JPH0763790A - 光ファイバ電流測定装置 - Google Patents

光ファイバ電流測定装置

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JPH0763790A
JPH0763790A JP5209091A JP20909193A JPH0763790A JP H0763790 A JPH0763790 A JP H0763790A JP 5209091 A JP5209091 A JP 5209091A JP 20909193 A JP20909193 A JP 20909193A JP H0763790 A JPH0763790 A JP H0763790A
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JP
Japan
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conductor
light
optical fiber
optical
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5209091A
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English (en)
Inventor
Sakae Ikuta
栄 生田
Masao Takahashi
正雄 高橋
Shogo Tejima
正吾 手島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0763790A publication Critical patent/JPH0763790A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 SF6 ガスを充填した接地タンク1内に3相
一括して導体10を収納したGISにおいて、導体10と同
軸状に接地電位のシールド筒12を配設して、このシール
ド筒12にシングルモードの光ファイバをコイル状に巻き
つけて光ファイバセンサ14とした光ファイバ電流測定装
置。 【効果】 SF6 ガスの対流による光の揺らぎのために
測定精度が低下するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はファラデー効果を利用し
て導体を流れる電流を測定する、光ファイバ電流測定装
置(以下光ファイバCTという)に関する。
【0002】
【従来の技術】光を利用した電力系統用電流測定装置
(以下光CTという)においては、従来導体にごく近接
して鉛ガラスや石英のブロックをセンサとして配設し、
このセンサに直線偏光を入射し、導体を流れる電流が形
成する磁界の影響で直線偏光の偏光面が回転するファラ
デー効果を利用している。光源からセンサまで、またセ
ンサから検出器までの光の伝送には、光ファイバを利用
したり、空間伝播としたりする。光ファイバは絶縁物で
あるため、導体間距離及び導体・タンク間距離が十分大
きいときには絶縁を確保しながら光伝送を行うことがで
きる。しかしながら3相一括のガス絶縁開閉装置(以下
GISという)のように高電圧の導体と接地電位にある
タンクとの距離が短い場合は、導体に近接した部分の光
伝送を空間伝播とし、タンク内に充填されているSF6
ガスで絶縁を確保している。
【0003】このような従来の光CTを図4を参照して
説明する。なお図4は3相の導体のうち1相分のみを示
している。図4に示すように、SF6 ガスを充填した接
地電位のタンク1の底部に凸部を形成し、この凸部に光
CT容器2を接続する。光CT容器2の底部には気密光
端子3を配設し、この気密光端子3を介して光CT容器
2の内部に送光ファイバ4a、受光ファイバ4b,4c
が導入されている。送光ファイバ4aの先端にはレンズ
5a及び偏光子6aを配置し、受光ファイバ4bの先端
にはレンズ5b及び検光子6bを配置し、検光子6bに
入射する光の一部を補正光として検出するため、検光子
6bの反射偏光を受光するレンズ5c及び受光ファイバ
4cを配置する。レンズ5a〜5c、偏光子6a及び検
光子6bによって結合光学系7が構成される。一方タン
