(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料製の容器内に、避雷器の接地側導体に雷サージ電流が流れる時に発生する磁界を検出するＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect：巨大磁気抵抗効果）センサーと、このＧＭＲセンサーの出力の瞬時値又はピーク値を保持するホールド回路と、このホールド回路に保持された瞬時値又はピーク値を読み取って記録部に記録すると共に読み取り後にホールド回路をリセットする記録回路と、前記記録部に記録されたデータを外部に送信する送受信ユニットとを収容し、この容器を前記避雷器の接地側導体に固定する固定手段を設け、前記ＧＭＲセンサーは、前記避雷器の接地側導体に対する角度を調整できるように前記容器内に収容されていることを特徴とする避雷器動作監視装置。
【請求項２】
前記ＧＭＲセンサーは円形回路基板の中心部に実装されており、この円形回路基板が前記容器内に周方向の位置を調整できるように組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の避雷器動作監視装置。
【請求項３】
前記ホールド回路、記録回路及び送受信ユニットの電源として、前記容器外に取り付けられた太陽電池と、前記容器内に収容され、前記太陽電池で発電した電力を蓄える電気二重層コンデンサとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の避雷器動作監視装置。
【請求項４】
送受信ユニットには識別番号が割り振られており、送受信ユニットは自己の識別番号でデータ要求があった場合に前記記録部に記録されたデータを送信することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の避雷器動作監視装置。
【請求項５】
避雷器の接地側導体は、避雷器を送電線鉄塔側に固定する固定金具であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の避雷器動作監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、避雷器の動作監視装置に関し、特に雷サージから送電線を守る避雷器に好適な避雷器動作監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
雷サージから送電線を守る避雷器は雷サージ耐量によって寿命が変わり、避雷器が雷サージ耐量を超えると導通状態となり、避雷器の性能が損なわれるため、避雷器の寿命を判定する必要がある。従来、送電線の鉄塔部に取り付けられた避雷器の寿命を判定する方法としては、避雷器の絶縁抵抗を測定して測定値から寿命を判定する方法と、避雷器に流れた雷サージ電流を変流器で検出し、避雷器の動作回数で寿命を判定する方法とがある。
【０００３】
また、避雷器の動作回数測定器としては、避雷器の接地側導体に流れる雷サージ電流を検出する変流器と、検出した雷サージ電流からピーク値を検出し、一定時間出力するピークホールド回路と、ピークホールド回路の出力回数を避雷器動作回数として計数する演算回路とを備えたものが公知である（特許文献１）。
【０００４】
また、避雷器の動作監視装置としては、避雷器の接地側導体に流れる雷サージ電流を検出する変流器と、この検出器の出力信号から避雷器を通過した電力の瞬時値を演算処理する手段と、その演算処理の結果から、少なくとも１回分の雷サージにより避雷器を通過した電気エネルギーを演算処理する手段と、演算処理で得られた電気エネルギーの値を任意のタイミングで外部に送信する手段とを備えたものが公知である（引用文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９０６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３７１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、避雷器の絶縁抵抗を測定する方法は、測定時に送電を停止する必要があるため、支障が出やすい。また、特許文献１、２に記載されている装置は、送電を停止することなく避雷器の動作を監視することが可能であるが、雷サージ電流を変流器で検出するため、装置が大掛かりなものとなり、コスト高になるだけでなく、送電線鉄塔上への設置にも手間がかかる。
