JP2004117310A

JP2004117310A - Compound transformer and electric measuring system comprising the same

Info

Publication number: JP2004117310A
Application number: JP2002284568A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Hirata; 平田　幸久; Takashi Nakajima; 中嶋　高
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound transformer of simple structure and light weight, which is easily assembled and excellent in economy and safety. <P>SOLUTION: The compound transformer comprises an electrified conductor 1, an optical current sensor 2 and high-voltage-side metal vessel 3 which houses it and has the same potential as the electrified conductor 1, a voltage transmission conductor 4 and a porcelain tube 5 that houses it, and a voltage detecting means and ground metal vessel 7 of a ground potential that houses it. The high-voltage-side metal vessel 3 is connected to the ground metal vessel 7 through the porcelain tube 5, with an insulating gas 11 filled up inside. An electrode 8 is provided to the end of the ground metal vessel 7 side of the voltage transmission conductor 4. An intermediate electrode 9 is provided between the electrode 8 and the ground metal vessel 7 and forms a spatial first capacitor. A second capacitor 10 is provided outside the ground metal vessel 7. A capacitor voltage-divider formed between first and second capacitors acts as a voltage detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電所や発電所等の電力機器および電力系統の電流と電圧を測定する変成器に関し、特に電流検出手段と電圧検出手段とを複合化した複合形変成器とそれを含むシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の複合形変成器の一例を示す構成図である。この図１２に示す複合形変成器は、電流検出手段として電磁誘導形の変流器を使用し、電圧検出手段として電磁誘導形の計器用変圧器を使用したものである（例えば、非特許文献１参照。）。この複合形変成器の構成は次の通りである。
【０００３】
まず、高電圧架線等に接続される一次端子１０１には、変流器の一次巻線１０２が接続されており、この一次巻線１０２は、二次巻線１０３と共に鉄心コア１０４に巻回され、通電導体と同電位の高電圧側金属容器１０５内に収納されている。すなわち、高電圧側金属容器１０５は、一次端子１０１を介して通電導体と電気的に接続され、同電位となっている。
【０００４】
また、変流器と計器用変圧器を接続する碍管１０６内には、変流器の二次巻線１０３に一端で接続された電流伝達用導体１０７と、高電圧側金属容器１０５に一端で接続された電圧伝達用導体１０８が収納されている。これらの導体１０７，１０８間の絶縁を確保するために、各導体の外周は絶縁紙で被覆されており、また、導体周囲の空間には絶縁媒体として絶縁油が充填されている。
【０００５】
また、電圧伝達用導線１０８の他端には、計器用変圧器の一次巻線１０９が接続されており、この一次巻線１０９は、二次巻線１１０と共に、鉄心コア１１１に巻回され、接地電位の接地金属容器１１２内に収納されている。電流伝達用導体１０７の他端は、この接地金属容器１１２に接続されている。さらに、この接地金属容器１１２から複合形変成器の出力を外部に引き出すためのターミナルボックス１１３が設けられている。
【０００６】
以上の構成を有する図１２の複合形変成器は、次のように動作する。まず、高電圧架線等に接続された一次端子１０１に一次電流が流れ、それが変流器の一次巻線１０２を流れる際、電磁誘導の法則により二次巻線１０３で二次電流を発生させる。この二次電流は、電流伝達用導体１０７を伝わって接地電位の接地金属容器１１２に導かれ、ターミナルボックス１１３から出力される。一方、一次端子１０１の電圧は、電圧伝達用導体１０８を伝わって計器用変圧器の一次巻線１０９に印加され、電磁誘導の法則により二次巻線１１０で二次電圧を発生させる。この二次電圧もまた、ターミナルボックス１１３から出力される。
【０００７】
【非特許文献１】
“計器用変成器−複合形計器用変成器Ｎ５、Ｎ５Ｈ（ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ　ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲＳ　−　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　Ｎ５，　Ｎ５Ｈ）”、２００２年２月２７日（更新日）、トレンチグループ（ｔｒｅｎｃｈｇｒｏｕｐ）、［平成１４年９月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｒｅｎｃｈｇｒｏｕｐ．ｃｏｍ／＿ＦｒａｍｅｓＰａｇｅｓ／Ｂｒｏｃｈｕｒｅｓ＿ａｒｔｉｃｌｅｓ＿ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ｈｔｍ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような図１２に示す従来の複合形変成器には、次のような欠点があった。
【０００９】
すなわち、図１２の複合形変成器において、電流検出手段、電圧検出手段が、共に電磁誘導を利用したものであり、磁束を確保するための鉄心が配設されているので、大重量となっている。また、構造的にも、鉄心に一次と二次の巻線が巻回される構成が２箇所に及ぶ点や、高電位側から接地電位側に二次電流や一次電圧を伝える２本の導体を配設しており、これら２本の導体間の絶縁を確保するために絶縁紙を被覆すると共に絶縁油を使用している点、等により、複雑な構造となっている。このような複雑な構造は、組立作業の手間およびコストを増大させる上、重量をさらに増大させている。
【００１０】
また、図１２の複合形変成器において内部短絡事故が生じた場合には、内圧上昇による容器の破裂、さらには、絶縁油に引火することによる火災、等を生じる可能性がある。一方、保守の面からは、絶縁油の補給回数を減らす観点から、通電導体と同電位の高電圧側金属容器には、補充分を含めた絶縁油が入れられるので、複合形変成器の頭部が重くなり、地震などの振動に対して強度的に弱くなる。
【００１１】
本発明は、以上のような従来技術を解決するために提案されたものであり、その目的は、構造が簡素・軽量で組立が容易であり、経済性および安全性に優れた複合形変成器を提供することである。さらに、別の目的は、電子技術を活用して、高精度、高機能、高信頼性の電気測定システムを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の複合形変成器は、電圧検出手段としてコンデンサ分圧器を使用すると共に、絶縁媒体として絶縁性ガスを使用することにより、電磁誘導形の計器用変圧器や絶縁油を用いた場合に比べて、複合形変成器の構造を簡素化し、重量を軽量化したものである。
【００１３】
本発明の複合形変成器は、通電導体を流れる電流値を検出する電流検出手段とそれを収納しかつ通電導体と同電位の高電圧側金属容器、通電導体の電圧を伝える電圧伝達用導体とそれを収納する碍管、電圧伝達用導体の電圧を検出する電圧検出手段とそれを収納する接地電位の接地金属容器、を備えており、高電圧側金属容器と接地金属容器とが碍管を介して接続される。本発明の複合形変成器は、このような基本的な構成に加えて、次のような技術的特徴を有している。
【００１４】
請求項１の発明は、電圧検出手段として、接地金属容器側にコンデンサ分圧器が形成されると共に、少なくとも碍管と接地金属容器の内部に絶縁性のガスが充填されることを特徴としている。ここで、電圧検出手段は、電圧伝達用導体の接地金属容器側の端部に設けられた電極と、この電極と接地金属容器との間に設けられて空間的な第１のコンデンサを形成する中間電極と、接地金属容器の外側に設けられて第１のコンデンサとの間にコンデンサ分圧器を形成する第２のコンデンサとを備えている。
【００１５】
この発明によれば、電圧検出手段として、コンデンサ分圧器を使用し、中間電極を用いた空間に形成される容量を用いるので、鉄心などの重量物や巻線を用いた複雑な構造に比べて、接地金属容器内の構造を大幅に簡素化し、重量を大幅に軽量化でき、組立が容易になる上、コストも低減できる。また、絶縁媒体として絶縁油の代わりに絶縁性ガスを使用することにより、さらに軽量化することができ、コストもさらに低減できると共に、絶縁油を使用する際に問題になる内部短絡事故等による火災の恐れはなく、安全性に優れている。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の複合形変成器において、中間電極が、電極に対して同軸円筒状に設けられることを特徴としている。
この発明によれば、電極に対して中間電極を同軸円筒状の中間電極とすることで、これらの電極間に安定した電界を形成することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の複合形変成器において、中間電極が、接地金属容器の側面から取り付けるように構成されることを特徴としている。
この発明によれば、接地金属容器の側面外側から中間電極を取り付けることができるので、取り付け構造が簡易となり、組立作業性が向上する。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの複合形変成器において、電流検出手段が、ファラデー効果を利用する光電流センサを備えることを特徴としている。これに伴い、光電流センサに光信号を送出する光源と、光電流センサからの光信号を電気信号に変換する光／電気変換回路とが、接地金属容器の外側に設けられる。そして、光源と光電流センサとの間、および、光電流センサと光／電気変換回路の間に、伝送用の光ファイバが配線される。
この発明によれば、電流検出手段としても鉄心や巻線を使用せず、小型・軽量な光学部品を使用できるので、さらに軽量化することができる。また、光学部品の材料自身が絶縁物であるため、検出部構造、絶縁構造等を簡素化、軽量化できる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４の複合形変成器において、電圧伝達用導体が円筒状の導体であり、伝送用の光ファイバが、その円筒状の電圧伝達用導体の内部を通して配線されることを特徴としている。
この発明によれば、光ファイバを円筒状導体の内部に収納するので、輸送中に光ファイバの配線経路がずれることはなく、また、据付後も光ファイバが碍管内を自由に動き回ることはないため、電位の浮いた状態にはならず、絶縁的に悪影響を及ぼすこともない。
【００２０】
また、本発明の電気測定システムは、通電導体を流れる電流値と電圧値を検出する電気測定システムにおいて、複合形変成器、電圧用のセンサユニット、電流用のセンサユニット、を備えたことを特徴としている。ここで、複合形変成器は、通電導体を流れる電流値に応じて変化する光電流センサからの光信号を光／電気変換回路により変換して電流値を検出する電流検出手段と、通電導体の電位と接地電位との間に形成したコンデンサ分圧器を利用して電圧値を検出する電圧検出手段とを複合化してなる複合形変成器であり、請求項４または請求項５に記載の複合形変成器である。また、電圧用のセンサユニットは、電圧検出手段のコンデンサ分圧器の出力である電気アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル値を出力するユニットである。また、電流用のセンサユニットは、光電流センサ用の光／電気変換回路の出力である電気アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル値を出力するユニットである。
この発明によれば、複合形変成器について前述した作用効果が得られることに加えて、センサユニットでアナログ信号をデジタル信号に変換するので、微小信号成分がノイズに埋もれなくなる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６の電気測定システムにおいて、センサユニットが、デジタル値として光デジタル値を出力するように構成されることを特徴としている。
この発明によれば、センサユニットからの出力信号が光信号となっているので、センサユニットより上位の装置・システムに対するデータ転送が光ファイバを介して行われることになり、電気的に絶縁できる。よって、センサユニットより上位の装置・システムで発生する電気的ノイズの影響を受けずにすむ。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の電気測定システムにおいて、電圧用のセンサユニットと電流用のセンサユニットが、共通のアナログ／デジタル変換回路を備えたことを特徴としている。
この発明によれば、電圧用と電流用のセンサユニットのアナログ／デジタル変換を、一つのアナログ／デジタル変換回路で行えるので、アナログ／デジタル変換回路以降の高価な電子部品を大幅に削減でき、コストも低減できる。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項６〜請求項８のいずれかの電気測定システムにおいて、統合ユニットを備えたことを特徴としている。ここで、統合ユニットは、複数のセンサユニットからそれぞれ出力されるデジタル値を一つの伝送フレームに統合した上で、統合した伝送フレームを上位システムに伝送するユニットである。
この発明によれば、複数のセンサユニットの出力を、上位システムに対して１本のケーブルで伝送することができるので、ケーブルの大幅削減が可能であり、現地据付時などのケーブル敷設作業時間を大幅に削減でき、コストも低減できる。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項６〜請求項９のいずれかの電気測定システムにおいて、少なくとも１つのセンサユニットが温度測定回路を備え、センサユニットまたはその出力を統合する統合ユニットが、温度測定回路で測定された値に基づき、出力の温度補正を行うように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、センサユニットで測定した温度に基づき、出力の温度特性が補正されるので、高精度化できる。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項６〜請求項１０のいずれかの電気測定システムにおいて、光電流センサの温度を測定するファイバ温度計を備え、センサユニットまたはその出力を統合する統合ユニットが、ファイバ温度計で測定された値に基づき、出力の温度補正を行うように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、測定した光電流センサの温度に基づき、電流出力の温度特性が補正されるので、高精度化できる。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、請求項９〜請求項１１のいずれかの電気測定システムにおいて、統合ユニットが、電流用のセンサユニットからの電流値の出力と、電圧用のセンサユニットからの電圧値の出力に対して、それぞれの誤差データに基づき、補正を行うように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、電流、電圧それぞれの誤差データに基づき、出力が補正されるので、より正確な電流値、電圧値を上位のシステムに出力できる。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１０〜請求項１２のいずれかの電気測定システムにおいて、統合ユニットが、電流用のセンサユニットからの出力を補正したデジタル値と、電圧用のセンサユニットからの出力を補正したデジタル値から、通電導体を流れる電力を計算するように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、センサユニットまたは統合ユニットで補正された電流値と電圧値を使用して、統合ユニットで、それらのデジタル値から通電導体を流れる電力を計算することにより、電力量の情報を容易に得ることができる。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項４〜請求項１３のいずれかの電気測定システムにおいて、光電流センサと光／電気変換回路、電流用のセンサユニットとその出力側の構成が２重化され、かつ、電圧用のセンサユニットとその出力側の構成が２重化されたことを特徴としている。
この発明では、構成を２重化したことで、一方の電子回路が故障した場合や一方の系列の保守を行う場合等に、他方の電子回路の情報を使用できるため、主回路を停止することなく系統の運転を継続しながら修理、保守を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下には、本発明を適用した複合形変成器とそれを含む電気測定システムの複数の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る複合形変成器の機械的構造を示す構成図であり、図２はブロック構成図である。これらの図１、図２に示す複合形変成器の構成は、以下の通りである。
【００３１】
図１に示すように、電流を流す通電導体１と、この通電導体１を流れる電流を検出する光電流センサ２とは、通電導体１と同電位となる高電圧側金属容器３内に収納されている。すなわち、高電圧側金属容器３は、通電導体１と同電位となるようにその一部で通電導体１と電気的に接続されている。また、通電導体１の電圧を伝える円筒状の電圧伝達用導体４は、通電導体１と同電位となるようにその一端で通電導体１と電気的に接続されており、碍管５に収納されている。電圧伝達用導体４の他端は、絶縁支持物６で支持され、接地電位の接地金属容器７内に収納されている。
【００３２】
接地金属容器７の内部では、電圧伝達用導体４と同電位、すなわち、通電導体１と同電位となる電極８が、電圧伝達用導体４と絶縁支持物６の間に取り付けられると共に、中間電極９が、接地金属容器７の側面から取り付けられている。さらに、接地金属容器７の外側にはコンデンサ１０が取り付けられている。そして、高電圧側金属容器３と接地金属容器７とは、碍管５を介して接続されており、これらの金属容器３，７および碍管５によって構成される内部空間には絶縁性ガス１１が充填されている。
【００３３】
一方、接地金属容器７の外側には、光電流センサ２に光信号を送出する光源１２、および、光電流センサ２からの光アナログ信号を電気アナログ信号に変換する光／電気変換回路１３が取り付けられている。ここで、光電流センサ２と光源１２との間、および光電流センサ２と光／電気変換回路１３との間には、伝送用光ファイバ１４がそれぞれ配線されている。この伝送用光ファイバ１４は、円筒状の電圧伝達用導体４の内部を通して配線されている。
【００３４】
また、図中１５は電圧用出力端子、１６は電流用出力端子であり、これらの出力端子１５，１６は、中間電極９、コンデンサ１０、光源１２、および光／電気変換回路１３、等と共に、ケース１７内に収納されている。また、接地金属容器７と高電圧側の電圧伝達用導体４とが対向する部分には、電界の集中を緩和する目的で、しばしば接地シールド１８が取り付けられる。
【００３５】
以上のような構成を有する第１の実施形態の複合化変成器は、次のように動作する。すなわち、図２に示すように、電極８と中間電極９の間には、空間的にコンデンサ（第１のコンデンサＣ１）２１が形成され、このコンデンサ（Ｃ１）２１と外付けのコンデンサ（第２のコンデンサＣ２）１０との間でコンデンサ分圧器２２が構成される。その結果、通電導体１の電圧の分圧電圧Ｖｄが電気アナログ信号として電圧用出力端子１５から出力される。
【００３６】
一方、光源１２を出た光は、伝送用光ファイバ１４を伝わり、光電流センサ２で通電導体１を流れる電流を検出した後、再び、伝送用光ファイバ１４を伝わり、光／電圧変換回路１３に入る。この光／電圧変換回路１３により、通電導体１の電流を示す光アナログ信号は電気アナログ信号に変換され、電流用出力端子１６から出力される。
【００３７】
以上のような第１の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、電圧検出手段としてコンデンサ分圧器２２を使用し、中間電極９を用いた空間に形成される容量Ｃ１を用いるので、鉄心などの重量物や巻線を用いた複雑な従来構造に比べて、接地金属容器内の構造を大幅に簡素化し、重量を大幅に軽量化でき、組立が容易になる上、コストも低減できる。また、絶縁媒体として絶縁油の代わりに絶縁性ガス１１を使用することにより、さらに軽量化することができ、コストもさらに低減できると共に、絶縁油を使用する際に問題になる内部短絡事故等による火災の恐れはなく、安全性に優れている。
【００３８】
また、電流検出手段を光電流センサ２とすることにより、鉄心や巻線を使用せず、小型・軽量な光学部品を使用できるので、さらに軽量化することができる。また、光電流センサ２や伝送用光ファイバ１４といった光学部品の材料自身が絶縁物であるため、検出部構造、絶縁構造等を簡素化、軽量化できる。その結果、高電圧側金属容器３部分を軽量化でき、従って、複合形変成器の頭部を軽量化できるため、耐震性も向上する。
【００３９】
さらに、接地金属容器７の側面外側から中間電極９を取り付けることができるので、取り付け構造が簡易となり、中間電極９の取り付け、出力線の引き出し、等の組立作業性が向上する。一方、伝送用光ファイバ１４を円筒状の電圧伝達用導体４の内部に収納するので、輸送中に伝送用光ファイバ１４の配線経路がずれることはなく、また、据付後も伝送用光ファイバ１４が碍管５内を自由に動き回ることはないため、電位の浮いた状態にはならず、絶縁的に悪影響を及ぼすこともない。
【００４０】
なお、第１の実施形態の変形例として、中間電極を、電極に対して同軸円筒状に設けることも可能である。このように電極に対して中間電極を同軸円筒状の中間電極とした場合には、これらの電極間に安定した電界を形成することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明を適用した第２の実施形態に係る電気測定システムの機械的構造を示す構成図であり、図４はブロック構成図である。これらの図３、図４に示す電気測定システムの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図３に示すように、第２の実施形態においては、第１の実施形態の複合形変成器に加え、電圧用センサユニット３１と電流用センサユニット３２が設けられており、これらのセンサユニット３１，３２は、接地金属容器７の外側に取り付けられ、ケース１７内に収納されている。
【００４３】
このうち、電圧用センサユニット３１は、図４に示すように、コンデンサ分圧器２２から入力された信号を増幅する増幅回路３３ａ、ローパスフィルタ３４ａ、アナログ／デジタル変換回路３５ａ、ロジック回路３６ａ、および電気／光変換回路３７ａ、から構成されている。なお、これらの電子回路を動かすための電源回路については、周知の技術を利用可能であるため、説明を省略する。
【００４４】
