JPH08178973A - 電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流高圧線路に流れる小電流を電圧変換して
測定してもドリフトの影響を排除して高精度に電流測定
が行なうこと目的とする。 【構成】 電流線路１の一部に挿入された抵抗器８と、
この抵抗器８の両端に発生した直流電圧をスイッチイン
グ手段１０と、スイッチイング手段１０により変換され
た交流電圧を検出し、この交流電圧値を光信号にて出力
する電圧センサ９と、入力された光信号を直流電流に変
換して出力する信号処理回路１３とを備えいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にサイリスタバル
ブ等の超高圧直流送電機器からの漏れ電流を測定する電
流測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば「昭和５８年１月１８
日、電気書院発行 わかる光ファイバ応用技術 Ｐ１６
１」に示されたファラデー素子を用いた従来の電流測定
装置の構成図である。図において、１は測定対象である
電流が流れる電流線路、２は電流線路１の周囲に設けら
れたファラデー素子であり電流センサを構成している。

【０００３】３は送信用光ファイバー４を通して電流セ
ンサ２に送信するレーザーを発振するレーザー発振器、
５は電流センサ２により偏光されて受信用光ファイバ６
で戻ったレーザーを電気信号に光電変換して増幅する差
動増幅器、７は差動増幅された電気信号を電流線路１に
流れる電流として表示する表示器である。

【０００４】次に、図１０に示した従来の電流測定装置
の動作について説明する。レーザー発振器３より射出さ
れたレーザーは送信用光ファイバー４を通して電流セン
サ２に送出される。電流センサ２はファラデー素子を用
いて電流線路１の周囲に設けられているため、電流線路
１に流れる電流の変化により電流線路１の周囲に発生し
た磁界が変化すると入射したレーザーは磁界の変化に応
じて偏光面が所定偏光面回転角θだけ回転して受信用光
ファイバー６に出力される。

【０００５】電流センサ２より受信用光ファイバー６を
通って出力されたレーザーは図示しない光電変換素子に
より電流変換され、差動増幅器５により歪みを打ち消さ
れて増幅される。そして、差動増幅された電流値は電流
計等の表示器７に表示されることで電流線路１に流れる
電流量を検出する。

【０００６】図１１はサイリスタバルブ等の直流電力機
器の入力送電線と接地間に流れる漏れ電流を測定する方
法を説明する図である。図において、２４は地面と絶縁
碍子２５によって絶縁されている直流機器、２６ａ，２
６ｂは直流機器２４に直流電力を供給する入力送電線、
出力送電線、２７は入力送電線２６ａと接地間の漏れ電
流を測定する漏れ電流測定器である。

【０００７】この漏れ電流の測定方法としては、実際、
入力送電線２６ａと地面間に配設された図示しない導線
の周囲に図１０で示した電流センサを設け、この電流セ
ンサより出力される信号を電気信号に変換して漏れ電流
を検出している。

【０００８】更に、図１２は水冷サイリスタバルブを構
成するサイリスタモジュールのように複数の直流機器に
冷却水を分流する冷却水配管系統を示したものである。
図において、２４ａ〜２４ｎは直流機器、２７ａは絶縁
冷却水配管であって図示しない冷却水供給装置より吐出
された冷却水をマニホルド２８を経て絶縁冷却水分岐管
２９ａ〜２９ｎから各直流機器２４ａ〜２４ｎに分配す
る。分配された冷却水は各直流機器の図示しない水冷管
を循環して再び絶縁冷却水配管２７ａより排出される。

【０００９】各直流機器２４ａ〜２４ｎに対して絶縁冷
却水分岐管２９ａ〜２９ｎ、マニホルド２８、絶縁冷却
水配管２７ａは高度の絶縁特性を保持している。しか
し、直流機器２４ａ〜２４ｎは稼働時に、高電位に保持
されるためマニホルド２８から絶縁冷却水配管２７ａに
流れる冷却水に漏れ電流が流れることがある。

