JPS59119271A - 光フアイバによる電圧測定方法及び液体コア光フアイバ - Google Patents
光フアイバによる電圧測定方法及び液体コア光フアイバInfo
- Publication number
- JPS59119271A JPS59119271A JP57226995A JP22699582A JPS59119271A JP S59119271 A JPS59119271 A JP S59119271A JP 57226995 A JP57226995 A JP 57226995A JP 22699582 A JP22699582 A JP 22699582A JP S59119271 A JPS59119271 A JP S59119271A
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光ファイバによる電圧測定法、特に超々高電圧
の測定に好適する測定方法並びに光ファイバに関するも
のである。
の測定に好適する測定方法並びに光ファイバに関するも
のである。
近年大電力の効率的輸送の観点から送電損失の低下が強
く要請され、送電々圧として現行の２７５ＫＶ、 ５
００ＫＶ、 更には超々高圧例えば１００ＯＫＶへの
昇圧の試みが積極的に研究されている。ところでこの場
合系統機器の絶縁問題の解決がその実施を可能とする前
提となり、その一つの解決事項として電力系統の運転に
欠くことのできない、電圧電流情報の検出器の絶縁問題
がある。
く要請され、送電々圧として現行の２７５ＫＶ、 ５
００ＫＶ、 更には超々高圧例えば１００ＯＫＶへの
昇圧の試みが積極的に研究されている。ところでこの場
合系統機器の絶縁問題の解決がその実施を可能とする前
提となり、その一つの解決事項として電力系統の運転に
欠くことのできない、電圧電流情報の検出器の絶縁問題
がある。
即ち従来から実施されてきた絶縁用碍管の使用が不可欠
である変流器・変圧器などの電流電圧変換器では、系統
電圧の昇圧に伴い碍管の長大化をまぬがれ得ないことが
ら偏動の大きな上昇や耐震性などの構造上の問題、更に
は測定精度の低下の問題などを招く。従ってその解決が
超々高圧送電系統の実現にとって重要である。
である変流器・変圧器などの電流電圧変換器では、系統
電圧の昇圧に伴い碍管の長大化をまぬがれ得ないことが
ら偏動の大きな上昇や耐震性などの構造上の問題、更に
は測定精度の低下の問題などを招く。従ってその解決が
超々高圧送電系統の実現にとって重要である。
そこで従来から電圧測定法として、電気光学効果の一つ
であるポッケルス効果を利用する方法、即ちビスマスシ
リコンオキサイド（Ｂｉ工２８１０２０ ）、水晶など
の結晶を電界中に位置させ、これに直進性（二すぐれた
光例えばレーザ光を入射させたとき、結晶が作用電界に
より屈折率の変化を生じて光に位相変化を生じさせるこ
とを利用するものがある。
であるポッケルス効果を利用する方法、即ちビスマスシ
リコンオキサイド（Ｂｉ工２８１０２０ ）、水晶など
の結晶を電界中に位置させ、これに直進性（二すぐれた
光例えばレーザ光を入射させたとき、結晶が作用電界に
より屈折率の変化を生じて光に位相変化を生じさせるこ
とを利用するものがある。
例えば第１図に示す概略構成図のように懸垂などにより
送電線（１）が作る電界中にセンサ用結晶（２）を設け
て、これに光（３）を入射させ、地上において受信した
光の入射光に対する位相変化を測定して電圧を測定する
ものである。このようにすれば非接触で測定でき、従来
のように絶縁用の碍管な使用することなく測定できる。
送電線（１）が作る電界中にセンサ用結晶（２）を設け
て、これに光（３）を入射させ、地上において受信した
光の入射光に対する位相変化を測定して電圧を測定する
ものである。このようにすれば非接触で測定でき、従来
のように絶縁用の碍管な使用することなく測定できる。
従って前記したような価額・耐震性などの構造上の難点
は一挙に解決される。しかしその一方この方法は分圧電
圧或いは空間電界の一部を測定し、これを電圧に換算す
る方法である。従って電界の乱れなどにもとづく誤差を
生じ易いばかりか、投射光・帰還光が雨その他の気象条
件に左右され易いため安定な測定が困難であり、これに
よって誤差を生じ易い難点があるため、その実現には今
−歩の感がある。
は一挙に解決される。しかしその一方この方法は分圧電
