JP2006275845A - Lightning current measurement apparatus - Google Patents

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Shinji Amamiya
慎治 雨宮
Satoyuki Seki
関  智行
Tsuneji Maesaki
恒司 前崎
Kaoru Sakaino
薫 境野
Hirobumi Fujioka
博文 藤岡
Yasuhiro Shiraishi
康寛 白石
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Takaoka Toko Co Ltd
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Toko Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform digital processing on a lightning current to calculate a peak value and a charge amount, thereby allowing a lightning current measurement apparatus to be simplified, to be downsized, and to achieve lowered cost. <P>SOLUTION: The lightning current measurement apparatus comprises a sensor section B1 having a current sensor 201 for measuring a lightning current and a sensor I/F section 205, a peak-value calculation section B2 having a peak hold circuit 206 and an A/D conversion section 207, a charge-amount calculation section B3 having an absolute-value circuit 208 and an A/D conversion section 209, a time measurement section D having a GPS receiver 210, a data storage section C having a memory card 203, and an arithmetic processing section A which decides a trigger occurrence, acquires the peak value and the charge amount of the lightning current, and stores these data in the memory card 203 together with a time of the trigger occurrence measured by the time measurement section D. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば風力発電設備等に適用して雷撃電流の波高値や電荷量を計測し、これらを落雷発生時刻と共に記憶するようにした雷撃電流計測装置に関するものである。   The present invention relates to a lightning strike current measuring apparatus which is applied to, for example, wind power generation facilities and the like, measures the peak value and charge amount of a lightning strike current, and stores them together with the lightning occurrence time.

雷撃電流観測装置として、本出願人による後述の特許文献1に記載された従来技術が知られている。
この従来技術は、風力発電設備等の工作物が有する塔体の根元部が貫通するように装着され、この塔体の根元部の外周面と絶縁体を介して内接する円環状電流センサと、円環状電流センサから出力される電流を演算処理して波高値データを外部監視装置へ出力する波高値計測用観測装置と、円環状電流センサから出力される電流を演算処理して波形データを外部監視装置へ出力する波形計測用観測装置とを備えたものである。
As a lightning current observation apparatus, a conventional technique described in Patent Document 1 described later by the present applicant is known.
This prior art is mounted so that the base of the tower of a workpiece such as a wind power generation facility penetrates, and an annular current sensor inscribed through the insulator with the outer peripheral surface of the base of the tower, An observation device for measuring the peak value that outputs the peak value data to the external monitoring device by calculating and processing the current output from the annular current sensor, and the waveform data by calculating and processing the current output from the annular current sensor And an observation device for waveform measurement output to a monitoring device.

この従来技術によれば、風力発電設備の鉄塔などを包囲する大口径のロゴウスキーコイルを用いて観測装置を容易に設置可能であり、耐雷設計や耐量設計の指針となる雷撃電流の波高値や波形を正確に計測可能な雷撃電流観測装置を実現することが可能になった。   According to this conventional technology, an observation device can be easily installed using a large-diameter Rogowski coil that surrounds the tower of a wind power generation facility, etc., and the peak value of the lightning current that serves as a guideline for lightning resistance design and resistance design It is now possible to realize a lightning strike current observation device that can accurately measure the waveform.

また、他の従来技術として、雷撃電流や地絡/短絡電流等を測定するためにダイナミックレンジを広範に確保するようにした電流測定装置が特許文献2に記載されている。
この従来技術では、ロゴウスキーコイルの出力信号を適当な値に調整した後、AGCアンプにより一定範囲に圧縮し、第1のA/D変換器によりディジタル信号に変換すると共に、AGCアンプの利得情報を第2のA/D変換器によりディジタル信号に変換し、これらのディジタル信号双方をマイコンによりソフトウェア演算して電流測定値を得ることにより、高価でダイナミックレンジの広いA/D変換器を用いなくても安価なA/D変換器を使用して広いダイナミックレンジを有する電流測定装置を実現可能としている。
As another conventional technique, Patent Document 2 discloses a current measuring device that ensures a wide dynamic range in order to measure a lightning strike current, a ground fault / short circuit current, and the like.
In this prior art, after adjusting the output signal of the Rogowski coil to an appropriate value, it is compressed to a certain range by the AGC amplifier, converted into a digital signal by the first A / D converter, and the gain of the AGC amplifier. Using an expensive A / D converter with a wide dynamic range by converting information into digital signals by a second A / D converter and performing a software operation on both of these digital signals with a microcomputer to obtain current measurement values Even if not, an inexpensive A / D converter can be used to realize a current measuring device having a wide dynamic range.