【０００７】
本発明の目的は、送電を停止することなく避雷器の動作を監視することができ、しかもきわめてコンパクトで、避雷器の接地側導体への取付けも容易な避雷器動作監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る避雷器動作監視装置は、非磁性材料製の容器内に、避雷器の接地側導体に雷サージ電流が流れる時に発生する磁界を検出するＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect：巨大磁気抵抗効果）センサーと、このＧＭＲセンサーの出力の瞬時値又はピーク値を保持するホールド回路と、このホールド回路に保持された瞬時値又はピーク値を読み取って記録部に記録すると共に読み取り後にホールド回路をリセットする記録回路と、前記記録部に記録されたデータを外部に送信する送受信ユニットとを収容し、この容器を前記避雷器の接地側導体に固定する固定手段を設け、前記ＧＭＲセンサーは、前記避雷器の接地側導体に対する角度を調整できるように前記容器内に収容されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の装置において、前記ＧＭＲセンサーは円形回路基板の中心部に実装されており、この円形回路基板が前記容器内に周方向の位置を調整できるように組み込まれていることがさらに好ましい。
【００１１】
また、本発明の装置は、前記ホールド回路、記録回路及び送受信ユニットの電源として、前記容器外に取り付けられた太陽電池と、前記容器内に収容され、前記太陽電池で発電した電力を蓄える電気二重層コンデンサとを備えていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の装置において、送受信ユニットには識別番号が割り振られており、送受信ユニットは自己の識別番号でデータ要求があった場合に前記記録部に記録されたデータを送信することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の装置において、避雷器の接地側導体は、避雷器を送電線鉄塔側に固定する固定金具を兼ねていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、避雷器に流れる雷サージ電流をＧＭＲセンサーで検出するため検出部を小型化でき、このＧＭＲセンサーと、ホールド回路、記録回路及び送受信ユニットとを一つの非磁性材料製容器内に収容しているため、装置全体がきわめてコンパクトなものとなる。また前記容器を避雷器の接地側導体に固定する固定手段を設けてあるため、避雷器の接地側導体への取付けもきわめて簡単である。さらに、送受信ユニットも内蔵されているため、避雷器の接地側導体に取り付けたままの状態で、記録データを回収することができる。
【００１５】
また、ＧＭＲセンサーはＩＣ面内で一方向（感磁軸方向）の磁気を感知し、感磁軸を回転させると、感度はコサイン曲線に従って低下するので、ＧＭＲセンサーの、避雷器の接地側導体に対する角度を調整する手段を設けておくことにより、雷サージ電流の最大値を測定できるように調整することが可能である。
【００１６】
また、電気二重層コンデンサは、二次電池に比べ、劣化や発熱がきわめて少なく、高効率、長寿命であるため、これを太陽電池と組み合わせて使用することにより、避雷器動作監視装置の機能を長期にわたって安定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明に係る避雷器動作監視装置の一実施形態を示す。図において、１は非磁性材料例えば塩化ビニル樹脂からなる容器で、円筒状の筒体３、キャップ５、第一の底板７及び第二の底板９等で構成されている。底板７、９はそれぞれボルト１１、１３により筒体３に固定されるようになっている。筒体３の上部の内側には環状棚部１５が突設されており、この棚部１５上には、例えば塩化ビニル樹脂製の円板１７が載置され、ボルトナット１９により固定されるようになっている。容器１の非磁性材料は耐候性が良好な材料から選択することが好ましい。また、容器１の任意の部分に、耐候性の良い材料例えばふっ素樹脂を塗布してもよく、シート状としたものを貼り付けてもよい。
【００１８】
