検電器及び検電方法

【課題】非接触型の検電器の検出感度を高めることができる。
【解決手段】検電器１００は、交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する。受信部１１０は、交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する。検出部１３０は、受信した信号に含まれる高調波周波数成分の信号強度に応じて、充電部の充電状態を検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流送電システムにおいて用いられる非接触型の検電器及び検電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検電器は、充電される充電部の充電状態を検出する際に用いられる。
直流送電システムは、例えば電車線の送電に利用され、直流式電気鉄道の「き電回路」などに適用されている。直流式電気鉄道の「き電回路」には、発電機から供給される電力によって、１５００Ｖ程度の直流電圧が印加されている。その直流式電気鉄道の「き電回路」の充電状態を検出する場合、検電器の基準電位線をレールに接続しておき、検出端子を架線に接触させて、充電状態を検知する携帯可能な検電器が知られている。
【０００３】
また、高圧の送電システムに適用する場合、上記の接触型検電器であっても、充電部から電力を得ることができず、バッテリーなどの電力により動作させるため、低消費電力であることが必要とされる。
例えば、直流送電システムに適用可能な電力消費の少ない検出方式の検電器としては、（１）静電式検電器をはじめ、（２）静電電圧計、（３）液晶、（４）ピエゾ効果、（５）電気光学効果などを用いる方式が知られている。
これらの方式のうち、「静電式検電器及び電気光学効果」を用いた方式のものは、必ずしも充電部に接触させて用いることを必要としないが、他の方式のものはいずれも接触させて用いることが必要とされる（例えば、特許文献１参照）。また、静電式検電器であっても、検出感度を向上させるには接地することが必要であり、直流１５００Ｖ程度の電圧を検出する場合においても同様である。
また、「液晶」を用いた方式のものは、液晶の電界応答性に温度依存性があることから、屋外で利用する場合には、環境温度変化、日射による温度上昇などの影響をうけることにより検出性能を維持しにくい。
「ピエゾ効果」を用いた方式のものは、機械的な変位を利用して検出することから、温度依存性があり、屋外で利用する場合には、環境温度変化、日射による温度上昇などの影響をうけることにより検出性能を維持しにくい。また、外部に仕事をする構成とする場合には、その分のエネルギーを消費する。
「電気光学効果」を用いた方式のものは、電界の変化により生じる屈折率の変化を検出する。このような方式の検出部では、光路における微小な屈折率の変化を検出するために、光ファイバをコイル状に多数回巻いたものを用いて長い光路長を確保する。検出部の検出感度高めるには、光ファイバーの量が多くなり、設備が大掛かりなものになり検出部の重量が増大することから、検電器としての操作性が低下することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電車線は、単線であるとは限られず、複線、或いは、複数のプラットホームを持つ駅又は拠点駅における渡り線や留置線などがある輻輳区間が多く存在する。このような輻輳区間においては、誤認による感電事故が防ぎきれていない。
また、検電器では、検出する電圧が高圧の場合、安全性を高めるために充電部に非接触で検出することが望まれる。
しかしながら、直流の検電器を充電部に接触させない非接触型とする場合には、検出感度を高めることが困難であるというという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、検出感度を高めることができる非接触型の検電器及び検電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記問題を解決するために、本発明は、交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電器であって、前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する受信部と、前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度に応じて、前記充電部の充電状態を検出する検出部とを備えることを特徴とする検電器である。
【０００８】
（２）また、本発明は、上記発明において、前記検出部は、前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分を抽出する抽出部を備えることを特徴とする。
【０００９】
（３）また、本発明は、上記発明において、複数の前記高調波周波数成分を所望の周波数成分に変換する周波数変換部を備え、前記抽出部は、前記変換された所望の周波数成分から、前記複数の高調波周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００１０】
（４）また、本発明は、上記発明において、前記受信部は、前記受信した信号から前記交流の基準周波数成分を低減させるフィルタ部を備え、前記抽出部は、前記交流の基準周波数成分を低減させた信号に基づいて前記高調波周波数成分を抽出することを特徴とする。
【００１１】
（５）また、本発明は、上記発明において、前記高調波周波数成分を含む擬似信号を生成し発生させる擬似信号発生部を備え、前記検出部は、前記擬似信号を検出することを特徴とする。
【００１２】
（６）また、本発明は、上記発明において、前記受信部は、前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含み、異なる２つの信号を受信し、前記検出部は、前記受信した異なる２つの信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度を差動増幅することにより、前記充電部の充電状態を検出することを特徴とする。
【００１３】
（７）また、本発明は、交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電方法であって、前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する受信過程と、前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度に応じて、前記充電部の充電状態を検出する検出過程とを含むことを特徴とする検電方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この本発明によれば、検電器は、交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する。受信部は、交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する。検出部は、受信した信号に含まれる高調波周波数成分の信号強度に応じて、充電部の充電状態を検出する。
