特許 6132829 計測装置及び計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6132829

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】計測装置及び計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20170515BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 A

   G01R19/00 U

   G01R19/00 X

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-231414(P2014-231414)

(22)【出願日】2014年11月14日

(65)【公開番号】特開2016-95225(P2016-95225A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2015年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100134692

【弁理士】

【氏名又は名称】川村 武

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 博文

(72)【発明者】

【氏名】細谷 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】前▲崎▼ 恒司

(72)【発明者】

【氏名】酒井 繁美

【審査官】 小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０２７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２８１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−６２０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１０２１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−９４１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 「風力発電設備用雷電流計測装置｜東光電気株式会社」，２０１３年 １月１２日，ＵＲＬ，http://web.archive.org/web/20130112055704/http://www.tokodenki.co.jp/products/security/wlc.html

【文献】 白石康寛、大塚尊裕，「風力発電設備における直撃雷電流観測」，電気学会論文誌Ｂ，２００４年，Vol.124, No.12，pp.1529-1535

【文献】 「風力発電設備用雷電流計測装置」，株式会社東光高岳，２０１４年，ＵＲＬ，http://www.tktk.co.jp/uploads/wlc-3.pdf

【文献】 酒井繁美、細谷雅樹、藤岡博文，「風力発電設備用雷電流計測装置」，東光高岳技報，２０１５年，Vol.2，pp.38-39，ＵＲＬ，http://www.tktk.co.jp/uploads/giho2015_15.pdf

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １９／００−１９／３２

Ｇ０１Ｒ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

雷電流を測定するセンサから出力される前記雷電流の微分波形を積分することにより前記雷電流の波形に変換する積分回路と、
前記積分回路が変換した前記雷電流の波形に基づいて、前記雷電流に関する第１条件が成立したか否か判定する第１判定部と、
前記積分回路が変換した前記雷電流の波形に基づいて、前記雷電流に関する第２条件が成立したか否か判定する第２判定部と、
前記第１判定部で前記第１条件が成立したと判定された場合、前記雷電流に関するデータを記憶部に記憶し、前記第２判定部で前記第２条件が成立したと判定された場合、外部装置に接点信号を出力する制御部と、
前記積分回路で変換された前記雷電流の波形におけるピーク値を保持するピークホールド回路と、を備え、
前記第１判定部は、前記ピークホールド回路から出力された前記ピーク値が第１閾値を超えたか否かを判定し、
前記第２判定部は、前記雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が第２閾値を超えたか否かを判定し、
前記接点信号は、前記外部装置側に設けられる発電設備を前記外部装置が制御することに利用される計測装置。

【請求項2】

前記第１判定部は、前記ピークホールド回路から出力された前記ピーク値が前記第１閾値を超えた場合に前記第１条件が成立したと判定し、
前記第２判定部は、前記雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が前記第１閾値よりも大きな値である前記第２閾値を超えた場合に前記第２条件が成立したと判定する請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記第１判定部は、前記ピークホールド回路から出力された前記ピーク値が前記第１閾値を超えた場合に前記第１条件が成立したと判定し、
前記第２判定部は、前記雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が前記第１閾値よりも大きな値である前記第２閾値を超えたことと、前記雷電流の電荷量が閾値を超えたことのいずれか一方の条件が成立した場合に前記第２条件が成立したと判定する請求項１に記載の計測装置。

【請求項4】

前記第１閾値、及び前記第２閾値のうち少なくともいずれか１つを変更する変更部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の計測装置。

【請求項5】

外部の端末とデータ通信を行う通信部を備え、
前記変更部は、前記通信部を介して受け取る、前記外部の端末からの要求に応じて前記第１閾値、及び前記第２閾値のうち少なくともいずれか１つを変更する請求項４に記載の計測装置。

【請求項6】

前記接点信号は、前記発電設備の自動停止の制御に利用される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の計測装置。