【００１０】このように、漏れ電流の流入の過程でマニ
ホルド２８の一部が流電腐食を起こして冷却水の漏水等
の事故を引き起こす原因となる。このため、高電位の直
流機器２４ａと低電位のマニホルド２８との間に電流セ
ンサ２を設けて直流機器２４ａからマニホルド２８に漏
洩する電流の量を検出する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の電流測定装置は
以上のように、電流線路の周囲にファラデイ素子を応用
した電流センサを設け電流線路の周囲の発生する直流磁
界の変化より電流線路に流れる電流を検出したが、この
ような方法で電流線路より漏洩する漏れ電流を測定しよ
うとした場合、測定対象である漏れ電流量が小さく、そ
のため発生する磁界強度も微小であることから漏れ電流
を測定することはできないという問題点があった。

【００１２】また漏れ電流路に抵抗値の既知な抵抗を挿
入し、その抵抗の両端に発生した電圧をポッケル効果を
応用した光ＰＴで測定し、測定電圧を電流値に換算する
方法であっても電界の変化が生じない直流電圧の場合、
抵抗間に発生した直流電圧（抵抗間電圧）がドリフトな
どで安定せず正確に漏れ電流を測定できないという問題
点があった。

【００１３】更に、長期間に亘って超高圧電線に流れて
いる電流を測定する際に、電流測定装置の電源にバッテ
リを使用した場合、バッテリの消耗時には安全のために
一度電流線路の印加電圧を切りバッテリを交換するなど
装置のメンテナンスを容易に行なえなかったり、装置の
安定動作を確保するためにバッテリ交換を含む装置メン
テナンスを頻繁に行わなければならないという問題点が
あった。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、直流高圧線路に流れる小電流を
電圧変換して測定してもドリフトの影響を排除して高精
度に電流測定が行え、且つ、長期間に亘る電流測定にお
いても正常な装置電源電圧を保持することができる電流
測定装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
流測定装置は、電流線路の一部に挿入された抵抗器と、
この抵抗器の両端に発生した直流電圧を交流変換する直
交変換手段と、この直交変換手段により変換された交流
電圧を検出し、この交流電圧値を光信号にて出力する電
圧センサと、入力された前記光信号を直流電流に変換し
て出力する直流電流出力手段とを備えたものである。

【００１６】請求項２の発明に係る電流測定装置は、請
求項１の発明において直交変換手段は抵抗器の両端を所
定周期で短絡制御するスイッチング素子で構成し、短絡
制御によって周期的にレベル変化する前記抵抗器両端の
電圧を交流電圧として電圧センサに出力するものであ
る。

【００１７】請求項３の発明に係る電流測定装置は、請
求項１の発明において直流電流出力手段は入力された光
信号を電気信号に変換した後、この電気信号の振幅を検
出して直流電流に変換するものである。

【００１８】請求項４の発明に係る電流測定装置は、請
求項２の発明においてスイッチング素子に電界効果トラ
ンジスタを用いたものである。

【００１９】請求項５の発明に係る電流測定装置は、請
求項４の発明において光信号の入力により導通するフォ
トダイオードからの出力信号で電界効果トランジスタを
オン動作させるものである。

【００２０】請求項６の発明に係る電流測定装置は、請
求項２の発明においてスイッチング素子は光信号を制御
信号として入力してオンオフ動作させるものである。

【００２１】請求項７の発明に係る電流測定装置は、請
求項５または６の発明において光源より発光された光を
交流変調して光信号とし、光ファイバーを通してスイッ
チグ素子に出力する光信号発振手段を備えたものであ
る。

【００２２】請求項８の発明に係る電流測定装置は、請
求項７の発明において光信号発振手段の電源を電流線路
より供給されるものである。

【００２３】請求項９の発明に係る電流測定装置は、請
求項７または８の発明において光信号発振手段より出力
される光信号の周波数を可変にしたものである。

【００２４】請求項１０の発明に係る電流測定装置は、
請求項７または８の発明において光信号発振手段より出
力される光信号のデューティ比を可変にしたものであ
る。

【００２５】

【作用】請求項１の発明における電流測定装置は、電流
線路に流れる電流に比例して抵抗の両端に発生した直流
電圧を交流電圧に変換した後、交流電圧を電圧センサで
検出させて光信号に変換して直流電流出力手段に光伝送
し、そこで直流電流に変換することでドリフトの影響を
排除して高精度に線路に流れる電流を測定できる。

