KR100228416B1

KR100228416B1 - 광(光)을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치

Info

Publication number: KR100228416B1
Application number: KR1019960044469A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 김요희
Original assignee: 윤문수; 재단법인한국전기연구소
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1999-11-01
Also published as: KR19980026137A

Abstract

본 발명은 일체로 구성된 광을 이용한 전류/전압 측정장치에 관한 것으로서, 입사되는 광의 일부는 선형편광시켜 통과시키고 일부는 선형편광시켜 90°각도로 반사시키는 선형편광자(201); 상호 직교로 배치되는 전류감지부(210); 및 전압감지부(220);를 포함하여 구성되는 광전류/광전압 감지장치(200)와 입사되는 광신호를 전기신호로 변환하는 수광소자(301); 상기 전기적 신호를 증폭하는 전치증폭기(302); 상기 증폭된 신호 중 교류성분과 직류성분을 각각 추출하는 고역여파기(311);와 저역여파기(321); 상기 검출된 신호를 각각 증폭하는 교류증폭기(312);와 직류증폭기(322); 상기 증폭기(312, 322)의 양 출력의 비를 구하는 분압기(330); 및 분압된 신호를 일정레벨로 증폭하는 주증폭기(331);를 포함하여 구성되는 광신호 연산장치(300)를 상호 결합하여 선로의 전류와 전압을 동시에 그리고 외부 영향을 받지 않고 정확하게 측정함으로써, 오랜 동안 해결하지 못했던 전류 및 전압감지부를 일체로 구성하는 문제를 해결하여 값비싼 광학부품, 광소자 그리고 고압절연장치의 수를 줄일 수 있으며, 감지부를 형성하는 전체 기판의 크기가 소형화되므로 운반·설치 및 유지보수가 용이하고, 하나의 장치로서 전류 및 전압을 동시에 측정할 수가 있으므로 전력량 계측용은 물론 부하 관리용 및 송전선로 사고 위치판정용 전류, 전압 계측용으로도 사용이 가능한 다용도의 편리하고 경제적인 발명인 것이다.

Description

광(光)을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치

본 발명은 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일체로 구성된 전류 및 전압 감지장치를 통해 하나의 전송광을 이용하여 송전선로의 전류와 전압 값을 동시에 감지하고 상기 감지된 신호로부터 외부의 요인에 의해 변화된 신호값을 상쇄시켜 정확한 측정값을 연산하는 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치와 이를 구성하는 광전류/광전압 감지장치 및 광신호 연산 장치에 관한 것이다.

종래에는 송전선로의 전류 및 전압을 검출하기 위해 계기용 변성기를 사용하였으나, 계기용 변성기는 노이즈(noise) 및 서지(surge)에 대한 면역기능이 없을 뿐만 아니라 자기포화 현상에 의한 파형왜곡 및 고조파 공진현상에 의한 측정오차가 발생하는 등의 문제점이 있었다.

상기와는 다르게 광학적 방법으로 전류 및 전압을 감지하면 코일이나 철심형 센서(sensor)등에서 크게 문제시되었던 노이즈 및 서지의 영향이 없어지고, 파형의 왜곡이 발생하지 않으며 포화영역이 없기 때문에 측정영역의 한계성이 없어지게 된다. 또한, 광을 전송하는 광섬유는 부도체이기 때문에 전자유도의 영향을 받지 않으므로 절연지지대의 설계가 용이해지는 이점이 있게 된다.

