DE2130047C3

DE2130047C3 - Meßeinrichtung für Ströme

Info

Publication number: DE2130047C3
Application number: DE19712130047
Authority: DE
Inventors: Willi Dr.-Ing. 1000 Berlin Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-06-11
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2140553A1; CH547497A; FR2140553B1; DE2130047A1; DE2130047B2; BE784660A

Description

In der Vergangenheit wurden zum Messen von großen Strömen und von Strömen in Hochspannungsleitern meistens induktive Stromwandler eingesetzt, bei denen es sich um im Kurzschlußbetrieb arbeitende Meßtransformatoren handelt. Mit diesen Stromwandlern ist eine hohe Genauigkeit erreichbar, so daß sie in dieser Hinsicht keine Wünsche offen lassen. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn Stromwandler für sehr hohe Spannungen ausgelegt oder zur Messung von großen Strömen mit Gleichstromglied eingesetzt werden sollen. Diese Schwierigkeiten entstehen dadurch, daß bei Stromwandlern für sehr hohe Spannungen der Isolationsaufwand sehr groß wird; die Kosten für die Isolation steigen etwa mit der dritten Potenz der Spannung an. Hinsichtlich der Stromwandler für große Ströme ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß die Eisenkerne in Sättigung geraten oder sehr reichlich bemessen werden müssen.

Aus dem erstgenannten Grunde sind schon mehrere Meßeinrichtungen für Ströme in Hochspannungsleitern bekanntgeworden, die nicht auf dem transformatorischen Prinzip beruhen, sondern zur Überwindung der Isolationsschwierigkeiten mit Lichtübertragung zwischen Hoch- und Niederspannungspotential arbeiten. So ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 257 275 eine Einrichtung zur Messung eines Stromes bekannt, der einen auf hoher Spannung liegenden Leiter durchfließt. Bei dieser Einrichtung ist ein den Faraday-Effekt aufweisendes optisches Bauteil vorgesehen, das von linear polarisiertem Licht durchsetzt wird; dieses Licht erfährt in dem optischen Bauteil eine in Abhängigkeit von der Größe des einwirkenden Magnetfeldes abhängige Drehung der Polarisationsebene, was in einer Auswerteeinrichtung auf Niederspannungspotential ausgewertet wird. Da das auf das optische Bauteil ein-

wirkende Magnetfeld dem zu messenden Strom proportional ist, ergibt sich aus der Drehung der Polarisationsebene des Lichtes auch ein Anhalt für die Größe des zu messenden Stromes,

Ferner ist in der deutschen Auslegeschrift 1 283 363 eine Strommeßanordnung beschrieben, bei der linear polarisiertes Licht in einem magneto-optischen Modulator auf Hochspannungspotential moduliert wird. Das modulierte, d. h, in seiner Polarisationsebene meßwertabhängig gedrehte Licht wird einem weiteren magneto-optischen Modulator auf Niederspannungspotential zugeführt, in dem — von einer Auswerteschaltung gesteuert — eine Rückdrehung der Polarisationsebene erfolgt. Der zu dieser Rückdrehung erforderliche Strom wird gleichzeitig durch eine Bürde geführt und stellt ein Maß für die Größe des Stromes im Hochspannungsleiter dar.

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrifi 1 939 912 eine Meßeinrichtung für Ströme in Hochspannungsleitern mit Übertragung der Meßwerte von der Hoch- zu: Niederspannungsseite <n Form von Lichtimpulsen bekannt. Bei dieser Meßeinrichtung ist hochspannungsscitig eine Anordnung mit elektro-optischcn oder magneto-optischen Eigenschaften vorgesehen, in der mittels einer aus dem zu messenden Strom abgeleiteten Steuergröße ein Lichtstrahl in Lichtimpulse mit einem dem zu messenden Strom entsprechenden Informationsinhalt zerlegt wird.

Eine weitere Einrichtung zum Messen von Strömen in Hochspannungsleitern, bei der von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle ausgehendes Licht nach Polarisation in einem auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator eine von der Stärke des zu messenden Stromes abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und danach in einer auf Niederspannun.vspotential angeordneten photoelcktrischen Auswerteeinrichtung mit einem weiteren magnetooptischen Modulator in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird, ist in der deutschen Offenlcgungsschrift I 903 828 beschrieben. Das von der Lichtquelle abgegebene Licht wird bei dieser bekannten Meßeinrichtung in zwei Tcillichtstrahlen aufgespalten, von denen der eine auf den weiteren magneto-optischen Modulator und der andere auf den auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator fällt; dem weiteren Modulator ist eines der beiden Photoelemente nachgeordnet, dessen Ausgangsspannung in der Verstärkerschaltung mit der des über einen weiteren Analysator von dem modulierten Lichtstrahl des auf Hochspannungspotential befindlichen Modulators beeinflußten anderen Photoelcmentes verglichen wird.