【００２６】請求項２の発明における電流測定装置は、
電流線路に直列に挿入した抵抗に並列にスイッチを接続
し、このスイッチをオンオフ制御信号にて所定周期でオ
ンオフ動作させると、抵抗両端の発生電圧は方形波状に
変化して電圧センサに印加さる。

【００２７】請求項３の発明における電流測定装置は、
光信号を直流電流出力手段で電圧信号に光電変換した後
に、電圧信号の各波形の振幅をプロットして電圧波形を
生成して電圧レベルを数値化すると共に、電圧値と抵抗
値より電流値を求めて表示する。

【００２８】請求項４の発明における電流測定装置は、
電流線路に直列に挿入した抵抗に並列に電界効果トラン
ジスタを接続し、このトランジスタのゲートに加えるゲ
ート信号を所定周期でオンオフ動作させることで高速に
しかも安定性良く抵抗両端の電圧をオンオフさせること
ができる。

【００２９】請求項５の発明における電流測定装置は、
電流線路に直列に挿入した抵抗に並列に電界効果トラン
ジスタを接続し、このトランジスタのゲートに加えるゲ
ート信号を光信号によりオンオフ動作するフォトダイオ
ードより出力することで、電界効果トランジスタを遠隔
でしかも高速にオンオフ制御させることができる。

【００３０】請求項６の発明における電流測定装置は、
電流線路に直列に挿入した抵抗に並列に光信号によりオ
ンオフ動作するスイッチング素子を接続し、このスイッ
チング素子に加えるオンオフ制御信号を光信号によりオ
ンオフ動作することで、スイッチング素子を電気的に絶
縁した遠隔でしかも高速にオンオフ制御させることがで
きる。

【００３１】請求項７の発明における電流測定装置は、
フォトダイオード或いはスイッチング素子に伝送する光
信号を、光源より発光された光を交流変調して光信号と
し、光ファイバーを通して伝送することで抵抗間電圧の
オンオフ動作を高電圧系と絶縁して遠隔操作で行える。

【００３２】請求項８の発明における電流測定装置は、
光信号発信手段の電源を電流線路より供給することで、
光信号発信手段を長期間無人状態で稼働させる際にもバ
ッテリ交換を不要とすると共に、長期安定動作が見込ま
れる。

【００３３】請求項９の発明における電流測定装置は、
光信号発振手段より出力される光信号の周波数を可変に
することで、抵抗両端に発生させた方形波状電圧信号の
周波数を変化させてドリフトによる検出電圧のオンオフ
波形歪みを減少させる。

【００３４】請求項１０の発明における電流測定装置
は、光信号発振手段より出力される光信号のオンオフの
デューティ比を可変にすることで、抵抗両端に発生させ
た方形波状電圧信号の周波数を変化させて検出電圧のオ
ンオフ波形歪みを減少させる。

【００３５】

【実施例】

実施例１．次に、この発明の一実施例を図について説明
する。尚、図中、図１０及び図１１と同一符号は同一又
は相当部分を示す。図において、１は直流機器に直流電
流を流す電流線路であり、この電流線路１には電流／電
圧変換用の抵抗器８が直列に挿入されている。９は抵抗
８の両端に発生した電界が加えられるポッケルス効果を
利用した電圧センサ、１０は導体を介して抵抗８に並列
接続されたメカニカルなスイッチであり、このスイッチ
１０を発振回路１１より出力された繰り返しオンオフ制
御信号によりオンオフ制御すると、抵抗８間の電圧はオ
ンオフ周期に併せて０レベルと一定電圧との間を変化
し、交流電圧に変換されて電圧センサ９に加えられる。

【００３６】１２は発振回路１１の電源である。１３は
差動増幅器５より出力された電圧センサ９に出力信号で
ある方形波信号を直流電流に変換するＡ／Ｄコンバタ等
の信号処理回路である。尚、電圧センサ９は公知なよう
にレーザー発振器３より送信用光ファイバ４を介して入
力したレーザーを円偏光に変え、被測定電圧の加えられ
ている結晶を通過させる。尚、スイッチ１０、発振器１
１、及び電源より直交変換手段を構成する。また、信号
処理回路１３で直流電流出力手段を構成する。

