KR102019187B1 - Optical transformer for metering electricity based optical fiber and Method for operating the same - Google Patents

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Abstract

Provided are an optical transformer for metering electricity based on an optical fiber and an operating method thereof. The optical transformer for metering electricity based on optical fiber comprises: a generator (110); a first polarization filter (120-1) polarizing input light from the light generator (110) in a predetermined direction; an optical fiber (130) linearly changing input light; a rotatable second polarization filter (120-2) changing linearly changed light into a predetermined angle to generate output light; and an optical angle measurer (140) measuring an optical angle with respect to the output light.

Description

광섬유 기반 전력 계량용 광변성기 및 이의 동작 방법{Optical transformer for metering electricity based optical fiber and Method for operating the same}Optical transformer for metering electricity based optical fiber and Method for operating the same}

본 발명은 계량용 광변성기에 대한 것으로서, 더 상세하게는 광섬유를 이용한 저압 전력계량용 고감도 고안정 광섬유 광변성기 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metering optical modulator, and more particularly, to a high sensitivity high-definition optical fiber optical modulator for low voltage power measurement using an optical fiber and a method of operating the same.

일반적으로 고전압 수용가의 수전설비에는 전력량 계측을 위한 3상 권선형 변성기가 장착된다. 이러한 변성기는 통상 고전압/대전류의 전기를 적절한 전압 또는 전류로 변성해 주기 위한 수단으로서 계기용 변압기(Potential Transformer)와 변류기(Current Tansformer)를 포함하고 있다.In general, a high voltage consumer faucet is equipped with a three-phase winding transformer for measuring the amount of power. Such transformers typically include a Potential Transformer and a Current Tansformer as a means for converting high voltage / high current electricity to an appropriate voltage or current.

이러한 변성기는 절연유를 충전하는 유입형으로 몸체 부분이 금속으로 이루어져 있으며 절연물로서 자기 애자를 사용함에 따라 중량이 무겁고 취급 및 설치가 어려운 단점이 있다.Such a transformer is an inflow type to fill the insulating oil, the body portion is made of metal and has a disadvantage that the weight is heavy and difficult to handle and install by using the magnetic insulator as the insulator.

또한, 일반적으로 저압 대용량 고객(단상 : 계약전력 약24 ~ 39kW, 삼상 : 계약전력 약72 ~ 118kW)은 전력량 계량을 위하여 계량기 2차측에 직렬로 철심형 전류 변성기(CT: Current Transformer)를 부설하고 있다. 이러한 철심형 CT는 철심으로 되어 있기 때문에 부피가 크고 무겁기 때문에 고객에게 설치시 대형 계량기 함체와 별도공간이 필요하다는 문제점이 있다. In addition, low-voltage large-capacity customers (single phase: about 24 ~ 39kW contracted power, three phase: about 72 ~ 118kW contracted power) install an iron core current transformer (CT) in series on the secondary side of the meter to measure the amount of electricity. have. Since these iron core CTs are made of iron cores, they are bulky and heavy, which requires a large meter housing and a separate space for installation.

부연하면, 철심형 변류기를 고압선로에 직접 연결하는 구조로서, 자기 포화 현상에 의해 파형이 왜곡되고 고조파 공진 현상에 의해 측정 오차가 발생하는 오류가 있으며, 낙뢰 및 외부써지(surge)에 의해 절연이 파괴되어 소손되거나 화재 발생의 우려가 있다. 또한 옥외에만 설치 가능하기 때문에 설치 장소에 많은 제약이 따르며, 설치 면적이 넓어 비경제적인 단점이 있다.In other words, it is a structure that directly connects the iron core current transformer to the high-voltage line, and there is an error that the waveform is distorted by the magnetic saturation phenomenon and a measurement error occurs due to the harmonic resonance phenomenon, and the insulation is prevented by lightning and external surge. It may be destroyed and burned or a fire may occur. In addition, since it can only be installed outdoors, there are many restrictions on the installation place, and the installation area is large, which is disadvantageous in terms of economy.

