JPH08233881A - サージ波形検出システム - Google Patents
サージ波形検出システムInfo
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- JPH08233881A JPH08233881A JP7038291A JP3829195A JPH08233881A JP H08233881 A JPH08233881 A JP H08233881A JP 7038291 A JP7038291 A JP 7038291A JP 3829195 A JP3829195 A JP 3829195A JP H08233881 A JPH08233881 A JP H08233881A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 送電線に対して非接触かつ安全に任意の場所
からサージ波形を検出可能であり、さらに分圧器が不要
であり、かつ、高ダイナミックレンジで高精度の測定が
可能なサージ波形検出システムを提供する。 【構成】 印加された電界の強度に応じて透過する光の
強度が変化する電気光学効果を有する電界センサ１と、
光を発生する光源２と、この光源２からの光を前記電界
センサ１に導き入射させる第一の光ファイバ３と、光を
電気信号に変換する光検出器４と、前記電界センサ１を
透過した光を前記光検出器４に導き入射させる第２の光
ファイバ３´と、前記光検出器４からの電気信号を計測
する計測器５とを有する。電界センサ１は、サージ信号
が伝搬する電線路７の近傍に非接触状態で設置すること
によってサージ信号波形を光強度波形として検出する。
からサージ波形を検出可能であり、さらに分圧器が不要
であり、かつ、高ダイナミックレンジで高精度の測定が
可能なサージ波形検出システムを提供する。 【構成】 印加された電界の強度に応じて透過する光の
強度が変化する電気光学効果を有する電界センサ１と、
光を発生する光源２と、この光源２からの光を前記電界
センサ１に導き入射させる第一の光ファイバ３と、光を
電気信号に変換する光検出器４と、前記電界センサ１を
透過した光を前記光検出器４に導き入射させる第２の光
ファイバ３´と、前記光検出器４からの電気信号を計測
する計測器５とを有する。電界センサ１は、サージ信号
が伝搬する電線路７の近傍に非接触状態で設置すること
によってサージ信号波形を光強度波形として検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、送電線等の電線路の保
守や故障対策のために電線路を伝搬するサージ波形を観
測及び測定するサージ波形検出システムに関する。
守や故障対策のために電線路を伝搬するサージ波形を観
測及び測定するサージ波形検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】送電線等の電線路に発生するサージには
落雷や誘導雷による雷サージや、地絡故障や短絡故障に
よるＡＣ閃絡サージ等がある。電力供給信頼度の向上の
ためには、これらのサージ波形を複数の地点で測定する
ことによって故障原因および故障箇所を特定し、速やか
に対処することが要求される。このためには、サージ波
形をできるだけ高精度に検出することが重要である。
落雷や誘導雷による雷サージや、地絡故障や短絡故障に
よるＡＣ閃絡サージ等がある。電力供給信頼度の向上の
ためには、これらのサージ波形を複数の地点で測定する
ことによって故障原因および故障箇所を特定し、速やか
に対処することが要求される。このためには、サージ波
形をできるだけ高精度に検出することが重要である。
【０００３】従来、送電線を伝搬してきたサージ波形の
検出システムにおいては、送電線から直接にコンデンサ
等で数百分の一以下に分圧してサージ波形を検出するも
の、または送電線に近接させて設置し送電線と容量的に
結合した電極を介して電圧波形を取り出すものが知られ
ている。
検出システムにおいては、送電線から直接にコンデンサ
等で数百分の一以下に分圧してサージ波形を検出するも
の、または送電線に近接させて設置し送電線と容量的に
結合した電極を介して電圧波形を取り出すものが知られ
ている。
【０００４】送電線から分圧して電圧を検出するサージ
波形検出システムにおいては、分圧した信号電圧の検出
用センサとして、無誘導性、高絶縁性、防爆性等がある
ため電磁誘導妨害、高圧大電流及び危険雰囲気下等の環
境条件下で適用できる光ファイバを用いた電圧センサの
使用が検討されている。前記電圧センサは電気光学効果
を示す結晶にそのまま電極を設置し、その電極を送電線
から分圧された電気端子に接続するもので、電圧が印加
されたときの偏光状態の変化を検光子により光強度変化
として取り出し、光ファイバで光検出器に送って印加さ
れた電圧信号を検出するものである。
波形検出システムにおいては、分圧した信号電圧の検出
用センサとして、無誘導性、高絶縁性、防爆性等がある
ため電磁誘導妨害、高圧大電流及び危険雰囲気下等の環
境条件下で適用できる光ファイバを用いた電圧センサの
使用が検討されている。前記電圧センサは電気光学効果
を示す結晶にそのまま電極を設置し、その電極を送電線
から分圧された電気端子に接続するもので、電圧が印加
されたときの偏光状態の変化を検光子により光強度変化
として取り出し、光ファイバで光検出器に送って印加さ
れた電圧信号を検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サージ波形検
出システムにおいては、高電圧から分圧するために装置
