JPH01123159A

JPH01123159A - 線路用検電装置

Info

Publication number: JPH01123159A
Application number: JP62281495A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kato; 和明加藤; Akemichi Okimoto; 沖本　明道; Toshihito Kunieda; 国枝　敏仁; Masaaki Kano; 加納　雅章
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1989-05-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的（産業上の利用分野）この発明は複数相で形成された交流電線路の各相導体に
流れる電流を検出することができる線路用検電装置に関
し、さらに詳しくは線路電流を発光ダイオードの発光強
度に変換して、線路電流を検出する方式の線路用検電装
置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）一般
に、電線路においてはその導体に流れる電流や電圧を測
定することにより、電線路への雷サージの侵入や相関短
絡や地絡を検出し、この検出された信号に基づいて、変
電所等で異常を判別して遮断器をトリップさせ、事故の
復旧を迅速に行うようにしている。線路電流を検出する
検電装置として、従来、第６図に示すように線路導体１
ａ〜ＩＣに変流器ＣＴを装着し、該変流器ＣＴにはダイ
オードブリッジよりなる整流回路２を接続し、該整流回
路２の出力側には発光ダイオードＬＥＤを接続していた
。そして、線路導体１ａ〜ＩＣに流れる電流が変化する
と整流回路２から発光ダイオードＬＥＤに流れる電流が
変化して、発光強度が変化し、この光エネルギーを光フ
アイバーケーブルを介して制御所へ導き、ここで電気信
号に変換増幅して線路導体１ａ〜ＩＣに流れる電流を検
出するようになっていた。

ところが、上記従来の検電装置は、発光ダイオードＬＥ
Ｄに流れる電流が例えば１ミリアンペア以下の微小電流
である場合には、第３図に示すように発光せず、かつ発
光開始から所定の領域では発光強度特性が非直線性を有
するため、線路電流の検出精度が低いという問題があっ
た。

この問題を解消するため、従来、第６図に示す検電装置
において、発光ダイオードＬＥＤに蓄電池Ｅから発光ダ
イオードＬＥＤにバイアス用の直流定電流を印加する装
置もあった。

ところが、この検電装置は、発光ダイオードＬＥＤにバ
イアス用直流電流が印加されるので、１ミリアンペア以
下の微小電流から発光が認められ、検出精度が向上する
反面、蓄電池Ｅを使用しているので、該蓄電池を充電す
る充電回路２１が必要となり、このため装置が大型化す
るばかりでなく、蓄電池等のメインテナンスが面倒であ
るという問題があった。

又、従来の検電装置として同じく第６図に示す検電装置
において、蓄電池方式以外に制御Ｂ所からリード線を経
て直流定電流を発光ダイオードＬＥＤに供給することも
考えられるが、設備が高騰するという問題があった。

上述の問題を解決するため、本願出願人は、最近第７図
に示すような検電装置を提案している。

この検電装置は、線路導体１ａ〜ＩＣに装着される第一
変流器ＣＴ１と、前記第一変流器ＣＴＩの出力側に接続
され、交流電流を直流電流に変換する第一整流回路２．
Ａと、前記第一整流回路２Ａの出力側に接続された発光
ダイオードＬＥＤと、前記線路導体１ａ〜ＩＣに装着さ
れた第二変流器Ｃ７０の出力側に接続され、交流電流を
バイアス用直流電流に変換する第二整流回路２Ｂと、前
記第二整流回路２Ｂの出力側に並列に接続された平滑コ
ンデンサＣ１と、前記第二整流回路２Ａの出力側に接続
され、前記発光ダイオードＬＥＤに所定値の直流バイア
ス電流を付与する定電流ダイオードＣＨＤと、前記定電
流ダイオードＣＲＤ及び発光ダイオードＬＥＤに並列に
接続され、かつ前記定電流ダイオードＣＲＤに電流制限
電圧を印加し、余剰電流をバイパスするバイパス用ダイ
オードＤ２とにより構成されている。