Allen diesen bekannten, mit Lichtübertragung arbeitenden Meßeinrichtungen ist gemeinsam, daß sie insofern verhältnismäßig aufwendig ist, als sie auf Hochspannungspotential einen magneto-optischen Modulator benutzen, der auf Grund seines Aufbaues verhältnismäßig teuer ist und hinsichtlich der Lichtzuführung besondere Installationsarbeiten erforderlich macht.

Der Erfindung ii;gt daher zunächst die Aufgabenstellung zugrunde, ekle Meßeinrichtung für Ströme in Hochspannungslcitern zu schaffen, bei der die Modulation des polarisierten Lichtes in Abhängigkeit vom zu messenden Strom mit sehr einfachen Mitteln und damit auf kostengünstige Weise vorgenommen werden kann. Ferner soll mit der Erfindung die Aufgabe gelöst werden, die bei der Messung von großen Wechselströmen mit Gleichstromglied bisher aufgetretenen Probleme zu umgeben.

Diese Aufgaben sind bei einer Meßeinrichtung für große Ströme und für Ströme in Hochspannungsleitcrn, bei der polarisiertes Licht in einem vom zu messenden Strom beeinflußten bzw. auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator eine von der Größe des zu messenden Stromes abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und in einer auf Niederspannungspotential angeordneten Auswerteeinrichtung in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der magneto-optische Modulator aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter besteht. Vorzugsweise ist die Wicklung aus dem Lichtwellenltrter so angeordnet, daß sie von \.m den zu messenden

so Strom führenden Leiter durchsetz* wird.

Lichtwellenleiter, die als Index-Gradient-Lciter oder Gradientenfaser bekannt sind, sinä für zukünftige Breitband-Nachrichtenverbindungen vorgesehen unu werden in absehbarer Zeit in Längen bis etwa

a5 100 m zur Verfügung stehen. Da diese Lichtwellenleiter linear polarisierte Lichtstrahlen führen können, ohne daß die Polarisation des Lichtes nennenswert zerstört wird, läßt sich mit diesen Lichtleitern in einfacher Weise ein magneto-optischer Modulator beispielsweise auf Hochspannungspotential aufbauen, indem erfindungsgemäß der Lichlwellenleiter zu einer Wicklung geformt wird, die z. B. auf den Hochspannungsleiter aufgeschoben ist. Dabei ist die von dem Lichtwellenleitcr gebildete Wicklung vorteiihafterweise so ausgeführt, daß ihre Enden bis zu der Auswcrteschaltung auf Niederspannimgspctential reichen, wodurch dann bei den bekannten Meßeinrichtungen erforderliche Arbeiten zur Verbindung der Lichtleiter mit den magneto-optischen Modulatoren entfallen.

Wie bei den bekannten Meßeinrichtungen kann auch die Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung einen weiteren magneto-optischen Modulator und eine Verstärkerschaltung enthalten; der weitere Modulator besteht dabei vorteilhafterweise aus einer Spule aus einem Lichtwellenlciter und einer auf die Spule aufgebrachten, von der Verstärkerschaltung mit einem Strom gespeisten elektrischen Wicklung. Durch eine derartige Ausbildung Jes magneto-optischen Modulators in der Auswerteschaltung ergibt sich eine weitere Verbilligung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung im Vfrgleich zu den bekannten Meßanordnungen.

LJm Temperatureinflüsse auf das Meßergebnis auszuschalten, ist in der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung eine mit einer Abschirmung versehene Refereuzwicklung aus einem Lichtwellenleiter vorgesehen, die von polarisiertem Licht durchsetzt wird; der Referenzwicklung ist in der Auswerteeinrichtung ein Auswerteteil zugeordnet, indem die in der Referenzwicklting aufgetretene Drehung der Polarisationsebene in eine elektrische Referenzgrößc umgesetzt wird. Die Referenzwicklung wird nicht von dem den zu messenden Strom führenden Leiter durchsetzt, sondern ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie den gleichen Temperatureinflüssen wie der als eigentliche Meßfühler dienende magneto-optische Modulator ausgesetzt ist. Auf diese Weise läßt sich der Tetnpe-

rntiirgang in diesem magneto-optischen Modulator kompensieren. Die Referen/.wicklung kann sowohl auf Hochspannungs- als auch auf Niederspannungspotcntial angeordnet sein. Wichtig ist, daß sic stets der etwa gleichen Temperatur wie der magneto-optisehe Modulator beispielsweise auf Hochspannungspotential ausgesetzt ist.