これにより、非接触型の検電器の検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態における直流送電システムをモデル化したブロック図である。
【図２】１２相整流された直流の電圧変化を示す図である。
【図３】本実施形態における検電器を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における受信部１１０の詳細構成を示す接続図である。
【図５】本実施形態における周波数変換部と電源部の構成を示す接続図である。
【図６】本実施形態における受信部の特性をシミュレートした結果を示す図である。
【図７】本実施形態におけるモデル化した直流送電システムからの信号に基づいて、周波数変換を行う処理までをシミュレーションした結果によるスペクトルを示す図である。
【図８】本実施形態における受信部におけるフィルタの伝達特性と位相特性を示す図である。
【図９】本実施形態における受信部によって検出されたスペクトルを示す図である。
【図１０】第２実施形態における検電器を示すブロック図である。
【図１１】本実施形態における検電器の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態における直流送電システムをモデル化したブロック図である。
この図１に示される直流送電システムのモデルは、発電機７００、直流変換装置８００、及び負荷９００を備えている。
【００１８】
発電機７００は、所定の基準周波数ｆｇに基づいた三相交流電力を発電する。この図では、各相に接続されている電圧源として示す。
直流変換装置８００は、発電機７００からの電力を直流に変換する。
直流変換装置８００は、変圧器８１０及び整流器８２０を備える。
変圧器８１０は、三相Ｙ型結線の一次巻線８１１、三相Δ型結線の第１の二次巻線８１２、三相Ｙ型結線の第２の二次巻線８１３を備える。
変圧器８１０は、一次巻線８１１の各相に発電機７００の各相がそれぞれ接続されており、発電機７００から供給される電力を変換して、Δ型結線の第１の二次巻線８１２とＹ型結線の第２の二次巻線８１３から出力する。Δ型結線の第１の二次巻線８１２には、整流器８２２が接続され、Ｙ型結線の第２の二次巻線８１３には、整流器８２３が接続される。
【００１９】
整流器８２０は、整流器８２２と整流器８２３を備える。
整流器８２２は、３相ごとに直列接続されたダイオードがそれぞれ設けられ、Δ型結線の第１の二次巻線８１２から供給される電力を整流する。整流器８２２は、Δ型結線の第１の二次巻線８１２と併せてΔ型整流回路を形成する。
整流器８２３は、３相ごとに直列接続されたダイオードがそれぞれ設けられ、Ｙ型結線の第２の二次巻線８１３から供給される電力を整流する。整流器８２３は、Ｙ型結線の第２の二次巻線８１３と併せてＹ型整流回路を形成する。
整流器８２２と整流器８２３は、直列に接続されており、整流器８２２のダイオードのアノードが接地され、整流器８２３のダイオードのカソードが負荷９００に接続されている。
【００２０】
負荷９００は、例えば、直流電化された電車線の場合では、架線９１０及びレール９２０、並びに、架線９１０及びレール９２０から電力の供給を受ける電車が含まれる。負荷９００は、整流器８２０によって整流された直流が供給される。また、一例として示したこのような接続による整流方式は、１２相整流方式と呼ばれている。
１２相整流方式では、６相整流方式に比べ、脈動周波数が２倍に、脈動振幅が４半分以下になることから、電圧変動を少なくできる。
【００２１】
図２は、１２相整流された直流の電圧変化を示す図である。
以下の記載では、発電機７００が出力する電力の基準周波数ｆｇを６０Ｈｚとした場合を例に説明する。
図２（ａ）に示されるグラフでは、縦軸が電圧（ｋＶ（キロボルト））であり、横軸が時間（ミリ秒）であり、波形ｇ２ａが１２相整流された直流の電圧変動を示す。
波形ｇ２ａに示されるように、整流された直流の電圧は、１．５ｋＶをピーク電圧とし、１．４５ｋＶから１．５ｋＶ間で変動する成分が重畳する脈流になる。
【００２２】
図２（ｂ）に示されるグラフでは、縦軸が電圧（ｋＶ（キロボルト））であり、横軸が時間（ミリ秒）であり、波形ｇ２ｂが１２相整流方式により生成される脈流の電圧変動を示す。
【００２３】
図２（ｃ）に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ２ｃが１２相整流方式により生成される脈流の周波数スペクトルを示す。
脈流には、発電機７００が発電した交流の基準周波数ｆｇに対応する成分が含まれる。周波数ｆ１の周波数は、３６０Ｈｚであり、基準周波数ｆｇ（６０Ｈｚ）の６倍の周波数である。また、周波数ｆ２の周波数は、７２０Ｈｚであり、基準周波数ｆｇの１２倍の周波数である。
【００２４】
Δ型整流回路とＹ型整流回路の特性がそろっていれば、波高値の約３％の振幅の７２０Ｈｚを基本波とする脈流成分が発生する。実際には、それらの特性が完全には一致しないので、３６０Ｈｚを基本波とする脈流成分も含まれる。図２（ｂ）に示したグラフの場合では、３６０Ｈｚを基本波とする脈流成分は、７２０Ｈｚを基本波とする脈流成分の振幅の１／３程度の大きさが含まれている。
このように、負荷９００に供給される直流電圧には、発電機７００の基準周波数ｆｇに依存する周波数成分が含まれている。
なお、発電機７００が出力する電力の基準周波数ｆｇが、５０Ｈｚの場合では、周波数ｆ１の周波数は、３００Ｈｚであり、基準周波数ｆｇ（５０Ｈｚ）の６倍の周波数である。また、周波数ｆ２の周波数は、６００Ｈｚであり、基準周波数ｆｇの１２倍の周波数である。発電機７００が出力する電力の基準周波数ｆｇが５０Ｈｚの場合においても、６０Ｈｚの場合と同様に、本実施形態を適用することができる。
【００２５】
図３は、本実施形態における検電器を示すブロック図である。
この図３に示される検電器１００は、図１に示した負荷９００の一部である架線９１０に、直流が給電されている状態を検出する。
検電器１００は、受信部１１０、周波数変換部１２０、検出部１３０、表示部１４０、電源部１５０及び擬似信号発生部１６０を備える。
受信部１１０は、アンテナＡＮＴによって検出した信号を受信する。アンテナＡＮＴは、架線９１０との間の空間に形成される容量成分によって静電結合されている。受信部１１０は、発電機７００によって発電される交流の基準周波数ｆｇに基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を、その容量成分を介して受信する。受信部１１０は、接地されており、例えばレール９２０に接続されている。受信部１１０は、架線９１０（充電部）に対しては絶縁されており、架線９１０に充電されている直流電圧が直接印加されない状態に保持される。
受信部１１０は、アンテナＡＮＴ、帯域除去フィルタ１１１、及び、帯域通過フィルタ１１２を備える。
【００２６】
アンテナＡＮＴは、架線９１０と容量結合されていることにより、架線９１０を充電している直流に重畳されている変動成分（脈流）を検出する。