【請求項7】

雷電流を測定するセンサから出力される前記雷電流の微分波形を積分することにより前記雷電流の波形に変換することと、
前記変換された前記雷電流の波形におけるピーク値をピークホールド回路に保持することと、
前記雷電流の波形に基づいて、前記ピークホールド回路から出力された前記ピーク値が第１閾値を超えたか否かを判定することで、前記雷電流に関する第１条件が成立したか否か判定することと、
前記雷電流の波形に基づいて、前記雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が第２閾値を超えたか否かを判定することで、前記雷電流に関する第２条件が成立したか否か判定することと、
前記第１条件が成立したと判定された場合、前記雷電流に関するデータを記憶部に記憶することと、
前記第２条件が成立したと判定された場合、外部装置に接点信号を出力することと、を含み、
前記接点信号は、前記外部装置側に設けられる発電設備を前記外部装置が制御することに利用される計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、雷電流を計測する計測装置及び計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、再生可能エネルギー（自然エネルギー）の導入が積極的に進められ、その一環として多くの風力発電設備が各地に設置されている。一方、日本は世界でも有数の雷発生国である。特に日本海沿岸においては、冬季に大きなエネルギーを持つ雷が発生する。雷は高いところに落ちるため、風力発電設備が雷の格好の標的となる。そして、落雷が風力発電設備の故障や事故の原因となり、風力発電設備の安定稼働の妨げとなる。落雷の被害に対する有効な対策を行うためには、落雷の状況を把握することが重要となる。このため、以前より雷の電流値や雷の発生時刻などを計測する計測装置が提案されている。

【0003】

例えば特許文献１には、雷の電流値だけでなく雷の波形を計測する計測装置（観測装置）が記載されている。この計測装置は、雷電流が所定値を超えた場合に計測を開始し、雷電流に関するデータを記憶部に記憶する。また、この計測装置は、所定時刻になったときに雷電流に関するデータを通信部を介して外部監視装置に送信する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２１１９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した計測装置は、所定時刻になったときにデータを外部に送信するので、外部において落雷の発生を瞬時に把握することができない。従って、計測装置における雷電流の計測を風力発電設備の停止等の制御に利用することができない。また、計測装置において、風力発電設備の停止等の制御に利用するために、雷電流が所定値を超えた場合に落雷の発生を外部に通知する構成も考えられる。しかし、この場合、閾値である所定値によっては小さな落雷の発生についても外部に通知することになり、頻繁に風力発電設備の停止等が行われてしまうおそれがある。

【0006】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、落雷の大きさに応じてデータの記憶と外部装置への信号出力とを分けて実行することができる計測装置及び計測方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る計測装置は、雷電流を測定するセンサから出力される雷電流の微分波形を積分することにより雷電流の波形に変換する積分回路と、積分回路が変換した雷電流の波形に基づいて、雷電流に関する第１条件が成立したか否か判定する第１判定部と、積分回路が変換した雷電流の波形に基づいて、雷電流に関する第２条件が成立したか否か判定する第２判定部と、第１判定部で第１条件が成立したと判定された場合、雷電流に関するデータを記憶部に記憶し、第２判定部で第２条件が成立したと判定された場合、外部装置に接点信号を出力する制御部と、積分回路で変換された雷電流の波形におけるピーク値を保持するピークホールド回路と、を備え、第１判定部は、ピークホールド回路から出力されたピーク値が第１閾値を超えたか否かを判定し、第２判定部は、雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が第２閾値を超えたか否かを判定し、接点信号は、外部装置側に設けられる発電設備を外部装置が制御することに利用されることを特徴とする。

【0008】

また、第１判定部は、雷電流の値が第１閾値を超えた場合に第１条件が成立したと判定し、第２判定部は、雷電流の値が第１閾値よりも大きな値である第２閾値を超えた場合に第２条件が成立したと判定してもよい。

【0009】

また、第１判定部は、雷電流の値が第１閾値を超えた場合に第１条件が成立したと判定し、第２判定部は、雷電流の値が第１閾値よりも大きな値である第２閾値を超えたことと、雷電流のエネルギー値がエネルギー閾値を超えたことのいずれか一方の条件が成立した場合に第２条件が成立したと判定してもよい。