ところが、この検電装置は、後述する本発明の実施例の
作用の欄で詳述するように、線路電流を精度良く測定す
ることができるとともに、装置の小型化及びメインテナ
ンスの容易化を図ることができる反面、第一変流器ＣＴ
Ｉの交流電流を第一整流回路２Ａにより全波整流してお
り、かつ発光ダイオードＬＥＤが片極性のため、その出
力電流波形が第４図（ａ）に示すように全波整流波形（
半波整流回路を使用すると第４図（ｂ）に示すように半
波整流波形）となり、従って、各相にそれぞれ取着した
三つの電流検出装置の各出力電流から零相電流を求める
ことが非常に困難であるという問題があった。

この発明は上記の問題を解消するためになされたもので
あって、その目的は、メインテナンスを容易に行い、装
置の小型化、低コスト化を図り、線路電流を高精度に測
定することができるとともに、零相電流が検出可能な正
弦波の電流波形を発光ダイオードに供給し得る線路用検
電装置を提供することにある。

発明の構成（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解消するために、本発明では線路導体に
装着される変流器と、前記変流器の出力側に接続され、かつ線路電流により発
光する発光ダイオードと、前記変流器の出力側に接続され、交流電流をバイアス用
直流電流に変換する整流回路と、前記整流回路の出力側
に並列に接続された平滑用コンデンサと、前記整流回路の出力側に接続され、前記発光ダイオード
に所定値の直流バイアス電流を付与する定電流ダイオー
ドと、前記定電流ダイオード及び発光ダイオードに並列に接続
され、かつ前記定電流ダイオードに電流制限電圧を印加
し、余剰電流をバイパスするバイパス用ダイオードと、前記発光ダイオードの出力側と、前記変流器の出力側と
の間に接続された直流電流ブロック用のコンデンサと、同じ（前記発光ダイオードの出力端子と、前記バイパス
用ダイオードとの間に接続された交流電流ブロック用の
リアクトル又は抵抗とにより構成している。

（作用）本発明によれば、発光ダイオードに直流定電流がバイア
スとして印加されているので、該発光ダイオードに流れ
る電流が微小電流であっても発光するとともに、発光初
期の非直線性が改善される。

この結果、線路電流の検出精度が向上する。又、バイア
ス用電源回路は整流回路と定電流ダイオード、バイパス
用コンデンサ及びバイパス用ダイオードにより構成され
るので、蓄電池方式やリード線引き込み方式と比較して
、回路構成が簡素化され、検電装置の小型化が図られる
。

さらに、本発明は線路導体から変流器により発光ダイオ
ードに交流電流を流し、該発光ダイオードの出力端子に
直流電流ブロック用のコンデンサと交流電流ブロック用
のリアクトル又は抵抗を設けたので、発光ダイオードを
流れる電流波形が正弦波形となる。従って、三相導体か
ら得られた光信号を受光器から光ファイバーを介して制
御所に設置され、かつ光信号をそれぞれ電気信号に変換
するためのＯ／Ｅ変換器へ伝達し、さらに三相合成回路
に入力することにより、線路の零相電流が検出可能とな
る。

（実施例）以下、この発明を具体化した実施例を第１図〜第５図に
従って詳細に説明する。

この実施例では、三相の線路導体１ａ〜ＩＣに装着した
変流器ＣＴの出力端子には分圧比が例えば２０対１の絶
縁トランスＴＲが接続されている。

この絶縁トランスＴＲの出力端子には電流の大小に応じ
て発光強度が変化する発光ダイオードＬＥＤが接続され
ている。

前記絶縁トランスＴＲの出力端子と発光ダイオードＬＥ
Ｄとの間には、温度補償用のサーミスタＳＴが直列に接
続され、該サーミスタＳＴには抵抗Ｒ１が並列に接続さ
れている。さらに、前記絶縁トランスＴＲには前記発光
ダイオードＬＥＤに抵抗Ｒ２が並列に接続されていて、
前記サーミスタＳＴが温度降下により抵抗値が増大した
場合に、絶縁トランスＴＲからの電流を前記抵抗Ｒ２側
へバイパスさせるようにしている。

