JPH01302174A - 電流測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、屋内変電所等に設置された高圧電線を流れる
電流の大きさを、ファラデー効果を利用した光磁界セン
サを用いて測定する電流測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ファラデー効果を利用して、電線を流れる電流を測定す
ることは公知であり、第３図は、例えば昭和６０年１月
、情報調査会発行の「光フアイバセンサ〈基礎と応用〉
」のＰ、１１１に示された従来の電流測定装置の構成を
示すブロック図である。

図において１は光送信器を示し、光送信器１には送光用
光ファイバ３１の端面が接続されており、また該送光用
光ファイバ３１の他端面ば、光磁界セフサ２内のマイク
ロレンズ３２に当接している。光磁界センサ２は、この
マイクロレンズ３２、偏光子３、ファラデー素子４．検
光子５及びマイクロレンズ３３を光学的に結合して構成
されている。マイクロレンズ３３には受光用光ファイバ
３４の端面が当接しており、該受光用光ファイバ３４の
他端面ば、受光した光の光量を電気量に変換して電気信
号を出力する光受信器６に接続されている。

次に動作について説明する。

光送信器１から出射された光は送光用光ファイバ３１に
よって光磁界センサ２に導入される。光磁界センサ２に
導入された光はマイクロレンズ３２により平行光線に変
換され、偏光子３によって直線偏光される。偏光子３か
ら出射される直線偏光波は、ファラデー素子４内を伝播
する間にその偏光面が、光の進行方向と平行な外部磁界
が存在する場合、その磁界の強さに応じてファラデー回
転される。この回転角は、検光子５にて強度変調に変換
され、マイクロレンズ３３．受光用光ファイバ３４を通
して光受信器６にて光／電気変換される。この電気出力
を測定することにより、光磁界センサ２の周囲の外部の
被測定磁界を測定できる。電線を流れる電流はその値に
比例した磁界を発生しているので、測定された磁界から
電線を流れる電流を知ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような従来の電流測定装置では、光送信器１と
光磁界センサ２との間、光磁界センサ２と光受信器６と
の間は、光ファイバにて接続されているので、光ファイ
バの外被の樹脂が紫外線等にて劣化する場合には、塩害
の影響を受は易くなって絶縁性能が低下する。この結果
、絶縁性能に対する要求が厳しい高圧電線においては使
用できないという問題点がある。

また、光磁界センサを電線に取付けるために一次的に送
電を停止する必要があるという難点がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、光送
信器及び光受信器と光磁界センサとの間で光を空間伝送
することとし、また光磁界センサを対象物（電線）に着
脱可能に取付けるための取付機構を備えることにより、
光ファイバを使用しないので絶縁性能低下の心配がなく
なって、高圧電線においても使用でき、しかも光磁界セ
ンサを電線に取付ける際に一次的に送電を停止すること
が不要である電流測定装置を提供することを目的とする
。

また、光送信器から光磁界センサへの光と光磁界センサ
から光受信器への光とが同一の光路を有することにより
、光送信器、光受信器と光磁界センサとの光軸合わせが
簡便である電流測定装置を提供することを目的とする。

更に、光送信器からの光を用いて光磁界センサの像を得
ることにより、光送信器、光受信器と光磁界センサとの
光軸合わせが容易である電流測定装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電流測定装置は、送光部から光磁界センサ
への光、及び光磁界センサから受光部への光を空間伝送
する構成とし、また光磁界センサを対象物に着脱可能に
取付けるための取付機構を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の電流測定装置にあっては、送光部から出射され
た光は空間を介して光磁界センサへ入射され、また光磁
界センサから出射された光は空間を介して受光部へ入射
される。従って光を伝送するための光ファイバは不要で
あり、光ファイバの劣化に伴う絶縁性能低下の虞がない
。また、取付機構を用いて光磁界センサを着脱可能に対
象物に取付けることができるので、送電を停止すること
なく光磁界センサを対象物に取付けれる。

また、送光部からの光の光路と受光部への光の光路とが
一致しており、光路の軸合わせは１本ですみ、光軸合わ
せは簡便である。

更に、光磁界センサの像を得ることができる。

従ってこの像の目視によって光軸合わせを行なえるので
、その光軸合わせの作業は容易である。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明に係る電流測定装置の構成を示す模式図
であり、図においてＡは測定対象物たる高圧電線、２は
高圧電線Ａに取付けられた光磁界センサ、１１は地上に
配置された地上側装置を示す。

高圧電線Ａは空中に配されており、該高圧電線Ａには、
バネを利用した取付機構ｌＯにより光磁界センサ２が取
付けられている。光磁界センサ２は、その入射側から、
プリズム８ａ＋偏光子３．ファラデー素子４．検光子５
．プリズム８ｂをこの順に光学的に結合して構成されて
いる。

