JP6537467B2 - 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム - Google Patents

落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP6537467B2
JP6537467B2 JP2016063181A JP2016063181A JP6537467B2 JP 6537467 B2 JP6537467 B2 JP 6537467B2 JP 2016063181 A JP2016063181 A JP 2016063181A JP 2016063181 A JP2016063181 A JP 2016063181A JP 6537467 B2 JP6537467 B2 JP 6537467B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
peak
lightning strike
electric field
lightning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016063181A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017181039A (ja
Inventor
幹久 齋藤
幹久 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP2016063181A priority Critical patent/JP6537467B2/ja
Publication of JP2017181039A publication Critical patent/JP2017181039A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6537467B2 publication Critical patent/JP6537467B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)

Description

本発明は、落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値及び電流峻度を推定する技術に関する。
なお、本発明では、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値や電流峻度のことを落雷電流特性値とも言う。
送配電設備や発変電設備には、落雷時でも運用を継続することができるように各種の雷保護装置が取り付けられている。そして、これらの雷保護装置がどの程度のピーク電流，電流峻度，及び多重度に耐えられれば良いかを明らかにすることは、雷害対策としての万全を期す上で、また、耐雷設計の合理化を実現するために、非常に重要である。
落雷に伴って放射される電流のピーク電流値の推定では、従来、まず落雷に伴う電界又は磁界の変化を大地で観測することによって得られた電界又は磁界のデータから落雷点を推定し、次に推定された落雷点と電界又は磁界の観測地点との間の距離並びに観測された電界波形又は磁界波形のピーク強度からピーク電流値が推定されるという手順がとられる（例えば、非特許文献１）。この手順は、一般的に市販されている落雷位置標定システム（ＬＬＳ(Ｌightning Ｌocation Ｓystem の略)とも呼ばれる）でも同様である。また、電流峻度も、観測された電界波形又は磁界波形と推定されたピーク電流値とから推定される。
石井勝「雷放電の位置標定」，東京大学生産技術研究所，生産研究 ３９巻１２号，ｐｐ．４８９−４９６，１９８７年
しかしながら、従来の方法では、推定されるピーク電流値及び電流峻度の誤差が大きく、雷保護装置の耐雷設計の合理化の検討・実現に対して有用なデータを集めることが困難であるという問題がある。これは、ピーク電流値を推定するためには落雷に伴って放射される電界波形又は磁界波形のピーク強度を正確に観測する必要があるが、従来の方法（一般的に市販されている落雷位置標定システムを含む）では電界波形又は磁界波形が大地を伝播してくるときに波形が変歪してしまうために正確なピーク強度を知ることが難しいということに起因している。なお、従来の落雷位置標定システムでは、落雷点と観測地点との間の距離が一般的には概ね１００〜６００ ｋｍ 程度である。補正をすることも可能ではあるものの、この補正の度合いは落雷の電流波形，大地の導電率，地形，雷放電路の形状，及び雷電流速度などを全て考慮する必要があり、現実には非常に困難である。
そこで、本発明は、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することができる落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するため、本発明の落雷電流特性値の推定方法は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とが用いられて、落雷電流のピーク電流値が推定される際に、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられるようにしている。
また、本発明の落雷電流特性値の推定装置は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定する推定部を有し、当該推定部が、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみを用いるようにしている。
また、本発明の落雷電流特性値の推定プログラムは、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定する処理をコンピュータに行わせ、当該推定処理において、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられるようにしている。
したがって、これらの落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによると、落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点の観測データのみが用いられるようにしているので、落雷の電流波形，大地の導電率，及び地形に纏わる個別の状況が落雷電流のピーク電流値の推定に与える影響が抑制される。
なお、落雷点からの最小距離を２０ ｋｍ としたのは、伝播距離が２０ ｋｍ 未満では、静電界及び誘導成分の影響が残り、電磁界変化波形の様相が２０ ｋｍ 以上遠方とは異なる可能性が高いという本発明者の知見による。なお、２０ ｋｍ 以上遠方では、完全導体の大地を伝播した場合はほぼ相似となり、強度のみが距離に反比例して変化する。
本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムは、第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された若しくは推定された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐiを含む数式１が用いられて落雷電流のピーク電流値Ｉpeakが算定されるようにしても良い。この場合には、大地伝播補正係数Ｐiが考慮されるので、落雷電流のピーク電流値が一層精度良く推定される。
［数１］ Ｉpeak ＝ Ｐi・Ａ・Ｍ・(−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
ここに、 Ｉpeak：ピーク電流値，
Ｐi：大地伝播補正係数，
Ａ：傾斜補正係数（但し、１でも良い），
Ｍ：モデル補正係数（但し、１でも良い），
Ｄ：落雷点と観測点との間の水平距離，
Ｅpeak：垂直電界ピーク値，
ｖ：伝送線路上の電流波進行速度，
ε0：真空の誘電率，
ｃ：光速，
π：円周率 をそれぞれ表す。
また、本発明の落雷電流特性値の推定方法は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とが用いられて、落雷電流の電流峻度が推定される際に、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられるようにしている。
