JP6726033B2

JP6726033B2 - 電流検出装置

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Publication number: JP6726033B2
Application number: JP2016110274A
Authority: JP
Inventors: 敏昭吉浦
Original assignee: 九電テクノシステムズ株式会社
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: JP2017215245A

Description

この発明は、電力ケーブル（送電線、配電線及び屋内配線）や電気機器で発生している微小な電流変化を検出することのできる電流検出装置に関するものであり、電力ケーブルや電気機器を停電することなく接地線に流れる放電電流に基づいて、電力ケーブルや電気機器内部で発生している部分放電を検出する診断装置に好適に利用される。

本出願人は、特許文献１（特開２０１５−２３０２８９号公報）に開示されているとおり、活線状態で電力ケーブル又は電気機器の絶縁劣化を診断することができ、かつ、部分放電箇所が電力ケーブルのどこで発生しているかを特定又は電気機器のどの辺で発生しているかを区別することのできる絶縁劣化診断装置及び方法を開発した。
この絶縁劣化診断装置は、電力ケーブル(4)の一端側及び他端側の遮蔽層に接続されている接地線(5)及び(6)に流れる一端側電流検出値及び他端側電流検出値を所定時間毎に記録し、その記録、電力ケーブル(4)の両端間の距離及び電流伝搬速度に基づいて部分放電が発生している箇所の位置を計算し表示するものである。
そして、部分放電が発生している箇所の位置を正確に計算するためには、一端側電流及び他端側電流の微小な変化を検出することが必要である。

絶縁劣化診断に用いる電流検出器としては、特許文献２（特許第４５９２５９２号公報）に記載されているように、環状に形成され接地線(5)が貫通するコア(8)と出力巻線(9a)からなる変流器(7a)が用いられている（段落００２５及び図３参照）。
また、特許文献３（特許第５０８３３２１号公報）や特許文献４（特許第５７５６９６６号公報）に記載されているように、ファラデー効果を利用した光ファイバ電流センサも知られている。

特開２０１５−２３０２８９号公報特許第４５９２５９２号公報特許第５０８３３２１号公報特許第５７５６９６６号公報

しかし、コアと出力巻線からなる変流器は、コアの磁気飽和や残留磁気の影響を受け、部分放電に伴う電流の微小な変化を良好に検出できないという問題があり、光ファイバ電流センサは磁気飽和や残留磁気の影響は受けないものの、電流の微小な変化を検出できるほど測定精度が高くないという問題があった。
本発明は、光ファイバ電流センサを用いて電流の微小な変化を検出できる電流検出装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の電流検出装置は、所定波長の光を出射する光源と、偏光分離プリズムと、第２ファラデー回転子と、偏光分離部と、第１ファラデー回転子と、被測定電流が流れている導体の外周に周回設置され、前記偏光分離プリズム、前記第２ファラデー回転子、前記偏光分離部及び前記第１ファラデー回転子を通過した直線偏光が入射される一端及び入射した前記直線偏光を反射する他端を有するセンサ用光ファイバと、該センサ用光ファイバの一端から出射され、前記第１ファラデー回転子、前記偏光分離部及び前記第２ファラデー回転子を通過し、前記偏光分離プリズムで反射した常光線を受光して第１の信号に変換する第１光電変換素子と、前記センサ用光ファイバの一端から出射され、前記第１ファラデー回転子を通過し、前記偏光分離部で分離された異常光線を受光して第２の信号に変換する第２光電変換素子と、前記第１の信号及び前記第２の信号を処理する信号処理回路を備える電流検出装置であって、
前記信号処理回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号を減算増幅する差動増幅回路と、差動増幅回路の出力値をＰ、センサ用光ファイバの巻数をｎ[回]、ベルデ定数をＶ[ｒａｄ／Ａ]、所定の定数をＲとしたとき次式によって被測定電流値Ｉ[Ａ]を演算する電流演算回路を備えていることを特徴とする。
Ｉ＝Ｐ／（ｎ×Ｖ×Ｒ）

