JP2011038996A - 電流検出器、及びそれを備えた測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】電線に対する取り付け作業に優れる電流検出器を提供することを課題とする。
【解決手段】絶縁材料からなり、かつ計測対象の電線Ｌに沿って延びる螺旋形状をなす芯材５１と、前記芯材５１に巻回巻きされ全体が螺旋形状をなすロゴスキーコイル５５とを備えた電流検出器５０と、電流検出器５０の出力するデータをデータ処理する測定器本体６０とを備える。この発明では、ロゴスキーコイル５５が螺旋形状をしている。そのため、架空電線Ｌに対して単に巻くだけで、これを取り付けることが可能であり、活線作業用の皮手袋などしている状況であっても片手で行うことができるので、組み付け作業性がよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロゴスキーコイルを使用した電流検出器、及びそれを備えた測定器に関する。

送電線や配電線を流れる比較的大電流の電流を非接触で図る電流検出器の一例として、ロゴスキーコイル（空芯コイル）を用いた環状の検出器がある。このものは、検出器の内孔に電線を貫通させ、内孔を貫通する電流の作る磁界の変化をコイルにより検出するものである（特許文献１）。尚、ロゴスキーコイル（空芯コイル）は鉄心を備えるものに比して、ダイナミックレンジが広く、又軽量であるというメリットがある。

ところで、検出器は電線への取り付けのため周方向の一部に電線を通すための隙間が必要である。しかし、周方向の一部が開いていると、検出精度が低下する。この種を課題を解決するものとして下記特許文献２のものがある。このものは、検出部２０の一方端にソケット型保持部材１３を設ける一方、他方端にプラグ型保持部材１２を設けている。

そして、電線への装着時にはプラグ型保持部材１２をソケット型保持部材１３から外し、両間に出来た隙間から電線を内孔に通し、電線挿通後、プラグ型保持部材１２をソケット型保持部材１３に係合させることで両端面の接合状態を維持し、検出部２０に隙間が出来ないようにしている。

特開２００３−５０２５４号公報 特開２００６−３２９８２６号公報（図１、図２参照）

しかし、計測対象が例えば、架空線である場合には、上記のような係合作業を空中で行う必要があり、作業性が悪い。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電線に対する取り付け作業に優れる電流検出器を提供することを目的とする。

本発明の電流検出器は、絶縁材料からなり、かつ計測対象の電線に沿って延びる螺旋形状をなす芯材と、前記芯材に巻回され、全体が螺旋形状をなすロゴスキーコイルと、を備える。本発明の測定器は、本発明の電流検出器と、前記電流検出器の出力するデータをデータ処理する測定器本体とを備える。

本発明によれば、電流検出器を電線に簡単に装着できるので、取り付け作業性がよい。

本発明の一実施形態に係る測定器を架空電線に取り付けた状態を示す斜視図 外皮を外した電流検出部の斜視図 電流検出部の構造を示す図 測定器の正面図 下ケーシングの平面図 図５中のＡ−Ａ線断面図 下ケーシングの側面図 バッテリユニットの側面図 バッテリユニットの正面図 落下規制部材の側面図 バッテリユニットの平面図 バッテリユニットに回路基板を搭載した状態を示す図 測定器の平面図（上ケーシングを取り外した状態を示す） 図１３中のＢ−Ｂ線断面図 測定器の電気的構成を示すブロック図 測定器の組み付け手順を示す図 測定器の組み付け手順を示す図 測定器の組み付け手順を示す図 電流検出部の断面図

本発明の一実施形態を図１ないし図１９によって説明する。
本測定器４０は架空電線Ｌを流れる電流を計測する電流測定器であって、測定器４０の全体を架空電線Ｌに対して直接取付できるようにしたものである。尚、以下の説明において、前後方向とは、架空電線Ｌに沿った方向（図１の左手前側を前側、図１の右奥側を後側）として説明を行う。また、前後方向に直交する方向を幅方向として説明する。

図１は測定器の斜視図、図２は外皮を外した電流検出部の斜視図である。本測定器４０は、電流検出部５０と、測定器本体６０とを備える。電流測定部５０は、測定器本体６０の後部側に取り付けられている。係る電流測定部５０は、芯材５１とロゴスキーコイル５５とを備えている。