帯域除去フィルタ（ＢＲＦ）１１１は、アンテナＡＮＴによって検出された信号から、発電機７００の基準周波数ｆｇの周波数領域の成分（交流の基準周波数成分）を低減させる。
アンテナＡＮＴによって検出された信号には、基準周波数ｆｇの周波数領域の成分が多く含まれている。また、この周波数領域は、他の商用電源の電源系統に重畳される周波数成分（５０又は６０Ｈｚ）も含まれている。この周波数領域の信号を低減することにより、受信電界強度の大きな雑音成分を抑圧することができ、誤検出を低減することができる。
【００２７】
帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１２は、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍及び１２倍の周波数領域の成分を透過させる。１２相整流方式された脈流に含まれている特徴のある周波数領域を透過させることにより、各種ノイズの影響を低減することができる。
このように構成された受信部１１０は、アンテナＡＮＴによって受信した信号から、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍及び１２倍の周波数領域の成分を透過することができる。
【００２８】
続いて周波数変換部１２０について説明する。
周波数変換部１２０は、受信部１１０によって制限された周波数領域に含まれる、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍及び１２倍の周波数領域の成分（高調波周波数成分）を所望の周波数成分に変換する周波数変換を行う。
周波数変換部１２０は、ローカル（Ｌｏ）発振器１２１、乗算器１２２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３を備える。
【００２９】
ローカル（Ｌｏ）発振器１２１は、周波数変換を行う際の基本周波数ｆｏの正弦波を生成する。Ｌｏ発振器１２１は、無線機の局部発振器に相当する。
乗算器１２２は、２つの入力信号によって示される値を乗算する。乗算器１２２の一方の入力には、受信部１１０から出力される信号が入力され、他方の入力には、Ｌｏ発振器１２１によって生成される基本周波数ｆｏの正弦波が入力される。例えば、基本周波数を５００Ｈｚとする場合、乗算器１２２は、周波数ｆ１（３６０Ｈｚ）を、周波数ｆ１Ｃ’（１４０Ｈｚ（＝５００−３６０））に変換し、周波数ｆ２（７２０Ｈｚ）を、周波数ｆ２Ｃ’（２２０Ｈｚ（＝７２０−５００））に変換する。
なお、基本周波数ｆｏは、直流成分に変換されるので回路構成をＡＣ結合とすることにより除去することができる。
【００３０】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３は、周波数ｆ１Ｃ’と周波数ｆ２Ｃ’の両方の周波数成分を透過させる周波数帯域を確保できるカットオフ周波数を有している。また、ＬＰＦ１２３は、周波数領域をさらに制限することにより、ノイズ成分をさらに低減することができる。本実施形態では、カットオフ周波数ｆｃを１ｋＨｚとするローパスフィルタを例に示すが、上記周波数成分を透過するバンドパスフィルタとしてもよい。
【００３１】
続いて検出部１３０について説明する。
検出部１３０は、受信した信号に含まれる高調波周波数成分の信号強度に応じて、架線９１０（充電部）の充電状態を検出する。
検出部１３０は、周波数検出部１３１、判定部１３２、電圧検出部１３３、及び、設定部１３４を備える。
【００３２】
周波数検出部１３１（抽出部）は、受信した信号に含まれる発電機７００によって発電される基準周波数ｆｇの交流を、直流変換装置８００における整流器８２０で整流した際に発生する高調波周波数成分を抽出する。周波数検出部１３１（抽出部）は、周波数変換部１２０によって変換された所望の周波数成分から、複数の高調波周波数成分を抽出する。
例えば、周波数検出部１３１は、予め定められる所定の周波数を抽出する「Ｇｏｅｒｔｚｅｌフィルタ」を適用することができる。Ｇｏｅｒｔｚｅｌフィルタは、電話器のダイヤル情報を送信するトーン信号（ＤＴＭＦシグナル）を検出する際に用いることが知られており、複数の周波数成分が重畳されていてもそれぞれ分離することができる。
本実施形態では、周波数検出部１３１は、ＬＰＦ１２３によって透過された周波数ｆ１Ｃ’と周波数ｆ２Ｃ’の両方の周波数成分を抽出する。
【００３３】
判定部１３２、抽出された高調波周波数成分のそれぞれの信号強度を予め定められる閾値に基づいて判定する。予め定められる閾値は、検出精度に応じて複数個が設けられており、信号強度に応じて複数の段階に分別することができる。
電圧検出部１３３は、抽出された高調波周波数成分の信号強度を、予め定められる閾値に基づいて判定された結果に従って架線９１０（充電部）の充電電圧を検出し、検出結果を表示部１４０に表示させる。
設定部１３４は、ユーザの操作を検出する操作入力検出部、検出した情報を記憶する記憶部を備え、検出したユーザの操作に基づいて、ユーザの意向に応じた動作モードを選択する。設定部１３４は、ユーザが選択した動作モードに応じた情報を記憶部に記憶させるとともに、その情報に基づいて検電器１００の各部の動作を制御する。
【００３４】
続いて表示部１４０について説明する。
表示部１４０は、検出結果に応じて、基準周波数ｆｇの６倍及び１２倍の周波数の信号の検出状況を表示する。また、表示部１４０は、擬似信号発生部１６０によって生成された信号を検出した際にも、同様の検出状況を表示する。これにより、装置の検出機能が作動している状態を検出することができる。
【００３５】
続いて電源部１５０について説明する。
電源部１５０は、バッテリーＥ（図５）から給電される電力により、各部を機能させる際に必要とされる基準電位とバイアス電位を生成する。
【００３６】
続いて擬似信号発生部１６０について説明する。
擬似信号発生部１６０は、あらかじめ定められた周期にしたがって擬似信号を発生する。擬似信号発生部１６０が発生させる擬似信号は、発電機７００の基準周波数ｆｇの周波数領域の成分（交流の基準周波数成分）を含む信号である。また、この擬似信号は、選択的に受信部１１０に入力され、検出部１３０によって検出される。
これにより、検出対象が充電されていない場合と、検出対象が充電されているのに、検電器１００の故障などにより検出不能状態にある場合とを容易に判別することができる。
【００３７】
図４は、本実施形態における受信部の詳細構成を示す接続図である。図３と同じ構成には、同じ符号を附す。
ＢＲＦ１１１は、ＢＲＦ１１１Ａ、ＢＲＦ１１１Ｂ、及び、ＢＲＦ１１１Ｃを備える。
ＢＲＦ１１１には、基準電位（接地電位）に対するアンテナＡＮＴからの信号が入力端子ＴＢ１１１から入力される。ＢＲＦ１１１においてＢＲＦ１１１Ａ、ＢＲＦ１１１Ｂ、及び、ＢＲＦ１１１Ｃは、順に直列に接続され、それぞれ設定された周波数特性により、入力端子ＴＢ１１１から入力された信号から所定の周波数成分を低減する。
【００３８】
ＢＲＦ１１１におけるＢＲＦ１１１Ａは、基準電位（接地電位）に対するアンテナＡＮＴからの信号が入力端子ＴＢ１１１に入力される。アンテナＡＮＴからの信号は、基準電位（接地電位）に対して定められる。