ク1の凸部内には、入射光及び出射光の空間伝播経路と
なる孔が形成された絶縁筒8が配設されている。絶縁筒
8はセンサ固定具9を介して、GISの導体10の周囲に
配置された石英あるいは鉛ガラス等から成るセンサ11を
支持固定している。
【0004】こうした従来の光CTにおいては、図示し
ていない光源を出射した光は送光ファイバ4aで伝播さ
れてレンズ5a、偏光子6aを通過し、略平行光束の直
線偏光となってタンク1内に空間伝播され、センサ11に
入射される。センサ11内を周回してファラデー効果を受
けた光はセンサ11を出射し、空間伝播されて光CT容器
2内の検光子6bに入射する。検光子6bに入射した光
は反射偏光と透過偏光に分割される。反射偏光はレンズ
5cを介して受光ファイバ5cに入射し、透過偏光はレ
ンズ5bを介して受光ファイバ4bに入射する。受光フ
ァイバ4bには図示していない検出器が接続されてお
り、受光ファイバ4cからの出射光を補正光とし、検出
器で検出された光の偏光面の回転角から導体10を流れる
電流を測定する。
【0005】このような従来の光CTでは、タンク1内
の高圧力のSF6 ガス中をセンサ11の入射光及び出射光
が空間伝播されるため、導体10が発熱すると入射光及び
出射光が不規則に揺らぐ可能性がある。即ち、導体10を
流れる電流が増加するに従って導体10が発熱し、SF6
ガスが加熱されてガス密度が局部的に変化し対流が発生
する。その結果測定用の光の伝播経路の屈折率が不規則
な時間的変化を生じ、光の不規則な揺らぎが発生する。
この光の揺らぎは光学系の光軸変化やセンサの感度の不
規則な変化と同じく光CTの精度を著しく低下させる。
【0006】また3相一括のGISにおいては導体間距
離が短いため、被測定導体が形成する磁界は他相の導体
が形成する他相磁界の影響を受けて変化する。この他相
磁界の影響を除去するのが困難であったため、3相一括
のGISは単相のGISの場合に比べ光CTの測定精度
が低下するという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の光
CTは絶縁を確保するため導体の近傍で光を空間伝播さ
せていたため、SF6 ガスの対流によって光CTの精度
が低下するという問題があった。さらに3相一括のGI
Sに用いた場合は他相磁界の影響で測定精度が低下する
という問題があった。そこで本発明の目的はSF6 ガス
の対流や多相磁界の影響を受けにくい光CTを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては第一の発明として絶縁ガスを充填し
たタンク内に導体を収納したガス絶縁開閉装置に配設さ
れる、ファラデー効果を利用した光ファイバ電流測定装
置において、前記導体と略同軸状に接地電位の金属筒を
配設し、この金属筒に光ファイバをコイル状に巻き付
け、この光ファイバを伝播する光の、ファラデー効果に
よる偏光面の回転角から前記導体を流れる電流を測定す
ることを特徴とする光ファイバ電流測定装置を提供す
る。
【0009】また第二の発明として絶縁ガスを充填した
タンク内に3相一括して導体を収納したガス絶縁開閉装
置に配設される、ファラデー効果を利用した光ファイバ
電流測定装置において、3相の前記導体の夫々に、接地
された金属筒を略同軸状に配設し、被測定導体に配設さ
れた前記金属筒に光ファイバをコイル状に巻き付け、他
相導体に配設された前記金属筒にはこの他相導体が形成
する磁界の影響を打ち消す巻方向巻数で光ファイバを夫
々コイル状に巻き付け、3相の前記光ファイバを夫々光
接続して、この光接続された光ファイバを伝播する光
の、ファラデー効果による偏光面の回転角から前記被測
定導体を流れる電流を測定することを特徴とする光ファ
イバ電流測定装置を提供する。
【0010】
【作用】導体の周囲に、導体と略同軸状で接地電位にあ
る金属筒を配設し、この金属筒に光ファイバをコイル状
に巻き付け、コイル状の光ファイバをセンサとしてい
る。この光ファイバセンサは接地電位にあり、絶縁は導
体と金属筒の間のSF6 ガスによって確保されている。
このため導体の近傍においても空間伝播の代わりに光フ
ァイバを用いて光伝送を行うことができる。
【0011】また、3相一括のGISにおいては、被測
