JP2001356137A - Optically applied measuring device and protective control device using the device - Google Patents

Optically applied measuring device and protective control device using the device

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JP2001356137A
JP2001356137A JP2000178606A JP2000178606A JP2001356137A JP 2001356137 A JP2001356137 A JP 2001356137A JP 2000178606 A JP2000178606 A JP 2000178606A JP 2000178606 A JP2000178606 A JP 2000178606A JP 2001356137 A JP2001356137 A JP 2001356137A
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JP
Japan
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optical
light source
light
fiber
measurement
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Application number
JP2000178606A
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Inventor
Masao Takahashi
正雄 高橋
Kiyohisa Terai
清寿 寺井
Sakae Ikuta
栄 生田
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Toshiba Corp
Toshiba Substation Equipment Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Substation Equipment Technology Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a measurement with high precision and excellent stability. SOLUTION: In this optically applied measuring device, a physical quantity is measured from the change of polarizing characteristic of an optical element by use of that the polarizing characteristic of the optical element is changed by a change of physical quantity. As a light source to be used for the measurement, a light source emitting a random polarized light is used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の偏光特
性の変化を利用して物理量の変化を測定する光応用計測
装置において、特に電流又は電圧を測定する光応用計測
装置とこの装置を用いた電力設備の保護制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an applied optical measuring device for measuring a change in a physical quantity by utilizing a change in the polarization characteristic of an optical element, and more particularly to an applied optical measuring device for measuring a current or a voltage and using this device. The present invention relates to a protection control device for power equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、変電所や送電線などの電力設備に
用いられる保護装置として、例えば図14に示すように
保護を行いたい区間の母線又は送電線54の両端に鉄心
型の変流器55、56をそれぞれ設け、これら各変流器
55、56により測定された電流信号I1,I2を差動
継電器53に入力し、母線又は送電線54の両端に流れ
る電流のベクトル差に応動して区間の保護を行なってい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a protection device used for power equipment such as a substation or a transmission line, for example, as shown in FIG. 14, an iron core type current transformer is provided at both ends of a bus or a transmission line 54 in a section to be protected. The current signals I1 and I2 measured by the current transformers 55 and 56 are input to the differential relay 53, and in response to the vector difference of the current flowing through both ends of the bus or the transmission line 54. The section is protected.

【0003】このような保護装置において、保護区間に
事故がなければ差動継電器53に入力される電流値は同
一で、その電流ベクトル差が零なので差動継電器53は
動作しないが、保護区間内に地絡事故が発生すると、両
端に流れる電流値に差が生じるため、差動継電器53は
その電流ベクトル差を検出して保護動作を行う。
In such a protection device, if there is no accident in the protection section, the current value input to the differential relay 53 is the same, and the current vector difference is zero, so that the differential relay 53 does not operate. In the event of a ground fault, a difference occurs in the value of current flowing between both ends, so that the differential relay 53 detects the current vector difference and performs a protection operation.

【0004】従って、このような電力設備の保護装置に
用いられる変流器55,56においては、その測定電流
の絶対値の大きさよりも、各変流器の特性が相対的に一
致していることが必要である。
Accordingly, in the current transformers 55 and 56 used in such a protection device for electric power equipment, the characteristics of the current transformers are relatively more consistent than the magnitude of the absolute value of the measured current. It is necessary.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電力設備の保護装置には以下に述べるような問題
があった。
However, the above-described protection device for power equipment has the following problems.

【0006】即ち、鉄心型の変流器は大電流域で磁気飽
和による誤差が大きいため、差動継電器が誤動作する要
因になり、これを避けるためには差動継電器の検出感度
を下げれば良いが、これでは高感度の保護装置を実現す
ることができない。
That is, an iron core type current transformer has a large error due to magnetic saturation in a large current range, which causes a malfunction of the differential relay. To avoid this, the detection sensitivity of the differential relay may be reduced. However, this cannot realize a high-sensitivity protection device.

【0007】そこで、このような変流器の磁気飽和の影
響を避ける手段として、近年では光変流器を用いた電流
計測装置が注目されている。
Therefore, as a means for avoiding the influence of the magnetic saturation of the current transformer, a current measuring device using an optical current transformer has recently attracted attention.

【0008】図13はかかる光変流器を用いた電流計測
装置の概略構成を示すものである。
FIG. 13 shows a schematic configuration of a current measuring device using such an optical current transformer.

【0009】図13に示すように、レーザ光源38より
出力されるHe−Neレーザ光を偏光子5で直線偏光と
し、対物レンズ39を通してシングルモードファイバー
41に入射される。このシングルモードファイバー41
は母線40の回りを周回させ、母線電流により発生する
磁界により、シングルモードファイバー41を透過する
光はファラデー旋光を受ける。
As shown in FIG. 13, a He-Ne laser beam output from a laser light source 38 is linearly polarized by a polarizer 5, and is incident on a single mode fiber 41 through an objective lens 39. This single mode fiber 41
Causes the light passing through the single mode fiber 41 to undergo Faraday rotation due to a magnetic field generated by the bus current.

【0010】上記シングルモードファイバー41を出た
光は、対物レンズ39で平行光とされてウォラストンプ
リズム42に入る。このウォラストンプリズム42はフ
ァラデー旋光が0のときに入射偏光方位に対して45°
の角度を持つようにセットされ、ファイバー出射光を直
交する2成分の光強度信号とする。
The light exiting the single mode fiber 41 is converted into parallel light by an objective lens 39 and enters a Wollaston prism 42. This Wollaston prism 42 is 45 ° with respect to the incident polarization direction when the Faraday rotation is 0.
, And the light emitted from the fiber is defined as a two-component light intensity signal that is orthogonal.

【0011】これらの光は検出器11でそれぞれ光電変
換され、電子回路12で必要な演算を行なった後、電流
値として出力される。
The light is photoelectrically converted by the detector 11, and the electronic circuit 12 performs necessary calculations, and then outputs the current as a current value.

【0012】ここで、検出器11で光電変換された信号
をI1,I2とすると、(I1−I2)/(I1+I
2)の演算を行なうことにより、入射強度に関係なく、
ファラデー旋光角を求めることができる。
Here, assuming that the signals photoelectrically converted by the detector 11 are I1 and I2, (I1-I2) / (I1 + I
By performing the calculation of 2), regardless of the incident intensity,
The Faraday rotation angle can be determined.

【0013】このような光ファイバーを用いた電流計測
装置は、絶縁性が高く、原理的に飽和がなく、大電流域
まで直線性の高い計測が可能である。しかし、光変流器
はその感度が光源の波長に依存しているが、従来最も信
頼性の高い光源として多用されているレーザダイオード
はその製造ばらつきにより同じ型番のレーザダイオード
を用いても、その発振波長、発振スペクトル形状に大き
なばらつきがあるため、電子回路側でこれを補正して使
用しているのが実状である。
The current measuring device using such an optical fiber has a high insulation property, has no saturation in principle, and can perform highly linear measurement up to a large current range. However, the sensitivity of an optical current transformer depends on the wavelength of the light source.However, even if a laser diode of the same model is used due to manufacturing variations, the laser diode conventionally used as the most reliable light source is not Since there is a large variation in the oscillation wavelength and the oscillation spectrum shape, the actual situation is that the electronic circuit side corrects and uses these.