が大型化し、かつ高価である。また、電界センサの設置
場所も自由には設定できない。さらに、従来の電圧セン
サでは検出電圧範囲が狭い、すなわちダイナミックレン
ジが充分ではないため、通常サージ波形に現れる振幅の
小さい前駆現象と、大きな振幅のメインピークの両方を
忠実に検出するのは困難であるという問題がある。
出システムにおいては、高電圧から分圧するために装置
が大型化し、かつ高価である。また、電界センサの設置
場所も自由には設定できない。さらに、従来の電圧セン
サでは検出電圧範囲が狭い、すなわちダイナミックレン
ジが充分ではないため、通常サージ波形に現れる振幅の
小さい前駆現象と、大きな振幅のメインピークの両方を
忠実に検出するのは困難であるという問題がある。
【０００６】一方、送電線に対して非接触に設置した電
極によりサージ波形を検出する装置においては、センサ
の設置の自由度は取れるが電気ケーブルで信号を測定器
まで導くために誘導を生じ易く安全性の点で問題があ
る。
極によりサージ波形を検出する装置においては、センサ
の設置の自由度は取れるが電気ケーブルで信号を測定器
まで導くために誘導を生じ易く安全性の点で問題があ
る。
【０００７】本発明の目的は、送電線に対して非接触か
つ安全に、任意の場所からサージ波形を検出可能で、さ
らに分圧器が不要で、高ダイナミックレンジで高精度の
測定が可能なサージ波形検出システムを提供することに
ある。
つ安全に、任意の場所からサージ波形を検出可能で、さ
らに分圧器が不要で、高ダイナミックレンジで高精度の
測定が可能なサージ波形検出システムを提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、印加された電界の強度に応じて透過する
光の強度が変化する電気光学効果を有する電界センサ
と、光を発生する光源と、この光源からの光を前記電界
センサに導き入射させる第一の光ファイバと、光を電気
信号に変換する光検出器と、前記電界センサを透過した
光を前記光検出器に導き入射させる第２の光ファイバ
と、前記光検出器からの電気信号を計測する計測器とを
有し、前記電界センサは、サージ信号が伝搬する電線路
の近傍に非接触状態で設置することによってサージ信号
波形を光強度波形として検出することを特徴とする。
決するために、印加された電界の強度に応じて透過する
光の強度が変化する電気光学効果を有する電界センサ
と、光を発生する光源と、この光源からの光を前記電界
センサに導き入射させる第一の光ファイバと、光を電気
信号に変換する光検出器と、前記電界センサを透過した
光を前記光検出器に導き入射させる第２の光ファイバ
と、前記光検出器からの電気信号を計測する計測器とを
有し、前記電界センサは、サージ信号が伝搬する電線路
の近傍に非接触状態で設置することによってサージ信号
波形を光強度波形として検出することを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、入射点より入射した光の
強度が印加された電界の強度に依存して変化して入射点
に戻り出射するように構成された電界センサと、光を発
生する光源と、光を電気信号に変換する光検出器と、前
記電界センサの入射点に一端が結合された光ファイバ
と、前記光源からの光を前記光ファイバに導き入射させ
るとともに前記光ファイバよりの出射光を前記光検出器
に導き入射させる光方向性結合器と、前記光検出器から
の電気信号を計測する計測器とを有し、前記電界センサ
は、サージ信号が伝搬する電線路の近傍に非接触状態で
設置することによってサージ信号波形を光強度波形とし
て検出することを特徴とする。
強度が印加された電界の強度に依存して変化して入射点
に戻り出射するように構成された電界センサと、光を発
生する光源と、光を電気信号に変換する光検出器と、前
記電界センサの入射点に一端が結合された光ファイバ
と、前記光源からの光を前記光ファイバに導き入射させ
るとともに前記光ファイバよりの出射光を前記光検出器
に導き入射させる光方向性結合器と、前記光検出器から
の電気信号を計測する計測器とを有し、前記電界センサ
は、サージ信号が伝搬する電線路の近傍に非接触状態で
設置することによってサージ信号波形を光強度波形とし
て検出することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によるサージ波形検出システムは、印加
される電界の強度に応じて透過する光の強度が変化する
ように構成された電界センサを検出地点の電線路の近く
に設置し、電線路のいずれかの地点で発生し電線路を伝
搬するサージ信号を、電線路から放出される電磁波また
は誘導によって生ずる電界分布の変化を上記電界センサ
を通して光強度波形として検出する。このように電磁路
にたいして非接触でかつ安全に任意の地点に電界センサ
を設置して検出することが可能である。さらに、本発明
で用いる電界センサとして、光導波路により構成され、
高速応答可能で波形検出の忠実性に優れる電界センサを
用いることにより、サージ波形の特徴をより高精度かつ
詳細に検出できるので、サージの発生原因を判別でき
る。また、その電界センサを複数の地点で電線路近くに
設置しその波形の検出時間のずれを測定すればサージ発
生地点を求めることができる。
される電界の強度に応じて透過する光の強度が変化する
ように構成された電界センサを検出地点の電線路の近く
に設置し、電線路のいずれかの地点で発生し電線路を伝
搬するサージ信号を、電線路から放出される電磁波また
は誘導によって生ずる電界分布の変化を上記電界センサ
を通して光強度波形として検出する。このように電磁路
にたいして非接触でかつ安全に任意の地点に電界センサ
