動作は、実施例１の耐雷システムの動作と同じであるため、説明を省略する。
【００２９】
（１）手動操作の指示時
手動動作スイッチ１７を操作して手動動作を耐雷システムに指示すると、手動動作指示手段１８は、動作制御手段６に手動動作を指示されたことを通知する。手動動作を通知された動作制御手段６は、前駆現象検知時と同じように状態切替スイッチ１３を制御して耐雷状態に切り替える。
これによって、雷撃が生じても雷撃によって発生する雷サージが雷サージが負荷３に到達することを防止することができる。つまり、手動操作により落雷の前駆現象より早く耐雷状態に切り替えることでより確実に落雷からの保護をおこなうことができる。
【００３０】
（２）雷撃検知時
雷撃検知手段１５が電磁波の低周波成分及び静電界において雷撃とみられる変化が現れた時に雷撃が発生したと判断し、実施例１の耐雷システムの動作と同じように動作制御手段６に対して雷撃の通知をおこなう。
また、雷撃の通知を受けた動作制御手段６は、雷撃期間且つ耐雷維持期間が経過した後に、状態切替スイッチ１３を制御して平常状態に切り替える。
【００３１】
（３）手動動作解除時
手動動作スイッチ１７を操作して手動動作解除を耐雷システムに指示すると、手動動作指示手段１８は、動作制御手段６に手動動作解除を指示されたことを通知する。また、手動動作解除の通知を受けた動作制御手段６は、雷撃期間且つ耐雷維持期間が経過した後に、状態切替スイッチ１３を制御して平常状態に切り替える。
このように雷撃期間且つ耐雷維持期間が経過するまで、耐雷状態を維持することで、落雷が発生している時に誤って平常状態にして、負荷３の保護ができなくなる状態に落ち入ることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１の平常状態の耐雷システムの構成を説明するための模式図である。
【図２】本実施例１の耐雷状態の耐雷システムの構成を説明するための模式図である。
【図３】落雷に伴う電磁波及び静電界の変化を説明するためのグラフである。
【図４】本実施例２の耐雷システムの構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１；耐雷システム、１３；状態切替スイッチ、１４；前駆現象検知手段、１５；雷撃検知手段、１６；動作制御手段、１７；手動動作スイッチ、１８；手動動作指示手段、１９１；電磁波計測手段、１９２；静電界計測手段、２；電源、２１；電源線、３；負荷。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightning protection system that prevents a lightning surge generated by a lightning strike from reaching a load from a power supply line. More specifically, the present invention relates to a lightning-resistant system that can be substantially uninterrupted by shortening a power-off time for protecting a device from lightning surge, and can automatically recover.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In order to protect an electric device serving as a load from a lightning surge entering from a power supply line, a lightning-resistant system for detecting approach of lightning or the like and shutting off the power supply line has conventionally been used. This lightning protection system disconnects a power supply line when a possibility of lightning strike (for example, a precursory phenomenon) is detected by using any means, and prevents a lightning surge from reaching the load and destroying the load ( For example, see Patent Document 1.)
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-18285 (page 3-5, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional lightning proof system of Patent Document 1 and the like merely disconnects the power supply line before the lightning strike, and often relies on the manual operation of connecting the power supply line to the load again. Because the cutting time is large and the cutting time is a long time of several minutes to several tens of minutes, it has been related to a decrease in the load operation rate. In particular, with respect to a load that requires various operations when the power is turned off and on, it is desired that there is no power outage period because the operation involved in the power off and on is complicated.
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a lightning-resistant system that can be substantially uninterrupted by shortening a power-off time for protecting equipment from lightning surge, and that can be automatically restored. The purpose is to do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The lightning protection system according to the first aspect of the present invention is a lightning protection system for a power supply line, comprising: a state changeover switch for switching between a normal state for connecting between a power supply and a load or a lightning protection state for cutting off; Precursor phenomenon detecting means for detecting the approach of a thundercloud or a precursor of lightning strike from one measurement result; Operation control means for switching the state changeover switch to the normal state after the phenomenon is not detected.
[0006]
The operation control means can switch the state changeover switch to the normal state after a lapse of a predetermined precursory period after the detection of the precursory phenomenon is not detected. Further, lightning, thunder, lightning surge, lightning surge detection means for detecting the lightning strike from at least one measurement result of the electromagnetic wave and the electrostatic field, the operation control means, after the precursor phenomenon is not detected, or After the lightning strike is detected by the lightning strike detecting means, the state changeover switch can be switched to the normal state.