【0010】

また、第１閾値、第２閾値及びエネルギー閾値のうち少なくともいずれか１つを変更する変更部を備える構成でもよい。

【0011】

また、外部の端末とデータ通信を行う通信部を備え、変更部は、通信部を介して受け取る、外部の端末からの要求に応じて閾値を変更してもよい。

【0012】

また、本発明に係る計測方法は、雷電流を測定するセンサから出力される雷電流の微分波形を積分することにより雷電流の波形に変換することと、変換された雷電流の波形におけるピーク値をピークホールド回路に保持することと、雷電流の波形に基づいて、ピークホールド回路から出力されたピーク値が第１閾値を超えたか否かを判定することで、雷電流に関する第１条件が成立したか否か判定することと、雷電流の波形に基づいて、雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときの当該ピーク値が第２閾値を超えたか否かを判定することで、雷電流に関する第２条件が成立したか否か判定することと、第１条件が成立したと判定された場合、雷電流に関するデータを記憶部に記憶することと、第２条件が成立したと判定された場合、外部装置に接点信号を出力することと、を含み、接点信号は、外部装置側に設けられる発電設備を外部装置が制御することに利用される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、制御部が、第１条件が成立したと判定された場合に雷電流に関するデータを記憶部に記憶し、第２条件が成立したと判定された場合に外部装置に信号を出力するので、落雷の大きさに応じてデータの記憶と外部装置への信号出力とを分けて実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係る風力発電設備の一例を示す構成図である。

【図2】実施形態に係る落雷監視システムの構成を示すブロック図である。

【図3】図２に示す計測部の内部構成を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態における信号処理部が実行する信号処理を示すフローチャートである。

【図5】雷電流の波形の一例を示す波形図である。

【図6】記憶部に記憶される落雷データの一例を示す図である。

【図7】第２実施形態における信号処理部が実行する信号処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現する場合がある。

【0016】

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態に係る風力発電設備１の一例を示す構成図である。図１に示す風力発電設備（風力発電機、風車）１は、風力を利用して発電する発電機であり、再生可能エネルギー発電設備の一種である。図１に示すように、風力発電設備１は、塔（タワー）２と、風を受け回転する３枚のブレード３と、これらのブレード３の付け根をローター軸に連結するハブ４とを備えている。なお、図１には示していないが、風力発電設備１は、ハブ４からローター軸を通じて連結された発電機などを収納するナセルも設けられている。

【0017】

図１の部分拡大図に示すように、塔２の脚部には、雷電流のような大電流を測定するために用いるロゴウスキーコイル（センサ、測定器）１０が設置されている。このロゴウスキーコイル１０は、環状体に線材を密着して巻いたコイルである。このロゴウスキーコイル１０の内側（環状体の穴、本実施形態では塔２）を雷電流が通過することで、ロゴウスキーコイル１０の両端に雷電流に対応した起電力が誘起される。この起電力の電圧は雷電流の微分波形となっている。ロゴウスキーコイル１０は信号線１１で計測装置１００に接続され、ロゴウスキーコイル１０で生じた電圧が計測装置１００に出力される。

【0018】

また、図１の部分拡大図に示すように、塔２の表面には、衛星と通信することにより時刻情報を取得するＧＰＳアンテナ２０（ＧＰＳ：Global Positioning System）が設けられている。このＧＰＳアンテナ２０は、信号線２１で計測装置１００と接続されている。

【0019】

また、図１の部分拡大図に示すように、塔２の内部には、雷電流を計測する計測装置１００が設置されている。計測装置１００は、接地線３１で接地端子３０と接続されている。また、計測装置１００は、電源ケーブル４０でＡＣ１００Ｖの電源（図示せず）と接続されている。また、計測装置１００は、接点接続ケーブル５０で制御盤（図２参照）と接続されている。計測装置１００の詳細な構成については後述する（図２及び図３参照）。

【0020】

図２は、実施形態に係る落雷監視システムの構成を示すブロック図である。図２に示す落雷監視システムは、上記したロゴウスキーコイル１０、ＧＰＳアンテナ２０及び計測装置１００と、外部装置としての制御盤２００とを備えている。

【0021】

計測装置１００は、図２に示すように、風力発電設備１ロゴウスキーコイル１０、データ伝送部（通信部）１２０及びメディアコンバータ１３０を有している。計測部１１０は、ロゴウスキーコイル１０と接続され、そのロゴウスキーコイル１０で生じた電圧（雷電流の微分波形）を入力する。また、計測部１１０は、ＧＰＳアンテナ２０で取得された時刻情報を入力する。そして、計測部１１０は、ロゴウスキーコイル１０からの電圧に基づいて雷電流のピーク値（波高値）や雷電流の電荷量（エネルギー値）を計測する。また、計測部１１０は、ＧＰＳアンテナ２０からの時刻情報に基づいて、落雷があったときの時刻を特定する。