芯材５１はプラスチック等の絶縁材（この実施形態では、ＡＢＳ樹脂）からなる。芯材５１は図２に示すように、架空電線Ｌに沿って螺旋状に延びており、撓み可能とされている。係る芯材５１の内径は架空電線Ｌの外形とほぼ等しくなっており、内部は架空電線Ｌを通す電線通路となっている。

図２に示すように、芯材５１には、コイル線５６が巻回されている。コイル線５６は、芯材５１の基端から先端に向けて一定のピッチで巻かれている。そして、コイル線５６は、図３に示すように芯材５１の先端側に達したところで、基端側に向かって戻されており（戻り線５７）、芯材５１の基端からコイル線５６の始端５６Ａ、終端５６Ｂの両端部が引き出されている。

このように、コイル線５６はロゴスキーコイル５５を構成しており、その形状は芯材５１の形状に倣って全体が螺旋形状をしている。尚、ロゴスキーコイルとは、戻し線を持った空芯コイルのことを言う。

また、ロゴスキーコイル５５を巻回してなる芯材５１の外周には、外皮として絶縁テープが巻かれており、架空電線Ｌとの間を絶縁する機能を果たしている。そして、芯材５１の先端にはシリコーンなどのシール材（不図示）が埋め合わされており、先端から雨滴などの水分がコイル５５側に滲み込まないようになっている。

上記電流検出部５０の基端は、測定器本体６０の下ケーシング６１に設けられた通し穴６１Ａを通じて、測定器本体６０の内部に引き込まれており、ロゴスキーコイル５５のコイル端部（始端５６Ａ、終端５６Ｂ）が回路基板１２０の備える入力端子１２１、１２２に電気的に接続される構成となっている。

次に、測定器本体６０について説明する。測定器本体６０は、円柱形状をなすケーシングＵを備える。ケーシングＵは上下に２分割されており、下ケーシング６１と、上ケーシング１３１とから構成されている。これら両ケーシング６１、１３１は共に、合成樹脂（高密度ポリエチレン）からなる。

また、下ケーシング６１には図１に示すように、下方に開放する電線挿通溝６５が形成されている。係る電線挿通溝６５は下ケーシング６１の前後両端面６２、６３を貫通しており、下ケーシング６１の全長に亘って形成されている。この電線挿通溝６５の溝幅は、計測対象となる架空電線Ｌを隙間なく嵌合させるサイズとしてあり、架空電線Ｌを下から挿通することができる。

そして、下ケーシング６１の前後両端面６２、６３には、電線挿通溝６５の溝上端部に位置して、電線ロック部７５が設けられている。電線ロック部７５は、ヒンジを軸に回転可能とされたロックバー７６、ロックバー７６の相手となるホルダ７７とを備える。ホルダ７７は下向きに開口すると共に、抜け止め用のボルト７８を備えている。

以上のことから、ロックバー７６を電線挿通溝６５を横切るように水平に起こしてホルダ７７にセットした後、ボルト７８をねじ込んでやると、ロックバー７６がホルダ７７に固定される。これにより、ロックバー７６が電線挿通溝６５を閉止して、溝内の架空電線Ｌが抜け止めされる構成となっている。

さて、図５、図６に示すように下ケーシング６１の幅方向の中央には、仕切り部６８が設けてられている。この仕切り部６８は、前後方向に沿って水平に延びている。仕切り部６８の前後の両部は、図７に示すように一段高くなっており、そこは座面部６９Ｆ、６９Ｒとなっている。

また、図５に示すように、下ケーシング６１の内部空間は、仕切り部６８により２室に区画している。仕切られた２室はバッテリ収容室７１、７２となっており、そこには、バッテリユニット８０の２基のバッテリ８１、８２が装着されるようになっている。

バッテリユニット８０は図８、図９に示すように、２基のバッテリ８１、８２と、落下防止部材９０と、押さえプレート１００、１１０からなる。２基のバッテリ８１、８２は同一のものであり、前後方向に長い縦長な直方体形状をなしている。