特開2005−62080号公報([0023]〜[0036],図1、図4〜図7等)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-62080 ([0023] to [0036], FIG. 1, FIG. 4 to FIG. 7 etc.) 特開2001−194390号公報([0011]〜[0024],図1〜図4等)JP 2001-194390 A ([0011] to [0024], FIGS. 1 to 4 etc.)

一方、この種の雷撃電流観測装置ないし計測装置では、装置をより一層普及させるために更なる小形化、低価格化が求められており、計測・記録データの種類を絞り込むことで機能や回路構成を簡素化させ、これによってコストを低減させたいという要請も強くなっている。
ここで、雷撃電流による電荷量は耐雷設計等の上で重要な意味を持つが、従来では、高速トランジェントレコーダやデータレコーダ等の高価なシステムにより得られた雷撃電流波形から、市販のソフトウェア等を用いて電流瞬時値の積算値と計測サンプリング数とを乗算することにより電荷量を演算している。
On the other hand, with this type of lightning current observation device or measuring device, there is a need for further downsizing and cost reduction in order to further spread the device. Functions and circuit configurations can be reduced by narrowing down the types of measured and recorded data. There is also a strong demand to simplify costs and thereby reduce costs.
Here, the amount of charge due to lightning current has an important meaning in lightning protection design etc., but in the past, commercially available software etc. were used from lightning current waveforms obtained by expensive systems such as high-speed transient recorders and data recorders. The amount of charge is calculated by multiplying the integrated value of the instantaneous current value by the number of measurement samplings.

しかしながら、上記のような方法により電荷量を演算する場合には回路構成が複雑化して装置全体が大形化しやすく、コストの低減も困難である。
また、前述した特許文献1,2では、雷撃電流の電荷量演算については特に開示されていない。
そこで本発明の解決課題は、最終的に雷撃電流の波形データを収集するのではなく、雷撃電流をディジタル演算して処理することにより波高値及び電荷量を直接算出するようにし、これによって装置構成の簡略化、小形化及び低価格化を可能にした雷撃電流計測装置を提供することにある。
However, when the charge amount is calculated by the method as described above, the circuit configuration is complicated, the entire apparatus is easily increased in size, and cost reduction is difficult.
Further, in Patent Documents 1 and 2 described above, the calculation of the charge amount of the lightning current is not particularly disclosed.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is not to collect the waveform data of the lightning strike current finally, but to directly calculate the peak value and the charge amount by digitally calculating and processing the lightning strike current. An object of the present invention is to provide a lightning strike current measuring device that enables simplification, downsizing, and cost reduction.

上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、雷撃電流を計測する電流センサと、この電流センサの出力信号波形を整形して出力するセンサインターフェイス部と、を有するセンサ部と、
前記センサインターフェイス部の出力波形が入力されるピークホールド回路と、このピークホールド回路のアナログ出力信号をディジタル信号に変換する第1のA/D変換部と、を有する第1の演算部と、
前記センサインターフェイス部の出力波形が入力される絶対値回路と、この絶対値回路のアナログ出力信号をディジタル信号に変換する第2のA/D変換部と、を有する第2の演算部と、
GPS受信機を用いて高精度に時刻を計測する時刻計測部と、
着脱可能な記憶媒体を有するデータ記憶部と、
第1のA/D変換部の出力値が所定のトリガレベルを超えたときにトリガ発生を判定して第1のA/D変換部の出力値を雷撃電流の波高値として取得すると共に第2のA/D変換部の出力値に基づいて雷撃電流の電荷量を取得し、これらの波高値及び電荷量を前記時刻計測部により計測したトリガ発生時刻と共に前記記憶媒体に記憶させる演算処理部と、を備えたものである。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 includes a sensor unit including a current sensor that measures a lightning strike current, and a sensor interface unit that shapes and outputs an output signal waveform of the current sensor,
A first hold unit having a peak hold circuit to which an output waveform of the sensor interface unit is input, and a first A / D converter that converts an analog output signal of the peak hold circuit into a digital signal;
A second arithmetic unit having an absolute value circuit to which an output waveform of the sensor interface unit is input, and a second A / D converter that converts an analog output signal of the absolute value circuit into a digital signal;
A time measuring unit that measures the time with high accuracy using a GPS receiver;
A data storage unit having a removable storage medium;
When the output value of the first A / D converter exceeds a predetermined trigger level, the occurrence of a trigger is determined, and the output value of the first A / D converter is acquired as the peak value of the lightning strike current. An arithmetic processing unit that acquires the charge amount of the lightning current based on the output value of the A / D conversion unit and stores the peak value and the charge amount in the storage medium together with the trigger generation time measured by the time measurement unit; , With.