【0022】

計測部１１０は、雷電流のピーク値が所定値（本実施形態では第１閾値）を超えた場合に雷電流に関するデータ（以下、このデータを落雷データという。）を記録する。また、計測部１１０は、雷電流のピーク値が所定値（本実施形態では第２閾値）を超えた場合に、接点接続ケーブル５０を介して接点信号を制御盤２００に出力する。接点信号はオン・オフの信号であって、本実施形態においては例えば風力発電設備１の自動停止の制御に用いられる。

【0023】

データ伝送部１２０は、外部の端末としてのクライアントＰＣ４００との間で通信を行う処理部である。このデータ伝送部１２０は、クライアントＰＣ４００からの要求に応じて、計測部１１０内に記録された落雷データを取得してクライアントＰＣ４００に送信する。メディアコンバータ１３０は、異なる伝送媒体を接続し、信号を相互に変換する装置である。メディアコンバータ１３０は、銅線ケーブルと光ケーブル５１とを接続し、それらのケーブルにおける信号を相互に変換する。

【0024】

制御盤２００は、計測装置１００からの接点信号のオン・オフの状態に応じて風力発電設備１を制御する。なお、制御盤２００は、１つの風力発電設備１を制御する場合に限られず、複数の風力発電設備を制御してもよい。図２に示すように、制御盤２００は、メディアコンバータ２１０を有している。メディアコンバータ２１０は、メディアコンバータ１３０と同様に、異なる伝送媒体を接続し、信号を相互に変換する装置である。メディアコンバータ２１０は、光ケーブル５１と通信網３００に接続されるケーブルとを接続し、それらのケーブルにおける信号を相互に変換する。

【0025】

クライアントＰＣ４００は、インターネットやＬＡＮなどの通信網３００及びメディアコンバータ２１０，１３０を介してデータ伝送部１２０と通信を行う。発電事業者は、クライアントＰＣ４００を操作することにより、計測部１１０内に記録されている落雷データにアクセスして収集することができる。

【0026】

図３は、図２に示す計測部１１０の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、計測部１１０は、積分回路１１１、正極性ピークホールド回路１１２、負極性ピークホールド回路１１３、記憶部１１４、信号処理部１１５及び信号出力部１１６を有している。積分回路１１１は、ロゴウスキーコイル１０からの微分波形の出力を積分することにより雷電流の波形に変換する。積分回路１１１は、変換した雷電流を正極性ピークホールド回路１１２、負極性ピークホールド回路１１３及び信号処理部１１５に出力する。

【0027】

正極性ピークホールド回路１１２は、積分回路１１１で変換された雷電流における正極のピーク値（波高値）を保持する回路である。負極性ピークホールド回路１１３は、積分回路１１１で変換された雷電流における負極のピーク値（波高値）を保持する回路である。ピークホールド回路（正極性ピークホールド回路１１２及び負極性ピークホールド回路１１３）は、雷電流を例えば５０μｓｅｃの間隔でサンプリングする。そして、ピークホールド回路１１２，１１３は、雷が発生してから今までにサンプリングした電流値のピーク値（最大値）と今現在サンプリングした電流値とを比較する。ピークホールド回路１１２，１１３は、今現在サンプリングした電流値がピーク値よりも大きい場合、ピーク値を入れ替える。ピークホールド回路１１２，１１３は、今現在保持しているピーク値を信号処理部１１５に出力する。記憶部１１４は、信号処理部１１５で生成される落雷データを記憶するメモリである。なお、記憶部１１４はメモリカードのような記憶媒体として構成されてもよい。

【0028】

信号処理部１１５は、積分回路１１１から出力される雷電流、及びピークホールド回路１１２，１１３から出力される雷電流の正負のピーク値に基づいて、落雷データの生成、落雷データの記憶、接点信号の出力などを行う処理部である。図３に示すように、信号処理部１１５は、トリガ判定部（第１判定部）１１５ａ、ピーク判定部１１５ｂ、エネルギー算出部１１５ｃ、信号出力判定部（第２判定部）１１５ｄ、制御部１１５ｅ及び変更部１１５ｆを含む。

【0029】

トリガ判定部１１５ａは、正極性ピークホールド回路１１２からの正極のピーク値（絶対値）又は負極性ピークホールド回路１１３からの負極のピーク値（絶対値）が第１閾値を超えたか否か判定する。ここで、ピーク値が第１閾値を超えることが第１条件が成立したことに対応する。第１閾値は例えば２［ｋＡ］とされる。ピーク判定部１１５ｂは、今回の事象（雷）における真のピーク値を判定する。例えば、ピーク判定部１１５ｂは、雷電流の波形におけるピーク値が所定時間更新されないときに今回の雷のピーク値と判定する。