'Der Auswerteteil der Auswerteeinrichtung enthalt vorteilhafterweise einen zusätzlichen magneto-optischen Modulator, der aus einer Spule aus einem Lichtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten elektrischen Wicklung besteht. Dieser zusätzliche Modulator ist der Referenzwicklung zugeordnet und bewirkt eine Rückdrehung der Polarisationsebene des in der Referenzwicklung gedrehten Lichtes.

In der Auswertcschaltung ist jedem magneto-optischen Modulator vorteilhafterweise ein optischer Analysator nachgeordnet, von denen jeweils zwei Lichtstrahlen auf jeweils zwei Photozcllen gesandt ao werden; an jeweils zwei Photozcllen ist ein Differenzverstärker angeschlossen und diesen Differenzverstärkern ist ein weiterer Differenzverstärker nachgeordnet, der über einen Leistungsverstärker eine im Kreise der elektrischen Wicklungen der Modulatoren der Auswerteschaltung liegende Bürde mit einem Strom speist.

Zur Übertragung des polarisierten Lichtes zwischen beispielsweise Hoch- und Niederspannungspotential dienen bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung vorteilhafterweise Lichtwellcnlciter, die vorzugsweise herausgeführte Enden der magneto-optischen Modulatoren und der Referenzwicklung sind.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das polarisierte Licht von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle abgegeben wird, da sich in diesem Falle die Stromversorgung der Lichtquelle verhältnismäßig einfach bewerkstelligen läßt. Grundsätzlich ist es jedoch bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung auch möglich, die das polarisierte Licht abgebende Lichtquelle auf Hochspannungspotential anzuordnen.

Wird bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung neben dem magneto-optischen Modulator als eigentlichem Meßfühler eine Referenzwicklung zur Korn- *5 pensation von Temperatureinflüssen verwendet, dann ist der das polarisierte Licht abgebenden Lichtquelle vorteilhafterweise ein Strahlungsteiler nachgeordnet, von dem zu dem als eigentlichen Meßfühler wirkenden magneto-optischen Modulator und zu der Referenzwicklung führende Lichtwellenleiter abgehen.

Als Lichtquelle kann mit Vorteil eine Laserdiode verwendet werden, die an einen Impulsgenerator angeschlossen ist; an den Impulsgenerator ist ferner über einen Phasenschieber ein Synchrondemodulator angeschlossen, der einen Bestandteil der Auswerteschaltung bildet.

Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Meßeinrichtung zur Messung von Strömen in Hochspannungsleitern von voll isolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen einsetzbar. In diesem Falle sind die den magneto-optischen Modulator bildenden Windungen der Wicklung aus einem Lichtwellenleiter an der Innenfläche des Außenrohres der Anlage in U nfangsrichtung angeordnet, und die Wicklung ist auf ihrer dem Hochspannungsleiter zugewendeten Innenfläche mit einem Abschirmring versehen, damit die elektrische Feldstärke innerhalb des Rohres der Hochspannungsschaltanlage keinen Einfluß auf die Drehung der Polarisationsebene nehmen kann.

Zur Hrläutcrung der Erfindung sind in den Figuren mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung gezeigt, und zwar in der F i g. 1 eine crfinclungsgemäß ausgeführte Meßeinrichtung in ihrem Cirundaufbau und in der Fig. 3 eine Meßeinrichtung mit Temperaturkompensation; in der Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines magneto-optischen Modulators in der Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung wiedergegeben. In der F i g. 4 ist eine Ausführung des Modulators für eine Hochspannungsschaltanlage dargestellt.

