JPH0650780Y2 - 磁気光学式電流測定装置 - Google Patents
磁気光学式電流測定装置Info
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- JPH0650780Y2 JPH0650780Y2 JP1993049123U JP4912393U JPH0650780Y2 JP H0650780 Y2 JPH0650780 Y2 JP H0650780Y2 JP 1993049123 U JP1993049123 U JP 1993049123U JP 4912393 U JP4912393 U JP 4912393U JP H0650780 Y2 JPH0650780 Y2 JP H0650780Y2
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- Japan
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- polarized light
- low
- current
- light source
- magneto
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- 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
- G01R15/247—Details of the circuitry or construction of devices covered by G01R15/241 - G01R15/246
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、一般に、インターフ
ェイスとして使用され、高圧送電線の電流を測定するた
めにフアラデー効果を用いる磁気光学式電流センサ手段
を備えた磁気光学式電流測定装置に関するものである。
もう少し詳しく説明すれば、この考案は、光の透過、Ｌ
ＥＤ発光効率またはＰＩＮダイオードの放射感度に低周
波による変化が無い、発光の強さに一定で効果的な直流
成分を確保する自己較正帰還制御回路に関する。光の強
さの直流成分が一定であると、交流成分は直線領域の導
体電流に正比例し、これにより電流センサ手段を較正す
る。
ェイスとして使用され、高圧送電線の電流を測定するた
めにフアラデー効果を用いる磁気光学式電流センサ手段
を備えた磁気光学式電流測定装置に関するものである。
もう少し詳しく説明すれば、この考案は、光の透過、Ｌ
ＥＤ発光効率またはＰＩＮダイオードの放射感度に低周
波による変化が無い、発光の強さに一定で効果的な直流
成分を確保する自己較正帰還制御回路に関する。光の強
さの直流成分が一定であると、交流成分は直線領域の導
体電流に正比例し、これにより電流センサ手段を較正す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ技術の応用に共通の要件は、
温度変化、エージング（経時変化）および放射感度の影
響を最少にするためにＬＥＤ光源を安定化させることで
ある。多くの用途において、これを達成するために、制
御信号を使用する帰還回路を付加し、不所望な回路特性
に由来し得るドリフトを補償している。
温度変化、エージング（経時変化）および放射感度の影
響を最少にするためにＬＥＤ光源を安定化させることで
ある。多くの用途において、これを達成するために、制
御信号を使用する帰還回路を付加し、不所望な回路特性
に由来し得るドリフトを補償している。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】この考案の目的は、高
圧送電線に磁気光学式電流センサ手段と一緒に使用する
ための磁気光学式電流測定装置を提供することである。
圧送電線に磁気光学式電流センサ手段と一緒に使用する
ための磁気光学式電流測定装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的に鑑み、この考
案は、光の強さが低周波変動を受け易い較正式被偏光光
源と、この被偏光光源から到来して通過する被偏光光の
偏光角を、通電導体に流れる電流の変化に応答して磁気
的に変調することにより、前記電流を測定するために配
置された磁気光学式電流センサ手段と、この磁気光学式
電流センサ手段に接続され、変調された被偏光光を有効
な電気信号に変換するための回路手段と、この回路手段
の出力側に接続され、前記電気信号の前記光の強さの低
周波変動に関連付けられた部分を前記回路手段から抽出
するための低域フィルタ手段とを備えている。
案は、光の強さが低周波変動を受け易い較正式被偏光光
源と、この被偏光光源から到来して通過する被偏光光の
偏光角を、通電導体に流れる電流の変化に応答して磁気
的に変調することにより、前記電流を測定するために配
置された磁気光学式電流センサ手段と、この磁気光学式
電流センサ手段に接続され、変調された被偏光光を有効
な電気信号に変換するための回路手段と、この回路手段
の出力側に接続され、前記電気信号の前記光の強さの低
周波変動に関連付けられた部分を前記回路手段から抽出
するための低域フィルタ手段とを備えている。
【０００５】
【作用】この考案によれば、電子インターフェイスによ
り信号の前置増幅前に光検出器の出力から全ての直流成
分を実質的に除く磁気光学電流センサを安定化さしかつ
較正するための閉帰還ループ系が提供される。直流成分
を除くと、インターフェイスに出力信号を被較正信号に
変換させる。この被較正信号は広いダイナミック・レン
ジおよび優れた時間的かつ熱的安定性を有し、大抵の計