定導体に配設された光ファイバセンサを通過する光は被
測定導体が形成する磁界と、他相の導体が形成する他相
磁界の双方の影響を受ける。他相の導体に配設されたコ
イル状の光ファイバの巻方向及び巻数は、他相磁界の影
響を打ち消すように予め決定されている。従って被測定
導体に配設された光ファイバセンサと、他相の導体に配
設されたコイル状の光ファイバを光接続することによ
り、被測定導体における他相電流の影響を打ち消して電
流測定をすることができる。
【0012】
【実施例】
(第一の実施例)以下に図1及び図2を参照して本発明
の第一の実施例について説明する。なお従来と同じ構成
部分については同じ番号を付与し説明を省略する。
【0013】図1に示すようにSF6 ガスを充填した接
地電位のタンク1内に3相一括して導体10を収納し、導
体10と同軸状に金属製のシールド筒12を配設する。シー
ルド筒12は図2に示すように夫々1ケ所の接地部13でタ
ンク1に接続されている。導体10のうち被測定導体に配
設されたシールド筒12には任意の巻数、任意の巻方向で
シングルモードの光ファイバをコイル状に巻き付ける。
こうして構成された光ファイバセンサ14はタンク1内に
配設された結合光学系を収納した容器7aに接続されて
いる。この容器7aには光伝送のための送光ファイバ4
a及び受光ファィバ4b,4cが接続されている。送光
ファイバ4a、受光ファイバ4b,4cは気密光端子3
を介してタンク1の外部へ引き出されており、送光ファ
イバ4aにはLEDやレーザダイオード等の光源を光接
続し、受光ファイバ4bには検出器を光接続する。
【0014】次に作用について説明する。光源を出射し
た光は送光ファイバ4aで光伝送され、気密光端子3を
通過してタンク1内へ入る。さらに、タンク1内に配設
された結合光学系へ導かれて直線偏光の光となり、光フ
ァイバセンサ14に入射される。光ファイバセンサ14に入
射した光は導体10を周回し、導体10が形成する磁界のフ
ァラデー効果を受けて偏光面が回転する。偏光面が回転
した光は再び結合光学系に入射し、受光ファイバ4bで
伝播されて、タンク1の外に導かれ図示していない検出
器に光伝送される。
【0015】本実施例の光ファイバCTによれば接地部
13によってタンク1に接続されたシールド筒12に光ファ
イバセンサ14を配設するので、光ファイバセンサ14及び
光伝送用の光ファイバは絶縁を負担する必要がない。従
って結合光学系以外の伝播経路をすべて光ファイバによ
って構成でき、導体10の近傍を空間伝播としないです
む。よって導体10が発熱してSF6 ガスの対流が生じて
も光の伝送には影響が及ばない。このためタンク1と導
体10の位置が接地した3相一括のGISにおいても光の
揺らぎに起因する測定精度の低下を防ぐことができる。
【0016】(第二の実施例)次に本発明の第二の実施
例について図3を参照して説明する。なお第一の実施例
の光ファイバCTと同一の部分については同じ番号を付
与し説明を省略する。
【0017】図3に示すように、SF6 ガスを充填した
タンク内にU相,V相,W相の3相の導体10を一括して
収納し、導体10と同軸状に接地電位の金属製のシールド
筒12を夫々配設する。例えばU相の導体10を被測定導体
とした場合、U相のシールド筒12にシングルモードの光
ファイバをコイル状に巻き付け光ファイバセンサ14を形
成する。この同じ光ファイバをV相のシールド筒12、W
相のシールド筒12にも順番に巻き付ける。V相、W相の
シールド筒12に巻き付ける光ファイバの巻方向及び巻数
は、V相及びW相の導体10が形成する夫々の他相磁界の
影響が打ち消されるように予め決めておく。V相,W相
に巻き付けられた光ファイバは夫々補償センサ15a,15
bを形成する。光ファイバセンサ14を構成するシングル
モードの光ファイバの端部及び補償センサ15bを構成す
るシングルモードの光ファイバの端部は結合光学系を収
納した容器7aと接続されている。この容器7a内で光
ファイバセンサ14側の光ファイバの端部は送光ファイバ
4aと光接続され、補償センサ15b側の光ファイバの端
部は受光ファイバ4b,4cと光接続されている。送光
ファイバ4aは図示していない光源に光接続され、受光
ファイバ4bには図示していない検出器が光接続されて