【００３７】この時、円偏光波はポッケルス効果によっ
て楕円偏光となる。これを複合偏光プリズムで直交２成
分に分解した後に、おのおのを受信用光ファイバ６を通
して図示しない光電変換器に出力して光電変換し、差動
増幅すれば抵抗８間に発生した電圧に比例した出力電圧
が得られる。

【００３８】以下、この発明の一実施例の動作について
説明する。電流線路１に直列に挿入した抵抗８間に発生
する電圧は、電流線路１に流れる電流の値によって変化
する。この抵抗８間の直流電圧をドリフトの影響を排除
して電圧センサ９に加えるために、抵抗８間に発生した
電圧を交流電圧にして電圧センサ９に加える。

【００３９】この場合、電源１２より電源電圧が供給さ
れている発振器１１よりスイッチ９に一定周期（一定周
波数）でオンオフ制御信号を入力させる。スイッチ１０
はオンオフ制御信号によりオン／オフを繰り返すことで
抵抗８の両端を繰り返して短絡、開放する。抵抗８の両
端の電圧は、抵抗短絡時には０となり、開放時には抵抗
間電圧（抵抗８の抵抗値と電流線路１に流れる電流の
積）となる。

【００４０】従って、抵抗両端の電圧を交流的に切り替
えることによって、方形波状の抵抗間電圧により方形波
状の電界が電圧センサ９に印加される。その結果、電圧
センサ９に送信用光ファイバ４で入射されたレーザーは
ポッケルス効果により楕円偏光となり、さらに複合偏光
プリズムで直交２成分に分解されて受信用光ファイバ４
で図示しない光電変換器に伝送される。光電変換された
各方形波状信号は差動増幅器５で差動増幅されると、抵
抗８間に発生した電圧に比例した方形波状の出力電圧が
得られる。この出力電圧を信号処理回路１３に送りＡ／
Ｄ変換した後に出力電圧の振幅を計算して電流線路１に
流れた電流値に変換して表示する。

【００４１】実施例２．上記、実施例１では、抵抗８間
を短絡、開放して抵抗間電圧を方形波状にして検出する
スイッチとしてメカニカルなスイッチを使用したが、耐
摩耗性、スイッチングの応答性を考慮してパワーＦＥＴ
をスイッチとして使用しても良い。この結果、抵抗間電
圧を周波数１００ｋＨｚ位の方形波状の電圧に変換でき
る。

【００４２】図２は本実施例に係る電流測定装置の全体
構成を示す図である。尚、図中、図１と同一符号は同一
又は相当部分を示す。図において、１４は図１に示すメ
カニカルなスイッチ１０に代わるパワーＦＥＴである。
パワーＦＥＴ１４はドレイン、ソースをそれぞれ抵抗８
の各端に接続することで抵抗８に並列接続される。ま
た、パワーＦＥＴ１４のゲートにはパワーＦＥＴ１４を
オンオフ制御するためのオンオフ制御信号が発振器１１
より入力される。

【００４３】以下、本実施例の動作について説明する。
基本的な動作に関しては実施例１で説明した動作と変わ
りない。動作として、発振器１１より１００ｋＨｚ位の
方形波状のトリガ電圧をオンオフ制御信号としてパワー
ＦＥＴ１４のゲートに入力する。その結果、パワーＦＥ
Ｔ１４はオンオフ制御信号によりオン／オフを繰り返す
ことで抵抗８の両端の短絡、開放を繰り返す。抵抗８の
両端の電圧は、抵抗短絡時には０となり、開放時には抵
抗間電圧（抵抗８の抵抗値と電流線路１に流れる電流の
積）となる。従って、抵抗両端の電圧を交流的に切り替
えることによって、方形波状の抵抗間電圧により方形波
状の電界が電圧センサ９に印加される。以下の動作は実
施例１と同様である。

【００４４】実施例３．上記、実施例２ではパワーＦＥ
Ｔ１４のゲートに発振器１１より出力されたオンオフ制
御信号をリード線により直接入力したが、電流線路１よ
り超高圧が加えられた制御系統に制御信号を送信する場
合、電気的に絶縁された状態で制御信号を送るのが望ま
しい。