測用、保護用および制御用の諸要件に合致する。ダイナ
ミック・レンジを最大にすることに加えて、交流信号の
みの増幅は電子制御回路中に利用された演算増幅器の安
定性に関する諸要件にあまり依存しない。
り信号の前置増幅前に光検出器の出力から全ての直流成
分を実質的に除く磁気光学電流センサを安定化さしかつ
較正するための閉帰還ループ系が提供される。直流成分
を除くと、インターフェイスに出力信号を被較正信号に
変換させる。この被較正信号は広いダイナミック・レン
ジおよび優れた時間的かつ熱的安定性を有し、大抵の計
測用、保護用および制御用の諸要件に合致する。ダイナ
ミック・レンジを最大にすることに加えて、交流信号の
みの増幅は電子制御回路中に利用された演算増幅器の安
定性に関する諸要件にあまり依存しない。
【０００６】
【実施例】この考案は、添付図面についての以下の詳し
い説明からもっと簡単に明らかとなるだろう。図１に
は、通電導体３０の電流を測定するための磁気光学式電
流センサ２０が示されている。ＬＥＤ光源４０は光フア
イバ・ケーブル４４を通して磁気光学式電流センサ２０
のポラライザ３２へ光を当てて、この光は通電導体３０
の電流で変調される。磁気光学式電流センサ２０のアナ
ライザ３４からの変調された出力は光フアイバ・ケーブ
ル５２を通して光検出器５４へ導かれる。この光検出器
５４の出力は１２ボルトのバイアス電源によってバイア
スされる。２Ｍの抵抗に流れる較正電流は光検出器出力
の直流成分を除き、その結果得られる小さな交流信号は
低雑音の前置増幅器５６へ供給される。増幅された信号
は低域フイルタ５８へ供給されて約１０ＫＨｚよりも高
い全ての高周波成分が除かれる。低域フイルタ５８の出
力は計測および他の制御用に利用される。低域フイルタ
５８の出力は低域帰還フイルタ４８にも帰還され、こゝ
で３サイクルよりも高い周波数成分が全て抽出され、誤
差帰還信号となる。この誤差帰還信号は直流電流源４２
へ供給される。この直流電流源４２はＬＥＤ光源４０を
バイアスしてその光の強さを自動的に較正し、もって光
の直流成分に低周波変動、光透過、ＬＥＤ発光効率変化
および放射感度変化を確実に与えなくする。
い説明からもっと簡単に明らかとなるだろう。図１に
は、通電導体３０の電流を測定するための磁気光学式電
流センサ２０が示されている。ＬＥＤ光源４０は光フア
イバ・ケーブル４４を通して磁気光学式電流センサ２０
のポラライザ３２へ光を当てて、この光は通電導体３０
の電流で変調される。磁気光学式電流センサ２０のアナ
ライザ３４からの変調された出力は光フアイバ・ケーブ
ル５２を通して光検出器５４へ導かれる。この光検出器
５４の出力は１２ボルトのバイアス電源によってバイア
スされる。２Ｍの抵抗に流れる較正電流は光検出器出力
の直流成分を除き、その結果得られる小さな交流信号は
低雑音の前置増幅器５６へ供給される。増幅された信号
は低域フイルタ５８へ供給されて約１０ＫＨｚよりも高
い全ての高周波成分が除かれる。低域フイルタ５８の出
力は計測および他の制御用に利用される。低域フイルタ
５８の出力は低域帰還フイルタ４８にも帰還され、こゝ
で３サイクルよりも高い周波数成分が全て抽出され、誤
差帰還信号となる。この誤差帰還信号は直流電流源４２
へ供給される。この直流電流源４２はＬＥＤ光源４０を
バイアスしてその光の強さを自動的に較正し、もって光
の直流成分に低周波変動、光透過、ＬＥＤ発光効率変化
および放射感度変化を確実に与えなくする。
【０００７】閉じた形態のフアラデー回転磁気光学式電
流センサ２０と協力して、導体中の１アンペア当たり
０.７５ｍＶ出力の較正定数はこの回路で達成され得る
ことが決定された。導体電流のステップ関数および周波
数レスポンスに応答して６０マイクロ秒の１０％〜９０
％立上がり時間が測定された。この帯域幅に対し、出力
雑音レベルは大体０.６ｍＶ（実効値）であり、これは
０.８アンペア（実効値）の導体雑音電流に相当する。
約１０,０００アンペア（実効値）のフル・スケール導
体電流では、この装置のためのフル・スケール対雑音電
流比はこの帯域幅で１２,０００を超える。このダイナ
ミック・レンジは電子インターフェイスの帯域幅を狭く
することにより或は磁気光学電流中の光の強さを増すこ
とにより拡げられることができる。その理由は、雑音の
殆ど大部分がＰＩＮダイオード中のショット雑音による
ためである。
流センサ２０と協力して、導体中の１アンペア当たり
０.７５ｍＶ出力の較正定数はこの回路で達成され得る
ことが決定された。導体電流のステップ関数および周波
数レスポンスに応答して６０マイクロ秒の１０％〜９０
％立上がり時間が測定された。この帯域幅に対し、出力
雑音レベルは大体０.６ｍＶ（実効値）であり、これは
０.８アンペア（実効値）の導体雑音電流に相当する。
約１０,０００アンペア（実効値）のフル・スケール導
体電流では、この装置のためのフル・スケール対雑音電
流比はこの帯域幅で１２,０００を超える。このダイナ
ミック・レンジは電子インターフェイスの帯域幅を狭く
することにより或は磁気光学電流中の光の強さを増すこ
とにより拡げられることができる。その理由は、雑音の
殆ど大部分がＰＩＮダイオード中のショット雑音による
ためである。
【０００８】図２には、３相電流センサの１相例えば相
Ａのための代表的な回路略図が示されている。単相イン
ターフェイスにおけるように、３相回路の各相中の４個
の増幅器は対応する光学センサと一緒になって低域通過
負帰還ループを形成し、この低域通過負帰還ループは問
題の領域よりも低い周波数に対しＰＩＮダイオード中に
一定の直流成分を維持する。単相インターフェイスにお
けるように、投射光の強さの直流成分が一定であると、
直線範囲中の光の強さの交流成分は瞬時導体電流に正比