を設置して検出することが可能である。さらに、本発明
で用いる電界センサとして、光導波路により構成され、
高速応答可能で波形検出の忠実性に優れる電界センサを
用いることにより、サージ波形の特徴をより高精度かつ
詳細に検出できるので、サージの発生原因を判別でき
る。また、その電界センサを複数の地点で電線路近くに
設置しその波形の検出時間のずれを測定すればサージ発
生地点を求めることができる。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１２】図１は本発明の第１の実施例によるサージ
波形検出システムを示す。このサージ波形検出システム
は、印加された電界の強度に依存して透過する光の強度
が変化する電気光学効果を有するように構成された電界
センサ１と、光を発生する光源例えば半導体レーザ２
と、この半導体レーザ２からの光を電界センサ１に導き
入射させる光ファイバ３と、光を電気信号に変換する光
検出器４と、電界センサ１を透過した光を光検出器４に
導き入射させる光ファイバ３´と、光検出器４からの電
気信号を計測する計測器５とを有する。そして、電界セ
ンサ１は、電力制御設備６の外部または内部において送
電線等の電線路７の近傍の固定された位置に非接触状態
で設置され、前記電線路７の遠方において発生したサー
ジ信号８を光強度変化として検出する。
波形検出システムを示す。このサージ波形検出システム
は、印加された電界の強度に依存して透過する光の強度
が変化する電気光学効果を有するように構成された電界
センサ１と、光を発生する光源例えば半導体レーザ２
と、この半導体レーザ２からの光を電界センサ１に導き
入射させる光ファイバ３と、光を電気信号に変換する光
検出器４と、電界センサ１を透過した光を光検出器４に
導き入射させる光ファイバ３´と、光検出器４からの電
気信号を計測する計測器５とを有する。そして、電界セ
ンサ１は、電力制御設備６の外部または内部において送
電線等の電線路７の近傍の固定された位置に非接触状態
で設置され、前記電線路７の遠方において発生したサー
ジ信号８を光強度変化として検出する。
【００１３】図２は図１における電界センサ１を拡大し
て示し、かつ、入力光および出力光の変化を併せて示
す。電界センサ１は、電気光学結晶であるニオブ酸リチ
ウム結晶からなる基板１０と、この基板１０上に形成さ
れ前記光ファイバ３に結合されている入射光導波路１１
と、この入射光導波路１１から分岐するように基板１０
に形成され電気光学効果を有する２本の位相シフト光導
波路１２と、これらの位相シフト光導波路１２が合流す
るように基板１０上に形成され前記光ファイバ３´に光
を出射する出射光導波路１３と、前記位相シフト光導波
路１２上に設けられた１対の変調電極１４とを有する。
前記変調電極１４にはアンテナ電極１５が接続されてい
る。
て示し、かつ、入力光および出力光の変化を併せて示
す。電界センサ１は、電気光学結晶であるニオブ酸リチ
ウム結晶からなる基板１０と、この基板１０上に形成さ
れ前記光ファイバ３に結合されている入射光導波路１１
と、この入射光導波路１１から分岐するように基板１０
に形成され電気光学効果を有する２本の位相シフト光導
波路１２と、これらの位相シフト光導波路１２が合流す
るように基板１０上に形成され前記光ファイバ３´に光
を出射する出射光導波路１３と、前記位相シフト光導波
路１２上に設けられた１対の変調電極１４とを有する。
前記変調電極１４にはアンテナ電極１５が接続されてい
る。
【００１４】本実施例において、前記入射光導波路１１
と前記位相シフト光導波路１２と前記出射光導波路１３
とは、ニオブ酸リチウム結晶からなる基板１０の上にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて幅５〜１０μｍのチタン
膜パターンを形成し、その後１０００〜１１００℃の電
気炉中にてチタンを拡散することによって作製されてい
る。前記変調電極１４とアンテナ電極１５とは、一体と
して金の膜によって形成されている。
と前記位相シフト光導波路１２と前記出射光導波路１３
とは、ニオブ酸リチウム結晶からなる基板１０の上にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて幅５〜１０μｍのチタン
膜パターンを形成し、その後１０００〜１１００℃の電
気炉中にてチタンを拡散することによって作製されてい
る。前記変調電極１４とアンテナ電極１５とは、一体と
して金の膜によって形成されている。
【００１５】本実施例において、アンテナ電極１５の先
端は、一方が電線路７の方向に位置し他方が大地方向に
位置する向きになるように電界センサ１が電線路７と大
地間に挿入されて固定される。サージ信号８が電界セン
サ１の近くの電線路７を通過するときアンテナ電極１５
にはサージ信号に対応したアンテナ電極１５の両端間の
電位差に相当する電圧が誘起され、変調電極１４の間に
電圧が発生する。その結果、２つの位相シフト光導波路
１２には基板１０の表面に対して垂直でかつ互いに逆向
きの電界が発生し、これにより電気光学効果を介して２
つの位相シフト光導波路１２の屈折率が互いに逆方向に
変化し、これらを伝搬する２つの光の間の位相差が変化
するので、光が出射光導波路１３に入射する時干渉によ
って光強度が変化する。すなわち、サージ信号に対応し
た光強度変化が得られ、光検出器４で検出された後測定
器５で測定される。
端は、一方が電線路７の方向に位置し他方が大地方向に
位置する向きになるように電界センサ１が電線路７と大
地間に挿入されて固定される。サージ信号８が電界セン