【0030】

エネルギー算出部１１５ｃは、積分回路１１１から出力される雷電流に基づいて雷電流の電荷量（エネルギー値、エネルギー量）を算出する。例えば、エネルギー算出部１１５ｃは、５０μｓｅｃのサンプリング間隔で計測時間（１ｓｅｃ）における瞬時電流値を積算することで雷電流の電荷量を算出する。信号出力判定部１１５ｄは、ピーク判定部１１５ｂで判定されたピーク値（絶対値）が第２閾値を超えたか否か判定する。ここで、ピーク値が第２閾値を超えることが第２条件が成立したことに対応する。第２閾値は風力発電設備１などに応じて変更され得る値である。しかし、本実施形態では、第２閾値は少なくとも第１閾値よりも大きな値とされる。

【0031】

制御部１１５ｅは、トリガ判定部１１５ａによりピーク値が第１閾値を超えたと判定された場合に、ＧＰＳアンテナ２０から時刻情報を取得する。また、制御部１１５ｅは、ピーク判定部１１５ｂにより判定された雷電流のピーク値を取得し、エネルギー算出部１１５ｃにより算出された雷電流の電荷量を取得する。そして、制御部１１５ｅは、時刻情報、雷電流のピーク値、及び雷電流の電荷量を落雷データとして記憶部１１４に記憶する。

【0032】

制御部１１５ｅは、信号出力判定部１１５ｄによりピーク値が第２閾値を超えたと判定された場合に接点信号を出力する制御を行う。本実施形態では、接点信号はオン・オフ信号であるので、制御部１１５ｅは接点信号をオフ状態からオン状態になるように制御する。上位の制御側（制御盤２００や風力発電設備１）は、接点信号がオフ状態からオン状態に切り替えられることにより、落雷が発生したことを認識する。変更部１１５ｆは、クライアントＰＣ４００からの指示信号をデータ伝送部１２０を介して受け取り、受け取った指示信号が閾値（第１閾値、第２閾値）の変更を要求する指示であった場合は、信号処理部１１５に設定されている閾値を変更する処理を行う。信号出力部１１６は、接点信号を制御盤２００に出力するための出力インターフェイスである。信号出力部１１６には接点接続ケーブル５０が接続される。

【0033】

次に、図４から図６を参照して計測装置１００の動作を説明する。

【0034】

図４は、第１実施形態における信号処理部１１５が実行する信号処理を示すフローチャートである。図５は、雷電流の波形の一例を示す波形図である。なお、図５（Ａ）は、夏季にみられる電荷量が小さい雷電流波形の例を示し、図５（Ｂ）は、主に冬季に発生する、継続時間が長く電荷量の大きな雷電流波形の例を示している。

【0035】

図４に示す処理において、まず、トリガ判定部１１５ａは、正極性ピークホールド回路１１２からの正極のピーク値（絶対値）又は負極性ピークホールド回路１１３からの負極のピーク値（絶対値）が第１閾値（例えば２［ｋＡ］）を超えたか否か判定する（ステップＳ１）。トリガ判定部１１５ａによりピーク値が第１閾値を超えたと判定された場合に（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２以降の処理が開始される。

【0036】

トリガ判定部１１５ａによりピーク値が第１閾値を超えたと判定されると（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御部１１５ｅは、ＧＰＳアンテナ２０から現在の時刻（年月日及び時分秒）を示す時刻情報を取得する（ステップＳ２）。また、ピーク判定部１１５ｂは、今回の雷電流の波形における真のピーク値を判定する（ステップＳ３）。図５（Ａ）に示す例では、雷電流が負極の電流値の波形となっているので、ピーク判定部１１５ｂは真のピーク値として負極のピーク値を判定する。図５（Ｂ）に示す例では、雷電流が負極の電流値の波形と正極の電流値の波形となっているので、ピーク判定部１１５ｂは真のピーク値として負極のピーク値と正極のピーク値とを判定する。