【００４５】図３は本実施例に係る電流測定装置の全体
構成を示す図である。尚、図中、図１と同一符号は同一
又は相当部分を示す。図において、１５はパワーＦＥＴ
１４のゲートにかける最大ゲート電圧を設定した定電圧
回路、１６はアノードに定電圧回路１５の出力端子を接
続し、カソードをパワーＦＥＴ１４のゲートに接続した
フォトダイオード、１７はフォトダイオード１５に対し
て光オンオフ制御信号をスイッチング用光ファイバー１
８を通して送信する信号発生回路である。尚、信号発生
回路１７は例えばＬＥＤで構成され、その点滅周期は発
振器１２の発振周波数に基づいて制御される。

【００４６】以下、本実施例の動作について説明する。
基本的な動作に関しては実施例２で説明した動作と変わ
りない。動作として、発振器１２より発振された１００
ｋＨｚ位の方形波状信号にて信号発生回路１７を制御
し、発振される光オンオフ制御信号をスイッチング用光
ファイバー１７を通してフォトダイオード１５に入力す
る。その結果、フォトダイオード１８は光オンオフ制御
信号によりオン／オフを繰り返すことで、定電圧回路１
５よりアノードに印加されたトリガ電圧をカソードより
パワーＦＥＴ１４のゲートに繰り返し印加する。

【００４７】その結果、パワーＦＥＴ１４はオンオフを
繰り返すトリガ電圧によりオン／オフ動作を繰り返すこ
とで抵抗８の両端を短絡、開放する。抵抗８の両端の電
圧は、抵抗短絡時には０となり、開放時には抵抗間電圧
（抵抗８の抵抗値と電流線路１に流れる電流の積）とな
る。従って、抵抗両端の電圧を交流的に切り替えること
によって、方形波状の抵抗間電圧により方形波状の電界
が電圧センサ９に印加される。以下の動作は実施例１と
同様である。

【００４８】実施例４．上記、実施例３ではパワーＦＥ
Ｔにゲート電圧を供給するための定電圧回路１５を必要
としたが、ゲート電圧を電流線路１より供給するように
しても良い。図４は本実施例に係る電流測定装置の全体
構成を示す図である。尚、図中、図３と同一符号は同一
又は相当部分を示す。図において、２０は抵抗８と共
に、電流線路１に直列に挿入されたゲート電圧発生用の
抵抗であり、抵抗２０に発生した電圧はゲート電圧とし
て導体１９を介してフォトダイオード１６のアノードに
加えられる。

【００４９】以下、本実施例の動作について説明する。
基本的な動作に関しては実施例３で説明した動作と変わ
りない。動作として、発振器１２より発振された１００
ｋＨｚ位の方形波状信号にて信号発生回路１７を制御
し、発振される光オンオフ制御信号をスイッチング用光
ファイバー１７を通してフォトダイオード１５に入力す
る。その結果、フォトダイオード１８は光オンオフ制御
信号によりオン／オフを繰り返すことで、ゲート電圧発
生用の抵抗２０に発生してアノードに印加されたトリガ
電圧がカソードよりパワーＦＥＴ１４のゲートに繰り返
し印加される。

【００５０】その結果、パワーＦＥＴ１４はオンオフを
繰り返すトリガ電圧によりオン／オフ動作を繰り返すこ
とで抵抗８の両端を短絡、開放する。抵抗８の両端の電
圧は、抵抗短絡時には０となり、開放時には抵抗間電圧
（抵抗８の抵抗値と電流線路１に流れる電流の積）とな
る。 従って、抵抗両端の電圧を交流的に切り替えるこ
とによって、方形波状の抵抗間電圧により方形波状の電
界が電圧センサ９に印加される。以下の動作は実施例１
と同様である。

【００５１】実施例５．上記、各実施例では差動増幅回
路５の方形波状電圧信号をＡ／Ｄコンバータを用いた信
号処理回路１３で処理して電流値を検出しているが、方
形波状電圧信号の振幅に応じた直流電圧波形をもとに電
流線路１に流れる電流の値を求めて表示しても良い。