また、本発明の落雷電流特性値の推定装置は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する推定部を有し、当該推定部が、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみを用いるようにしている。
また、本発明の落雷電流特性値の推定プログラムは、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する処理をコンピュータに行わせ、当該推定処理において、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられるようにしている。
したがって、これらの落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによると、落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点の観測データのみが用いられるようにしているので、落雷の電流波形，大地の導電率，及び地形に纏わる個別の状況が落雷電流の電流峻度の推定に与える影響が抑制される。
また、本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムは、第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐsを含む数式２が用いられて落雷電流の電流峻度Ｓが算定されるようにしても良い。この場合には、大地伝播補正係数Ｐsが考慮されるので、落雷電流の電流峻度が一層精度良く推定される。
［数２］ Ｓ ＝ ０．８・Ｉpeak／(Ｐs・Ｔ10-90%)
ここに、 Ｓ：電流峻度，
Ｉpeak：ピーク電流値，
Ｐs：大地伝播補正係数，
Ｔ10-90%：電界変化波形から推測された１０％−９０％立ち上がり時間
をそれぞれ表す。
本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによれば、落雷の電流波形，大地の導電率，及び地形に纏わる個別の状況が落雷電流のピーク電流値や電流峻度の推定に与える影響を小さくすることができ、したがって落雷電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することが可能になる。
そして、本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによれば、落雷電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することが可能になるので、雷保護装置がどの程度のピーク電流や電流峻度に耐えられれば良いかを信頼性の高い設計仕様の指針として定量的に示すことが可能になる。また、これらのデータを蓄積することにより、設計仕様上の耐雷性能を高める必要がある地域を抽出することができ、このデータを元に合理的な耐雷設計及び保守の頻度などを決定することが可能になる。
本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムは、大地伝播補正係数を考慮するようにした場合には、落雷電流のピーク電流値や電流峻度を一層精度良く推定することが可能になるので、落雷電流特性値の推定手法としての信頼性の向上が可能になる。
本発明の落雷電流特性値の推定方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。 実施形態の落雷電流特性値の推定方法を落雷電流特性値の推定プログラムを用いて実施する場合の当該プログラムによって実現される落雷電流特性値の推定装置の機能ブロック図である。 複数の観測点（観測機器）の配置の仕方の一例を説明すると共に、観測点と落雷点との間の関係を説明する図である。
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図３に、本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムの実施形態の一例を示す。
本実施形態の落雷電流特性値の推定方法は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）とが用いられて、落雷電流のピーク電流値が推定される（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４）際に、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられる（Ｓ３）ようにしている（図１参照）。
本実施形態の落雷電流特性値の推定装置は、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定するピーク推定部１１ｃを有し、当該ピーク推定部１１ｃが、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみを用いるようにしている。
本実施形態の落雷電流特性値の推定方法は、また、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）とが用いられて、落雷電流の電流峻度が推定される（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５）際に、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみが用いられる（Ｓ３）ようにしている（図１参照）。
本実施形態の落雷電流特性値の推定装置は、また、電界の観測点と落雷点との間の距離と、観測点で観測された電界（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する峻度推定部１１ｄを有し、当該峻度推定部１１ｄが、電界の変化が観測された観測点のうち落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点で観測された電界のみを用いるようにしている。
上記落雷電流特性値の推定方法及び落雷電流特性値の推定装置は、落雷電流特性値の推定プログラムがコンピュータ上で実行されることによっても実施・実現され得る。ここでは、落雷電流特性値の推定プログラムがコンピュータ上で実行されることによって落雷電流特性値の推定方法が実施されると共に落雷電流特性値の推定装置が実現される場合を説明する。
本実施形態の落雷電流特性値の推定プログラム１７を実行するためのコンピュータ１０（本実施形態では、落雷電流特性値の推定装置１０でもある）の全体構成を図２に示す。
このコンピュータ１０（落雷電流特性値の推定装置１０）は制御部１１，記憶部１２，入力部１３，表示部１４，及びメモリ１５を備え、これらが相互にバス等の信号回線によって接続されている。
制御部１１は、記憶部１２に記憶されている落雷電流特性値の推定プログラム１７に従ってコンピュータ１０全体の制御並びに落雷電流特性値の推定に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。
記憶部１２は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
入力部１３は、少なくとも作業者の命令や種々の情報を制御部１１に与えるためのインターフェイス（即ち、情報入力の仕組み）であり、例えばキーボードやマウスである。なお、例えばキーボードとマウスとの両方のように複数種類のインターフェイスを入力部１３として有するようにしても良い。
表示部１４は、制御部１１の制御によって文字や図形或いは画像等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
メモリ１５は、制御部１１が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ(Ｒandom Ａccess Ｍemory の略)である。
また、コンピュータ１０に、必要に応じ、当該コンピュータ１０との間でデータや制御指令等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように、バスや広域ネットワーク回線等の信号回線により、データサーバ１８が接続されるようにしても良い。