請求項１に係る発明の電流検出装置によれば、停電させることなく活線状態で電力ケーブルや電気機器に流れる電流の微小な変化を検出できる。
そのため、電力ケーブルや電気機器内部における絶縁劣化状態を常時監視することができるとともに、電力ケーブルや電気機器の交換や修理すべき箇所についての情報を随時得ることができる。

光ファイバ電流センサ回路の概略図。電流比例データ処理回路の概略図。ファラデー回転角θとＰｘ、Ｐｙとの関係を示す説明図。部分放電相検出装置の概略図。部分放電箇所の位置を求めるための構成を示す図。

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

実施例１の電流検出装置は、図１にその概略を示す光ファイバ電流センサ回路と、図２にその概略を示す電流比例データ処理回路とからなっている。
このうち、光ファイバ電流センサ回路は、センサ用光ファイバ１と、光回路部２と、光電変換部３を備えている。

センサ用光ファイバ１は鉛ガラスファイバで構成され、被測定電流Ｉが流れている導体４の外周に周回設置される。
センサ用光ファイバ１の一端５からは直線偏光ＬＩが入射され、他端６で反射された直線偏光ＬＲが一端５から出射して光回路部２に入射するようになっている。
そのため、センサ用光ファイバ１の他端６には直線偏光ＬＩを反射する反射材７が設けてある。

光回路部２は、光電変換部３から出射される直線偏光ＬＩを第１光ファイバ８によって導光し、偏光分離器９、レンズ１０及び第１ファラデー回転子１１を介してセンサ用光ファイバ１に入射させる。
また、センサ用光ファイバ１の一端５から出射される直線偏光ＬＲを第１ファラデー回転子１１及びレンズ１０を介して偏光分離器９に入射させ、直線偏光ＬＲを常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２に分離して、それぞれを第１光ファイバ８と第２光ファイバ１２により伝播し、光電変換部３に送光する。

第１光ファイバ８は、偏波面保存ファイバで構成され、一端面が偏光分離器９の近傍又は偏光分離器９と接するように配置される。
また、第２光ファイバ１２は、シングルモード光ファイバやマルチモード光ファイバ、又は偏波面保持ファイバなどで構成され、一端面が偏光分離器９の近傍又は偏光分離器９と接するように配置される。

偏光分離器９は、複屈折素子から構成されており、直線偏光が結晶軸と直交に入射したときには直線偏光をそのまま透過し、直線偏光が結晶軸に沿って入射したときには直線偏光を平行移動させて出射させる、偏光分離素子としての機能を備える。
そして、直交する二面以外の偏光面で入射した直線偏光は、それぞれのベクトル成分に光強度が分離され、常光線はそのまま透過され、異常光線は平行移動して出射される。
したがって、偏光分離器９は、センサ用光ファイバ１からの直線偏光ＬＲを、相互に直交する常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２とに分離するとともに、光電変換部３から出射される直線偏光ＬＩを透過させる機能を有する。

レンズ１０は、単一のレンズで構成され、偏光分離器９と第１ファラデー回転子１１との間に設置され、各結像点が、センサ用光ファイバ１の一端５と、第１光ファイバ８の一端面の各コアに設定される。
また、センサ用光ファイバ１の一端５と第１光ファイバ８の一端面は、それぞれの光軸と直交している。

第１ファラデー回転子１１は、外周に永久磁石１１Ｍが設けられた光透過型の光学素子であり、ビスマス置換型ガーネット単結晶で形成され、センサ用光ファイバ１の一端５の近傍に設けられ、入射する直線偏光ＬＩと、反射した直線偏光ＬＲの偏光面を磁気飽和によるファラデー回転角分だけ回転させる。
したがって、第１ファラデー回転子１１を透過する前の直線偏光ＬＩの偏光面と、第１ファラデー回転子１１を透過した後の直線偏光ＬＲの偏光面は、被測定電流Ｉの影響を受けない場合、前記ファラデー回転角の２倍回転し、合計で４５°回転する。
このように、直線偏光の偏光面を４５°回転する目的は、偏光分離器９において、直線偏光ＬＲを常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２に分離して、常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２によって直線偏光ＬＩ又はＬＲのファラデー回転角を求め、ファラデー回転角から被測定電流Ｉの値を算出するためである。

