JP6093308B2 - 交流または直流の送電システムおよび電圧を計測する方法 - Google Patents
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Description
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
第1の開端部においてハウジングに、第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
第1の光学レンズと光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
円偏光フィルタと光学的に連続して、ハウジングに受けられ、ハウジング内部に封入された結晶棒であって、電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
結晶棒と光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタであって、好ましくは結晶棒の誘導される光学軸に対して45度に方向付けされる、直線偏光フィルタと、
第2の開端部においてハウジングに、直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含む。電場の計測装置は、絶縁間隔の範囲内に第1の導電体に隣接して配置され、結晶棒と第1の導電体との間で第1の最小距離を規定し、結晶棒と第2の導電体との間で第2の最小距離を規定する。第2の最小距離は、第1の最小距離より少なくとも10倍大きく、例えば100倍、好ましくは1000倍、より好ましくは10000倍、最も好ましくは100000倍大きい。
ハウジングの第1の端部を封止するための第1の封止手段であって、第1の光学ファイバを受けるためのアパーチャを有する、第1の封止手段と、
ハウジングに対して第1の光学ファイバを固定するための第1の固定手段と、
第1の光学レンズに対して取り付けられていれるとともに、第1の固定手段を受けるのに適している第1の受け部と、
ハウジングに対して第2の光学ファイバを固定するための第2の固定手段と、
第2の光学レンズに対して取り付けられていれるとともに、第2の固定手段を受けるのに適している第2の受け部と、
ハウジングの第2の端部を封止するための第2の封止手段であって、第2の光学ファイバを受けるためのアパーチャを有する、第2の封止手段と、
それぞれが、ハウジングの第1および第2の端部に対して固定される第1および第2の蓋であって、それぞれ第1および第2の光学ファイバを受けるためのアパーチャを包含する第1および第2の蓋と、を含む。光学ファイバを固定するための固定手段と、固定手段を受けるため、光学レンズに取り付けられる受け部とを用いることにより、光学ファイバは、正確さの高い装置に近接しない場において光学的電圧センサを組み立てるときに、光学レンズに対して最適に位置取られ得る。これによると、光強度の損失は、ほとんど回避され得る。更に、封止手段および蓋は、ハウジングに入る湿気を妨げることで、全天候型の光学的電圧センサを成す。
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
第1の開端部においてハウジングに、第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
第1の光学レンズと光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
円偏光フィルタと光学的に連続して、ハウジングに受けられ、ハウジング内部に封入された結晶棒であって、遅延を起こすための電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
結晶棒と光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタと、
第2の開端部においてハウジングに、直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含む。この方法は、更に以下のステップを含む。すなわち、
結晶棒と第1の導電体との間で規定される第1の最小距離が、結晶棒と第2の導電体との間で規定される第2の最小距離より少なくとも10倍大きく、例えば100倍、好ましくは1000倍、より好ましくは10000倍、最も好ましくは100000倍大きいように、電場の計測装置を、絶縁間隔の範囲内に第1の導電体に隣接して配置するステップと、
光源が放出する光と光検知部が検知する光の間の相対的な遅延を検知するステップと、を含む。
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
第1の開端部においてハウジングに、第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
第1の光学レンズと光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
円偏光フィルタと光学的に連続して、ハウジングに受けられ、ハウジング内部に封入された結晶棒であって、遅延を起こすための電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
結晶棒と光学的に連続して、ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタと、
第2の開端部においてハウジングに、直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含む。電場の計測装置は、絶縁間隔の範囲内に第1の導電体に隣接して配置され、結晶棒と第1の導電体との間で第1の最小距離を規定し、結晶棒と第2の導電体との間で第2の最小距離を規定し、第2の最小距離は、第1の最小距離より少なくとも10倍大きく、例えば100倍、好ましくは1000倍、より好ましくは10000倍、最も好ましくは100000倍大きい。この方法が含むステップには、