また、電流用センサユニット３２は、図４に示すように、光電流センサ２用の光／電気変換回路１３から入力された信号を増幅する増幅回路３３ｂ、ローパスフィルタ３４ｂ、アナログ／デジタル変換回路３５ｂ、ロジック回路３６ｂ、および電気／光変換回路３７ｂ、から構成されている。なお、これらの電子回路を動かすための電源回路については説明を省略する。また、本実施形態において、増幅器３３ｂは、ローパスフィルタ３４ｂに入力するレベルを調整するためのものであり、光／電気変換回路１３の出力が十分な場合には、省くこともできる。
【００４５】
以上のような構成を有する第２の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、図４に示すように、コンデンサ分圧器２２の出力信号は、電圧用センサユニット３１に入力され、増幅回路３３ａで信号が増幅され、ローパスフィルタ３４ａで高周波成分が取り除かれ、アナログ／デジタル変換回路３５ａで電気デジタル値となり、ロジック回路３６ａで伝送フレームに載せられる。さらに、電気／光変換回路３７ａで光デジタル信号に変換されて出力される。
【００４６】
一方、光電流センサ２用の光／電気変換回路１３からの出力信号は、電流用センサユニット３２に入力され、増幅回路３３ｂで信号が増幅され、ローパスフィルタ３４ｂで高周波成分が取り除かれ、アナログ／デジタル変換回路３５ｂで電気デジタル値となり、ロジック回路３６ｂで伝送フレームに載せられる。さらに、電気／光変換回路３７ｂで光デジタル信号に変換されて出力される。
【００４７】
以上のような第２の実施形態の電気測定システムによれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、接地金属容器７の外側に設けたセンサユニット３１，３２でアナログ信号をデジタル信号に変換するので、微小信号成分がノイズに埋もれなくなる。さらに、センサユニット３１，３２からの出力信号が光信号となっているので、センサユニット３１，３２より上位の装置・システムに対するデータ転送が光ファイバを介して行われることになり、電気的に絶縁できる。よって、センサユニット３１，３２より上位の装置・システムで発生する電気的ノイズの影響を受けずにすむ。
【００４８】
なお、第２の実施形態の変形例として、光デジタル信号で伝送する代わりに、電気デジタル信号で伝送することも可能である。このような電気デジタル信号伝送は、センサユニット３１，３２中の電気／光変換回路３７ａ、３７ｂを省略し、ロジック回路３６ａ，３６ｂからの電気デジタル信号をそのまま伝送することで容易に実現可能である。
【００４９】
（第３の実施形態）
図５は、本発明を適用した第３の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットを示すブロック構成図である。この図５に示すセンサユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１、第２の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図５に示すように、第３の実施形態は、第２の実施形態の電圧用センサユニット３１と電流用センサユニット３２のアナログ／デジタル変換回路３５ａ，３５ｂとその出力側の個別の電子回路に代えて共通の電子回路を設けることにより、センサユニット３１，３２を組み合わせて電圧・電流用の単一のセンサユニット４１を構成したものである。このセンサユニット４１は、接地金属容器７の外側に取り付けられ、ケース１７内に収納されている。
【００５１】
すなわち、センサユニット４１は、まず、コンデンサ分圧器２２から入力された信号を増幅する増幅回路３３ａ、光電流センサ２用の光／電気変換回路１３から入力された信号を増幅する増幅回路３３ｂ、電圧用と電流用の個別のローパスフィルタ３４ａ，３４ｂを備えている。センサユニット４１は、この構成に加えて、入力信号を切り替え出力するマルチプレクサ４２、電圧・電流用の共通のアナログ／デジタル変換回路３５ｃ、共通のロジック回路３６ｃ、および共通の電気／光変換回路３７ｃ、を備えている。なお、電源回路について説明を省略する点、および、増幅器３３ｂを省略可能である点は、第２の実施形態と同様である。
【００５２】
以上のような構成を有する第３の実施形態の複合化変成器は、次のように動作する。すなわち、図５に示すように、コンデンサ分圧器２２の出力信号は、センサユニット４１に入力され、増幅回路３３ａで信号が増幅され、ローパスフィルタ３４ａで高周波が取り除かれ、マルチプレクサ４２に入力される。また、光電流センサ２用の光／電気変換回路１３からの出力信号は、センサユニット４１に入力され、増幅回路３３ｂで信号が増幅され、ローパスフィルタ３４ｂで高周波が取り除かれ、マルチプレクサ４２に入力される。
【００５３】
この場合、マルチプレクサ４２は、入力信号を切り替え出力するので、入力信号は、アナログ／デジタル変換回路３５ｃに順次送られる。そして、電圧・電流用の共通のアナログ／デジタル変換回路３５ｃで電気デジタル値に変換され、共通のロジック回路３６ｃで伝送フレームに載せられる。さらに、共通の電気／光変換回路３７ｃで光デジタル信号に変換されて出力される。
【００５４】
以上のような第３の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、マルチプレクサ４２を用いて入力信号を切り替え出力することで、電圧用の信号と電流用の信号のアナログ／デジタル変換を、電圧・電流用の共通のアナログ／デジタル変換回路３５ｃで変換できるので、アナログ／デジタル変換回路、ロジック回路、電気／光変換回路等の高価な電子部品を大幅に削減でき、コストも低減できる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図６は、本発明を適用した第４の実施形態の電気測定システムにおける統合ユニットの構成を示すブロック構成図である。この図６に示す統合ユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図６に示す統合ユニット５１は、複数のセンサユニットＳＵからそれぞれ出力されるデジタル値を１つの伝送フレームに統合した上で、統合した伝送フレームを上位システムに伝送するユニットである。この統合ユニット５１は、各センサユニットＳＵからの光デジタル信号を入力して電気信号に変換する光／電気変換回路５５ａ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）５２、ＣＰＵ５３、インタフェース回路５４、および電気／光変換回路３７ｄ、から構成されている。
【００５７】
なお、これらの電子回路を駆動する電源回路などは省略してある。また、統合ユニット５１に接続するセンサユニットＳＵは、前述した実施形態に示すような、電圧用センサユニット３１、電流用センサユニット３２、それらを組み合わせたセンサユニット４１、あるいはそれらを変形したセンサユニット等である。同じ統合ユニット５１に接続する複数のセンサユニットＳＵは、変電所などのレイアウトに応じ、相単位、回線単位で統合するなど、自由に組み合わせることができる。なお、センサユニットＳＵからの信号が電気デジタル信号の場合には、光／電気変換回路５５ａが省略される。
【００５８】
以上のような構成を有する第４の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、図６に示すように、統合ユニット５１は、各センサユニットＳＵから伝送されてきた光デジタル信号を受信し、光／電気変換回路５５ａでデジタル信号にした上で、ＦＰＧＡ５２とＣＰＵ５３を介して、各センサユニットＳＵからのデジタル信号を統合し、一つの伝送フレームに載せる。この統合した伝送フレームを、インタフェース回路５４と電気／光変換回路３７ｄを経由して光デジタル信号に変換し、上位の装置・システムに転送する。ここで、ＣＰＵ５３は、各センサユニットからのデジタル値の同期補間演算、タイムスタンプの付加、感度補正演算、位相補正演算等を行う。
【００５９】
以上のような第４の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、複数のセンサユニットの出力を、上位システムに対して１本の光ケーブルで伝送することができるので、ケーブルの大幅削減が可能であり、現地据付時などのケーブル敷設作業時間を大幅に削減でき、コストも低減できる。
【００６０】
なお、以上の説明では、統合ユニット５１が光デジタル信号を受信する場合について記載したが、第４の実施形態の統合ユニット５１を備えた電気測定システムは、センサユニットＳＵから電気デジタル信号を受信する場合でも同様に動作し、同様の効果が発揮できる。
【００６１】
（第５の実施形態）
図７は、本発明を適用した第５の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図である。この図７に示すセンサユニットと統合ユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第４の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図７に示すように、第５の実施形態において、統合ユニット５１に接続される複数のセンサユニットＳＵのうち、少なくとも１つのセンサユニット４１ａは、第３の実施形態におけるセンサユニット４１の構成に、温度測定回路６１を付加したものである。また、第５の実施形態の統合ユニット５１は、第４の実施形態における統合ユニット５１と同様の構成に加えて、温度測定回路６１で測定された値に基づき、出力の温度補正を行うように構成したものである。統合ユニット５１にこのような温度補正機能を持たせるために、具体的には、あらかじめ温度試験を実施して、測定温度と電圧誤差の関係、測定温度と電流誤差の関係をそれぞれ測定し、温度補正の校正方法を統合ユニット５１のＣＰＵ５３に入力しておく。
【００６３】
以上のような構成を有する第５の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、センサユニット４１ａの温度測定回路６１で測定した温度情報は、電圧、電流の信号と同様に、マルチプレクサ４２に入力され、デジタル信号に変換され、統合ユニット５１に入力される。統合ユニット５１のＣＰＵ５３では、感度補正の演算を行う際に、あらかじめ入力された校正方法に従い、温度補正の計算も合わせて行う。
【００６４】
以上のような第５の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、複合化変成器は、主に屋外に設置されるので、周囲温度などによる出力特性の変化を生じる。これに対して、本実施形態においては、センサユニット４１ａの温度測定回路６１で測定した温度と電流誤差、電圧誤差の関係から、統合ユニット５１のＣＰＵ５３により出力の温度補正を行い、温度の影響を小さくすることができるので、高精度の出力を上位系に出力することができる。
【００６５】
なお、以上の説明では、統合ユニット５１で温度補正を行う場合について記載したが、第５の実施形態の変形例として、センサユニット４１ａ側に温度補正機能を持たせることも可能であり、その場合にも、同様の効果が発揮できる。
【００６６】
（第６の実施形態）
図８は、本発明を適用した第６の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニット統合ユニットの構成を示すブロック構成図である。この図８に示すセンサユニットと統合ユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第５の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８に示すように、第６の実施形態の光電流センサ２には、その温度を測定するために、光ファイバ温度計６２が取り付けられている。そして、この光ファイバ温度計６２の信号を電気的な信号に変換するための信号処理回路６３が設けられており、この信号処理回路６３は、接地金属容器７の外側に取り付けられている。
【００６８】
また、光ファイバ温度計６２の先端部と信号処理回路６３との間には、伝送用光ファイバ６２ｂが配線されるが、この伝送用光ファイバ６２ｂもまた、光電流センサ２用の伝送用光ファイバ１４と同様に、円筒状の電圧伝達用導体４の内部を通して配線される。なお、第６の実施形態において、統合ユニット５１に接続される複数のセンサユニットＳＵのうち、少なくとも１つのセンサユニット４１ｂは、第３の実施形態におけるセンサユニット４１において、マルチプレクサ４２の入力側に信号処理回路６３を接続したものである。
【００６９】
また、第６の実施形態の統合ユニット５１は、第４の実施形態における統合ユニット５１と同様の構成に加えて、光ファイバ温度計６２で測定された値に基づき、出力の温度補正を行うように構成したものである。統合ユニット５１にこのような温度補正機能を持たせるために、具体的には、あらかじめ光電流センサ２の温度試験を実施して、測定温度と電流誤差の関係を測定し、温度補正の校正方法を統合ユニット５１のＣＰＵ５３に入力しておく。
【００７０】
以上のような構成を有する第６の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、光ファイバ温度計６２で測定した光電流センサ２の温度情報は、電圧、電流の信号と同様に、マルチプレクサ４２に入力され、デジタル信号に変換され、統合ユニット５１に入力される。統合ユニット５１のＣＰＵ５３は、感度補正の演算を行う際に、あらかじめ入力された校正方法に従い、温度補正の計算も合わせて行う。
【００７１】
以上のような第６の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、光電流センサ２は、日射や通電に伴う温度変化により出力特性の変化を生じる。これに対して、本実施形態においては、ファイバ温度計６２で測定した温度と電流誤差の関係から、統合ユニット５１のＣＰＵ５３により温度補正を行い、温度の影響を小さくすることができるので、高精度の出力を上位系に出力することができる。
【００７２】
なお、以上の説明では、統合ユニット５１で温度補正を行う場合について記載したが、第６の実施形態の変形例として、センサユニット４１ｂ側に温度補正機能を持たせることも可能であり、その場合にも、同様の効果が発揮できる。また、第６の実施形態の温度補正方法と前述した第５の実施形態の温度補正方法とを組み合わせることも可能であり、その場合には、さらなる高精度化が可能である。
【００７３】
（第７の実施形態）
図９は、本発明を適用した第７の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図である。この図９に示すセンサユニットと統合ユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第６の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図９に示すように、第７の実施形態において、統合ユニット５１に接続される複数のセンサユニットＳＵのうち、少なくとも１つのセンサユニット４１は、第３の実施形態におけるセンサユニット４１と同様に構成されている。また、第７の実施形態の統合ユニット５１は、第４の実施形態における統合ユニット５１と同様の構成に加えて、電流、電圧の誤差データに基づき、出力の誤差補正を行うように構成したものである。統合ユニット５１にこのような誤差補正機能を持たせるために、具体的には、あらかじめ誤差試験を実施して、測定電流と誤差の関係、測定電圧と誤差の関係を測定し、センサユニットＳＵから統合ユニット５１に入力される電圧値、電流値に対する校正方法をＣＰＵ５３に入力しておく。
【００７５】
以上のような構成を有する第７の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、統合ユニット５１のＣＰＵ５３は、感度補正の演算を行う際に、システムユニットＳＵからの信号入力値、つまり測定した電圧値、電流値に対して、あらかじめ入力された校正方法に従って補正の計算も合わせて行う。
【００７６】
以上のような第７の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、直接測定した電圧値、電流値等の測定値は誤差を持つが、本実施形態では、測定した電圧値、電流値を、電流、電圧それぞれの誤差データに基づき補正するので、より真値に近い電流出力、電圧出力を得ることができ、高精度の出力を上位系に出力することができる。
【００７７】
なお、変形例として、第７の実施形態の誤差補正方法と、前述した第５、第６の実施形態に係る温度補正方法のいずれか一方あるいは両方とを組み合わせることも可能であり、その場合には、さらなる高精度化が可能である。
【００７８】
（第８の実施形態）
図１０は、本発明を適用した第８の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図である。この図１０に示すセンサユニットと統合ユニットの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第７の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図１０に示すように、第８の実施形態においては、第６の実施形態と同様に光電流センサ２に光ファイバ温度計６２が取り付けられ、信号処理回路６３が設けられている。この第８の実施形態において、統合ユニット５１に接続される複数のセンサユニットＳＵのうち、少なくとも１つのセンサユニット４１ｃは、第５、第６の実施形態におけるセンサユニット４１ａ，４１ｂの構成を組み合わせて、温度測定回路６１を付加すると共に、マルチプレクサ４２の入力側に信号処理回路６３を接続したものである。
【００８０】
また、第８の実施形態の統合ユニット５１は、温度測定回路６１や光ファイバ温度計６２で測定された温度に基づく温度補正や、電流、電圧の誤差データに基づく誤差補正を行うと共に、補正された電流値と電圧値から通電導体１を流れる電力を計算するように構成したものである。統合ユニット５１にこのような電力計算機能を持たせるために、具体的には、ＣＰＵ５３で求めた電流値と電圧値、およびそれらの位相差の関係から電力を計算する方法をＣＰＵ５３にあらかじめ入力しておく。
【００８１】
以上のような構成を有する第８の実施形態の電気測定システムは、次のように動作する。すなわち、統合ユニット５１のＣＰＵ５３は、感度補正の演算を行う際に、電圧値、電流値に対する補正や温度に対する補正を行うので、高精度で電圧値、電流値が計測できる。そして、このように高精度に補正された電圧値、電流値を用いることにより、その時点で通電導体１を流れる電力を正確に算出することができる。
【００８２】
以上のような第８の実施形態の複合化変成器によれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、統合ユニット５１に、高精度に補正された電圧値、電流値を用いて電力を計算する機能を持たせたため、従来、上位系で算出していた電力値を統合ユニットを用いて高精度で容易に算出できる。
【００８３】
なお、以上の説明では、統合ユニット５１で温度補正を行う場合について記載したが、第８の実施形態の変形例として、センサユニットＳＵ側に温度補正機能を持たせることも可能であり、その場合にも、同様の効果が発揮できる。
【００８４】
（第９の実施形態）
図１１は、本発明を適用した第９の実施形態に係る電気測定システムの構成を示すブロック構成図である。この図１１に示す電気測定システムの構成は、以下の通りである。なお、前述した第１〜第８の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図１１に示すように、第９の実施形態は、光電流センサ２と光／電気変換回路１３、それに接続される電圧・電力用のセンサユニットＳＵ、までの構成を２重化すると共に、複数のセンサユニットＳＵを接続する統合ユニットＭＵ、およびその上位系に至る構成までも２重化したものである。図中には、それぞれの系列を明示する観点から、２重系列のうちの「１系列」の各部材に符号「ａ」を付加すると共に、「２系列」の各部材に符号「ｂ」を付加している。
【００８６】
以上のような構成を有する第９の実施形態の電気測定システムによる動作は、１系列、２系列共に、第１〜第８の実施形態について記述した動作と同様である。従って、正常時において、１系側、２系側の電流出力、電圧出力、電力出力は、ほとんど同じである。これに対し、いずれか一方の系列の電子回路が故障した場合には、上位系で他方の正常な系列の電子回路の出力を使用することで、電力系統の運転を継続できる。また、保守においても、片側を系統の運転に使用した状態で、他方を保守することができる。
【００８７】
以上のような第９の実施形態の電気測定システムによれば、次のような効果が発揮できる。すなわち、構成を２重化したことにより、一方の電子回路が故障した場合や一方の系列の保守を行う場合等に、他方の電子回路の情報を使用できるため、主回路を停止することなく系統の運転を継続しながら修理、保守を行うことができる。従って、系統の運転効率を向上でき、高信頼性が得られる。
【００８８】
なお、上記の説明では、電圧・電力用の共通のセンサユニットＳＵを２重化する場合について記載したが、電圧用と電流用のセンサユニットを個別に設けた場合にも、同様に構成を２重化することにより、同様の効果が発揮できる。この場合には、光電流センサ２、光／電気変換回路１３、電流用センサユニット３２とその出力側の構成を２重化し、かつ、電圧用センサユニット３１とその出力側の構成を２重化すればよい。
【００８９】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な形態が実施可能である。例えば、コンデンサ分圧器を形成するための電極、中間電極、コンデンサ、等の具体的な構成は自由に選択可能である。また、センサユニットや統合ユニット等の具体的な回路構成も自由に選択可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電圧検出手段としてコンデンサ分圧器を使用すると共に、絶縁媒体として絶縁性ガスを使用することにより、電磁誘導形の計器用変圧器や絶縁油を用いた場合に比べて、複合形変成器の構造を簡素化し、重量を軽量化することができる。従って、構造が簡素・軽量で組立が容易であり、経済性および安全性に優れた複合形変成器を提供することができる。
【００９１】
また、電子技術を活用して、センサユニットや統合ユニットで出力の温度補正や誤差補正を行うことにより、高精度、高機能、高信頼性の電気測定システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る複合形変成器の機械的構造を示す構成図。
【図２】図１に示す複合形変成器のブロック構成図。
【図３】本発明を適用した第２の実施形態に係る電気測定システムの機械的構造を示す構成図。
【図４】図３に示す電気測定システムのブロック構成図。
【図５】本発明を適用した第３の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットを示すブロック構成図。
【図６】本発明を適用した第４の実施形態の電気測定システムにおける統合ユニットの構成を示すブロック構成図。
【図７】本発明を適用した第５の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図。
【図８】本発明を適用した第６の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニット統合ユニットの構成を示すブロック構成図。
【図９】本発明を適用した第７の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図。
【図１０】本発明を適用した第８の実施形態の電気測定システムにおけるセンサユニットと統合ユニットの構成を示すブロック構成図。
【図１１】本発明を適用した第９の実施形態に係る電気測定システムの構成を示すブロック構成図。
【図１２】従来の複合形変成器の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１…通電導体
２…光電流センサ
３…高電圧側金属容器
４…電圧伝達用導体
５…碍管
６…絶縁支持物
７…接地金属容器
８…電極
９…中間電極
１０…コンデンサ（第２のコンデンサＣ２）
１１…絶縁性ガス
１２…光源
１３…光／電気変換回路
１４…伝送用光ファイバ
１５…電圧用出力端子
１６…電流用出力端子
１７…ケース
１８…接地シールド
２１…コンデンサ（第１のコンデンサＣ１）
２２…コンデンサ分圧器
３１…電圧用センサユニット