또한, 철심형 CT는 자기포화, 잔류자속, 철공진이 내재되어 오계측, 오동작, 기기소손, 화재 등이 발생할 우려가 높고 외부 노이즈 영향에도 취약하다는 단점이 있다.In addition, the iron core CT has the disadvantage that the magnetic saturation, residual magnetic flux, iron resonance is inherent, there is a high risk of false measurement, malfunction, device damage, fire, etc., and also vulnerable to the influence of external noise.

또한, 계량기와 CT결선 시 오결선에 따른 전기요금 착오로 민원과 분쟁이 자주 발생한다는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage in that complaints and disputes frequently occur due to misinterpretation of electric charges due to incorrect wiring when connecting the meter and CT.

1. 한국공개특허 10-2007-01154251. Korean Patent Publication 10-2007-0115425 2. 한국공개특허 1997-00234912. Korean Patent Publication 1997-0023491

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 설치시 대형 계량기 함체 및/또는 별도 공간이 필요하지 않는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기 및 이의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems according to the above background, an object of the present invention is to provide a fiber-based power metering optical transformer and its operation method does not require a large meter housing and / or separate space during installation.

또한, 본 발명은 오계측, 오동작, 기기 소손, 화재등의 발생 우려가 없고 외부 노이즈 영향에도 무관한 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기 및 이의 동작 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an optical fiber-based power metering optical transformer and a method of operating the same, which have no fear of malfunction, malfunction, device damage, fire, or the like, and are independent of external noise effects.

또한, 본 발명은 오결선에 따른 전기 요금 착오를 방지할 수 있는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기 및 이의 동작 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an optical transformer based on optical fiber for electric power metering and a method of operating the same, which can prevent an electric charge error due to a wrong wiring.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 설치시 대형 계량기 함체 및/또는 별도 공간이 필요하지 않는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기를 제공한다.The present invention provides an optical transformer for optical fiber based power metering that does not require a large meter housing and / or separate space in order to achieve the task presented above.

상기 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기는,The optical transformer for optical fiber-based power metering,

광발생기;Photogenerator;

상기 광발생기로부터의 입력광에 대해 일정한 방향으로 편광시키는 제 1 편광필터; A first polarization filter which polarizes the input light from the light generator in a predetermined direction;

편광된 입력광을 선형적으로 변경하는 광섬유;An optical fiber for linearly changing the polarized input light;

선형적으로 변경된 광을 일정 각도로 변경하여 출력광을 생성하며, 회전 가능한 제 2 편광필터; 및A second polarization filter rotatable by changing the linearly changed light at a predetermined angle to generate output light; And

상기 출력광에 대한 광각도를 측정하는 광각도 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a wide angle measuring device for measuring a wide angle with respect to the output light.

이때, 상기 광 섬유부는 자기 광학(Magnetic Optic) 섬유인 것을 특징으로 한다.At this time, the optical fiber portion is characterized in that the magnetic optic (Magnetic Optic) fiber.

또한, 상기 자기 광학 섬유는, 도핑 물질이 산포되며, 입력광을 통과시키는 코어; 및 상기 코어를 감싸는 클래딩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The magneto-optical fiber may further include a core in which a doping material is dispersed and which passes input light; And a cladding surrounding the core.

또한, 상기 제 2 편광필터는 회전 조절되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second polarizing filter is characterized in that the rotation is adjusted.

또한, 상기 광섬유는 전류가 유입되는 도체을 감싸는 코일 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the optical fiber is characterized in that the coil form surrounding the conductor through which the current flows.

또한, 상기 제 1 편광필터는 0°로 위치가 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first polarizing filter is characterized in that the position is fixed to 0 °.

또한, 상기 제 2 편광필터는 0°보다 크고 90˚보다 작거나 같은 각도 범위내에서 회전하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second polarizing filter may be rotated within an angle range of greater than 0 ° and less than or equal to 90 °.