光源が放出する光と光検知部が検知する光の間の相対的な遅延を検知するステップと、
相対的な遅延と、既知の電圧とに基づいて、調整定数を計算するステップと、
が存する。
Δφは光学軸に対する垂直および平行な直線偏光の間の位相の差であり、rは一次の電気光学係数であり、λは光の真空中の波長であり、そしてVは結晶に渡る電位である。既に円偏光である光は、これにより、電場の強さと方向に依存した更なる位相遅延を獲得する。この現象は、光の偏光状態を、長軸が図1Dと図1Eに示すように結晶の光学軸に対して45度か−45度のどちらかとなった楕円的にする(誘導される光学軸はy軸に沿って方向付けされる)。
図7は、第1の概念実証の実験結果を示している。x軸は(ボルト単位の)印加される電圧であり、y軸は計測結果を表す任意の値である。第1の実験において、センサはDISCOS(登録商標)光学モジュールと互換可能であるように構築されたが、これは本出願人の企業によって製造される、商業的に入手可能な電流計測モジュールである。そのため、電子計測ハードウェアは、ファイバ及びレンズと同じく、全て商業的に入手可能なものである。通常のDISCOS(登録商標)電流センサにおけるセンサの容器、電気光学ガラス棒、および偏光フィルタは、別の注文設計された電圧センサによって置き換えられた。
電圧領域:100V〜500000V。低い側の電圧は略1V程度に低くし得るが、これはセンサのどちらかの側面上に取り付けられる電極を要し、最大電圧を下げることとなる。
見積もりの精度:2%。光の強度の変化は、電流センサによって引き起こされるものと非常に類似している。その電子回路も非常に(又は殆ど厳密に)相似であり、このため、その精度は略同等であり得る。
導体の材料:好ましくはアルミニウム、銅、またはその他のいかなる導体材料。
動作温度:摂氏−40度から75度。
重量:〜500g。
期待させる耐久年数:50年。
12 光源
14 第1の光学ファイバ
16 ハウジング
18 第2の光学ファイバ
20 光検知器
22 第1のコリメータレンズ
24 第2のコリメータレンズ
26 円偏光板
28 電気光学結晶
30 直線偏光板
32 送電線
34 アース
36 プレート
38 ホルダ
40 スナップホルダ
42 スクリュホルダ
44 ねじ棒
45 ヒンジ
46 レセプタクル
48 ハンドル
50 スペーサ
52 延長部
54 伸張棒
56 高電圧鉄塔
58 絶縁体
60 ループ
62 台
64 開口部
66 固定部
68 棒
70 保持部
72 封止部
74 第1の固定具
76 第1の受け部
78 第2の受け部
80 第2の固定具
82 第2の封止部
84 第1の蓋
86 第2の蓋
88 羽根
90 溝
Claims (38)
- 第1の導電体と、第2の導電体と、前記第1の導電体と前記第2の導電体との間の絶縁間隔と、を含む交流または直流の送電システムであって、前記送電システムは更に、電場の計測装置を含み、前記電場の計測装置は、
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、前記第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
前記第1の開端部において前記ハウジングに、前記第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズと光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
前記円偏光フィルタと光学的に連続して、前記ハウジングに受けられ、内部に封入された結晶棒であって、電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
前記結晶棒と光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタと、
前記第2の開端部において前記ハウジングに、前記直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含み、
前記ハウジング内に連続的な光路が、導電性部材を含めずに、前記第1の光学ファイバから前記第1の光学レンズと前記円偏光フィルタと前記結晶棒と前記直線偏光フィルタと前記第2の光学レンズとを通して前記第2の光学ファイバにまで規定されており、
前記電場の計測装置は、前記絶縁間隔の範囲内に、前記第1の導電体に隣接して配置され、前記結晶棒と前記第1の導電体との間で第1の最小距離を規定し、前記結晶棒と前記第2の導電体との間で第2の最小距離を規定し、前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも10倍大きい、交流または直流の送電システム。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも100倍大きい
請求項1に記載の送電システム。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも1000倍大きい
請求項1に記載の送電システム。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも10000倍大きい
請求項1に記載の送電システム。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも100000倍大きい
請求項1に記載の送電システム。 - 請求項1から5のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第1の導電体は、架空線または架空線上に電気的に接続された金属体を含む、送電システム。