【0014】また、同じ特性のレーザダイオードが得ら
れても、その発振波長、スペクトル形状は温度依存性を
持っており、レーザダイオードの温度安定化が必要不可
欠であると共に、その安定性が電流計測の精度を制限し
ていた。また、レーザダイオードにはモードホッピング
といわれる発振波長が変化するときに発振出力強度が急
変する現象があり、このモードホッピングによる誤差も
電流計測の精度を制限する要因であった。
Further, even if a laser diode having the same characteristics can be obtained, its oscillation wavelength and spectrum shape have temperature dependence, so that temperature stabilization of the laser diode is indispensable, and its stability is measured by current measurement. Had limited accuracy. Further, the laser diode has a phenomenon called mode hopping in which the oscillation output intensity changes suddenly when the oscillation wavelength changes, and an error due to this mode hopping is also a factor that limits the accuracy of current measurement.

【0015】本発明は上記のような問題を解消するため
になされたもので、小形にして高精度で、しかも温度変
化に対しても安定に計測することができる光応用計測装
置及びこの装置を用いた保護制御装置を提供することを
目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. An optical measuring apparatus and a light measuring apparatus which are small in size, high in accuracy, and capable of stably measuring a temperature change are provided. The purpose is to provide a protection control device used

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次のような手段により光応用測定装置及
びこの装置を用いた保護制御装置を構成する。
In order to achieve the above object, the present invention constitutes an optical measuring device and a protection control device using the same by the following means.

【0017】請求項1に対応する発明は、物理量の変化
により光学素子の偏光特性が変化することを利用し、光
学素子の偏光特性の変化から物理量を計測する光応用測
定装置において、測定に用いる光源として、ランダム偏
光を出射する光源を用いたことを特徴としている。
The invention corresponding to claim 1 utilizes the fact that the polarization characteristic of an optical element changes due to a change in a physical quantity, and is used for measurement in an optical applied measurement device that measures a physical quantity from a change in the polarization property of an optical element. It is characterized in that a light source emitting random polarized light is used as the light source.

【0018】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、偏光子を透過した時の光量を安定化することができ
る。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the amount of light transmitted through the polarizer can be stabilized.

【0019】請求項2に対応する発明は、請求項1に対
応する発明の光応用測定装置において、前記光源はファ
イバーである。
According to a second aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the first aspect, the light source is a fiber.

【0020】このように前記光源をファイバーとすれ
ば、センサーファイバーとの結合が容易なランダム光源
を実現することができる。
If the light source is a fiber as described above, a random light source that can be easily coupled to the sensor fiber can be realized.

【0021】請求項3に対応する発明は、請求項1に対
応する発明の光応用測定装置において、前記光源はロッ
ド型の固体レーザである。
According to a third aspect of the present invention, in the optical application measuring apparatus according to the first aspect, the light source is a rod-type solid-state laser.

【0022】このように前記光源をロッド型の固体レー
ザとすれば、同様にセンサーファイバーとの結合が容易
なランダム光源を実現することができる。
As described above, if the light source is a rod-type solid laser, a random light source that can be easily coupled to a sensor fiber can be realized.

【0023】請求項4に対応する発明は、物理量の変化
により光学素子の偏光特性が変化することを利用し、光
学素子の偏光特性の変化から物理量を計測する光応用測
定装置において、測定に用いる光源として、直交2偏波
を出射する光源を用いたことを特徴としている。
The invention corresponding to claim 4 utilizes the fact that the polarization characteristic of an optical element changes due to a change in a physical quantity, and is used for measurement in an optical applied measurement apparatus that measures a physical quantity from a change in the polarization property of an optical element. As a light source, a light source that emits two orthogonally polarized waves is used.

【0024】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、偏光子を透過した時の光量を安定化することができ
る。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the amount of light transmitted through the polarizer can be stabilized.

【0025】請求項5に対応する発明は、請求項4に対
応する発明の光応用測定装置において、直交2偏波を出
射する光源は、レーザダイオード及びレーザダイオード
の偏光方位に複屈折の軸を合せて設置された偏波面保持
ファイバー、2組のレーザダイオード、偏波面保持ファ
イバーを、複屈折ファイバーの出射偏光方位を直交させ
て接続された偏波面保持ファイバーカップラーにより構
成されたことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the fourth aspect, the light source for emitting the two orthogonal polarizations has a laser diode and a birefringent axis in the polarization direction of the laser diode. It is characterized in that the polarization-maintaining fiber, the two sets of laser diodes, and the polarization-maintaining fiber that are installed together are constituted by a polarization-maintaining fiber coupler connected so that the output polarization directions of the birefringent fiber are orthogonal. .

【0026】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、小型高信頼性の直交2周波光源を容易に得ることが
できる。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, it is possible to easily obtain a small and highly reliable orthogonal dual frequency light source.

【0027】請求項6に対応する発明は、請求項5に対
応する発明の光応用測定装置において、光源であるレー
ザダイオードの共振器にファイバー回折格子が用いられ
ていることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the fifth aspect, a fiber diffraction grating is used for a resonator of a laser diode as a light source.

【0028】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、2つのレーザダイオードの発振波長を近接させるこ
とができ、発振波長による誤差を低減することができ
る。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the oscillation wavelengths of the two laser diodes can be made close to each other, and errors due to the oscillation wavelengths can be reduced.

【0029】請求項7に対応する発明は、物理量の変化
により光学素子の偏光特性が変化することを利用し、光
学素子の偏光特性の変化から物理量を計測する光応用測
定装置において、測定に用いる光源として、温度コント
ロールされたSLDを用い、光源の出力を偏光解消素子
によって非偏光としたことを特徴としている。
The invention corresponding to claim 7 utilizes the fact that the polarization characteristic of an optical element changes due to a change in a physical quantity, and is used for measurement in an optical applied measurement apparatus that measures a physical quantity from a change in the polarization characteristic of an optical element. It is characterized in that a temperature-controlled SLD is used as a light source, and the output of the light source is depolarized by a depolarizing element.

【0030】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、発振スペクトル形状及び偏光子透過後の光量を安定
化させることができ、測定装置の精度を向上させること
ができる。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the oscillation spectrum shape and the amount of light after passing through the polarizer can be stabilized, and the accuracy of the measuring apparatus can be improved.

【0031】請求項8に対応する発明は、物理量の変化
により光学素子の偏光特性が変化することを利用し、光
学素子の偏光特性の変化から物理量を計測する光応用測
定装置において、測定に用いる光源として、温度コント
ロールされたレーザダイオードを用い、光源の出力を偏
光解消素子によって非偏光としたことを特徴としてい
る。
The invention corresponding to claim 8 utilizes the fact that the polarization characteristic of an optical element changes due to a change in a physical quantity, and is used for measurement in an optical applied measurement apparatus that measures a physical quantity from a change in the polarization characteristic of an optical element. A laser diode whose temperature is controlled is used as a light source, and the output of the light source is depolarized by a depolarizing element.

【0032】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、発振スペクトル形状及び偏光子透過後の光量を安定
化させることができ、測定装置の精度を向上させること
ができる。
According to the optical measuring device having such a configuration, the oscillation spectrum shape and the amount of light after passing through the polarizer can be stabilized, and the accuracy of the measuring device can be improved.