光電変換部３は、光源１３と、レンズ１４と、偏光分離プリズム１５と、第１光電変換素子１６と、第２光電変換素子１７と、第２ファラデー回転子１８とを備えている。
そして、光源１３から出射される所定波長λの光をレンズ１４、偏光分離プリズム１５及び第２ファラデー回転子１８を介して第１光ファイバ８に入射させる。
また、第１光ファイバ８から出射される常光線Ｌ１を、第２ファラデー回転子１８を介して偏光分離プリズム１５で反射させ、第１光電変換素子１６に入射させるとともに、第２光ファイバ１２から出射される異常光線Ｌ２を第２光電変換素子１７に入射させる。

光源１３は、半導体レーザー、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、ＡＳＥ光源などで構成され、所定波長λの光を出射させる。
レンズ１４は光源１３と偏光分離プリズム１５との間に設置され、光源１３から出射される光を結合させて偏光分離プリズム１５に入射させる。
偏光分離プリズム１５は、光源１３から出射された光を直線偏光化させるとともに、第１光ファイバ８からの出射光である常光線Ｌ１を、第１光電変換素子１６へと反射させる。
第１光電変換素子１６及び第２光電変換素子１７は、フォトダイオードなどで構成され、それぞれ常光線Ｌ１及び異常光線Ｌ２を受光して電気信号に変換する。

第２ファラデー回転子１８は、外周に永久磁石１８Ｍが設けられた光透過型の光学素子であり、ビスマス置換型ガーネット単結晶で形成され、第１光ファイバ８と偏光分離プリズム１５との間に設置されて入射する直線偏光を４５°回転させる。
このように、直線偏光を４５°回転させる第２ファラデー回転子１８を設けたのは、順方向の直線偏光ＬＩの偏光面に対し、戻ってくる逆方向の直線偏光Ｌ１の偏光面を９０°回転させることで、直線偏光Ｌ１を偏光分離プリズム１５で全て反射させて第１光電変換素子１６に入射させるためである。

次に、電流比例データ処理回路は図２に示すように、光ファイバ電流センサ回路の第１光電変換素子１６及び第２光電変換素子１７から得られる出力を電圧に変換する第１高速オペアンプ２１及び第２高速オペアンプ２２、第１高速オペアンプ２１及び第２高速オペアンプ２２の出力電圧を増幅する第１増幅器２３及び第２増幅器２４、第１増幅器２３及び第２増幅器２４の両出力を減算する差動回路２５、差動回路２５の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６、Ａ／Ｄ変換器２６から出力される電流比例データに所定の演算を施すとともに演算された電流データを記憶する電流データ演算器２７、並びに電流データ演算器２７に記憶されている電流データを適宜表示する表示器２８を備えている。
ここで、電流比例データに施す所定の演算の詳細については後述するが、電流値をＩ[Ａ]、電流比例データをＰ、センサ用光ファイバ１の巻数をｎ[回]、ベルデ定数をＶ[ｒａｄ／Ａ]、所定の定数をＲとしたとき、Ｉ＝Ｐ／（ｎ×Ｖ×Ｒ）の式で表される。