- 請求項1から6のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第2の導電体は、前記第1の導電体に対して絶縁されている金属体を含む、送電システム。
- 請求項1から7のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第2の導電体は、アースを構成する、送電システム。
- 請求項1から8のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記送電システムの前記第1の導電体は、0.1kVから1000kVの間の定格電圧を有する、送電システム。
- 請求項1から8のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記送電システムの前記第1の導電体は、1kVから500kVの間の定格電圧を有する、送電システム。
- 請求項1から8のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記送電システムの前記第1の導電体は、5kVから100kVの間の定格電圧を有する、送電システム。
- 請求項1から8のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記送電システムの前記第1の導電体は、10kVから50kVの間の定格電圧を有する、送電システム。
- 請求項1から12のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記結晶棒は、前記送電システムが定格電圧において稼働されているとき、1*104V/mから1.2*108V/mの間の有効な電場の強さにさらされている、送電システム。
- 請求項1から12のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記結晶棒は、前記送電システムが定格電圧において稼働されているとき、1*105V/mから1.2*107V/mの間の有効な電場の強さにさらされている、送電システム。
- 請求項1から14のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第1の最小距離は、0.1mmから100mmの間である、送電システム。
- 請求項1から14のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第1の最小距離は、1mmから10mmの間である、送電システム。
- 請求項1から16のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第2の最小距離は、0.1mから100mの間である、送電システム。
- 請求項1から16のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記第2の最小距離は、1mから10mの間である、送電システム。
- 請求項1から18のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記結晶棒を通る光路は、前記第1の導電体における電場に対して実質的に平行に向けられ、又は代わりに、前記結晶棒を通る光路は、前記第1の導電体における電場に対して実質的に垂直に向けられる、送電システム。
- 請求項1から19のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記円偏光フィルタは、4分の1波長板及び直線偏光板から成る、送電システム。
- 請求項1から20のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記結晶棒は、ポッケルス効果を示す、送電システム。
- 請求項1から20のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記結晶棒は、ポッケルス効果を示し、前記結晶棒がリン酸二重水素化カリウムから成る、送電システム。
- 請求項1から22のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記電場の計測装置は更に、
前記ハウジングの前記第1の開端部を封止するための第1の封止手段であって、前記第1の光学ファイバを受けるためのアパーチャを有する、第1の封止手段と、
前記ハウジングに対して前記第1の光学ファイバを固定するための第1の固定手段と、
前記第1の光学レンズに対して取り付けられていれるとともに、前記第1の固定手段を受けるのに適している第1の受け部と、
前記ハウジングに対して前記第2の光学ファイバを固定するための第2の固定手段と、
前記第2の光学レンズに対して取り付けられていれるとともに、前記第2の固定手段を受けるのに適している第2の受け部と、
前記ハウジングの前記第2の開端部を封止するための第2の封止手段であって、前記第2の光学ファイバを受けるためのアパーチャを有する第2の封止手段と、
それぞれが、前記ハウジングの前記第1および第2の開端部に対して固定される第1および第2の蓋であって、それぞれ前記第1および第2の光学ファイバを受けるためのアパーチャを包含する、第1および第2の蓋と、を含む送電システム。 - 請求項1から23のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記ハウジングは、プラスチックなどの高分子材料から成る、送電システム。
- 第1の導電体の、絶縁間隔によって前記第1の導電体から間隔を隔てられた第2の導電体に対する電圧を計測する方法であって、前記方法は、電場の計測装置を提供するステップを含み、前記電場の計測装置は、
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、前記第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