【0033】請求項9に対応する発明は、請求項8に対
応する発明の光応用測定装置において、レーザダイオー
ドの駆動電流に交流成分を加えて動作させたことを特徴
とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical applied measuring apparatus according to the eighth aspect, the laser diode is operated by adding an AC component to a drive current.

【0034】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、レーザダイオードのコヒーレンス長を短くして、偏
光解消素子による偏光化位相効果を高める働きがある請
求項10に対応する発明は、請求項9に対応する発明の
光応用測定装置において、前記交流成分の周波数が10
MHz以上であることを特徴としている。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the coherence length of the laser diode is shortened, and the function of enhancing the polarization phase effect by the depolarizing element is achieved. In the optical applied measurement device according to the invention corresponding to 9, the frequency of the AC component is 10
MHz or more.

【0035】このような構成の光応用測定装置によれ
ば、コヒーレンス長が15m以下となり、効果的に偏光
を解消できる。
According to the optical measuring apparatus having such a configuration, the coherence length becomes 15 m or less, and the polarization can be effectively eliminated.

【0036】請求項11に対応する発明は、複数個の光
応用測定装置により測定された測定信号の差信号に基い
て保護又は制御動作を行う保護制御装置において、この
複数個の光応用測定装置の光源として、1つの光源から
の光を分岐して用いることを特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a protection control device for performing protection or control operation based on a difference signal of measurement signals measured by a plurality of optical applied measuring devices. Is characterized in that light from one light source is branched and used.

【0037】このような構成の保護制御装置によれば、
特性の揃った計測装置を実現することができ、感度の高
い保護制御を実現することができる。
According to the protection control device having such a configuration,
A measuring device with uniform characteristics can be realized, and highly sensitive protection control can be realized.

【0038】請求項12に対応する発明は、請求項11
に対応する発明の保護制御装置において、前記光応用測
定装置は多相交流を測定する電流又は電圧の計測装置で
あって、各相電圧又は電流を測定する光応用測定装置に
同一の光源を用いたことを特徴としている。
The invention corresponding to claim 12 is the invention according to claim 11
In the protection control device according to the invention, the optical applied measuring device is a current or voltage measuring device for measuring polyphase alternating current, and the same light source is used for the optical applied measuring device for measuring each phase voltage or current. It is characterized by having been.

【0039】このような構成の保護制御装置によれば、
複数箇所の電流又は電圧を同一の光源を用いていること
から、0相電圧の正確な検知を行うことができる。この
ことは、例えば測定対象として0相電圧又は電流が含ま
れていない場合においても、0相電圧又は電流は通常0
となるため、光応用測定装置の誤差を検査する監視機能
として用いることができる。
According to the protection control device having such a configuration,
Since the same light source is used for the current or the voltage at a plurality of locations, the 0-phase voltage can be accurately detected. This means that the zero-phase voltage or current is usually 0 even when the zero-phase voltage or current is not included as the measurement target.
Therefore, it can be used as a monitoring function for inspecting an error of the optical applied measurement device.

【0040】請求項13に対応する発明は、請求項11
に対応する発明の保護制御装置において、前記光応用測
定装置を電流計測装置として用いて保護区間を出入りす
る電流の総和を求め、この電流の総和の値により保護動
作を行うことを特徴としている。
The invention corresponding to claim 13 is the invention according to claim 11
In the protection control device according to the invention, the sum of the currents flowing in and out of the protection section is obtained by using the optical applied measurement device as a current measurement device, and the protection operation is performed based on the sum of the currents.

【0041】このような構成の保護制御装置にによれ
ば、同一の電流計測器を多数配置されており、特性が完
全に揃った電流計測装置を実現できることから、精度の
高い保護動作を行なうことができる。
According to the protection control device having such a configuration, a large number of the same current measuring devices are arranged, and a current measuring device with completely uniform characteristics can be realized. Can be.

【0042】請求項14に対応する発明は、複数個の光
応用測定装置により測定された測定信号の比に基いて保
護又は制御動作を行う保護制御装置において、これら各
光応用測定装置の光源として、1つの光源からの光を分
岐して用いることを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a protection control device for performing protection or control operation based on a ratio of measurement signals measured by a plurality of optical applied measuring devices, It is characterized in that light from one light source is branched and used.

【0043】このような構成の保護制御装置によれば、
光源に起因する複数個の光応用測定装置の誤差が同一方
向に生じるため、信号比を正確に取出すことができ、高
精度の測定を行うことができる。
According to the protection control device having such a configuration,
Since errors in a plurality of optical applied measurement devices caused by the light source occur in the same direction, the signal ratio can be accurately taken out, and highly accurate measurement can be performed.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0045】図1は本発明による光応用測定装置の第1
の実施の形態として電流計測装置を示す構成図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an optical measuring apparatus according to the present invention.
1 is a configuration diagram showing a current measuring device as an embodiment of FIG.

【0046】図1において、21はレーザダイオード、
25はレーザダイオード21で励起され、ランダム偏光
を出射するファイバーレーザである。このファイバーレ
ーザ25から出射された光は送信ファイバー3に導入さ
れる。この送信ファイバー3を伝搬した光は結合レンズ
4aで平行光となり、センサー近傍に設置された偏光子
5へ光が導かれる。この場合、送信ファイバー3にはラ
ンダム偏光が伝播されているため、偏光子5を透過した
光量は送信ファイバー3の状態に関わらず、常に一定で
あり、光量安定な直線偏光を偏光子5に導入することが
できる。
In FIG. 1, 21 is a laser diode,
A fiber laser 25 is excited by the laser diode 21 and emits random polarized light. The light emitted from the fiber laser 25 is introduced into the transmission fiber 3. The light propagating through the transmission fiber 3 becomes parallel light by the coupling lens 4a, and is guided to the polarizer 5 installed near the sensor. In this case, since the randomly polarized light propagates through the transmission fiber 3, the amount of light transmitted through the polarizer 5 is always constant irrespective of the state of the transmission fiber 3, and linearly polarized light with a stable amount of light is introduced into the polarizer 5. can do.

【0047】この偏光子5で直線偏光にされた光は無偏
光ビームスプリッター6を通り、結合レンズ4bによっ
てセンサーファイバー8に入射される。このセンサーフ
ァイバー8は被測定電流が流れる導体7の周りを周回さ
せて配置され、電流による磁界によってファラデー施光
を受ける。
The light linearly polarized by the polarizer 5 passes through the non-polarizing beam splitter 6 and is incident on the sensor fiber 8 by the coupling lens 4b. The sensor fiber 8 is arranged so as to orbit around the conductor 7 through which the current to be measured flows, and receives Faraday light by a magnetic field generated by the current.

【0048】一方、このセンサーファイバー8の終端部
にはファイバー反射鏡9が配置され、ファイバー反射鏡
9により測定光がセンサーファイバー中を往復するよう
にしてある。
On the other hand, a fiber reflecting mirror 9 is disposed at the end of the sensor fiber 8, and the measuring light reciprocates in the sensor fiber by the fiber reflecting mirror 9.