３２…電流用センサユニット
３３ａ，３３ｂ…増幅回路
３４ａ，３４ｂ…ローパスフィルタ
３５ａ〜３５ｃ…アナログ／デジタル変換回路
３６ａ〜３６ｃ…ロジック回路
３７ａ〜３７ｄ…電気／光変換回路
４１，４１ａ，４１ｂ…センサユニット
４２…マルチプレクサ
５１…統合ユニット
５２…ＦＰＧＡ
５３…ＣＰＵ
５４…インタフェース回路
５５ａ…光／電気変換回路
６１…温度測定回路
６２…光ファイバ温度計
６２ｂ…伝送用光ファイバ
６３…信号処理回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transformer for measuring current and voltage of power equipment and a power system such as a substation or a power plant, and more particularly to a composite transformer in which current detection means and voltage detection means are combined and a system including the same. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of a conventional composite transformer. The composite transformer shown in FIG. 12 uses an electromagnetic induction type current transformer as current detection means, and uses an electromagnetic induction type instrument transformer as voltage detection means (for example, see Non-Patent Literature). 1). The structure of this composite transformer is as follows.
[0003]
First, a primary winding 102 of a current transformer is connected to a primary terminal 101 connected to a high-voltage overhead wire or the like, and this primary winding 102 is wound around an iron core 104 together with a secondary winding 103. Are housed in a high-voltage side metal container 105 having the same potential as the conducting conductor. That is, the high-voltage side metal container 105 is electrically connected to the current-carrying conductor through the primary terminal 101 and has the same potential.
[0004]
Further, a current transmitting conductor 107 connected to one end of the secondary winding 103 of the current transformer and one end of the high voltage side metal container 105 are provided in the insulator tube 106 connecting the current transformer and the instrument transformer. The connected voltage transmission conductor 108 is housed therein. In order to ensure insulation between these conductors 107 and 108, the outer periphery of each conductor is covered with insulating paper, and the space around the conductor is filled with insulating oil as an insulating medium.
[0005]
The other end of the voltage transmission conductor 108 is connected to a primary winding 109 of an instrument transformer, and the primary winding 109 is wound around an iron core 111 together with a secondary winding 110, It is housed in a grounded metal container 112 at the ground potential. The other end of the current transmission conductor 107 is connected to the ground metal container 112. Further, a terminal box 113 for extracting the output of the composite transformer from the grounded metal container 112 to the outside is provided.
[0006]
The composite transformer of FIG. 12 having the above configuration operates as follows. First, a primary current flows through a primary terminal 101 connected to a high-voltage overhead wire or the like, and when it flows through a primary winding 102 of a current transformer, a secondary current is generated in a secondary winding 103 according to the law of electromagnetic induction. . This secondary current is transmitted to the ground metal container 112 at the ground potential through the current transmission conductor 107 and output from the terminal box 113. On the other hand, the voltage of the primary terminal 101 is applied to the primary winding 109 of the instrument transformer through the voltage transmitting conductor 108, and generates a secondary voltage in the secondary winding 110 according to the law of electromagnetic induction. This secondary voltage is also output from the terminal box 113.
[0007]
[Non-patent document 1]
"Instrument Transformers-Combined Instrument Transformers N5, N5H", "Transformers for Instruments-Combined Instrument Transformers N5, N5H", February 27, 2002 (updated date), trench group, [1991] Search on March 27], Internet <URL: http: // www. trenchgroup. com / _FramesPages / Brochures_articles_overview. htm>
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional composite transformer shown in FIG. 12 has the following disadvantages.
[0009]
That is, in the composite transformer shown in FIG. 12, the current detecting means and the voltage detecting means both use electromagnetic induction, and the iron core for securing the magnetic flux is provided. I have. Also, structurally, the primary and secondary windings are wound around the iron core in two places, and two conductors for transmitting the secondary current and the primary voltage from the high potential side to the ground potential side. The structure is complicated due to the fact that insulating paper is coated and insulating oil is used to secure insulation between these two conductors. Such a complicated structure increases the labor and cost of the assembling operation, and further increases the weight.
[0010]
Further, when an internal short circuit accident occurs in the composite transformer shown in FIG. 12, there is a possibility that a rupture of the container due to an increase in internal pressure, a fire due to ignition of insulating oil, and the like may occur. On the other hand, from the viewpoint of maintenance, from the viewpoint of reducing the number of times of refilling the insulating oil, the insulating oil including the replenisher is put into the high-voltage side metal container with the same potential as the conducting conductor. The part becomes heavier and weaker in strength against vibrations such as earthquakes.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned prior art, and an object thereof is to provide a composite transformer having a simple and lightweight structure, easy to assemble, and excellent in economy and safety. It is to provide. Yet another object is to provide a highly accurate, sophisticated and reliable electrical measurement system utilizing electronic technology.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the composite transformer of the present invention uses a capacitor voltage divider as a voltage detecting means and uses an insulating gas as an insulating medium, so that an electromagnetic induction type instrument transformer or the like can be used. As compared with the case where insulating oil is used, the structure of the composite transformer is simplified and the weight is reduced.
[0013]
The composite transformer according to the present invention comprises a current detecting means for detecting a value of a current flowing through a current-carrying conductor, a high-voltage side metal container having the same potential as the current-carrying conductor, and a voltage transmitting conductor for transmitting a voltage of the current-carrying conductor. It is provided with a porcelain tube for accommodating it, a voltage detecting means for detecting the voltage of the voltage transmitting conductor, and a grounded metal container having a ground potential for accommodating the same. Connected. The composite transformer according to the present invention has the following technical features in addition to the above basic configuration.
[0014]
The invention according to claim 1 is characterized in that, as the voltage detecting means, a capacitor voltage divider is formed on the grounded metal container side, and at least the insulator tube and the grounded metal container are filled with an insulating gas. Here, the voltage detecting means is an electrode provided at the end of the voltage transmitting conductor on the ground metal container side, and is provided between the electrode and the ground metal container to form a spatial first capacitor. An intermediate electrode; and a second capacitor provided outside the grounded metal container and forming a capacitor voltage divider between the first capacitor.
[0015]
According to the present invention, the capacitor voltage divider is used as the voltage detecting means, and the capacitance formed in the space using the intermediate electrode is used. Therefore, compared to a complicated structure using a heavy object such as an iron core or a winding. The structure inside the grounded metal container can be greatly simplified, the weight can be significantly reduced, the assembling becomes easy, and the cost can be reduced. In addition, by using an insulating gas instead of insulating oil as an insulating medium, the weight can be further reduced, the cost can be further reduced, and a fire due to an internal short-circuit accident or the like that becomes a problem when using insulating oil. There is no fear, and the safety is excellent.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the composite transformer according to the first aspect, the intermediate electrode is provided in a coaxial cylindrical shape with respect to the electrode.
According to the present invention, a stable electric field can be formed between these electrodes by using a coaxial cylindrical intermediate electrode as the intermediate electrode.
[0017]
A third aspect of the present invention is the composite transformer according to the first or second aspect, wherein the intermediate electrode is configured to be attached from a side surface of the grounded metal container.
According to the present invention, the intermediate electrode can be attached from the outside of the side surface of the grounded metal container, so that the attachment structure is simplified and the assembling workability is improved.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the composite transformer according to any one of the first to third aspects, the current detecting means includes a photocurrent sensor utilizing the Faraday effect. Accordingly, a light source for transmitting an optical signal to the photocurrent sensor and an optical / electrical conversion circuit for converting the optical signal from the photocurrent sensor into an electric signal are provided outside the grounded metal container. Then, an optical fiber for transmission is wired between the light source and the photocurrent sensor and between the photocurrent sensor and the optical / electrical conversion circuit.
According to the present invention, since a small and lightweight optical component can be used without using an iron core or a winding as the current detecting means, the weight can be further reduced. Further, since the material of the optical component itself is an insulator, the structure of the detecting unit, the insulating structure, and the like can be simplified and reduced in weight.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the composite transformer of the fourth aspect, the voltage transmitting conductor is a cylindrical conductor, and the transmission optical fiber is wired through the inside of the cylindrical voltage transmitting conductor. It is characterized by:
