JPS60262058A - 光センサによる多地点の電流または電圧の測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は複数地点例えば配電線各部の電流または電圧な
どを経済的かつ高信頼度で測定できる光センサと光ファ
イバを利用した計測方法に関するものである。

（従来技術およびその問題点） 光が入射されるファラデイー効果素子やポッケルス効果
素子所謂光センサに、測定電流による磁界や対地電圧に
よる電界を作用させ、これによる偏光面の回転にもとつ
き入射光量に対する出射光量の変化を生じさせて、電流
や電圧を計測する方法はよく知られている。またこれら
光センサへの光の入出射に当って、高い′電気絶縁性を
有する光ファイバを用いることにより、従来の変流器や
変圧器などによる測定に比べて、安全かつ経済的に高電
圧回路の電流または電圧などを測定しうる、すぐれた利
点があることも公知である。

しかし従来の光センサと光ファイバの組合せにより、複
数地点の電流電圧を測定する場合、第１図に示すように
測定箇所にそれぞれ設けた光センサ（１ｔＸｈ）（１３
）・・・・・（ｉｎ）に、それぞれ独立に光の入出射用
光ファイバ（２１Ｘ２２Ｘ２３）・・・・・・（２ｎ）
を設けて測定する方法がとられている。しかしこれでは
測定箇所が多くなればなる程、光フアイバ線路の数が多
くなる。その結果測定箇所の多い配電系統即ち面的な拡
がりをもち、しかも多数の区分開閉器や変圧器を有する
配電系統において、需用家サービスの向上や肌理の細か
い運営管理上要求される、故障区間の迅速な検出による
迅速な事故復旧のだめの、区分開閉器における電流、電
圧などの測定、更には質のよい電力供給のだめの、各変
圧器設置点その他における電圧の測定に適用した場合経
済性が大きく損われることになる。従って前記の如きす
ぐれた利点を有するにもかかわらず適用は難しい。

本発明は複数地点における電流、電圧などを、各光セン
サに共通の１本の光フアイバ線路を用いて、経済的かつ
高感度、高信頼度で計測しうる方法を提供し、肌理の細
かい配電系統の運用などを可能にしたものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するだめの手段および作用）本発明の特
徴とするところは次の点にある。その第１は第２図、第
３図に示すように、ファラディ効果素子（３）やボッケ
ル効果素子（４）などの一端面に偏光子（５）を設け、
他端面に反射鏡（６）を設けた点にある。そして光ファ
イバ（７）からの光をレンズ（８）により平行光線とし
て、偏光子（５）を通過させることにより直線偏光した
のち、これを反射鏡（６）に反射させて再び偏光子（５
）を通過させて光ファイバ（７）に戻す。そしてこれに
より光信号の入出射が効果素子の一端面のみにおいて行
われるようにすると同時に、光信号に対して２回の効果
が作用されるようにした点にある。なお第２図、第３図
におい１（９ａ）ゆ−ｙ　４　Ａ／、　（９）ｕ□。、
０．。工□７．ア７　）すである。第２には第４図に示
すように各測定点に設けた光センサ（１１Ｘ１２Ｘ１３
）・・・・・・（１ｎ）のそれぞれに１本の光フアイバ
線路（７）と光分岐結合器（１１１’）（１１２Ｘ１１
３）・・・・・・（１１ｎ）、例えば第５図のように主
光ファイバ路（ｌｌａ）と枝先ファイバ（ｌｌｂ）とか
らなる、所謂光フアイバ形光分岐結合器ａηを用いて光
を入射させる。そして前記したように偏光子（５）を通
過したのち、反射鏡（６）によシ再び偏光子（５）を通
過して出射した光を、光分岐結合器（１１１Ｘ１１２）
（ｌ１３）・・・・・・（１１ｎ）と光フアイバ線路（
７）により計測部、　（２）に戻すようにしたものであ
る。また更に送信光信号として一定レベルの光パルス列
を用い、かつ光パルス信号の発信間隔を第６図のように
測定すべき電流電圧波形を再現しうるサンプリング間隔
Ｔに選定した点にある。

