JP2942334B2 - ガス絶縁開閉装置内の電圧測定装置 - Google Patents
ガス絶縁開閉装置内の電圧測定装置Info
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- JP2942334B2 JP2942334B2 JP2254983A JP25498390A JP2942334B2 JP 2942334 B2 JP2942334 B2 JP 2942334B2 JP 2254983 A JP2254983 A JP 2254983A JP 25498390 A JP25498390 A JP 25498390A JP 2942334 B2 JP2942334 B2 JP 2942334B2
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- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
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- H01H33/027—Integrated apparatus for measuring current or voltage
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、所定の外部半径R2を有する円筒密閉容器内
に同軸に配置された所定の外部半径R1を有する相を絶縁
されたバス、即ち電流搬送バスを有するガス絶縁開閉装
置内の電圧測定装置に関する。
に同軸に配置された所定の外部半径R1を有する相を絶縁
されたバス、即ち電流搬送バスを有するガス絶縁開閉装
置内の電圧測定装置に関する。
（従来技術） 従来、GIS装置と略称されるガス絶縁開閉装置内の電
圧と電流の測定は、通常誘導測定変換器を使用して行わ
れる。従来の測定方法は、刊行物「グランドクール・デ
ル・メステクニックＩ」（基礎度量衡コースＩ）、L.メ
ルツ、R.オルデンブルグ・ベルラック、ミュンヘン−ウ
ィーン、1968、155−160ページ（“Grundkurs der mess
technikl"（Basic Metrology Course I）、L.Merz、R.O
ldenbourg Verlag、Munich−Vienna、1968）に記載され
ている。
圧と電流の測定は、通常誘導測定変換器を使用して行わ
れる。従来の測定方法は、刊行物「グランドクール・デ
ル・メステクニックＩ」（基礎度量衡コースＩ）、L.メ
ルツ、R.オルデンブルグ・ベルラック、ミュンヘン−ウ
ィーン、1968、155−160ページ（“Grundkurs der mess
technikl"（Basic Metrology Course I）、L.Merz、R.O
ldenbourg Verlag、Munich−Vienna、1968）に記載され
ている。
このような用途の場合、従来の検出素子は非常に容積
が大きく、これは装置の測定用変換器の必要とされる複
雑な電気的絶縁を行っていなかった。
が大きく、これは装置の測定用変換器の必要とされる複
雑な電気的絶縁を行っていなかった。
電流と電圧のような電気量を測定するための多くの光
学的検出素子が最近開発されてきている。光ファイバー
検出素子は、特にこの点でユーザの使い勝手がよいもの
である。下記の刊行物は、これとの関連で重要である。
学的検出素子が最近開発されてきている。光ファイバー
検出素子は、特にこの点でユーザの使い勝手がよいもの
である。下記の刊行物は、これとの関連で重要である。
電圧測定の場合： − K.ボーネルト（K.Bohnert）、J.ネーリンク（J.Neh
ring）による欧州特許出願第0,316,619A1号：逆圧電効
果によって測定される電界の指向性成分。
ring）による欧州特許出願第0,316,619A1号：逆圧電効
果によって測定される電界の指向性成分。
− R.ダンドリッカ（R.Dandliker）によるスイス特許
第659、329 A5号：サグナック（Sagnac）干渉計の検出
するガラスファイバ内で電流の引き起こすファラデー効
果。
第659、329 A5号：サグナック（Sagnac）干渉計の検出
するガラスファイバ内で電流の引き起こすファラデー効
果。
− F.マイスター（F.Maystre）、A.バーソルズ（A.Ber
thold）によるスイス特許出願第3246/88−９号：電流の
周囲を正確に一回転するせん状ファイバの電流検出素
子。
thold）によるスイス特許出願第3246/88−９号：電流の
周囲を正確に一回転するせん状ファイバの電流検出素
子。
− A.パップ（A.Papp）、H.ハームス（H.Harms）によ
る応用光学19号（1980）3729ページ記載の「磁気光学的
電流用変成器」：偏光方式の理論による光学的電流検出
素子。
る応用光学19号（1980）3729ページ記載の「磁気光学的
電流用変成器」：偏光方式の理論による光学的電流検出
素子。
− S.C.ラシレイ（S.C.Rashleigh）、R.ウルリヒ（R.U
lrich）による応用物理学レター34号（1979）、768ペー
ジ記載の「複屈折ファイバを用いる磁気光学的電流検
出」。
lrich）による応用物理学レター34号（1979）、768ペー
ジ記載の「複屈折ファイバを用いる磁気光学的電流検
出」。
− D.A.ベイン（D.A.Payne）他による量子エレクトロ
ンQE−18（1982）、477ページIEEE J.記載の「低及び
高複屈折光学的ファイバの開発」。
ンQE−18（1982）、477ページIEEE J.記載の「低及び
高複屈折光学的ファイバの開発」。
− J.N.ロス（J.N.Ross）による光学的及び量子エレク
トロニクス16号（1984）、455−461ページ記載の「幾何
学効果による低複屈折モノモード光ファイバにおける極
性の回転」。
トロニクス16号（1984）、455−461ページ記載の「幾何
学効果による低複屈折モノモード光ファイバにおける極
性の回転」。
従来型でない光学的検出素子によって、コンパクトな
設計と固有の電気的絶縁が提供される。更に、それら
は、混乱要素となる電気的、磁気的影響をあまり受ける
ことはない。このため、これらはGIS装置に使用するの
に適している。しかし、どのようにして光学的検出素子
をGIS装置内に都合よく集積するかはこれまでは明らか
になっていない。
設計と固有の電気的絶縁が提供される。更に、それら
は、混乱要素となる電気的、磁気的影響をあまり受ける
ことはない。このため、これらはGIS装置に使用するの
に適している。しかし、どのようにして光学的検出素子
をGIS装置内に都合よく集積するかはこれまでは明らか