【0037】

また、エネルギー算出部１１５ｃは、積分回路１１１から出力される雷電流に基づいて雷電流の電荷量（エネルギー量）を算出する（ステップＳ４）。上述したように、エネルギー算出部１１５ｃは、例えば５０μｓｅｃのサンプリング間隔で計測時間（例えば１ｓｅｃ）における瞬時電流値を積算することで雷電流の電荷量を算出する。図５（Ａ）に示す雷電流の波形においては、雷電流の継続時間が短く、雷電流の電荷量も小さい。これに対して、図５（Ｂ）に示す雷電流の波形においては、正極の雷電流の継続時間が長く、雷電流の電荷量が大きい。このように電荷量の大きな雷が風力発電設備１に落雷すると、風力発電設備１に被害を及ぼす可能性が高い。

【0038】

次に、制御部１１５ｅは、計測時間が終了したか否か判定する（ステップＳ５）。制御部１１５ｅにより計測時間が終了したと判定されるまで、ピーク判定部１１５ｂ及びエネルギー算出部１１５ｃはステップＳ３及びステップＳ４の処理を繰り返し実行する。

【0039】

制御部１１５ｅが計測時間が終了したと判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、信号出力判定部１１５ｄは、ピーク判定部１１５ｂで判定されたピーク値（絶対値）が第１閾値よりも大きな値である第２閾値を超えたか否か判定する（ステップＳ６）。信号出力判定部１１５ｄによりピーク値が第２閾値を超えたと判定された場合は（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部１１５ｅは、接点信号を制御盤２００に出力する（ステップＳ７）。すなわち、制御部１１５ｅは、接点信号をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、制御盤２００は、第２閾値以上の雷電流の雷が発生したことを認識し、例えば自動的に風力発電設備１を停止するように制御する。

【0040】

その後、制御部１１５ｅは、落雷データを記憶部１１４に記憶する（ステップＳ８）。図６は、記憶部１１４に記憶される落雷データの一例を示す図である。図６に示すように、落雷データにおいて、落雷ごとに番号（Ｎｏ）が付され、この番号に対応つけて、アドレス情報（図６の「ＡＤＤＲＥＳＳ」）、落雷発生時刻情報（図６の「ＤＡＴＥ」及び「ＴＩＭＥ」）、ピーク値（波高値）の情報（図６の「Ｐ［ｋＡ］Ｎ［ｋＡ］」）、電荷量の情報（図６の「Ｑ［Ｃ］」）が記憶部１１４に記憶される。ここで、アドレス情報は、計測装置１００に予め割り当てられたアドレスの情報（インターネットやＬＡＮで通信を行うためのＩＰアドレスやＭＡＣアドレス）である。落雷発生時刻情報は、ＧＰＳアンテナ２０により取得された年月日（例えば「ＤＡＴＥ」における「１３／１１／２７」）及び時分秒（例えば「ＴＩＭＥ」における「０７：３７：２１．０８６１」）である。なお、時分秒の情報には１／１００００秒の情報も含まれる。ピーク値の情報は、ピーク判定部１１５ｂで判定された正のピーク値（Ｐ［ｋＡ］）と負のピーク値（Ｎ［ｋＡ］）である。電荷量の情報は、エネルギー算出部１１５ｃで算出された電荷量である。

【0041】

以上に説明したように、第１実施形態では、センサ１０で測定した雷電流に関する第１条件が成立したか否か判定する第１判定部１１５ａと、雷電流に関する第２条件が成立したか否か判定する第２判定部１１５ｄと、第１判定部１１５ａで第１条件が成立したと判定された場合、雷電流に関するデータを記憶部１１４に記憶し、第２判定部１１５ｄで第２条件が成立したと判定された場合、外部装置２００に信号（接点信号）を出力する制御部１１５ｅとを備える。このような構成によれば、落雷の大きさに応じて記憶部１１４への落雷データの記憶と外部装置２００への信号出力とを分けて実行することができる。

【0042】

また、第１実施形態では、第１判定部１１５ａは、雷電流の値が第１閾値を超えた場合に第１条件が成立したと判定し、第２判定部１１５ｄは、雷電流の値が第１閾値よりも大きな値である第２閾値を超えた場合に第２条件が成立したと判定する。このような構成によれば、小さな落雷についても落雷データを記憶部１１４に記憶することができるとともに、小さな落雷の発生によっては外部装置２００に信号を出力させないようにすることができる。従って、落雷が発生する度に頻繁に風力発電設備の停止等が行われてしまうのを防止することができる。