또한, 상기 측정된 광각도는 전압과 전류의 곱인 것을 특징으로 한다.In addition, the measured wide angle is characterized in that the product of the voltage and current.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 제 1 편광필터가 광발생기로부터의 입력광에 대해 일정한 방향으로 편광시키는 단계; (b) 광섬유가 편광된 입력광을 선형적으로 변경하는 단계; (c) 회전 가능한 제 2 편광필터가 선형적으로 변경된 광을 일정 각도로 변경하여 출력광을 생성하는 단계; 및 (d) 광각도 측정기가 상기 출력광에 대한 광각도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention, (a) the first polarizing filter to polarize in a predetermined direction with respect to the input light from the light generator; (b) linearly changing the polarized input light by the optical fiber; (c) the second rotatable polarizing filter changing the linearly changed light at a predetermined angle to generate output light; And (d) measuring a wide angle with respect to the output light by a wide angle measuring device.

본 발명에 따르면, 광섬유를 이용하게 되므로 자기포화, 잔류자속, 철공진이 발생하지 않아 측정 신뢰도 및 안정도가 향상된다.According to the present invention, since the optical fiber is used, magnetic saturation, residual magnetic flux, and iron resonance do not occur, thereby improving measurement reliability and stability.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 철심형 변성기보다 외부 노이즈 영향 최소화에 따른 전기계량 측정오차를 최소화할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that it is possible to minimize the electric measurement measurement error due to minimizing the influence of external noise than the iron core transformer.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 아날로그 형태의 전기계량에서 디지털 데이터로 전환에 따른 지능화 및 다양한 서비스 연계가 가능하는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the intelligent and the various services can be linked according to the conversion from the analog form of electrical metering to digital data.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 소형/경량화에 따른 계량기 및 변성기의 부설 공간을 축소할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the space for laying the meter and the transformer according to the miniaturization and weight reduction can be reduced.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 CT(Current Transformer) 기기 및 설치비용이 한전부담으로 되어 있어 OCT(Optical Current Transformer)를 활용할 경우 CT가격 및 설치비용이 절감될 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the CT (Current Transformer) device and the installation cost is the full cost, and when using the OCT (Optical Current Transformer) can be reduced CT price and installation cost.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 구성 블럭도이다
도 2는 일반적인 광 변성기의 원리를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 측정 원리를 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 특수 광섬유(130) 및 편광 필터(120-1,120-2)에 따른 출력광을 생성하는 원리를 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 1에 도시된 특수 광섬유(130)의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 동작 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transformer 100 for optical fiber based power metering according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating the principle of a general optical transformer.
3 is a conceptual diagram illustrating a measurement principle of the optical transformer 100 for optical fiber-based power metering illustrated in FIG. 1.
4 is a conceptual diagram illustrating a principle of generating output light according to the special optical fiber 130 and the polarization filters 120-1 and 120-2 shown in FIG. 1.
5 is a cross-sectional perspective view of the special optical fiber 130 shown in FIG. 1.
6 is a flowchart illustrating an operation process of the optical transformer 100 for optical fiber-based power metering according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In describing each drawing, like reference numerals are used for like elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기 및 이의 동작 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an optical transformer for optical fiber-based power metering and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)는, 발생기(110), 상기 광발생기(110)로부터의 입력광에 대해 일정한 방향으로 편광시키는 제 1 편광필터(120-1), 편광된 입력광을 선형적으로 변경하는 광섬유(130), 선형적으로 변경된 광을 일정 각도로 변경하여 출력광을 생성하며, 회전 가능한 제 2 편광필터(120-2), 및 상기 출력광에 대한 광각도를 측정하는 광각도 측정기(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transformer 100 for optical fiber-based power metering according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an optical fiber-based power metering optical transformer 100 may include a generator 110, a first polarization filter 120-1 that polarizes light in a predetermined direction with respect to input light from the light generator 110, The optical fiber 130 for linearly changing the polarized input light, the output light by changing the linearly changed light at a predetermined angle, the rotatable second polarization filter 120-2, and for the output light It may be configured to include a wide angle meter 140 for measuring the wide angle.