圧或いは空間電界の一部を測定し、これを電圧に換算す
る方法である。従って電界の乱れなどにもとづく誤差を
生じ易いばかりか、投射光・帰還光が雨その他の気象条
件に左右され易いため安定な測定が困難であり、これに
よって誤差を生じ易い難点があるため、その実現には今
−歩の感がある。
そこでこれを改良するため、近時光の伝送路として高く
評価されている光ファイバが高絶縁性をもつばかりでな
く、これに加えられる圧力に応動して屈折率を変化し、
これによって光フアイバ内を伝送される光に位相変化が
起ることに着目して測定する方法が提案されている。こ
れは例えば第２図に示す概略図のように、分圧電圧が加
えられる圧電素子（４）に光ファイバ（５）を巻回して
共振々動により電圧の周波数に同期した圧力変化を与え
るようにし、地上において受信された光の位相変化を、
入射光を分光して得られた別の光ファイバ（６）による
光即ち位相変化を与えられることのない光によりヘテロ
ダイン検波して測定する方法である。
評価されている光ファイバが高絶縁性をもつばかりでな
く、これに加えられる圧力に応動して屈折率を変化し、
これによって光フアイバ内を伝送される光に位相変化が
起ることに着目して測定する方法が提案されている。こ
れは例えば第２図に示す概略図のように、分圧電圧が加
えられる圧電素子（４）に光ファイバ（５）を巻回して
共振々動により電圧の周波数に同期した圧力変化を与え
るようにし、地上において受信された光の位相変化を、
入射光を分光して得られた別の光ファイバ（６）による
光即ち位相変化を与えられることのない光によりヘテロ
ダイン検波して測定する方法である。
この方法によれば光ファイバが光の伝送路となることか
ら、空間を介して結晶に光を通して測定するもののよう
に気象条件の影響を受けないが、その反面この方法では
光源の安定性に欠ける面があるため測定の安定性が充分
でないばかりか、著しく高電圧を圧電素子の励振に適す
る電圧値、即ち著しく低い電圧に分圧して変換する、−
困難かつ誤差を伴う手段を必要とする。従って被測定電
圧を直接または少ない分圧によって電圧な印加できる低
電圧の測定には適するが、高電圧への適用には大きな困
難がある。
ら、空間を介して結晶に光を通して測定するもののよう
に気象条件の影響を受けないが、その反面この方法では
光源の安定性に欠ける面があるため測定の安定性が充分
でないばかりか、著しく高電圧を圧電素子の励振に適す
る電圧値、即ち著しく低い電圧に分圧して変換する、−
困難かつ誤差を伴う手段を必要とする。従って被測定電
圧を直接または少ない分圧によって電圧な印加できる低
電圧の測定には適するが、高電圧への適用には大きな困
難がある。
本発明は電圧の分圧を必要とすることなく、極めて簡単
な構成により高電圧を直接誤差少なく測定できる光ファ
イバをセンサとした新しい方法を提供し、超々高圧送電
における電圧情報検出の容易化を図ったものである。次
に図面を用いてその詳細を説゛明する。
な構成により高電圧を直接誤差少なく測定できる光ファ
イバをセンサとした新しい方法を提供し、超々高圧送電
における電圧情報検出の容易化を図ったものである。次
に図面を用いてその詳細を説゛明する。
光ファイバが電気光学効果の一つであるカー効果（−よ
って屈折率を変化し、これによって光フアイバ内を伝送
される光に位相変化が与えられることは知られている。
って屈折率を変化し、これによって光フアイバ内を伝送
される光に位相変化が与えられることは知られている。
しかし従来の光ファイノくでは電圧検出感度が著しく低
いため、電圧測定法としての応用（二は殆ど関心が向け
られず、検討の対象となることがなかった。
いため、電圧測定法としての応用（二は殆ど関心が向け
られず、検討の対象となることがなかった。
本発明は従来使用されている石英コア光ファイバに比べ
て著しく電圧検出感度の高い新しい光ファイバと、これ
による新しい電圧測定法の着想により、従来のように分
圧や空間電界の一部を測定する方法のような誤差を伴う
ことなく簡単′な方法により直接電圧を測定できるよう
にしたものである。
て著しく電圧検出感度の高い新しい光ファイバと、これ
による新しい電圧測定法の着想により、従来のように分
圧や空間電界の一部を測定する方法のような誤差を伴う
ことなく簡単′な方法により直接電圧を測定できるよう
にしたものである。
本発明の特徴とするところの第１は、電圧の検出に用い