そして、コンピュータ１０（以下、「落雷電流特性値の推定装置１０」と呼ぶ）の制御部１１には、落雷電流特性値の推定プログラム１７が実行されることにより、落雷点の水平位置を特定する処理を行う水平位置特定部１１ａと、落雷点と観測点との間の水平距離が２０ ｋｍ 以上且つ５０ ｋｍ 以下になっている観測点を抽出する処理を行うデータ選択部１１ｂと、観測点と落雷点との間の水平距離と、データ選択部１１ｂによって抽出された観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定する処理を行うピーク推定部１１ｃと、観測点と落雷点との間の水平距離と、データ選択部１１ｂによって抽出された観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する処理を行う峻度推定部１１ｄとが構成される。
そして、落雷電流特性値の推定方法の実施の手順として、まず、電界の観測が行われる（Ｓ１）。
このＳ１の処理としての電界の観測は、落雷に伴う電界の時間変化を検出するために行われる。
電界の観測は、例えば、ファーストアンテナと呼ばれる観測機器が用いて行われる。具体的には例えば、落雷位置標定システム（ＬＬＳ(Ｌightning Ｌocation Ｓystem の略)とも呼ばれる）によって行われるようにしても良い。
電界の観測は、例えば、複数の観測点で、言い換えると、離間して設置された複数の観測機器により、行われる。観測点の個数や観測点相互の間隔は、特定の個数・間隔に限定されるものではなく、例えば観測機器の感度（即ち、落雷に伴う電界変化の観測が可能な範囲）などが勘案されると共に落雷の検出や落雷に伴う落雷電流特性値の推定が必要とされる範囲をカバーするために必要とされる個数及び相互の間隔が考慮された上で、適当な個数・間隔に適宜設定される。
具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、観測機器の感度が、ピーク電流値の絶対値が数 ｋＡ（具体的には例えば、−３ｋＡ程度）の落雷（第一雷撃，後続雷撃）に伴う電界変化が観測可能な水平距離が最大で４０〜５０ ｋｍ 程度である場合に、図３に示すように、複数の観測点１Ａ乃至１Ｅが、相互の間隔が５０ ｋｍ 程度で、三角グリッドを形成するように（言い換えると、三角グリッドの交点(頂点)位置に）配置されることが考えられる。なお、図３に示す観測点のうち観測点１Ａ，１Ｂ，及び１Ｃのみが配置されて三角形の観測領域が一つのみ設定されるようにしても勿論良く、或いは、更に多くの三角形の観測領域が連接して設定されるようにしても良い。
各観測点の水平位置は、例えばファーストアンテナ等の観測機器の設置地点の位置であり、既知である。各観測点の水平位置に関する位置座標データは、例えば、観測点毎の識別子と当該観測点の水平位置座標（ｘo，ｙo）との組み合わせデータが記録されたデータファイルとして、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存される。
電界の観測の結果は、所定の周波数帯域（例えば、数 ＭＨｚ 〜数 ｋＨｚ の周波数帯域）における電界の時間変化波形を把握し得るデータとして整理され、具体的には例えば電界変化波形の時系列データとして整理される。
電界の観測結果としての観測データは、例えば、観測点毎のデータファイルとして、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存される。
また、Ｓ２以降の処理は、例えば、観測点において落雷が検出されたことをトリガーとして即時的に（言い換えると、落雷のたびに）行われるようにしても良く、或いは、所定の期間に亙って観測データが保存された上で前記所定の期間分の観測データについて纏めて行われるようにしても良い。
なお、落雷が発生したことを検出する手法は、本発明においては要点ではなく、例えば電界変化波形の形状に基づいて落雷の発生を検出し得る既存の若しくは新規の手法が用いられ得る。また、落雷の発生の検出の際に通常は落雷の発生時刻も特定され得るので、本発明では、落雷の発生時刻は既知であるとする。
次に、落雷点の特定が行われる（Ｓ２）。
Ｓ２の処理では、落雷点の水平位置（即ち、地表面における落雷地点の水平位置座標ｘl，ｙl）が特定される。
落雷点の水平位置の特定は、例えば、落雷に相当する状況（具体的には例えば、電界の時間変化など）を観測した観測点の観測データが用いられて行われる。
落雷点の水平位置の特定は、具体的には例えば、落雷位置標定システム（ＬＬＳ）によって得られた観測データに対して到達時間差法や交会法が適用されることによって行われ得る（例えば、齋藤幹久ら「新型落雷位置標定システム（新型ＬＬＳ）開発のための基礎検討（１）−位置標定誤差の要因分析−」，電力中央研究所報告 研究報告 Ｈ１４００７，平成２７年 を参照）。
到達時間差法は、三箇所以上の観測点で同時に観測された電磁界信号に関し、選び出した各二箇所の観測点の時間差から描かれる双曲線の交点が落雷点であるとする位置標定を行う方法である。なお、到達時間差法は、観測点への電磁波到達時刻の測定が周囲の障害物や地形の影響を受け難いために誤差が比較的小さくなるという利点を有する。
交会法は、雷放電によって生じる磁界信号を直交ループアンテナで受信し、水平磁界の方位を算出して電磁波到来方向を推定し、そして、二箇所以上の観測点で方位を算出することによって方位交会法での雷放電の位置標定を行う方法である。なお、交会法は、二箇所以上の観測点で有効なデータが観測されていれば位置標定が可能になるという利点を有する。
ただし、落雷点の水平位置の特定は、本発明においては特定の手法に限定されるものではなく、地表面における落雷地点の水平位置座標を特定し得る手法であればどのような手法が用いられても良い。
本実施形態では、制御部１１の水平位置特定部１１ａにより、地表面における落雷地点の水平位置座標の特定に必要な情報（例えば、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存されている観測データ）が読み込まれると共に、落雷点の水平位置（具体的には、水平Ｘ方向における位置座標ｘl及び水平Ｙ方向における位置座標ｙl）が特定される。
そして、水平位置特定部１１ａにより、特定された落雷点の水平位置座標（ｘl，ｙl）がメモリ１５に記憶させられる。
次に、電界の観測データの選択が行われる（Ｓ３）。
本発明では、落雷点から２０〜５０ ｋｍ 程度の範囲内に存在する観測点の観測データ（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）のみが用いられて落雷に伴って放射される電流のピーク電流値が推定される。このため、落雷に相当する状況（具体的には例えば、電界の時間変化など）を観測した観測点の中から、落雷点から２０〜５０ ｋｍ 程度の範囲内に存在する（つまり、落雷点との間の水平距離が約２０ ｋｍ 以上且つ約５０ ｋｍ 以下である）観測点が抽出される。
具体的には、本実施形態では、制御部１１のデータ選択部１１ｂにより、Ｓ２の処理においてメモリ１５に記憶された落雷点の水平位置座標（ｘl，ｙl）が読み込まれると共に、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存されている各観測点の水平位置座標（ｘo，ｙo）に関するデータが読み込まれる。
そして、データ選択部１１ｂにより、落雷点と各観測点との間の水平距離が算出され、当該水平距離が２０ ｋｍ 以上且つ５０ ｋｍ 以下になっている観測点が抽出される。
観測点の抽出（言い換えると、選択）の具体例を、複数の観測点（観測機器）の配置の仕方の一例として挙げた図３を用いて説明する。なお、図３において、符号２が付された一点破線は各観測点１Ａ乃至１Ｅからの水平距離が２０ ｋｍ の境界を表す。
図３中の符号４Ａの位置が落雷点である場合には、観測点１Ａからの距離が２０ ｋｍ 未満であるので、観測点１Ａは抽出されない。一方、観測点１Ｂや観測点１Ｃからの距離は２０ ｋｍ 以上且つ５０ ｋｍ 以下であるので（なお、図３に示す例では、上述の通り、複数の観測点１Ａ乃至１Ｅの相互の間隔は５０ ｋｍ 程度であり、また、観測可能な水平距離が最大で４０〜５０ ｋｍ 程度である）、これら観測点１Ｂ及び観測点１Ｃが抽出される。
一方、図３中の符号４Ｂの位置が落雷点である場合には、観測点１Ａ，１Ｂ，及び１Ｄからの距離がいずれも２０ ｋｍ 以上且つ５０ ｋｍ 以下であるので、観測点１Ａ，観測点１Ｂ，及び観測点１Ｄが抽出される。
本実施形態では、データ選択部１１ｂにより、落雷点との間の水平距離が２０ ｋｍ 以上且つ５０ ｋｍ 以下になっている観測点（「選択観測点」と呼ぶ）の識別子がメモリ１５に記憶させられる。