入力端子ＴＢ１１１には、コンデンサＣ１０の一方の端子が接続され、コンデンサＣ１０の他端には、抵抗Ｒ１１からＲ１３とコンデンサＣ１１からＣ１３によって形成されるツインＴ型の帯域除去フィルタ（ＢＲＦ１１１Ａ）が接続される。
ＢＲＦ１１１Ａにおいて、抵抗Ｒ１１とＲ１２は、直列に接続されており、直列に接続された状態でコンデンサＣ１０の他端とＢＲＦ１１１Ａの出力端子に接続される。抵抗Ｒ１１とＲ１２との接続点は、コンデンサＣ１３を介して基準電位線に接続されている。また、コンデンサＣ１１とＣ１２は、直列に接続されており、直列に接続された状態でコンデンサＣ１０の他端とＢＲＦ１１１Ａの出力端子に接続される。コンデンサＣ１１とＣ１２との接続点は、抵抗Ｒ１３を介して基準電位線に接続されている。
ＢＲＦ１１１Ａにおいて、抵抗Ｒ１１からＲ１３とコンデンサＣ１１からＣ１３は、発電機７００の基準周波数成分及び商用電源の周波数の周波数成分（５０Ｈｚ）を低減できる値にする。例えば、ＢＲＦ１１１Ａにおいて除去する帯域の中心周波数を、５０Ｈｚに設定する。
【００３９】
ＢＲＦ１１１Ａの出力端子、すなわちＢＲＦ１１１Ｂの入力端子には、抵抗Ｒ１４からＲ１６とコンデンサＣ１４からＣ１６によって形成されるツインＴ型の帯域除去フィルタ（ＢＲＦ１１１Ｂ）が接続される。
ＢＲＦ１１１Ｂにおいて、抵抗Ｒ１４とＲ１５は、直列に接続されており、直列に接続された状態でＢＲＦ１１１Ｂの入力端子とＢＲＦ１１１Ｂの出力端子に接続される。抵抗Ｒ１４とＲ１５との接続点は、コンデンサＣ１６を介して基準電位線に接続されている。また、コンデンサＣ１４とＣ１５は、直列に接続されており、直列に接続された状態でＢＲＦ１１１Ｂの入力端子とＢＲＦ１１１Ｂの出力端子に接続される。コンデンサＣ１４とＣ１５との接続点は、抵抗Ｒ１６を介して基準電位線に接続されている。
ＢＲＦ１１１Ｂにおいて、抵抗Ｒ１４からＲ１６とコンデンサＣ１４からＣ１６は、発電機７００の基準周波数成分及び商用電源の周波数の周波数成分（６０Ｈｚ）を低減できる値にする。例えば、ＢＲＦ１１１Ａにおいて除去する帯域の中心周波数を、６０Ｈｚに設定する。
【００４０】
ＢＲＦ１１１Ｂの出力端子、すなわちＢＲＦ１１１Ｃの入力端子には、抵抗Ｒ１７からＲ１９とコンデンサＣ１７からＣ１９によって形成されるツインＴ型の帯域除去フィルタ（ＢＲＦ１１１Ｃ）が接続される。
ＢＲＦ１１１Ｃにおいて、抵抗Ｒ１７とＲ１８は、直列に接続されており、直列に接続された状態でＢＲＦ１１１Ｃの入力端子とＢＲＦ１１１Ｃの出力端子に接続される。抵抗Ｒ１７とＲ１８との接続点は、コンデンサＣ１９を介して基準電位線に接続されている。また、コンデンサＣ１７とＣ１８は、直列に接続されており、直列に接続された状態でＢＲＦ１１１Ｃの入力端子とＢＲＦ１１１Ｃの出力端子に接続される。コンデンサＣ１７とＣ１８との接続点は、抵抗Ｒ１９を介して基準電位線に接続されている。
ＢＲＦ１１１Ｃにおいて、抵抗Ｒ１７からＲ１９とコンデンサＣ１７からＣ１９は、発電機７００の基準周波数の倍の周波数成分（１２０Ｈｚ）を低減できる値にする。例えば、ＢＲＦ１１１Ｂにおいて除去する帯域の中心周波数を、１２０Ｈｚに設定する。なお、発電機７００の基準周波数が５０Ｈｚである場合は、その中心周波数を１００Ｈｚとする。
【００４１】
ＢＰＦ１１２は、ハイパスフィルタ１１２ＨＰとローパスフィルタ１１２ＬＰを備える。
ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１２ＨＰは、抵抗Ｒ２１からＲ２３、コンデンサＣ２１からＣ２３、演算増幅器Ｕ１を備える。
ＨＰＦ１１２ＨＰにおいて、コンデンサＣ２１、コンデンサＣ２２、抵抗Ｒ２１及び抵抗Ｒ２２は、順に直列に接続されており、直列に接続された状態の両端の一方にあたるコンデンサＣ２１の一端が、ＨＰＦ１１２ＨＰの入力端子に、抵抗Ｒ２２の一端が基準電位線に接続されている。コンデンサＣ２２と抵抗Ｒ２１の接続点は、演算増幅器Ｕ１の非反転入力端子に接続されている。演算増幅器Ｕ１の出力端子は、反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ２３を介してコンデンサＣ２１とコンデンサＣ２２の接続点に接続され、さらに、コンデンサＣ２３を介して抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２の接続点に接続される。演算増幅器Ｕ１の出力端子から出力される信号が、ＨＰＦ１１２ＨＰの出力信号となる。
【００４２】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１２ＬＰは、抵抗Ｒ２４からＲ２５、コンデンサＣ２４からＣ２５、演算増幅器Ｕ２を備える。
ＬＰＦ１１２ＬＰにおいて、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５、及び、コンデンサＣ２４は、順に直列に接続されており、直列に接続された状態の両端の一方にあたる抵抗Ｒ２４の一端が、ＬＰＦ１１２ＬＰの入力端子に、コンデンサＣ２４一端が基準電位線に接続されている。抵抗Ｒ２５とコンデンサＣ２４の接続点は、演算増幅器Ｕ２の非反転入力端子に接続されている。演算増幅器Ｕ２の出力端子は、反転入力端子に接続されるとともに、コンデンサＣ２５を介して抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５の接続点に接続される。演算増幅器Ｕ２の出力端子から出力される信号が、ＢＰＦ１１２の出力信号となる。
【００４３】
図５は、本実施形態における周波数変換部と電源部の構成を示す接続図である。図３と同じ構成には同じ符号を附す。
この図５に示される周波数変換部１２０は、ローカル発振器１２１、乗算器１２２、ＬＰＦ１２３を備える。
ローカル発振器１２１は、発振器１２１ＯＳＣとコンデンサＣ４１を備える。
発振器１２１ＯＳＣは、一端が基準電位線に接続され、他端がコンデンサＣ４１を介して出力端子に接続される。発振器１２１ＯＳＣは、周波数変換を行う基本周波数ｆｏの正弦波を生成する。ローカル発振器１２１は、発振器１２１ＯＳＣによって生成された基本周波数ｆｏの正弦波を出力する。
【００４４】
乗算器１２２は、２つの入力端子のうち、一方の入力端子がローカル発振器１２１の出力端子に接続され、ローカル発振器１２１における発振器１２１ＯＳＣによって生成された基本周波数の正弦波が入力される。また、乗算器１２２は、２つの入力端子のうち、他方の入力端子がローパスフィルタ１１２ＬＰの出力端子に接続され、前段からの信号が入力される。
乗算器１２２は、トランジスタＱ１からＱ８、抵抗Ｒ５１からＲ５９、及び、コンデンサＣ５１からＣ５２を備える。
コンデンサＣ５１は、抵抗Ｒ５７と直列に接続されており、一端が入力端子ＴＢ１２２に接続され、他端が抵抗Ｒ５７を介して基準電位線に接続されている。
トランジスタＱ１からＱ８は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。