サ１の近くの電線路７を通過するときアンテナ電極１５
にはサージ信号に対応したアンテナ電極１５の両端間の
電位差に相当する電圧が誘起され、変調電極１４の間に
電圧が発生する。その結果、２つの位相シフト光導波路
１２には基板１０の表面に対して垂直でかつ互いに逆向
きの電界が発生し、これにより電気光学効果を介して２
つの位相シフト光導波路１２の屈折率が互いに逆方向に
変化し、これらを伝搬する２つの光の間の位相差が変化
するので、光が出射光導波路１３に入射する時干渉によ
って光強度が変化する。すなわち、サージ信号に対応し
た光強度変化が得られ、光検出器４で検出された後測定
器５で測定される。
【００１６】なお、本実施例において、アンテナ電極１
５にさらに棒状の金属ロッドアンテナを接続すればアン
テナ電極１５に誘起される電圧が増加するので測定感度
は上がり、逆にアンテナ電極１５の長さを短くするか除
去するか除去すれば感度は下がり、より大きなサージ信
号波形を検出できる。
５にさらに棒状の金属ロッドアンテナを接続すればアン
テナ電極１５に誘起される電圧が増加するので測定感度
は上がり、逆にアンテナ電極１５の長さを短くするか除
去するか除去すれば感度は下がり、より大きなサージ信
号波形を検出できる。
【００１７】図３は前記電界センサ１の検出可能な電界
強度範囲の一例を示す。検出可能な最大電界強度は、２
つの位相シフト光導波路１２における位相シフト量の差
がπに近づくと電界センサ１の光出力と印加電界の関係
が直線からはずれてしまうことによって制限される。ま
た、最小検出電界は光検出器で検出可能な最小の信号成
分を得るために必要な位相シフト量から決定され、光強
度が大きいほど信号成分も大きくなるので光強度が大き
いほど最小検出電界は小さくなる。ただし、同じ電界強
度に対する変調電極への誘起電圧がアンテナの長さに依
存するため、最大および最小検出電界強度は図３に示す
ようにロッドアンテナを付けた場合と付けない場合で大
きく異なる。検出電界強度のダイナミックレンジ（最大
値と最小値の差）はアンテナの形状には依存せず、図３
の例では光強度がＰ0 （−５ｄＢｍ程度）のときに３桁
が得られ、この値は従来の電圧センサよりも大きい。
強度範囲の一例を示す。検出可能な最大電界強度は、２
つの位相シフト光導波路１２における位相シフト量の差
がπに近づくと電界センサ１の光出力と印加電界の関係
が直線からはずれてしまうことによって制限される。ま
た、最小検出電界は光検出器で検出可能な最小の信号成
分を得るために必要な位相シフト量から決定され、光強
度が大きいほど信号成分も大きくなるので光強度が大き
いほど最小検出電界は小さくなる。ただし、同じ電界強
度に対する変調電極への誘起電圧がアンテナの長さに依
存するため、最大および最小検出電界強度は図３に示す
ようにロッドアンテナを付けた場合と付けない場合で大
きく異なる。検出電界強度のダイナミックレンジ（最大
値と最小値の差）はアンテナの形状には依存せず、図３
の例では光強度がＰ0 （−５ｄＢｍ程度）のときに３桁
が得られ、この値は従来の電圧センサよりも大きい。
【００１８】図４は本発明における電界センサの他の実
施例を示す。図４に示すように、前記電界センサは、電
気光学効果を有し、かつ、強誘電体結晶からなる基板１
０と、この基板１０上に図２と同様な入射光導波路１１
と、２本の位相シフト光導波路１２と、出射光導波路１
とを有する。
施例を示す。図４に示すように、前記電界センサは、電
気光学効果を有し、かつ、強誘電体結晶からなる基板１
０と、この基板１０上に図２と同様な入射光導波路１１
と、２本の位相シフト光導波路１２と、出射光導波路１
とを有する。
【００１９】本実施例においては、２本の位相シフト光
導波路１２のうち一方が形成されている基板１０の一部
分（分極反転部分）１６の分極方向が基板１０の他の部
分の分極方向とは反対方向になっている。この分極反転
部分１６は、その部分に予め非常に強い電界を印加する
ことによって形成される。また、また、本実施例は、図
２の変調電極１４およびアンテナ電極１５を有しない。
本実施例においては、電界センサ１は、ニオブ酸リチウ
ム結晶からなる前記基板１０が大地に対して平行となる
ように設置される。
導波路１２のうち一方が形成されている基板１０の一部
分（分極反転部分）１６の分極方向が基板１０の他の部
分の分極方向とは反対方向になっている。この分極反転
部分１６は、その部分に予め非常に強い電界を印加する
ことによって形成される。また、また、本実施例は、図
２の変調電極１４およびアンテナ電極１５を有しない。
本実施例においては、電界センサ１は、ニオブ酸リチウ
ム結晶からなる前記基板１０が大地に対して平行となる
ように設置される。
【００２０】本実施例においては、サージ信号によって
基板１０に一様な電界が印加された場合、分極反転部分
１６と他の部分とは互いに逆極性の屈折率変化が起こる
ので、位相シフト光導波路１２を伝搬する２つの光の間
に位相差が生じ、印加電界に応じた光強度変化が得られ
る。本実施例の電界センサ１は、高電圧のサージ信号に
対して波形検出が可能であり、また、電極がないので劣
化する恐れがない。本実施例の電界センサ１の検出可能
な最大電界強度は、図３のロッドアンテナなしの電界セ
ンサ１０に比べて２桁以上大きくすることができる。
基板１０に一様な電界が印加された場合、分極反転部分
１６と他の部分とは互いに逆極性の屈折率変化が起こる
ので、位相シフト光導波路１２を伝搬する２つの光の間
に位相差が生じ、印加電界に応じた光強度変化が得られ
る。本実施例の電界センサ１は、高電圧のサージ信号に