る光ファイバを第３図（ａ）（ｂ）に示す縦断面図およ
びその人−ズ部矢視断面図のよう（二、石英毛細管によ
って形成されたチューブ状のクラッド部（７）の中空部
内即ち従来のファイノ（のコア部内（二、電圧感度が高
く光導波が可能な液体（８）、即ちカ一定数が高くしか
もクラッド部（７）の屈折率ｎ□より屈折率ｎ、が大き
い液体（８）、例えばニトロベンゼンやグリセリン注入
充填して液体コア光ファイノ（を構成した点にある。ま
た第２にはこの本発明光ファイバ（９）を第４図に示す
一実施例図のよう（−１地表００）から被電圧測定送電
線（１）を跨いで地表αω（二双るように配置しく図中
（１ａ）は光ファイノ（引留用の絶縁物）、発光装置Ｉ
により光ファイノ夷内で直線偏向が保持されるように、
即ち単一モードのみを光ファイバ（９）内に励起させる
よ引ニ一方の端部から光を入射させ、他方の端部からの
出射光の位相変化を、検出器０２により測定するように
したことを特徴とするものである。
る光ファイバを第３図（ａ）（ｂ）に示す縦断面図およ
びその人−ズ部矢視断面図のよう（二、石英毛細管によ
って形成されたチューブ状のクラッド部（７）の中空部
内即ち従来のファイノ（のコア部内（二、電圧感度が高
く光導波が可能な液体（８）、即ちカ一定数が高くしか
もクラッド部（７）の屈折率ｎ□より屈折率ｎ、が大き
い液体（８）、例えばニトロベンゼンやグリセリン注入
充填して液体コア光ファイノ（を構成した点にある。ま
た第２にはこの本発明光ファイバ（９）を第４図に示す
一実施例図のよう（−１地表００）から被電圧測定送電
線（１）を跨いで地表αω（二双るように配置しく図中
（１ａ）は光ファイノ（引留用の絶縁物）、発光装置Ｉ
により光ファイノ夷内で直線偏向が保持されるように、
即ち単一モードのみを光ファイバ（９）内に励起させる
よ引ニ一方の端部から光を入射させ、他方の端部からの
出射光の位相変化を、検出器０２により測定するように
したことを特徴とするものである。
このようにすれば石英クラッド部（７）内に充填する液
体（８）として、例えばニトロベンゼンを用いた場合に
は、従来の石英コア光ファイバ即ち液体（８）となる。
体（８）として、例えばニトロベンゼンを用いた場合に
は、従来の石英コア光ファイバ即ち液体（８）となる。
しかも本発明においては送電線（１）を支持体としなが
ら鉛直方向に光ファイバ（９）を設けてその全長、即ち
地表から送電線までの高さＨの長さに亘って送電線（１
）による電界Ｅの作用を受けるようにしている。従って
電界による液体（８）の屈折率の変化、即ち光ファイバ
（９）内を伝播する光に与えられる位相変化は、 に比例する。その結果分圧したり電界の一部を測定して
電圧を逆算したりする誤差の入り易い面倒な手段を用い
ることなく、光ファイバの高絶縁性と可撓性とを充分利
用して、送電線に跨らせる簡単な方法により、直接対地
電圧を充分な検出感度で測定しつる。次に本発明による
電圧測定性能についての実験的検討結果について説明す
る。
ら鉛直方向に光ファイバ（９）を設けてその全長、即ち
地表から送電線までの高さＨの長さに亘って送電線（１
）による電界Ｅの作用を受けるようにしている。従って
電界による液体（８）の屈折率の変化、即ち光ファイバ
（９）内を伝播する光に与えられる位相変化は、 に比例する。その結果分圧したり電界の一部を測定して
電圧を逆算したりする誤差の入り易い面倒な手段を用い
ることなく、光ファイバの高絶縁性と可撓性とを充分利
用して、送電線に跨らせる簡単な方法により、直接対地
電圧を充分な検出感度で測定しつる。次に本発明による
電圧測定性能についての実験的検討結果について説明す
る。
本発明の電圧センサ用液体コア光ファイバ（９）として
、クラッドの径が１５０μｍ、内部中空部の直径が６０
μへ屈折率が１４４８の石英クラッド内に、屈折率が１
５３３、カ一定数ご２．４３Ｘ１８ １０ （Ｖ／ｍ〕 のニトロベンゼンを注入し
たものを用いた。そしてこれを第５図に示す実験装置の
概略構成図のように、長さＬが０．６ｍ、間隔ｄが１．
３罷の電極板（＋３＋０４１の中心に位置させ、単一光
モードとなるようにヘリウム・ネオンレーザ発光器Ｑ５
１からの光をλ／４板０６）、偏光子ａで、集光レンズ
０樽を介して入射させ、出射した光をコリメートレンズ
吐、検光子（イ）を介して検出器（２１）に加える測定
装置を構成して実験したところ、電極板（１３１ａａ間