次に、落雷電流のピーク電流値の推定が行われる（Ｓ４）。
本実施形態では、以下の数式３により、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値Ｉpeakが算定される。
［数３］ Ｉpeak ＝ Ｐi・Ａ・Ｍ・(−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
ここに、 Ｉpeak：ピーク電流値，
Ｐi：大地伝播補正係数，
Ａ：傾斜補正係数，
Ｍ：モデル補正係数，
Ｄ：落雷点と観測点との間の水平距離，
Ｅpeak：垂直電界ピーク値，
ｖ：伝送線路上の電流波進行速度，
ε0：真空の誘電率，
ｃ：光速，
π：円周率 をそれぞれ表す。
数式３は、伝送線路モデルによるピーク電流の計算式（例えば、Ｍ．Ａ．Ｕman，Ｄ．Ｋ．Ｍclain，Ｅ．Ｐ．Ｋrider「The electromagnetic radiation from a finite antenna」，Ａｍｅｒ．Ｊ．Ｐｈｓ．，Vol.４３，pp.３３−３８，１９７５年、また、Ｊ．Ｃ．Ｗillett，Ｊ．Ｃ．Ｂailey，Ｖ．Ｐ．Ｉdone，Ａ．Ｅ．Ｂerard and Ｌ．Ｂarret，「Sub microsecond inter comparison of Radiation fields and currents in triggered lightning return strokes based on the transmission-line model」，Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．，９４，１３２７５−１３２８６，１９８９年）に対し、三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭを考慮するようにしたものである。
なお、伝送線路モデルでは、導電率無限大の平面上の垂直な伝送線路上を一定速度ｖで減衰変歪無く進行する進行波電流波形と、この電流が放射する、平面波近似が成り立つ遠方の電磁界の波形とは相似であるとする。そして、ピーク電流値Ｉpeakと、垂直電界変化波形のピーク値Ｅpeakとの間に、数式４の関係があるとする。数式４の各変数の意味は数式３と同じである。
［数４］ Ｉpeak ＝ (−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
以下に、数式４に対して本発明において追加的に考慮するようにしている三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭのそれぞれについて説明する。
（Ｉ）有限な大地導電率を持つ大地面を伝播することによる伝播補正係数Ｐi
大地導電率が山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ であるとき、電界変化波形が５０ ｋｍ 伝播した場合の電界ピーク値の違いは表１のようになる。
Figure 0006537467
大地が完全導体である場合との差は、第一雷撃で＋２％であり、後続雷撃で−７〜−１６％である。さらに、後続雷撃を抽出し、１１％電磁界ピーク値を補償すれば、最大誤差は±５％まで低下する。
このように、第一雷撃であるか後続雷撃であるかを判別することで電磁波の伝播による電流推定誤差は抑えられるため、数式３では、雷撃の種類によって決定される大地伝播補正係数Ｐiが考慮される構成になっている。
なお、雷撃の種類に応じての大地伝播補正係数Ｐiの設定は雷撃の種類によって立ち上がり時間の分布が異なることが前提であるところ、発明者らによる観測例（三木貫・齋藤幹久 他「東京スカイツリーにおける雷観測（その２）−２０１４年の観測結果および落雷発生時の気象分析結果−」，電力中央研究所報告 研究報告 Ｈ１４０１５，２０１５年）では、分布が異なる様子が観測されている。したがって、第一雷撃であるか後続雷撃であるかによって大地伝播補正係数Ｐiの値を変えることにより、ピーク電流値が一層正確に補正され得る可能性が高い。
数式３における大地伝播補正係数Ｐiの決定の方法として、例えば以下のような手順が考えられる。
まず、予め、少なくとも観測対象地域（言い換えると、観測点の設置範囲）に関する、地点・地区と大地導電率との組み合わせデータがデータベース化される（「大地導電率データベース」と呼ぶ）。具体的には例えば、既存の文献（例えば、誘導調査特別委員会大地導電率小委員会「日本の大地導電率」，電気学会・電子通信学会，１９６９年 など）のデータなどが利用されることが考えられる。
予め、また、大地導電率と立ち上がり時間（具体的には、ピーク電流値に対する電流値の比率の１０％ラインから９０％ラインへの立ち上がり時間）との間の関係が計算されて大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータがデータベース化される（「立上り時間データベース」と呼ぶ）。大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータは、例えばモーメント法やＦＤＴＤ法などの数値電磁界解析が行われることにより計算され得る。この際、第一雷撃と後続雷撃との別に、言い換えると、第一雷撃と後続雷撃とのそれぞれについて、または、観測される立ち上がり時間別に、大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータが整備される。
そして、Ｓ２の処理において特定された落雷点の水平位置座標も用いられ、例えば直前の雷撃との距離差及び時間差などに基づいて第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるかを判別することで立ち上がり時間（具体的には、ピーク電流値に対する電流値の比率の１０％ラインから９０％ラインへの立ち上がり時間）が定められる。
なお、立ち上がり時間として、観測された立ち上がり時間が用いられるようにしても良い。あるいは、立ち上がり時間として、次のＳ５の処理の一部として説明する数式５における大地伝播補正係数Ｐsの計算過程において求められる推定立ち上がり時間が用いられるようにしても良い。
また、Ｓ２の処理において特定された落雷点とＳ３の処理において特定された選択観測点との位置関係に基づいて伝播経路が推測され、大地導電率データベースが参照されて前記推測された伝播経路における大地導電率の最大値と最小値とが特定される。
なお、大地導電率の最大値が完全導体大地と同じ無限大とされたり、大地導電率の最小値が山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ とされたりするようにしても良い。
次に、決定された（又は、観測された若しくは推定された）立ち上がり時間と、上記で特定された大地導電率の最大値及び最小値とが用いられ、最大電流ピーク値及び最小電流ピーク値が求められる。
そして、最大電流ピーク値と最小電流ピーク値との中間値が推定電流ピーク値とされ、また、当該推定電流ピーク値に対応する大地伝播補正係数Ｐiが決定される。
上述の手順による大地伝播補正係数Ｐiの決定の具体例として、表１に示す例についての計算の一例を挙げると以下のようになる。なお、ここでは、電流波形の半値幅が１１ μｓ の後続雷撃の場合を対象として計算を行う。
まず、例えば直前の雷撃との距離差及び時間差などに基づいて後続雷撃であると判別されると共に、Ｓ１の処理において観測された電界の時間変化波形から特定された垂直電界ピーク値がＥpeakであるとする。
また、大地導電率の、最大値は完全導体大地と同じ無限大とし、最小値は山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ とする。このように想定した点において、この計算例は最過酷の具体例であると言える。
このとき、表１より、真の垂直電界ピーク値が１．１０・Ｅpeakになる。逆に、大地導電率が無限大である完全導体大地の場合は減衰が無かったことになるので、真の垂直電界ピーク値はＥpeakになる。
したがって、これら最大の垂直電界ピーク値と最小の垂直電界ピーク値との平均（即ち、推定垂直電界ピーク値）は１．０５・Ｅpeakになる。
よって、大地伝播補正係数Ｐiは１．０５になる。
（II）雷道の傾きによる傾斜補正係数Ａ
雷放電路が傾いている場合、遠方から見ると、電流の雷放電路の伝播速度（即ち、伝送線路上の電流波進行速度ｖ）が等価的に遅くなっているのと同じになる。例えば、雷道が仰角３０°である場合は、高さ方向の雷電流速度は等価的に実際の電流速度の１／２になってしまう。このため、雷放電路の傾きも電流推定の大きな誤差要因である。