According to the present invention, since the optical fiber is housed inside the cylindrical conductor, the wiring route of the optical fiber does not shift during transportation, and the optical fiber does not move freely in the insulator tube even after installation. Therefore, the potential does not float and there is no adverse effect on insulation.
[0020]
Further, the electric measurement system of the present invention is characterized in that the electric measurement system for detecting a current value and a voltage value flowing through a current-carrying conductor includes a composite transformer, a voltage sensor unit, and a current sensor unit. And Here, the composite transformer comprises a current detecting means for converting an optical signal from a photocurrent sensor, which varies according to a current value flowing through the current-carrying conductor, by a light-to-electric conversion circuit and detecting a current value, 6. The composite transformer according to claim 4, wherein the composite transformer is formed by combining voltage detecting means for detecting a voltage value using a capacitor voltage divider formed between a potential and a ground potential. It is a transformer. The voltage sensor unit is a unit that converts an electric analog signal output from the capacitor voltage divider of the voltage detecting means into a digital signal and outputs a digital value. Further, the current sensor unit is a unit that converts an electric analog signal, which is an output of an optical / electrical conversion circuit for a photocurrent sensor, into a digital signal and outputs a digital value.
According to the present invention, in addition to the above-described effects of the composite transformer, the analog signal is converted into the digital signal by the sensor unit, so that the small signal component is not buried in the noise.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in the electric measurement system according to the sixth aspect, the sensor unit is configured to output an optical digital value as a digital value.
According to the present invention, since the output signal from the sensor unit is an optical signal, data transfer to a device / system higher than the sensor unit is performed via the optical fiber, and electrical insulation can be achieved. Therefore, there is no need to be affected by electrical noise generated in a device or system higher than the sensor unit.
[0022]
According to an eighth aspect of the present invention, in the electric measurement system of the sixth or seventh aspect, the voltage sensor unit and the current sensor unit include a common analog / digital conversion circuit.
According to the present invention, the analog / digital conversion of the voltage and current sensor units can be performed by one analog / digital conversion circuit, so that expensive electronic components after the analog / digital conversion circuit can be significantly reduced, and the cost can be reduced. Can also be reduced.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, in the electric measurement system according to any one of the sixth to eighth aspects, an integrated unit is provided. Here, the integration unit is a unit that integrates digital values output from each of the plurality of sensor units into one transmission frame, and then transmits the integrated transmission frame to the host system.
According to the present invention, since the outputs of a plurality of sensor units can be transmitted to the host system with one cable, the number of cables can be significantly reduced, and the cable laying work time at the time of on-site installation and the like can be reduced. Significant reduction and cost reduction.
[0024]
According to a tenth aspect of the present invention, in the electric measurement system according to any one of the sixth to ninth aspects, the at least one sensor unit includes a temperature measurement circuit, and the sensor unit or an integrated unit that integrates an output of the sensor unit includes a temperature measurement circuit. The temperature of the output is corrected based on the value measured in the step (1).
According to the present invention, the temperature characteristic of the output is corrected based on the temperature measured by the sensor unit, so that the accuracy can be improved.
[0025]
An eleventh aspect of the present invention is the electric measurement system according to any one of the sixth to tenth aspects, further comprising a fiber thermometer for measuring the temperature of the photocurrent sensor, wherein the sensor unit or the integrated unit for integrating the output thereof is a fiber. It is characterized in that output temperature correction is performed based on a value measured by a thermometer.
According to the present invention, the temperature characteristics of the current output are corrected based on the measured temperature of the photocurrent sensor, so that the accuracy can be improved.
[0026]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the electric measurement system according to any one of the ninth to eleventh aspects, the integrated unit outputs the current value from the current sensor unit and the voltage from the voltage sensor unit. It is characterized in that the output of the value is configured to be corrected based on the respective error data.
According to the present invention, the output is corrected based on the error data of the current and the voltage, so that more accurate current and voltage values can be output to the host system.
[0027]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the electric measurement system according to any one of the tenth to twelfth aspects, the integrated unit corrects the digital value obtained by correcting the output from the current sensor unit and outputs the digital value from the voltage sensor unit. The power flowing through the current-carrying conductor is calculated from the digital value obtained by correcting the following.
According to the present invention, by using the current value and the voltage value corrected by the sensor unit or the integrated unit, the integrated unit calculates the power flowing through the current-carrying conductor from these digital values, thereby obtaining information on the amount of power. Can be easily obtained.
[0028]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the electric measurement system according to any one of the fourth to thirteenth aspects, the configurations of the photocurrent sensor, the optical / electrical conversion circuit, the current sensor unit, and the output side are duplicated, Further, the voltage sensor unit and its output side have a dual structure.
In the present invention, since the configuration is duplicated, the information of the other electronic circuit can be used in the case where one of the electronic circuits fails or the maintenance of one of the systems is performed. Repair and maintenance can be performed while the system continues to operate.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of embodiments of a composite transformer to which the present invention is applied and an electric measurement system including the same will be specifically described with reference to the drawings.
[0030]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a mechanical structure of a composite transformer according to a first embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a block configuration diagram. The configuration of the composite transformer shown in FIGS. 1 and 2 is as follows.
[0031]
As shown in FIG. 1, a current-carrying conductor 1 for flowing a current and a photocurrent sensor 2 for detecting a current flowing in the current-carrying conductor 1 are housed in a high-voltage side metal container 3 having the same potential as the current-carrying conductor 1. ing. That is, the high-voltage side metal container 3 is partially electrically connected to the current-carrying conductor 1 so as to have the same potential as the current-carrying conductor 1. The cylindrical voltage transmitting conductor 4 for transmitting the voltage of the current-carrying conductor 1 is electrically connected at one end to the current-carrying conductor 1 so as to have the same potential as the current-carrying conductor 1. I have. The other end of the voltage transmitting conductor 4 is supported by an insulating support 6 and housed in a grounded metal container 7 at a ground potential.
[0032]
Inside the grounded metal container 7, an electrode 8 having the same potential as the voltage transmitting conductor 4, that is, the same potential as the current-carrying conductor 1, is attached between the voltage transmitting conductor 4 and the insulating support 6, and an intermediate electrode is provided. 9 is attached from the side of the grounded metal container 7. Further, a capacitor 10 is mounted outside the grounded metal container 7. The high-voltage side metal container 3 and the grounded metal container 7 are connected via an insulator tube 5, and an inner space formed by the metal containers 3, 7 and the insulator tube 5 is filled with an insulating gas 11. Have been.
[0033]
On the other hand, a light source 12 for transmitting an optical signal to the photocurrent sensor 2 and an optical / electrical conversion circuit 13 for converting an optical analog signal from the photocurrent sensor 2 into an electric analog signal are attached outside the grounded metal container 7. Has been. Here, transmission optical fibers 14 are respectively wired between the photocurrent sensor 2 and the light source 12 and between the photocurrent sensor 2 and the optical / electrical conversion circuit 13. The transmission optical fiber 14 is wired through the inside of the cylindrical voltage transmission conductor 4.
[0034]
In the figure, reference numeral 15 denotes a voltage output terminal, and 16 denotes a current output terminal. These output terminals 15 and 16 are provided together with the intermediate electrode 9, the capacitor 10, the light source 12, the light / electric conversion circuit 13, and the like. It is stored in a case 17. In addition, a ground shield 18 is often attached to a portion where the ground metal container 7 and the voltage transmitting conductor 4 on the high voltage side face each other in order to reduce the concentration of the electric field.
[0035]
The composite transformer according to the first embodiment having the above-described configuration operates as follows. That is, as shown in FIG. 2, a capacitor (first capacitor C1) 21 is spatially formed between the electrode 8 and the intermediate electrode 9, and the capacitor (C1) 21 and the external capacitor (second capacitor C1) are formed. A capacitor voltage divider 22 is formed between the capacitor voltage divider 22 and the capacitor C2) 10. As a result, the divided voltage Vd of the voltage of the conducting conductor 1 is output from the voltage output terminal 15 as an electric analog signal.
[0036]