광 발생기(110)는 ED(Light Emitting Diode), OLED(Organic LED), 할로겐, 제논 등이 될 수 있다. 물론, 광 발생기(110)가 발광하기 위해서는 전력을 공급되며, 이 전력은 전력 계통으로부터 직접 받을 수도 있고, 전원 배터리로부터 공급받을 수 있다. 물론, 교류를 직류로 변환하는 레귤레이터, 전압을 강압하는 컨버터 등이 추가로 구성될 수 있다.The light generator 110 may be a light emitting diode (ED), an organic LED (OLED), a halogen, xenon, or the like. Of course, the light generator 110 is supplied with power to emit light, and this power may be directly received from the power system or may be supplied from a power battery. Of course, a regulator for converting alternating current into direct current, a converter for stepping down voltage, and the like may be further configured.

제 1 편광 필터(120-1)는 광 발생기(110)와 광섬유(130) 사이에 위치하며, 광 발생기(110)로부터 생성되는 입력광을 편광한다. 이를 위해, 제 1 편광 필터(120-1)는 0° 방향에 고정 설치된다.The first polarization filter 120-1 is positioned between the light generator 110 and the optical fiber 130, and polarizes the input light generated from the light generator 110. To this end, the first polarization filter 120-1 is fixedly installed in the 0 ° direction.

광섬유(130)는 제 1 편광 필터(120-1)을 통해 변경된 입력광을 선형적으로 변경하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 광섬유(130)는 자기 광학(Magnetic Optic) 섬유가 사용된다. The optical fiber 130 linearly changes the input light changed through the first polarization filter 120-1. To this end, the optical fiber 130 is a magnetic optic (Magnetic Optic) fiber is used.

제 2 편광 필터(120-2)는 선형적으로 변경된 광을 제 2 각도로 변경하여 출력광을 생성하는 기능을 수행한다. 특히, 제 2 편광 필터(120-2)는 회전 가능한 구조로 구성된다. 따라서, 필요에 따라 각도 조절이 가능하다. 예를 들면, 제 2 편광 필터(120-2)는 0°보다 크고 90˚보다 작거나 같은 각도 범위내에서 회전될 수 있다.The second polarization filter 120-2 performs a function of generating output light by changing linearly changed light to a second angle. In particular, the second polarization filter 120-2 has a rotatable structure. Therefore, angle adjustment is possible as needed. For example, the second polarization filter 120-2 may be rotated within an angle range greater than 0 ° and less than or equal to 90 °.

제 1 및 제 2 편광 필터(120-1,120-2)는 편광 렌즈, 편광 필름을 부착한 유리 등이 될 수 있다. 특히, 제 2 편광 필터(120-2)는 제어기(미도시)의 제어에 따라 스텝핑 모터(미도시), 기어(미도시) 등을 통해 회전 각도를 조절할 수 있다. 회전 각도를 조절하는 구조는 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다. 제어기는 알고리즘을 실행하는 마이크로프로세서, 알고리즘을 구현하는 프로그램 및 데이터 등을 저장하는메모리, 전자회로 등을 포함하여 구성될 수 있다.The first and second polarization filters 120-1 and 120-2 may be polarizing lenses, glass with a polarizing film, or the like. In particular, the second polarization filter 120-2 may adjust the rotation angle through a stepping motor (not shown), a gear (not shown), etc. under the control of a controller (not shown). Since the structure for adjusting the rotation angle is widely known, further description thereof will be omitted. The controller may include a microprocessor for executing an algorithm, a program for implementing the algorithm, a memory for storing data, and the like, and an electronic circuit.