Dci der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung wird von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle Ll, die ein Laser sein kann, linear polarisiertes Licht über einen Lichtwellenleitcr Ll 11 zu einem magneto-optischen Modulator MIl gesandt, der aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter besteht. Die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter ist so ausgebildet, daß ihre Enden sowohl den Lichtwellcnlciter /JIl als auch einen weiteren Lichtwellcnlfcter Ll 12 bilden, über den das in seiner Polarisationsebene im Modulator /VfIl gedrehte Licht zu einer auf Niederspannungspotential liegenden Auswerteeinrichtung A 1 übertragen wird. Die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes erfolgt im Modulator M 11 in Abhängigkeit von der Größe des Stromes, der beispielsweise einen Fochspannungsleiter H 1 durchfließt; dieser Hochspannungsleiter H 1 durchsetzt den magneto-optischen Modulator MIl. so daß in dem Lichtleiter des Modulators eine in longitudinal Richtung wirkende magnetische FeIdstärkekomponentc wirksam wird. Diese magnetische Feldstärkekomponcnte bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene des Lichtes, die der Größe des zu messenden Stromes im Hochspannungsleiter H1 proportional ist.

In der Auswerteeinrichtung A 1 ist ein in det F i g. 1 schematisch dargestellter weiterer magnetooptischer Modulator M 12 vorgesehen, in dem eine Rückdrehung der Polarisationsebene des Lichtes erfolgt. Zu diesem Zwecke ist dem Modulator M12 ein Analysatorprisma P 1 nachgeordnet, in dem das vor dem Modulator M 12 kommende Licht in zwei Teillichtstrahlen aufgespalten wird, deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen und die ihre In tensität proportional zum Drehwinkel der Polarisationsebene des einfallenden Strahles zueinander ge genläufig ändern. Beide Teillichtstrahlen werden je weils einer Photodiode Ph 11 und Ph 12 zugeführt denen ein Differenzverstärker D 1 nachgeordnet ist An den Differenzverstärkern D 1 ist ein Leistungs verstärker Vl angeschlossen, der über eine Bürd« B 1 den magneto-optischen Modulator M 12 jeweil: mit einem solchen Strom speist, daß die in dem ma gneto-optischen Modulator MIl auf Hochspan nungspotential erfolgte Drehung der Polarisations ebene im magneto-optischen Modulator M12 de Auswerteschaltung A I wieder rückgängig gemach wird. Die Bürde B 1 ist mit der üblichen Bürde voi Stromwandlern vergleichbar, kann also von einen Meßinstrument oder von einer Netzschutzeinrichtunj gebildet sein.

Der magneto-optische Modulator M12 nad F i g. 1 kann in einer Weise ausgestaltet sein, wie die

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in tier F i g. 2 dargestellt ist. Dort ist zu erkennen. Dieser Synchrondemodulator ist über einen Phasen-

daß ein Lichtwcllcnleitcr L 12 zu einer Wicklung ge- schieber PS an den Impulsgenerator JG angeschlos-

wickclt ist, die von einer weiteren Wicklung Wl aus sen, so daß im Synchrondemodulator SD eine Demo-

einem elektrischen Leiter umgeben ist. An die Wick- dulation der Meßgröße vorgenommen werden kann. lungsenMen £21 und L'22 der Wicklung Wl ist bei- 5 An den Synchrondemodulator SD ist ein Lei-

spiclswcife ein Anschluß der Bürde Bi und ein Aus- stungsverstärker V 3 angeschlossen, der über eine

gang des Verstärkers Vl nach Fig. 1 angeschlossen. Bürde B3 die magneto-optischen Modulatoren M32

Durch den von dem Verstärker V 1 abgegebenen und M 33 mit einem derartigen Strom speist, daß in

Strom, der durch die Wicklung W 2 fließt, wird in den Modulatoren eine Rückdrehung der Polarisa-

der von dem Lichtwellenleiter L12 gebildeten Wick- »ο tionsebene des auf der Hochspannungsseite modu-

lung ein magnetisches Feld erzeugt, das auf Grund lierten Lichtes erfolgt. Der durch die Bürde B 3 flie-

der Ausbildung der Auswerteschaltung A 1 die Drc- ßende Strom / 3 ist dann unabhängig von irgendwel-

hung der Polarisationsebene im Modulator MIl auf chen Temperaturgängen dem zu messenden Strom

Hochspannungspotential rückgängig macht. Der proportional.

durch die Wicklung Wl bzw. durch die Bürde ß J 15 In der Fig.4 ist die Ausgestaltung der erfindungsfließende Strom ist dann dem zu messenden Strom gemäßen Meßeinrichtung für den Fall teilweise im Hochspannungslciter H 1 proportional. wiedergegeben, daß Ströme in Hochspannungsleitern