【0049】このファイバー反射鏡9によりセンサーフ
ァイバーを折り返してきた光は無偏光ビームスプリッタ
ー6で分岐されてポラライジングビームスプリッター
(以下PBSと略称する)10に入射する。このPBS
10はファラデー施光角が0の時に入射偏光方位が45
°となるように配置され、センサーファイバを出射した
光から直交する2軸の強度光信号を得る。
The light reflected from the sensor fiber by the fiber reflecting mirror 9 is split by the non-polarizing beam splitter 6 and enters a polarizing beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS) 10. This PBS
10 indicates that the incident polarization direction is 45 when the Faraday irradiation angle is 0.
And two orthogonal intensity light signals are obtained from the light emitted from the sensor fiber.

【0050】この光信号はそれぞれの軸の検出器11
a,11bで光電変換され、電子回路12によって電流
値を演算し、これを計測信号として出力する。
This optical signal is supplied to the detector 11 of each axis.
The photoelectric conversion is performed by a and 11b, the current value is calculated by the electronic circuit 12, and this is output as a measurement signal.

【0051】このように第1の実施の形態では、測定に
用いられる光源として、ランダム偏光を出射するファイ
バーレーザ25を用い、このファイバーレーザ25より
送信ファイバー3にランダム偏光を伝搬するようにした
ので、偏光子5を透過した光量は常に一定であり、光量
安定な直線偏光をセンサー部に供給することができる。
As described above, in the first embodiment, the fiber laser 25 emitting random polarized light is used as the light source used for measurement, and the fiber laser 25 propagates the random polarized light to the transmission fiber 3. In addition, the light amount transmitted through the polarizer 5 is always constant, and linearly polarized light with stable light amount can be supplied to the sensor unit.

【0052】図2は本発明による光応用測定装置の第2
の実施の形態として電圧計測装置を示す構成図である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the optical applied measuring apparatus according to the present invention.
1 is a configuration diagram illustrating a voltage measurement device as an embodiment.

【0053】図2において、21はレーザダイオード、
25はレーザダイオード21で励起され、ランダム偏光
を出射するファイバーレーザである。このファイバーレ
ーザ25から出射された光は送信ファイバー3に導入さ
れ、電圧検出部近傍まで送られ、ファイバー偏光子18
aで直線偏光となる。
In FIG. 2, 21 is a laser diode,
A fiber laser 25 is excited by the laser diode 21 and emits random polarized light. The light emitted from the fiber laser 25 is introduced into the transmission fiber 3, sent to the vicinity of the voltage detection unit, and
The light becomes linearly polarized light at a.

【0054】さらに、ファイバータイプの1/4波長板
37で円偏光とした後、電圧検出部に対応させて設けら
れたEO(電子光学)素子49に通す。このEO素子4
9としては、ここでは図示するようにファイバータイプ
としてある。このEO素子49で変調された光はファイ
バー偏光子18bで強度信号として取出され、検出器1
1で光電変換した後、電子回路12により電圧を求め、
その電圧信号を出力する。
Further, the light is converted into circularly polarized light by a fiber type quarter-wave plate 37, and then passed through an EO (electro-optical) element 49 provided corresponding to the voltage detector. This EO element 4
9 is a fiber type as shown in the figure. The light modulated by the EO element 49 is extracted as an intensity signal by the fiber polarizer 18b,
After the photoelectric conversion in step 1, the voltage is obtained by the electronic circuit 12,
The voltage signal is output.

【0055】本発明を用いれば、電圧測定においても、
オール光ファイバー化して高精度化を実現することが可
能であるが、光源の偏光はランダムである必要がある。
According to the present invention, even in voltage measurement,
Although it is possible to realize high precision by using an all-optical fiber, the polarization of the light source needs to be random.

【0056】従来、光ファイバー用のランダム光源とし
てSLDをLYOT型のデポラライザーでランダム偏光
化する方法が広く用いられている。本発明者等もこの方
法を当初試した。その結果を図3(a)に示す。
Conventionally, as a random light source for an optical fiber, a method of randomly polarizing an SLD with a LYOT type depolarizer has been widely used. The inventors have also tried this method initially. The result is shown in FIG.

【0057】送信ファイバーを振動させると、光電圧測
定装置の出力もそれにつれて変動し、図3(a)に示す
ように光量も変動し、誤差を生じる。これを、光源とし
てLEDにすると、図3(b)に示したように光量変動
は現れず光検出器(PD)の精度は1/10以上に向上
する。
When the transmission fiber is vibrated, the output of the optical voltage measuring device also changes accordingly, and the light amount also changes as shown in FIG. If this is replaced with an LED as a light source, the light quantity does not fluctuate as shown in FIG. 3B, and the accuracy of the photodetector (PD) is improved to 1/10 or more.

【0058】しかし、オール光ファイバー化する場合に
は、ファイバー偏光子、ファイバー位相差板がシングル
モードファイバーでないと機能しないため、光源はシン
グルモードファイバーとの結合が必要である。LEDは
発光面積が広く、ビーム発散角も大きいため、シングル
モードファイバーへはほとんど結合せず、光源として用
いることができない。
However, when an all-optical fiber is used, the light source needs to be coupled to a single mode fiber because the fiber polarizer and the fiber phase difference plate do not function unless they are single mode fibers. Since the LED has a large light emitting area and a large beam divergence angle, it hardly couples to a single mode fiber and cannot be used as a light source.

【0059】従って、光源はシングルモードファイバー
タイプのファイバーレーザ、或いはファイバーアンプの
自然放出光やその増幅光を用いることが望ましい。ま
た、ロッドタイプの固体レーザも光ファイバーとの結合
を高くでき、また、ランダム偏光を出力することができ
ることから、有効である。また、光通信用として開発が
進められているVICSELも光源となり得る。
Therefore, it is desirable to use a single mode fiber type fiber laser or a spontaneous emission light of a fiber amplifier or its amplified light as a light source. A rod-type solid-state laser is also effective because it can increase the coupling with the optical fiber and can output random polarized light. VICSEL, which is being developed for optical communication, can also be a light source.

【0060】図4は光源としてランダム偏光光源を用い
る場合の実施例を示すものである。図4に示すように周
波数λ1を出力するレーザダイオード26及び周波数λ
2を出力するレーザダイオード27は出射偏光方位を直
交させて配置される。この出力光をそれぞれ偏波面保持
カップラー19に結合させると、直交2偏波光が出力さ
れる。
FIG. 4 shows an embodiment in which a random polarized light source is used as the light source. As shown in FIG. 4, the laser diode 26 for outputting the frequency λ1 and the frequency λ
The laser diode 27 that outputs 2 is arranged with the output polarization directions orthogonal to each other. When this output light is coupled to the polarization maintaining coupler 19, orthogonally polarized light is output.

【0061】また、光源を2つ用いなくとも、図5の構
成で直交2偏波を得ることが可能である。
Also, it is possible to obtain two orthogonally polarized waves with the configuration shown in FIG. 5 without using two light sources.

【0062】即ち、図5に示すようにレーザダイオード
21の光を一旦ファイバーカップラー22で分岐し、再
び偏波面保持ファイバーカップラー19で結合させる。
このとき、一方の光路に変調器51を設けて波長をシフ
トさせる。当然、このときに偏波面保持ファイバーの入
射の軸は、両入口において直交している必要があること
は言うまでもない。
That is, as shown in FIG. 5, the light of the laser diode 21 is once branched by the fiber coupler 22 and is coupled again by the polarization maintaining fiber coupler 19.
At this time, a modulator 51 is provided on one optical path to shift the wavelength. Needless to say, at this time, the axes of incidence of the polarization maintaining fibers need to be orthogonal at both entrances.