【0043】

また、第１実施形態では、第１閾値及び第２閾値を変更する変更部１１５ｆを備える。このような構成によれば、発電事業者等が風力発電設備１の規模等に合わせて第１閾値及び第２閾値を設定変更することができる。また、発電事業者等が落雷データの実績値に基づいて第２閾値を風力発電設備１の被害を引き起こさない値に設定変更することができる。また、第１実施形態では、外部の端末４００とデータ通信を行う通信部１２０を備え、変更部１１５ｆは、通信部１２０を介して受け取る、外部の端末４００からの要求に応じて閾値を変更する。このような構成によれば、発電事業者等が外部の端末４００による遠隔操作によって閾値の設定変更を行うことができる。

【0044】

＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、信号出力判定部１１５ｄは、雷電流のピーク値が第２閾値を超えたと判定された場合に接点信号を出力していた（ステップＳ６，Ｓ７参照）。これに対して、第２実施形態では、信号出力判定部１１５ｄは、雷電流のピーク値が第２閾値を超えたか、エネルギー値（電荷量）がエネルギー閾値を超えたと判定された場合に接点信号を出力する。

【0045】

図７は、第２実施形態における信号処理部１１５が実行する信号処理を示すフローチャートである。なお、図７に示すステップＳ１〜Ｓ５及びＳ７〜Ｓ８の処理は、図４に示した処理と同様であるため、同一の処理には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。

【0046】

ステップＳ６Ａにおいて、信号出力判定部１１５ｄは、ピーク判定部１１５ｂで判定された雷電流のピーク値が第２閾値を超えたか否かと、エネルギー算出部１１５ｃで算出されたエネルギー値（電荷量）がエネルギー閾値を超えたか否かを判定する。そして、信号出力判定部１１５ｄは、ピーク値が第２閾値を超えたことと、エネルギー値がエネルギー閾値を超えたことのいずれか一方の条件が成り立った場合、つまり、２つの条件のＯＲが成立した場合に（ステップＳ６ＡのＹＥＳ）、接点信号を制御盤２００に出力する（ステップＳ７）。このような構成によれば、エネルギー値が小さいが電流値が大きい雷が発生した場合、又は電流値が小さいがエネルギー値が大きい雷が発生した場合のいずれの場合も接点信号を出力することができる。従って、落雷による風力発電設備１の被害の発生を確実に防止することができる。

【0047】

なお、信号出力判定部１１５ｄは、エネルギー算出部１１５ｃで算出されたエネルギー値がエネルギー閾値を超えた場合に接点信号を出力させてもよい。この場合、風力発電設備１に被害を及ぼすエネルギー値（電荷量）の大きな落雷に対してだけ接点信号を出力させることができる。従って、むやみに風力発電設備１の自動停止等の制御が実行されてしまうことを防止することができる。

【0048】

信号処理部１１５における各処理部（トリガ判定部１１５ａ、ピーク判定部１１５ｂ、エネルギー算出部１１５ｃ、信号出力判定部１１５ｄ、制御部１１５ｅ、変更部１１５ｆ）は、ソフトウェアで構成されてもハードウェアで構成されてもよい。すなわち、信号処理部１１５がＣＰＵを備え、そのＣＰＵが制御プログラムに基づいて実行する処理又は制御によって信号処理部１１５における各処理部が実現されてもよい。また、信号処理部１１５における各処理部が回路等のハードウェアで実現されてもよい。

【0049】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。また、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更又は改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態を適宜組み合わせて適用することも可能である。

【0050】

例えば、計測装置１００から出力される接点信号は、風力発電設備１の自動停止に利用されていたが、発電事業者等に落雷の発生を知らせるメール送信などに利用してもよい。また、計測装置１００はクライアントＰＣ４００から遠隔操作可能に構成されていなくてもよい。この場合、データ伝送部１２０、メディアコンバータ１３０、メディアコンバータ２１０を設ける必要はない。

【符号の説明】

【0051】

１ 風力発電設備
１０ ロゴウスキーコイル（センサ）
５０ 接点接続ケーブル
１００ 計測装置
１１０ 計測部
１１５ 信号処理部
１１５ａ トリガ判定部（第１判定部）
１１５ｂ ピーク判定部
１１５ｃ エネルギー算出部
１１５ｄ 信号出力判定部（第２判定部）
１１５ｅ 制御部
１１５ｆ 変更部
１２０ データ伝送部（通信部）
２００ 制御盤（外部装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】