On the other hand, the light emitted from the light source 12 travels through the transmission optical fiber 14, and after the current flowing through the current-carrying conductor 1 is detected by the photocurrent sensor 2, the light travels again through the transmission optical fiber 14, and the light / voltage conversion circuit 13 to go into. The optical / voltage conversion circuit 13 converts an optical analog signal indicating the current of the current-carrying conductor 1 into an electric analog signal, which is output from the current output terminal 16.
[0037]
According to the composite transformer of the first embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, since the capacitor voltage divider 22 is used as the voltage detecting means and the capacitor C1 formed in the space using the intermediate electrode 9 is used, compared to a complicated conventional structure using a heavy object such as an iron core or a winding. The structure inside the grounded metal container is greatly simplified, the weight can be significantly reduced, the assembly is easy, and the cost can be reduced. In addition, by using the insulating gas 11 instead of the insulating oil as the insulating medium, the weight can be further reduced, the cost can be further reduced, and an internal short-circuit accident or the like that becomes a problem when using the insulating oil can be achieved. There is no risk of fire and the safety is excellent.
[0038]
Further, by using the photocurrent sensor 2 as the current detecting means, a small and lightweight optical component can be used without using an iron core or a winding, so that the weight can be further reduced. In addition, since the material of the optical components such as the optical current sensor 2 and the transmission optical fiber 14 is an insulator, the structure of the detecting unit, the insulating structure, and the like can be simplified and lightened. As a result, the weight of the high-voltage side metal container 3 can be reduced, and the head of the composite transformer can be reduced in weight, thereby improving the earthquake resistance.
[0039]
Further, since the intermediate electrode 9 can be attached from the outside of the side surface of the grounded metal container 7, the mounting structure is simplified, and the assembling operability such as the attachment of the intermediate electrode 9 and the drawing of the output line is improved. On the other hand, since the transmission optical fiber 14 is housed inside the cylindrical voltage transmission conductor 4, the wiring path of the transmission optical fiber 14 does not shift during transportation, and the transmission optical fiber 14 does not shift after installation. Does not move freely in the insulator tube 5, the potential does not float, and there is no adverse effect on insulation.
[0040]
As a modification of the first embodiment, the intermediate electrode may be provided in a coaxial cylindrical shape with respect to the electrode. When the intermediate electrode is a coaxial cylindrical intermediate electrode with respect to the electrodes as described above, a stable electric field can be formed between these electrodes.
[0041]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a mechanical structure of an electric measurement system according to a second embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a block configuration diagram. The configuration of the electric measurement system shown in FIGS. 3 and 4 is as follows. The same members as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0042]
As shown in FIG. 3, in the second embodiment, in addition to the composite transformer of the first embodiment, a voltage sensor unit 31 and a current sensor unit 32 are provided. , 32 are mounted outside the grounded metal container 7 and housed in the case 17.
[0043]
4, the voltage sensor unit 31 includes an amplifier circuit 33a for amplifying a signal input from the capacitor voltage divider 22, a low-pass filter 34a, an analog / digital conversion circuit 35a, a logic circuit 36a, and an electric circuit. / Light conversion circuit 37a. In addition, a well-known technique can be used for a power supply circuit for operating these electronic circuits, and a description thereof will be omitted.
[0044]
As shown in FIG. 4, the current sensor unit 32 includes an amplifying circuit 33b for amplifying a signal input from the optical / electrical conversion circuit 13 for the photocurrent sensor 2, a low-pass filter 34b, and an analog / digital conversion circuit 35b. , A logic circuit 36b, and an electric / optical conversion circuit 37b. A description of a power supply circuit for operating these electronic circuits is omitted. In the present embodiment, the amplifier 33b is for adjusting the level input to the low-pass filter 34b, and can be omitted when the output of the optical / electrical conversion circuit 13 is sufficient.
[0045]
The electric measurement system according to the second embodiment having the above configuration operates as follows. That is, as shown in FIG. 4, the output signal of the capacitor voltage divider 22 is input to the voltage sensor unit 31, the signal is amplified by the amplifier circuit 33a, the high-frequency component is removed by the low-pass filter 34a, and the analog / digital conversion is performed. The data is converted into an electric digital value by the circuit 35a and is mounted on the transmission frame by the logic circuit 36a. Further, it is converted into an optical digital signal by the electric / optical conversion circuit 37a and output.
[0046]
On the other hand, the output signal from the optical / electrical conversion circuit 13 for the photocurrent sensor 2 is input to the current sensor unit 32, the signal is amplified by the amplifier circuit 33b, the high-frequency component is removed by the low-pass filter 34b, and the analog / The data is converted into an electric digital value by the digital conversion circuit 35b, and is loaded on the transmission frame by the logic circuit 36b. Further, it is converted into an optical digital signal by the electric / optical conversion circuit 37b and output.
[0047]
According to the electric measurement system of the second embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, since the analog signals are converted into digital signals by the sensor units 31 and 32 provided outside the grounded metal container 7, the minute signal components are not buried in noise. Further, since the output signals from the sensor units 31 and 32 are optical signals, data transfer to devices and systems higher than the sensor units 31 and 32 is performed via the optical fiber, thereby providing electrical insulation. it can. Therefore, there is no need to be affected by electrical noise generated in devices and systems higher than the sensor units 31 and 32.
[0048]
Note that, as a modification of the second embodiment, instead of transmitting with an optical digital signal, transmission with an electric digital signal is also possible. Such electric digital signal transmission can be easily realized by omitting the electric / optical conversion circuits 37a and 37b in the sensor units 31 and 32 and transmitting the electric digital signals from the logic circuits 36a and 36b as they are. .
[0049]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a sensor unit in the electric measurement system according to the third embodiment to which the present invention is applied. The configuration of the sensor unit shown in FIG. 5 is as follows. The same members as those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0050]
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, the analog / digital conversion circuits 35a and 35b of the voltage sensor unit 31 and the current sensor unit 32 of the second embodiment and individual electronic circuits on the output side thereof are provided. Instead, by providing a common electronic circuit, a single sensor unit 41 for voltage and current is configured by combining the sensor units 31 and 32. The sensor unit 41 is attached to the outside of the grounded metal container 7 and is housed in the case 17.
[0051]
That is, the sensor unit 41 first includes an amplifier circuit 33a that amplifies the signal input from the capacitor voltage divider 22, an amplifier circuit 33b that amplifies the signal input from the optical / electrical conversion circuit 13 for the photocurrent sensor 2, And low-pass filters 34a and 34b for power and current. In addition to this configuration, the sensor unit 41 includes a multiplexer 42 for switching and outputting an input signal, a common analog / digital conversion circuit 35c for voltage and current, a common logic circuit 36c, and a common electric / optical conversion circuit 37c. It has. Note that the description of the power supply circuit is omitted, and the point that the amplifier 33b can be omitted is the same as in the second embodiment.
[0052]
The composite transformer according to the third embodiment having the above-described configuration operates as follows. That is, as shown in FIG. 5, the output signal of the capacitor voltage divider 22 is input to the sensor unit 41, the signal is amplified by the amplifier circuit 33a, the high frequency is removed by the low-pass filter 34a, and input to the multiplexer 42. The output signal from the optical / electrical conversion circuit 13 for the photocurrent sensor 2 is input to the sensor unit 41, the signal is amplified by the amplifier circuit 33b, the high frequency is removed by the low-pass filter 34b, and input to the multiplexer 42. You.
[0053]
In this case, since the multiplexer 42 switches and outputs the input signal, the input signal is sequentially sent to the analog / digital conversion circuit 35c. Then, it is converted into an electric digital value by a common analog / digital conversion circuit 35c for voltage and current, and is mounted on a transmission frame by a common logic circuit 36c. Further, the signal is converted into an optical digital signal by a common electric / optical conversion circuit 37c and output.
[0054]
According to the composite transformer of the third embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, by switching and outputting the input signal using the multiplexer 42, the analog / digital conversion of the voltage signal and the current signal can be converted by the common analog / digital conversion circuit 35c for voltage / current. Expensive electronic components such as an analog / digital conversion circuit, a logic circuit, and an electric / optical conversion circuit can be significantly reduced, and costs can be reduced.
[0055]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the integrated unit in the electric measurement system according to the fourth embodiment to which the present invention is applied. The configuration of the integrated unit shown in FIG. 6 is as follows. Note that the same members as those in the above-described first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0056]
