JP5355344B2 - 落雷電荷評価システム、落雷判定方法、落雷電荷評価方法 - Google Patents
落雷電荷評価システム、落雷判定方法、落雷電荷評価方法 Download PDFInfo
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Description
図1(A)は、落雷が発生した際の電界及び磁界の時間変化(以下、夫々電界波形データ及び磁界波形データという)の一例を示すグラフであり、(B)は、(A)におけるI部を時間軸を拡大して示すグラフである。なお、図中、EW磁界は東西方向の磁界の強度を示し、NS磁界は南北方向の磁界の強度を示す。同図に示すように、落雷発生時には、0.1秒程度の間に、電界波形データに大きな勾配かつ大きな変化量の変化(図に示す例では低下)が生じている。なお、以下、このような波形の大きな勾配で変化した部分をピークという。
したがって、従来の落雷電荷量評価システムのように、電界波形データの変化量及び勾配に基づき落雷の発生の有無を判定する方法では、降雨・降雪時等のノイズで誤作動してしまうという問題があった。
図5は、本発明の一実施形態である落雷電荷評価装置2を含むシステム1の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の落雷電荷評価装置2には、雷放電位置標定装置40と、複数の計測子局10とが接続されている。
一時記憶部31は、データ取得部20が取得した電界波形データ及び磁界波形データを所定の時間分記憶しており、これらデータは常時更新される。
また、落雷位置取得部28は、雷放電位置標定装置40から伝送されてきた落雷位置情報を取得する。
落雷発生時点検知部23は、落雷が発生したと判定した場合には、ピークが現れた場合に、そのピークの発生時点を、落雷発生時点とする。より具体的には、所定の勾配を超える急峻な電界変化が生じた時点を、落雷発生時点とする。
一般に、雷の電荷に関して、雷の有する電荷量Q(C)は次式(1)で表されることが知られている。
図7は、落雷が発生したときの電界及び磁界の波形を、上記図6よりも時間スケールを千倍程度に拡大して示す図である。一般に、落雷は電荷が複数回に分けて地上に放電して起こることが多く、図6に示す電界波形にも、複数回の放電に対応する複数回の変化が生じている。このうち、同図の電界波形に現れる電界変化ΔE1、ΔE2、ΔE3、ΔE5、ΔE6、ΔE7は急峻に立ち上がっており、落雷に伴う電界変化であると判断できる。これに対して、電界変化ΔE4は、比較的小さな緩やかな勾配で電界が上昇することにより生じている。このような緩やかな電界の変化は、ノイズによって生ずることもあり、この電界変化ΔE4は落雷による放電によるものかどうか、電界波形から直ちに判定することは困難である。
表示装置30は、落雷高度算出部30で算出した落雷高度や、落雷電荷算出部27で算出した落雷電荷を表示し、必要に応じて、データ取得部20で取得したデータと、落雷位置取得部28で取得した位置情報も表示する。
常時、計測子局10の電界計測部12及び磁界計測部14が、それぞれ設置された地点での電界及び磁界を測定し、電界及び磁界に応じた電界波形データ及び磁界波形データを落雷電荷量評価装置1へ送信する。そして、落雷電荷量評価装置1は、データ取得部20により電界波形データ及び磁界波形データを取得し、取得された電界波形データ及び磁界波形データは一時記憶部31に一時的に記録され、常時更新される。
また、STEP104において、落雷判定部21によりピークが落雷によるものと判定された場合には、データ読取部22が一時記憶部31より所定の時間長さの電界波形データ及び磁界波形データを読み込む(STEP106)。
次に、リーダ検知部24により、データ読込部22が取得した磁界波形データに基づいて、落雷発生に先行して起こるリーダの発生時点を検知する(STEP110)。
次に、電荷高度算出部26により、リーダ進展時間算出部25で算出されたリーダ進展時間と、リーダ進展速度とに基づいて落雷電荷の高度を算出する(STEP114)。
次に、落雷電荷算出部27は、電荷高度算出部26により算出された落雷電荷の高度と、落雷位置取得部が取得した落雷発生位置と、データ読込部22が一時記憶部31から読み込んだ電界波形データとに基づいて落雷電荷量を算出する(STEP118)。
10 計測子局 12 電界計測部
14 磁界計測部 20 データ取得部
21 落雷判定部 22 データ読込部
23 落雷発生時点検知部 24 リーダ検知部
25 リーダ進展時間算出部 26 電荷高度算出部
27 落雷電荷算出部 28 落雷位置取得部
30 表示装置 31 一時記憶部
40 雷放電位置標定装置
Claims (3)
- 落雷発生時の落雷電荷を算出する落雷電荷評価システムであって、
測定対象地点における電界及び磁界の時間変化を示す電界波形データ及び磁界波形データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された電界波形データ又は磁界波形データに所定の勾配以上の変化が観測されると、前記変化を含む所定期間の前記電界波形データ及び磁界波形データの相関係数を算出し、前記算出した相関係数の絶対値が所定の基準相関係数よりも大きい場合には、前記変化が落雷によるものであると判定する落雷判定手段と、
前記落雷判定手段により前記変化が落雷によるものであると判定された場合に、前記電界波形データ及び磁界波形データに基づき、落雷電荷を算出する落雷電荷算出手段とを備えることを特徴とする落雷電荷評価システム。 - 電界及び磁界の時間変化を示す電界波形データ及び磁界波形データにおける所定の勾配以上の変化が落雷によるものか否かを判定する方法であって、
前記変化を含む所定期間における前記落雷波形データ及び磁界波形データの相関係数を算出し、
前記算出した相関係数の絶対値が所定の基準相関係数よりも大きい場合には、前記変化が落雷によるものであると判定することを特徴とする落雷判定方法。 - 落雷発生時の落雷電荷を算出する落雷電荷評価方法であって、
測定対象地点における電界及び磁界の時間変化を示す電界波形データ及び磁界波形データを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップにおいて取得した電界波形データ又は磁界波形データに所定の勾配以上の変化が観測されると、前記変化を含む所定期間の前記電界波形データ及び磁界波形データの相関係数を算出し、前記算出した相関係数の絶対値が所定の基準相関係数よりも大きい場合には、前記変化が落雷によるものであると判定する落雷判定ステップと、
前記落雷判定ステップにおいて、前記変化が落雷によるものであると判定された場合に、前記電界波形データ及び磁界波形データに基づき、落雷電荷を算出する落雷電荷算出ステップとを備えることを特徴とする落雷電荷評価方法。
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