トランジスタＱ１からＱ４は、同じ特性を備えており、トランジスタＱ１とＱ２、並びに、トランジスタＱ３とＱ４は、それぞれのエミッタが接続されており、差動対をそれぞれ形成する。
【００４５】
トランジスタＱ１は、ベースがトランジスタＱ４のベースと、ローカル発振器１２１の出力端子に接続され、コレクタがトランジスタＱ３のコレクタに接続されると共に、抵抗Ｒ５１を介して電源線ＶＣＣＬに接続される。
トランジスタＱ２は、ベースがトランジスタＱ３のベースに接続され、コレクタがトランジスタＱ４のコレクタに接続される共に、抵抗Ｒ５２を介して電源線ＶＣＣＬに接続される。
【００４６】
また、トランジスタＱ５とＱ６は、それぞれ同じ特性を備え、対を成して形成されている。トランジスタＱ５は、ベースがコンデンサＣ５１と抵抗Ｒ５７の接続点に接続され、コレクタがトランジスタＱ１とＱ２のエミッタにそれぞれ接続される。トランジスタＱ６は、ベースが並列に接続されたコンデンサＣ５２と抵抗Ｒ５８の一端に接続され、コンデンサＣ５２と抵抗Ｒ５８を介して基準電位線に接続されており、コレクタがトランジスタＱ３とＱ４のエミッタにそれぞれ接続される。
【００４７】
また、トランジスタＱ７とＱ８は、それぞれ同じ特性を備え、対を成して形成されている。トランジスタＱ７とＱ８は、ベースが互いに接続され、ダイオードＤと抵抗Ｒ５６を介して電源線ＶＥＥＬに接続され、抵抗Ｒ５５を介して基準電位線に接続されている。また、トランジスタＱ７とＱ８は、コレクタが抵抗Ｒ５９を介して接続されている。
さらに、トランジスタＱ７は、コレクタがトランジスタＱ５のエミッタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ５３を介して電源線ＶＥＥＬに接続される。トランジスタＱ８は、コレクタがトランジスタＱ６エミッタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ５４介して電源線ＶＥＥＬに接続される。
このように構成された乗算器１２２は、接続されているトランジスタＱ１とＱ３のコレクタが、乗算器１２２の出力端子となり、乗算結果を出力する。
【００４８】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３は、抵抗Ｒ６１からＲ６４、コンデンサＣ６１からＣ６４、演算増幅器Ｕ４を備える。
ＬＰＦ１２３において、コンデンサＣ６１、抵抗Ｒ６１、及び、抵抗Ｒ６２は、順に直列に接続されており、直列に接続された状態の両端にあたる、コンデンサＣ６１の一端がＬＰＦ１２３の入力端子に、抵抗Ｒ６２の一端が基準電位線に接続されている。また、抵抗Ｒ６２には、コンデンサＣ６２が並列に接続されている。
演算増幅器Ｕ４において非反転入力端子が、抵抗Ｒ６１とＲ６２の接続点に接続されている。反転入力端子が、直列に接続されている抵抗Ｒ６３とコンデンサＣ６３を介して基準電位線に接続されると共に、並列に接続されている抵抗Ｒ６４とコンデンサＣ６４を介して出力端子に接続されている。
なお、演算増幅器Ｕ４の出力端子は、出力端子ＴＢ１２３に接続されており、演算増幅器Ｕ４の出力端子から出力される信号が、ＬＰＦ１２３の出力信号となる。
【００４９】
電源部１５０は、基準電位生成部１５１とバイアス電位生成部１５２を備える。
検電器１００の電力は、検電器１００の筐体内に設けられているバッテリーＥから供給される。基準電位生成部１５１は、バッテリーＥから供給される電位に基づいて、各部を機能させるための基準電位を生成し、基準電位線に出力する。
基準電位生成部１５１は、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２及び演算増幅器Ｕ３を備える。
抵抗Ｒ３１とＲ３２は、直列に接続された状態でバッテリーＥの正極端子接続される電源線ＶＣＣＬと、バッテリーＥの負極端子接続される電源線ＶＥＥＬとにそれぞれ接続され、バッテリーＥの端子間電圧を分圧する。
演算増幅器Ｕ３は、非反転入力端子が抵抗Ｒ３１とＲ３２との接続点に接続され、反転入力端子が出力端子と基準電位線に接続されており、抵抗Ｒ３１とＲ３２との接続点の電位を出力する。基準電位生成部１５１は、抵抗Ｒ３１とＲ３２が同じ値であれば、バッテリーＥの端子電圧の中間の電位を基準電位として生成することができる。
なお、第１実施形態に示すように、基準電位線をレール・大地に接続（接地）することにより、基準電位を大地の電位と一致することができる。
【００５０】
バイアス電位生成部１５２は、バッテリーの正極端子接続される電源線ＶＣＣＬと、基準電位生成部１５１によって生成された基準電位を示す基準電位線に接続され、供給されるバッテリー電圧に基づいて、各部を機能させるバイアス電位を生成する。
バイアス電位生成部１５２は、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５及びコンデンサＣ３１を備える。
抵抗Ｒ３３とＲ３４は、直列に接続された状態で一端がバッテリーＥの正極端子に接続される電源線ＶＣＣＬに接続され、他端が基準電位を示す基準電位線に接続される。抵抗Ｒ３４には、コンデンサＣ３１が並列に接続される。
抵抗Ｒ３３とＲ３４の接続点は、トランジスタＱ２とＱ３のベースに接続され、抵抗Ｒ３５を介してトランジスタＱ１とＱ４のベースに接続される。
【００５１】
以上に示した構成の検電器１００の動作を整理する。
受信部１１０は、アンテナＡＮＴによって検出した信号を、ＢＲＦ１１１により不要な周波数成分を低減させる。例えば、ＢＲＦ１１１Ａ、ＢＲＦ１１１Ｂ及びＢＲＦ１１１Ｃにより、それぞれ５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、及び、１２０（１００）Ｈｚを中心周波数とする周波数成分を低減させる。
また、ＢＰＦ１１２により、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍と１２倍の周波数成分を透過させる。ＢＰＦ１１２は、ＨＰＦ１１２ＨＰとＬＰＦ１１２ＬＰとによって伝達特性が定められている。
【００５２】
周波数変換部１２０は、受信部１１０によって不要周波数が低減され、透過された、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍と１２倍の周波数成分に対する周波数変換を行う。
検出部１３０は、周波数変換された、基準周波数ｆｇの６倍と１２倍の周波数成分を周波数抽出部１３１によりそれぞれ抽出する。判定部１３２は、抽出された周波数成分の信号強度を判定する。電圧検出部１３３は、判定部１３２による判定結果により、予め定められた大きさより大きな信号が検出され場合、架線９１０（充電部）が充電状態にあると判定し、表示部１４０に判定結果を表示する。
また、検電器１００は、擬似信号発生部１６０によって生成される擬似信号を用いた診断機能を備えており、例えば周期的発生された擬似信号を受信することにより、その周期に応じて表示部１４０に周期的に充電を検出状態が示されることにより、検出機能が正常に作動していると診断することができる。
【００５３】
図６から９を参照し、本実施形態にける検電器の検出特性について説明する。
図６は、本実施形態にける受信部の特性をシミュレートした結果を示す図である。