請求項2に記載した発明は、請求項1において、前記電流センサが、雷撃電流の経路を包囲するように設置されたロゴウスキーコイルであることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the current sensor is a Rogowski coil installed so as to surround a lightning current path.

請求項3に記載した発明は、請求項1または2において、前記記憶媒体を所定の動作温度条件に維持するための温度制御部を備えたものである。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a temperature control unit is provided for maintaining the storage medium at a predetermined operating temperature condition.

請求項4に記載した発明は、請求項1〜3の何れか1項において、前記記憶媒体がメモリカードであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the storage medium is a memory card.

請求項5に記載した発明は、請求項1〜4の何れか1項において、前記電流センサを除く全ての構成要素を単一のケースに収納して計測装置本体を構成したものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the measurement apparatus main body is configured by housing all the components except the current sensor in a single case.

本発明によれば、各種機器の電流耐量や絶縁設計を検討する際の雷撃電流波形パラメータとして重要な電荷量及び波高値を、簡単なディジタル演算及び回路構成によって直接求めることができ、雷撃電流計測装置の小形化、軽量化及び低価格化を可能にすると共に、その普及にも大きく寄与することができる。   According to the present invention, it is possible to directly obtain a charge amount and a peak value, which are important as a lightning current waveform parameter when considering current withstand capability and insulation design of various devices, by a simple digital calculation and circuit configuration. The apparatus can be reduced in size, weight, and cost, and can greatly contribute to its popularization.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は、この実施形態の全体的な構成図である。図1において、100は風力発電設備であり、その鉄塔根元部101には本実施形態に係る雷撃電流計測装置が設置される。
この雷撃電流計測装置は、鉄塔根元部101を包囲するように装着されたロゴウスキーコイル等の電流センサ201と、この電流センサ201に接続された計測装置本体200Aとを備えていると共に、計測装置本体200Aに接続されたGPSアンテナ202を備えている。なお、203は計測装置本体200Aによって得た落雷データを記憶するSRAM等からなるメモリカード、300はこのメモリカード203を介して落雷データを収集するノートPCである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is an overall configuration diagram of this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a wind power generation facility, and a lightning strike current measuring device according to the present embodiment is installed at the base of the steel tower 101.
This lightning strike current measuring device includes a current sensor 201 such as a Rogowski coil mounted so as to surround the steel tower root portion 101, and a measuring device main body 200A connected to the current sensor 201. A GPS antenna 202 connected to the apparatus main body 200A is provided. Reference numeral 203 denotes a memory card made of SRAM or the like that stores lightning strike data obtained by the measuring apparatus main body 200A, and 300 denotes a notebook PC that collects lightning strike data via the memory card 203.

次に、図2は本実施形態の機能ブロック図であり、Aは演算処理部、Bは雷撃電流計測部、Cはデータ記憶部、Dは時刻計測部、Eは通信処理部、Fは表示部、Gは温度制御部、Hは電源部である。なお、図2に示した構成要素のうち前記電流センサ201及びGPSアンテナ202以外の部分は単一のケースに収納されており、図1の計測装置本体200Aとして鉄塔根元部101の内部に設置されている。   Next, FIG. 2 is a functional block diagram of the present embodiment. A is an arithmetic processing unit, B is a lightning current measuring unit, C is a data storage unit, D is a time measuring unit, E is a communication processing unit, and F is a display. Part, G is a temperature control part, H is a power supply part. 2 other than the current sensor 201 and the GPS antenna 202 are housed in a single case, and are installed inside the tower base 101 as the measurement apparatus main body 200A of FIG. ing.