になっていない。
（発明の概要） 従って本発明の目的は、従来型でない測定用変換器と
共に動作する最初に述べたタイプの新規な装置を提供す
ることである。
共に動作する最初に述べたタイプの新規な装置を提供す
ることである。
本発明によれば、この目的は、少なくとも３つの同一
の圧電検出素子のエレメントを有する光学的ファイバ電
圧変換器が設けられた場合に達成され、これらの圧電検
出素子のエレメントは、基本的に同一の角度にある密閉
容器内で、バスの軸からの内部半径R2に一致する距離で
構成される。
の圧電検出素子のエレメントを有する光学的ファイバ電
圧変換器が設けられた場合に達成され、これらの圧電検
出素子のエレメントは、基本的に同一の角度にある密閉
容器内で、バスの軸からの内部半径R2に一致する距離で
構成される。
本発明によるこの構成の利点は高い測定精度が保証さ
れることにあるが、その理由は、密閉容器に対するバス
の小さな変位（例えば、熱的変形）が都合よく平均化さ
れるからである。
れることにあるが、その理由は、密閉容器に対するバス
の小さな変位（例えば、熱的変形）が都合よく平均化さ
れるからである。
有利な一実施例によれば、上記の少なくとも３つの検
出素子のエレメントが、例えばアルミ製の独立した金属
リングに取り付けられ、このリングは密閉容器内に挿入
されうると共にその密閉容器と同じ寸法の内部半径を有
する。いわゆる分離リングは、金属リングとして特に適
している。これは、測定用の構成がモジュールであり、
既知の設計のGIS装置に何らの問題を生じることなく取
り付け可能であるという利点を有している。
出素子のエレメントが、例えばアルミ製の独立した金属
リングに取り付けられ、このリングは密閉容器内に挿入
されうると共にその密閉容器と同じ寸法の内部半径を有
する。いわゆる分離リングは、金属リングとして特に適
している。これは、測定用の構成がモジュールであり、
既知の設計のGIS装置に何らの問題を生じることなく取
り付け可能であるという利点を有している。
圧電検出素子のエレメントは、ディスクの形態を有す
ることが望ましく、その周囲にはグラスファイバが巻い
てある。この構成では、圧電物質の結晶配向は、ディス
クの垂直線（disk normal）に対して平行な１つの場の
成分のみがグラスファイバの長さを変化させるように固
定される。このディスクは水晶によって構成されること
が望ましく、２回対称旋光軸（２−fold axis of rotat
ion）はディスクの垂直線に対して平行である。この検
出素子は、その結果、密閉容器内部の放射状の場（fiel
d）の成分に対して最適化される。従って、電界強度と
検出素子の信号との間には、単純かつ十分定義された関
係が存在する。
ることが望ましく、その周囲にはグラスファイバが巻い
てある。この構成では、圧電物質の結晶配向は、ディス
クの垂直線（disk normal）に対して平行な１つの場の
成分のみがグラスファイバの長さを変化させるように固
定される。このディスクは水晶によって構成されること
が望ましく、２回対称旋光軸（２−fold axis of rotat
ion）はディスクの垂直線に対して平行である。この検
出素子は、その結果、密閉容器内部の放射状の場（fiel
d）の成分に対して最適化される。従って、電界強度と
検出素子の信号との間には、単純かつ十分定義された関
係が存在する。
発生する可能のある絶縁ガスの浸潤性のある分解しや
すい生成物から検出素子のエレメントを保護するため、
これらの検出素子のエレメントは保護物質によって取り
囲まれることが望ましい。
すい生成物から検出素子のエレメントを保護するため、
これらの検出素子のエレメントは保護物質によって取り
囲まれることが望ましい。
本発明の好適な実施例によれば、この目的のために水
晶のディスクとグラスファイバが管状の鎧装内パックさ
れ、これは粉末状のソーダ石灰で満たさる。HFを吸着す
る性質を有するAl2O3をこのソーダ石灰に更に付加する
ことが可能である。
晶のディスクとグラスファイバが管状の鎧装内パックさ
れ、これは粉末状のソーダ石灰で満たさる。HFを吸着す
る性質を有するAl2O3をこのソーダ石灰に更に付加する
ことが可能である。
もし、金属リングの外部表面に沿った溝の中の個々の
検出素子エレメントの間に位置するセクションがこのグ
ラスファイバに設ければ、これらのセクションは好まし
くない腐食から効果的に保護される。
検出素子エレメントの間に位置するセクションがこのグ
ラスファイバに設ければ、これらのセクションは好まし
くない腐食から効果的に保護される。
電流検出素子を金属リング内に追加して設けた実施例
が、特に好適である。この目的のため、検出素子のファ
イバが適当なプラスチック・コイルに巻かれるが、この
コイルは密閉容器の内部半径に基本的に一致する半径を
有する。前記のファイバは金属リング内に固定される。
適度な測定装置が、検出素子のファイバに照射されたレ
ーザ光の左回りに偏光された成分と右回りに偏光された
成分との間の位相差に基づいて電流を決定する。このよ
うにして非常にコンパクトな電圧と電流の測定用の構成
が入手可能になる。
が、特に好適である。この目的のため、検出素子のファ
イバが適当なプラスチック・コイルに巻かれるが、この
コイルは密閉容器の内部半径に基本的に一致する半径を
有する。前記のファイバは金属リング内に固定される。
適度な測定装置が、検出素子のファイバに照射されたレ
ーザ光の左回りに偏光された成分と右回りに偏光された
成分との間の位相差に基づいて電流を決定する。このよ
うにして非常にコンパクトな電圧と電流の測定用の構成
が入手可能になる。
もしも、ファラデー効果が偏光測定によって測定され
れば、光学的ファイバによる電流変換器に対する技術的
な要求は比較的小さい。
れば、光学的ファイバによる電流変換器に対する技術的
な要求は比較的小さい。
若干異なった実施例の場合、検出素子コイルを金属リ
ングの外側に設ける。反転した電流は従って金属リング
を流れることができないが、これは検出素子コイルの周
囲に流れなければならない。腐食の問題はこの方法で最
初から避けることが可能になる。
ングの外側に設ける。反転した電流は従って金属リング
を流れることができないが、これは検出素子コイルの周
囲に流れなければならない。腐食の問題はこの方法で最
初から避けることが可能になる。
その他の有利な実施例は、以下の特許請求の範囲の全
体から得ることができる。
体から得ることができる。
（実施例） 本発明のより完全な理解とその利点の多くは、添付図
面と関連して以下の詳細な説明を参照することにより、
容易によりよく理解することができる。
面と関連して以下の詳細な説明を参照することにより、