一方、前記変流器ＣＴにはバイアス用のダイオードブリ
ッジよりなる全波型の整流回路２が接続され、その整流
回路２の出力端子には、逆流防止用のダイオードＤ１を
介して定電流ダイオードＣＲＤが直列に接続され、該ダ
イオードＣＨＤは前記発光ダイオードＬＥＤのプラス側
に接続されている。又、前記整流回路２のプラス側とダ
イオードＤ１の間と、整流回路２のマイナス側との間に
は整流波形の交流分をバイパスするためのバイパス用コ
ンデンサＣ１が接続されている。さらに、前記ダイオー
ドＤ１、定電流ダイオードＣＲＤ及び発光ダイオードＬ
ＥＤに対し、前記定電流ダイオードＣＲＤに電流制限電
圧を印加し、かつ余剰電流をバイパスするためのダイオ
ードＤ２が並列に接続されている。

前記ダイオードＤ２と発光ダイオードＬＥＤの出力端子
との間には、第１図に示すように交流電流をブロックす
るための抵抗Ｒ３が直列に接続されるか、あるいは、第
５図に示すように抵抗Ｒ３に替えてリアクトルＬを接続
してもよい。又、発光ダイオードＬＥＤの出力端子と前
記絶縁トランスＴＲとの間には、直流電流をブロックす
るためのコンデンサＣ２が直列に接続されている。そし
て、発光ダイオードＬＥＤに流れる電流波形の交流分を
商用周波の線路電流と同様に第４図（ｃ）に示すように
正弦波形となるようにしている。

前記発光ダイオードＬＥＤの近傍にはそれと対応するよ
うに、受光器３が設置され、同受光器３から導出された
光ファイバー４の末端には、第２図に示すように、各相
の検電装置Ｓ−Ｓの発光ダイオードＬＥＤからの光信号
を、それぞれ電気信号に変換するための０／Ｅ変換器５
が接続されている。又、該変換器５には電気信号を増幅
し、かつ各線路導体１ａ〜ＩＣに対応して設けられた各
発光ダイオードＬＥＤのそれぞれの電流−出力特性を揃
えるための増幅器６が接続され、該増幅器６には、商用
周波以上の信号と直流分をカットするためのバンドパス
フィルター７が接続されている。さらに、前記バンドパ
スフィルター７から出力された電流信号は三相合成回路
８に入力されて、ここで零相電流が演算されローパスフ
ィルター９を経て出力される。又、前記バンドパスフィ
ルター７からそれぞれ出力された各相電流の出力端子１
０はＯＣＲ等の機器に接続されている。

次に、前記のように構成した線路用検電装置について、
その作用を説明する。

前記変流器ＣＴの二次電流は絶縁トランスＴＲによって
変流された後、サーミスタＳＴを経て発光ダイオードＬ
ＥＤに流れる。又、変流器ＣＴから出力された交流電流
は整流回路２により全波整流された後、平滑用コンデン
サＣ１により平滑化され、その後前記ダイオードＤ１を
経て定電流ダイオードＣＲＤに流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤには定電流ダイオードＣＨＤ側から一定の直流バイ
アス電流が印加される。この結果、発光ダイオードＬＥ
Ｄは第３図のグラフから明らかなように、微小電流でも
発光し、かつバイアス電流を加えたことにより、発光ダ
イオードＬＥＤに流れる電流に変化が生じた場合におけ
る発光強度の直線性が改善されるため、測定精度が向上
する。

又、この発明では発光ダイオードＬＥＤに直流バイアス
電流を印加するとともに、交流電流を流し、かつ発光ダ
イオードＬＥＤの出力側に前記直流電流ブロック用のコ
ンデンサＣ２と交流電流ブロック用の抵抗Ｒ３を設けた
ので、発光ダイオードＬＥ’Ｄの出力電流波形の交流分
が第４図（ｃ）に示すように線路の交流電流と同様に正
弦波形となる。