【0063】このような構成の光源によれば、レーザダ
イオードの出力をそのまま用いることができ、ファイバ
ーレーザや固体レーザを用いた場合よりも、構成が単純
で、高信頼性の光源が実現できる。
According to the light source having such a configuration, the output of the laser diode can be used as it is, and a light source having a simpler configuration and higher reliability than the case of using a fiber laser or a solid-state laser can be realized.

【0064】また、このとき2つのレーザダイオードの
発振波長は近接している必要があるため、レーザダイオ
ード共振器の反射鏡としてファイバー回折格子を用いる
と、発振波長が回折格子の反射波長で固定され安定化す
ることができる。
At this time, since the oscillation wavelengths of the two laser diodes need to be close to each other, if a fiber diffraction grating is used as the reflection mirror of the laser diode resonator, the oscillation wavelength is fixed at the reflection wavelength of the diffraction grating. Can be stabilized.

【0065】次に本発明による光応用測定装置の第3の
実施の形態として、光源の温度安定化装置について説明
する。
Next, as a third embodiment of the optical applied measuring device according to the present invention, a temperature stabilizing device for a light source will be described.

【0066】従来の光計測用光源に温度変化が発生した
ときの問題点は、発振波長の変化と共に、そのスペクト
ル形状が変化することにある。つまり、発振波長のみな
らば、光源部の温度を測定して補正を行うことも可能で
あるが、発振スペクトルの変化は、特に一旦デポラライ
ズして用いる場合には、出力偏光状態の変化となって現
れ、出力が不安定となるため、補正を行うことができな
い。これを防ぐためには、光源の温度を安定化すること
が必要である。
A problem when a temperature change occurs in the conventional light measurement light source is that the spectrum shape changes with the change of the oscillation wavelength. In other words, if only the oscillation wavelength is used, it is possible to correct the temperature by measuring the temperature of the light source unit, but the change in the oscillation spectrum becomes a change in the output polarization state, especially when the device is once depolarized and used. Appears and the output becomes unstable, so that correction cannot be performed. In order to prevent this, it is necessary to stabilize the temperature of the light source.

【0067】図6はかかる光源の温度安定化装置の構成
例を示すもので、基台52上に載置されたペルチェ冷却
器29の上面にレーザダイオードチップ28とサーミス
タ30がそれぞれ設けられ、レーザダイオードチップ2
8の温度はサーミスター30で検出され、この検出温度
に従い温度コントロラー32がペルチェ冷却器29をコ
ントロールして冷却又は加熱を行うことにより、レーザ
ダイオードチップ28の温度を一定に保つようになって
いる。
FIG. 6 shows an example of the structure of such a light source temperature stabilizing device. A laser diode chip 28 and a thermistor 30 are provided on the upper surface of a Peltier cooler 29 mounted on a base 52, respectively. Diode chip 2
The temperature 8 is detected by the thermistor 30, and the temperature controller 32 controls the Peltier cooler 29 to perform cooling or heating according to the detected temperature, so that the temperature of the laser diode chip 28 is kept constant. I have.

【0068】また、レーザダイオードチップ28は光源
ドライバー1により駆動され、その発振光は偏波面保持
ファイバー33に出力されるが、このとき、偏波面保持
ファイバー33の軸を、レーザの出力偏光方位に対し4
5°傾けて設定すると、偏波面保持ファイバー33の出
力光としてデポラライズ光が得られる。このときの光源
はレーザダイオードに限定されるものではなく、SLD
においても、温度安定化することによって発振スペクト
ル形状が安定し、有効である。
The laser diode chip 28 is driven by the light source driver 1 and its oscillation light is output to the polarization maintaining fiber 33. At this time, the axis of the polarization maintaining fiber 33 is set to the output polarization direction of the laser. For 4
When set at an angle of 5 °, depolarized light is obtained as output light from the polarization maintaining fiber 33. The light source at this time is not limited to a laser diode,
Also in this case, the oscillation spectrum shape is stabilized by stabilizing the temperature, which is effective.

【0069】さらに、このようにレーザダイオードの光
をデポラライズして用いる場合、駆動電流に変調を加え
ることが有効である。この原理について図7により説明
する。
Further, when the light of the laser diode is depolarized and used, it is effective to modulate the drive current. This principle will be described with reference to FIG.

【0070】いま、発振周波数ω0で発振しているレー
ザダイオードに周波数ω1の変調を加えると、発振周波
数はω0、ω0+ω1,ω0−ω1の3つの周波数成分
が生成する。この各周波数成分の光をそれぞれデポイラ
ライズしようとすると、それぞれの周波数の光のコヒー
レンス長は1km以上有り、デポラライズすることは難
しい。
When the laser diode oscillating at the oscillation frequency ω0 is modulated at the frequency ω1, three oscillation frequency components ω0, ω0 + ω1, and ω0−ω1 are generated. If the light of each frequency component is to be depoilized, the light of each frequency has a coherence length of 1 km or more, making it difficult to depolarize.

【0071】しかし、波長周波数幅2ω1の光としてと
らえると、コヒーレンス長はC/2ω1となり、コヒー
レンス長はぐっと短くなる。
However, if the light having a wavelength frequency width of 2ω1 is taken, the coherence length is C / 2ω1, and the coherence length is much shorter.

【0072】ここで、レーザ変調周波数とコヒーレンス
長の関係を示すと図8に示すようになる。図8におい
て、変調周波数が10MHzを越えると、ビート長は1
5m以下となり、実用的な値となってくる。
FIG. 8 shows the relationship between the laser modulation frequency and the coherence length. In FIG. 8, when the modulation frequency exceeds 10 MHz, the beat length becomes 1
5 m or less, which is a practical value.

【0073】例えば、この光をデポラライズするために
は、図10に示すような構成のデポラライザーを用いれ
ばよい。すなわち、レーザダイオード21から発せられ
た光をファイバーカップラー19で2分岐し、コヒーレ
ンス長以上の光路長差を付けて、再びファイバーカップ
ラー19で結合させると良い。このとき、偏波面保持フ
ァイバー33等を用いて、2つの光の偏波面を90°ず
らしておくと、なお効果的である。
For example, in order to depolarize this light, a depolarizer having a configuration as shown in FIG. 10 may be used. That is, it is preferable that the light emitted from the laser diode 21 is branched into two by the fiber coupler 19, an optical path length difference greater than the coherence length is provided, and the light is coupled again by the fiber coupler 19. At this time, it is more effective to shift the polarization planes of the two lights by 90 ° using the polarization plane holding fiber 33 and the like.

【0074】次に本発明による光応用計測装置を用いた
保護制御装置の実施の形態を説明する。
Next, an embodiment of a protection control device using the optical applied measurement device according to the present invention will be described.