The integrated unit 51 illustrated in FIG. 6 is a unit that integrates digital values output from a plurality of sensor units SU into one transmission frame, and transmits the integrated transmission frame to a higher system. The integrated unit 51 includes an optical / electrical conversion circuit 55a that inputs an optical digital signal from each sensor unit SU and converts it into an electric signal, an FPGA (Field Programmable Gate Array) 52, a CPU 53, an interface circuit 54, and an electric / optical circuit. And a conversion circuit 37d.
[0057]
A power supply circuit for driving these electronic circuits and the like are omitted. Further, the sensor unit SU connected to the integrated unit 51 includes a voltage sensor unit 31, a current sensor unit 32, a sensor unit 41 obtained by combining them, or a sensor unit obtained by deforming them, as shown in the above-described embodiment. It is. The plurality of sensor units SU connected to the same integration unit 51 can be freely combined, for example, integrated in units of phases or lines according to the layout of a substation or the like. When the signal from the sensor unit SU is an electric digital signal, the optical / electrical conversion circuit 55a is omitted.
[0058]
The electric measurement system according to the fourth embodiment having the above configuration operates as follows. That is, as shown in FIG. 6, the integrated unit 51 receives the optical digital signal transmitted from each sensor unit SU, converts the digital signal into a digital signal by the optical / electrical conversion circuit 55a, and then, through the FPGA 52 and the CPU 53. , The digital signals from each sensor unit SU are integrated and mounted on one transmission frame. The integrated transmission frame is converted into an optical digital signal via the interface circuit 54 and the electric / optical conversion circuit 37d, and is transferred to a higher-level device / system. Here, the CPU 53 performs synchronous interpolation calculation of digital values from each sensor unit, addition of a time stamp, sensitivity correction calculation, phase correction calculation, and the like.
[0059]
According to the composite transformer of the fourth embodiment as described above, the following effects can be exerted. In other words, the output of multiple sensor units can be transmitted to the host system using a single optical cable, so that cables can be significantly reduced and the time required for cable laying during on-site installation can be greatly reduced. Also, the cost can be reduced.
[0060]
In the above description, the case where the integrated unit 51 receives the optical digital signal has been described. However, the electric measurement system including the integrated unit 51 according to the fourth embodiment receives the electric digital signal from the sensor unit SU. In this case, the same operation is performed, and the same effect can be exhibited.
[0061]
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit and an integrated unit in an electric measurement system according to a fifth embodiment to which the present invention is applied. The configuration of the sensor unit and the integrated unit shown in FIG. 7 is as follows. The same members as those in the above-described first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0062]
As shown in FIG. 7, in the fifth embodiment, at least one sensor unit 41a among the plurality of sensor units SU connected to the integrated unit 51 has the same configuration as the sensor unit 41 in the third embodiment. This is one to which a temperature measurement circuit 61 is added. Further, the integrated unit 51 of the fifth embodiment performs the temperature correction of the output based on the value measured by the temperature measuring circuit 61 in addition to the same configuration as the integrated unit 51 of the fourth embodiment. It is composed. In order to provide the integrated unit 51 with such a temperature correction function, specifically, a temperature test is performed in advance, and the relationship between the measured temperature and the voltage error and the relationship between the measured temperature and the current error are measured. The correction calibration method is input to the CPU 53 of the integrated unit 51.
[0063]
The electric measurement system according to the fifth embodiment having the above configuration operates as follows. That is, the temperature information measured by the temperature measuring circuit 61 of the sensor unit 41a is input to the multiplexer 42, converted into a digital signal, and input to the integrated unit 51, like the voltage and current signals. When calculating the sensitivity correction, the CPU 53 of the integrated unit 51 also calculates the temperature correction in accordance with the calibration method input in advance.
[0064]
According to the composite transformer of the fifth embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, since the composite transformer is mainly installed outdoors, the output characteristics change due to ambient temperature or the like. On the other hand, in the present embodiment, the temperature of the output measured by the CPU 53 of the integrated unit 51 is corrected based on the relationship between the temperature measured by the temperature measuring circuit 61 of the sensor unit 41a and the current error and the voltage error, and the influence of the temperature is reduced. Since the size can be reduced, a high-precision output can be output to the host system.
[0065]
In the above description, the case where the temperature correction is performed by the integrated unit 51 is described. However, as a modified example of the fifth embodiment, the temperature correction function can be provided on the sensor unit 41a side. The same effect can be exerted.
[0066]
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit integrated unit in an electric measurement system according to a sixth embodiment of the present invention. The configuration of the sensor unit and the integrated unit shown in FIG. 8 is as follows. The same members as those in the above-described first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0067]
As shown in FIG. 8, an optical fiber thermometer 62 is attached to the photocurrent sensor 2 of the sixth embodiment to measure its temperature. Further, a signal processing circuit 63 for converting the signal of the optical fiber thermometer 62 into an electric signal is provided. The signal processing circuit 63 is mounted outside the grounded metal container 7.
[0068]
A transmission optical fiber 62b is wired between the distal end of the optical fiber thermometer 62 and the signal processing circuit 63. The transmission optical fiber 62b is also connected to the transmission optical fiber for the photocurrent sensor 2. Similarly to the fiber 14, wiring is performed through the inside of the cylindrical voltage transmission conductor 4. In the sixth embodiment, among the plurality of sensor units SU connected to the integrated unit 51, at least one sensor unit 41b is the same as the sensor unit 41 according to the third embodiment except that a signal is input to the input side of the multiplexer 42. The processing circuit 63 is connected.
[0069]
The integrated unit 51 according to the sixth embodiment performs the temperature correction of the output based on the value measured by the optical fiber thermometer 62 in addition to the same configuration as the integrated unit 51 according to the fourth embodiment. It is what was constituted. In order to provide the integrated unit 51 with such a temperature correction function, specifically, a temperature test of the photocurrent sensor 2 is performed in advance, the relationship between the measured temperature and the current error is measured, and a temperature correction calibration method is performed. Is input to the CPU 53 of the integrated unit 51.
[0070]
The electrical measurement system according to the sixth embodiment having the above configuration operates as follows. That is, the temperature information of the photocurrent sensor 2 measured by the optical fiber thermometer 62 is input to the multiplexer 42, converted into a digital signal, and input to the integrated unit 51, similarly to the voltage and current signals. When calculating the sensitivity correction, the CPU 53 of the integration unit 51 also calculates the temperature correction in accordance with the calibration method input in advance.
[0071]
According to the composite transformer of the sixth embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, the output characteristics of the photocurrent sensor 2 change due to a temperature change caused by solar radiation or energization. On the other hand, in the present embodiment, the temperature of the current measured by the fiber thermometer 62 and the current error can be corrected by the CPU 53 of the integrated unit 51 to reduce the influence of the temperature. Can be output to the host system.
[0072]
In the above description, the case where the temperature correction is performed by the integrated unit 51 is described. However, as a modified example of the sixth embodiment, the temperature correction function can be provided on the sensor unit 41b side. The same effect can be exerted. It is also possible to combine the temperature correction method of the sixth embodiment with the temperature correction method of the fifth embodiment described above, and in that case, it is possible to further improve the accuracy.
[0073]
(Seventh embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the sensor unit and the integrated unit in the electric measurement system according to the seventh embodiment to which the present invention is applied. The configuration of the sensor unit and the integrated unit shown in FIG. 9 is as follows. The same members as those in the above-described first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0074]
As shown in FIG. 9, in the seventh embodiment, among the plurality of sensor units SU connected to the integrated unit 51, at least one sensor unit 41 has the same configuration as the sensor unit 41 in the third embodiment. Have been. The integrated unit 51 according to the seventh embodiment has a configuration similar to that of the integrated unit 51 according to the fourth embodiment, and is configured to perform output error correction based on current and voltage error data. It is. In order to provide the integrated unit 51 with such an error correction function, specifically, an error test is performed in advance to measure the relationship between the measurement current and the error, and the relationship between the measurement voltage and the error, and to perform the measurement from the sensor unit SU. A calibration method for the voltage value and the current value input to the integration unit 51 is input to the CPU 53 in advance.