対して波形検出が可能であり、また、電極がないので劣
化する恐れがない。本実施例の電界センサ１の検出可能
な最大電界強度は、図３のロッドアンテナなしの電界セ
ンサ１０に比べて２桁以上大きくすることができる。
【００２１】図５は本発明のサージ波形検出システムの
他の実施例を示す。本実施例は、入射点より入射した光
の強度が印加された電界の強度に依存して変化して入射
点に戻り出射するように構成された電界センサ２１と、
光を発生する光源２と、光を電気信号に変換する光検出
器４と、上記電界センサ２１の入射点に一端が結合され
た光ファイバ２２と、光源２からの光を光ファイバ２２
に導き入射させるとともに光ファイバ２２よりの出射光
を光検出器４に導き入射させる光方向性結合器２３と、
光検出器４からの電気信号を計測する計測器５とにより
構成される。
他の実施例を示す。本実施例は、入射点より入射した光
の強度が印加された電界の強度に依存して変化して入射
点に戻り出射するように構成された電界センサ２１と、
光を発生する光源２と、光を電気信号に変換する光検出
器４と、上記電界センサ２１の入射点に一端が結合され
た光ファイバ２２と、光源２からの光を光ファイバ２２
に導き入射させるとともに光ファイバ２２よりの出射光
を光検出器４に導き入射させる光方向性結合器２３と、
光検出器４からの電気信号を計測する計測器５とにより
構成される。
【００２２】本実施例では送電線等の電線路７の互いに
離れた２つの地点にそれぞれサージ波形検出システムが
設置され、かつ、各電界センサ２１は、電線路７の近傍
の固定された位置に非接触状態で設置される。電線路７
の地点３１において発生し電線路７を互いに逆方向に伝
搬するサージ信号３２，３３は、それぞれの電界センサ
２１により光強度変化として検出され、それぞれの測定
器５によりサージ波形が観測される。
離れた２つの地点にそれぞれサージ波形検出システムが
設置され、かつ、各電界センサ２１は、電線路７の近傍
の固定された位置に非接触状態で設置される。電線路７
の地点３１において発生し電線路７を互いに逆方向に伝
搬するサージ信号３２，３３は、それぞれの電界センサ
２１により光強度変化として検出され、それぞれの測定
器５によりサージ波形が観測される。
【００２３】図６は検出されるサージ波形の例を模式的
に示す。一般的にサージ波形はその発生原因により異な
る。直撃雷サージでは電線路でのピーク電圧は１００万
Ｖ程度となり、主となるパルス状波形の前に振幅の小さ
い前駆波形を伴う。誘導雷サージではピーク電圧は４０
万Ｖ以下であり、また、地絡や短絡による故障サージの
場合は系統電圧の７０〜８０％程度のピーク電圧とな
る。波形の立ち上がり速度もサージの種類により異なり
０．５〜１０μｓ程度である。上記の前駆波形や様々な
サージのピーク波形を検出するためには高いダイナミッ
クレンジと高精度の検出が必要であるが、本発明に用い
る電界検出装置では十分な性能が得られるので、波形の
分析によりサージの発生原因を判別できる。
に示す。一般的にサージ波形はその発生原因により異な
る。直撃雷サージでは電線路でのピーク電圧は１００万
Ｖ程度となり、主となるパルス状波形の前に振幅の小さ
い前駆波形を伴う。誘導雷サージではピーク電圧は４０
万Ｖ以下であり、また、地絡や短絡による故障サージの
場合は系統電圧の７０〜８０％程度のピーク電圧とな
る。波形の立ち上がり速度もサージの種類により異なり
０．５〜１０μｓ程度である。上記の前駆波形や様々な
サージのピーク波形を検出するためには高いダイナミッ
クレンジと高精度の検出が必要であるが、本発明に用い
る電界検出装置では十分な性能が得られるので、波形の
分析によりサージの発生原因を判別できる。
【００２４】そこで、本発明のサージ波形検出システム
において、さらに、前記計測器５に接続され、かつ、検
出されたサージ波形の波頭値を検出してサージ発生原因
を判別するサージ発生原因判別回路２４を有するように
してもよい、また、本発明のサージ波形検出システムに
おいて、前記複数の計測器５に接続され、かつ、異なる
地点に配置された複数の前記電界センサ２１により検出
されたそれぞれのサージ波形の到達時間を検出してそれ
らを比較することによりサージ発生地点を特定する発生
地点特定回路２５を有するようにしてもよい。
において、さらに、前記計測器５に接続され、かつ、検
出されたサージ波形の波頭値を検出してサージ発生原因
を判別するサージ発生原因判別回路２４を有するように
してもよい、また、本発明のサージ波形検出システムに
おいて、前記複数の計測器５に接続され、かつ、異なる
地点に配置された複数の前記電界センサ２１により検出
されたそれぞれのサージ波形の到達時間を検出してそれ
らを比較することによりサージ発生地点を特定する発生
地点特定回路２５を有するようにしてもよい。
【００２５】なお、前記サージ発生原因判別回路２４お
よび発生地点特定回路２５は、図１および図２に示すサ
ージ波形検出システムに用いてもよい。
よび発生地点特定回路２５は、図１および図２に示すサ
ージ波形検出システムに用いてもよい。
【００２６】図７は、図５の電界センサ２１の一実施例
を示す。図７に示すように、前記電界センサ２１は、基
板１０と、この基板１０上に形成され前記光ファイバ２
２からの光を入射する入射光導波路１１と、この入射光
導波路１１から分岐するように前記基板１０上に形成さ
れ電気光学効果を有する２本の位相シフト光導波路１２
と、これらの位相シフト光導波路１２の他端に設置され
前記入射光を反射し再び前記光ファイバ２２に結合する
ための反射器２６と、前記位相シフト光導波路１２上ま
たはこれの近傍に設けられた少なくとも１対の変調電極