따라서, 기존의 전류 및 전압 검출방식과는 전혀 방식이 상이한 전기-광학적 방법과 자기-광학적 방법을 이용하여 전류 및 전압을 검출하는 새로운 광전류 감지 및 광전압 감지에 관한 연구가 시도되어 왔으며 그 결과 제7도와 같은 구성을 갖는 광을 이용한 전류 및 전압의 측정장치가 창작되어 사용되어지고 있다. 제7도의 측정장치는, 전류 및 전압을 측정하기 위해 각각 필요한 광을 송신하는 광송신장치(10, 10′); 전류의 양을 감지하여 광신호로 전송하는 광전류 감지장치(20); 전압의 양을 감지하여 광신호로 전송하는 광전압 감지장치(21); 및 상기 광신호로 부터 전류와 전압값을 각각 연산해 내는 광신호 처리장치(30, 30′);로 구성되며 상기 광전류 감지장치(20)는 입사된 광을 선형편광시키는 선형편광소자(20-1); 선형편광된 광의 편광면을 45°고정회전시키는 45°회전자(20-2); 상기 회전된 각을 중심으로 주위의 자기장의 세기에 따라 광의 편광면을 변동 회전시키는 패러데이 소자(YIG)(20-3); 및 상기 회전량의 크기를 광의 강약으로 변조하여 출력하는 검광자(20-4);로 구성되고, 상기 광전압 감지장치(21)는 입사된 광을 선형편광시키는 선형편광소자(21-1); 상기 선형편광된 광신호를 원형편광시키는 1/4 파장판(21-2); 측정하는 전압의 크기에 따라 직교성분의 광파사이에 위상차를 변동시켜 타원형의 편광면을 만드는 포켈소자(BSO)(21-3); 및 상기 타원편광의 정도를 광의 강도로 변조하여 출력하는 검광자(21-4);로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 광을 이용한 전류/전압 측정장치에서는, 상기 광송신장치(10)에서 광을 상기 광전류 감지장치(20)로 입사시키면 상기 광전류 감지 장치(20)는 측정하고자 하는 전류로부터 유기된 자기장의 세기에 따른 크기를 갖는 광신호를 출력하게 되고, 이 광신호는 상기 광신호 처리장치(30)에 의해 적절하게 신호처리 되어 측정된 전류값을 검출해내게 된다. 전압의 측정에 있어서는, 상기 광송신장치(10′)가 상기 광전압 감지장치(21)로 광을 입사시키면 상기 광전압 감지장치(21)는 측정하고자 하는 전압의 크기에 비례하는 강도를 갖는 광을 출력시키게 되고 이 광신호는 상기 광신호 처리장치(30′)에 의해 적절하게 신호처리 되어 측정된 전압값을 검출하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 작용하는 종래의 광을 이용한 전류/전압 측정 장치는 전류와 전압을 감지하는 장치가 각각 별개로 구성되어 있기 때문에 각 감지 장치에 광을 송신하기 위한 광송신 장치가 각각 구비되어야 하고 상기 광을 전송하는 광섬유도 각각 구비되어야 하므로 값비싼 광학부품이 많이 소요되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 상기의 각 감지장치가 별개의 모듈로 설계되었기 때문에 고압부에 상기 감지장치를 설치하고자 할 때에도 각각에 절연장치가 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 상기의 광을 이용한 전류/전압 측정장치에 사용되는 종래의 광신호 연산장치에서는, 전송되는 광신호가 광섬유의 섭동이나 외란에 의해 영향을 받게 되면 연산과정에 그대로 반영되어 측정값의 오차로 나타나는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위해서 창작된 것으로서, 하나의 광원만을 이용하여 전류와 전압의 양을 동시에 감지할 수 있는 광전류/광전압 감지장치를 제공하는 데 그 목적이 있으며,

본 발명의 다른 목적은, 측정하고자 하는 전압과 전류 상호간의 간섭이 가장 적게 발생하도록 하여 전류와 전압값을 감지할 수 있는 광전류/광전압 감지장치를 제공하는데 있는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 신호전송 선로인 광섬유의 외부 섭동이나 외란에 영향을 받지 않는 고정밀의 계측이 가능하도록 감지된 신호값을 연산할 수 있는 광신호 연산장치를 제공하는 데 있는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 하나의 광원만을 이용하여 전류와 전압의 양을 동시에 고정도(高精度)로 측정할 수 있는 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치를 제공하는 데 있는 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 광전류/광전압 감지장치의 일실시 예의 구성도이고,

제2도는 본 발명에 따른 광신호 연산장치의 일실시 예의 구성도이고,

제3도는 제1도의 광전류/광전압 감지장치에 입사된 광의 편광면을 도시한 것으로서,

(a)는 수직상하로 진동하는 광의 선형편광면이고,

(b)는 편광축이 일정축을 기준으로 좌우로 회전되는 영역을 보여주는 것이고,

(c)는 직교인 광성분간의 90°위상차에 의해 발생하는 원형 편광면이고,

(d)는 직교인 광성분간의 45°위상차에 의해 발생하는 타원 편광면이고,

제4도는 제2도의 특정 부분에서의 파형도로서,

(a)는 제2도의 ①인 점에서의 파형이고,

(b)는 제2도의 ②인 점에서의 파형이고,

(c)는 제2도의 ③인 점에서의 파형이고,

(d)는 제2도의 ④인 점에서의 파형이고,

제5도는 피측정 전류 또는 전압의 값을 갖는 광신호를 도시한 것으로서,

(a)는 측정된 광신호이고,

(b)는 광섬유의 섭동이나 외란에 의해 변화된 구간이 있는 광신호이고,

제6도는 제1도의 광전류/광전압 감지장치와 제2도의 광신호 연산장치를 포함하여 구성된 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치의 일실시 예이고,