Bei der in der Fi g. 3 dargestellten Ausführung der von vollisolierten, metallgekapselten Hochspanerfindungsgemäßen Meßeinrichtung wird linear pola- nungsschaltanlagen gemessen werden sollen. Um risiertes Licht von einer Laserdiode LD abgegeben, ao Wiederholungen zu vermeiden, ist in der Fig.4 nur die von einem Impulsgenerator JG gesteuert wird. die Ausbildung des magneto-optischen Modulators in Der Laserdiode LD ist ein Strahlungstciler ST nach- der Schaltanlage wiedergegeben; auf eine Darstellung geordnet, von dem ein Lichtwellenleiter Ll 31 und und Beschreibung der übrigen Teile der erfindungsein weiterer Lichtwellenleiter Ll 32 wegführt. Über gemäßen Meßeinrichtung, die beispielsweise so ausden Lichtwellenleiter Ll32 wird polarisiertes Licht in as geführt sein können, wie es in den Fig. 1 bis3 dar-Form von Lichtimpulsen zu einem magneto-opti- gestellt ist, wird also verzichtet,
sehen Modulator M31 übertragender in seinem Auf- Wie die Fig. 4 erkennen läßt, ist der magneto-opbau mit dem Modulator MIl nach Fig. 1 identisch tische Modulator M4 wiederum von einer Wicklung sein kann. In Abhängigkeit von der Größe des zu aus einem Lichtwellenleiter gebildet, wobei die einmessenden Stromes wird im Modulator M31 die Po- 30 zelnen Windungen w41 bis w4n an der Innenfläche larisationsebene des ihm zugeführten Lichtes gedreht des Außenrohres R der Hochspannungsschaltanlage und das solchermaßen modulierte Licht über einen HS in Umfangsrichtung angeordnet sind. Auf ihrer weiteren Lichtwellenleiter Ll 33 zur Auswerteeinrich- dem Hochspannungsleiter H 4 zugewandten Innentung A 3 geführt. sehe ist die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter mit

In der Auswerteeinrichtung A 3 ist der Lichtwel- 35 einer Abschirmung AS versehen, die zur Vermeidung

lenleiter Ll 33 mit einem v/eiteren magneto-optischen einer Kurzschlußwindung mit einem Schlitz S verse-

Modulator M 32 verbunden, der so ausgeführt sein hen ist. Durch die Abschirmung AS ist sichergestellt,

kann, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Dem ma- daß die elektrische Feldkomponente in der Hoch-

gneto-optischen Modulator M 32 ist ein Analysator- Spannungsschaltanlage HS keinen Einfluß auf das

prisma P31 nachgeordnet, an das — wie bereits in 40 Licht in den Windungen w41 bis iv4« nehmen

der F i g. 1 dargestellt — Photodioden Ph 31 und kann, sondern daß nur die magnetische Feldkompo-

P/i32 angeschlossen sind; diese Photodioden ΡΛ31 nente in longitudinaler Richtung auf den Lichtwel-

und Ph 32 speisen einen Differenzverstärker D 31. lenleiter einwirkt und dabei das in diesem Lichtwel-

Um Einflüsse von Temperaturen auf das Meßer- lenleiter geführte linear polarisierte Licht in Abhängebnis auszuschalten, enthält die Einrichtung eine 45 gigkeit von der Größe des Stromes im Hochspangeschirmte Referenzwicklung RW, der über den nungsleiter H4 in seiner Polarisationsebene dreht.
Lichtwellenleiter L/31 polarisiertes Licht von der In Auswerteschaltungen, wie sie im Zusammen-Laserdiode LD zugeführt wird. In der Referenzwick- hang mit der Beschreibung der F i g. 1 bis 3 bereits lung RW, die zweckmäßigerweise jeweils den glei- ausführlich erläutert worden sind, wird die Drehung chen Temperaturen wie der magneto-optische Modu- 50 der Polarisationsebene in einen Strom umgesetzt, der lator M 31 ausgesetzt ist, erfährt das polarisierte dem zu messenden Strom im Hochspannungsleiter Licht eine von der Temperatur abhängige Drehung HA proportional ist. Zur Beseitigung von Temperaseiner Polarisationsebene. Das solchermaßen modu- tureinflüssen kann auch bei einer Meßeinrichtung lierte Licht wird über einen weiteren Lichtwellenlei- mit einem magneto-optischen Modulator nach F i g. 4 ter L/34 zu einem zusätzlichen magneto-optischen 55 eine Referenzwicklung vorgesehen sein, der in der Modulator M 33 in der Auswerteeinrichtung A 3 Auswerteeinrichtung Schaltungsteile zugeordnet, wie übertragen. Dem zusätzlichen magneto-optischen sie in F i g. 3 dargestellt, sind.