１４とを有している。前記変調電極１４には、それぞれ
基板１０に形成されたアンテナ電極１５が接続されてい
る。
を示す。図７に示すように、前記電界センサ２１は、基
板１０と、この基板１０上に形成され前記光ファイバ２
２からの光を入射する入射光導波路１１と、この入射光
導波路１１から分岐するように前記基板１０上に形成さ
れ電気光学効果を有する２本の位相シフト光導波路１２
と、これらの位相シフト光導波路１２の他端に設置され
前記入射光を反射し再び前記光ファイバ２２に結合する
ための反射器２６と、前記位相シフト光導波路１２上ま
たはこれの近傍に設けられた少なくとも１対の変調電極
１４とを有している。前記変調電極１４には、それぞれ
基板１０に形成されたアンテナ電極１５が接続されてい
る。
【００２７】本実施例においては、サージ信号が電界セ
ンサ２１の近くの電線路７を通過するときアンテナ電極
１５にはサージ信号に対応した電界が誘起され、変調電
極１４の間に電圧が発生する。その結果、２つの位相シ
フト光導波路１２の屈折率が変化し、それらを伝搬する
２つの光の間の位相差が変化するので、入射光導波路１
１から入射し、位相シフト光導波路１２を往復し再び入
射光導波路１１に入射するとき干渉によって光強度が変
化する、すなわち、サージ信号に対応した光強度変化が
得られる。
ンサ２１の近くの電線路７を通過するときアンテナ電極
１５にはサージ信号に対応した電界が誘起され、変調電
極１４の間に電圧が発生する。その結果、２つの位相シ
フト光導波路１２の屈折率が変化し、それらを伝搬する
２つの光の間の位相差が変化するので、入射光導波路１
１から入射し、位相シフト光導波路１２を往復し再び入
射光導波路１１に入射するとき干渉によって光強度が変
化する、すなわち、サージ信号に対応した光強度変化が
得られる。
【００２８】本実施例では、光が位相シフト光導波路１
２を往復するため感度が２倍となり、また、電界センサ
２１と半導体レーザ２をつなぐ光ファイバが１本でよい
ため取扱いが容易である。
２を往復するため感度が２倍となり、また、電界センサ
２１と半導体レーザ２をつなぐ光ファイバが１本でよい
ため取扱いが容易である。
【００２９】なお、図５に示す実施例において、光方向
性結合器２３の代わりに光サーキュレータを用いること
ができる。また、図７の電界センサ２１の代わりに、位
相シフト光導波路１２の近傍の前記基板１０の一部の分
極方向が前記基板１０の他の部分の分極方向とは反対方
向であるようにし、かつ、変調電極１４とアンテナ電極
１５を除いた構成の電界センサを用いても良い。なお、
前記電界センサ１，２１は、前記変調電極１４およびア
ンテナ電極１５のみを金属部分として有するようにする
のが好ましい。
性結合器２３の代わりに光サーキュレータを用いること
ができる。また、図７の電界センサ２１の代わりに、位
相シフト光導波路１２の近傍の前記基板１０の一部の分
極方向が前記基板１０の他の部分の分極方向とは反対方
向であるようにし、かつ、変調電極１４とアンテナ電極
１５を除いた構成の電界センサを用いても良い。なお、
前記電界センサ１，２１は、前記変調電極１４およびア
ンテナ電極１５のみを金属部分として有するようにする
のが好ましい。
【００３０】以上述べたすべての電界センサは、図１お
よび図５のいずれの実施例にも使用できる。また、電界
センサ１，２１の基板１０としては，タンタル酸リチウ
ム結晶基板等も用いることができる。なお、電界センサ
１は、前記電線路７に固着された絶縁性物体に固定して
もよい。
よび図５のいずれの実施例にも使用できる。また、電界
センサ１，２１の基板１０としては，タンタル酸リチウ
ム結晶基板等も用いることができる。なお、電界センサ
１は、前記電線路７に固着された絶縁性物体に固定して
もよい。
【００３１】本発明に用いる電界センサの感度は上述の
構成の選択により広範囲に設定可能であるので、電線路
にたいする電界センサの設置位置の自由度は非常に大き
い。
構成の選択により広範囲に設定可能であるので、電線路
にたいする電界センサの設置位置の自由度は非常に大き
い。
【００３２】
【発明の効果】本発明によるサージ波形検出システム
は、送電線に対して非接触かつ安全に任意の場所からサ
ージ波形を検出可能であり、さらに分圧器が不要であ
り、かつ、高ダイナミックレンジで高精度の測定が可能
である。
は、送電線に対して非接触かつ安全に任意の場所からサ
ージ波形を検出可能であり、さらに分圧器が不要であ
り、かつ、高ダイナミックレンジで高精度の測定が可能
である。
【図１】本発明の第１の実施例によるサージ波形検出シ
ステムを示す概略図である。
ステムを示す概略図である。
【図２】図１の実施例における電界センサを拡大して示
す図である。
す図である。
【図３】電界センサの検出可能な電界強度範囲の一例を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明に用いられる別の電界センサを示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の他の実施例によるサージ波形検出シス
テムを示す概略図である。
テムを示す概略図である。
【図６】検出されるサージ波形の例を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図７】図５に示す電界センサの１実施例を示す図であ
る。
る。