前記第1の開端部において前記ハウジングに、前記第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズと光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
前記円偏光フィルタと光学的に連続して、前記ハウジングに受けられ、前記ハウジング内部に封入された結晶棒であって、電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
前記結晶棒と光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタと、
前記第2の開端部において前記ハウジングに、前記直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含み、
前記ハウジング内に連続的な光路が、導電性部材を含めずに、前記第1の光学ファイバから前記第1の光学レンズと前記円偏光フィルタと前記結晶棒と前記直線偏光フィルタと前記第2の光学レンズとを通して前記第2の光学ファイバにまで規定されており、
前記方法は、更に以下のステップを含む、すなわち、
前記結晶棒と前記第1の導電体との間で規定される第1の最小距離が、前記結晶棒と前記第2の導電体との間で規定される第2の最小距離より少なくとも10倍大きいように、前記電場の計測装置を、前記絶縁間隔の範囲内に前記第1の導電体に隣接して配置するステップと、
前記光源が放射する光と前記光検知部が検知する光の間の相対的な遅延を検知するステップと、を含む、方法。 - 前記第1の最小距離は、前記第2の最小距離より少なくとも100倍大きい
請求項25に記載の方法。 - 前記第1の最小距離は、前記第2の最小距離より少なくとも1000倍大きい
請求項25に記載の方法。 - 前記第1の最小距離は、前記第2の最小距離より少なくとも10000倍大きい
請求項25に記載の方法。 - 前記第1の最小距離は、前記第2の最小距離より少なくとも100000倍大きい
請求項25に記載の方法。 - 送電システムに包含される電場の計測装置を調整する方法であって、前記送電システムは、既知の電圧を有する第1の導電体と、別の既知の電圧を有する第2の導電体と、前記第1の導電体と前記第2の導電体との間の絶縁間隔と、を含み、前記電場の計測装置は、
誘電性の材料から成り、第1の開端部と、前記第1の開端部と対向する第2の開端部とを規定するハウジングと、
光源に接続されている第1の光学ファイバと、
前記第1の開端部において前記ハウジングに、前記第1の光学ファイバと光学的に連続して備え付けられている第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズと光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる円偏光フィルタと、
前記円偏光フィルタと光学的に連続して、前記ハウジングに受けられ、前記ハウジング内部に封入された結晶棒であって、電気光学特性を有する材料から成る、結晶棒と、
前記結晶棒と光学的に連続して、前記ハウジングに備え付けられる直線偏光フィルタと、
前記第2の開端部において前記ハウジングに、前記直線偏光フィルタと光学的に連続して備え付けられる第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズと光学的に連続する第2の光学ファイバであって、光検知部に接続されている、第2の光学ファイバと、を含み、
前記ハウジング内に連続的な光路が、導電性部材を含めずに、前記第1の光学ファイバから前記第1の光学レンズと前記円偏光フィルタと前記結晶棒と前記直線偏光フィルタと前記第2の光学レンズとを通して前記第2の光学ファイバにまで規定されており、
前記電場の計測装置は、前記絶縁間隔の範囲内に前記第1の導電体に隣接して配置され、前記結晶棒と前記第1の導電体との間で第1の最小距離を規定し、前記結晶棒と前記第2の導電体との間で第2の最小距離を規定し、前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも10倍大きく、
前記方法が含むステップには、
前記光源が放射する光と前記光検知部が検知する光の間の相対的な遅延を検知するステップと、
前記相対的な遅延と、前記既知の電圧とに基づいて、調整定数を計算するステップと、
が存する方法。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも100倍大きい
請求項30に記載の方法。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも1000倍大きい
請求項30に記載の方法。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも10000倍大きい
請求項30に記載の方法。 - 前記第2の最小距離は、前記第1の最小距離より少なくとも100000倍大きい
請求項30に記載の方法。 - 請求項1から24のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記絶縁間隔は、気体で絶縁された空間を構成する、送電システム。
- 請求項1から24のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記絶縁間隔は、N2によって満たされた、気体で絶縁された空間を構成する、送電システム。
- 請求項1から24のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記絶縁間隔は、SF6によって満たされた、気体で絶縁された空間を構成する、送電システム。
- 請求項1から24のいずれか一つに記載の送電システムであって、前記絶縁間隔は、大気気体によって満たされた、気体で絶縁された空間を構成する、送電システム。
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