夏季の負極性下向き落雷の放電路の形状に関しては、高構造物への落雷に関する既存の観測結果によると、高度２ ｋｍ 程度以下の雷放電路長は垂直距離の１．１倍程度となっておりほぼ垂直である。具体的には、高度１〜２ ｋｍ でも９割程度の例で雷放電路長と垂直距離との比は１．１であり、高さが低くなるにつれて垂直に近くなっていく。このため、電流の立ち上がり時間に関連する２ ｋｍ 程度以下ではほぼ垂直になると推測される。この場合には、傾斜補正係数Ａの値は１である。
一方、山頂の送電鉄塔等の場合は、高構造物への落雷の分布と平地への落雷の分布との中間になると考えられるところ、既存の観測結果によると例えば東京スカイツリー程の超高構造物の場合には平均は仰角６０°程度であって平均値が１５％程度ずれる。このため、傾斜補正係数Ａの値は、例えば、山頂の送電鉄塔に落雷したと推測される場合に１〜０．８５の逆数である１〜１．２程度の間で調整されて設定されることが考えられる。
（III）雷道内を伝播する電流波形の計算モデルを考慮するためのモデル補正係数Ｍ
数式３は雷放電路内の雷電流波形が一定であることを前提とした式であるところ、必要に応じ、ピーク電流値と電界変化波形のピーク値との間の関係を調整するため、モデル補正係数Ｍの値が例えば０．８〜１．２程度の間で調整されて設定される。
以上が、数式４に対して本発明において追加的に考慮するようにしている三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭのそれぞれについての説明である。
また、雷放電路の電流伝播速度ｖ（即ち、伝送線路上の電流波進行速度ｖ）は、一例として挙げると、後続雷撃に関してはロケット誘雷に近いため、前掲のＪ．Ｃ．Ｗillettら（１９８９年）の文献で示された１．５×１０8 ｍ／ｓ が用いられることが考えられる。また、下向き第一雷撃に関しては、文献（Ｍ．Ｓaito 他「Reproduction of Electromagnetic Field Waveforms of Return Strokes Hitting Tokyo Skytree」，XIII Ｉnternational Ｓymposium on Ｌightning Ｐrotection（ＳＩＰＤＡ），Ｂalneario camboriu，２０１５年）において事例解析で示された１．０×１０8 ｍ／ｓ が用いられることが考えられる。または、雷撃の種類に拠らず、前記値の平均値である、１．２５×１０8 ｍ／ｓ が用いられるようにしても良い。
本実施形態では、制御部１１のピーク推定部１１ｃにより、まず、Ｓ３の処理においてメモリ１５に記憶された選択観測点の識別子が読み込まれる。
続いて、ピーク推定部１１ｃにより、Ｓ２の処理においてメモリ１５に記憶された落雷点の水平位置座標（ｘl，ｙl）が読み込まれると共に、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存されている各観測点の水平位置座標（ｘo，ｙo）に関するデータの中から選択観測点の水平位置座標（ｘo，ｙo）に関するデータが読み込まれ、そして、落雷点と選択観測点との間の水平距離Ｄが算出される。
ピーク推定部１１ｃにより、さらに、記憶部１２やデータサーバ１８等に保存されている観測データの中から選択観測点の観測データ（具体的には、垂直電界ピーク値Ｅpeak）が読み込まれる。
そして、ピーク推定部１１ｃにより、上記の各データ（具体的には、Ｓ３の処理において特定された選択観測点に関する、Ｄ及びＥpeakの値）が数式３に代入され、ピーク電流値Ｉpeakが算定される。
なお、数式３は、物理や数学の定数である真空の誘電率ε0，光速ｃ，及び円周率πの値と共に落雷電流特性値の推定プログラム１７内に予め規定される。また、数式３における三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭの値や伝送線路上の電流波進行速度ｖの値は、入力部１３を介して作業者によって入力されるようにしても良く、或いは、落雷電流特性値の推定プログラム１７内に予め規定されるようにしても良い。
ここで、選択観測点が一つのみである場合には、当該一つの選択観測点に関する各データが用いられて算定されたピーク電流値Ｉpeakが推定結果とされる。
一方、選択観測点が二つ以上である場合には、最終的な推定結果の決定の仕方として、例えば以下のア乃至ウのような方法が挙げられる。
ア） 複数の選択観測点のうち、落雷点との間の距離が最も短い（即ち、落雷点に最も近い；尚、Ｓ３の処理における選択観測点の抽出の条件から、２０ ｋｍ 以遠である）選択観測点に関する各データが用いられて算定されたピーク電流値Ｉpeakが最終的な推定結果とされる。
イ） 複数の選択観測点のそれぞれに関する各データが用いられて算定された複数の選択観測点毎のピーク電流値Ｉpeakの平均値が最終的な推定結果とされる。
ウ） 選択観測点が三つ以上である場合に、三つ以上の選択観測点のそれぞれに関する各データが用いられて算定された三つ以上の選択観測点毎のピーク電流値Ｉpeakのうちの最小値と最大値とを除いた残りの平均値が最終的な推定結果とされる。
そして、ピーク推定部１１ｃにより、算定されたピーク電流値Ｉpeakの値がメモリ１５に記憶させられる。
次に、落雷電流の電流峻度の推定が行われる（Ｓ５）。
本実施形態では、以下の数式５により、落雷に伴って放射される電流の電流峻度Ｓが算定される。
［数５］ Ｓ ＝ ０．８・Ｉpeak／(Ｐs・Ｔ10-90%)
ここに、 Ｓ：電流峻度，
Ｉpeak：ピーク電流値，
Ｐs：大地伝播補正係数，
Ｔ10-90%：電界変化波形から推測された１０％−９０％立ち上がり時間
をそれぞれ表す。
数式５は、インパルス電流の規約波頭長及び規約波頭峻度を求める式に対し、大地伝播補正係数Ｐsを考慮するようにしたものである。以下に、本発明において追加的に考慮するようにしている補正係数Ｐsについて説明する。
大地導電率が山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ であるとき、電界変化波形が５０ ｋｍ 伝播した場合の立ち上がり時間（具体的には、ピーク電流値に対する電流値の比率の１０％ラインから９０％ラインへの立ち上がり時間）の違いは表２のようになる。
Figure 0006537467
大地が完全導体である場合との差は、第一雷撃を想定した立ち上がり時間が長い電流波形については、大地を伝播した電界変化波形の１０％−９０％立ち上がり時間は電流波形の立ち上がり時間と殆ど変わらない。一方で、後続雷撃を想定した立ち上がり時間が短い電流波形については、大地を伝播した電界変化波形の１０％−９０％立ち上がり時間は電流波形の立ち上がり時間の４倍程度になっているものの、その差は１．５ μｓ 程度である。
第一雷撃を想定した例のように１０％−９０％立ち上がり時間が長くなるほど、大地伝播による立ち上がり時間の差は小さくなる。結果として、５０ ｋｍ 程度の距離で電界変化波形を観測していれば、１０％−９０％立ち上がり時間の差は山岳地を想定した場合（つまり、大地導電率が０．００１ Ｓ／ｍ である場合）でも、１．５ μｓ 程度に抑えられると言える。
そこで、第一雷撃であるか後続雷撃であるかを判別し、大地導電率及び電流波形による１０％−９０％立ち上がり時間に関する大地伝播補正係数Ｐsを予め計算しておいて数式５のように考慮することにより、電流峻度の推定誤差を低減させることができる。
数式５における大地伝播補正係数Ｐsの決定の方法として、例えば以下のような手順が考えられる。
まず、予め、少なくとも観測対象地域（言い換えると、観測点の設置範囲）に関する、地点・地区と大地導電率との組み合わせデータがデータベース化される（「大地導電率データベース」と呼ぶ）。具体的には例えば、既存の文献（例えば、誘導調査特別委員会大地導電率小委員会「日本の大地導電率」，電気学会・電子通信学会，１９６９年 など）のデータなどが利用されることが考えられる。