１、２１ 電界センサ ２ 半導体レーザ ３、３´、２２ 光ファイバ ４ 光検出器 ５ 測定器 ７ 電線路 ８ サージ信号 １０ 基板 １１ 入射光導波路 １２ 位相シフト光導波路 １３ 出射光導波路 １４ 変調電極 １５ アンテナ電極 ２３ 光方向性結合器 ２４ サージ発生原因判別回路 ２５ 発生地点特定回路 ２６ 反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｈ０２Ｈ 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/03 ５０５ Ｇ０１Ｒ 15/07 Ｃ Ｈ０２Ｈ 3/36 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｊ
Claims (12)
- 【請求項１】 印加された電界の強度に応じて透過する
光の強度が変化する電気光学効果を有する電界センサ
と、光を発生する光源と、この光源からの光を前記電界
センサに導き入射させる第一の光ファイバと、光を電気
信号に変換する光検出器と、前記電界センサを透過した
光を前記光検出器に導き入射させる第２の光ファイバ
と、前記光検出器からの電気信号を計測する計測器とを
有し、前記電界センサは、サージ信号が伝搬する電線路
の近傍に非接触状態で設置することによってサージ信号
波形を光強度波形として検出することを特徴とするサー
ジ波形検出システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、基板と、この基板上に
形成され前記第一の光ファイバからの光を入射する入射
光導波路と、この入射光導波路から分岐するように前記
基板上に形成され前記電気光学効果を有する２本の位相
シフト光導波路と、これらの位相シフト光導波路が合流
するように前記基板上に形成され前記第２の光ファイバ
に光を出射する出射光導波路と、前記位相シフト光導波
路上またはこれの近傍に設けられた少なくとも１対の電
極とを有していることを特徴とするサージ波形検出シス
テム。 - 【請求項３】 請求項２に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、前記電極のみを金属部
分として有することを特徴とするサージ波形検出システ
ム。 - 【請求項４】 請求項１に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、基板と、この基板上に
形成され前記第一の光ファイバからの光を入射する入射
光導波路と、この入射光導波路から分岐するように前記
基板上に形成され電気光学効果を有する２本の位相シフ
ト光導波路と、これらの位相シフト光導波路が合流する
ように前記基板上に形成され前記第２の光ファイバに光
を出射する出射光導波路とを有し、前記基板は強誘電体
結晶で形成され、かつ、前記２本の位相シフト光導波路
が形成されている前記基板の少なくとも一部の分極方向
が前記基板の他の部分の分極方向とは反対方向であるこ
とを特徴とするサージ波形検出システム。 - 【請求項５】 入射点より入射した光の強度が印加され
た電界の強度に依存して変化して入射点に戻り出射する
ように構成された電界センサと、光を発生する光源と、
光を電気信号に変換する光検出器と、前記電界センサの
入射点に一端が結合された光ファイバと、前記光源から
の光を前記光ファイバに導き入射させるとともに前記光
ファイバよりの出射光を前記光検出器に導き入射させる
光方向性結合器と、前記光検出器からの電気信号を計測
する計測器とを有し、前記電界センサは、サージ信号が
伝搬する電線路の近傍に非接触状態で設置することによ
ってサージ信号波形を光強度波形として検出することを
特徴とするサージ波形検出システム。 - 【請求項６】 請求項５に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、基板と、この基板上に
形成され前記光ファイバからの光を入射する入射光導波
路と、この入射光導波路から分岐するように前記基板上
に形成され電気光学効果を有する２本の位相シフト光導
波路と、これらの位相シフト光導波路の他端に設置され
前記入射光を反射し再び前記光ファイバに結合するため
の反射器と、前記位相シフト光導波路上またはこれの近
傍に設けられた少なくとも１対の電極とを有しているこ
とを特徴とするサージ波形検出システム。 - 【請求項７】 請求項６に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、前記電極のみを金属部
分として有することを特徴とするサージ波形検出システ
ム。 - 【請求項８】 請求項１に記載のサージ波形検出システ
ムにおいて、前記電界センサは、基板と、この基板上に
形成され前記光ファイバからの光を入射する入射光導波
路と、この入射光導波路から分岐するように前記基板上
に形成され電気光学効果を有する２本の位相シフト光導
波路と、これらの位相シフト光導波路の他端に設置され
前記入射光を反射し再び前記光ファイバに結合するため
の反射器とを有し、前記基板は強誘電体結晶で形成さ
れ、かつ、前記２本の位相シフト光導波路が形成されて
いる前記基板の少なくとも一部の分極方向が前記基板の
他の部分の分極方向とは反対方向であることを特徴とす
るサージ波形検出システム。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかひとつに記載
のサージ波形検出システムにおいて、さらに、検出され
たサージ波形の波頭値を検出してサージ発生原因を判別
する判別手段を有することを特徴とするサージ波形検出
システム。 - 【請求項１０】 請求項１乃至８のいずれかひとつに記
載のサージ波形検出システムにおいて、異なる地点に配