まず、ファラデー効果を利用した光ファイバ電流センサにおける電流の大きさを求める方法について説明する。
ファラデー回転角θ[ｒａｄ]と導体４に流れている電流Ｉ[Ａ]との関係は式（１）で表される。
θ＝ｎ×Ｖ×Ｉ・・・・・（１）
ここで、ｎ[回]はセンサ用光ファイバ１の巻数、Ｖ[ｒａｄ／Ａ]はベルデ定数である。
常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２の強度を、それぞれＰｘ、Ｐｙ、ファラデー回転角の反時計回りを正とすると、図３に示すように、次の関係式（２）及び（３）が成り立つ。
Ｐｘ／ｒ＝ｃｏｓ（π／４−θ）・・・（２）
Ｐｙ／ｒ＝ｓｉｎ（π／４−θ）・・・（３）
式（２）及び（３）を展開すると、それぞれ式（４）及び（５）となる。
Ｐｘ／ｒ＝ｃｏｓπ／４×ｃｏｓθ＋ｓｉｎπ／４×ｓｉｎθ・・・（４）
Ｐｙ／ｒ＝ｓｉｎπ／４×ｃｏｓθ−ｃｏｓπ／４×ｓｉｎθ・・・（５）
式（４）と（５）の和及び差をとると、ｓｉｎπ／４＝ｃｏｓπ／４＝２^1/2／２なので、式（６）及び（７）となる。
（Ｐｘ＋Ｐｙ）／ｒ＝２^1/2×ｃｏｓθ・・・（６）
（Ｐｘ−Ｐｙ）／ｒ＝２^1/2×ｓｉｎθ・・・（７）
式（７）の両辺を式（６）の両辺で除すると式（８）となる。
（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ・・・（８）

ファラデー回転角θが小さい場合（実施例１では±π／９０[ｒａｄ]の範囲内である場合）、ｔａｎθ＝θとしても差し支えないので、式（８）は式（９）となる。
θ＝（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）・・・・（９）
よって、式（１）及び式（９）から式（１０）が導き出せる。
Ｉ＝（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）／（ｎ×Ｖ）・・・（１０）
ここで、（ｎ×Ｖ）は装置構成及びセンサ用光ファイバ１の材質等で決まる定数であるので、ＰｘとＰｙ、すなわち常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２の強度が正確に測定できれば、導体４に流れる電流を正確に測定できることになる。

ところが、常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２の強度測定に際しては、様々な要因によるノイズの影響を受けるため、Ｐｘ＋Ｐｙの値にはそのノイズに伴う測定値が加算されるとともに、（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）の除算をアナログ回路で実現するとノイズが大きいため、除算の値が不正確なものとなる。
これに対して、Ｐｘ−Ｐｙの値は、両者に共通するノイズの影響が打ち消されるため、比較的正確な値を得ることができる。
そして、さらに考察を進めたところ、ファラデー回転角θが小さい場合には、Ｐｘ＋Ｐｙの値はほとんど変化しないことが分かった。
すなわち、Ｐｘ＋Ｐｙ＝Ｑ（定数、例えば２^1/2＝１．４１４２）とすることにより、式（１１）を用いることで導体４に流れる電流を正確に測定できることが分かった。
Ｉ＝（Ｐｘ−Ｐｙ）／（ｎ×Ｖ×Ｑ）・・・・（１１）

図２に示す電流比例データ処理回路の電流データ演算器２７においては、光ファイバ電流センサ回路の構成や、第１高速オペアンプ２１及び第２高速オペアンプ２２、第１増幅器２３及び第２増幅器２４、差動回路２５並びにＡ／Ｄ変換器２６（以下「差動増幅回路」という。）の増幅率や変換レート等を考慮して、差動増幅回路の出力値、すなわち電流比例データをＰとしたとき、式（１１）における定数Ｑを修正して定数Ｒを用い、式（１２）の演算を行うことによって導体４に流れる電流値Ｉ[Ａ]を求める。
Ｉ＝Ｐ／（ｎ×Ｖ×Ｒ）・・・・（１２）
ここで、ｎ×Ｖ×Ｒは、いずれも予め設定可能な数値となっているので、電流比例データＰを予め設定される数値で割るだけという非常に単純な演算を施すことによって、導体４に流れる電流値Ｉ[Ａ]を求めることができる。