例する。この交流成分は低雑音の前置増幅器７０によっ
て検出かつ増幅され、瞬時導体電流に比例する出力電圧
を発生する。そしてその高周波成分は低域フィルタ７１
によって除かれるのである。単相インターフェイスの出
力端とＬＥＤドライバの間に単一の低域フィルタ増幅器
を使用したが、３相回路の各相は低域フィルタ増幅器７
２およびこれに後続すると共に零平均出力電圧および一
定のＰＩＮダイオード直流電流成分を維持するための誤
パルス積分器７３を利用する。低域フィルタ増幅器７２
の出力は自動利得制御回路７４によって短い１３マイク
ロ秒のパルスでしかも信号周波数の２倍の周波数でその
零交差点の近くにおいてサンプリングされる。これらの
パルスは単一の位相ロック・ループからこの場合には３
相全部に共通の周波数セレクタ７６を通して得られる
が、各相毎に別々のサンプリング・パルス源を使用でき
る。比例誤差パルスの各々およびインターフェイスの低
周波レスポンスによって行われた利得補正はサンプリン
グ・ゲートＧTと直列の抵抗ＲGおよび積分コンデンサＣ
Gの値によって決定される。
Ａのための代表的な回路略図が示されている。単相イン
ターフェイスにおけるように、３相回路の各相中の４個
の増幅器は対応する光学センサと一緒になって低域通過
負帰還ループを形成し、この低域通過負帰還ループは問
題の領域よりも低い周波数に対しＰＩＮダイオード中に
一定の直流成分を維持する。単相インターフェイスにお
けるように、投射光の強さの直流成分が一定であると、
直線範囲中の光の強さの交流成分は瞬時導体電流に正比
例する。この交流成分は低雑音の前置増幅器７０によっ
て検出かつ増幅され、瞬時導体電流に比例する出力電圧
を発生する。そしてその高周波成分は低域フィルタ７１
によって除かれるのである。単相インターフェイスの出
力端とＬＥＤドライバの間に単一の低域フィルタ増幅器
を使用したが、３相回路の各相は低域フィルタ増幅器７
２およびこれに後続すると共に零平均出力電圧および一
定のＰＩＮダイオード直流電流成分を維持するための誤
パルス積分器７３を利用する。低域フィルタ増幅器７２
の出力は自動利得制御回路７４によって短い１３マイク
ロ秒のパルスでしかも信号周波数の２倍の周波数でその
零交差点の近くにおいてサンプリングされる。これらの
パルスは単一の位相ロック・ループからこの場合には３
相全部に共通の周波数セレクタ７６を通して得られる
が、各相毎に別々のサンプリング・パルス源を使用でき
る。比例誤差パルスの各々およびインターフェイスの低
周波レスポンスによって行われた利得補正はサンプリン
グ・ゲートＧTと直列の抵抗ＲGおよび積分コンデンサＣ
Gの値によって決定される。
【０００９】この利得補正方法の他の特色は短い停電期
間中インターフェイスの較正を維持できることである。
そのような期間、インターフェイスに完全に電力が無い
場合でさえ、サンプリング・ゲートのパルスは禁止され
かつ積分コンデンサＣGの電荷は保持される。停電が終
わると、較正は１信号期間よりも短い時間で再確立され
る。
間中インターフェイスの較正を維持できることである。
そのような期間、インターフェイスに完全に電力が無い
場合でさえ、サンプリング・ゲートのパルスは禁止され
かつ積分コンデンサＣGの電荷は保持される。停電が終
わると、較正は１信号期間よりも短い時間で再確立され
る。
【００１０】
【考案の効果】この考案によれば、測定された信号は光
ファイバ・ケーブルの損失変動、ＬＥＤの発光効率変
化、ＰＩＮダイオードの変換効率変化などの影響を受け
なくなる効果がある。
ファイバ・ケーブルの損失変動、ＬＥＤの発光効率変
化、ＰＩＮダイオードの変換効率変化などの影響を受け
なくなる効果がある。
【図１】この考案の一実施例を示す回路図である。
【図２】この考案の他の実施例を示す回路図である。
２０ 磁気光学式電流センサ ３０ 通電導体 ３２ ポラライサ ３４ アナライザ ４０ ＬＥＤ光源 ４２ 直流電流源 ４４，５２ 光ファイバ・ケーブル ５６，７０ 低雑音の前置増幅器 ５８，７１ 低域フィルタ ４８ 低域帰還フィルタ ７２ 低域フィルタ増幅器 ７３ 誤パルス積分器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−34367（ＪＰ，Ａ) 横河技報 1982ＶＯＬ．26 ３，Ｐ. 102−104「ファラデー効果を用いた磁界・ 電流計測」昭和57年９月20日（株）横河電 機製作所発行
Claims (2)
- 【請求項１】 光の強さが低周波変動を受け易い較正式
被偏光光源と、 この被偏光光源から到来して通過する被偏光光の偏光角
を、通電導体に流れる電流の変化に応答して磁気的に変
調することにより、前記電流を測定するために配置され
た磁気光学式電流センサ手段と、 この磁気光学式電流センサ手段に接続され、変調された
被偏光光を有効な電気信号に変換するための回路手段
と、 この回路手段の出力側に接続され、前記電気信号の前記
光の強さの低周波変動に関連付けられた部分を前記回路
手段から抽出するための低域フィルタ手段と、 を備え、 このような低域フィルタ手段の出力が前記較正式被偏光
光源に負帰還され、これら低域フィルタ手段および較正
式被偏光光源が協働して前記光の強さの低周波変動を低
減しようとし、従って前記磁気光学式電流センサ手段か
らの前記変調された被偏光光が前記電流の変化だけに関
する情報を含むように、前記被偏光光源の強さを一定値
にさせる磁気光学式電流測定装置。 - 【請求項２】 前記較正式被偏光光源の電流遮断後に、
前記被偏光光源の強さの較正を維持するための手段を更