に加えられる電圧（入力電圧）と検出器ＣＤの出力電圧
（透過光強度）との間に、第６図に示す如き関係を得、
その実測値は理論値とよく一致し半径、Ｓを導体間距離
とした場合等価半径ａはａ ＝ Ｎ ／「石Ｆ１・・・
・・・・・（２）によって与えられ、また地上高をＨ１
送電線電圧をＶ、地上からの距離をＸとすれば送電線直
下における電界Ｅは によって与えられる。そこで今 Ｒ＝０．０１８ｍ。
、クラッドの径が１５０μｍ、内部中空部の直径が６０
μへ屈折率が１４４８の石英クラッド内に、屈折率が１
５３３、カ一定数ご２．４３Ｘ１８ １０ （Ｖ／ｍ〕 のニトロベンゼンを注入し
たものを用いた。そしてこれを第５図に示す実験装置の
概略構成図のように、長さＬが０．６ｍ、間隔ｄが１．
３罷の電極板（＋３＋０４１の中心に位置させ、単一光
モードとなるようにヘリウム・ネオンレーザ発光器Ｑ５
１からの光をλ／４板０６）、偏光子ａで、集光レンズ
０樽を介して入射させ、出射した光をコリメートレンズ
吐、検光子（イ）を介して検出器（２１）に加える測定
装置を構成して実験したところ、電極板（１３１ａａ間
に加えられる電圧（入力電圧）と検出器ＣＤの出力電圧
（透過光強度）との間に、第６図に示す如き関係を得、
その実測値は理論値とよく一致し半径、Ｓを導体間距離
とした場合等価半径ａはａ ＝ Ｎ ／「石Ｆ１・・・
・・・・・（２）によって与えられ、また地上高をＨ１
送電線電圧をＶ、地上からの距離をＸとすれば送電線直
下における電界Ｅは によって与えられる。そこで今 Ｒ＝０．０１８ｍ。
Ｓ−０４ｍ、 Ｎ＝６、 Ｈ−１０ｍ１Ｖ＝５００Ｋ
Ｖ としてＸとＥとの関係を求めると、第 ８図に示
す関係となり、電界強度は２０〜８０ＫＶの範囲となる
。一方実験装置における電極板Ｑ３）０４１間の間隔ｄ
は］−３闘である。従って地上高］、 Ｏｍに対する間
隔ｄとの倍数から、電極板間への印加電圧３０〜１’７
０’Ｖが２３〜１３０〔Ｋ Ｖ ／ ｍ ）の電界に対
応し、そのときの出力電圧は２５〜２．７Ｖの充分な値
であるから、前記のように本発明液体コア光ファイバを
送電線に設置することにより測定が可能である。
Ｖ としてＸとＥとの関係を求めると、第 ８図に示
す関係となり、電界強度は２０〜８０ＫＶの範囲となる
。一方実験装置における電極板Ｑ３）０４１間の間隔ｄ
は］−３闘である。従って地上高］、 Ｏｍに対する間
隔ｄとの倍数から、電極板間への印加電圧３０〜１’７
０’Ｖが２３〜１３０〔Ｋ Ｖ ／ ｍ ）の電界に対
応し、そのときの出力電圧は２５〜２．７Ｖの充分な値
であるから、前記のように本発明液体コア光ファイバを
送電線に設置することにより測定が可能である。
なお以上の実施例では送電線に跨らせて光ファイバを設
けたが、送電線（１）に接するか、近接するように支持
体 により支持するようにしてもよい。
けたが、送電線（１）に接するか、近接するように支持
体 により支持するようにしてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば電圧の
分圧を必要とすることなく、極めて簡単な構成により高
電圧を直接測定しうるちので、超々高圧送電における電
圧情報の検出を容易とするものである。
分圧を必要とすることなく、極めて簡単な構成により高
電圧を直接測定しうるちので、超々高圧送電における電
圧情報の検出を容易とするものである。
第１図および第２図はそれぞれ高電圧測定の従来方法を
示す図、第３図（ａ＋（ｂｌは本発明に使用される液体
コア光ファイバの縦断面図およびそのＡ −Ａ部矢視断
面図、第４図は本発明測定方法の一実施例図、第５図は
本発明の実験装置図、第６図は実験結果を示す電極板電
圧（入力電圧）と検出器の出力電圧の関係図、第７図は
複導体−送電線を示す図、第８図は送電線直下の電界強
度分布図である。 （１）・・・・送電線、 （２）・・・・センサ用結晶
、（３）・・・・光、 （４）・・・・圧電素子、（５
）・・・・光ファイバ、 （６）・・・・検波用光ファ
イバ、Ｑ３１ ａ４１・・・・電極板、 （Ｉ５）・・
・・発光器、００・・・・λ／４板、 αη・・・・偏
光子、０団・・−轡集光レンズ、 Ｑω・・・・コリメ
ートレンズ、（イ）・・・・検光子、 （２＋）・・・
・検出器。 特許出願人 財団法人電力中央研究所代理人弁理士
大 塚 学 網、］ 夕 児１図 頬２図 第３図 口■窟 粥４図 ！ 馬５図