地上側装置１１は、光を光磁界センサ２へ送信する光送
信器ｌ、光送信器ｌからの光を平行光として光磁界セン
サ２　（プリズム８ａ）に向けて出射するレンズ７ａ、
光磁界センサ２　（プリズム８ｂ）からの光を集束させ
るレンズ７ｂ、レンズ７ｂからの集束光を受光し、電気
信号に変換して出力する光受信器６、及び光受信器６の
出力信号に基づいて高圧電線Ａの電流を測定する信号処
理回路９を具備する。

次に動作について説明する。

まず、絶縁棒を使用して取付機構１０を高圧電線Ａに装
着させる操作を行って、光磁界センサ２を高圧電線Ａに
取付ける。

光発信器１から出射された光はレンズ７ａにて平行光と
なる。この平行光は空間を通過して（矢符Ｂ方向）、プ
リズム８ａに入射し、その進路が９０’曲げられた後、
偏光子３にて直線偏光される。直線偏光された光（直線
偏光波）は、ファラデー素子４を通過する間に、高圧電
線Ａを流れる電流の大きさによって発生された磁界の強
さに比例してその偏光面が回転し、検光子５により強度
変調される。

強度変調された光は、プリズム８ｂにて進路が９０”曲
げられた後、再び空間を通過して（矢符Ｃ方向）プリズ
ム７ｂ　（地上側装置１１）に入射し、集束光となる。

集束光は光受信器６にて受光されて光電変換され、光量
に応じた電気信号が信号処理回路９へ出力される。信号
処理回路９は入力した電気信号により、高圧Ｔｌ線Ａの
電流を測定する。

本実施例では、地上側装置１１．光磁界センサ２間にお
いて光を空間伝送しているので、従来のように光伝送用
の光ファイバが不要であるので、絶縁信顛性が高く、高
圧電線の電流を測定することができる。また、光磁界セ
ンサの電線への着脱が自在であるので、光磁界センサの
取付時に送電を停止させなくてもよい。

第２図は本発明に係る電流測定装置の別の実施例の構成
を示す模式図であって、図中Ａは高圧電線、２は光磁界
センサ、１１は地上側装置であり、高圧電線Ａには前述
の実施例と同様に、バネを利用した取付機構１０により
光磁界センサ２が取付けられている。本実施例における
磁界センサ２は、ファラデー素子４と該ファラデー素子
４の一端面に被着された反射膜１４とから構成されてお
り、偏光子３及び検光子５は地上側装置１１内に収納さ
れている。

地上側装置１１は、上述の偏光子３．検光子５に加えて
、光を送信する光送信器１、光送信器１からの光を平行
光とするレンズ７ａ、偏光子３からの光と検光子５への
光とを１本の光路にする光合分配器１２、光送信器１か
らの光と同波長域の光のみを透過させる光学フィルタ１
５、検光子５を通過した平行光を集束させるレンズ７ｂ
、レンズ７ｂからの集束光を受光し、電気信号に変換し
て出力する光受信器６、光受信器６の出力信号に基づい
て高圧電＆ＪＩＡの電流を測定する信号処理回路９、光
磁界センサ２からの戻り光の一部を分配する光分配器１
３、光分配器１３からの分配光を集束させるレンズ７ｃ
、及びレンズ７ｃからの集束光を受光して光磁界センサ
２の像を結ぶ半透明板１６を具備する。

次に動作について説明する。

前述の実施例と同様に、まず、絶縁棒を使用して取付機
構１０を高圧電線Ａに装着させる操作を行　　□って、
光磁界センサ２を高圧電線Ａに取付ける。

光発信器ｌから出射された光はレンズ７ａにて平行光と
なった後、偏光子３にて直線偏光されて直線偏光波とな
る。直線偏光波は光合分配器１２にてその進路が９０°
曲げられ、光分配器１３を通過した後、地上側装置１１
外へ出る。地上側装置１１外へ出た直線偏光波は空間を
通過して（矢符り方向）、光磁界センサ２　（ファラデ
ー素子４）内に入射する。ファラデー素子４を通過する
間に、直線偏光波は、高圧電線Ａを流れる電流によって
発生する磁界の強さに比例してその偏光面が回転し、そ
の後反射膜１４にて反射して元の光路を戻る間に、前記
偏光面の回転角と同じ角度だけ偏光面が更に回転する。

磁界の強さに応じてその偏光面が回転した直線偏光波は
、光磁界センサ２外に出射し、前と同一の光路にて空間
を通過しく矢符Ｅ方向）、再び地上側装置ｌｌ内に入射
する。