[0075]
The electric measurement system according to the seventh embodiment having the above configuration operates as follows. That is, when calculating the sensitivity correction, the CPU 53 of the integrated unit 51 also calculates the correction of the signal input value from the system unit SU, that is, the measured voltage value and current value, according to the previously input calibration method. Do it together.
[0076]
According to the composite transformer of the seventh embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, although the measured values such as the voltage value and the current value directly measured have an error, in the present embodiment, the measured voltage value and the current value are corrected based on the error data of the current and the voltage, so that a more true value is obtained. And a high-precision output can be output to the host system.
[0077]
As a modification, it is also possible to combine the error correction method of the seventh embodiment with one or both of the temperature correction methods according to the fifth and sixth embodiments described above. Can further improve the accuracy.
[0078]
(Eighth embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit and an integrated unit in an electric measurement system according to an eighth embodiment of the present invention. The configuration of the sensor unit and the integrated unit shown in FIG. 10 is as follows. The same members as those in the first to seventh embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0079]
As shown in FIG. 10, in the eighth embodiment, an optical fiber thermometer 62 is attached to the photocurrent sensor 2 and a signal processing circuit 63 is provided as in the sixth embodiment. In the eighth embodiment, among the plurality of sensor units SU connected to the integrated unit 51, at least one sensor unit 41c is a combination of the sensor units 41a and 41b in the fifth and sixth embodiments. , A temperature measuring circuit 61 and a signal processing circuit 63 connected to the input side of the multiplexer 42.
[0080]
The integrated unit 51 of the eighth embodiment performs temperature correction based on the temperature measured by the temperature measurement circuit 61 and the optical fiber thermometer 62, and error correction based on current and voltage error data, and performs the correction. The configuration is such that the power flowing through the current-carrying conductor 1 is calculated from the current value and the voltage value. In order for the integrated unit 51 to have such a power calculation function, specifically, a method of calculating power from the current value and voltage value obtained by the CPU 53 and the relationship between their phase differences is input to the CPU 53 in advance. Keep it.
[0081]
The electrical measurement system according to the eighth embodiment having the above configuration operates as follows. That is, the CPU 53 of the integrated unit 51 performs the correction for the voltage value and the current value and the correction for the temperature at the time of calculating the sensitivity correction, so that the voltage value and the current value can be measured with high accuracy. Then, by using the voltage value and the current value corrected with high precision in this way, it is possible to accurately calculate the power flowing through the current-carrying conductor 1 at that time.
[0082]
According to the composite transformer of the eighth embodiment as described above, the following effects can be exerted. That is, since the integrated unit 51 is provided with a function of calculating the power using the voltage value and the current value corrected with high accuracy, the power value conventionally calculated by the higher-order system can be highly accurately calculated using the integrated unit. Can be easily calculated.
[0083]
In the above description, the case where the temperature correction is performed by the integrated unit 51 is described. However, as a modified example of the eighth embodiment, the temperature correction function may be provided on the sensor unit SU side. The same effect can be exerted.
[0084]
(Ninth embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an electric measurement system according to a ninth embodiment to which the present invention is applied. The configuration of the electric measurement system shown in FIG. 11 is as follows. The same members as those in the above-described first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0085]
As shown in FIG. 11, in the ninth embodiment, the configuration of the photocurrent sensor 2, the optical / electrical conversion circuit 13, and the voltage / power sensor unit SU connected thereto is duplicated, and The integrated unit MU that connects the sensor units SU and the configuration leading to the higher system are also duplicated. In the figure, from the viewpoint of clearly indicating each sequence, a code “a” is added to each member of “1 sequence” of the double sequence, and a code “b” is added to each member of “2 sequences”. Has been added.
[0086]
The operation of the electrical measurement system according to the ninth embodiment having the above-described configuration is the same as the operation described in the first to eighth embodiments for both the first and second systems. Therefore, the current output, the voltage output, and the power output of the first system and the second system in the normal state are almost the same. On the other hand, if one of the electronic circuits in the system fails, the operation of the power system can be continued by using the output of the electronic circuit in the other normal system in the upper system. In maintenance, one side can be used for system operation while the other side can be maintained.
[0087]
According to the electric measurement system of the ninth embodiment as described above, the following effects can be exerted. In other words, the dual configuration allows the use of information from the other electronic circuit when one of the electronic circuits fails or when maintenance of one of the systems is performed, so that the system can be operated without stopping the main circuit. Repairs and maintenance can be performed while continuing the operation. Therefore, the operation efficiency of the system can be improved, and high reliability can be obtained.
[0088]
In the above description, the case where the common sensor unit SU for voltage and power is duplicated has been described. However, the same configuration can be applied to the case where sensor units for voltage and current are separately provided. The same effect can be exerted by weighing. In this case, the configuration of the photocurrent sensor 2, the optical / electrical conversion circuit 13, the current sensor unit 32 and its output side is duplicated, and the configuration of the voltage sensor unit 31 and its output side is duplicated. do it.
[0089]
(Other embodiments)
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various other embodiments can be implemented within the scope of the present invention. For example, specific configurations such as an electrode for forming a capacitor voltage divider, an intermediate electrode, and a capacitor can be freely selected. Further, specific circuit configurations such as a sensor unit and an integrated unit can be freely selected.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a capacitor voltage divider is used as a voltage detecting means, and an insulating gas is used as an insulating medium, so that an electromagnetic induction type instrument transformer or insulating oil is used. As compared with the case, the structure of the composite transformer can be simplified and the weight can be reduced. Therefore, it is possible to provide a composite transformer having a simple and lightweight structure, easy to assemble, and excellent in economy and safety.
[0091]
In addition, by using the electronic technology to correct the temperature and error of the output with the sensor unit and the integrated unit, it is possible to provide a highly accurate, highly functional, and highly reliable electric measurement system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a mechanical structure of a composite transformer according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram of the composite transformer shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram showing a mechanical structure of an electric measurement system according to a second embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a block diagram of the electric measurement system shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram showing a sensor unit in an electric measurement system according to a third embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an integrated unit in an electric measurement system according to a fourth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit and an integrated unit in an electric measurement system according to a fifth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit integrated unit in an electric measurement system according to a sixth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit and an integrated unit in an electric measurement system according to a seventh embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a sensor unit and an integrated unit in an electric measurement system according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an electric measurement system according to a ninth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of a conventional composite transformer.
[Explanation of symbols]
1: energized conductor
2. Photocurrent sensor
3. High voltage side metal container
4: Conductor for voltage transmission
5 ... Insulator tube
6 ... insulating support
7… ground metal container
8 ... Electrode
9 ... Intermediate electrode
10. Capacitor (second capacitor C2)
11 ... insulating gas
12 ... light source
13. Optical / electrical conversion circuit
14 ... Transmission optical fiber
15 ... Voltage output terminal
16 ... Output terminal for current
17… Case
18. Ground shield
21: Capacitor (first capacitor C1)
22… Condenser voltage divider
31 ... Voltage sensor unit
32 ... Current sensor unit
33a, 33b ... amplifying circuit
34a, 34b ... low-pass filter
35a-35c ... analog / digital conversion circuit
36a-36c ... Logic circuit
37a-37d ... Electrical / optical conversion circuit
41, 41a, 41b ... Sensor unit
42 ... Multiplexer
51… Integrated unit
52 ... FPGA
53 ... CPU
54 ... Interface circuit
55a ... optical / electrical conversion circuit
61 ... Temperature measurement circuit
62 Optical fiber thermometer
62b: Optical fiber for transmission
63 ... Signal processing circuit