제7도는 광을 이용한 전류 및 전압측정을 위해 별개로 구성되어 설치되는 종래의 측정장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1', 1" : 광섬유 2 : 광콘넥터

3 : 도체 4a, 4b, 4c : 집광렌즈

10, 10′ : 광 송신장치 20 : 광전류 감지장치

20-1 : 선형편광자 20-2 : 45°회전자

20-3 : 패러데이 소자(YIG) 20-4 : 검광자

21 : 광전압 감지장치 21-1 : 선형편광자

21-2 : 1/4파장판 21-3 : 포켈소자(BSO)

21-4 : 검광자 30, 30′ : 광신호 처리장치

200 : 광전류/광전압 감지장치 201 : 선형편광자

210 : 광전류 감지부 212 : 45°회전자

213 : 패러데이 소자(YIG) 214 : 검광자

220 : 광전압 감지부 222 : 1/4 파장판

223 : 포켈소자(BSO) 224 : 검광자

300 : 광신호 연산장치 301 ; 수광소자

302 : 전치증폭기 311 : 고역여파기

312 : 교류증폭기 321 : 저역여파기

322 : 직류증폭기 330 : 분압

331 : 주증폭기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광전류/광전압 감지장치는, 광의 진로를 따라 일렬로 소자를 배치하여 자기장의 세기에 비례하는 값을 갖는 광신호를 출력하는 광전류 감지수단; 광의 진로를 따라 일렬로 소자를 배치하되 상기 광전류 감지수단내의 소자의 배치열과 일정 교차각을 이루도록 배치하여 전압의 세기에 비례하는 값을 갖는 광신호를 출력하는 광전압 감지수단: 및 입사되는 광을 상기 교차각을 이루는 두 개의 광로(光路)를 따라 복수로 선형편광시켜 상기 광전류 감지수단 및 광전압 감지수단으로 각각 진행시키는 선형편광수단;을 포함하여 일체로 구성되는 것에 특징이 있으며,