容易によりよく理解することができる。
図面全体を通して図面中で使用されている同一の参照
番号は同一または対応する部品を示し、特に本発明の好
適な実施例は、第１図と第２図に示されている。この実
施例の場合、電圧と電流の両方が検出される。
番号は同一または対応する部品を示し、特に本発明の好
適な実施例は、第１図と第２図に示されている。この実
施例の場合、電圧と電流の両方が検出される。
外部半径R1を有する電流搬送バス２は、軸１と同軸に
構成されている。軸１と同様に同軸である円筒形密閉容
器３によって、バス２が外部から隔離されている。これ
は所定の内部半径R2を有する。一般的にSF6である絶縁
ガス４はバス２と密閉容器３との間に隙間に充填されて
いる。
構成されている。軸１と同様に同軸である円筒形密閉容
器３によって、バス２が外部から隔離されている。これ
は所定の内部半径R2を有する。一般的にSF6である絶縁
ガス４はバス２と密閉容器３との間に隙間に充填されて
いる。
特に好適な実施例によれば、電流と電圧の測定に必要
な光学的検出素子を収容する金属リング５は、密閉容器
３の中に挿入される。これはアルミによって構成される
ことが望ましいが、その理由は、アルミは搬送が簡単
で、内部半径が大きくても取り付けが容易であるからで
ある。
な光学的検出素子を収容する金属リング５は、密閉容器
３の中に挿入される。これはアルミによって構成される
ことが望ましいが、その理由は、アルミは搬送が簡単
で、内部半径が大きくても取り付けが容易であるからで
ある。
３つの同一の圧電検出素子エレメント6a、6b、6cを電
圧測定用に設ける。検出素子エレメント6aは、第１図に
断面で示す。第２の検出素子エレメントは只図示するだ
けに止どめる。これらの検出素子エレメント6a、6b、6c
は、軸１から離れてある距離に構成され、この距離は基
本的に内部半径R2と一致する。本実施例では、これらの
検出素子エレメントは金属リング５に取り付ける。これ
らの検出素子エレメントは、互いに同じ角度、すなわち
本実施例では120゜ずつ離れている。
圧測定用に設ける。検出素子エレメント6aは、第１図に
断面で示す。第２の検出素子エレメントは只図示するだ
けに止どめる。これらの検出素子エレメント6a、6b、6c
は、軸１から離れてある距離に構成され、この距離は基
本的に内部半径R2と一致する。本実施例では、これらの
検出素子エレメントは金属リング５に取り付ける。これ
らの検出素子エレメントは、互いに同じ角度、すなわち
本実施例では120゜ずつ離れている。
これらの検出素子エレメント6a、6b、6cは、ディスク
13の形状を有することが好ましく、このディスクの周囲
にはグラスファイバ7aを巻く。このディスク13は、圧電
材料によって構成され、この材料の結晶配向は、ディス
クの垂直線と平行な電界の方向成分のみに外周の長さを
変化させるように固定される。したがって、これらの検
出素子エレメント6a、6b、6cは、半径方向（軸１に対し
て）のディスクの垂直線に向けなければならない。
13の形状を有することが好ましく、このディスクの周囲
にはグラスファイバ7aを巻く。このディスク13は、圧電
材料によって構成され、この材料の結晶配向は、ディス
クの垂直線と平行な電界の方向成分のみに外周の長さを
変化させるように固定される。したがって、これらの検
出素子エレメント6a、6b、6cは、半径方向（軸１に対し
て）のディスクの垂直線に向けなければならない。
もしディスク13が水晶によって構成されるならば、結
晶の２回対称旋光軸は、このディスクの垂直線と平行で
なければならない。
晶の２回対称旋光軸は、このディスクの垂直線と平行で
なければならない。
これらの検出素子エレメント6a、6b、6cは、直列に接
続される。一例として、この目的のためにはグラスファ
イバ7aは、３つの圧電ディスクに対して３つのセクショ
ンを形成する距離に固定される。これらの個々のディス
クの外周の長さの変化は、グラスファイバ7aの長さの変
化を意味する。測定装置8aによって、グラスファイバ7a
にレーザ光が接続され、交番電界Ｅによって生じる周期
的な位相のシフトを検出する。理想的な円筒型の対称性
が与えられた場合、交番電界Ｅと電圧Ｕとの間に以下の
関係を有することは周知である。
続される。一例として、この目的のためにはグラスファ
イバ7aは、３つの圧電ディスクに対して３つのセクショ
ンを形成する距離に固定される。これらの個々のディス
クの外周の長さの変化は、グラスファイバ7aの長さの変
化を意味する。測定装置8aによって、グラスファイバ7a
にレーザ光が接続され、交番電界Ｅによって生じる周期
的な位相のシフトを検出する。理想的な円筒型の対称性
が与えられた場合、交番電界Ｅと電圧Ｕとの間に以下の
関係を有することは周知である。
Ｅ＝U/R2ln（R2/R1） （Ｉ） Ｅは検出素子エレメントに関する電界（距離R2） Ｕはバスの電圧。
全ての検出素子エレメントが信号全体に同一の重み付
けを与えるために、これらのセンサは幾何的な寸法（デ
ィスクの直径、グラスファイバの巻数等）と結晶の配向
のいずれも同一でなければならない。
けを与えるために、これらのセンサは幾何的な寸法（デ
ィスクの直径、グラスファイバの巻数等）と結晶の配向
のいずれも同一でなければならない。
有利な実施例によれば、結合グラスファイバ7aは、金
属リング５の外面に沿った溝９中を１つの検出素子エレ
メントから隣の検出素子エレメントに導かれる。この方
法で、絶縁ガス４の浸潤性のある解離生成物による腐蝕
の影響を少なくすることができる。同様に、検出素子エ
レメントを適当な保護層10a、10b、10cで包み、これら
の検出素子エレメントを全ての可能性のある腐食からも
保護することは、価値のあることである。
属リング５の外面に沿った溝９中を１つの検出素子エレ
メントから隣の検出素子エレメントに導かれる。この方
法で、絶縁ガス４の浸潤性のある解離生成物による腐蝕
の影響を少なくすることができる。同様に、検出素子エ
レメントを適当な保護層10a、10b、10cで包み、これら
の検出素子エレメントを全ての可能性のある腐食からも
保護することは、価値のあることである。
絶縁ガスとしてのSF6をしようする場合、例えば、水
蒸気と結合して望ましくないフッ化水素酸の蒸気に変化
するSF4が分解しやすい生成物として発生する。この場
合、保護層10a、10b、10cは、特に水晶には不可欠であ
る。本発明の好適な実施例によれば、この目的のために
水晶ディスクとグラスファイバは、粉末のソーダ石灰を
充填した管状の鎧装中に納められる。ここでもし、HFの
蒸気がこの鎧装に浸透するならば、この蒸気はソーダ石
灰と反応しNaFが生成されるのは避けられない。さら