落下防止部材９０はバッテリ８１、８２の地表への落下を防止する機能を担うものであって、金属製である。落下防止部材９０は、図９に示すように、幅方向の中央部に電線受入部９７を設け、その左右両側に電源取付部９１、９２を設けている。

電線受入部９７は、下向きに開放すると共に、前後方向に貫通している。この電線受入部９７は仕切り部６８の外面側に重ねて装着されるようになっており、電線挿通溝６５に挿通された架空電線Ｌはそれと同時に、この電線受入部９７に対して差し込まれる構成となっている。

また、図１０には、落下防止部材９０の側面図を示してある。同図に示すように、電線受入部９７の側壁９７Ｂの中央部には、開口９７Ｃが形成されている。また、電線受入部９７の天井壁９７Ａの前後両端は各々、前後に延設している。この延設した先の部分はクランク状に折れ曲がっており、そこは、取付部９８Ｆ、９８Ｒとなっている。この取付部９８Ｆ、９８Ｒは下ケーシング６１に形成された座面部６９Ｆ、６９Ｒの相手となっている。

電源取付部９１、９２は平面方向から見たときの形状が、バッテリ８１、８２の底面より一回り大きな形状の矩形型をしている。そして、電源取付部９１、９２の周囲３方（具体的には、前端、後端、側端）には、図８、図９に示すように上向きに折れ曲がるバッテリ保持片９３、９４Ｆ、９４Ｒが設けられている。

このバッテリ保持片９３、９４Ｆ、９４Ｒは、各電源取付部９１、９２に装着されたバッテリ８１、８２の周囲をガードして、バッテリ８１、８２を平面方向について位置規制する機能を発揮するものである。尚、上記の落下防止部材９０は、一枚の金属鋼板をプレス加工して成形することが可能である。

押さえプレート１００、１１０は、落下防止部材９０と同様に、金属製である。この押さえプレート１００、１１０は２基のバッテリ８１、８２に対応して２枚設けられている。

図９に示すように、電源取付部９１のバッテリ保持片９４Ｆ、９４Ｒの先端に、フランジ部９５が形成される一方、押さえプレート１００にもフランジ部１０５が形成してある。これにより、両フランジ部９５、１０５を重ねた後、螺子で両フランジ部を結合することで、落下防止部材９０に押さえプレート１００を固定でき、もって、電源取付部９１にバッテリ８１が固定される構成となっている。

同様、電源取付部９２のバッテリ保持片９４Ｆ、９４Ｒの先端にもフランジ部９６が形成される一方、押さえプレート１１０にも、フランジ部１１６が形成してある。そのため、両フランジ部９６、１１６を重ねた後、螺子で結合することで、落下防止部材９０に押さえプレート１１０を固定でき、もって、電源取付部９２にバッテリ８２が固定される構成となっている。

また、各押さえプレート１００、１１０の前後両端部には、６角スペーサＳがそれぞれ立設されている。これら４つの６角スペーサＳは、回路基板１２０の４隅の下面を下支えするものである。回路基板１２０は、プリント基板上に電子部品Ｂを実装したものである。

この回路基板１２０の４隅にはビス孔が形成されており、螺子をビス孔に通して６角スペーサに螺子締めすることで、バッテリユニット８０上に回路基板１２０を固定できる構成となっている（図１２参照）。

そして、電線受入部９７を、下ケーシング６１の仕切り部６８の外面側に重ねるように取付されると、回路基板１２０を搭載したバッテリユニット８０が、図１３、図１４に示すように、下ケーシング６１に収容されるようになっている。具体的には、下ケーシング６１のバッテリ収容室７１にバッテリ８１が収容され、バッテリ収容室７２にバッテリ８２が収容される。

また、このときには、落下防止部材９０の前側の取付部９８Ｆが、下ケーシング６１に形成された前側の座面部６９Ｆに重なり、又後側の取付部９８Ｒが、下ケーシング６１に形成された後側の座面部６９Ｒに重なる。そのため、前後の取付部９８Ｆ、９８Ｒを対応する座面部６９Ｆ、６９Ｒに螺子止めすることで、バッテリユニット８０の全体を下ケーシング６１に固定できる構成となっている。

そして、バッテリユニット８０の取付後、下ケーシング６１に上ケーシング１３１を被せて蓋をすると、図１、図２に示すように、両ケーシング６１、１６１が隙間なく閉じた状態になり、ケーシングＵが密閉される構造となっている。