본 발명에 따른 광전류/광전압 감지장치에서의 상기 교차각은 90°인 것에 다른 특징이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 광신호 연산장치는, 측정된 값에 대한 정보를 포함한 신호를 교류성분과 직류성분으로 분리하는 여파수단;과 분리된 신호 중 교류성분을 직류성분으로 다시 나누는 분압수단;을 포함하여 구성되는 데 특징이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치는, 광원과 광원 구동회로로 구성되어 광신호를 공급하는 1개의 광송신장치; 상기와 같이 구성된 광전류/광전압 감지장치: 및 상기와 같이 구성된 광신호 연산장치;를 포함하여 구성되는 데 특징이 있는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광전류/광전압 감지장치에서는, 하나의 광원으로부터 상기 선형편광수단으로 광이 입사되면 입사된 광은 복수로 선형 편광되어 일체로 구성된 상기 광전류 감지수단과 상기 광전압 감지수단으로 각각 진행하게 된다. 선형편광된 광은 상기 광전류 감지수단과 광전압 감지수단에 의해 측정하고자 하는 물리량인 자기장(이 신호는 피측정 전류의 세기에 비례하는 양이다)과 전압의 변동에 비례하는 강도를 갖는 광신호로 각각 변화되어 출력된다. 이 때 , 상기 광전류 감지수단과 광전압 감지수단은 상호 일정한 교차각을 갖도록 배치되어 있기 때문에 자기장의 세기를 감지하는 곳에서는, 감지수단에 인가되어 있는 피측정 전압으로부터 발생하는 전기장의 영향을 적게 받아 순수 자기장 성분에 비례하는 광신호를 얻을 수 있으며 이는 자기장에 의한 영향을 적게 받는 상기 광전압 감지수단내의 전압측정에 있어서도 동일하다. 또한, 상기의 교차각을 정 90°로 하여 양 감지수단을 배치하면 피측정 신호간의 영향을 전혀 받지 않는 최적의 피측정 신호량의 감지가 이루어지게 된다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광신호 연산장치에서는, 전술한 과정에 따라 전류 또는 전압의 측정량을 반영한 광신호가 입사되면 이 신호는 전기 신호로 변환되어 상기 여파수단에 의해 일정량의 직류성분과 측정량에 대한 정보를 포함하고 있는 교류성분으로 분리된다. 이와 같이 분리된 두 성분을 이용하여 상기 분압수단은 직류성분에 대한 교류성분의 비를 구하게 되는 데, 상기 정보를 포함하고 있는 교류성분이 전송선로인 광섬유의 섭동이나 외란에 의해 크기가 변하였다고 하더라도 직류성분의 크기도 동일한 비율로 변하므로 측정된 전류 또는 전압의 값이 동일한 경우에는 상기의 비는 일정한 값을 가지게 된다. 즉, 광섬유의 섭동이나 외란에 의해 측정된 광신호의강도가 변하여도 측정된 정확한 값을 연산해내게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치에서는, 상기 광전류/광전압 감지장치가 하나의 입사광을 이용해 동시에 전류/전압의 값을 감지하는 것이 가능하므로 상기 하나의 광송신 장치에서 광섬유를 통해 상기 광전류/광전압 감지장치에 광을 송신하면 측정하고자 하는 전류 및 전압의 값을 반영한 광신호가 얻어지게 되고 상기 광신호는 다시 광섬유를 통해 각각의 상기 광신호 연산장치에 입사되게 된다. 이 신호는 상기 광신호 연산장치에서 전술한 바와 같은 신호의 분리와 비를 구하는 과정을 통하게 되고 최종적인 결과신호의 값은 측정하고자 하는 전류 및 전압에 일대일 대응되는 값을 갖는 신호가 되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 광전류/광전압 감지장치, 광신호 연산장치 및 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치의 바람직한 실시예의 구성 및 작용에 대해, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치의 구성요소인 광전류/광전압 감지장치의 일실시 예로서, 입사되는 광의 일부는 선형편광시켜 통과시키고 일부는 선형편광시켜 90°도 각도로 반사시키는 선형편광자(201); 전류로부터 유도되는 자기장을 측정하기 위한 전류감지부(210)인 45°회전자(212); 패러데이 소자(213); 검광자(214);와 전압을 측정하기 위한 전압감지부(220)인 1/4 파장판(222): 포켈소자(223): 및 검광자(224)를 포함하여 구성되되 전류감지부(210)와 전압감지부(220)의 배치열은 일정교차각을 갖도록 하되 바람직하게는 상기 교차각이 90°가 되도록 한다. 제1도는 상기 구성요소 외에도 광을 평행광으로 변환하거나 광섬유로 집광시켜 유도하는 집광렌즈(4a, 4b, 4c)를 포함하여 구성되어 있다.

제2도는 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치의 구성요소인 광신호 연산장치의 일실시 예로서, 입사되는 광신호를 전기신호로 변환하는 수광소자(301); 상기 수광소자(301)의 전기적 신호를 증폭하는 전치증폭기(302); 상기 증폭된 신호 중 교류성분을 검출하는 고역여파기(311); 상기 증폭된 신호 중 직류성분을 검출하는 저역여파기(321); 상기 검출된 신호를 각각 증폭하는 교류증폭기(312);와 직류증폭기(322); 상기 증폭기(312, 322)의 양 출력의 비를 구하는 분압기(330); 및 분압된 신호를 일정레벨로 증폭하는 주 증폭기(331);를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 제6도는 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치의 구성도로서, 상기 광전류/광전압 감지장치(200); 상기 광전류/광전압 감지장치(200)에 광을 입사시키기 위한 광송신장치(10); 및 상기 광전류/광전압 감지장치(200)로부터 출력되는 광신호로부터 측정된 전류와 전압의 값을 각각 연산하는 2개의 광신호 연산장치(300);를 포함하여 구성되어 있으며, 각 구성요소간에 광을 전송하는 수단인 광섬유(1, 1′, 1″);와 상기 광섬유(1, 1′, 1″)를 각 구성요소에 용이하게 착탈 할 수 있도록 하는 광콘넥터(2);도 함께 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 광전류/광전압 감지장치(200)에 상기 광송신장치(10)로부터 상기 광섬유(1)를 통해 광이 입사되면 상기 집광렌즈(4a)에 의해 평행광으로 변화된다. 평행광으로 변화된 광은 상기 선형편광자(201)에 의해 제3(a)도와 같이 선형편광되어 일부 투과되고 일부는 선형편광되어 진로가 90°로 바뀌어 진행하여 상기 45°회전자(212)에 입사된다. 상기 45°회전자(212)에 선형편광되어 입사된 광은 제3(b)도와 같이 편광면이 45°회전하게 되고 상기와 같이 편광면이 고정회전된 광의 편광면은 상기 패러데이 소자(213)를 통화하면서, 도체(3)에 흐르는 전류에 의해 주위에 형성된 자기장의 세기에 따라 일정범위 내에서 다시 회전하게 된다.(제3(b)도의 A영역) 상기와 같은 변동회전량(θ)은 다음과 같은 관계식을 갖는다.