광각도 측정기(140)는 제 2 편광 필터(120-2)에 의해 생성되는 출력광의 각도를 측정한다. 이를 위해, 광각도 측정기(140)는 광 센서(미도시), 광 센서로부터 생성되는 신호를 이용하여 각도를 산출하는 알고리즘을 실행하는 마이크로프로세서, 메모리 등으로 구성될 수 있다. 광각도는 제1 편광필터의 수직 성분의 벡터를 Ey라고 한다면 제2 편광필터는 90도가 되는 수평성분의 Ex라고 했을 때 제2 편광필터를 통과한 빛이 90도가 된다면 빛의 세기가 거의 0이 된다. 따라서 제1편광필터를 통과한 빛의 세기를 Im이라고 한다면 제2 편광필터를 통과한 빛의 세기는 I=Im Cos2θ로 할 수 있다. Malus의 법칙에 따라, 투과된 빛의 세기가 최대일 경우 0도이며, 빛의 세기가 최소일 경우 90로서 광각도를 측정할 수 있다. 그러므로 빛의 세기를 측정하여 광각도를 측정할 수 있다.The wide angle measuring unit 140 measures an angle of output light generated by the second polarization filter 120-2. To this end, the wide angle measuring unit 140 may be configured with an optical sensor (not shown), a microprocessor for executing an algorithm for calculating an angle using a signal generated from the optical sensor, a memory, or the like. The wide angle is Ey if the vector of the vertical component of the first polarizing filter is Ey of the horizontal component which is 90 degrees. When the light passing through the second polarizing filter is 90 degrees, the light intensity is almost zero. do. Therefore, if the intensity of light passing through the first polarization filter is Im, the intensity of light passing through the second polarization filter may be I = Im Cos 2 θ. According to Malus's law, it is possible to measure the wide angle as 0 degrees when the intensity of transmitted light is maximum and 90 when the intensity of light is minimum. Therefore, the wide angle can be measured by measuring the light intensity.

도 2는 일반적인 광 변성기의 원리를 보여주는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 입력광(201)이 제 1 차 편광에 의해 편광된 입력광(201)은 자계/전계 반응물질(210)을 통과하면서, 자기장 또는 전기장에 노출된다. 즉, 자계/전계 발생 장치(220)에 의해 자계/전계가 발생하면, 자계/전계 반응물질(210)이 이에 반응하여 입력광(201)의 광각도가 선형적으로 변하게 된다. 이 선형적으로 변경된 광이 제 2 차 편광에 의해 출력광(202)으로 생성된다. 일반적으로, 자계는 광반응에 의해 전류로 변환되고, 전계는 광반응에 의해 전압으로 변환된다.2 is a conceptual diagram illustrating the principle of a general optical transformer. Referring to FIG. 2, while the input light 201 is polarized by the first order polarization, the input light 201 passes through the magnetic / field reactant 210 and is exposed to a magnetic field or an electric field. That is, when a magnetic field / electric field is generated by the magnetic field / field generator 220, the magnetic field / field reactant 210 reacts to the linear angle of the input light 201. This linearly changed light is produced as output light 202 by the second order polarization. In general, a magnetic field is converted into a current by a photoreaction, and an electric field is converted into a voltage by a photoreaction.

도 3은 도 1에 도시된 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 측정 원리를 보여주는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 광 발생기(110)로부터 광섬유(130)에 광이 조사되며, 입력되는 전류(I)의 크기에 따라 자계의 크기가 달라지므로 광각도도 다르게 된다. 이를 위해, 광섬유(130)는 도체(310)의 외주면을 코일처럼 권선된다. 광각도 측정기(140)는 이러한 광각도를 측정하는 기능을 수행한다. 3 is a conceptual diagram illustrating a measurement principle of the optical transformer 100 for optical fiber-based power metering illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 3, light is irradiated from the light generator 110 to the optical fiber 130, and the wide angle is also different because the magnitude of the magnetic field varies according to the magnitude of the input current I. To this end, the optical fiber 130 is wound around the outer peripheral surface of the conductor 310 like a coil. The wide angle measuring unit 140 performs a function of measuring the wide angle.

도 4는 도 1에 도시된 특수 광섬유(130) 및 편광 필터(120-1,120-2)에 따른 출력광을 생성하는 원리를 보여주는 개념도이다. 도 4를 참조하면, 입사광은 1차 편광(E)에 의해 한 방향으로만 진동하게 된다. 부연하면, 광은 직각을 이루는 선위에서 사방으로 진동하는 편광 필터를 통해 광으로 하여금 한 방향으로만 진동하게 광이 지나는 길목에 편광 필터를 위치시키면 거의 모든 빛의 진동이 필터를 차단해 한 방향으로 광의 파동(v)이 이루어진다.4 is a conceptual diagram illustrating a principle of generating output light according to the special optical fiber 130 and the polarization filters 120-1 and 120-2 shown in FIG. 1. Referring to FIG. 4, the incident light vibrates only in one direction due to the primary polarization (E). In other words, when a polarizing filter is placed on a path through which the light vibrates in one direction through a polarizing filter vibrating in all directions on a perpendicular line, almost all light vibrations block the filter in one direction. A wave of light v is made.