尚、本実施形態のものは、上ケーシング１３１は、下ケーシング６１に対して螺子で４点締めされるようになっている。また、両ケーシング６１、１３１の合わせ部分に、ゴムパッキンなどを設けられておくと、ケーシングＵを気密状態に保持できるので好ましい。

さて、既に説明したように、下ケーシング６１には、下方に開放する電線挿通溝６５が形成されており、そこに、架空電線Ｌを挿通できるようになっている。そして、係る電線挿通溝６５の溝上端部６５Ａは、図１４に示すように、測定器本体６０の重心位置Ｇよりも上側の位置に設定されている。バッテリ８１、８２との関係でいえば、バッテリ８１、８２の上端部付近の位置に設定してある。

このような構成とすることで、図１４に示すように、電線Ｌの中心位置に比べて測定器４０の重心位置Ｇが下側になる。しかも、搭載された２基のバッテリ８１、８２は、電線挿通溝６５の両側に振り分けられている。そのため、測定器４０の全体を架空電線Ｌに吊り下げた状態にしたとき、測定器４０の姿勢が安定し、風などが吹いても、電線Ｌを軸として測定器４０が回転せず、回路基板１２０が常に上側を向く状態となる。

次に、測定器４０の電気的構成を、図１５を参照して簡単に説明する。
測定器４０は、大まかに言えば、ロゴスキーコイル５５と、回路基板１２０上に実装される処理回路１５０とから構成されている。処理回路１５０は、積分回路１５３、ＣＰＵ１５１、出力部１５５、ＦｌａｓｈＲＯＭ１６５、ＥＥＰＲＯＭ１６３、電源ＩＣ１６１、バッテリ８１、８２から構成されている。

そして、ロゴスキーコイル５５の出力電圧は、積分回路１５３に取り込まれて、積分された後、Ａ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１５１に入力されるようになっている。ＣＰＵ１５１は内蔵ＲＯＭ（図略）に記憶されたプログラムに基づいて動作し、入力されるロゴスキーコイル５５の出力電圧から架空電線Ｌの電流値（具体的には、平均値、最大値、最小値）を、一定のインターバルを空けて連続して演算する。

そして、演算した各回の電流値（具体的には、平均値、最大値、最小値）を、ＥＥＰＲＯＭ１６３に記憶させると共に、電流値が予め定めた許容範囲から外れた場合など、データに異常があれば、そのときの電流波形を、ＦｌａｓｈＲＯＭ１６５に記憶させるようになっている。

尚、これら処理回路を構成する各電子部品１５１、１５３、１５５、１６３、１６５への電源供給はバッテリ８１、８２を通じて行われており、数週間から１ヶ月程度はバッテリ交換することなく、電流値を連続測定できるようになっている。

また、出力部（ＲＳ２３２Ｃポートなど）１５５は、パソコンなどの外部機器に対する接続を行うものである。本実施形態では、測定器４０を架空電線Ｌから取り外した後、出力部１５５に通信ケーブル（不図示）を接続することで、ＥＥＰＲＯＭ１６３、ＦｌａｓｈＲＯＭ１６５に記憶したデータを読み出せるようになっている。

次に、上記した測定器４０の架空電線Ｌに対する取り付け手順について説明する。尚、ここでは、測定器４０を取り付ける作業者は、高所作業車により既に架空電線Ｌの高さまで移動した状態にあるものとして説明を行う。また、測定器４０の電線ロック部７５はロックが解除した状態にあるものとする。

測定器４０を架空電線Ｌに取り付けるには、まず、取り付け対象となる架空電線Ｌに対して電線挿通溝６５の向きを合わせつつ、架空電線Ｌの上側に測定器４０をセットしてやる。その後、図１６に示すように、電線挿通溝６５に架空電線Ｌを通しながら、測定器４０をゆっくりと降ろし、架空電線Ｌに被せてやる。

やがて、図１７に示すように、架空電線Ｌが電線挿通溝６５の溝上端部６５Ａに達し、測定器本体６０は架空電線Ｌ上に乗った状態となる。そのため、後は、測定器本体６０から手を離しても、測定器本体６０が電線Ｌから外れ落ちることはない。

