JPH083503B2 - 光式零相・正相電流検出装置 - Google Patents

光式零相・正相電流検出装置

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JPH083503B2
JPH083503B2 JP1031735A JP3173589A JPH083503B2 JP H083503 B2 JPH083503 B2 JP H083503B2 JP 1031735 A JP1031735 A JP 1031735A JP 3173589 A JP3173589 A JP 3173589A JP H083503 B2 JPH083503 B2 JP H083503B2
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optical
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杉井  隆造
正雄 大塚
秀樹 斉藤
孝三 床並
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Yaskawa Electric Corp
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、送配電線路の零相電流及び正相電流を高感
度で信頼性高く検出するための光式零相・正相電流検出
装置に関する。
〔従来の技術〕
電力配電分野では、高圧回路の電流を測定する場合に
は、一般に変流器が用いられているが、絶縁性や耐ノイ
ズ性を確保するために、従来から光学式電流検出器が提
案されている。
例えば、第5図に示すように、一次導体26が貫通する
磁気コア24に設けたギャップに、ファラデー効果を有す
る磁気光学結晶で構成された光磁界センサ25を挟み、光
送信路2から伝送された光の変調光を光送信路3から取
り出す方式のものがある。しかし、この方式では、空隙
があるにもかかわらず磁気コア24の磁気飽和のために大
電流を正確に測定できず、また小電流を測定できるほど
高精度ではないという問題がある。
これに対して、第6図に示すように、一次導体26が貫
通する環状の磁気コア13aに二次巻線13b及び三次巻線13
cを巻回し、二次巻線13bの出力端子に抵抗器15を接続
し、電気光学効果素子を使用した光電圧センサ17を三次
巻線13cの両端に接続して、光の変化から一次導体26の
電流を測定する方式のものがある。この方式のものは、
巻数比を大きくすれば電圧を大きく増幅できるので、小
電流でも精度よく測定できる。また、二次巻線に発生す
る電流によって該磁気コア13aの磁気飽和が抑えられる
ので、大電流を測定できる。
一方、非接地系の送配電線路に地絡事故が生じたとき
に線路の浮遊容量に起因して流れる微弱な零相電流を検
出するために、第4図に示すように、3相の送配電線路
の各々に配置した鉄心8a,9a,10aに二次巻線8b,9b,10b及
び三次巻線8c,9c,10cを巻回した第1の変成器8,9,10を
設け、3相の二次巻線8b,9b,10bを共通の抵抗器11に並
列に接続し、3相の三次巻線8c,9c,10cは直列に接続し
てその両端子間に光電圧センサ12を設けて零相電流を検
出する方式を先に提案した(特願昭62-271299号)。
この方式によれば、送配電線に生じた零相電流に比例
した電圧が三次巻線8c,9c,10cに発生し、これを電磁的
な影響を受けない前述の光電圧センサ12に印加させれ
ば、正確かつ精度良く零相電流を測定することができ
る。なお、第4図において1は光送信器、2は光送信
路、3は光受信路、4は光受信機、5は信号処理回路、
6は表示装置、7は開閉器、7a,7b,7cは3相の開閉器電
極である。
ここで、第4図に示した零相電流検出方式を用いて3
相の送配電線の零相電流を測定しながら、同時に各相の
通電電流(正相電流)をも測定することを考える。セン
サとしては前記光電圧センサ12に何らかの方法で電圧を
印加した方が、前述のように有用である。例えば、当該
零相電流検出方式の二次巻線8b,9b,10bの各相に各々抵
抗器を直列に接続してその両端に発生する電圧を各相の
正相電流測定用光電圧センサ12に印加したとする。セン
サの感度を上げるためには、抵抗値を大きくして高い電
圧を発生させる必要があるが、そうすると変流器の負担
が大きくなり、コアの断面積を大きくすることになるな