地上側装置１１内に入射した直線偏光波は、光分配器１
３にてその一部が屈折され、残りの大部分は光分配器１
３及び光合分配器１２内を直進し、光学フィルタ１９を
透過して外乱光が除去される。外乱光が除去された直線
偏光波は、検光子５にて強度変調を受けた後、レンズ７
ｂにて集束され、その集束光は光受信器６に入射する。

光受信器６はこの集束光を受光して光電変換し、光量に
応じた電気信号を信号処理回路９へ出力する。信号処理
回路９は入力した電気信号により、高圧電線Ａの電流を
測定する。

光分配器１３にて屈折された光は、レンズ７ｃにて集束
され、光磁界センサ２の像が半透明板１６に結像される
。

本実施例では、前述の実施例と同様に、地上側装置１１
．光磁界センサ２間において光を空間伝送しているので
、高圧電線の電流を測定するこ止ができ、また、光磁界
センサ２取付時に送電を停止することが不要である。

ところで伝送媒体として光ファイバを使用せず、光の空
間伝送を利用して離隔した位置にある対象物（電線）の
電流を測定するように構成した本発明の電流測定装置に
あっては、地上側装置１１．光磁界センサ２間の光軸を
正確に設定することが必要である。

上述の実施例では、光の往路（地上側装置１１から光磁
界センサ２へ向かう光路）と光の復路（光磁界センサ２
から地上側装置１１へ向かう光路）とを一致させ、また
光磁界センサ２の像を得られるようになっているので、
両者間の光軸設定は比較的容易である。この光軸設定は
具体的には以下の如く行なえる。

即ち、光磁界センサ２を高圧電線Ａに取付けた後、半透
明板１６の中央に光磁界センサ２の像が位置するように
地上側装置１１を位置決めし、更に光送信器１から出射
して光磁界センサ２から戻る光が光磁界センサ２の像と
重なるように地上側装置１１を位置決めすると、この位
置が往路と復路の光路が一致する位置となる。なおより
正確には、光受信器６の電気出力が最大となるように地
上側装置１１の位置を微調整する。

以上のような光軸設定のためのすべての操作は、高圧電
線Ａから離隔した位置（地上側）にて行なえるので、そ
の操作は容易である。

なお上述した例では、信号光以外の外乱光の影響による
誤差を除くために光学フィルタ１５を地上側装置ｌｌ内
に設ける構成としたが、予め光受信器６内に内蔵してお
いてもよく、また外乱光の影響による誤差が無視できる
場合には設けないこととしてもよい。

また、光磁界センサ２の像を得るための光学系（光分配
器１３．レンズ７ｃ及び半透明板１６）を設けない場合
にあっても、往路と復路の光路を一致させたことによる
光路設定作業の容易さは保持される。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明の電流測定装置では、光送信器
、光受信器と光磁界センサとの間の光を空間伝送するの
で、絶縁信顛性が高く、高圧電線においても電流を測定
することができる。

また、光磁界センサを対象物に取付けるための取付機構
を備えているので、光磁界センサの取付時に対象物への
送電を停止する必要がない。

また、光磁界センサへの光路と光磁界センサからの光路
とを同一としているので、光送信器、光受信器と光磁界
との間の光軸合わせが１回ですみ、その操作は簡便であ
る。

更に、光磁界センサの像を目視にて観察しながら光路の
設定が行なえるので、上述の光軸合わせは容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電流測定装置の構成を示す模式図
、第２図は本発明に係る電流測定装置の別の実施例の構
成を示す模式図、第３図は従来の電流測定装置の構成を
示す模式図である。 １・・・光送信器　２・・・光磁界センサ　３・・・偏
光子４・・・ファラデー素子　５・・・検光子　６・・
・光受信器１０・・・取付機構　１１・・・地上側装置
　１２・・・光合分配器１３・・・光分配器　１６・・
・半透明板　Ａ・・・高圧電線なお、図中、同一符号は
同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ファラデー効果を利用して対象物の電流を測定する
   電流測定装置において、 前記対象物に取付けられ、磁界の変化に感応する光磁界
   センサと、 空間を介して前記光磁界センサへ光を送光する送光部と
   、 空間を介して前記光磁界センサからの光を受光する受光
   部と、 該受光部の受光強度に基づき前記対象物の電流を検出す
   る電流検出部と、 前記光磁界センサを前記対象物に着脱自在に取付ける取
   付機構と を具備することを特徴とする電流測定装置。 ２、前記送光部から前記光磁界センサへの光路と前記光
   磁界センサから前記受光部への光路とが一致すべく、前
   記送光部からの光及び／または前記受光部への光の光路
   を変更する光路変更手段と、 前記送光部から送光され、前記光磁界センサを通過した
   光にて得られる前記光磁界センサの像を結ぶ結像手段と を備えた請求項１記載の電流測定装置。