いる。
【0018】次に作用について説明する。光源を出射し
た光は送光ファイバ4aで光伝送され、結合光学系に導
かれて直線偏光の光となり、光ファイバセンサ14内を伝
播されてU相の導体10を周回してファラデー効果を受け
る。しかしU相の導体10の周囲に形成される磁界は、V
相及びW相の導体10が形成する他相磁界影響を受けてい
る。従って光ファイバセンサ14を通過した光は被測定導
体が形成する磁界の他に他相磁界の影響も受けて偏光面
が回転している。この他相磁界の影響を打ち消すため
に、所定の巻方向及び巻数で形成されたV相及びW相の
補償センサ15a,15b内に光を伝播させる。こうして光
ファイバセンサ14及び補償センサ15a,15bを順次通過
した光は結合光学系を介して送光ファイバ4b,4cに
光伝送され、検出器で偏回面の回転角が検出される。
【0019】本実施例の光ファイバCTによれば導体近
傍の光伝送を空間伝播をやめて光ファイバを用いて行っ
ているため光の揺らぎによる測定精度の低下を防止でき
る。さらに夫々の他相導体に他相磁界の影響を打ち消す
ための補償センサを設けているためより精度の高い電流
測定が可能である。しかも光ファイバセンサと補償セン
サは同一のシングルモードファイバを所定の巻方向及び
巻数でコイル状に巻き付けるだけの単純な構成でよく安
価で頼頼性の高い光ファイバCTを提供することができ
る。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の光ファイバ電流測
定装置によれば、接地電位にある金属筒を導体と略同軸
状に配設し、この金属筒に光ファイバをコイル状に巻き
付けセンサとしている。このためSF6 ガスの対流に起
因する光の揺らぎのために測定精度が低下するのを防止
することができる。
【0021】また被測定導体の他相の導体に他相磁界を
打ち消す巻方向巻数で光ファイバをコイル状に巻き付け
ることによって3相一括のGISにおいても精度よく電
流測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す光ファイバ電流測定装
置の断面図
【図2】図1に示した光ファイバ電流測定装置の縦断面
【図3】本発明の他の実施例を示す光ファイバ電流測定
装置の概略図
【図4】従来の光CTを示す断面図
【符号の説明】
1…タンク、4a…送光ファイバ、4b,4c…受光フ
ァイバ、10…導体、12…シールド筒、13…接地部、14…
光ファイバセンサ、15a,15b…補償センサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁ガスを充填したタンク内に導体を収
    納したガス絶縁開閉装置に配設される、ファラデー効果
    を利用した光ファイバ電流測定装置において、 前記導体と略同軸状に接地電位の金属筒を配設し、この
    金属筒に光ファイバをコイル状に巻き付け、この光ファ
    イバを伝播する光の、ファラデー効果による偏光面の回
    転角から前記導体を流れる電流を測定することを特徴と
    する光ファイバ電流測定装置。
  2. 【請求項2】 絶縁ガスを充填したタンク内に3相一括
    して導体を収納したガス絶縁開閉装置に配設される、フ
    ァラデー効果を利用した光ファイバ電流測定装置におい
    て、 3相の前記導体の夫々に、接地された金属筒を略同軸状
    に配設し、被測定導体に配設された前記金属筒に光ファ
    イバをコイル状に巻き付け、他相導体に配設された前記
    金属筒にはこの他相導体が形成する磁界の影響を打ち消
    す巻方向巻数で、光ファイバを夫々コイル状に巻き付
    け、3相の前記光ファイバを夫々光接続して、この光接
    続された光ファイバを伝播する光の、ファラデー効果に
    よる偏光面の回転角から前記被測定導体を流れる電流を
    測定することを特徴とする光ファイバ電流測定装置。
JP5209091A 1993-08-24 1993-08-24 光ファイバ電流測定装置 Pending JPH0763790A (ja)

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