この図６に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））又は位相角度であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ６ａが受信部におけるフィルタの伝達特性を示し、波形ｇ６ｂが同フィルタの位相特性を示す。
波形ｇ６ａによって示されるように、カットオフ周波数以下の周波数帯域において十分な遮断特性を示し、カットオフ周波数を越え、８００Ｈｚ以下の周波数帯域において、ゲイン変動が約８ｄＢ以下である。
波形ｇ６ｂによって示されるように、カットオフ周波数を越える透過領域の位相特性は、単調に変化し安定性を確保している。
【００５４】
図７は、モデル化した直流送電システムからの信号に基づいて、周波数変換を行う処理までをシミュレーションした結果によるスペクトルを示す図である。
この図７に示されるシミュレーションでは、モデル化した直流送電システムからの信号波形（図２参照）をコンデンサ（０．０１ｐＦ（ピコファラッド））を介してアンテナＡＮＴに入力する条件に基づいて計算している。
この図７に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ７ａが、モデル化した直流送電システムからの信号に基づいて、周波数変換を行う処理までをシミュレーションした結果のスペクトルを示す。
波形ｇ７ａによって示されるように、得られたスペクトルのうち、周波数変換部１２０における局部発振周波数（５００Ｈｚ）、及び、１４０Ｈｚと２２０Ｈｚにスペクトルにピークが検出されている。
【００５５】
図８は、受信部におけるフィルタの伝達特性と位相特性を示す図である。
この図８に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））又は位相角度であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ８ａが受信部におけるフィルタの伝達特性を示し、波形ｇ８ｂが同フィルタの位相特性を示す。
波形ｇ８ａによって示されるように、カットオフ周波数以下の周波数帯域において十分な遮断特性を示し、カットオフ周波数を越える透過領域の周波数特性の平坦性を確保している。
波形ｇ８ｂによって示されるように、カットオフ周波数を越える透過領域の位相特性は、単調的に変化し安定性が確保されている。
【００５６】
図９は、受信部によって検出されたスペクトルを示す図である。
アンテナＡＮＴ（１００ｘ１２０ｍｍ）を、架線９１０に対して１から１．５ｍ（メートル）、地面に対して、３．５から４ｍ離した状態に配置して、実際に測定した結果を示す。
図９（ａ）に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ９ａが、架線９１０に１５００Ｖの直流電圧を印加している状態で、受信部によって検出されたスペクトルを示す。
波形ｇ９ａによって示されるように、検出されたスペクトルのうち、最も高い電力の周波数（５００Ｈｚ）は、周波数変換部１２０における局部発振周波数であり、１４０Ｈｚと２２０Ｈｚにスペクトルにピークが検出されている。
【００５７】
図９（ｂ）に示されるグラフでは、縦軸が周波数成分の電力（ｄＢ（デシベル））であり、横軸が周波数（Ｈｚ（ヘルツ））であり、波形ｇ９ｂが、架線９１０に直流電圧を印加しない状態で、受信部によって検出されたスペクトルを示す。
波形ｇ９ｂによって示されるように、波形ｇａと同様に、検出されたスペクトルのうち、最も高い電力の周波数（５００Ｈｚ）は、周波数変換部１２０における局部発振周波数である。また、周波数領域全般のノイズ成分が低減し、波形ｇ９ａにおいて検出された、１４０Ｈｚと２２０Ｈｚの成分は消失していることがわかる。
このように、波形ｇ９ａにおいて検出された、１４０Ｈｚと２２０Ｈｚの成分は、直流送電を行ったことにより、架線９１０に重畳する脈流成分により発生していることがわかる。
【００５８】
続いて、検電器１００における周波数変換の必要性について説明する。
周波数検出部１３１にＧｏｅｒｔｚｅｌフィルタを適用した場合、１２相整流方式によって発生する周波数成分が７２０Ｈｚであれば、周波数変換部１２０による周波数変換を行わずに、受信部１１０からの信号を周波数検出部１３１によって検出することも可能である。また、Ｇｏｅｒｔｚｅｌフィルタでは、目的の周波数を検出するには、何サイクルかの信号を加え続ける必要があり、高速に警告を発するためには検知周波数が高いことが望まれる。
【００５９】
一方で、より高い周波数成分は、遠方まで伝わりやすくなる。不要な電磁波の到来に対して、静電シールドにより不要な電界成分は低減できるが、磁気シールドで磁界成分を低減することは容易ではない。検電器１００において検出する信号は、電界成分の信号であり、必要とされる電界成分の信号を、乗算器１２２により、磁界シールドで低減できない磁界成分の影響を受けにくい周波数に変換することにより、雑音として検出される磁界成分の影響を回避することができる。このように、乗算器１２２による周波数変換部１２０を備えることにより、より確実に検出できるＧｏｅｒｔｚｅｌフィルタを構成することができる。
【００６０】
なお、設定部１３４は、局部発振器１２１、周波数検出部１３１におけるＧｏｅｒｔｚｅｌフィルタの周波数を設定により変更することができるので、環境条件などに応じて、雑音の影響を受けにくい周波数に設定することができる。その設定では、個々に値を定めるだけでなく、周波数配置のパターンを予め定めておき、そのパターンのいずれかを選択するようにしてもよい。設定部１３４は、周波数配置のパターンを設定部１３４内の記憶部に識別子に対応付けて予め記憶する。設定部１３４は、検出感度の高い周波数配置のパターンとして選択された識別子に従って、記憶された周波数配置のパターンに従って、局部発振器１２１、周波数検出部１３１におけるＧｏｅｒｔｚｅｌフィルタの周波数を設定することとしてもよい。
【００６１】
（第２実施形態）
図１から５、及び１０を参照し、異なる実施態様について説明する。
図１０は、本実施形態における検電器を示すブロック図である。図１から5に示した構成と同じ構成には、同じ符号を附す。
この図に示される検電器１００Ａは、図１に示した負荷９００の一部である架線９１０とレール（大地）９２０間に、直流が供給されている状態を検出する。
検電器１００Ａは、受信部１１０Ａ、周波数変換部１２０Ａ、検出部１３０、表示部１４０、電源部１５０及び擬似信号発生部１６０を備える。この図１０においては、表示部１４０、電源部１５０及び擬似信号発生部１６０を不図示とする。
【００６２】
受信部１１０Ａは、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２によって検出した信号を受信する。アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２は、検出対象である架線９１０とレール９２０の間の空間に形成される容量成分によって静電結合されている。受信部１１０Ａは、発電機７００によって発電される交流の基準周波数ｆｇに基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を、その容量成分を介して受信する。