実施例２は、実施例１の電流検出装置を利用して、複数相の送電線又は配線のどの相に部分放電が発生しているかを検出するための部分放電相検出装置である。
実施例２の部分放電相検出装置は、図４にその概略を示すとおり、３相の送電線におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各接地線に実施例１の光ファイバ電流センサ回路と、電流比例データ処理回路の第１高速オペアンプ２１、第２高速オペアンプ２２、第１増幅器２３、第２増幅器２４、差動回路２５及び部分放電相検出回路を備えている。

部分放電相検出回路を説明するため、以下では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に設置されている差動回路２５を、それぞれＵ相作動回路２５Ｕ、Ｖ相作動回路２５Ｖ及びＷ相作動回路２５Ｗという。
部分放電相検出回路は、Ｕ相作動回路２５Ｕ及びＶ相作動回路２５Ｖの両出力を減算するＵ−Ｖ差分回路３１u-v、Ｖ相作動回路２５Ｖ及びＷ相作動回路２５Ｗの両出力を減算するＶ−Ｗ差分回路３１v-w並びにＷ相作動回路及びＵ相作動回路２５Ｕの両出力を減算するＷ−Ｕ差分回路３１w-uを備えるとともに、Ｕ−Ｖ差分回路３１u-v、Ｖ−Ｗ差分回路３１v-w及びＷ−Ｕ差分回路３１w-uの各出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２、３３、３４と、Ａ／Ｄ変換器３２、３３、３４の各出力データを加算し２０〜３０ミリ秒（以下「ｍｓ」と記載する。）分記憶する零相電流データメモリ３５と、同じくＡ／Ｄ変換器３２、３３、３４の各出力データを加算し状態変化を検出するため一時的に記憶する零相電流データ一時記憶用メモリ３６と、Ａ／Ｄ変換器３２の出力データを２０〜３０ｍｓ分記憶するＵ−Ｖ相間反転合成データメモリ３７u-vと、Ａ／Ｄ変換器３３の出力データを２０〜３０ｍｓ分記憶するＷ−Ｕ相間反転合成データメモリ３７w-uと、Ａ／Ｄ変換器３４の出力データを２０〜３０ｍｓ分記憶するＶ−Ｗ相間反転合成データメモリ３７v-wと、各相間反転合成データメモリに記憶されているデータに基づいて部分放電の有無及びＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれの相に部分放電が発生しているかを判定し報知する部分放電相判定報知器３８を備えている。

部分放電相判定報知器における部分放電の有無及びＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれの相に部分放電が発生しているかについての判定は、まず、各相間反転合成データメモリに記憶されているデータ中の１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ帯域において、それぞれ部分放電の特徴（立上り急峻性・電流の大きさ・波形等のいずれか一つ又は複数）を有する全ての波形データ（以下「部分放電波形データ」という。）について、各部分放電波形データの発生時刻を部分放電検出部によって検出する。時刻情報には、有線又は無線で受信した時刻を用いるか、電流センサが近く同期して計測出来る場合には計測開始からの経過時間を用いる。
その結果、いずれのデータ中にも部分放電波形データが含まれていない場合、部分放電なしと判定する。
また、１つのデータ中のみから部分放電波形データが検出された時又は３つのデータ中から同一時刻（誤差幅を含む）に発生した部分放電波形データが検出された場合、部分放電相なしと判定する。なぜなら、いずれかの相に本当に部分放電が発生していれば、２つの差分回路の出力データに影響を及ぼすので、上記のような場合ノイズによる誤検出である可能性が高いためである。
そして、２つのデータ中のみから同一時刻（誤差幅を含む）に発生した部分放電波形データが検出された場合、その共通する相を部分放電相と判定する。例えば、Ｕ−Ｖ相間反転合成データメモリ３７u-vとＷ−Ｕ相間反転合成データメモリ３７w-uに記憶されているデータ中のみから同一時刻に発生した放電波形データが検出された場合、Ｕ相において部分放電が発生していると判定する。