광섬유(130)에 자속(B)이 발생하므로, 2차 편광(β)을 통해 광 각도(θ)는 다음식으로 정의된다.Since the magnetic flux B is generated in the optical fiber 130, the light angle θ through the secondary polarization β is defined by the following equation.

Figure 112018054304469-pat00001
Figure 112018054304469-pat00001

여기서, V는 전압, B는 자속, L은 광섬유의 길이, μ는 유전상수, I는 전류를 나타낸다.Where V is the voltage, B is the magnetic flux, L is the length of the optical fiber, μ is the dielectric constant, and I is the current.

위 수식과 같이 광 각도는 자계에 비례한다.As shown in the above equation, the light angle is proportional to the magnetic field.

도 5는 도 1에 도시된 특수 광섬유(130)의 단면 사시도이다. 도 5를 참조하면, 광섬유(130)는 자기 광학 섬유로서 도핑 물질(530)이 산포되며, 입력광을 통과시키는 코어(520), 상기 코어(520)를 감싸는 클래딩(510), 상기 클래딩(510)을 감싸는 코팅(540) 등으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 광은 코어(520)와 클래딩(510)의 경계면에서 광이 반사하여 광신호가 도파된다.5 is a cross-sectional perspective view of the special optical fiber 130 shown in FIG. 1. Referring to FIG. 5, the optical fiber 130 is a magneto-optic fiber in which a doping material 530 is dispersed, a core 520 through which input light passes, a cladding 510 surrounding the core 520, and the cladding 510. It may be composed of a coating 540 surrounding the). In general, light is reflected at the interface between the core 520 and the cladding 510 so that the optical signal is guided.

코어(520) 및 클래딩(510)의 재질로는 유리, 플라스틱 등이 될 수 있다.The material of the core 520 and the cladding 510 may be glass, plastic, or the like.

광섬유는 Snell의 법칙에 따라 코어(520)의 굴절율(예를 들면, n1=1.47)이 클래딩(510)의 굴절율(n2=1.46)보다 약 1%정도 높게 만들어 빛이 외부로 나가지 않도록 코아(520) 내부에서만 전반사 되도록 한다. According to Snell's law, the optical fiber has a core so that the refractive index (for example, n 1 = 1.47) of the core 520 is about 1% higher than the refractive index (n 2 = 1.46) of the cladding 510 so that light does not go out. (520) Total internal reflection only.

그리고, 외부의 전자기장의 영향을 최소화하고 고민감 전류 센싱 측정 민감도를 향상시키기 위해서 코어(520)에 도핑 물질(530)이 구성된다. 도핑 물질(530)로는 반도체 화합물, CdSe, CdMnTe 등을 들 수 있다.In addition, the doping material 530 is configured in the core 520 to minimize the influence of an external electromagnetic field and to improve the sensitivity of the current sensing measurement. The doping material 530 may be a semiconductor compound, CdSe, CdMnTe, or the like.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기(100)의 동작 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 광발생기(110)가 입력광을 제 1 편광필터(120-1)에 조사하면 제 1 편광필터(120-1)에 의해 입력광이 한 방향으로 편광된다(단계 S610,S620).6 is a flowchart illustrating an operation process of the optical transformer 100 for optical fiber-based power metering according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, when the light generator 110 irradiates the input light to the first polarization filter 120-1, the input light is polarized in one direction by the first polarization filter 120-1 (step S610, S620).

이후, 편광된 입력광이 광섬유(130)를 통과하면서 선형적으로 변경된다(단계 S630).Thereafter, the polarized input light is linearly changed while passing through the optical fiber 130 (step S630).