このようにすれば第７図（ｂ）のように、時刻ｔ１にお
いて１個の光パルス信号ｐｉが、計測部（２）から発信
されて光フアイバ線路（７）に送りこまれたとき、各党
センサ（１１Ｘ１２Ｘ１３　）・・・・・・（１ｎ）か
らの反射光パルス信号は第７図（ｃ）　Ｋ示すｐＨ＋　
ｐ１２　＋　ｐ＋３　”””ｐｌｎ　のように１計測部
（財）から各光センサ（１１Ｘ１２　Ｘ１３）・曲・（
１ｎ）までの光フアイバ線路（７）（光分岐結合器（１
１＋）（１１２Ｘ１１３）・・・・・・を含む）の往復
距離Ａｌ＋　１２＋　ｔ３　ｒ・・・・・・ｔｎ（第７
図（ａ）参照）によって定まる時間τｌ、τ２゜τ３．
・・・・ゴ。後に帰来する。また第７図（ωのように時
刻ｔ２において発射された光パルス信号ｐ２にもとづき
、各光センサ（１１Ｘ１２Ｘ１３）・・・・・・（１ｎ
）からの反射光パルス信号は、第７図（ｅ）のｐ２１　
＋　ｐ２２　＋・・・・・・ｐ２ｎのように上記した光
パルス信号ｐｉにもとづく反射光パルス信号ｐＨ＋　ｐ
ｔｚ　Ｉ　ｐｌ’３°””’ｐｉｎ　より）サンプリン
グ間隔Ｔだけ遅れて計測部（２）に帰来する。以下第７
図（ｆ）の時刻ｔ３における発射光パルスｐ３により、
ｐ２１　＋　Ｐ２２・・・・・・ｐ２ｎよりサンプリン
グ間隔Ｔだけ遅れて、第７図（ｇ）の反射光パルス信号
ｐ３１　＋　ｐ３２・・・・・・Ｐ３ｎが帰来し、第７
図（ｈ）の時刻ｔｎにおける発射光パルスＰｎにより、
第７図（ｉ）のように反射光パルス信号Ｐｕｔ　＋　ｐ
ｎ２　＋　ｐＨ３・・・・・・Ｐｎｎが帰来する。しか
も各光センサ（１１Ｘ１２Ｘ１３）・・・・・・（１ｎ
）に入射した光パルス信号ｐｔ　Ｉ　９２　＋　ｐｓ　
＋・・・・・ｐｎは、入射時点における測定点の電流ま
たは電圧の瞬時値に対応した効果を受けてレベルを変化
する。従って第７図（ｃ）　（ｅ）　（ｇ）のように各
反射光パルス信号は、電流または電圧の瞬時値に対応し
た光レベルをもつ。そこで例えばアドレスを指定してメ
モリの異なる領域に、各光セ／す（１１Ｘ１２Ｘ１３）
・・・・・・（１ｎ）毎の反射光パルス信号を、電流ま
たは電圧の１サイクル分記憶したのち順次読出して、例
えば第１メモリ領域によシ挑７図（ｊ）の波形を得たの
ちエンベロープをとるように処理することにより、光セ
ンサ（１１）の設置点の電流または電圧波形を再現でき
、これから電流または電圧の実効値などを計測すること
ができる。また同様に他の光センサ設置点の電流、電圧
値を知りうる。

（実施例） 第８図は配電線各部の電圧測定に適用した本発明の一実
施例図であって、図において（１１０１２）（１３）・
・・・・・（１ｎ）は光センサで、第２図により前記し
、　たように一端に偏光子（５）をもち、他端に反射値
（６）をもつファラディ効果素子（４）などからなる。