に、HFを吸着する特性を有するAl2O3をソーダ石灰に加
えることができる。
蒸気と結合して望ましくないフッ化水素酸の蒸気に変化
するSF4が分解しやすい生成物として発生する。この場
合、保護層10a、10b、10cは、特に水晶には不可欠であ
る。本発明の好適な実施例によれば、この目的のために
水晶ディスクとグラスファイバは、粉末のソーダ石灰を
充填した管状の鎧装中に納められる。ここでもし、HFの
蒸気がこの鎧装に浸透するならば、この蒸気はソーダ石
灰と反応しNaFが生成されるのは避けられない。さら
に、HFを吸着する特性を有するAl2O3をソーダ石灰に加
えることができる。
圧電検出素子エレメントによって電界を測定すること
自体は、最初に引用した欧州特許出願番号第0,316,619A
1号によって周知である。原理的には、ここで説明され
た全ての圧電センサは本発明に適している。しかし、全
ての板状およびディスク状検出素子エレメントは、グラ
スファイバと垂直に作用する場のみを検出することに優
位である。この種の検出素子エレメントは、半径方向の
長さが短く、密閉容器の内側の場の拡散を妨げないので
有利である。
自体は、最初に引用した欧州特許出願番号第0,316,619A
1号によって周知である。原理的には、ここで説明され
た全ての圧電センサは本発明に適している。しかし、全
ての板状およびディスク状検出素子エレメントは、グラ
スファイバと垂直に作用する場のみを検出することに優
位である。この種の検出素子エレメントは、半径方向の
長さが短く、密閉容器の内側の場の拡散を妨げないので
有利である。
本発明による構成の場合、有利な方法によって電流の
検出素子を別に集積することができる。ここでの基本的
な点は、実質的に空間要件または取り付けのコストを上
昇させないで光学的電流検出素子を同じ金属リングに収
容することができる。
検出素子を別に集積することができる。ここでの基本的
な点は、実質的に空間要件または取り付けのコストを上
昇させないで光学的電流検出素子を同じ金属リングに収
容することができる。
電流測定の場合、測定すべきバス電流が磁界を発生す
るという事実を使用し、検出素子のファイバに導かれる
レーザ光に対するファラデー効果によって動作する。こ
のファラデー効果は、導かれるレーザ光の右回りに偏光
された成分と左回りに偏光された成分との間の位相シフ
トδを発生することが周知で、以下の式で与えられる。
るという事実を使用し、検出素子のファイバに導かれる
レーザ光に対するファラデー効果によって動作する。こ
のファラデー効果は、導かれるレーザ光の右回りに偏光
された成分と左回りに偏光された成分との間の位相シフ
トδを発生することが周知で、以下の式で与えられる。
δ＝2VNI （II） ここで、Ｖはベルデ定数。
Ｎはバスの周囲に巻いた検出素子のファイバの数。
Ｉはバスの電流。
第１図はこの別の集積電流検出素子を示す。例えば正
確に巻数Ｎ＝３の検出素子のファイバ12がプラスチック
・コイル11に取り付けられる。この種の検出素子のコイ
ルは、基本的に巻線の正確な形状とバスに対するその位
置と無関係に電流測定を行う。断面から見れば、このプ
ラスチック・コイル11は、その縁で、正確に金属リング
５とぴったり合う。
確に巻数Ｎ＝３の検出素子のファイバ12がプラスチック
・コイル11に取り付けられる。この種の検出素子のコイ
ルは、基本的に巻線の正確な形状とバスに対するその位
置と無関係に電流測定を行う。断面から見れば、このプ
ラスチック・コイル11は、その縁で、正確に金属リング
５とぴったり合う。
必要なレーザ光は測定装置8bによって供給され、適当
なグラスファイバ7bによって検出素子のファイバに導か
れる（第２図）。好適な実施例によれば、測定装置8bは
旋光分析法によって偏光の旋光を評価する。このような
旋光分析測定装置の詳細は、最初に引用したA.パップ、
H.ハームスによる刊行物「磁気光学電流変成器」に見る
ことができる。
なグラスファイバ7bによって検出素子のファイバに導か
れる（第２図）。好適な実施例によれば、測定装置8bは
旋光分析法によって偏光の旋光を評価する。このような
旋光分析測定装置の詳細は、最初に引用したA.パップ、
H.ハームスによる刊行物「磁気光学電流変成器」に見る
ことができる。
検出素子のファイバを鏡の一端に設けることが有利で
あり、その結果グラスファイバをリードとして１本のみ
設けることが必要であり、レーザ光が検出素子のファイ
バを２回通過する（鏡までの往復）。レーザ光を供給す
るグラスファイバに接続し、またはこれから取り出すの
に適した構成は、それ自体非常によく知られている。
あり、その結果グラスファイバをリードとして１本のみ
設けることが必要であり、レーザ光が検出素子のファイ
バを２回通過する（鏡までの往復）。レーザ光を供給す
るグラスファイバに接続し、またはこれから取り出すの
に適した構成は、それ自体非常によく知られている。
旋光分析検出の代わりに、ザグナック干渉計の原理に
よる検出もまた適している。例えば、この種の電流変換
器は、最初に例示したスイス特許番号第CH659,329 A5
号によって周知である。検出素子のコイルに巻かれた検
出素子のファイバとは別に離して、これは、雑音のな
い、光ファイバ・リード、および位相シフトδを測定す
るための干渉検出（ヘテロダイン検出）用の測定装置に
よって構成される。
よる検出もまた適している。例えば、この種の電流変換
器は、最初に例示したスイス特許番号第CH659,329 A5
号によって周知である。検出素子のコイルに巻かれた検
出素子のファイバとは別に離して、これは、雑音のな
い、光ファイバ・リード、および位相シフトδを測定す
るための干渉検出（ヘテロダイン検出）用の測定装置に
よって構成される。
各光ファイバ電流変換器の中心部品は、検出素子のフ
ァイバであり、これは検出素子のコイルに巻かれる。こ
の中心部品は、定義された条件を正確に満たさなくては
ならない。特に、以下の種類は特に本発明の検出素子の
ファイバとして適する。
ァイバであり、これは検出素子のコイルに巻かれる。こ
の中心部品は、定義された条件を正確に満たさなくては
ならない。特に、以下の種類は特に本発明の検出素子の
ファイバとして適する。
− 低直線複屈折率を有するグラスファイバ（例えば、
最初に述べたR.C.ラシレイによる刊行物を参照のこ
と）。これはまず機械的に撚られ、次いでプラスチック
・コイルに粗く巻かれる。
最初に述べたR.C.ラシレイによる刊行物を参照のこ
と）。これはまず機械的に撚られ、次いでプラスチック
・コイルに粗く巻かれる。
− 高い固有の複屈折率を有するグラスファイバ（例え
ば、最初に取り上げたD.A.Payne等による業績を参照の
こと）。このグラスファイバの場合、直接複屈折率の光