Modulator M 33 ist ein weiteres Analysatorprisma Mit der Erfindung ist eine Einrichtung zur Mes- P 32 nachgeordnet, in dem das ihm zugeführte Licht sung von Strömen in Leitern vorgeschlagen, die sich in zwei Lichtstrahlen aufgespalten wird, die auf Pho- 60 durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau austodioden Ph 33 und Ph 34 fallen. An die Photodio- zeichnet, da die verwendeten magneto-optischen Moden Ph 33 und ΡΛ34 ist ein weiterer Differenzver- dulatoren in einfacher Weise aus Wicklungen aus stärker D 32 angeschlossen. einem Lichtwellenleiter gebildet sind. Die Meßein-

Zur Kompensation von Temperatureinflüssen sind richtung gemäß der Erfindung ist dabei nicht nur zur beide Differenzverstärker D 31 und D 32 an einen 65 Messung von Wechselströmen geeignet, sondern läßt

zusätzlichen Differenzverstärker D 33 angeschlossen, sich auch zur Bestimmung von Gleichströmen einsetdem ein Synchrondemodulator SD nachgeordnet ist zen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentensprüche:

1. Meßeinrichtung für große Ströme und für Ströme in Hochspannungsleitern, bei der polarisiertes Licht in einem vom zu messenden Strom beeinflußten bzw. auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator eine von der Größe des zu messenden Stromes abhän gige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und in einer auf Niederspannungspotential an- »o geordneten Auswerteeinrichtung in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Größe umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto-optische Modulator aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenlei- ter besteht.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichne', daß die Wicklung aus dem Lichtwellenleiidr von dem den zu messenden Strom führenden Leiter durchsetzt ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung in an sich bekannter Weise einen weiteren magneto-optischen Modulator und eine Verstärkerschaltung enthält und daß der weitere Modulator aus einer Spule aus einem Lichtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten, von der Verstärkerschaltung mit einem Strom gespeisten elektrischen Wicklung besteht.

4. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Abschirmung vei ehene Referenzwicklung aus einem Lichtwellenieiter vorhanden ist, die von polarisiertem Licht durchsetzt ist, und daß der Referenzwicklung in der Auswerteeinrichtung ein Auswerteteil zugeordnet ist, in dem die in der Referenzwicklung aufgetretene Drehung der Polarisationsebene in eine elektrische Referenzgröße umgesetzt wird.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteteil einen zusätzlichen magneto-optischen Modulator enthält, der aus einer Spule aus einem Lichtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten elektrischen Wicklung besteht.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem magneto-optischen Modulator der Auswerteeinrichtung ein optischer Analysator nachgeordnet ist, von denen jeweils zwei Lichtstrahlen auf jeweils zwei Photozellen gesandt werden, daß an jeweils zwei Photozellen ein Differenzverstärker angeschlossen ist und daß den Differenzverstärkern ein weiterer Differenzverstärker nachgeordnet ist, der über einen Leistungsverstärker eine im Kreise der elektrischen Wicklungen der Modulatoren der Auswerteschaltung liegende Bürde mit einem Strom speist.

7. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des polarisierten Lichtes zwischen Hoch- und Niederspannungspotential Lichtwel-Icnlcitcr dienen.

8. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Licht von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle abgegeben wird.

9. Meßeinrichtung nach einem der An sprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtquelle ein Strahlungsteiler nachgeordnet ist, von dem zu dem magneto-optischen Modulator auf Hochspannungspotential und zu der Referenzwicklung führende Lichtwellenleiter abgehen.

10. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Licht von einer Laserdiode abgegeben wird, die an einen Impulsgenerator angeschlossen ist, und daß an den Impulsgenerator über einen Phasenschieber ein Synchrondemodulator angeschlossen ist, der einen Bestandteil der Auswerteschaltung bildet.

11. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche für Ströme in Hochspannungsleitern von vollisolierten, mccaiigckapselten Hochspannungsschaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die den magneto-optischen Modulator bildenden Windungen der Wicklung aus einem Lichtwellenleiter an der Innenfläche des Außenrohres c^Jer Anlage in Umfangsrichtung angeordnet ist und daß die Wicklung auf ihrer dem Hochspannungsleiter zugewendeten Innenfläche mit einem Abschirmring versehen ist.