受信部１１０Ａは、接地せずに用いることができる。受信部１１０Ａは、架線９１０（充電部）及びレール９２０に対して絶縁されており、架線９１０に充電されている直流電圧が直接印加されない状態に保持される。
【００６３】
受信部１１０Ａは、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２、帯域除去フィルタ１１１Ａ、及び、帯域通過フィルタ１１２Ａを備える。
アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２は、図３に示したアンテナＡＮＴとそれぞれ同じに構成とし、測定時において、異なる位置に配置される。
帯域除去フィルタ（ＢＲＦ）１１１Ａは、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２によって検出された信号から、発電機７００の基準周波数ｆｇの周波数領域の成分（交流の基準周波数成分）をそれぞれ低減させる。
帯域除去フィルタ（ＢＲＦ）１１１Ａは、ＢＲＦ１１１−１と１１１−２を備え、それぞれが図３に示したＢＲＦ１１１と同じ特性を備える。
帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１２Ａは、ＢＰＦ１１２−１と１１２−２を備え、それぞれが図３に示したＢＰＦ１１２と同じ特性を備える。
受信部１１０Ａでは、アンテナＡＮＴ１、ＢＲＦ１１１−１及びＢＰＦ１１２−１が順に接続され、また、アンテナＡＮＴ２、ＢＲＦ１１１−２及びＢＰＦ１１２−２が順に接続される。
このように構成された受信部１１０Ａは、同じ特性の受信部１１０（図３）を２系統備えていることになる。
【００６４】
周波数変換部１２０Ａは、受信部１１０Ａによって検出された２つの信号に対して、受信部１１０Ａによって制限された周波数領域に含まれる、発電機７００の基準周波数ｆｇの６倍及び１２倍の周波数領域の成分（高調波周波数成分）を所望の周波数成分に変換する周波数変換を行う。
周波数変換部１２０Ａは、ローカル（Ｌｏ）発振器１２１、乗算器１２２−１と１２２−２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３−１と１２３−２、及び、演算増幅器１２４を備える。
【００６５】
乗算器１２２−１と１２２−１は、乗算器１２２（図３）と同じ構成を備え、前段のＢＲＦ１１１Ａから供給される信号の周波数変換をそれぞれ行う。
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３−１と１２３−２は、ＬＰＦ１２３（図３）と同じ構成を備えており、乗算器１２２−１と１２２−１からの信号の周波数帯域をそれぞれ制限する。
演算増幅器１２４は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３−１と１２３−２とからそれぞれ出力される信号を差動増幅する。
このように構成された周波数変換器１２０Ａは、同じ特性の周波数変換器１２０（図３）を２系統備え、ＬＰＦ１２３−１と１２３−２がそれぞれ出力する信号から同相成分を除去した信号を出力する。
【００６６】
第１実施形態に示す検電器１００は、受信部１１０を接地して用いることが必要とされる構成であるため、受信部１１０を接地しない場合には、雑音の影響により脈流成分の検出が困難となる。
本実施形態に示す検電器１００Ａは、接地を不要とすることができる。
脈流成分は、架線９１０に近いほど大きな信号として検出される。そこで、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２の一方が、レール９２０より架線９１０に近い位置に配置され、他方が架線９１０よりレール９２０に近い位置に配置される。このように、アンテナＡＮＴ１又はＡＮＴ２から、架線９１０又はレール９２０までの距離を互いに異なるように配置することにより、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２には検出すべき高調波周波数成分が互いに逆相で誘起される。つまり、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２に逆相で誘起される電圧は、差動電圧として検出することができる。
【００６７】
検電器１００Ａは、それぞれ配置されたアンテナの位置において検出される脈流成分を検出する。検出される信号には、周囲環境に依存する同相雑音が含まれる。差動増幅器１２４が同相雑音成分を除去することにより、雑音成分を低減させることができ、脈流成分の抽出が容易となる。それぞれ配置されたアンテナの位置により、検出される雑音は厳密には異なるが、雑音成分が集中する数百Ｈｚまでの低周波領域では、アンテナの距離が数ｍ（メートル）程度離れていても、信号の波長に対して十分無視できる距離であることから、検出される雑音の大きさと位相は同じとみなすことができる。
【００６８】
つまり、検電器１００Ａでは、架線９１０又はレール９２０と静電結合されたアンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２に、発電機７００の基準周波数ｆｇの高調波周波数成分が互いに逆相で誘起される。一方、周囲環境に依存する雑音はあまり大きさの変わらない同相信号として検出されるので、差動増幅器あるいは差動演算を用いて基準周波数ｆｇの高調波周波数成分を抽出することができる。なお、測定状態において、雑音が最小となるよう乗算器１２２−１と１２２−２の出力電圧あるいは入力電圧を調整することが望ましいが、無調整でもＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６９】
図１１を参照し、検電器の構造の一実施態様について示す。
図１１は、検電器の構造を示す概略図である。
図１１（ａ）に示される形態は、第１実施形態において示される検電器１００の構造を示す。
検電器１００が備えるアンテナＡＮＴが、長さ約３ｍの操作棒１９０の一方の先端に固定して支持されており、アンテナＡＮＴ全体が絶縁シートにより覆われている。操作棒１９０の中央部には、検電器１００の本体が２つに分割して設けられ、第１の本体には、主に受信部１１０、周波数変換部１２０及び電源部１５０が配置される。第２の本体には、検出部１３０が配置される。
また、第１の本体の受信部１１０は、アンテナＡＮＴと、レール９２０に接続される。
表示部１４０は、第２の本体に接続されており、スペクトル波形を画面に表示することができる。この場合、表示部１４０として、オシロスコープなどの測定器を用いることもできる。
また、第２の本体は、第１の本体に収納されるバッテリーＥ（不図示）を電源として、供給される電力により駆動される。
【００７０】
図１１（ｂ）に示される形態は、第１実施形態において示される検電器１００の構造を簡素化させた形態を示す。