【００５２】図５は本実施例に係る電流測定装置の全体
構成を示す構成図である。尚、図中、図４と同一符号は
同一又は相当部分を示す。図において、２１は振幅検出
回路であり、この振幅検出回路２１は差動増幅回路５の
出力である方形波状電圧信号の各信号波形の振幅を検出
して電圧波形を生成し、その電圧波形より求めた抵抗間
電圧を数値化した後に電流値換算して表示器７に表示さ
せる。

【００５３】以下、本実施例の動作について説明する。
基本的な動作に関しては実施例３で説明した動作と変わ
りない。動作として、差動増幅回路５より出力された方
形波状電圧信号は振幅検出回路２１に入力され、各信号
波形の振幅のピークをプロットした包絡線より電圧波形
を生成する。次に、振幅検出回路２１は電圧波形より抵
抗間電圧を求めて数値化すると共に、電流線路１に直列
に挿入されている抵抗８の値と抵抗間電圧より電流線路
１に流れた電流の値を求めて表示器７に表示する。

【００５４】実施例６．上記、実施例１ではスイッチ１
０を繰り返しオンオフ動作させる際に、発振器１１より
スイッチ１０に出力されるオンオフ制御信号の発振周波
数を固定化して定周期でスイッチ１０をオンオフした。
また、実施例２ないし５ではフオトダイオードを１６を
繰り返しオンオフ動作させる際に、発振器１２より信号
発生回路１７に出力する信号の周波数を固定化し、信号
発生回路１７よりフオトダイオード１６に定周期で光オ
ンオフ制御信号を出力してオンオフ動作させていた。

【００５５】しかし、スイッチ１０のオンオフ切り替え
速度、またはフォトダイオード１６のオンオフ切り替え
速度に伴うパワーＦＥＴ１４のオンオフ切り替え速度に
よっては、図６の（ａ）に示すように電圧センサ９の出
力である差動増幅回路５の方形波状電圧信号がＤＣ成分
のドリフトによって歪むことがある。この結果、信号歪
みによって正確な電流値を測定できないことがある。

【００５６】従って、発振器１７よりスイッチ１０、或
いはフォトダイオード１６に出力されるオンオフ制御信
号の周波数を、例えば図６の（ｂ）に示すように２倍に
することで電圧センサ９の出力信号の歪みを減少させる
ことができる。

【００５７】実施例７．上記、実施例６ではオンオフ制
御信号の周波数を可変にすることで電圧センサ９の出力
信号の歪みを減少させたが、図７の（ａ）に示すように
スイッチ１０、フォトダイオード１６、或いはパワーＦ
ＥＴ１４のオン時の電圧立ち下がり速度とオフ時の電圧
立ち上がり速度との差によっては電圧センサ９の出力を
増幅した差動増幅回路５の出力である方形波状電圧信号
が歪むことがある。この結果、信号歪みによって正確な
電流値を測定できないことがある。

【００５８】従って、スイッチ１０、或いはフォトダイ
オード１６に発振器１７より出力されるオンオフ制御信
号のオンオフデューティ比を、例えば図７の（ｂ）に示
すように６０％にすることでオンオフ速度差による電圧
センサ９の出力信号の歪みを減少させることができる。

【００５９】実施例８．電流線路１には、通常、微小電
流が流れることを想定しているが、過大電流が流れて抵
抗８間に大きな電圧が発生した場合、電圧センサ９或い
はパワーＦＥＴ１４が破壊される危険性がある。そこ
で、図８に示すように抵抗８にゼナーダイオード等の順
方向過電圧保護回路２２を並列接続するのが望ましい。
動作としては、例えば、電流線路１に過大電流が流れて
抵抗８間に発生した電圧がゼナーダイオードのブレーク
ダウン電圧以上になるとゼナーダイオードは導通して電
流線路１に流れる電流は抵抗８をバイパスされる。よっ
て、抵抗８間に過大電圧が発生して電圧センサ９に印加
されるのが阻止される。

【００６０】また、電流線路１に逆方向に過電流が流れ
抵抗８間に過大な逆方向電圧が発生した場合、この逆方
向電圧から電圧センサ９を保護しなければならない。こ
のような逆電圧保護回路２３として、同図８に示すよう
に通常に電流が流れる方向とは逆方向に、例えばダイオ
ードを抵抗８に並列接続しても良い。