に備えた請求項１の磁気光学式電流測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/502,026 US4540937A (en) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | Electronic circuitry with self-calibrating feedback for use with an optical current sensor |
| US502026 | 1995-07-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656774U JPH0656774U (ja) | 1994-08-05 |
| JPH0650780Y2 true JPH0650780Y2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=23996009
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59115661A Pending JPS608756A (ja) | 1983-06-07 | 1984-06-07 | 電子制御回路 |
| JP1993049123U Expired - Lifetime JPH0650780Y2 (ja) | 1983-06-07 | 1993-09-09 | 磁気光学式電流測定装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59115661A Pending JPS608756A (ja) | 1983-06-07 | 1984-06-07 | 電子制御回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4540937A (ja) |
| EP (1) | EP0130706B1 (ja) |
| JP (2) | JPS608756A (ja) |
| AU (1) | AU572839B2 (ja) |
| CA (1) | CA1220525A (ja) |
| DE (1) | DE3467042D1 (ja) |
| ZA (1) | ZA843872B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4694243A (en) * | 1986-05-28 | 1987-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Optical measurement using polarized and unpolarized light |
| US4755665A (en) * | 1987-07-22 | 1988-07-05 | Square D Company | Light detector and signal processing circuit |
| US4894608A (en) * | 1987-07-22 | 1990-01-16 | Square D Company | Electric current sensor using the faraday effect |
| US4947107A (en) * | 1988-06-28 | 1990-08-07 | Sundstrand Corporation | Magneto-optic current sensor |
| US4916387A (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-10 | Asea Brown Boveri, Inc. | Optical system for a Faraday effect current sensor |
| US5124634A (en) * | 1989-03-14 | 1992-06-23 | Square D Company | Ring optical current transducer |
| US4973899A (en) * | 1989-08-24 | 1990-11-27 | Sundstrand Corporation | Current sensor and method utilizing multiple layers of thin film magneto-optic material and signal processing to make the output independent of system losses |
| US5258869A (en) * | 1992-12-31 | 1993-11-02 | Xerox Corporation | Xerographic laser light modulation with built-in light leveling using optical circulators |
| US5502373A (en) * | 1994-06-15 | 1996-03-26 | Eaton Corporation | Magneto-optical current measurement apparatus |
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| JP3290618B2 (ja) * | 1997-11-28 | 2002-06-10 | 松下電器産業株式会社 | 光センサ装置およびそれに用いられる信号処理回路 |
| US7294102B2 (en) * | 2003-04-14 | 2007-11-13 | Pentax Corporation | Method and apparatus for providing depth control or z-actuation |