ａ場は□配電線、（９）は電流検出用の変流器であって
、その検出電流はファラデイ効果素子（４）のコイル（
９ａ）に加えられる。（７）は各センサ共通の１本の光
フアイバ線路、（１１１Ｘ１１２Ｘ１１３）・・・・・
（１１ｎ）は光分岐結合器であって、光フアイバ線路（
７）に送りこまれた光パルス信号をそれぞれ分岐して、
光センサ（１１Ｘ１２）（１３）・・・・・・（１ｎ）
に加える。０４は光分岐結合器、α■は計測部、０８は
同期信号発生器、ＱＱはパルスレーザ光発振器であって
、例えば電流値を電気角３０’間隔でサンプリングしよ
うとする場合には、５０Ｈｚ地域では６００パルス／秒
（１サイクル分１２パルス）で発振して、前記第７図（
ｂ）　（ｄ）　（ｆ）・・曲に示す光パルス信号ｐＨｐ
２　＊　ｐａ・・・・・・ｐｎを光フアイバ線路（７）
に加える。ａｆ）は光受信器であって、光分岐結合器α
◆によって得られた第７図（ｃ）　（ｅ）　（ｇ）・・
・・・・の反射光パルス信号（１）ｔｌ　Ｉ　ｐ１２　
＋　””’°ｐｔｎ）　（Ｐ２１１　ｐ２２１　゛°曲
ｐ２ｎ）（ｐ３１１ｐ３２．・・・・・・ｐ３ｎ）・・
・・・・を電気信号に変換する。α樟はメモリであって
、前記同期信号発生器ａＱの出力りロック信号により、
パルスレーザ光発振器０・のパルス発振に同期してアド
レスが指定され、第１メモ　（り領域に光センサ（１１
）からの反射光パルス信号ｐＨ＋　ｐ１２　＋　ｐｉｎ
・・・・・・ｐｉｎ　をメモリし、第２メモリ領域には
光センサ（１２）からの反射光パルス信号ｐ２１゜ｐ２
２　＋　ｐ２３　＋・・・・・・Ｐ２ｎをメモリする要
領で、各光センサ毎の反射光パルス信号群を異なるメモ
リ領域に゛メモリする。Ｑｌはカウンタであって、測定
すべき電流の１サイクル内に発振されるパルス数、例え
ば前記したように１２個分だけ同期信号発生器（１ｉ１
９の出力パルスを計数すると、読出信号をメモリα樽に
加えて、第７図（ｉ）のように読出す。（１）は波形処
理回路、であって、メモリα樟から読出された信号を受
けて第７図（ｊ）に示す各測定点の電流波形に相当する
波形を再現する。Ｑやは電流の実効値の演算回路、に）
はプリンタである。

（発明の効果） 以上のように本発明では光センサの一端に偏光子を他端
に反射鏡を設けて、光センサ内において　。

光を往復させるようにしているので、感度を２倍にでき
高感度の測定が可能である。また１個の偏光子を偏光子
と検光子に供用できるので、光センサが安価となる。ま
た更に本発明では反射鏡によす光センサの一端において
入出射させておす、シかも計測部と各党センサまでの光
フアイバ線路の距離の差にもとづく、光パルス信号の伝
送遅延差を利用して測定点を識別しているので、１本の
光フアイバ線路によって電流または電圧の測定が可能と
なる。また光フアイバ線路は雑音信号の影響を受けＫ〈
いので、経済的かつ高感度しかも高い信頼度をもって測
定が可能となるもので、特に配電線における各部の光セ
ンサによる電流または電圧の測定など、多地点の測定に
とって極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光センサと光ファイバによる測定方法の説明図
、第２図、第３図は本発明に使用される光センサの一実
施例図、第４図は本発明の計測原理の説明図、第５図は
光分岐結合器の−・例を示す図、第６図は発゛射光パル
ス信号の説明図、第７図は本発明の動作説明用光パルス
信号図、第８図は本発明の一実施例図である。 （１１０１２Ｘ１３）〜（１ｎ）・・・光センサ、（２
１Ｘ２２Ｘ２３）〜（２ｎ）・・・光入出射用光ファイ
バ、（３）・・・ファラディ（９）・・・変流器、ＱＯ
・・・分圧用コンデンサ、’（ｌｌｔ）（１１２Ｘ１１
３）〜（１１ｎ）およびａ４・・・光分岐結合器、（２
）・・・計測部、０３・・・配電線、ａｏ・・・同期信
号発生器、ＯＱ・・・パルスレーザ９光発振器、ａ”ｈ
・・・光受信器、ａｏ・・・メモリ、αつ・・・カウン
タ、に）・・・波形処理回路、Ｑメ・・・電流の実効値
演算回路、（２）・・・プリンタ。 特許出願人　財団法人電力中央研究所 式　理　人　大　塚　Ｊ学 ２　外１名 第１図 粥２図　第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の通過方向の一端に偏光子を有し、他端に反射鏡を設
   けて、偏光子側の一端面から光を入出射するように形成
   した光センサを各測定地点毎に配置してこれを１本の光
   フアイバ線路にそれぞれ分岐接続すると共に、送信側か
   ら光パルス信号を所定の時間間隔で順次上記光フアイバ
   線路に入射させ、これにもとづく各光センサからの受信
   反射パルス信号が送受信側と各光センサとの間の距離に
   もとづく遅延時間差をもって受信され、かつ各反射光パ
   ルス信号のレベルが各光センサ設置点め電流または電圧
   に対応したレベルとなることを利用して、各測定地点毎
   の電流または電圧を識別して測定することを特徴とする
   光センサによる多地点の電流または電圧の測定方法。“