Further, the operation control means, after a predetermined precursor period calculated from the time when the precursor phenomenon is not detected, and after a predetermined lightning period calculated from the time when the lightning phenomenon is detected, The state can be switched to the normal state.
[0007]
The lightning protection system further includes a manual operation switch and a manual operation instructing unit. The manual operation instructing unit instructs the operation control unit to perform a manual operation or a manual operation release according to an operation of the manual operation switch. The means can switch the state changeover switch to the lightning proof state when manual operation is instructed, and can switch the state changeover switch to the normal state when manual operation cancellation is instructed.
[0008]
In addition, the operation control means receives an instruction for canceling the manual operation when the state switch is switched to the lightning proof state and / or until a predetermined lightning proof maintenance period elapses from when the precursor phenomenon is detected. Also, the operation for switching to the normal state can be prevented from being performed.
[0009]
【The invention's effect】
According to the lightning protection system, the load can be cut off from the power supply line only during a period from when the precursor phenomenon occurs to immediately after the lightning strike. For this reason, the power supply does not remain stopped, and the power can be automatically restored. Furthermore, by setting the power-off time for protecting the device from lightning surge as short as several tens of milliseconds, the operation stop and restart of the load do not occur.
[0010]
In addition, set a predetermined precursor period, and return to a normal state after the precursor period from the time when the precursor phenomenon is no longer detected, so protect the load by cutting off the power line only during the period when lightning may occur Can be. Furthermore, by setting a predetermined lightning strike period and maintaining a lightning proof state for the lightning strike period even if there is a lightning strike, it is possible to protect the load even if a plurality of lightning strikes (multiple lightning strikes) occur with one lightning strike.
[0011]
Further, by providing the manual operation switch and the manual operation instructing means, the lightning protection state can be manually set, and the protection from the lightning surge can be performed more reliably. Furthermore, the manual release of the lightning proof state cannot be performed during the lightning proof maintenance period, so that damage due to erroneous operation can be prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The "state changeover switch" is a switch that can switch between connecting a power supply line to a load and energizing the power supply (referred to as a normal state), or switching off and protecting from lightning surge (referred to as a lightning-resistant state). . This state changeover switch can be controlled by the operation control means, and any type of switch, such as a mechanical contact or a semiconductor type, can be used as long as it is a switch having a breaking ability against lightning surge.
[0013]
The conditions of the electromagnetic wave, the electrostatic field, and the lightning surge used for the detection by the "precursor phenomenon detecting means" may be arbitrarily selected as long as the precursory phenomenon occurring before the lightning strike can be determined.
For example, the frequency band of the electromagnetic wave used for detecting the precursor phenomenon is not particularly limited, but is usually 1 MHz or more (hereinafter referred to as high frequency). This is because, as shown in FIG. 3, a change that appears to be a precursor phenomenon is observed in the high-frequency electromagnetic wave, and this can be detected.
Further, as shown in FIG. 3, it can be exemplified that the electrostatic field is determined to be a precursor phenomenon when it exceeds a predetermined strength. Further, it can be exemplified that a lightning surge is determined to be a precursor phenomenon when a predetermined voltage value or a current value is exceeded or when a change in the voltage or current exceeds a predetermined range.
[0014]
The conditions of lightning, thunder, lightning surge, electromagnetic wave, and electrostatic field used for the detection by the "lightning detection means" may be any conditions as long as they can be determined as lightning.
For example, lightning and thunder can be determined when the light amount and volume exceed predetermined values. The lightning surge can be exemplified by judging when the voltage or current value exceeds a predetermined value or when the change in voltage or current exceeds a predetermined range. Further, the frequency band of the electromagnetic wave used for detecting the lightning strike is not particularly limited, but is usually 10 Hz to 100 kHz (hereinafter referred to as low frequency). This is because, as shown in FIG. 3, a pulse due to a lightning strike is seen in a low-frequency electromagnetic wave, and this can be detected. In addition, as shown in FIG. 3, it can be exemplified that it is determined that a lightning strike has occurred when the static electric field exceeds a predetermined strength and drops sharply.
