JPH0513275B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は複数地点例えば配電線各部の電流また
は電圧などを経済的かつ高信頼度で測定できる光
センサと光フアイバを利用した計測方法に関する
ものである。

（従来技術およびその問題点） 光が入射されるフアラデイ効果素子やポツケル
ス効果素子所謂光センサに、測定電流による磁界
や対地電圧による電界を作用させ、これによる偏
光面の回転にもとづき入射光量に対する出射光量
の変化を生じさせて、電流や電圧を計測する方法
はよく知られている。またこれら光センサへの光
の入出射に当つて、高い電気絶縁性を有する光フ
アイバを用いることにより、従来の変流器や変圧
器などによる測定に比べて、安全かつ経済的に高
電圧回路の電流または電圧などを測定しうる、す
ぐれた利点があることも公知である。

しかし従来の光センサと光フアイバの組合せに
より、複数地点の電流電圧を測定する場合、第１
図に示すように測定箇所にそれぞれ設けた光セン
サ１₁，１₂，１₃……１_oに、それぞれ独立に光の
入出射用光フアイバ２₁，２₂，２₃……２_oを設け
て測定する方法がとられている。しかしこれでは
測定箇所が多くなればなる程、光フアイバ線路の
数が多くなる。その結果測定箇所の多い配電系統
即ち画的な拡がりをもち、しかも多数の区分開閉
器や変圧器を有する配電系統において、需用家サ
ービスの向上や肌理の細かい運営管理上要求され
る、故障区間の迅速な検出による迅速な事故復旧
のための、区分開閉器における電流、電圧などの
測定、更には質のよい電力供給のための、各変圧
器設置点その他における電圧の測定に適用した場
合経済性が大きく損われることになる。従つて前
記の如きすぐれた利点を有するにもかかわらず適
用は難しい。

本発明は複数地点における電流、電圧などを、
各光センサに共通の１本の光フアイバ線路を用い
て、経済的かつ高感度、高信頼度で計測しうる方
法を提供し、肌理の細かい配電系統の運用などを
可能にしたものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明の特徴とするところは次の点にある。そ
の第１は第２図、第３図に示すように、フアラデ
イ効果素子３やポツケル効果素子４などの一端面
に偏光子５を設け、他端面に反射鏡６を設けた点
にある。そして光フアイバ７からの光をレンズ８
により平行光線として、偏光子５を通過させるこ
とにより直線偏光したのち、これを反射鏡６に反
射させて再び偏光子５を通過させて光フアイバ７
に戻す。そしてこれにより光信号の入出射が効果
素子の一端面のみにおいて行われるようにすると
同時に、光信号に対して２回の効果が作用される
ようにした点にある。なお第２図、第３図におい
て９ａはコイル、９は変流器、１０は分圧用コン
デンサである。第２には第４図に示すように各測
定点に設けた光センサ１₁，１₂，１₃……１_oのそ
れぞれに１本の光フアイバ線路７と光分岐結合器
１１₁，１１₂，１１₃……１１_o、例えば第５図の
ように主光フアイバ路１１ａと枝光フアイバ１１
ｂとからなる、所謂光フアイバ形光分岐結合器１
１を用いて光を入射させる。そして前記したよう
に偏光子５を通過したのち、反射鏡６により再び
偏光子５を通過して出射した光を、光分岐結合器
１１₁，１１₂，１１₃……１１_oと光フアイバ線路
７により計測部１２に戻すようにしたものであ
る。また更に送信光信号として一定レベルの光パ
ルス列を用い、かつ光パルス信号の発信間隔を第
６図のように測定すべき電流電圧波形を再現しう
るサンプリング間隔Ｔに選定した点にある。

このようにすれば第７図ｂのように、時刻t₁に
おいて１個の光パルス信号p₁が、計測部１２から
発信されて光フアイバ線路７に送りこまれたと
き、各光センサ１₁，１₂，１₃……１_oからの反射
光パルス信号は第７図ｃに示すp₁₁，p₁₂，p₁₃……
p_1oのように、計測部１２から各光センサ１₁，１
_２，１₃……１_oまでの光フアイバ線路７（光分岐
結合器１１₁，１１₂，１１₃……を含む）の往復
距離l₁，l₂，l₃，……１_o（第７図ａ参照）によつ
て定まる時間τ₁，τ₂，τ₃，……τ_o後に帰来する。
また第７図ｄのように時刻t₂において発射された
光パルス信号p₂にもとづき、各光センサ１₁，１
_２，１₃……１_oからの反射光パルス信号は、第７
図ｅのp₂₁，p₂₂，……p_2oのように上記した光パル
ス信号p₁にもとづく反射光パルス信号p₁₁，p₁₂，
p₁₃……p_1oより、サンプリング間隔Ｔだけ遅れて
計測部１２に帰来する。以下第７図ｆの時刻t₃に
おける発射光パルスp₃により、p₂₁，p₂₂……p_2oよ
りサンプリング間隔Ｔだけ遅れて、第７図ｇの反
射光パルス信号p₃₁，p₃₂……p_3oが帰来し、第７図
ｈの時刻t_oにおける発射光パルスp_oにより、第７
図ｉのように反射光パルス信号p_o1，p_o2，p_o3……
p_ooが帰来する。しかも各光センサ１₁，１₂，１₃
……１_oに入射した光パルス信号p₁，p₂，p₃，…
…p_oは、入射時点における測定点の電流または電
圧の瞬時値に対応した効果を受けてレベルを変化
する。従つて第７図ｃ，ｅ，ｇのように各反射光
パルス信号は、電流または電圧の瞬時値に対応し
た光レベルをもつ。そこで例えばアドレスを指定
してメモリの異なる領域に、各光センサ１₁，１
_２，１₃……１_o毎の反射光パルス信号を、電流ま
たは電圧の１サイクル分記憶したのち順次読出し
て、例えば第１メモリ領域により第７図ｊの波形
を得たのちエンベローブをとるように処理するこ
とにより、光センサ１₁の設置点の電流または電
圧波形を再現でき、これから電流または電圧の実
効値などを計測することができる。また同様に他
の光センサ設置点の電流、電圧値を知りうる。