そして、測定器本体６０を架空電線Ｌに乗せることが出来たら、次に、電流検出部５０を手で持って、図１８に示すように、架空電線Ｌに対して巻きつけてやる。これを行うと電流検出部５０は架空電線Ｌに対して螺旋状に巻かれた状態となる。一旦螺旋状に巻かれると、それを強制的に解かない限り、電流検出部５０は架空電線Ｌへの取り付け状態を維持する。

あとは、自重により垂れた状態にあるロックバー７６を、ヒンジを軸に回転させてホルダ７７内に収めた後、ボルト７８を締めこんで、ロックバー７６を水平姿勢に固定してやる。これを行うと、電線挿通溝６５がロックバー７６により閉止されて、溝内に架空電線Ｌが抜け止めされる。

そして、上記ロック作業を測定器４０の前後両側に対してそれぞれ行うと、架空電線Ｌに対して測定器本体６０の前後２箇所が固定された状態となる。かくして、電流検出部５０、測定器本体６０の双方が架空電線Ｌに固定された状態となり、測定器４０の取り付け作業は完了する。

このように本測定器４０は、測定器本体６０に電線挿通溝６５を設けてあり、電線挿通溝６５に架空電線Ｌを通せば、測定器４０は架空電線Ｌに乗った状態となる。そのため、電流検出部５０の取り付け作業を行うとき、測定器本体６０を手で押さえておく必要がなく、電流検出部５０の取り付け作業が行い易い。しかも、電流検出部５０の取り付けは、架空電線Ｌに対して単に巻くだけでよく、活線作業用の皮手袋などしている状況であっても片手で行うことができるので、組み付け作業性がよい。

また、本測定器４０は測定器本体６０の全体を、測定対象の架空電線Ｌに固定できる。そのため、取り付け場所を、比較的自由に選ぶことができ、使い勝手がよい。

そして、本実施形態では、ロゴスキーコイル５５を螺旋形状にしている。そのため、架空電線Ｌの断面方向において、ロゴスキーコイル５５の形状は、図１９に示すように環状（閉じた形状）になる。しかも、単なる環状の場合に比べて、巻き数自体が増えるから、ロゴスキーコイル５５の出力電圧が通常のそれに比べて高くなる。そのため、架空電線Ｌの電流値を高精度に測定することが可能となる。

また、従前の構成に比べてコイル５５の全長自体は長くなるものの、ソケット型保持部材１３やプラグ型保持部材１２といったコイル端を固定するための部材を廃止できるので、部品点数が削減できコストメリットがある。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、ロゴスキーコイル５５を利用した測定器の一例として、架空電線Ｌに一体的に取り付けられるものを例示したが、測定対象は架空電線Ｌに限定されるものではなく、電流の検出に使用するものであれば、無論適用可能である。

（２）上記実施形態では、電流測定部５０を構成する芯材５１として、内径を架空電線Ｌの外形とほぼ等しく設定したものを例示した。芯材５１は架空電線Ｌに対して巻きつけ可能なものであればよく、例えば、内径を架空電線Ｌの外形より小さく設定して、芯材５１を架空電線Ｌに対して干渉気味に巻きつけることも可能である。また、この他にも、電線との間にアタッチメントを挿入して、組み付けを行うことが可能であり、このようにすることで、線径が異なる電線に対して、電流測定部５０を共通使用することが可能となる。

４０…測定器
５０…電流検出部（本発明の「電流検出器」に相当）
５１…芯材
５５…ロゴスキーコイル
６０…測定器本体
６１…下ケーシング
７１、７２…バッテリ収容室
８１、８２…バッテリ
９０…落下防止部材
９１、９２…電源取り付け部
９７…電線受入部
１２０…回路基板
Ｌ…架空電線

Claims (2)

1. 絶縁材料からなり、かつ計測対象の電線に沿って延びる螺旋形状をなす芯材と、
   前記芯材に巻回され全体が螺旋形状をなすロゴスキーコイルとを備える電流検出器。
2. 請求項１に記載の電流検出器と、
   前記電流検出器の出力するデータをデータ処理する測定器本体とを備える測定器。

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