予め、また、大地導電率と立ち上がり時間（具体的には、ピーク電流値に対する電流値の比率の１０％ラインから９０％ラインへの立ち上がり時間）との間の関係が計算されて大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータがデータベース化される（「立上り時間データベース」と呼ぶ）。大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータは、例えばモーメント法やＦＤＴＤ法などの数値電磁界解析が行われることにより計算され得る。この際、第一雷撃と後続雷撃との別に、言い換えると、第一雷撃と後続雷撃とのそれぞれについて、または、観測される立ち上がり時間別に、大地導電率と立ち上がり時間との組み合わせデータが整備される。
そして、Ｓ２の処理において特定された落雷点の水平位置座標も用いられて例えば直前の雷撃との距離差及び時間差などに基づいて第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるかが判別されると共に、Ｓ２の処理において特定された落雷点とＳ３の処理において特定された選択観測点との位置関係に基づいて伝播経路が推測され、大地導電率データベースが参照されて前記推測された伝播経路における大地導電率の最大値と最小値とが特定される。
なお、大地導電率の最大値が完全導体大地と同じ無限大とされたり、大地導電率の最小値が山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ とされたりするようにしても良い。
次に、Ｓ１の処理において観測された電界の時間変化波形から、立ち上がり時間（具体的には、ピーク電流値に対する電流値の比率の１０％ラインから９０％ラインへの立ち上がり時間）が特定される。
そして、上記で特定された大地導電率の最大値及び最小値並びに上記で特定された（言い換えると、観測された）立ち上がり時間と立上り時間データベースに記録されている立ち上がり時間とが用いられ、元の落雷電流の立ち上がり時間が推定される。
具体的には、特定された大地導電率が最大のときの立ち上がり時間と特定された大地導電率が最小のときの立ち上がり時間とが求められる。
なお、大地導電率が最小のときは波形の変歪が大きいので最小の立ち上がり時間となり、大地導電率が最大のときは最大の立ち上がり時間となる。
そして、求められた最大立ち上がり時間と最小立ち上がり時間とから、推定立ち上がり時間が算出される。
具体的には、電流峻度Ｓはピーク電流値Ｉpeakを立ち上がり時間Ｔ10-90％で除したものであるので、本実施形態では、最大立ち上がり時間の逆数と最小立ち上がり時間の逆数との平均が求められ、それに対応する立ち上がり時間が推定立ち上がり時間とされ、また、当該推定立ち上がり時間に対応する大地伝播補正係数Ｐsが決定される。
上述の手順による大地伝播補正係数Ｐsの決定の具体例として、表２に示す例についての計算の一例を挙げると以下のようになる。
まず、例えば直前の雷撃との距離差及び時間差などに基づいて後続雷撃であると判別されると共に、Ｓ１の処理において観測された電界の時間変化波形から特定された立ち上がり時間が１．９ μｓ であった（即ち、表２において電流波形の半値幅が１１ μｓ の後続雷撃の場合に相当する）とする。
また、大地導電率の、最大値は完全導体大地と同じ無限大とし、最小値は山岳部を想定した０．００１ Ｓ／ｍ とする。このように想定した点において、この計算例は最過酷の具体例であると言える。
このとき、立ち上がり時間の、最大値は１．９ μｓ になり、最小値は表２の計算結果から逆に求めて０．５ μｓ になる。
したがって、最大立ち上がり時間の逆数は １／１．９≒０．５３ になり、最小立ち上がり時間の逆数は １／０．５＝２になる。よって、これら逆数の平均は１．２６になる。
したがって、逆数の平均１．２６に対応する（言い換えると、逆数が１．２６になる）立ち上がり時間は０．７９ μｓ になり、この０．７９ μｓ が推定立ち上がり時間になる。よって、推定立ち上がり時間０．７９に対応する（言い換えると、０．７９を推定立ち上がり時間とすると）大地伝播補正係数Ｐsは、Ｐs＝０．７９／１．９≒０．４２ になる。
そして、大地伝播補正係数Ｐs＝０．４２のときの電流峻度Ｓは、数式５によって以下のように計算される。なお、Ｉpeakには、Ｓ４の処理において推定されたピーク電流値Ｉpeakの値が代入される。
Ｓ＝０．８・Ｉpeak／(０．４２・１．９)
本実施形態では、制御部１１の峻度推定部１１ｄにより、まず、Ｓ４の処理においてメモリ１５に記憶されたピーク電流値Ｉpeakの値が読み込まれる。
峻度推定部１１ｄにより、さらに、推定立ち上がり時間Ｔ10-90%が設定される。
そして、峻度推定部１１ｄにより、上記の各データ（具体的には、Ｓ３の処理において特定された選択観測点に関する、Ｉpeak及びＴ10-90%の値）が数式５に代入され、電流峻度Ｓが算定される。
なお、数式５は、落雷電流特性値の推定プログラム１７内に予め規定される。また、数式５における補正係数Ｐsの値は、入力部１３を介して作業者によって入力されるようにしても良く、或いは、落雷電流特性値の推定プログラム１７内に予め規定されるようにしても良い。
そして、峻度推定部１１ｄにより、算定された電流峻度Ｓの値がメモリ１５に記憶させられる。
そして、制御部１１は、推定結果としての落雷に伴って放射される電流のピーク電流値Ｉpeak及び電流峻度Ｓの値を表示部１４に表示したり、データファイルとして記憶部１２に保存したりした上で、当該の落雷に関するピーク電流値や電流峻度の推定に関する処理を終了する。
以上のように構成された落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによれば、落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点の観測データのみが用いられるようにしているので、落雷の電流波形，大地の導電率，及び地形に纏わる個別の状況が落雷電流のピーク電流値や電流峻度の推定に与える影響を小さくすることができ、したがって落雷電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することが可能になる。
そして、本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムによれば、落雷電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することが可能になるので、雷保護装置がどの程度のピーク電流や電流峻度に耐えられれば良いかを信頼性の高い設計仕様の指針として定量的に示すことが可能になる。また、これらのデータを蓄積することにより、設計仕様上の耐雷性能を高める必要がある地域を抽出することができ、このデータを元に合理的な耐雷設計及び保守の頻度などを決定することが可能になる。
なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。
すなわち、本発明の要点は、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値や電流峻度が推定される際に、落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である観測点において観測されたデータが用いられることであり、その他の処理内容は、落雷電流のピーク電流値や電流峻度を算定するために必要なデータが揃うのであれば、上述のＳ１乃至Ｓ５の処理として説明した内容に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では電界の観測（Ｓ１）において用いられる機序の一例としてファーストアンテナや落雷位置標定システムが挙げられているが、電界の観測において用いられる機序は、落雷に伴う電界の時間変化が把握され得るものであれば、上述の実施形態において一例として挙げられたファーストアンテナや落雷位置標定システムには限定されない。
また、上述の実施形態では落雷点の特定（Ｓ２）において用いられる機序の一例として落雷位置標定システムが挙げられているが、落雷点の特定において用いられる機序は、落雷点の水平位置座標（ｘl，ｙl）が特定され得るものであれば、上述の実施形態において一例として挙げられた落雷位置標定システムには限定されない。
また、上述の実施形態では落雷電流のピーク電流値の推定（Ｓ４）において三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭを含む数式３が用いられてピーク電流値Ｉpeakが算定されるようにしているが、ピーク電流値の推定において三種類の補正係数Ｐi，Ａ，及びＭが考慮されることは本発明において必須の構成ではなく、これら三種類の補正係数うちの一部のみが考慮される（例えば、大地伝播補正係数Ｐiのみが考慮される。この場合、Ａ＝１，Ｍ＝１とされる）ようにしても良く、さらに言えば、補正係数が全く考慮されない（即ち、数式４が用いられてピーク電流値Ｉpeakが算定される）ようにしても良い。