이후, 선형적으로 변경된 광은 회전 가능한 제 2 편광필터(120-2)에 의해 일정 각도를 갖는 출력광이 생성되며, 광각도 측정기(140)를 통해 출력광에 대한 광각도가 측정된다(단계 S650).Thereafter, the linearly changed light is output light having a predetermined angle by the rotatable second polarization filter 120-2, and the wide angle with respect to the output light is measured through the wide angle measuring device 140 (step) S650).

100: 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기
110: 광발생기
120-1: 제 1 편광필터
130: 광섬유
120-2: 제 2 편광필터
140: 광각도 측정기100: Optical Transformer for Fiber-Based Power Metering
110: photogenerator
120-1: first polarizing filter
130: optical fiber
120-2: second polarization filter
140: wide angle meter

Claims (16)

광발생기(110);
광발생기(110)로부터의 입력광에 대해 일정한 방향으로 편광시키는 제 1 편광필터(120-1);
편광된 입력광을 선형적으로 변경하는 광섬유(130);
선형적으로 변경된 광을 일정 각도로 변경하여 출력광을 생성하며, 회전 가능한 제 2 편광필터(120-2); 및
상기 출력광에 대한 광각도를 측정하는 광각도 측정기(140);를 포함하며,
상기 광각도는 상기 광섬유(130)에 발생하는 자계에 비례하며,
상기 제 2 편광필터(120-2)는 회전 조절되며,
상기 제 1 편광필터(120-1)는 0°로 위치가 고정되며,
상기 제 2 편광필터(120-2)는 0°보다 크고 90˚보다 작거나 같은 각도 범위내에서 회전되는 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기.
Light generator 110;
A first polarization filter 120-1 polarizing the input light from the light generator 110 in a predetermined direction;
An optical fiber 130 for linearly changing polarized input light;
A second polarization filter 120-2 that rotates the linearly changed light at a predetermined angle to generate output light; And
It includes; a wide angle measuring unit 140 for measuring the wide angle with respect to the output light,
The wide angle is proportional to the magnetic field generated in the optical fiber 130,
The second polarization filter 120-2 is rotated and adjusted,
The first polarization filter 120-1 is fixed at a position of 0 °,
The second polarization filter (120-2) is optical fiber-based power metering optical transformer, characterized in that rotated within an angle range greater than 0 ° and less than or equal to 90 °.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유(130)는 자기 광학(Magnetic Optic) 섬유인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기.
The method of claim 1,
The optical fiber 130 is a fiber-based power metering optical transformer, characterized in that the magnetic optic (Magnetic Optic) fiber.
제 2 항에 있어서,
상기 자기 광학 섬유는, 도핑 물질(530)이 산포되며, 입력광을 통과시키는 코어(520); 및 상기 코어(520)를 감싸는 클래딩(510);을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기.
The method of claim 2,
The magneto-optical fiber includes a core 520 in which doping material 530 is dispersed and which passes input light; And a cladding (510) surrounding the core (520).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 광섬유(130)는 전류가 유입되는 도체(310)을 감싸는 코일 형태인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기.
The method of claim 1,
The optical fiber 130 is a fiber-based power metering optical transformer, characterized in that the coil wrapped around the conductor 310 is a current flows.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 측정된 광각도는 전압과 전류의 곱인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기.
The method of claim 1,
And the measured wide angle is a product of voltage and current.
(a) 제 1 편광필터(120-1)가 광발생기(110)로부터의 입력광에 대해 일정한 방향으로 편광시키는 단계;
(b) 광섬유(130)가 편광된 입력광을 선형적으로 변경하는 단계;
(c) 회전 가능한 제 2 편광필터(120-2)가 선형적으로 변경된 광을 일정 각도로 변경하여 출력광을 생성하는 단계; 및
(d) 광각도 측정기(140)가 상기 출력광에 대한 광각도를 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 광각도는 상기 광섬유(130)에 발생하는 자계에 비례하며,
상기 제 2 편광필터(120-2)는 회전 조절되며,
상기 제 1 편광필터(120-1)는 0°로 위치가 고정되며,
상기 제 2 편광필터(120-2)는 0°보다 크고 90˚보다 작거나 같은 각도 범위내에서 회전되는 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법.
(a) polarizing the first polarization filter 120-1 in a predetermined direction with respect to the input light from the light generator 110;
(b) the optical fiber 130 linearly changing the polarized input light;
(c) the second rotatable polarization filter 120-2 changing the linearly changed light at a predetermined angle to generate output light; And