そして、発光ダイオードＬＥＤの光エネルギーは、受光
器３から光ファイバー４を通ってＯ／Ｅ変換器５へ入力
されて光エネルギーが電気信号に変換され、さらに、増
幅器６へ入って、増幅されるとともに、各発光ダイオー
ドＬＰ、Ｄの電流−発光強度特性が統一され、各相の線
路導体１ａ〜１ｃの電流に比例する電気信号がバンドパ
スフィルター７へ送られ、ここで商用周波成分のみに濾
過され、線路導体１ａ〜ＩＣに流れる電流に比例した電
気信号が出力され、さらに、三相合成回路８により零相
電流が演算出力される。

又、本発明実施例では発光ダイオードＬＥＤの駆動回路
の温度が上昇すると、サーミスタＳＴの抵抗が減少して
発光ダイオードＬＥＤに流れる電流が増大し、かつ抵抗
Ｒ２を流れるバイパス電流が減少するため、温度が上昇
すると発光強度が低下する特性を有する発光ダイオード
ＬＥＤの温度−発光強度特性が平均化され、温度変化に
対する線路電流の検出精度が向上する。

なお、この発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、次のように具体化してもよい。

（１）線路導体１ａ〜ＩＣに対して、前記変流器ＣＴと
は別の変流器を設け、この変流器から絶縁トランスを介
し、又は介せずして前記発光ダイオードＬＥＤに交流電
流を供給するようにすること。

（２）第１図に示す温度補償回路Ｔ　Ｉ（Ｃを構成する
抵抗Ｒ２に代えて、温度が上昇すると抵抗が増大する温
度補償用サーミスタを接続すること。

発明の効果以上詳述したように、本発明は線路電流を精度良く測定
することができるとともに、装置の小型化及びメインテ
ナンスの容易化を図ることができ、さらに、零相電流を
検出する装置に電気信号を出力して零相電流を検出する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した実施例を示す電気回路図、
第２図は零相電流検出装置の全体を示す路体回路図、第
３図は発光ダイオードの線路電流−発光強度特性を示す
グラフ、第４図は発光ダイオードに流れる電流波形を示
すグラフ、第５図は本発明の別例を示す部分回路図、第
６図及び第７図はそれぞれ従来例を示す電気回路図であ
る。１ａ〜ＩＣ・・・線路導体、２・・・整流回路、３・・
・受光器、４・・・光ファイバー、５・・・Ｏ／Ｅ変換
器、６・・・増幅器、７・・・コンデンサ、ｃ’ｒ・・
・変流器、ＬＥＤ・・・発光ダイオード、Ｃ１・・・平
滑用コンデンサ、Ｃ２・・・直流電流ブロック用コンデ
ンサ、Ｒ３・・・交流電流ブロック用抵抗、Ｌ・・・交
流電流ブロック用リアクトル。特許出願人　　　　　　　日本碍子　株式会社代理人　
　　　　　　　弁理士　　恩１）博宣第１図第４図蒔開１８〜１Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】１　線路導体（１ａ、１ｂ、１ｃ）に装着される変流器
（ＣＴ）と、前記変流器（ＣＴ）の出力側に接続され、かつ線路電流
により発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記変流器（ＣＴ）の出力側に接続され、交流電流をバ
イアス用直流電流に変換する整流回路（２）と、前記整流回路（２）の出力側に並列に接続された平滑用
コンデンサ（Ｃ１）と、前記整流回路（２）の出力側に接続され、前記発光ダイ
オード（ＬＥＤ）に所定値の直流バイアス電流を付与す
る定電流ダイオード（ＣＲＤ）と、前記定電流ダイオード（ＣＲＤ）及び発光ダイオード（
ＬＥＤ）に並列に接続され、かつ前記定電流ダイオード
（ＣＲＤ）に電流制限電圧を印加し、余剰電流をバイパ
スするバイパス用ダイオード（Ｄ２）と、前記発光ダイオード（ＬＥＤ）の出力側と、前記変流器
（ＣＴ）の出力側との間に接続された直流電流ブロック
用のコンデンサ（Ｃ２）と、同じく前記発光ダイオード
（ＬＥＤ）の出力側と、前記バイパス用ダイオード（Ｄ
２）との間に接続された交流電流ブロック用のリアクト
ル（Ｌ）又は抵抗（Ｒ３）とにより構成したことを特徴とする線路用検電装置。