また、上述の実施形態では落雷電流の電流峻度の推定（Ｓ５）において補正係数Ｐsを含む数式５が用いられて電流峻度Ｓが算定されるようにしているが、電流峻度の推定において補正係数Ｐsが考慮されることは本発明において必須の構成ではなく、当該補正係数Ｐsが考慮されない（即ち、Ｐs＝１とされる）ようにしても良い。
また、上述の実施形態ではＳ４の処理として落雷電流のピーク電流値が推定され且つＳ５の処理として落雷電流の電流峻度が推定されるようにしているが、ピーク電流値と電流峻度とのうちのどちらか一方のみが推定されるようにしても良い。
本発明の落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラムは、落雷に伴って放射される電流のピーク電流値や電流峻度を精度良く推定することができるので、あくまで一例として挙げると、落雷への対策が非常に重要である送電・配電や発電・変電などの分野で利用価値が高い。
Ｓ１ 電界の観測
Ｓ２ 落雷点の特定
Ｓ３ 電界の観測データの選択
Ｓ４ 落雷電流のピーク電流値の推定
Ｓ５ 落雷電流の電流峻度の推定
１０ 落雷電流特性値の推定装置
１７ 落雷電流特性値の推定プログラム

Claims (12)

  1. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とが用いられて、落雷電流のピーク電流値が推定される際に、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみが用いられることを特徴とする落雷電流特性値の推定方法。
  2. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された若しくは推定された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐiを含む以下の数式１
    ［数１］ Ｉpeak ＝ Ｐi・Ａ・Ｍ・(−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
    ここに、 Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐi：大地伝播補正係数，
    Ａ：傾斜補正係数（但し、１でも良い），
    Ｍ：モデル補正係数（但し、１でも良い），
    Ｄ：落雷点と観測点との間の水平距離，
    Ｅpeak：垂直電界ピーク値，
    ｖ：伝送線路上の電流波進行速度，
    ε0：真空の誘電率，
    ｃ：光速，
    π：円周率 をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流のピーク電流値Ｉpeakが算定されることを特徴とする請求項１記載の落雷電流特性値の推定方法。
  3. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とが用いられて、落雷電流の電流峻度が推定される際に、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみが用いられることを特徴とする落雷電流特性値の推定方法。
  4. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐsを含む以下の数式２
    ［数２］ Ｓ ＝ ０．８・Ｉpeak／(Ｐs・Ｔ10-90%)
    ここに、 Ｓ：電流峻度，
    Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐs：大地伝播補正係数，
    Ｔ10-90%：電界変化波形から推測された１０％−９０％立ち上がり時間
    をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流の電流峻度Ｓが算定されることを特徴とする請求項３記載の落雷電流特性値の推定方法。
  5. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定する推定部を有し、当該推定部が、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみを用いることを特徴とする落雷電流特性値の推定装置。
  6. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された若しくは推定された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐiを含む以下の数式３
    ［数３］ Ｉpeak ＝ Ｐi・Ａ・Ｍ・(−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
    ここに、 Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐi：大地伝播補正係数，
    Ａ：傾斜補正係数（但し、１でも良い），
    Ｍ：モデル補正係数（但し、１でも良い），
    Ｄ：落雷点と観測点との間の水平距離，
    Ｅpeak：垂直電界ピーク値，
    ｖ：伝送線路上の電流波進行速度，
    ε0：真空の誘電率，
    ｃ：光速，
    π：円周率 をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流のピーク電流値Ｉpeakが算定されることを特徴とする請求項５記載の落雷電流特性値の推定装置。
  7. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する推定部を有し、当該推定部が、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみを用いることを特徴とする落雷電流特性値の推定装置。
  8. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐsを含む以下の数式４
    ［数４］ Ｓ ＝ ０．８・Ｉpeak／(Ｐs・Ｔ10-90%)
    ここに、 Ｓ：電流峻度，
    Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐs：大地伝播補正係数，
    Ｔ10-90%：電界変化波形から推測された１０％−９０％立ち上がり時間
    をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流の電流峻度Ｓが算定されることを特徴とする請求項７記載の落雷電流特性値の推定装置。
  9. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流のピーク電流値を推定する処理をコンピュータに行わせ、当該推定処理において、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみが用いられることを特徴とする落雷電流特性値の推定プログラム。
  10. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された若しくは推定された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐiを含む以下の数式５
    ［数５］ Ｉpeak ＝ Ｐi・Ａ・Ｍ・(−２πε0ｃ2ＤＥpeak)／ｖ
    ここに、 Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐi：大地伝播補正係数，
    Ａ：傾斜補正係数（但し、１でも良い），
    Ｍ：モデル補正係数（但し、１でも良い），
    Ｄ：落雷点と観測点との間の水平距離，
    Ｅpeak：垂直電界ピーク値，
    ｖ：伝送線路上の電流波進行速度，
    ε0：真空の誘電率，
    ｃ：光速，
    π：円周率 をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流のピーク電流値Ｉpeakが算定されることを特徴とする請求項９記載の落雷電流特性値の推定プログラム。