【0075】図10は本発明による光応用計測装置とし
て光電流計測装置を用いた保護制御装置の第1の実施の
形態を示す。レーザダイオード21からの光は、光ファ
イバーカップラー22で分岐され、送信ファイバー3に
よって、それぞれ光電流測定装置センサー部23と光電
流測定装置センサー部24に光が送られる。この光電流
測定装置センサー部にはすでに述べた偏光子、ビームス
プリッター、センサーファイバー、反射鏡等が納めら
れ、電流によるファラデー効果による旋光をx−yの直
交する2成分の光強度信号として受信ファイバーに送り
出す機能を有する。受信ファイバーからの光は電子回路
12によって必要な演算が加えられ、電流信号が差動継
電器60に入力される。この差動継電器60では、各々
の電流信号に差があると動作して光電流測定装置センサ
ー部23と光電流測定装置センサー部24との間の保護
区間を保護する。
FIG. 10 shows a first embodiment of a protection control device using a photocurrent measuring device as the optical applied measuring device according to the present invention. The light from the laser diode 21 is split by the optical fiber coupler 22, and the light is sent to the photocurrent measuring device sensor unit 23 and the photocurrent measuring device sensor unit 24 by the transmission fiber 3, respectively. The sensor section of the photocurrent measuring device contains the polarizer, beam splitter, sensor fiber, reflecting mirror, and the like already described, and receives the optical rotation due to the Faraday effect due to the current as a two-component light intensity signal orthogonal to xy. It has a function to send to The light from the receiving fiber is subjected to necessary calculations by the electronic circuit 12, and a current signal is input to the differential relay 60. The differential relay 60 operates when there is a difference between the respective current signals to protect a protection section between the photocurrent measuring device sensor unit 23 and the photocurrent measuring device sensor unit 24.

【0076】このように本発明による光電流計測装置を
用いた保護制御装置によれば、差動に用いる2つの光電
流計測器に同一のレーザダイオードを用いているため、
レーザダイオードの発振波長・スペクトル形状に関わら
ず、2つの光電流計測器は同一の電流値を出力すること
ができ、製造ばらつきが小さく、温度に対しても安定な
保護制御装置を実現することができる。また、レーザダ
イオードのモードホッピングがあっても、2つの電流計
測装置が同一のタイミングで同一の誤差を生じるため、
保護制御装置の誤差につながることはない。このため、
精度の良い保護制御装置を実現することができる。
As described above, according to the protection control device using the photocurrent measuring device according to the present invention, the same laser diode is used for the two photocurrent measuring devices used for differential operation.
Regardless of the oscillation wavelength and spectrum shape of the laser diode, the two photocurrent measuring devices can output the same current value, and realize a protection control device that has small manufacturing variations and is stable even with temperature. it can. Also, even if there is mode hopping of the laser diode, the two current measuring devices generate the same error at the same timing,
It does not lead to errors in the protection control device. For this reason,
An accurate protection control device can be realized.

【0077】本発明は差動継電器に限定されるものでは
なく、例えば3相交流を測定する場合、各相の計測に用
いられる3つの光電流計測装置に同一の光源を用いるこ
とによって、3つの光電流計測装置の特性を一致させる
ことができるため、3つの電流計測装置の差から0相電
流を正確に測定することが可能である。
The present invention is not limited to a differential relay. For example, when three-phase alternating current is measured, the same light source is used for three photocurrent measuring devices used for measuring each phase. Since the characteristics of the photocurrent measuring devices can be matched, the zero-phase current can be accurately measured from the difference between the three current measuring devices.

【0078】図11は本発明による光電流計測装置を用
いた保護制御装置の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of the protection control device using the photocurrent measuring device according to the present invention.

【0079】図11に示すように、2つの光源21から
の光を一旦カップラー22で合成し、さらにカップラー
22で分岐して送信ファイバー3を通して光電流測定装
置センサー部23U,23V,23Wに光が送られる。
この光電流測定装置センサー部23U,23V,23W
にはすでに述べた偏光子、ビームスプリッター、センサ
ーファイバー、反射鏡等が納められ、電流によるファラ
デー効果による旋光をx−yの直交する2成分の光強度
信号として受信ファイバーに送り出す。受信ファイバー
からの光は3相各相の電子回路12によって必要な演算
が加えられ、各相出力電流をそれぞれ独立に出力すると
共に、3相の電流値から零相電流を演算する回路45に
加えている。
As shown in FIG. 11, light from the two light sources 21 is once synthesized by the coupler 22, further branched by the coupler 22, and transmitted to the photocurrent measuring device sensor units 23 U, 23 V, and 23 W through the transmission fiber 3. Sent.
This photocurrent measuring device sensor unit 23U, 23V, 23W
Contains a polarizer, a beam splitter, a sensor fiber, a reflecting mirror, and the like, which have already been described, and sends out the optical rotation due to the Faraday effect due to the current to the receiving fiber as a two-component light intensity signal orthogonal to xy. The light from the receiving fiber is subjected to necessary calculations by the three-phase electronic circuits 12 to output the output currents of the respective phases independently and to a circuit 45 for calculating a zero-phase current from the current values of the three phases. ing.

【0080】図10では、光源が1つであったが、この
ように光源を複数個使用した場合でも、カップラー22
で一旦合成された光をさらにカップラー22で分岐する
ことにより、3相に同一の特性の光が供給されることに
なり、図10と同等の効果が得られる。
In FIG. 10, only one light source is used.
Then, the light once synthesized is further branched by the coupler 22, so that light having the same characteristics is supplied to the three phases, and the same effect as that of FIG. 10 can be obtained.

【0081】また、この例では3相の電流をそれぞれ独
立に出力すると同時に演算回路45により3相の電流値
から零相電流を演算し、この零相電流が通常動作時は0
となり、また、電流測定装置に誤差が生じた場合には、
この誤差分だけ0相電流演算値に出力されることから、
電流測定装置が誤差無く動作しているかどうかの検定に
有効である。
In this example, the three-phase currents are output independently of each other, and at the same time, the zero-phase current is calculated from the three-phase current values by the arithmetic circuit 45. This zero-phase current is 0 during normal operation.
And if an error occurs in the current measuring device,
Because this error is output as the 0-phase current calculation value,
This is effective for testing whether the current measuring device is operating without error.

【0082】さらに、この例では零相電流を同一光源で
動作している3つの光応用電流計測装置の和電流から求
めているため、光源の影響は無視することができる。こ
のため、受光器以降の電子回路部分での誤差のみを監視
することができる。
Further, in this example, since the zero-phase current is obtained from the sum current of three optical applied current measuring devices operating with the same light source, the influence of the light source can be ignored. For this reason, it is possible to monitor only an error in the electronic circuit portion after the light receiver.

【0083】このように、差或いは和電流が測定対象そ
のものでなくとも、和、差電流を用いて、測定器の自己
監視機能を行うこともでき、有用である。
As described above, even if the difference or the sum current is not the measurement object itself, the self-monitoring function of the measuring instrument can be performed using the sum or difference current, which is useful.

【0084】また、本発明は電流測定に限定されるもの
ではなく、例えば3相電圧の測定において、光電圧セン
サーに適用した場合には、3つの光電圧センサーの特性
を揃えることができるため、正確な0相電圧測定ができ
ることは言うまでもない。
Further, the present invention is not limited to current measurement. For example, in the measurement of three-phase voltage, when applied to optical voltage sensors, the characteristics of the three optical voltage sensors can be made uniform. It goes without saying that accurate zero-phase voltage measurement can be performed.

【0085】図12は本発明による光応用測定装置を用
いた保護制御装置の第3の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram showing a third embodiment of the protection control device using the applied optical measuring device according to the present invention.