示す図、第３図（ａ＋（ｂｌは本発明に使用される液体
コア光ファイバの縦断面図およびそのＡ −Ａ部矢視断
面図、第４図は本発明測定方法の一実施例図、第５図は
本発明の実験装置図、第６図は実験結果を示す電極板電
圧（入力電圧）と検出器の出力電圧の関係図、第７図は
複導体−送電線を示す図、第８図は送電線直下の電界強
度分布図である。 （１）・・・・送電線、 （２）・・・・センサ用結晶
、（３）・・・・光、 （４）・・・・圧電素子、（５
）・・・・光ファイバ、 （６）・・・・検波用光ファ
イバ、Ｑ３１ ａ４１・・・・電極板、 （Ｉ５）・・
・・発光器、００・・・・λ／４板、 αη・・・・偏
光子、０団・・−轡集光レンズ、 Ｑω・・・・コリメ
ートレンズ、（イ）・・・・検光子、 （２＋）・・・
・検出器。 特許出願人 財団法人電力中央研究所代理人弁理士
大 塚 学 網、］ 夕 児１図 頬２図 第３図 口■窟 粥４図 ！ 馬５図
Claims (2)
- （１） クラッド部のそれより大きい屈折率をもつ、
カ一定数の大きい液体をコア部とした液体コア光ファイ
バを、地上から被電圧測定導体に接するか近接したのち
地上に戻るように設けると共に、一方の端部から単一モ
ードのみを励起させるように光を入射させ、他方の端部
がらの出射光の位相変化を測定して被電圧測定導体の電
圧を測定することを特徴とする光ファイバによる電圧測
定方法。 - （２） クラッド部のそれより大きい屈折率をもつカ
一定数の大きい液体をコア部としたことを特徴とする液
体コア光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57226995A JPS59119271A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光フアイバによる電圧測定方法及び液体コア光フアイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57226995A JPS59119271A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光フアイバによる電圧測定方法及び液体コア光フアイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119271A true JPS59119271A (ja) | 1984-07-10 |
Family
ID=16853855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57226995A Pending JPS59119271A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光フアイバによる電圧測定方法及び液体コア光フアイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59119271A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04262141A (ja) * | 1991-02-14 | 1992-09-17 | Tokai Rubber Ind Ltd | 流体封入式マウント装置の製作方法 |
| JPH04127372U (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-19 | 鹿島建設株式会社 | シエルター |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP57226995A patent/JPS59119271A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04262141A (ja) * | 1991-02-14 | 1992-09-17 | Tokai Rubber Ind Ltd | 流体封入式マウント装置の製作方法 |
| JPH04127372U (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-19 | 鹿島建設株式会社 | シエルター |
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