θ=V·H·L

여기서 V는 전류센서의 버뎃(Verdet)정수.

H는 인가된 자계의 세기.

L은 패러데이 소자(213)의 길이를 의미한다.

상기와 같이 회전된 편광면을 갖는 광이 상기 검광자(214)에 입사되면 편광면의 회전량의 크기가 광의 강도로 변조되어, 상기 집광렌즈(4b)를 통해 외부로 출사되게 된다.

한편, 상기 선형편광자(201)에 의해 선형편광되어 투과한 광은 상기 1/4 파장판(222)으로 입사되어 직교성분의 광파 사이에 90°의 위상차가 발생하게 됨으로써 제3(c)도와 같이 선형편광축이 주기적으로 회전하는 광의 세기가 일정한 원형편광으로 변화된다. 상기 포켈소자(223)를 통과하는 직교성분의 광은 측정하기 위해 인가된 전압의 세기에 따라 느린(slow)축과 빠른(fast)축 사이에 위상차가 발생하게 되고, 이에 따라 상기와 같은 원형편광의 광이 상기 포켈소자(223)를 통과하면서 제3(d)도와 같은 편광면이 타원형인 광으로 변화하게 된다.(제3(d)도는 위상차가 45°인 경우를 가정하여 도시한 것이다.) 이 때 발생되는 위상차(δ)는 다음과 같다.

δ=πV/V_π

여기서 V는 인가전압,

V_π는 포켈소자(223)의 반파장 전압을 나타낸다.

또한, 상기 전류감지부(210)와 전압감지부(220)의 소자배열은 직교하도록 배치되어 있고 측정하고자 하는 자기장(전류)과 전기장(전압)은 그 성질상 상호 직교하여 진동하므로 상기 포켈소자(223)의 전압측정에는 자기장의 영향을 전혀 받지 않으며, 전술한 유도된 자기장을 측정하는 패러데이 소자(213)에는 직교로 진동하는 전기장의 영향을 전혀 받지 않게 되고 따라서 원하는 물리량만을 일체로 형성된 전류 및 전압 감지부(210, 220)에 의해 각각 동시에 측정하는 것이 가능해진다.

상기에서와 같이 인가된 전압에 의해 위상차가 발생하여 타원형의 편광면을 가진 광이 상기 검광자(224)에 입사되면 상기 검광자(224)는 타원편광의 정도를 광 강도로 변조하여 집광렌즈(4c)를 통하여 출사하게 됨으로써 광이 측정된 전압에 대한 정보를 상기 광신호 연산장치(300)에 전송하게 되는 것이다.