実施例１の電流検出装置及び実施例２の部分放電相検出装置に関する変形例を列記する。
（１）実施例１の電流検出装置は図１に示す構成となっているが、特許文献３（特許第５０８３３２１号公報）の図１に示されるように、センサ用光ファイバ１の他端６で直線偏光ＬＩが一部透過するようにして、他端６から常光線Ｌ１を導光しても良い。
また、特許文献３の図３に示されるように、センサ用光ファイバ１の他端６から導出した直線偏光ＬＩを偏光分離器で常光線Ｌ１と異常光線Ｌ２に分離しても良い。
要するに、センサ用光ファイバを通過した直線偏光ＬＩを常光線と異常光線に分離して受光し、光電変換できるようになっていれば良い。
（２）実施例１の電流比例データ処理回路は、第１光電変換素子１６及び第２光電変換素子１７から得られる出力を電圧に変換する第１高速オペアンプ２１及び第２高速オペアンプ２２、第１高速オペアンプ２１及び第２高速オペアンプ２２の出力電圧を増幅する第１増幅器２３及び第２増幅器２４、第１増幅器２３及び第２増幅器２４の両出力を減算する差動回路２５、差動回路２５の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６を備える構成となっていたが、第１光電変換素子１６及び第２光電変換素子１７から得られる出力を適宜増幅し差分をデジタルデータ化できれば、増幅やＡ／Ｄ変換の順序は適宜変更しても良い。

（３）実施例２の部分放電相検出装置は、系統解析用に使用するための零相電流データメモリ３５を備え、事故点標定に使用するための零相電流データ一時記憶用メモリ３６を備えていたが、系統解析を行う必要がない場合零相電流データメモリ３５は不要であり、事故点標定を行う必要がない場合零相電流データ一時記憶用メモリ３６は設けなくても良い。
（４）実施例２の部分放電相検出装置は、Ｕ−Ｖ差分回路３１u-v、Ｖ−Ｗ差分回路３１v-w並びにＷ−Ｕ差分回路３１w-uを備えるとともに、Ｕ−Ｖ差分回路３１u-v、Ｖ−Ｗ差分回路３１v-w及びＷ−Ｕ差分回路３１w-uの各出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２、３３、３４を備える構成となっていたが、Ａ／Ｄ変換器３２、３３、３４は、Ｕ−Ｖ差分回路３１u-v、Ｖ−Ｗ差分回路３１v-w並びにＷ−Ｕ差分回路３１w-uの前に配置しても良い。
要するに、各相の差動増幅回路の出力値若しくは電流演算回路の被測定電流値に基づいて、Ｕ−Ｖ相間、Ｖ−Ｗ相間及びＷ−Ｕ相間における各出力値若しくは各被測定電流値の差に対応するＵ−Ｖ相間反転合成データ、Ｖ−Ｗ相間反転合成データ及びＷ−Ｕ相間反転合成データを記憶できるようになっていれば良い。

（５）実施例２の部分放電相検出装置についての説明では、部分放電波形データの発生時刻を検出するとしたが、各相間反転合成データメモリに記録されるデータの部分放電発生帯域（１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）について、狭帯域（１００ｋＨｚ程度）のバンドパスフィルターを複数用いて、複数種類のデータを抽出し、フィルター後の各波形データについて、部分放電検出処理を実施するとより良い。
そうすることにより、部分放電周波数帯域も判明するため、複数の相間における部分放電波形データを検出するに際して、発生時刻だけでなく発生周波数帯域も用いることができる。
また、狭帯域のバンドパスフィルターにより抽出された波形データを部分放電検出に使用することによりＳ／Ｎも改善する。
（６）実施例２の部分放電相検出装置は、部分放電の有無及び部分放電が発生している相を判定するものであったが、特許文献１（特開２０１５−２３０２８９号公報）に開示されている技術を組み合わせることで、部分放電がどの辺で発生しているかを計算することができる。
すなわち、図５に示すように電力ケーブル４４の両端に一端側子局４１と他端側子局４２を設置し、所定時間毎に一端側及び他端側における各相接地線４５、４６に流れる電流データに基づいて、部分放電相の情報及び部分放電波形データの発生時刻・周波数帯域・極性を記録する。
その記録情報を親局３において解析すれば、部分放電の有無及び部分放電が発生している相の情報だけでなく、部分放電箇所の位置を表示することができる。
具体的な手法は特許文献１に詳述されているが、簡単に説明すると、部分放電が発生している相について、一端側子局４１で検出した部分放電波形の立ち上り時刻をＴ1、他端側子局４２で検出した部分放電波形の立ち上り時刻をＴ2、電力ケーブル４４の両端間の距離をＬ12、電力ケーブル４４の両端間の電流伝搬速度をｖ、一端側子局４１から部分放電箇所までの距離Ｌｘとすれば、次式の演算によってＬｘを求めることができる。
Ｌｘ＝{ｖ×(Ｔ1−Ｔ2)＋Ｌ12}÷２