軸はグラスファイバに沿って均一に回転する。このファ
イバはプラスチック・コイルに粗く巻かれる。
ば、最初に取り上げたD.A.Payne等による業績を参照の
こと）。このグラスファイバの場合、直接複屈折率の光
軸はグラスファイバに沿って均一に回転する。このファ
イバはプラスチック・コイルに粗く巻かれる。
− 光が螺旋状に導かれるグラスファイバ（例えば、最
初にのべたJ.N.ロスによる刊行物を参照のこと）。この
グラスファイバはプラスチック・コイルに一回巻かれ
る。
初にのべたJ.N.ロスによる刊行物を参照のこと）。この
グラスファイバはプラスチック・コイルに一回巻かれ
る。
電流測定の別の可能性が、例えば、F.マイスタ、A.ベ
ルソルド（F.Maystre、A.Bertholds）による刊行物によ
って周知のような、ファベリ・ペロー光ファイバ形式の
電流変換器を使用することによって示される（従来技術
に関する引例を参照のこと）。この種の電流変換器の特
徴は、バスの周囲を正確に一周し、約30゜の螺旋角度を
有する螺旋形式の検出素子のファイバにある。原則的
に、本実施例は通常の検出素子のコイルよりも軸方向に
多くの場所を取ることが明らかである。
ルソルド（F.Maystre、A.Bertholds）による刊行物によ
って周知のような、ファベリ・ペロー光ファイバ形式の
電流変換器を使用することによって示される（従来技術
に関する引例を参照のこと）。この種の電流変換器の特
徴は、バスの周囲を正確に一周し、約30゜の螺旋角度を
有する螺旋形式の検出素子のファイバにある。原則的
に、本実施例は通常の検出素子のコイルよりも軸方向に
多くの場所を取ることが明らかである。
本発明に適するがそれ自体は周知である電流変換器を
概観した後、さらに本発明の別の実施例を簡単に説明す
る。
概観した後、さらに本発明の別の実施例を簡単に説明す
る。
電流変換器は検出素子のファイバはプラスチック・コ
イルに無条件で巻く必要はなく、また金属リングすなわ
ち密閉容器内に収容する必要もない。ある環境では、密
閉容器の外側、すなわちこれの周囲に検出素子のファイ
バを巻くことも可能である。
イルに無条件で巻く必要はなく、また金属リングすなわ
ち密閉容器内に収容する必要もない。ある環境では、密
閉容器の外側、すなわちこれの周囲に検出素子のファイ
バを巻くことも可能である。
第３図は、対応する実施例を示す。検出素子のファイ
バ12は、検出素子のコイルに対して金属リング５の外側
に巻かれる。絶縁リング15が金属リング５と密閉容器３
との間に挿入される。さらに、少なくとも１つの導体14
が設けられ、これは検出素子のファイバ12の周囲の外側
に反転した電流を導く。この金属リング５は、信頼性の
ある電圧測定を維持するために適切な接続によってアー
ス電位に保つことが可能である。
バ12は、検出素子のコイルに対して金属リング５の外側
に巻かれる。絶縁リング15が金属リング５と密閉容器３
との間に挿入される。さらに、少なくとも１つの導体14
が設けられ、これは検出素子のファイバ12の周囲の外側
に反転した電流を導く。この金属リング５は、信頼性の
ある電圧測定を維持するために適切な接続によってアー
ス電位に保つことが可能である。
このようにして、絶縁ガスのいずれかの種類の浸潤性
のある分解生成物による浸蝕を検出素子のファイバが受
けることを最初から避けることができる。この実施例に
対する必須条件は、通常密閉容器に流れる反転した電流
は検出素子のコイルの内側を流れることはできないが、
適当な１つ以上の導体によって外側の周囲に導かれるこ
とである。
のある分解生成物による浸蝕を検出素子のファイバが受
けることを最初から避けることができる。この実施例に
対する必須条件は、通常密閉容器に流れる反転した電流
は検出素子のコイルの内側を流れることはできないが、
適当な１つ以上の導体によって外側の周囲に導かれるこ
とである。
独立した金属リングの代わりに、GIS装置のハウジン
グの既に存在する分離リングをまた本発明の目的のため
に変換することができる。この種の分離リングは、密閉
容器の個々の管の間の接続として必要である。
グの既に存在する分離リングをまた本発明の目的のため
に変換することができる。この種の分離リングは、密閉
容器の個々の管の間の接続として必要である。
以下に使用する圧電検出素子エレメントの数について
言及する。経済的な理由で、数は可能なかぎり少なくす
ることが望ましい。一般的に、120゜離して構成された
３つの検出素子エレメントで十分である。したがって、
このような実施例が特に好適である。しかし、もし検出
されるべきが比較的弱い場合、電圧変換器の感度は数を
増やすことによって改善することができる。例えば、研
究所用に６つの検出素子エレメントが使用されて成功し
た。
言及する。経済的な理由で、数は可能なかぎり少なくす
ることが望ましい。一般的に、120゜離して構成された
３つの検出素子エレメントで十分である。したがって、
このような実施例が特に好適である。しかし、もし検出
されるべきが比較的弱い場合、電圧変換器の感度は数を
増やすことによって改善することができる。例えば、研
究所用に６つの検出素子エレメントが使用されて成功し
た。
必要な冗長すなわち制限された誤差補正という観点か
ら、本発明は例えば、２つの電圧変換器と２つの電流変
換器によって構成することもできる。この場合、例え
ば、２つの電圧変換器の圧電検出素子エレメントはそれ
ぞれ３つあり、互いに60゜の角度で回転され、金属リン
グに取り付けることが好ましい。冗長要件によって決め
られるが、電子回路（測定装置）は、一重で（適切な補
足と共に）または同様に二重で実施することができる。
ら、本発明は例えば、２つの電圧変換器と２つの電流変
換器によって構成することもできる。この場合、例え
ば、２つの電圧変換器の圧電検出素子エレメントはそれ
ぞれ３つあり、互いに60゜の角度で回転され、金属リン
グに取り付けることが好ましい。冗長要件によって決め
られるが、電子回路（測定装置）は、一重で（適切な補
足と共に）または同様に二重で実施することができる。
最後に、本発明は、GIS装置中の電圧を監視し好まし
くは電流も監視し、非常にコンパクトな設計で、検出素
子システムの電気的絶縁が測定点と固有であり、電磁干
渉がなく、現在の信号通信システムと信号処理システム
との互換性が大きい構成を作り出すということができ
る。
くは電流も監視し、非常にコンパクトな設計で、検出素
子システムの電気的絶縁が測定点と固有であり、電磁干
渉がなく、現在の信号通信システムと信号処理システム
との互換性が大きい構成を作り出すということができ
る。
本発明の多くの変形と変更が可能であることが、上述
の技術に照らして明らかである。したがって、添付の請