容器１の上部には、３枚の円形回路基板２１、２３、２５が収容され、その下の第一の底板７上には電源用の電気二重層コンデンサ２７が収容されている。上段の回路基板２１には、図２（Ａ）に示すように、中心にＧＭＲセンサー２９が実装され、その周りにＧＭＲセンサー２９の出力のピーク値を保持するピークホールド回路用の部品等が実装されている。中段の回路基板２３には、同図（Ｂ）に示すように、信号処理用のＣＰＵ３１や送受信用のＲＦモジュール３３等が実装されている。下段の回路基板２５には、同図（Ｃ）に示すように、電源回路用の部品３５等が実装されている。
【００１９】
上段の円形回路基板２１は円板１７上に中心を一致させて固定されている。中段及び下段の回路基板２３、２５は、筒状スペーサ３７と通しボルト３９とナット４１により、上段の回路基板２１に支持されている。各回路基板２１、２３、２５の、通しボルト３９を通す穴４３の周りには、電源接続用のパッド４５が形成されている。筒状スペーサ３７は金属製で電源回路の一部を構成しており、上段と中段の回路基板２１、２３には、筒状スペーサ３７を介して下段の電源用回路基板２５から電力が供給される。上段と中段の回路基板２１、２３はコネクタ４７により電気的に接続され、中段と下段の回路基板２３、２５はコネクタ４９により電気的に接続されている。
【００２０】
また、下段の回路基板２５には、可撓性のある電線５１によって電気二重層コンデンサ２７から電力が供給される。一方、キャップ５の外には太陽電池５３が取り付けられており、電気二重層コンデンサ２７は、この太陽電池５３によって充電されるようになっている。下段の回路基板２５にはそのための充電回路が組み込まれている。
【００２１】
筒体３の下部には、避雷器の接地側導体５５を挟み付けるための矩形の切込み５７が形成されている。容器１は、第二の底板９を取り外した状態で、前記切込み５７に避雷器の接地側導体５５を押し込んだ後、第二の底板９を装着して、ボルト１３を締め付けることにより、接地側導体５５に固定される。なお、容器３を避雷器の接地側導体５５に固定する手段はこれ以外の構造であってもよい。
【００２２】
また、前記円板１７の外周部には、図３（Ａ）に示すように、ボルト挿通用の周方向に長い長穴５９が形成され、それに対応して前記筒体３の環状棚部１５には、同図（Ｂ）に示すようにボルト挿通用の丸穴６１が形成されている。円板１７は、図１に示すように、ボルトナット１９により棚部１５に固定されるが、円板１７のボルト穴が円弧状の長穴５９になっているため、ボルトナット１９を弛めると、周方向に回転可能である。つまり、避雷器の雷サージ電流が流れる接地側導体５５に対するＧＭＲセンサー２９の角度（感磁軸の向き）を調整することが可能である。したがって、円板１７を回転させてＧＭＲセンサー２９の角度を、避雷器に流れる雷サージ電流の大きさに最も適した角度に調整した上で、ボルトナット１９を締め付けてＧＭＲセンサー２９を固定することにより、より高い精度で雷サージ電流の検出を行うことができる。なお、図３（Ａ）において、６３は筒状スペーサ３７を貫通させるための開口、６５はコネクタ４７を貫通させるための開口である。
【００２３】
図４（Ａ）は、上記のように構成された避雷器動作監視装置を送電線の懸垂支持装置に取り付けた状態を示す正面図、同図（Ｂ）は同じく耐張支持装置に取り付けた状態を示す平面図である。図において、６７は避雷器動作監視装置、６９は懸垂碍子連、７１は耐張碍子連、７３は避雷器、５５は避雷器７３の接地側導体である。接地側導体５５は避雷器７３を鉄塔側に固定する固定金具を兼ねている。本発明に係る避雷器動作監視装置６７は、きわめてコンパクトであるため、このように避雷器７３の接地側導体５５に簡単に取り付けることができる。なお、対象箇所へ取り付ける前に、図４（Ａ）や（Ｂ）のような実際の取り付けを模擬した試験を行い、通電電流に対する動作特性（センサ類の応答特性等を含む）や、通電後のデータ回収可否試験を行い、避雷器動作監視装置の特性を確認する。
【００２４】