演算処理部Aは、雷撃電流の波高値が所定のトリガレベルを超えた時にトリガ発生(すなわち落雷の発生)を判定して雷撃電流の波高値及び電荷量を演算するCPU等を備えており、雷撃電流計測部B、データ記憶部C、時刻計測部D、通信処理部E、表示部F、温度制御部G等の動作全体を統括制御する機能を有する。   The arithmetic processing unit A includes a CPU or the like that determines the occurrence of a trigger (that is, the occurrence of a lightning strike) when the peak value of the lightning strike current exceeds a predetermined trigger level, and calculates the peak value of the lightning strike current and the charge amount. It has a function for overall control of the entire operation of the lightning current measurement unit B, data storage unit C, time measurement unit D, communication processing unit E, display unit F, temperature control unit G, and the like.

雷撃電流計測部Bは、センサ部B1と、第1の演算部としての波高値演算部B2と、第2の演算部としての電荷量演算部B3とを備え、センサ部B1は前記電流センサ201とセンサI/F(インターフェイス)部205とからなっている。また、第1の演算部である波高値演算部B2はピークホールド回路206及び第1のA/D変換部207からなり、第2の演算部である電荷量演算部B3は絶対値回路208及び第2のA/D変換部209からなっている。
ここで、波高値演算部B2及び電荷量演算部B3は、演算処理部Aと共に計測処理部Iを構成している。
なお、センサ部B1及び計測処理部Iの動作については後述する。
The lightning strike current measurement unit B includes a sensor unit B1, a peak value calculation unit B2 as a first calculation unit, and a charge amount calculation unit B3 as a second calculation unit. The sensor unit B1 includes the current sensor 201. And a sensor I / F (interface) unit 205. The peak value calculation unit B2 that is the first calculation unit includes the peak hold circuit 206 and the first A / D conversion unit 207, and the charge amount calculation unit B3 that is the second calculation unit includes the absolute value circuit 208 and the first calculation unit B2. The second A / D conversion unit 209 is included.
Here, the peak value calculation unit B2 and the charge amount calculation unit B3 together with the calculation processing unit A constitute a measurement processing unit I.
In addition, operation | movement of sensor part B1 and the measurement process part I is mentioned later.

データ記憶部Cは、演算処理部Aにより演算し取得した雷撃電流の正負波高値、電荷量、落雷時刻等のデータを記憶媒体としてのメモリカード203に記憶するものである。このデータ記憶部Cでは、メモリカード203に例えば100イベントまで所定のファイル形式でデータを記憶可能とし、データの上書き禁止機能、電源停止時のデータ保存機能も備えている。   The data storage unit C stores data such as the positive / negative peak value of the lightning strike current, the amount of charge, the lightning strike time, and the like calculated and acquired by the arithmetic processing unit A in a memory card 203 as a storage medium. The data storage unit C can store data in a predetermined file format, for example, up to 100 events in the memory card 203, and has a data overwriting prohibiting function and a data saving function when the power is stopped.

時刻計測部Dは、前記GPSアンテナ202が接続されたGPS受信機210を備え、この受信機210はアンテナ202を介して受信したUTC時刻(協定世界時)を基準として高精度な時刻を生成し、時計制御部211を介して演算処理部Aに出力する。
更に時計計測部Dは、秒単位以下の時刻を外部カウンタによりカウントしたり、外部カウンタのリセット機能や、落雷によるトリガ発生時に内部時計及び外部カウンタによる時刻を保存する機能も持っている。
The time measuring unit D includes a GPS receiver 210 to which the GPS antenna 202 is connected. The receiver 210 generates a highly accurate time based on the UTC time (Coordinated Universal Time) received via the antenna 202. And output to the arithmetic processing unit A via the clock control unit 211.
Further, the clock measurement unit D has a function of counting time in seconds or less by an external counter, a function of resetting the external counter, and a function of saving the time by the internal clock and the external counter when a trigger due to lightning strikes.