Claims

A current detecting means for detecting a value of a current flowing through the current-carrying conductor, a high-voltage-side metal container housing the same and having the same potential as the current-carrying conductor, a voltage-transmitting conductor for transmitting the voltage of the current-carrying conductor, and an insulator tube containing the same; A voltage detecting means for detecting the voltage of the voltage transmitting conductor, and a grounded metal container having a ground potential for accommodating the voltage detecting conductor, wherein the high-voltage side metal container and the grounded metal container are connected via the insulator tube. In the transformer,
The voltage detecting means includes an electrode provided at an end of the voltage transmitting conductor on the ground metal container side, and a spatial first capacitor provided between the electrode and the ground metal container. An intermediate electrode, and a second capacitor provided outside the grounded metal container to form a capacitor voltage divider between the first capacitor.
A composite transformer wherein at least the inside of the insulator tube and the grounded metal container is filled with an insulating gas.

The composite transformer according to claim 1, wherein the intermediate electrode is provided in a coaxial cylindrical shape with respect to the electrode.

3. The composite transformer according to claim 1, wherein the intermediate electrode is configured to be attached from a side of the grounded metal container. 4.

The current detection means,
A photocurrent sensor utilizing a change in an optical signal according to a current value flowing through the current-carrying conductor is provided in the high-voltage side metal container,
A light source for transmitting an optical signal to the photocurrent sensor, and a light / electric conversion circuit for converting the light signal from the photocurrent sensor into an electric signal, provided outside the grounded metal container,
An optical fiber for transmission is wired between the light source and the photocurrent sensor, and between the photocurrent sensor and the optical / electrical conversion circuit.
The composite transformer according to any one of claims 1 to 3, wherein:

The composite transformer according to claim 4, wherein the voltage transmitting conductor is a cylindrical conductor, and the transmission optical fiber is wired through the inside of the cylindrical voltage transmitting conductor. .

In an electric measurement system that detects a current value and a voltage value flowing through a current-carrying conductor,
A current detecting means for converting an optical signal from a photocurrent sensor, which changes in accordance with a current value flowing through the current-carrying conductor, with a light-to-electricity conversion circuit to detect a current value, between the potential of the current-carrying conductor and a ground potential; A composite transformer formed by compounding voltage detecting means for detecting a voltage value using the formed capacitor voltage divider,
A voltage sensor unit that converts an electric analog signal output from the capacitor voltage divider of the voltage detection unit into a digital signal and outputs a digital value,
A current sensor unit that converts an electric analog signal, which is an output of the optical / electrical conversion circuit for the photocurrent sensor, into a digital signal and outputs a digital value;
With
An electrical measurement system, wherein the composite transformer is the composite transformer according to claim 4 or 5.

The electrical measurement system according to claim 6, wherein the sensor unit is configured to output an optical digital value as the digital value.

The electric measurement system according to claim 6, wherein the voltage sensor unit and the current sensor unit include a common analog / digital conversion circuit.

An integrated unit that integrates outputs from the plurality of sensor units into one transmission frame, and transmits the integrated transmission frame to a higher-level system;
The electric measurement system according to any one of claims 6 to 8, further comprising:

At least one of the sensor units includes a temperature measurement circuit;
10. The sensor unit according to claim 6, wherein the sensor unit or the integrated unit that integrates an output of the sensor unit is configured to perform temperature correction of the output based on a value measured by the temperature measurement circuit. An electrical measurement system according to any of the preceding claims.

A fiber thermometer that measures the temperature of the photocurrent sensor,
The said sensor unit or the said integrated unit which integrates the output is comprised so that temperature correction of an output may be performed based on the value measured by the said fiber thermometer. An electrical measurement system according to any one of the preceding claims.

The integrated unit is configured to correct the output of the current value from the sensor unit for the current and the output of the voltage value from the sensor unit for the voltage based on respective error data. ,
The electric measurement system according to any one of claims 9 to 11, wherein:

The integrated unit is configured to calculate power flowing through the current-carrying conductor from a digital value obtained by correcting an output from the current sensor unit and a digital value obtained by correcting an output from the voltage sensor unit. Was
The electric measurement system according to claim 10, wherein:

The configuration of the photocurrent sensor, the optical / electrical conversion circuit, the sensor unit for current and the output side thereof is duplicated, and the configuration of the sensor unit for voltage and the output side thereof are duplicated. ,
The electric measurement system according to claim 4, wherein