상기 광전류/광전압 감지장치(200)에 의해 측정된 전류와 전압에 대한 정보를 갖는 광신호가 상기 광섬유(1′,1″)를 통해 상기 광신호 연산장치(300)내의 수광소자(301)에 입사되면 광신호는 전기신호로 변환되고 상기 전치증폭기(302)에 제4(a)도와 같이 일정크기의 전기신호로 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 일정량의 직류성분에 피측정 전류 또는 전압에 해당하는 교류성분이 혼합되어 나타나므로 이를 상기 고역여파기(311)과 저역여파기(321)를 통과시켜 제4(b)도)와 제4(c)도와 같은 교류와 직류신호로 분리한다. 상기의 분리된 신호는 다시 일정크기의 신호로 교류증폭기(312)와 직류증폭기(322)에 의해 증폭되어 상기 분압기(330)에 의해 직류성분에 대한 교류성분의 비로 나누어진 신호가 구해진다. 만약, 제5(a)도와 같이 측정된 원신호가 광섬유의 외부섭동이나 외란에 의해 제5(b)도와 같이 변동되었다 하더라도, 직류성분과 교류성분이 같은 비율(a/b=a/b=c(일정))로 변동되기 때문에, 상기와 같이 직류성분과 교류성분으로 분해한 다음 양 신호를 상기 분압기(330)에 의해 그 비를 구하면 제5(a)도와 같이 광섬유의 외부 섭동이나 외란에 영향을 받지 않는 원신호의 값을 반영하는 정확한 측정 데이터를 구할 수 있게 되는 것이다. 상기와 같이 구해진 직류성분에 대한 교류성분의 비(比)신호는 외부의 또 다른 장치가 이용하여 계측값 등을 표시하거나 또는 제어용신호로 사용할 수 있도록 상기 주증폭기(331)에서 제4(d)도와 같이 일정레벨로 증폭되어 출력되게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치와 그 구성장치는, 오랜 동안 해결하지 못했던 전류 및 전압감지부를 일체로 구성하는 문제를 해결함으로써, 하나의 광원을 이용하여 전류 및 전압의 측정이 가능하고 값비싼 광학부품, 광소자 그리고 고압절연장치의 수를 줄일 수 있으며, 전류 및 전압을 측정하기 위한 감지부를 형성하는 전체 기판의 크기가 소형화되므로 운반·설치 및 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 하나의 장치로서 전류 및 전압을 동시에 측정할 수가 있으므로 전력량 계측용은 물론 부하 관리용 및 송전선로 사고 위치판정용 전류/전압 계측용으로도 사용이 가능한 다용도의 편리하고 경제적인 발명인 것이다. 또한, 본 발명에 따른 광신호 연산장치는 광을 전송하는 광섬유의 섭동이나 외란에 의해 측정된 신호의 값이 변동되는 현상을 제거함으로써 외부의 환경적 요소에 영향을 받지 않는 정밀하고 정확한 고정도의 계측이 가능한 매우 유용하고 우수한 발명인 것이다.

Claims

광을 이용한 전류/전압 측정장치에 있어서, 단일 광원으로부터 광섬유를 통해 입사되는 광을 상호 90°의 교차각을 이루는 2개의 광으로 선형편광시켜 출사하는 선형편광수단(201); 상기 선형편광수단(201)에 의해 선형편광 된 일 광로상에 구비되되, 입사되는 광의 편광면을 45°만큼 고정회전시키는 편광면 고정회전수단(212); 상기 편광면 고정회전수단(212)과 동일 광로상에 구비되되, 상기 편광면이 회전된 각을 중심으로 하여, 진행하는 광의 편광면을 자기장의 세기에 비례하여 변동 회전시키는 편광면 변동 회전수단(213); 상기 편광면 고정회전수단(212)과 동일 광로상에 구비되되, 상기 편광면의 회전변동량을 광의 강도로 변조출력하는 광강도 변조수단(214); 상기 강도 변조된 광을 집광하여 외부 광섬유로 출사하는 집광수단(4b); 상기 선형편광수단(201)에 의해 선형편광된 타 광로상에 구비되되, 입사되는 광에 고정위상차를 발생시켜 원형편광시키는 고정위상차 발생수단(222); 상기 고정위상차 발생수단(222)과 동일 광로상에 구비되되, 상기 원형편광 된 광에 전압의 세기에 비례하는 변동위상차를 발생시켜 타원형의 편광면을 갖는 광으로 변화시키는 변동위상차 발생수단(223); 상기 고정위상차 발생수단(222)과 동일 광로상에 구비되되, 상기 타원편광의 정도를 광의 강도로 변조출력하는 광강도 변조수단(234); 및 상기 강도 변조된 광을 집광하여 외부 다른 광섬유로 출사하는 집광수단(4c)를 포함하여 일체로 구성되는 광전류/광전압 감지장치.
광신호를 전기신호로 변환하는 광/전기 변환수단(301); 상기 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭수단(302); 상기 증폭된 신호성분 중 고주파신호를 여파하는 고역여파수단(311); 상기 고역여파된 신호를 상기 저역여파된 신호로 나누는 분압수단(330);을 포함하여 구성되는 광 신호 연산장치.
광원과 광원 구동회로로 구성되어 광신호를 공급하는 1개의 광송신장치(10); 상기 광송신장치(10)로부터 공급된 광신호를 이용하여 선로의 전류 및 전압을 측정하고 측정된 양에 비례하는 광신호를 출력하는 제1항의 광전류/광전압 감지장치(200); 및 상기 광전류/광전압 감지장치(200)의 출력광을 신호처리하여 전류 또는 전압치(値)에 관한 정보를 추출하는 제4항의 광신호 연산장치(300);를 포함하여 구성되는 광을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치.