通信処理部Eは、外部の入出力機器、通信機器と演算処理部Aとの間のシリアル通信を行うものであり、シリアル通信部212により、落雷を判定するトリガレベルの読み出しや設定、装置内部時刻の読み出しや設定、電荷量演算の有効電流値の読み出しや設定、その他装置各部の状態取得等が可能になっている。   The communication processing unit E performs serial communication between an external input / output device, a communication device, and the arithmetic processing unit A. The serial communication unit 212 reads and sets a trigger level for determining a lightning strike, It is possible to read and set the time, read and set the effective current value for charge amount calculation, and obtain the status of each part of the apparatus.

表示部Fは、LED213により、電源の供給状態、演算処理部A等の動作状態、GPS受信機210の受信状態、落雷データの処理状態(トリガの状態)、メモリカード203の有無及び正常異常、メモリカード203の電池やライトプロテクトの状態、メモリカード203内の落雷データの有無等を表示可能である。   The display unit F has an LED 213 to supply power, an operation state of the arithmetic processing unit A, a reception state of the GPS receiver 210, a lightning data processing state (trigger state), the presence / absence of a memory card 203, and a normal abnormality, It is possible to display the battery of the memory card 203, the state of write protection, the presence of lightning strike data in the memory card 203, and the like.

温度制御部Gは、温度センサ214及びヒータ215を備えており、周囲温度の低下に応じてヒータ215に通電することにより、メモリカード203の周囲温度をその動作温度条件の下限値(例えば0℃)以上に制御するものである。
なお、電源部Hは、商用電源を交流/直流変換して直流電源を得るAC/DCコンバータ216を備えており、停電時にも電源供給を可能にするバックアップ用のUPS(無停電電源装置)217をオプション装置として追加可能である。
The temperature control unit G includes a temperature sensor 214 and a heater 215. By energizing the heater 215 according to a decrease in the ambient temperature, the ambient temperature of the memory card 203 is set to a lower limit value (for example, 0 ° C.). ) The above is controlled.
The power supply unit H includes an AC / DC converter 216 that converts commercial power into AC / DC to obtain DC power, and a backup UPS (uninterruptible power supply) 217 that enables power supply even in the event of a power failure. Can be added as an optional device.

次いで、図3は前記センサ部B1の構成を示す回路図である。
このセンサ部B1は、落雷時に鉄塔根元部101を接地側に流れる電流i(t)を電流センサ201により微分電圧信号e(t)として検出し、この信号e(t)を同軸ケーブル204を介してセンサI/F部205に入力することにより、積分回路205a及び出力調整回路205bにて波形整形するものである。
Next, FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the sensor unit B1.
The sensor unit B 1 detects a current i (t) flowing through the tower base 101 to the ground side during a lightning strike as a differential voltage signal e (t) by the current sensor 201, and this signal e (t) is transmitted via the coaxial cable 204. Then, the waveform is shaped by the integration circuit 205a and the output adjustment circuit 205b by being input to the sensor I / F unit 205.

ここで、上記電圧信号e(t)、積分回路205aの出力電圧v(t)、電流センサ201と測定電流経路との相互インダクタンスMは、それぞれ数式1〜3によって表される。
[数式1]
e(t)= M×(di(t)/dt)
[数式2]
v(t)=(M/RC)×i(t)
[数式3]
M=2×10−7×(NS/r)
なお、上記の各数式において、R,Cはそれぞれ積分回路205aの抵抗値及び容量値、Nは電流センサ(ロゴウスキーコイル)の巻数、Sは同じく断面積、rは同じく半径である。
Here, the voltage signal e (t), the output voltage v (t) of the integrating circuit 205a, and the mutual inductance M between the current sensor 201 and the measurement current path are expressed by Expressions 1 to 3, respectively.
[Formula 1]
e (t) = M × (di (t) / dt)
[Formula 2]
v (t) = (M / RC) × i (t)
[Formula 3]
M = 2 × 10 −7 × (NS / r)
In the above equations, R and C are the resistance value and capacitance value of the integrating circuit 205a, N is the number of turns of the current sensor (Rogowski coil), S is the same cross-sectional area, and r is the same radius.