(d) measuring the wide angle with respect to the output light by the wide angle measuring unit 140,
The wide angle is proportional to the magnetic field generated in the optical fiber 130,
The second polarization filter 120-2 is rotated and adjusted,
The first polarization filter 120-1 is fixed at a position of 0 °,
The second polarization filter (120-2) is a method of operating a fiber-based power metering optical transformer, characterized in that rotated within an angle range greater than 0 ° and less than or equal to 90 °.
제 9 항에 있어서,
상기 광섬유(130)는 자기 광학(Magnetic Optic) 섬유인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법.
The method of claim 9,
The optical fiber (130) is a method of operating a fiber-based power metering optical transformer, characterized in that the magnetic optic (Magnetic Optic) fiber.
제 10 항에 있어서,
상기 자기 광학 섬유는, 도핑 물질(530)이 산포되며, 입력광을 통과시키는 코어(520); 및 상기 코어(520)를 감싸는 클래딩(510);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법.
The method of claim 10,
The magneto-optical fiber includes a core 520 in which doping material 530 is dispersed and which passes input light; And a cladding (510) surrounding the core (520).
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 광섬유(130)는 전류가 유입되는 도체(310)을 감싸는 코일 형태인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법.
The method of claim 9,
The optical fiber 130 is a method of operating a fiber-based power metering optical transformer, characterized in that the coil wraps around the conductor 310 is a current flows.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 측정된 광각도는 전압과 전류의 곱인 것을 특징으로 하는 광섬유 기반 전력 계량용 광변성기의 동작 방법.The method of claim 9,
And the measured wide angle is a product of a voltage and a current.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142266A (en) * 1991-11-26 1993-06-08 Toshiba Corp Device for measuring current
KR970023491A (en) 1995-10-06 1997-05-30 성현국 Instrument transformer using optoelectronic device
JP2000292459A (en) * 1999-04-09 2000-10-20 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Optical current transformer
KR20040020345A (en) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 The Apparatus and Method for Simultaneous Measurement of Current and Voltage Using Optic Fiber
KR20070115425A (en) 2006-06-02 2007-12-06 한국표준과학연구원 A wide ratio error potential transformer which have same values in nominal & theoretical ratios, and evaluation method of the pt ratio error measuring device
KR20100065765A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 옵토파워주식회사 Apparatus for measuring current and temperature
KR20140028214A (en) * 2012-08-27 2014-03-10 광주과학기술원 Current sensor using optical fiber incorporated with quantum dots
KR20170061750A (en) * 2015-11-26 2017-06-07 한국전력공사 Partial discharge measuring device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142266A (en) * 1991-11-26 1993-06-08 Toshiba Corp Device for measuring current
KR970023491A (en) 1995-10-06 1997-05-30 성현국 Instrument transformer using optoelectronic device
JP2000292459A (en) * 1999-04-09 2000-10-20 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Optical current transformer
KR20040020345A (en) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 The Apparatus and Method for Simultaneous Measurement of Current and Voltage Using Optic Fiber
KR20070115425A (en) 2006-06-02 2007-12-06 한국표준과학연구원 A wide ratio error potential transformer which have same values in nominal & theoretical ratios, and evaluation method of the pt ratio error measuring device
KR20100065765A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 옵토파워주식회사 Apparatus for measuring current and temperature
KR20140028214A (en) * 2012-08-27 2014-03-10 광주과학기술원 Current sensor using optical fiber incorporated with quantum dots
KR20170061750A (en) * 2015-11-26 2017-06-07 한국전력공사 Partial discharge measuring device

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