[0015]
The “precursor period” is a predetermined period that starts when the precursor phenomenon is not detected. This period can be arbitrarily selected as long as it is equal to or longer than the interval between lightning strikes, and may be any length exceeding the normal interval between lightning strikes of about 20 ms. Examples of this include, but are not particularly limited to, 20 ms, 50 ms, 100 ms, 1 second, 10 seconds, 1 minute, 30 minutes, and 1 hour.
The “lightning strike period” is a predetermined period starting from the time when a lightning strike occurs. This period can be arbitrarily selected as long as it is equal to or longer than the interval between lightning strikes, and may be any length exceeding the normal interval between lightning strikes of about 20 ms. Examples of this include, but are not particularly limited to, 20 ms, 50 ms, 100 ms, 1 second, 10 seconds, 1 minute, 30 minutes, and 1 hour.
[0016]
The “lightning proof maintenance period” is a period for maintaining the lightning proof state. During this lightning protection period, even if the manual operation switch is instructed to cancel the manual operation, it is possible to prevent the lightning protection state from switching to the normal state. Further, the lightning resistance maintenance period is a predetermined period starting from when the lightning protection state is switched, when one of the above-described precursory phenomena is detected, and when the above lightning strike is detected, or when two or more are satisfied. This period that can be performed can be arbitrarily selected as long as it is equal to or longer than the interval between lightning strikes, and may be any length that exceeds the normal electric shock interval of about 40 msec. Examples of this include, but are not particularly limited to, 50 ms, 100 ms, 1 second, 10 seconds, 1 minute, 30 minutes, and 1 hour.
[0017]
【Example】
1. Configuration of Lightning Protection System The lightning protection system 1 of the first embodiment is used by being inserted into a single-phase three-wire power line 21 including a neutral wire. Further, as shown in FIG. 1, there are provided a state changeover switch 13, a precursor phenomenon detecting unit 14, a lightning strike detecting unit 15, an operation control unit 16, an electromagnetic wave measuring unit 191, and an electrostatic field measuring unit 192. Further, an arrester 193 is provided between the power supply lines 21 and the ground line.
The lightning protection system 1 is used by being inserted into a power supply line 21 between a power supply 2 and a load 3. Specifically, it is used by being installed in a power supply line entrance (for example, a distribution board) of a facility such as a factory, an office, and a house.
[0018]
The state switch 13 is a mechanical contact switch for connecting the power line 21 and the load 3. In a normal state, the power supply line 21 and the load 3 are connected. Further, in the lightning proof state, the load 3 is cut off from the power line 21.
The electromagnetic wave measuring unit 191 and the electrostatic field measuring unit 192 measure the electromagnetic wave and the electrostatic field, respectively, and notify the obtained results to the precursory phenomenon detecting unit 14 and the lightning strike detecting unit 15.
The precursor phenomenon detecting means 14, the lightning strike detecting means 15, and the operation control means 16 are constituted by a logic circuit, a microcomputer or the like.
[0019]
The precursor phenomenon detecting means 14 is a means for detecting a precursor phenomenon of a lightning strike from the measurement results of the electromagnetic wave and the electrostatic field. Further, although a specific method of detecting the precursor phenomenon can be arbitrarily selected, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the intensity of the electrostatic field exceeds a predetermined value, and the magnitude of the high-frequency component of the electromagnetic wave is a predetermined value. It is judged that the precursor phenomenon could be detected when it exceeded. Further, the detection result is transmitted to the operation control means 16.
[0020]
The lightning strike detecting means 15 is a means for detecting a lightning strike from the measurement results of the electromagnetic wave and the electrostatic field. Although a specific method of detecting electric shock can be arbitrarily selected, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the electrostatic field of the power supply line 21 is measured, and the intensity of the electrostatic field exceeding a predetermined value suddenly increases. It is determined that the electric shock has been detected when the electric wave falls and the magnitude of the low frequency component of the electromagnetic wave exceeds a predetermined value. Further, the detection result is transmitted to the operation control means 16.
[0021]
The operation control unit 16 is a unit that controls the state changeover switch 13 based on the notification from the precursor phenomenon detecting unit 14 and the lightning strike detecting unit 15. When the precursor phenomenon detecting means 14 notifies that the precursor phenomenon has been detected, the state changeover switch 13 is switched to the lightning proof state. When the precursor phenomenon detecting unit 14 no longer receives the notification of the precursor phenomenon, or when the lightning detecting unit 15 notifies that the lightning has been detected, the state changeover switch 13 is switched to the normal state.