次に、図2における計測処理部Iの動作を中心として本実施形態の動作を説明する。
前述したセンサI/F部205から出力された波形整形後のアナログ電流波形は、波高値演算部B2を構成するピークホールド回路206に入力され、電流波形の正負両極性のピーク値が検出されてホールドされる。このピークホールド値はA/D変換部207により一定周期でディジタル信号に変換され、演算処理部Aに入力される。
演算処理部Aでは、A/D変換部207から入力されたディジタル値が予め設定されたトリガレベルを超えた場合にトリガ発生すなわち落雷発生を判定し、演算時間内における最大値のデータとして取得する。
Next, the operation of the present embodiment will be described focusing on the operation of the measurement processing unit I in FIG.
The analog current waveform after waveform shaping output from the sensor I / F unit 205 described above is input to the peak hold circuit 206 constituting the peak value calculation unit B2, and the positive and negative peak values of the current waveform are detected. Hold. This peak hold value is converted into a digital signal at a constant cycle by the A / D conversion unit 207 and input to the arithmetic processing unit A.
In the arithmetic processing unit A, when the digital value input from the A / D conversion unit 207 exceeds a preset trigger level, the occurrence of a trigger, that is, the occurrence of a lightning strike, is determined and acquired as the maximum value data within the calculation time. .

また、センサ部B1から出力されたアナログ電流波形は、電荷量演算部B3を構成する絶対値回路208にも入力されて絶対値に変換され、A/D変換部209により一定周期でディジタル信号に変換されて演算処理部Aに入力される。
演算処理部Aでは、前記波高値演算部B2によるトリガ発生の判定に応じて、前記A/D変換部209の出力信号を用い、数式4に示す如く演算時間内における電流の絶対値を積算することにより雷撃電流による電荷量Qを演算する。
[数式4]
Q=∫|i(t)|dt
The analog current waveform output from the sensor unit B1 is also input to the absolute value circuit 208 constituting the charge amount calculation unit B3 and converted into an absolute value, and converted into a digital signal by the A / D conversion unit 209 at a constant cycle. The data is converted and input to the arithmetic processing unit A.
In the arithmetic processing unit A, the absolute value of the current within the calculation time is integrated as shown in Equation 4 using the output signal of the A / D conversion unit 209 according to the determination of the occurrence of the trigger by the peak value calculating unit B2. Thus, the charge amount Q due to the lightning strike current is calculated.
[Formula 4]
Q = ∫ | i (t) | dt

同時に演算処理部Aでは、時刻計測部Dから入力されている高精度な時刻を保持しており、トリガ発生時刻(落雷時刻)を正確に特定することが可能である。
これにより、演算処理部Aは、雷撃電流の正負波高値、電荷量、トリガ発生時刻を落雷データとしてデータ記憶部Cに送り、メモリカード203に記憶、保存する。なお、メモリカード203に記憶させるデータには、本計測装置のアドレス、位置情報、落雷回数、装置状態の異常履歴等を含めても良い。
また、メモリカード203の有無や正常異常等の情報は、前述したように表示部Fによって確認できると共に、温度制御部Gの作用により、メモリカード203の動作温度条件を常時適切に維持することが可能である。
落雷データが記憶されたメモリカード203は人手によって回収し、これをノートPC300等に装着して落雷データを収集することにより、各種機器の電流耐量や絶縁設計の検討に役立てることができる。
At the same time, the arithmetic processing unit A holds the highly accurate time input from the time measuring unit D, and can accurately specify the trigger occurrence time (lightning strike time).
Thereby, the arithmetic processing unit A sends the positive and negative peak values of the lightning strike current, the charge amount, and the trigger occurrence time to the data storage unit C as lightning strike data, and stores and stores them in the memory card 203. The data stored in the memory card 203 may include the address of the measurement device, position information, the number of lightning strikes, an abnormality history of the device state, and the like.
In addition, information such as the presence / absence and normal / abnormality of the memory card 203 can be confirmed by the display unit F as described above, and the operating temperature condition of the memory card 203 can be always properly maintained by the action of the temperature control unit G. Is possible.
The memory card 203 storing the lightning strike data is manually collected and attached to the notebook PC 300 or the like to collect the lightning strike data, which can be used for examining the current withstand capability and insulation design of various devices.