【００６１】この結果、電流線路中を直流機器２４より
抵抗８に向けて逆過大電流が流れた場合、この逆過大電
流は抵抗８をバイパスして抵抗の小さなダイオードに流
れる。よって、抵抗８間に過大電圧が発生して電圧セン
サ９に印加されるのが阻止される。

【００６２】実施例９．上記、各実施例では電流線路１
に直列に挿入した電圧変換用の抵抗８及びフォトダイオ
ード１５のアノードに印加するゲート電圧発生用の抵抗
２０の各抵抗値は固定であったが、図９に示すように抵
抗８に抵抗８ａを、抵抗２０に抵抗２０ａをそれぞれ並
列接続することで電流線路１に直列に挿入された抵抗
８、２０の値を容易に変更できる。その結果、直流電流
測定範囲を容易に変更できたり、使用するパワーＦＥＴ
１４或いはフォダイオード１６に応じてゲート電圧を容
易に変更できる。

【００６３】尚、上記、各実施例では電流線路１に流れ
る直流電流の測定を前提に動作説明を行ったが、電流線
路１に流れる電流中、交流成分をも含めて電流測定を行
うのであればスイッチ１０或いはパワーＦＥＴ１４のオ
フ状態を保ち、且つ、逆電圧保護回路２３を外せば、抵
抗８間に発生した交流電圧より交流電流をも測定するこ
とができる。

【００６４】また、上記、実施例３〜５、９ではフォト
ダイオード１６とパワーＦＥＴ１４を組み合わせて抵抗
両端の短絡制御するスイッチ機能を構成したが、入力さ
れる光信号により直接オンオフ動作する光パワースイッ
チング素子があれば、そのスイッチング素子を利用して
も良い。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、電流線路の一
部に挿入された抵抗器と、この抵抗器の両端に発生した
直流電圧を交流変換する直交変換手段と、この直交変換
手段により変換された交流電圧を検出し、この交流電圧
を光信号にて出力する電圧センサと、入力された光信号
を直流電流に変換して出力する直流電流出力手段とを備
えたので、直流電圧独特のドリフトの影響を排除して高
精度に線路電流を測定できるという効果がある。

【００６６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において直交変換手段を抵抗器の両端を所定周期で短絡
制御するスイッチング素子で構成し、短絡制御によって
周期的にレベル変化する前記抵抗器両端の電圧を交流電
圧として電圧センサに出力するようにしたので、請求項
１の効果に加えて抵抗両端の発生電圧をドリフトの影響
を排除し得る方形波状電圧に容易に変換できるという効
果がある。

【００６７】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において直流電流出力手段は入力された光信号を電気信
号に変換した後、この電気信号の振幅を検出して直流電
流に変換するようにしたので、請求項１の効果に加えて
方形波状電圧より直流電流の値を演算する処理が容易に
なるという効果がある。

【００６８】請求項４の発明によれば、請求項２の発明
においてスイッチング素子に電界効果トランジスタを用
いたので、請求項２の効果に加えて抵抗両端の発生電圧
を高速でしかも長時間安定してスイッングできるため装
置の信頼性が向上するという効果がある。

【００６９】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
において光信号の入力により導通するフォトダイオード
からの出力信号で電界効果トランジスタをオン動作させ
るようにしたので、請求項４の効果に加えて遠隔でしか
も電気的に絶縁された状態で電界効果トランジスタにオ
ンオフ制御信号を出力できることで安全性が向上すると
いう効果がある。

【００７０】請求項６の発明によれば、請求項２の発明
においてスイッチング素子は光信号を制御信号として入
力してオンオフ動作させるようにしたので、請求項２の
効果に加えて安全性が向上すると共に、抵抗両端電圧の
スイッチング制御系が簡易化できるという効果がある。

【００７１】請求項７の発明によれば、請求項５または
６の発明において光源より発光された光を交流変調して
光信号とし、光ファイバーを通してスイッチグ素子に出
力する光信号発振手段を備えたので、請求項５または６
の効果に加えて遠隔でしかも任意の場所から電界効果ト
ランジスタのオンオフ制御信号を出力できることで安全
性が向上すると共に、操作性が向上するという効果があ
る。