  11. 電界の観測点と落雷点との間の距離と、前記観測点で観測された電界とを用いて、落雷電流の電流峻度を推定する処理をコンピュータに行わせ、当該推定処理において、電界の変化が観測された前記観測点のうち前記落雷点からの距離が２０〜５０ ｋｍ である前記観測点で観測された電界のみが用いられることを特徴とする落雷電流特性値の推定プログラム。
  12. 第一雷撃と後続雷撃とのうちのどちらであるか又は観測された立ち上がり時間によって決定される大地伝播補正係数Ｐsを含む以下の数式６
    ［数６］ Ｓ ＝ ０．８・Ｉpeak／(Ｐs・Ｔ10-90%)
    ここに、 Ｓ：電流峻度，
    Ｉpeak：ピーク電流値，
    Ｐs：大地伝播補正係数，
    Ｔ10-90%：電界変化波形から推測された１０％−９０％立ち上がり時間
    をそれぞれ表す。
    が用いられて前記落雷電流の電流峻度Ｓが算定されることを特徴とする請求項１１記載の落雷電流特性値の推定プログラム。
JP2016063181A 2016-03-28 2016-03-28 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム Active JP6537467B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016063181A JP6537467B2 (ja) 2016-03-28 2016-03-28 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016063181A JP6537467B2 (ja) 2016-03-28 2016-03-28 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017181039A JP2017181039A (ja) 2017-10-05
JP6537467B2 true JP6537467B2 (ja) 2019-07-03

Family

ID=60005890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016063181A Active JP6537467B2 (ja) 2016-03-28 2016-03-28 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6537467B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109711088B (zh) * 2019-01-15 2022-12-23 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种场路结合的配电线路感应雷过电压计算方法
CN111896795B (zh) * 2020-07-16 2023-01-03 中国人民解放军陆军工程大学 云闪电流波形测量方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4245190A (en) * 1978-12-12 1981-01-13 Lightning Location And Protection, Inc. Lightning detection system utilizing triangulation and field amplitude comparison techniques
JP4817665B2 (ja) * 2005-01-11 2011-11-16 東北電力株式会社 落雷位置標定方法及びシステム
JP2007121127A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Tokyo Electric Power Co Inc:The 雷放電位置標定システム
JP2012189387A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 雷放電位置標定システム
EP2921887B1 (en) * 2012-11-15 2018-07-04 Tohoku Electric Power Co., Inc. Lightning-strike electric charge estimation system and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017181039A (ja) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Honma et al. Improved lightning locations in the Tohoku region of Japan using propagation and waveform onset corrections
US10101489B2 (en) System for exploring underground geophysical properties and method for analyzing underground geophysical properties using the same
CN107402329A (zh) 单站闪电电场定位装置和方法
JP5981886B2 (ja) 点群解析処理装置、点群解析処理方法、及びプログラム
WO2024094225A1 (zh) 校正地形、地质参数对雷电电磁波传播影响的雷电定位优化方法和系统及介质
CN107191181B (zh) 一种基于电磁散射的井周界面探测方法
JP6537467B2 (ja) 落雷電流特性値の推定方法、推定装置、及び推定プログラム
El Mountassir et al. Quantification of the performance of iterative and non-iterative computational methods of locating partial discharges using RF measurement techniques
CN113534270A (zh) 一种半航空瞬变电磁电导率-深度成像方法及设备
Diendorfer et al. Euclid located strokes to the gaisberg tower–accuracy of location and its assigned confidence ellipse
CN114910968A (zh) 正交源频率域地空电磁倾子散度探测与成像方法及系统
JP2007315910A (ja) 落雷電荷評価装置及び方法
CN103376443A (zh) 探地雷达探测地面干扰快速消除方法
JP5429493B2 (ja) 降雨観測設備の投資計画評価方法
JP2017156282A (ja) 電荷量の推定方法、推定装置、及び推定プログラム
CN112433253A (zh) 一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法
CN106646638A (zh) 一种固源瞬变电磁三维隧道超前预报方法
Vahabi-Mashak et al. Modeling of time of arrival method for lightning locating systems
CN107246863B (zh) 一种不规则断面隧道内壁影像投影展开方法
El Mountassir et al. Evaluation of an iterative method used for partial discharge RF location techniques
JP6478557B2 (ja) 探査方法
CN113848393A (zh) 一种修订地闪回击强度反演误差的方法
CN102435866A (zh) 探地雷达考古探测地面物体干扰快速识别方法
CN112213790A (zh) 一种接地网的拓扑结构的探测方法以及装置
CN109655929B (zh) 一种基于pgnaa技术的地雷位置精确确定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190604

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6537467

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250