置された複数の前記電界センサにより検出されたそれぞ
れのサージ波形の到達時間を検出してそれらを比較する
ことによりサージ発生地点を特定する発生地点特定手段
を有することを特徴とするサージ波形検出システム。 - 【請求項１１】 請求項１乃至８のいずれかひとつに記
載のサージ波形検出システムにおいて、前記電界センサ
は前記電線路とその鉛直下の大地間に挿入されて固定さ
れていることを特徴とするサージ波形検出システム。 - 【請求項１２】 請求項１乃至８のいずれかひとつに記
載のサージ波形検出システムにおいて、前記電界センサ
は前記電線路に固着された絶縁性物体に固定されている
ことを特徴とするサージ波形検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038291A JPH08233881A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | サージ波形検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038291A JPH08233881A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | サージ波形検出システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233881A true JPH08233881A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12521212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7038291A Pending JPH08233881A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | サージ波形検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08233881A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106169A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Osaki Electric Co Ltd | 電位差測定のための電位差計および電位差測定方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6350762A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | Chubu Electric Power Co Inc | 電圧検出用碍子 |
| JPS63292076A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ケ−ブル事故点標定装置 |
| JPH05273260A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-22 | Yokogawa Electric Corp | 電圧センサ |
| JPH06300806A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-28 | Kansai Denki Hoan Kyokai | 電気設備の地絡監視装置 |
| JPH06307896A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-11-04 | Hitachi Cable Ltd | 分布型導波路センサ |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP7038291A patent/JPH08233881A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6350762A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | Chubu Electric Power Co Inc | 電圧検出用碍子 |
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| JPH05273260A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-22 | Yokogawa Electric Corp | 電圧センサ |
| JPH06307896A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-11-04 | Hitachi Cable Ltd | 分布型導波路センサ |
| JPH06300806A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-28 | Kansai Denki Hoan Kyokai | 電気設備の地絡監視装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106169A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Osaki Electric Co Ltd | 電位差測定のための電位差計および電位差測定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030730 |