【００７２】請求項８の発明によれば、請求項７の発明
において光信号発振手段の電源を直流線路より供給する
ようにしたので、長時間に亘って無人の場所で電流測定
する際でもバッテリ交換を不要とすると共に、長期間安
定動作を期待できるという効果がある。

【００７３】請求項９の発明によれば、請求項７または
８の発明において光信号発振手段より出力される光信号
の周波数を可変させたので、請求項７または８の効果に
加えて抵抗両端に発生させた方形波状電圧信号の周波数
を変化させてドリフトによる検出電圧のオンオフ波形歪
みを減少させることができるという効果がある。

【００７４】請求項１０の発明によれば、請求項７また
は８の発明において光信号発振手段より出力される光信
号のオンオフのデューティ比を可変させたので、請求項
７または８の効果に加えて抵抗両端に発生させた方形波
状電圧信号の周波数を変化させて検出電圧のオンオフ波
形歪みを減少させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図２】 この発明の実施例２に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図３】 この発明の実施例３に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図４】 この発明の実施例４に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図５】 この発明の実施例５に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図６】 この発明の実施例６を説明する方形波状電圧
信号の波形図である。

【図７】 この発明の実施例７を説明する方形波状電圧
信号の波形図である。

【図８】 この発明の実施例８に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図９】 この発明の実施例９に係る電流測定装置の全
体構成図である。

【図１０】 従来の電流測定装置の全体構成図である。

【図１１】 直流機器の漏れ電流を測定する方法を説明
する図である。

【図１２】 直流機器の漏れ電流を測定する方法を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 電流線路、３ レーザー発振器、４ 送信用光ファ
イバー、５ 差動増幅器、６ 受信用光ファイバー、
８，８ａ，２０，２０ａ 抵抗、９ 電圧センサ、１０
スイッチ、１１ 発振器、１４ ＦＥＴ、１５ 定電
圧回路、１６ フォトダイオード、１７ 信号発生回
路、１８ スイッチング用光ファイバー、２１ 振幅検
出回路。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流線路の一部に挿入された抵抗器と、
   この抵抗器の両端に発生した直流電圧を交流変換する直
   交変換手段と、この直交変換手段により変換された交流
   電圧を検出し、この交流電圧を光信号にて出力する電圧
   センサと、入力された前記光信号を直流電流に変換して
   出力する直流電流出力手段とを備えたことを特徴とする
   電流測定装置。
2. 【請求項２】 直交変換手段は抵抗器の両端を所定周期
   で短絡制御するスイッチング素子で構成し、短絡制御に
   よって周期的にレベル変化する前記抵抗器両端の電圧を
   交流電圧として電圧センサに出力することを特徴とする
   請求項１に記載の電流測定装置。
3. 【請求項３】 直流電流出力手段は入力された光信号を
   電気信号に変換した後、この電気信号の振幅を検出して
   直流電流に変換することを特徴とする請求項１に記載の
   電流測定装置。
4. 【請求項４】 スイッチング素子に電界効果トランジス
   タを用いたことを特徴とする請求項２に記載の電流測定
   装置。
5. 【請求項５】 光信号の入力により導通するフォトダイ
   オードからの出力信号で電界効果トランジスタをオン動
   作させることを特徴とする請求項４に記載の電流測定装
   置。
6. 【請求項６】 スイッチング素子は光信号を制御信号と
   して入力してオンオフ動作することを特徴とする請求項
   ２に記載の電流測定装置。
7. 【請求項７】 光源より発光された光を交流変調して光
   信号とし、光ファイバーを通してスイッチグ素子に出力
   する光信号発振手段を備えたことを特徴とする請求項５
   または６に記載の電流測定装置。
8. 【請求項８】 光信号発振手段の電源を直流線路より供
   給することを特徴とする請求項７に記載の電流測定装
   置。
9. 【請求項９】 光信号発振手段より出力される光信号の
   周波数を可変することを特徴とする請求項７または８に
   記載の電流測定装置。
10. 【請求項１０】 光信号発振手段より出力される光信号
    のデューティ比を可変することを特徴とする請求項７ま
    たは８に記載の電流測定装置。