求項の範囲から逸脱することなく、ここで特定して説明
した以外に本発明を実施することが可能であることを理
解しなければならない。
の技術に照らして明らかである。したがって、添付の請
求項の範囲から逸脱することなく、ここで特定して説明
した以外に本発明を実施することが可能であることを理
解しなければならない。
第１図は、電圧と電流を測定する装置全体の軸断面を示
す。 第２図は、電圧を測定するための装置の断面を示す。 第３図は、電流と電圧を測定するための装置の軸断面を
示し、この場合電流測定用の検出素子柱は密閉容器の外
に取り付けられている。 １……軸、２……バス、 ３……密閉容器、４……ガス、 ５……金属リング、 6a、6b、6c……検出素子エレメント、 7a、7b、7c……グラスファイバ、 8a、8b……測定装置、 ９……溝、 10a、10b、10c……保護層、 11……プラスチック・コイル、 12……検出素子のファイバ、 13……ディスク、14……導体、 15……絶縁リング。
す。 第２図は、電圧を測定するための装置の断面を示す。 第３図は、電流と電圧を測定するための装置の軸断面を
示し、この場合電流測定用の検出素子柱は密閉容器の外
に取り付けられている。 １……軸、２……バス、 ３……密閉容器、４……ガス、 ５……金属リング、 6a、6b、6c……検出素子エレメント、 7a、7b、7c……グラスファイバ、 8a、8b……測定装置、 ９……溝、 10a、10b、10c……保護層、 11……プラスチック・コイル、 12……検出素子のファイバ、 13……ディスク、14……導体、 15……絶縁リング。
フロントページの続き (72)発明者 ローラント シュティールリン スイス国 5722 グレーニッヒェン レ ールベール ４ (56)参考文献 特開 昭61−270667（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−176908（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190107（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 19/00 - 19/32 G01R 15/00 - 15/26
Claims (10)
- 【請求項１】所定の外側半径R1と第１の軸を有する電流
搬送バスは、所定の内側半径R2を有す円筒容器内に同軸
状に配置され、絶縁された相のバスを有するガス絶縁開
閉装置における電圧測定装置であって、前記電圧測定装
置は、 少なくとも３つの同じ圧電検出素子、その各々は、第２
の軸を有し、且つ、電界が前記第２の軸に沿って与えら
れる場合、その各々はその外側寸法を変化する圧電検出
素子と、 ある長さを有する少なくとも１つのガラスファイバー、
前記ガラスファイバーは前記圧電検出素子に巻かれて、
固定され、その結果前記圧電検出素子の前記外側寸法の
変化が前記少なくとも１つのガラスファイバーの前記長
さにおける変化を導くガラスファイバーと、 前記少なくとも１つのガラスファイバーの前記長さにお
ける変化を測定する手段を備え、 前記圧電検出素子は、前記内側半径R2に対応する前記第
１の軸から実質的に距離を有し、それにより、前記圧電
検出素子の各々は、前記第１の軸に関して半径方向に前
記第２の軸をもって向けられることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記少なくとも３つの圧電検出素子は、前
記容器に挿入される分離した金属リングの内側で、前記
第１の軸の周りに同じ角度距離で取り付けられることを
特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記圧電検出素子間にある前記ガラスファ
イバーの部分は、前記金属リングの外側表面に沿って溝
内に収容されていることを特徴とする請求項２に記載の
装置。 - 【請求項４】前記少なくとも３つの圧電検出素子の各々
は、ディスクに垂直な前記第２の軸を有するディスクの
形状を有し、前記ディスクは、前記第１の軸の円周に同
じ角度距離で配列されており、且つ 前記検出素子は圧電材料からなり、その結晶配向は、各
ディスクの第２の軸に平行な電界成分のみが前記少なく
とも１つのガラスファイバーの前記長さを変化させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】前記圧電材料は水晶であり、且つ 回転の二重軸は、前記第２の軸に平行であることを特徴
とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】丁度３つの圧電検出素子が、前記第１の軸
の円周上に同じ角度距離で配列されており、且つ 前記圧電検出素子は、直列に接続されていることを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】更に、前記電流搬送バスに流れる電流を測
定するための光ファイバー電流変換器を有し、前記電流
変換器は、前記電流搬送バスと同軸状に配置された複数
の捲線を有する検出ファイバーを有し、前記圧電検出素
子は、前記第１の軸の円周上に同一の角度距離で配列さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】前記電流変換器は、前記検出ファイバー内
に旋光分析的にファラデー効果を検出する測定装置を有
することを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】前記検出ファイバーはその外側上に前記容
器を囲み、 前記検出ファイバーは、前記検出ファイバーの両側上の
前記容器と接触する追加の導体によって、その外側上に
取り囲まれており、前記検出ファイバーの周りの前記容
器の外側に流れる逆電流を導くことを特徴とする請求項
７に記載の装置。 - 【請求項１０】前記検出ファイバーは、絶縁リングの周
りに巻かれた正確にＮ回（ただし、Ｎは正の整数であ
る）巻いた捲線を有することを特徴とする請求項７に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH3461/89-9 | 1989-09-25 | ||
| CH3461/89A CH678894A5 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191871A JPH03191871A (ja) | 1991-08-21 |