１センサ用光ファイバ２光回路部３光電変換部
４導体５一端６他端７反射材
８第１光ファイバ９偏光分離器１０レンズ
１１第１ファラデー回転子１１Ｍ永久磁石１２第２光ファイバ
１３光源１４レンズ１５偏光分離プリズム
１６第１光電変換素子１７第２光電変換素子
１８第２ファラデー回転子１８Ｍ永久磁石
２１第１高速オペアンプ２２第２高速オペアンプ
２３第１増幅器２４第２増幅器２５差動回路
２５ＵＵ相作動回路２５ＶＶ相作動回路２５ＷＷ相作動回路
２６Ａ／Ｄ変換器２７電流データ演算器２８表示器
３１u-v Ｕ−Ｖ差分回路３１v-w Ｖ−Ｗ差分回路
３１w-u Ｗ−Ｕ差分回路３２、３３、３４Ａ／Ｄ変換器
３５零相電流データメモリ３６零相電流データ一時記憶用メモリ
３７u-v Ｕ−Ｖ相間反転合成データメモリ
３７v-w Ｖ−Ｗ相間反転合成データメモリ
３７w-u Ｗ−Ｕ相間反転合成データメモリ３８部分放電相判定報知器
４１一端側子局４２他端側子局４３親局
４４電力ケーブル４５、４６接地線
Ｉ被測定電流、電流値ＬＩ、ＬＲ直線偏光
Ｌ１常光線Ｌ２異常光線ｎセンサ用光ファイバ１の巻数
Ｐ電流比例データＱ、Ｒ定数Ｖベルデ定数

Claims

所定波長の光を出射する光源と、偏光分離プリズムと、第２ファラデー回転子と、偏光分離部と、第１ファラデー回転子と、被測定電流が流れている導体の外周に周回設置され、前記偏光分離プリズム、前記第２ファラデー回転子、前記偏光分離部及び前記第１ファラデー回転子を通過した直線偏光が入射される一端及び入射した前記直線偏光を反射する他端を有するセンサ用光ファイバと、該センサ用光ファイバの一端から出射され、前記第１ファラデー回転子、前記偏光分離部及び前記第２ファラデー回転子を通過し、前記偏光分離プリズムで反射した常光線を受光して第１の信号に変換する第１光電変換素子と、前記センサ用光ファイバの一端から出射され、前記第１ファラデー回転子を通過し、前記偏光分離部で分離された異常光線を受光して第２の信号に変換する第２光電変換素子と、前記第１の信号及び前記第２の信号を処理する信号処理回路を備える電流検出装置であって、
前記信号処理回路は、
前記第１の信号及び前記第２の信号を減算増幅する差動増幅回路と、
差動増幅回路の出力値をＰ、センサ用光ファイバの巻数をｎ[回]、ベルデ定数をＶ[ｒａｄ／Ａ]、所定の定数をＲとしたとき次式によって被測定電流の大きさＩ[Ａ]を演算する電流演算回路を備えている
Ｉ＝Ｐ／（ｎ×Ｖ×Ｒ）
ことを特徴とする電流検出装置。