【0086】図12に示すように、光源21からの光は
ファイバーカップラー22で分岐され、一方は光応用電
流計測装置(光CT)センサ23の光学部に、もう一方
は光応用電圧計測装置(光PD)の光学部49へと光が
供給される。光PDは分圧器46で分圧された線路電圧
を、光CTは線路電流を測定する。光CT光学部で電流
による変調を受けた光から光CT電子回路48によっ
て、電流値が演算される。光PD光学部で電圧による変
調を受けた光は光PD電子回路47によって、電圧値が
演算される。この電流、電圧信号をもとに電圧/電流の
演算を行うと、線路のインピーダンスを求めることがで
きる。例えば、線路に地絡が生じたとき、線路の距離あ
たりのインピーダンスが既知で有れば、地絡点までの距
離を求めることができる。この原理は距離継電器50と
して広く用いられているが、このときの電圧・電流信号
に同一の光源からの光を用いているため、例えば、光源
の光量増加により、それぞれ+10%の誤差を生じて
も、除算の結果は光量増加前と変わらず、正確なインピ
ーダンス測定を行うことができる
As shown in FIG. 12, light from a light source 21 is branched by a fiber coupler 22, one of which is provided to an optical section of an optical applied current measuring device (optical CT) sensor 23, and the other is applied to an optical applied voltage measuring device ( Light is supplied to the optical unit 49 of the light PD). The optical PD measures the line voltage divided by the voltage divider 46, and the optical CT measures the line current. A current value is calculated by the optical CT electronic circuit 48 from the light modulated by the current in the optical CT optical unit. The voltage value of the light modulated by the voltage in the optical PD optical unit is calculated by the optical PD electronic circuit 47. When the voltage / current is calculated based on the current and voltage signals, the impedance of the line can be obtained. For example, when a ground fault occurs in a line, if the impedance per distance of the line is known, the distance to the ground fault point can be obtained. Although this principle is widely used as the distance relay 50, since light from the same light source is used for the voltage / current signal at this time, for example, an increase of the light amount of the light source causes an error of + 10%. Even if the result of the division is the same as before the increase in the amount of light, accurate impedance measurement can be performed

【0087】[0087]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高精
度、小形で、安定性に優れた光応用測定装置とこの装置
を用いた保護制御装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly accurate, compact, and highly stable optical application measuring device and a protection control device using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光応用測定装置の第1の実施の形
態として電流計測装置を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a current measuring device as a first embodiment of an optical applied measuring device according to the present invention.

【図2】本発明による光応用測定装置の第2の実施の形
態として電圧計測装置を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a voltage measuring device as a second embodiment of the optical applied measuring device according to the present invention.

【図3】同実施の形態において、光源としてSLDとL
EDを用いた場合の試験結果を説明するための波形図。
FIG. 3 shows an SLD and an L as light sources in the embodiment.
FIG. 9 is a waveform chart for explaining test results when an ED is used.

【図4】同実施の形態におけるランダム電源の実施例を
示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a random power supply in the embodiment.

【図5】同実施の形態におけるランダム電源の他の実施
例を示す構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of the random power supply in the embodiment.

【図6】本発明による光応用測定装置の第3の実施の形
態として、光源の温度安定化装置の構成説明図。
FIG. 6 is a configuration explanatory view of a temperature stabilizing device of a light source as a third embodiment of the optical applied measuring device according to the present invention.

【図7】同実施の形態において、光源の動作原理を説明
するための図。
FIG. 7 is a diagram for describing an operation principle of a light source in the embodiment.

【図8】同じく光源の動作原理で、レーザ変調周波数と
コヒーレンス長の関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a laser modulation frequency and a coherence length in the same operation principle of the light source.

【図9】同実施の形態において、光をデポライズするた
めのデポラザーを示す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a depolarizer for depolarizing light in the embodiment.

【図10】本発明による光応用計測装置を用いた保護制
御装置の第1の実施の形態を示す構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a first embodiment of a protection control device using an optical applied measurement device according to the present invention.

【図11】本発明による光応用計測装置を用いた保護制
御装置の第2の実施の形態を示す構成図。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a second embodiment of the protection control device using the optical applied measurement device according to the present invention.

【図12】本発明による光応用計測装置を用いた保護制
御装置の第3の実施の形態を示す構成図。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a third embodiment of the protection control device using the optical applied measurement device according to the present invention.

【図13】従来の光変流器を用いた電流計測装置の一例
を示す概略構成図。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an example of a current measuring device using a conventional optical current transformer.

【図14】従来の鉄心型の変流器を用いた保護装置を示
す構成図。
FIG. 14 is a configuration diagram showing a conventional protection device using an iron core type current transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源ドライバー 2…光源 3…送信ファイバー 4…結合レンズ 5…偏光子 6…無偏光ビームスプリッター 7…被測定電流 8…センサーファイバー 9…ファイバー反射鏡 10…PBS 11a,11b…検出器 12…電子回路 14…高複屈折ファイバ 15…ファイバ回折格子 18a,18b…ファイバー偏光子 19…偏波面保持カップラー 20…偏光分離カップラー 21…レーザダイオード 22…ファイバーカップラー 23,24…光電流計測装置センサー部 25…ファイバーレーザ 26,27…レーザダイオード 28…レーザダイオードチップ 29…ペルチェ冷却器 30…サーミスター 31…冷却フィン 32…温度コントロラー 33…偏波面保持ファイバー 34…ファラデー素子 35…コイル 36…ファラデー素子 37…1/4波長板 38…He−Neレーザ 39…対物レンズ 40…母線 41…シングルモードファイバー 42…ウォラストンプリズム 43…検出器 44…電子回路 45…零相監視回路 46…分圧器 47…光PD電子回路 48…光CT電子回路 49…光PD光学部 50…距離継電器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source driver 2 ... Light source 3 ... Transmission fiber 4 ... Coupling lens 5 ... Polarizer 6 ... Non-polarization beam splitter 7 ... Current to be measured 8 ... Sensor fiber 9 ... Fiber reflector 10 ... PBS 11a, 11b ... Detector 12 ... Electronic circuit 14 ... High birefringence fiber 15 ... Fiber diffraction grating 18a, 18b ... Fiber polarizer 19 ... Polarization plane maintaining coupler 20 ... Polarization separation coupler 21 ... Laser diode 22 ... Fiber coupler 23, 24 ... Photocurrent measuring device sensor unit 25 ... Fiber lasers 26,27 ... Laser diode 28 ... Laser diode chip 29 ... Peltier cooler 30 ... Thermistor 31 ... Cooling fins 32 ... Temperature controller 33 ... Polarization plane holding fiber 34 ... Faraday element 35 ... Coils 36 ... Faraday element 37 ... 1/4 wavelength plate 38 ... He-Ne laser 39 ... objective lens 40 ... bus 41 ... single mode fiber 42 ... Wollaston prism 43 ... detector 44 ... electronic circuit 45 ... zero phase monitoring circuit 46 ... voltage divider 47 ... light PD electronic circuit 48 ... Optical CT electronic circuit 49 ... Optical PD optical unit 50 ... Distance relay