[0022]
2. Operation and Effect of Lightning Protection System The operation and effect of the lightning protection system according to the first embodiment will be described in detail below.
(1) Normal state In a normal state in which no lightning strike occurs, as shown in FIG. 1, the power supply line 21 is connected to the load 3 by the state changeover switch 13 and is in a conducting state. Further, the precursor phenomenon detecting means 14 and the lightning strike detecting means 15 detect whether a precursor phenomenon and a lightning strike have occurred, respectively.
[0023]
(2) Precursor Phenomenon Detection When the precursor phenomenon detecting means 14 exceeds a predetermined magnitude in the high frequency component of the electromagnetic wave and the electrostatic field, it is determined that a precursor phenomenon has occurred, and the operation controlling means 6 is notified of the precursor phenomenon. Perform Further, as shown in FIG. 2, the operation control means 6 controls the state changeover switch 13 to switch to the lightning proof state.
As a result, the power supply line 21 and the load 3 are disconnected from each other, and even if a lightning strike occurs, a lightning surge generated by the lightning strike can be prevented from reaching the load 3.
[0024]
(3) Lightning Detection The lightning detection means 15 determines that a lightning strike has occurred when a change that appears to be a lightning strike occurs in the low-frequency component of the electromagnetic wave and the electrostatic field, and notifies the operation control means 6 of the lightning strike. Further, the operation control means 6 having received the notification of the lightning strike controls the state changeover switch 13 to switch to the normal state after the elapse of the lightning strike period, as shown in FIG.
[0025]
Thus, after a lightning strike, the power supply line 21 and the load 3 are connected again, and the load 3 is energized. Since the connection is made after the elapse of the electric shock period, even if a continuous lightning strike occurs, it does not return to a normal state on the way, and the lightning surge can be prevented from reaching the load 3.
In addition, by setting the electric shock period to several milliseconds, the power outage period from the detection of the precursor phenomenon to the end of the electric shock period is several tens of milliseconds (for example, 20 to 200 milliseconds, preferably 20 to 80 milliseconds, and (Preferably 20 to 50 msec). This is because it takes about 20 ms until a lightning strike occurs from the precursor phenomenon. Since the power failure period of several tens of milliseconds is shorter than the period corresponding to the normal instantaneous voltage drop of the load (several hundred milliseconds or more), it is not determined that the load 3 is a power failure, and substantially no power failure can be achieved.
Further, by setting the power outage period to be longer than the interval between multiple lightnings (more than several tens of milliseconds), frequent power interruption due to multiple lightning can be eliminated, and the load 3 can be protected by one power interruption.
If the lightning is detected again before the lightning period has elapsed, the lightning period is set again from the last lightning.
[0026]
(4) When the Precursor Phenomenon Is Not Detected Without Generating Lightning There is a case where the precursory phenomenon detecting means 14 cannot detect the precursory phenomenon without the lightning strike detecting means 15 detecting the electric shock. In such a case, the operation control means 6 controls the state switch 13 to switch to the normal state after the lapse of the precursory period from the time when the precursory phenomenon is not detected, as shown in FIG.
As a result, the power supply line 21 and the load 3 are connected again, and the load 3 is energized. In addition, since the disconnection is performed after the elapse of the precursor period, even if a lightning strike occurs, the state does not return to a normal state on the way, and the lightning surge can be prevented from reaching the load 3.
If a lightning stroke is detected before the elapse of the precursor period, the state returns to the normal state after the elapse of the lightning period.
[0027]
3. FIG. 4 shows a lightning-resistant system having a manually operated switch as a second embodiment of the present invention.
The second embodiment includes a manual operation switch 17 and a manual operation instruction means 18 in addition to the lightning protection system of the first embodiment shown in FIG.
The manual operation switch 17 is a switch for instructing the lightning protection system to perform a manual operation or a manual operation cancellation. Further, the manual operation instructing unit 18 notifies the operation control unit 6 of the manual operation or the manual operation cancellation instructed by the manual operation switch 17.
Further, in addition to the operation of the operation control means 6 of the first embodiment, the operation control means 6 controls the state changeover switch 13 in response to a notification of manual operation or the like from the manual operation instruction means 18.