ど、短所が多い。
そこで前述のように、磁気コアに巻回した二次巻線の
抵抗器に発生した電圧を三次巻線で増幅して光電圧セン
サで測定する単独CT(変流器)三次巻線方式を用いるこ
とが考えられる。しかし、この正相用単独CTの磁気コア
と当該零相電流検出方式(3CT連結三次巻線方式)の磁
気コアを共通に使っては、原理的に意味がない。なぜな
ら、作動中の3CTのコアには結果として零相分の磁界が
通っているので、3CTのコアでは正相分を検出できない
からである。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように、当該3CT連結三次巻線方式のままで
は、正相電流まで同時に測定できず、正相電流測定用の
付属品を設置しても、信頼性や安全性が高く高性能なも
のを実現することが困難となる要因が多い。
本発明は、この問題を解決し、零相電流検出器にわず
かな部品を加えることにより正相電流をも精度良く測定
できる検出器を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この目的を達成するため、本発明の光式零相・正相電
流検出装置は、3相の送配電線路の各々に環状の鉄心を
配置し、各鉄心に二次巻線及び三次巻線を巻回した第1
の変成器を設け、これらの第1の変成器の二次巻線を共
通の抵抗器に並列に接続するとともに、前記各相の三次
巻線を直列に接続し、該直列回路の両端子間に電気光学
結晶を用いた光電圧センサを設けて零相電流に比例した
電圧を検出する手段を備えた光式零相電流検出装置にお
いて、前記二次巻線回路の少なくとも2相に環状の鉄心
を配置し、該各鉄心に二次巻線及び三次巻線を巻回した
第2の変成器を設け、この第2の変成器の各々の二次回
路に各々抵抗器を接続するとともに、この第2の変成器
の各々の三次回路の両端子間に各々光電圧センサを設け
て正相電流を検出する手段を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明は、先に提案した第4図の零相電流検出装置の
二次巻線に第2の変成器を設けるものである。すなわ
ち、3相の送配電線路の各々に配置した鉄心に各々巻回
された二次巻線の少なくとも2相に各々鉄心を配置し、
各々2次巻線と3次巻線を巻回して第2の変成器とす
る。その第2の変成器の2次巻線には各相別々に抵抗器
を接続し、3次巻線には光学結晶を用いた光電圧センサ
を各相別々に接続し、その光信号は発光・受光素子から
光受信され、信号処理回路へ送られる。
3相に通電されている正相電流によって第1の変成器
の二次巻線回路に二次電流が流れる。この二次電流によ
って、第2の変成器の二次巻線に電圧が誘起されて電流
が流れ、三次巻線に電圧が発生して光電圧センサに印加
され、光信号の変化から三次電圧を測定して、第2の変
成器を設けた2相の正相電流が検出される。もし、第2
の変成器を2つの相だけに設けた場合には、残りの相の
正相電流は、検出された2相の正相電流のベクトル和を
零相電流からベクトル的に差し引くことによって得られ
る。第2の変成器を3相とも設けると、各相のセンサの
出力で直接、各相の正相電流が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
第1図は、本発明の実施例の構成を示すブロック図で
ある。同図において、1,31は光を送出する光送信器、2,
32及び3,33は光ファイバを用いた光送信路及び光受信
路、4,34は光受信器、5,35は信号処理回路、6,36は表示
装置である。7は消弧性ガスを封入した開閉器であり、
この開閉器内に、三相の送配電線路のそれぞれに接続す
る開閉器電極7a,7b,7cが収納されている。8,9,10は変成
器であり、開閉器電極7a,7b,7cのそれぞれに前記電極を
囲んで配置した環状の鉄心8a,9a,10aが設けられ、これ
らの鉄心8a,9a,10aに、それぞれの変成器8,9,10の変成
比が等しくなるように、二次巻線8b,9b,10b及び三次巻
線8c,9c,10cが巻回されている。前記二次巻線8b,9b,10b
には、負担用抵抗器11を並列に接続し、三次巻線8c,9c,
10cは互いに直列に接続して、両側の端子を光電圧セン
サ12の電極にそれぞれ接続している。この光電圧センサ
12には、ポッケルス素子のような電界動作型素子、例え
ばLiTaO3,LiNbO3,KDP(KH2PO4),BGO(Bi12GeO20),BSO