図５は、上記避雷器動作監視装置６７のブロック回路図である。図において、５５は避雷器の接地側導体、ｉは接地側導体５５に流れる雷サージ電流、２９は雷サージ電流ｉによる磁界を検出するＧＭＲセンサー、７５はＧＭＲセンサー２９の出力電圧のピーク値を保持するピークホールド回路、７７はＧＭＲセンサー２９の出力電圧と設定値とを比較し、出力電圧が設定値を超えた場合に割り込み信号を出力する比較回路、７９は割り込み信号で起動する記録回路、８１は時刻を出力する時計回路である。記録回路７９は主に図２のＣＰＵ３１で構成され、ピークホールド回路７５に保持されているピーク値をＡ／Ｄコンバータでデジタル化して電流値に変換し、その電流値と時刻を記録部（メモリー）に記録すると共に、ピーク値読み取り後にピークホールド回路７５をリセットする。８３は送受信ユニット、８５はアンテナ、８７は太陽電池５３の発電電力を電気二重層コンデンサ２７に充電する充電回路である。送受信ユニット８３は図２のＲＦモジュール３３で構成され、地上局からのデータ要求信号を受信すると、記録回路７９に割り込み信号を入れ、記録部に記録されているデータを読み出して、地上局に送信する。
【００２５】
図６は、上記のように構成された避雷器動作監視装置６７の信号処理の手順を示す。通常時は、ＣＰＵはスリープ状態にあり（ステップ１０１）、雷サージ電流検出又はデータ要求の割り込み信号が入ると（ステップ１０２）、ＣＰＵが起動する（ステップ１０３）。割り込み信号が雷サージ電流検出によるものである場合は（ステップ１０４）、ピークホールド回路からピーク値を読み取って電流値にＡ／Ｄ変換し（ステップ１０５）、電流値と時刻を記録部に記録する（ステップ１０６）と共に、ピークホールド回路をリセットする（ステップ１０７）。地上局からデータ要求信号が入らない限り、ステップ１０１〜１０７を繰り返し、記録部にデータを蓄積する。地上局からデータ要求信号が入ると、送受信ユニット８３から割り込み信号が入り（ステップ１０２）、ＣＰＵが起動し（ステップ１０３）、記録部に蓄積されているデータを地上局に伝送する処理を行う（ステップ１０８）。
【００２６】
なお、避雷器動作監視装置は、避雷器毎に取り付けられ、多数設置されるので、各避雷器動作監視装置には識別番号が割り振られ、個々の避雷器動作監視装置は、地上局から自己の識別番号を受信したときのみ、起動して、データ伝送処理を行う。
【００２７】
以上の実施形態では、ＧＭＲセンサーの出力のピーク値をピークホールド回路で保持し、そのピーク値を電流値にＡ／Ｄ変換して記録部に記録するようにしたが、ＧＭＲセンサーの出力の瞬時値をホールド回路で保持して、その瞬時値を電流値にＡ／Ｄ変換して記録部に記録するようにするようにしてもよい。このようにすれば、落雷により避雷器にどの程度の電気エネルギーが通過したかというデータを取得できるので、避雷器の現実の動作履歴を監視して、劣化状態を定量的に判断できる。
【００２８】
本発明に係る避雷器動作監視装置は、例えば、容器の形状は限定されない。また、太陽電池の取付け状態も任意に設計でき、例えば容器の側面に取り付けるようにしてもよく、また、シート状で屈曲可能な太陽電池を容器の側面に貼り付けるようにしてもよい等、様々な態様をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る避雷器動作監視装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１の装置の容器内に収容された３枚の回路基板の平面図。
【図３】（Ａ）は図１の装置の容器内に組み込まれた円板の平面図、（Ｂ）は図１の装置の容器を構成する筒体の平面図。
【図４】（Ａ）は図１の装置を送電線の懸垂支持装置に取り付けた状態を示す正面図、（Ｂ）は同じく耐張支持装置に取り付けた状態を示す平面図。
【図５】図１の装置のブロック回路図。
【図６】図５の回路の信号処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３０】
１：容器
１５：環状棚部
１７：円板
２１、２３、２５：円形の回路基板
２７：電気二重層コンデンサ
２９：ＧＭＲセンサー
３１：ＣＰＵ
３７：筒状スペーサ
３９：通しボルト
４３：ボルト穴
４５：パッド
４９、４９：コネクタ
５１：電線
５３：太陽電池
５５：避雷器の接地側導体
６７：避雷器動作監視装置
６９：懸垂碍子連
７１：耐張碍子連
７３：避雷器
７５：ピークホールド回路
７７：比較回路
７９：記録回路
８１：時計回路
８３：送受信ユニット
８５：アンテナ
８７：充電回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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