[0028]
4. Operation and effect of the lightning protection system including the manual operation switch Hereinafter, the operation and effect of the lightning protection system of the second embodiment will be described in detail. Note that the operation in the normal state is the same as the operation of the lightning proof system of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0029]
(1) At the time of instructing the manual operation When the manual operation switch 17 is operated to instruct the lightning protection system to perform the manual operation, the manual operation instruction means 18 notifies the operation control means 6 that the manual operation has been instructed. The operation control means 6 having been notified of the manual operation controls the state changeover switch 13 to switch to the lightning proof state in the same manner as at the time of detecting the precursory phenomenon.
Thus, even if a lightning strike occurs, it is possible to prevent the lightning surge generated by the lightning strike from reaching the load 3. That is, by switching to the lightning-resistant state earlier than the lightning precursor phenomenon by manual operation, it is possible to more reliably protect from lightning.
[0030]
(2) Lightning Detection At the time of lightning detection, the lightning detection means 15 determines that a lightning strike has occurred when a change that appears to be a lightning strike appears in the low-frequency component of the electromagnetic wave and the electrostatic field, and controls the operation in the same manner as the operation of the lightning protection system of the first embodiment. The means 6 is notified of the lightning strike.
Further, the operation control means 6 having received the notification of the lightning strike controls the state switch 13 to switch to the normal state after the lightning strike period and the lightning resistance maintenance period have elapsed.
[0031]
(3) At the time of manual operation cancellation When the manual operation switch 17 is operated to instruct the lightning protection system to cancel the manual operation, the manual operation instruction means 18 notifies the operation control means 6 that the manual operation cancellation has been instructed. Further, the operation control means 6 having received the notification of the manual operation release controls the state switch 13 to switch to the normal state after the lightning strike period and the lightning resistance maintenance period have elapsed.
In this way, by maintaining the lightning proof state until the lightning strike period and the lightning proof maintenance period elapse, it is possible to prevent accidental normalization when lightning strikes occur and fall into a state where the load 3 cannot be protected. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lightning protection system in a normal state according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of a lightning proof system in a lightning proof state according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph for explaining changes in an electromagnetic wave and an electrostatic field caused by a lightning strike.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lightning proof system according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1; lightning-resistant system; 13; state changeover switch; 14; precursor phenomenon detection means; 15; lightning strike detection means; 16; operation control means; 17; manual operation switch; 18; manual operation instruction means; Electrostatic field measuring means, 2; power supply, 21; power supply line, 3; load.

Claims

A lightning protection system for a power line, a state changeover switch for switching between a normal state for connecting between a power supply and a load or a lightning protection state for cutting off,
Precursor phenomenon detecting means for detecting approach of a thundercloud or a precursory phenomenon of lightning strike from at least one measurement result of electromagnetic waves, electrostatic field and lightning surge,
When the precursor phenomenon is detected by the precursor phenomenon detecting means, the state changeover switch is switched to the lightning proof state, and after the precursor phenomenon is not detected, the operation control means switches the state changeover switch to the normal state. A lightning proof system comprising:

2. The lightning protection system according to claim 1, wherein the operation control unit switches the state changeover switch to the normal state after a lapse of a predetermined precursory period after the precursory phenomenon is not detected. 3.

Lightning light, thunder, lightning surge, electromagnetic wave and lightning strike detection means for detecting the lightning strike from at least one measurement result of an electrostatic field, further comprising:
2. The lightning protection system according to claim 1, wherein the operation control means switches the state changeover switch to the normal state after the precursor phenomenon is not detected or after the lightning detection means detects the lightning stroke.

The operation control means, after a predetermined precursor period calculated from the time when the precursor phenomenon is not detected, and a predetermined lightning period calculated from the time when the lightning phenomenon is detected, the normal state, The lightning protection system according to claim 1 or 3, wherein the system is switched to a state.

A manual operation switch and a manual operation instructing unit, wherein the manual operation instructing unit instructs the operation control unit to perform a manual operation or a manual operation release according to an operation of the manual operation switch, and the operation control unit performs the manual operation. The lightning protection system according to any one of claims 1 to 4, wherein the state switch is switched to the lightning-resistant state when instructed, and the state switch is switched to the normal state when manual operation cancellation is instructed. .

The operation control means is configured to switch the state changeover switch to the lightning proof state, and / or to receive a manual lightning stop instruction until a predetermined lightning proof maintenance period has elapsed since the detection of the precursor phenomenon. 6. The lightning protection system according to claim 5, wherein an operation of switching to a normal state is not performed.