(Bi12SiO20)等の強誘電体系の材料を主として用いら
れる。
13,14は正相電流検出のための第2の変成器であり、
第1の変成器の二次巻線を囲んで配置した環状の鉄心13
a,14aが設けられ、これらの鉄心13a,14aには、各々の変
成器13,14の変成比が等しくなるように、二次巻線13b,1
4b及び三次巻線13c,14cが巻回されている。これらの二
次巻線13b,14bには、負担用抵抗器15,16が各々接続さ
れ、前記三次巻線13c,14cには、光電圧センサ17,18がそ
れぞれ接続され、正相電流用の信号処理回路に光伝送路
で光信号が導かれる。
この光電圧センサ12,17,18を用いた電圧検出システム
を第2図に示す。1Aはパルス発生器であり、その出力パ
ルスは電気−光変換素子1Bにより光パルスに変換され、
光ファイバを用いた光送信路2を介して光電圧センサ12
に与えられる。これらのパルス発生器1A及び電気−光変
換素子1Bは、前記光送信器1内に設けられている。光電
圧センサ12は、端面に透明電極20,20を有する電界動作
型素子19,偏光子21,1/4波長板22及び検光子23より構成
されている。透明電極20,20は、第1図の三次巻線8c,9
c,10cの直列回路の両端と、電気的に接続されている。
検光子23からの光出力は、光ファイバを用いた光受信路
3を介して、光−電気変換素子を備えた光受信器4に伝
達され、電気信号に変換されて信号処理回路5に送られ
る。
次に、第1図のブロック図の動作について説明する。
開閉器7の開閉電極7a,7b,7cに接続された送配電線路
(図示せず)に正常に通電しているときは、第1の変成
器8,9,10の二次巻線8b,9b,10bにそれぞれ誘起された二
次電流の和が零となるから、負担用抵抗器11の両端には
電圧は生じず、三次巻線8c,9c,10cに電圧は生じない。
したがって、光送信器1から光送信路2に送信された連
続光は、電圧が印加されていない光電圧センサ12を透過
して光受信路3から光受信器4に出力される。光受信器
4は光信号を電気信号に変換して信号処理回路5に出力
する。信号処理回路5は入力した電気信号を増幅して信
号処理を行って表示装置6に出力する。
次に、送配電線路の1相が地絡し、開閉器7の開閉電
極7aに零相電流が流れると、この開閉電極7aに設けた変
成器8の二次巻線8bに二次電流及び二次電圧が発生し、
他の開閉電極7b,7cに設けた変成器9,10の二次巻線9b,10
bのそれぞれに同一の二次電圧が印加され、それぞれの
変成器8,9,10の三次巻線8c,9c,10cに検出電圧が誘起さ
れる。これらの変成器8,9,10の三次巻線8c,9c,10cは直
列に接続されているので、検出電圧が加算されて光電圧
センサ12の電極に印加される。これにより、光電圧セン
サ12を透過する光が偏光されて、光受信路3から光受信
器4に偏光された光信号が伝送される。光受信器4は光
信号を電気信号に変換して信号処理回路5に出力し、信
号処理回路5は入力した電気信号を増幅して信号処理を
行って表示装置6に出力する。
以上が零相電流検出の動作原理である。
一方、正相電流については、零相電流の有無に拘わら
ず、第1の変成器8,9の二次巻線8b,9bには二次電流が流
れるため、第2の変成器13,14の二次巻線回路13b,14bに
は抵抗器15,16に応じてそれぞれ二次電流が流れ、三次
巻線13c,14cに三次電圧が発生して、光電圧センサ17,18
に印加される。それからの動作は光電圧センサ12の場合
と同様である。これにより、送配電線2相の正相電流が
測定されることになるが、残りの1相については、第3
図のように、測定された2相の正相電流Ia,Ibのベクト
ル和を、測定された零相電流Icから信号処理の段階でベ
クトル的に差し引けばよい。
ここで消費電力については、第2の変成器の二次巻線
と三次巻線の巻数比を大きくすれば抵抗器15,16の抵抗
値は小さくできるので、電力消費を抑えることができ
る。
一方、本発明の手法とは別に、例えば各相の第1の変
成器の二次巻線の各々に抵抗器を直接接続してその両端
に発生した電圧をセンサに印加させる方法を採ったとす
ると、センサの感度を本発明の手法と同程度に確保する
ためには大きな電力を消費することになり、その負担を
補うため、磁気コアの断面積を大きくとらなければなら
ない。
また、正相電流用の単独CTを第6図のように一次導体
に設置すると、本発明の第2の変成器と比べて一次電流