| JP2942334B2 true JP2942334B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=4256442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254983A Expired - Lifetime JP2942334B2 (ja) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | ガス絶縁開閉装置内の電圧測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136236A (ja) |
| JP (1) | JP2942334B2 (ja) |
| CH (1) | CH678894A5 (ja) |
| DE (1) | DE4025911C2 (ja) |
| IT (1) | IT1243036B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4114253A1 (de) * | 1991-05-02 | 1992-11-05 | Asea Brown Boveri | Faseroptischer sensor |
| DE4115370A1 (de) * | 1991-05-10 | 1992-11-26 | Asea Brown Boveri | Faseroptischer sensor |
| DE4128687A1 (de) * | 1991-08-29 | 1993-03-04 | Asea Brown Boveri | Faseroptischer sensor |
| FR2683912B1 (fr) * | 1991-11-18 | 1993-12-31 | Gec Alsthom Sa | Dispositif optique de mesure du courant dans une installation a enveloppe metallique a la terre. |
| DE4216152A1 (de) * | 1992-05-15 | 1993-11-18 | Asea Brown Boveri | Faseroptischer Sensor |
| DE4229449A1 (de) * | 1992-09-03 | 1994-03-10 | Abb Research Ltd | Faseroptischer Quarz-Spannungs-Sensor |
| JP3488565B2 (ja) * | 1996-01-22 | 2004-01-19 | 株式会社東芝 | 光応用測定装置とその製造方法 |
| DE19719970A1 (de) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Siemens Ag | Generator und Verfahren zur Messung einer Generatorspannung |
| DE19743658B4 (de) * | 1997-10-02 | 2007-02-08 | Abb Research Ltd. | Faseroptischer Spannungssensor |
| DE19802191B4 (de) * | 1998-01-16 | 2004-12-23 | Siemens Ag | Optischer Stromwandler mit einer Lichtwellenleiterwicklung und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE10005164A1 (de) * | 2000-02-08 | 2001-08-09 | Abb Research Ltd | Durchführung für eine Hochspannungseinrichtung |
| US6909586B2 (en) * | 2002-03-19 | 2005-06-21 | General Electric Company | Circuit breaker voltage sensing module |
| EP1710589A1 (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-11 | VA TECH Transmission & Distribution SA | Optical sensor arrangement for electrical switchgear |
| US7170277B2 (en) * | 2005-04-12 | 2007-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Shield for tester load boards |
| CN101617237A (zh) * | 2006-07-31 | 2009-12-30 | 尼克斯特法斯T&D公司 | 用于三相气体绝缘装置的传感器和传感方法 |
| EP2097758A2 (en) * | 2006-11-30 | 2009-09-09 | North Sensor A/S | Faraday effect current sensor |
| KR101489187B1 (ko) | 2007-12-21 | 2015-02-03 | 에이비비 리써치 리미티드 | 광 전류 센서를 갖는 가스로 절연된 개폐기 장치 |
| EP2148210A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-01-27 | PowerSense A/S | 3-phase Faraday optical current sensor assembly |
| WO2010012300A1 (en) | 2008-07-30 | 2010-02-04 | Abb Research Ltd | High voltage ac/dc or dc/ac converter station with fiberoptic current sensor |
| EP2308069B1 (en) | 2008-07-30 | 2015-04-15 | ABB Research Ltd. | Generator circuit breaker with fiber-optic current sensor |
| FR2950748B1 (fr) * | 2009-09-25 | 2012-12-28 | Areva T & D Sas | Enveloppe de conducteur electrique munie de capteurs de courant |