| US7068025B2 (en) * | 2003-05-12 | 2006-06-27 | Nesa A/S | Compensation of simple fibre optic Faraday effect sensors |
| DK1820034T3 (da) * | 2004-11-18 | 2010-02-01 | Powersense As | Kompensation af enkle fiberoptiske Faraday.effektsensorer |
| EP2097758A2 (en) * | 2006-11-30 | 2009-09-09 | North Sensor A/S | Faraday effect current sensor |
| CN101661054B (zh) * | 2009-09-22 | 2012-05-30 | 国网电力科学研究院 | 一种用于直流高压输电的光纤直流电流比较仪 |
| GB2508843A (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | Univ Manchester | A current transformer for measuring current in a conductor |
| US11079412B1 (en) | 2019-01-10 | 2021-08-03 | Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc | Optical current monitor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2110625A5 (ja) * | 1970-10-23 | 1972-06-02 | Alsthom Savoisienne | |
| DE2130046C3 (de) * | 1971-06-11 | 1975-04-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Einrichtung zur Messung von Spannungen an Hochspannungsleitern |
| US3778710A (en) * | 1971-10-20 | 1973-12-11 | Diginetics Inc | Ranging amplifier systems |
| US4363061A (en) * | 1980-06-10 | 1982-12-07 | Westinghouse Electric Corp. | Electric motor and transformer load sensing technique |
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-
1983
- 1983-06-07 US US06/502,026 patent/US4540937A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-05-17 AU AU28308/84A patent/AU572839B2/en not_active Ceased
- 1984-05-22 ZA ZA843872A patent/ZA843872B/xx unknown
- 1984-05-24 CA CA000454995A patent/CA1220525A/en not_active Expired
- 1984-06-06 EP EP84303819A patent/EP0130706B1/en not_active Expired
- 1984-06-06 DE DE8484303819T patent/DE3467042D1/de not_active Expired
- 1984-06-07 JP JP59115661A patent/JPS608756A/ja active Pending
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1993
- 1993-09-09 JP JP1993049123U patent/JPH0650780Y2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Title |
|---|
| 横河技報１９８２ＶＯＬ．２６３，Ｐ．１０２−１０４「ファラデー効果を用いた磁界・電流計測」昭和５７年９月２０日（株）横河電機製作所発行 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS608756A (ja) | 1985-01-17 |
| CA1220525A (en) | 1987-04-14 |
| DE3467042D1 (en) | 1987-12-03 |
| EP0130706A1 (en) | 1985-01-09 |
| AU572839B2 (en) | 1988-05-19 |
| JPH0656774U (ja) | 1994-08-05 |
| EP0130706B1 (en) | 1987-10-28 |
| AU2830884A (en) | 1984-12-13 |
| ZA843872B (en) | 1984-12-24 |
| US4540937A (en) | 1985-09-10 |
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