（実施例） 第８図は配電線各部の電圧測定に適用した本発
明の一実施例図であつて、図において１₁，１₂，
１₃……１_oは光センサで、第２図により前記した
ように一端に偏光子５をもち、他端に反射鏡６を
もつフアラデイ効果素子４などからなる。１３は
配電線、９は電流検出用の変流器であつて、その
検出電流はフアラデイ効果素子４のコイル９ａに
加えられる。７は各センサ共通の１本の光フアイ
バ線路、１１₁，１１₂，１１₃……１１_oは光分岐
結合器であつて、光フアイバ線路７に送りこまれ
た光パルス信号をそれぞれ分岐して、光センサ１
_１，１₂，１₃……１_oに加える。１４は光分岐結合
器、１２は計測部、１５は同期信号発生器、１６
はパルスレーザ光発振器であつて、例えば電流値
を電気角30°間隔でサンプリングしようとする場
合には、50Hz地域では600パルス／秒（１サイク
ル分12パルス）で発振して、前記第７図ｂ，ｄ，
ｆ……に示す光パルス信号p₁，p₂，p₃……p_oを光
フアイバ線路７に加える。１７は光受信器であつ
て、光分岐結合器１４によつて得られた第７図
ｃ，ｅ，ｇ……の反射光パルス信号p₁₁，p₁₂，…
…p_1o、p₂₁，p₂₂，……p_2o、p₃₁，p₃₂，……p_3o…
…を電気信号に変換する。１８はメモリであつ
て、前記同期信号発生器１６の出力クロツク信号
により、パルスレーザ光発振器１６のパルス発振
に同期してアドレスが指定され、第１メモリ領域
に光センサ１₁からの反射光パルス信号p₁₁，p₁₂，
p₁₃……p_1oをメモリし、第２メモリ領域には光セ
ンサ１₂からの反射光パルス信号p₂₁，p₂₂，p₂₃…
…p_2oをメモリする要領で、各光センサ毎の反射
光パルス信号群を異なるメモリ領域にメモリす
る。１９はカウンタであつて、測定すべき電流の
１サイクル内に発振されるパルス数、例えば前記
したように12個分だけ同期信号発生器１５の出力
パルスを計数すると、読出信号をメモリ１８に加
えて、第７図ｉのように読出す。２０は波形処理
回路であつて、メモリ１８から読出された信号を
受けて第７図ｊに示す各測定点の電流波形に相当
する波形を再現する。２１は電流の実効値の演算
回路、２２はプリンタである。

（発明の効果） 以上のように本発明では光センサの一端に偏光
子を他端に反射鏡を設けて、光センサ内において
光を往復させるようにしているので、感度を２倍
にでき高感度の測定が可能である。また１個の偏
光子を偏光子と検光子に供用できるので、光セン
サが安価となる。また更に本発明では反射鏡によ
り光センサの一端において入出射させており、し
かも計測部と各光センサまでの光フアイバ線路の
距離の差にもとづく、光パルス信号の伝送遅延差
を利用して測定点を識別しているので、１本の光
フアイバ線路によつて電流または電圧の測定が可
能となる。また光フアイバ線路は雑音信号の影響
を受けにくいので、経済的かつ高感度しかも高い
信頼度をもつて測定が可能となるもので、特に配
電線における各部の光センサによる電流または電
圧の測定など、多地点の測定にとつて極めて有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光センサと光フアイバによる測定方法
の説明図、第２図、第３図は本発明に使用される
光センサの一実施例図、第４図は本発明の計測原
理の説明図、第５図は光分岐結合器の一例を示す
図、第６図は発射光パルス信号の説明図、第７図
は本発明の動作説明用光パルス信号図、第８図は
本発明の一実施例図である。 １₁，１₂，１₃〜１_o……光センサ、２₁，２₂，
２₃〜２_o……光入出射用光フアイバ、３……フア
ラデイ効果素子、４……ポツケル効果素子、５…
…偏光子、６……反射鏡、７……光フアイバ線
路、８……レンズ、９ａ……コイル、９……変流
器、１０……分圧用コンデンサ、１１₁，１１₂，
１１₃〜１１_oおよび１４……光分岐結合器、１２
……計測部、１３……配電線、１５……同期信号
発生器、１６……パルスレーザ光発振器、１７…
…光受信器、１８……メモリ、１９……カウン
タ、２０……波形処理回路、２１……電流の実効
値演算回路、２２……プリンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光の通過方向の一端に偏光子を有し、他端に
   反射鏡を設けて、偏光子側の一端面から光を入出
   射するように形成した光センサを各測定地点毎に
   配置してこれを１本の光フアイバ線路にそれぞれ
   分岐接続すると共に、送信側から光パルス信号を
   所定の時間間隔で順次上記光フアイバ線路に入射
   させ、これにもとづく各光センサからの受信反射
   パルス信号が送受信側と各光センサとの間の距離
   にもとづく遅延時間差をもつて受信され、かつ各
   反射光パルス信号のレベルが各光センサ設置点の
   電流または電圧に対応したレベルとなることを利
   用して、各測定地点毎の電流または電圧を識別し
   て測定することを特徴とする光センサによる多地
   点の電流または電圧の測定方法。