検電器１００が備えるアンテナＡＮＴが、長さ約３ｍの操作棒１９０の一方の先端に固定して支持されており、アンテナＡＮＴ全体が絶縁シートにより覆われている。操作棒１９０の中央部には、検電器１００が配置される。検電器１００の本体には、表示部１４０を備えており、本体単独で測定結果を表示させることができる。
検電器１００の本体は、アンテナＡＮＴとレール９２０にそれぞれ接続される。
このような構造の検電器１００のアンテナＡＮＴを架線９１０に対して、概ね１．５ｍ以上隔離した位置に保持して測定を行う。
【００７１】
図１１（ｃ）に示される形態は、第２実施形態において示される検電器１００Ａの構造を簡素化させた形態を示す。
検電器１００Ａが備えるアンテナＡＮＴ１が、長さ約３ｍの操作棒１９０の一方の先端に固定して支持されており、アンテナＡＮＴ２が、操作棒１９０の他方の先端に固定して支持されており、アンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２の全体が絶縁シートによりそれぞれの覆われている。操作棒１９０の中央部には、検電器１００Ａが配置される。検電器１００Ａの本体には、表示部１４０を備えており、本体単独で測定結果を表示させることができる。
検電器１００Ａの本体は、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２にそれぞれ接続される。
このように、検電器１００Ａでは、操作棒１９０の向きを架線９１０とレール９２０に向けて配置することにより、架線９１０とレール９２０に対して、アンテナＡＮＴ１とＡＮＴ２を近い位置に配置することができ、検出感度を高めることができる。
【００７２】
以上の実施形態に示したように、検電器１００（１００Ａ）は、発電機７００の電力を整流することにより生成される脈流成分を検出することにより、直流が充電部に印加されている状態を間接的に検出する。
検電器１００（１００Ａ）は、充電部（架線９１０）に直接接触させることなく、非接触の状態で充電状態（発電機７００からの電力が印加されている状態）を検出することができる。作業者及び装置は、測定対象電圧（例えば、高圧）に対する絶縁対策を施すことなく測定を行うことができる。よって作業者は、ゴム手袋や長靴のような防護対策無しに作業を行うことができ、作業効率を高めることができる。
【００７３】
また、検電器１００Ａでは、接地しない状態で用いることができ、作業効率を高めるだけでなく、接触型の検出方法で防ぐことができなかった、例えば接触不良による誤判定を防ぐことが可能となる。
【００７４】
なお、本発明の要旨を変えない範囲で、本実施形態の構成、数量、特性などを変更することができる。
例えば、ＢＲＦ１１１に示した中心周波数は代表的な値を示したものであり、必要な周波数成分を必要な信号レベルまで低減できるものであれば、他の周波数に設定してもよい。また、構成する回路構成、段数、各段の伝達関数、順序についても任意である。
ＢＲＦ１１１の構成を、受動型回路で示したが能動素子を含んで構成してもよい。
【００７５】
また、第２実施形態において、演算増幅器を用いて同相成分の除去（低減）を行う形態を示したが、乗算器１２０（図５）におけるコンデンサＣ５２を接地せずに、第２のアンテナ（ＡＮＴ２）によって検出された信号をトランジスタＱ６のベースに供給することにより、乗算器１２０において同相雑音を低減させることができ、演算増幅器１２４が不要になり、後段のＬＰＦ１２３以降を１系統で構成することができる。
また、本実施形態における受信部１１０（１１０Ａ）、周波数変換部１２０（１２０Ａ）の構成をアナログ回路による実施態様を例にして示したが、各部をデジタル回路によって構成し、各部がそれぞれ必要な演算処理を行うことにより、所望の信号処理を実現することとも可能である。また、各部をアナログ回路とデジタル回路とを組み合わせて構成することも可能である。
【００７６】
なお、上述の検電器１００、１００Ａは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した情報表示システムにおける検電器１００、１００Ａにおける処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１００、１００Ａ…検電器、１１０、１１０Ａ…受信部、
１２０、１２０Ａ…周波数変換部、１３０…検出部、１４０…表示部、
１５０…電源部、１６０…擬似信号発生部、
７００…発電機、８００…直流変換装置、８１０…変圧器、８２０…整流器、
９００…負荷、架線９１０、レール９２０

【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電器であって、
前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する受信部と、
前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度に応じて、前記充電部の充電状態を検出する検出部と
を備えることを特徴とする検電器。
【請求項２】
前記検出部は、
前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分を抽出する抽出部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の検電器。
【請求項３】
複数の前記高調波周波数成分を所望の周波数成分に変換する周波数変換部
を備え、
前記抽出部は、
前記変換された所望の周波数成分から、前記複数の高調波周波数成分を抽出することを特徴とする請求項２に記載の検電器。
【請求項４】
前記受信部は、
前記受信した信号から前記交流の基準周波数成分を低減させるフィルタ部
を備え、
前記抽出部は、
前記交流の基準周波数成分を低減させた信号に基づいて前記高調波周波数成分を抽出する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の検電器。
【請求項５】
前記高調波周波数成分を含む擬似信号を生成し発生させる擬似信号発生部
を備え、
前記検出部は、
前記擬似信号を検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検電器。
【請求項６】
前記受信部は、
前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含み、異なる２つの信号を受信し、
前記検出部は、
前記受信した異なる２つの信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度を差動増幅することにより、前記充電部の充電状態を検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検電器。
【請求項７】
交流から変換された直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電方法であって、
前記交流の基準周波数に基づいて生じる高調波周波数成分を含む信号を受信する受信過程と、
前記受信した信号に含まれる前記高調波周波数成分の信号強度に応じて、前記充電部の充電状態を検出する検出過程と
を含むことを特徴とする検電方法。

【図１】