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺井 清寿 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 生田 栄 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 東 芝変電機器テクノロジー株式会社内 Fターム(参考) 2G025 AA08 AB10 2G059 AA03 BB20 EE05 GG01 GG04 JJ11 JJ17 JJ19 JJ20 JJ30 KK01 5G047 AA01 AA11 AB02 AB07 CA01 CB03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kiyoto Terai 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Sakae Ikuta 2, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 F-term in Toshiba Substation Equipment Technology Co., Ltd. (reference) 2G025 AA08 AB10 2G059 AA03 BB20 EE05 GG01 GG04 JJ11 JJ17 JJ19 JJ20 JJ30 KK01 5G047 AA01 AA11 AB02 AB07 CA01 CB03

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物理量の変化により光学素子の偏光特性
が変化することを利用し、光学素子の偏光特性の変化か
ら物理量を計測する光応用測定装置において、測定に用
いる光源として、ランダム偏光を出射する光源を用いた
ことを特徴とする光応用測定装置。
1. An optical applied measurement device for measuring a physical quantity from a change in the polarization characteristic of an optical element by utilizing a change in a polarization characteristic of an optical element due to a change in a physical quantity, emits random polarized light as a light source used for measurement. An optical application measurement device characterized by using a light source that emits light.
【請求項2】 請求項1に記載の光応用測定装置におい
て、前記光源はファイバーであることを特徴とする光応
用測定装置。
2. The optical applied measurement device according to claim 1, wherein the light source is a fiber.
【請求項3】 請求項1に記載の光応用測定装置におい
て、前記光源はロッド型の固体レーザであることを特徴
とする光応用測定装置。
3. The optical applied measurement device according to claim 1, wherein the light source is a rod-type solid-state laser.
【請求項4】 物理量の変化により光学素子の偏光特性
が変化することを利用し、光学素子の偏光特性の変化か
ら物理量を計測する光応用測定装置において、測定に用
いる光源として、直交2偏波を出射する光源を用いたこ
とを特徴とする光応用測定装置。
4. An optical applied measurement device for measuring a physical quantity from a change in the polarization characteristic of an optical element by utilizing a change in the polarization characteristic of an optical element due to a change in a physical quantity, wherein the orthogonally polarized light is used as a light source for measurement. An optical applied measurement device characterized by using a light source that emits light.
【請求項5】 請求項4に記載の光応用測定装置におい
て、直交2偏波を出射する光源は、レーザダイオード及
びこのレーザダイオードの偏光方位に複屈折の軸を合せ
て設置された偏波面保持ファイバー、2組のレーザダイ
オード、偏波面保持ファイバーを、複屈折ファイバーの
出射偏光方位を直交させて接続された偏波面保持ファイ
バーカップラーにより構成されたことを特徴とする光応
用測定装置。
5. The optical applied measuring apparatus according to claim 4, wherein the light source for emitting the two orthogonal polarizations is a laser diode and a polarization plane holding apparatus which is installed with the axis of birefringence aligned with the polarization direction of the laser diode. An optical applied measurement apparatus comprising: a fiber, a pair of laser diodes, and a polarization maintaining fiber, and a polarization maintaining fiber coupler connected to the birefringent fiber such that the output polarization directions of the birefringent fiber are orthogonal to each other.
【請求項6】 請求項4に記載の光応用測定装置におい
て、前記光源であるレーザダイオードの共振器にファイ
バー回折格子が用いられていることを特徴とする光応用
測定装置。
6. The optical applied measurement device according to claim 4, wherein a fiber diffraction grating is used for a resonator of the laser diode as the light source.
【請求項7】 物理量の変化により光学素子の偏光特性
が変化することを利用し、光学素子の偏光特性の変化か
ら物理量を計測する光応用測定装置において、測定に用
いる光源として、温度コントロールされたSLDを用
い、光源の出力を偏光解消素子によって非偏光としたこ
とを特徴とする光応用測定装置。
7. An optical applied measurement apparatus for measuring a physical quantity from a change in the polarization characteristic of an optical element by utilizing a change in a polarization property of an optical element due to a change in a physical quantity, wherein a temperature is controlled as a light source used for measurement. An optical measuring device using SLD, wherein the output of the light source is depolarized by a depolarizing element.
【請求項8】 物理量の変化により光学素子の偏光特性
が変化することを利用し、光学素子の偏光特性の変化か
ら物理量を計測する光応用測定装置において、測定に用
いる光源として、温度コントロールされたレーザダイオ
ードを用い、光源の出力を偏光解消素子によって非偏光
としたことを特徴とする光応用測定装置。
8. A light source used for measurement in an optical applied measurement apparatus for measuring a physical quantity based on a change in the polarization characteristic of an optical element by utilizing a change in a polarization property of an optical element due to a change in a physical quantity. An optical measuring device using a laser diode, wherein the output of the light source is depolarized by a depolarizing element.
【請求項9】 請求項8に記載の光応用測定装置におい
て、レーザダイオードの駆動電流に交流成分を加えて動
作させることを特徴とする光応用測定装置。
9. The optical applied measurement device according to claim 8, wherein the operation is performed by adding an AC component to the drive current of the laser diode.
【請求項10】 請求項9に記載の光応用測定装置にお
いて、前記交流成分の周波数が10MHz以上であるこ
とを特徴とする光応用測定装置。
10. The optical applied measurement device according to claim 9, wherein the frequency of the AC component is 10 MHz or more.
【請求項11】 複数個の光応用測定装置により測定さ
れた測定信号の差信号に基いて保護又は制御動作を行う
保護制御装置において、この複数個の光応用測定装置の
光源として、1つの光源からの光を分岐して用いること
を特徴とする保護制御装置。
11. A protection control device for performing protection or control operation based on a difference signal between measurement signals measured by a plurality of optical applied measurement devices, wherein one light source is used as a light source for the plurality of optical applied measurement devices. A protection control device characterized in that light from a light source is branched and used.
【請求項12】 請求項11に記載の保護制御装置にお
いて、前記光応用測定装置は多相交流を測定する電流又
は電圧の計測装置であって、各相電圧又は電流を測定す
る光応用測定装置に同一の光源を用いたことを特徴とす
る保護制御装置。
12. The protection control device according to claim 11, wherein the optical applied measuring device is a current or voltage measuring device for measuring a polyphase alternating current, and the optical applied measuring device for measuring each phase voltage or current. A protection control device, wherein the same light source is used.
【請求項13】 請求項11に記載の保護制御装置にお
いて、前記光応用測定装置を電流計測装置として用いて
保護区間を出入りする電流の総和を求め、この電流の総
和の値により保護動作を行うことを特徴とする保護制御
装置。
13. The protection control device according to claim 11, wherein the optical applied measurement device is used as a current measurement device to obtain a sum of currents flowing in and out of a protection section, and a protection operation is performed based on a value of the sum of the currents. A protection control device characterized by the above-mentioned.
【請求項14】 複数個の光応用測定装置により測定さ
れた測定信号の比に基いて保護又は制御動作を行う保護
制御装置において、これら各光応用測定装置の光源とし
て、1つの光源からの光を分岐して用いることを特徴と
する保護制御装置。
14. A protection control device that performs a protection or control operation based on a ratio of measurement signals measured by a plurality of optical applied measurement devices, wherein a light from one light source is used as a light source for each of the optical applied measurement devices. A protection control device characterized in that it is used by branching.
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