なお、図4は、上記実施形態において、所定周波数の雷インパルス電流を流した場合の波高値計測機能を確認した特性図であり、横軸は雷インパルス電流の周波数、縦軸は入出力比(計測電流値/印加電流値)を示している。
この図4から明らかなように、本実施形態では、広い周波数帯域において正負何れの極性の電流に対しても入出力比がほぼ1に近くなっており、印加電流値とほぼ等しい波高値を持つ電流が計測されている。また、図示されていないが、印加電流の周波数を一定としてその大きさを変化させた場合にも、前記入出力比がほぼ1になることが確認されている。
FIG. 4 is a characteristic diagram confirming the crest value measurement function when a lightning impulse current of a predetermined frequency is passed in the above embodiment, where the horizontal axis is the frequency of the lightning impulse current, and the vertical axis is the input / output ratio ( (Measurement current value / applied current value).
As is apparent from FIG. 4, in this embodiment, the input / output ratio is nearly 1 for currents of either positive or negative polarity in a wide frequency band, and has a peak value substantially equal to the applied current value. Current is being measured. Although not shown, it has been confirmed that the input / output ratio is substantially 1 even when the frequency of the applied current is constant and the magnitude thereof is changed.

更に、図5は、本実施形態における電荷量計測機能を確認するために流した雷インパルス電流の波形図であり、図6は、この雷インパルス電流(印加波形)に対する計測値(波高値及び電荷量)を示したものである。
図6から明らかなように、印加波形の電荷量と計測された電荷量とは良く一致しており、本実施形態が良好な電荷量計測機能を有していることが確認された。
Further, FIG. 5 is a waveform diagram of a lightning impulse current flowed to confirm the charge amount measurement function in this embodiment, and FIG. 6 is a measured value (crest value and charge) with respect to this lightning impulse current (applied waveform). Amount).
As is clear from FIG. 6, the charge amount of the applied waveform and the measured charge amount are in good agreement, and it was confirmed that this embodiment has a good charge amount measurement function.

なお、本発明は風力発電設備ばかりでなくロゴウスキーコイル等の電流センサを装着可能な送電鉄塔を始めとして、雷撃電流の波高値や電荷量を計測するべき各種の設備、建造物に適用可能であることはいうまでもない。   The present invention can be applied not only to wind power generation facilities but also to various facilities and buildings that should measure the peak value and charge amount of lightning current, including power transmission towers that can be equipped with current sensors such as Rogowski coils. Needless to say.

本発明の実施形態の全体的な構成図である。1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention. 実施形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an embodiment. 図2におけるセンサ部の構成図である。It is a block diagram of the sensor part in FIG. 実施形態において、所定周波数の雷インパルス電流を流した場合の波高値計測機能を確認した特性図(雷インパルス電流の周波数−入出力比の関係を示す図)である。In an embodiment, it is a characteristic figure (figure showing a relation of frequency-input / output ratio of lightning impulse current) which checked a crest value measurement function at the time of flowing a lightning impulse current of a predetermined frequency. 実施形態において、電荷量計測機能を確認するために流した雷インパルス電流の波形図である。In embodiment, it is a wave form diagram of the lightning impulse current sent in order to confirm an electric charge amount measurement function. 図5の雷インパルス電流を流した場合の計測値(波高値及び電荷量)の説明図である。It is explanatory drawing of the measured value (crest value and electric charge amount) at the time of flowing the lightning impulse current of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100:風力発電設備
101:鉄塔根元部
200A:計測装置本体
201:電流センサ
202:GPSアンテナ
203:メモリカード
204:同軸ケーブル
205:センサI/F部
205a:積分回路
205b:出力調整回路
206:ピークホールド回路
207:A/D変換部
208:絶対値回路
209:A/D変換部
210:GPS受信機
211:時計制御部
212:シリアル通信部
213:LED
214:温度センサ
215:ヒータ
216:AC/DCコンバータ
217:UPS(無停電電源装置)
300:ノートPC
A:演算処理部
B:雷撃電流計測部
B1:センサ部
B2:波高値演算部(第1の演算部)
B3:電荷量演算部(第2の演算部)
C:データ記憶部
D:時刻計測部
E:通信処理部
F:表示部
G:温度制御部
H:電源部
I:計測処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Wind power generation equipment 101: Steel tower base part 200A: Measuring apparatus main body 201: Current sensor 202: GPS antenna 203: Memory card 204: Coaxial cable 205: Sensor I / F part 205a: Integration circuit 205b: Output adjustment circuit 206: Peak Hold circuit 207: A / D conversion unit 208: Absolute value circuit 209: A / D conversion unit 210: GPS receiver 211: Clock control unit 212: Serial communication unit 213: LED
214: Temperature sensor 215: Heater 216: AC / DC converter 217: UPS (uninterruptible power supply)
300: Notebook PC
A: Arithmetic processing part B: Lightning strike current measuring part B1: Sensor part B2: Crest value calculating part (first calculating part)
B3: Charge amount calculation unit (second calculation unit)
C: Data storage unit D: Time measurement unit E: Communication processing unit F: Display unit G: Temperature control unit H: Power supply unit I: Measurement processing unit