が大きいので、絶縁のためにコア径は大きくなり、二次
電流も二次電圧も大きくなるので、消費電力が大きくな
る。さらに、その消費電力を抑えるために抵抗を小さく
すると、三次電圧も小さくなるので、検出感度も悪くな
り、それを補うためには巻数比を大きくしなければなら
ないなど、実現困難になる要因が多く、本発明の方が有
用であることがわかる。
なお、本実施例では開閉器の開閉器電極回りに環状鉄
心を配置したが、送配電線路の回りでもよく、また電圧
センサとしては電気光学結晶を用いた光電圧センサに限
らず、高入力インピーダンスの電圧センサであればいか
なる方式でもよい。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、送配電線の
零相電流を高感度に検出する装置はそのままで、第2の
変成器を付加することにより、正相電流を感度よく測定
できる。さらに、その第2の変成器の巻数比を大きくす
れば抵抗器で消費される電力を抑制でき、回路全体の負
担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第2
図は光電圧センサの構造説明図、第3図は正相電流の求
め方を示すベクトル図、第4図は従来の光式零相電流検
出装置の構成を示すブロック図、第5図は単独CT三次巻
線方式の構成を示すブロック図、第6図は光磁界センサ
を用いた従来の電流測定器の例を示す説明図である。 1,31:光送信器 2,32:光送信路 3,33:光受信路 4,34:光受信器 5,35:信号処理回路 6,36:表示装置 7:開閉器、7a,7b,7c:開閉器電極 8,9,10:第1の変成器 8a,9a,10a:環状鉄心 8b,9b,10b:二次巻線 8c,9c,10c:三次巻線 11,15,16:抵抗器 12,17,18:光電圧センサ 13,14:第2の変成器 13a,14a:環状鉄心 13b,14b:二次巻線 13c,14c:三次巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 床並 孝三 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (56)参考文献 特開 平1−282468(JP,A) 特開 昭60−60562(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相の送配電線路の各々に環状の鉄心を配
    置し、各鉄心に二次巻線及び三次巻線を巻回した第1の
    変成器を設け、これらの第1の変成器の二次巻線を共通
    の抵抗器に並列に接続するとともに、前記各相の三次巻
    線を直列に接続し、該直列回路の両端子間に電気光学結
    晶を用いた光電圧センサを設けて零相電流に比例した電
    圧を検出する手段を備えた光式零相電流検出装置におい
    て、 前記二次巻線回路の少なくとも2相に環状の鉄心を配置
    し、該各鉄心に二次巻線及び三次巻線を巻回した第2の
    変成器を設け、この第2の変成器の各々の二次回路に各
    々抵抗器を接続するとともに、この第2の変成器の各々
    の三次回路の両端子間に各々光電圧センサを設けて正相
    電流を検出する手段を備えたことを特徴とする光式零相
    ・正相電流検出装置。
JP1031735A 1989-02-09 1989-02-09 光式零相・正相電流検出装置 Expired - Lifetime JPH083503B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901252A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 烟台市华能电器有限公司 10kv输电线路零序电流检测系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103901252A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 烟台市华能电器有限公司 10kv输电线路零序电流检测系统
CN103901252B (zh) * 2014-04-08 2018-11-02 烟台市华能电器有限公司 10kv输电线路零序电流检测系统

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