| CN102121948A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-07-13 | 国家电网公司 | 用于测量气体绝缘开关设备瞬态外壳电压的系统 |
| US9158054B2 (en) * | 2011-11-02 | 2015-10-13 | University Of South Carolina | Acousto-ultrasonic sensor |
| ES2767503T3 (es) | 2015-03-19 | 2020-06-17 | Abb Schweiz Ag | Conjunto de compartimento estanco al gas y sensor de voltaje óptico |
| CN113340357B (zh) * | 2021-07-05 | 2022-09-30 | 山东国稳电气有限公司 | 一种gis设备状态在线监测系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7312207A (ja) * | 1972-09-15 | 1974-03-19 | ||
| DE2325448B2 (de) * | 1973-05-17 | 1981-06-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Spannungswandler für gasisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen |
| DE2341073B2 (de) * | 1973-08-10 | 1980-01-10 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Meßeinrichtung für die Spannung in einer gekapselten Hochspannungsschaltanlage |
| DE2341074B2 (de) * | 1973-08-10 | 1976-10-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Messeinrichtung fuer die spannung zwischen einem innenleiter und dem aussenrohr einer gekapselten hochspannungsschaltanlage |
| CH627023A5 (ja) * | 1978-03-09 | 1981-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| DE3141325A1 (de) * | 1981-10-17 | 1983-04-28 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., 5401 Baden, Aargau | Verfahren zur strommessung an einem elektrischen leiter durch den faraday-effekt |
| CH663672A5 (de) * | 1982-06-25 | 1987-12-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Spannungswandler an einer metallgekapselten, isoliergasgefuellten hochspannungsschaltanlage. |
| DE3327917A1 (de) * | 1983-07-29 | 1985-02-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Messvorrichtung zur feststellung von teilentladungen innerhalb metallgekapselter, druckgasisolierter hochspannungsschaltanlagen |
| FR2613839B1 (fr) * | 1987-04-10 | 1990-11-16 | Alsthom | Procede de mise a jour du facteur d'echelle d'un appareil de mesure d'intensite d'un courant electrique alternatif par effet faraday |
| EP0316619B1 (de) * | 1987-11-05 | 1993-12-29 | Asea Brown Boveri Ag | Faseroptischer Sensor |
| EP0316635B1 (de) * | 1987-11-13 | 1994-09-21 | ABB Management AG | Faseroptischer Spannungssensor |
| EP0356670B1 (de) * | 1988-08-31 | 1993-10-06 | Asea Brown Boveri Ag | Faseroptischer Stromsensor |
-
1989
- 1989-09-25 CH CH3461/89A patent/CH678894A5/de not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-08-16 DE DE4025911A patent/DE4025911C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-19 US US07/584,715 patent/US5136236A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-24 IT IT02155490A patent/IT1243036B/it active IP Right Grant
- 1990-09-25 JP JP2254983A patent/JP2942334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| CH678894A5 (ja) | 1991-11-15 |
| JPH03191871A (ja) | 1991-08-21 |
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| DE4025911C2 (de) | 1999-08-05 |
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