Claims (5)

雷撃電流を計測する電流センサと、この電流センサの出力信号波形を整形して出力するセンサインターフェイス部と、を有するセンサ部と、
前記センサインターフェイス部の出力波形が入力されるピークホールド回路と、このピークホールド回路のアナログ出力信号をディジタル信号に変換する第1のA/D変換部と、を有する第1の演算部と、
前記センサインターフェイス部の出力波形が入力される絶対値回路と、この絶対値回路のアナログ出力信号をディジタル信号に変換する第2のA/D変換部と、を有する第2の演算部と、
GPS受信機を用いて高精度に時刻を計測する時刻計測部と、
着脱可能な記憶媒体を有するデータ記憶部と、
第1のA/D変換部の出力値が所定のトリガレベルを超えたときにトリガ発生を判定して第1のA/D変換部の出力値を雷撃電流の波高値として取得すると共に第2のA/D変換部の出力値に基づいて雷撃電流の電荷量を取得し、これらの波高値及び電荷量を前記時刻計測部により計測したトリガ発生時刻と共に前記記憶媒体に記憶させる演算処理部と、
を備えたことを特徴とする雷撃電流計測装置。
A sensor unit having a current sensor that measures a lightning strike current, and a sensor interface unit that shapes and outputs an output signal waveform of the current sensor;
A first hold unit having a peak hold circuit to which an output waveform of the sensor interface unit is input, and a first A / D converter that converts an analog output signal of the peak hold circuit into a digital signal;
A second arithmetic unit having an absolute value circuit to which an output waveform of the sensor interface unit is input, and a second A / D converter that converts an analog output signal of the absolute value circuit into a digital signal;
A time measuring unit that measures the time with high accuracy using a GPS receiver;
A data storage unit having a removable storage medium;
When the output value of the first A / D converter exceeds a predetermined trigger level, the occurrence of a trigger is determined, and the output value of the first A / D converter is acquired as the peak value of the lightning strike current. An arithmetic processing unit that acquires the charge amount of the lightning current based on the output value of the A / D conversion unit and stores the peak value and the charge amount in the storage medium together with the trigger generation time measured by the time measurement unit; ,
A lightning current measuring device comprising:
請求項1に記載した雷撃電流計測装置において、
前記電流センサが、雷撃電流の経路を包囲するように設置されたロゴウスキーコイルであることを特徴とする雷撃電流計測装置。
In the lightning strike current measuring device according to claim 1,
A lightning current measuring apparatus, wherein the current sensor is a Rogowski coil installed so as to surround a lightning current path.
請求項1または2に記載した雷撃電流計測装置において、
前記記憶媒体を所定の動作温度条件に維持するための温度制御部を備えたことを特徴とする雷撃電流計測装置。
In the lightning strike current measuring device according to claim 1 or 2,
A lightning strike current measuring device comprising a temperature control unit for maintaining the storage medium at a predetermined operating temperature condition.
請求項1〜3の何れか1項に記載した雷撃電流計測装置において、
前記記憶媒体がメモリカードであることを特徴とする雷撃電流計測装置。
In the lightning strike current measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The lightning strike current measuring device, wherein the storage medium is a memory card.
請求項1〜4の何れか1項に記載した雷撃電流計測装置において、
前記電流センサを除く全ての構成要素を単一のケースに収納して計測装置本体を構成したことを特徴とする雷撃電流計測装置。
In the lightning strike current measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A lightning strike current measuring device characterized in that a measuring device main body is configured by housing all components except the current sensor in a single case.
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