JPH0382108A - 光計器用変圧器 - 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］ この発明は、変電所等の高電圧部の電圧を、光を利用し
て測定する光計器用変圧器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の光計器用変圧器として、高電圧導体の電
圧を分圧し、その分圧電圧を電気光学素子に印加するも
のがある６例えば、第８図は、管状ガス絶縁電気機器に
適用された従来の光計器用変圧器を示し、管状の金属容
器（１）の中に線路導体である高電圧導体（２）が収容
されており、金属容器（１）と高電圧導体（２）の間に
中間電極（３）が配設されている。密封端子（４）は中
間電極（３）の電位を金属容器〈１）の外部へ引き出す
ためのものである。主コンデンサ（５）は高電圧導体（
２）と中間電極（３）間の浮遊静電容量からなっている
。容量（６〉は中間電極（３）と金属容器（２）間の浮
遊静電容量である。コンデンサ（７）は、中間電極（３
）の分圧電圧を適当な値に調整するため、浮遊静電容量
（６〉と並列に、中間電極（３）と大地間に接続されて
いる。金属容器（１）には、高電圧導体（２〉と金属容
器（１）間の絶縁性能を高めるために、絶縁ガス（８）
が封入されている。

光電圧センサ（１０）には、リード線（９）により、中
間電極（３）と大地間の電圧が印加されている。

光ファイバ（１１）で光電圧センサ（１０）に接続され
た信号処理回路（１２〉は、光電圧センサ（１０）へ光
を送受信し、光電圧センサ（１０）に印加された電圧に
比例して強度変調された光を必要な電気量等に変換する
。

第９図は第８図のものの等価回路であり、コンデンサ（
１３）は、浮遊静電容量（６〉とコンデンサ（ア）との
合成静電容量からなる分圧コンデンサである。

以上の構成により、高電圧導体（２）に電圧が印加され
ると、中間電極（３）の電圧は主コンデンサ（５）と分
圧コンデンサ（１３）との分圧により決定される値とな
り、この電圧が光電圧センサ（１０〉に印加される。従
って、光電圧センサ（１０）には高電圧導体（２）の電
圧に比例した電圧が印加される。また、信号処理回路（
１２）は、光ファイバ（１１）を介して光電圧センサ（
１０〉へ光を送り、光電圧センサ（１０）で変調された
光を再び光ファイバ（１１）を介して受光している。こ
のとき、光電圧センサ（１０〉は印加されている電圧に
比例して光を変調するので、信号処理回路（１２）で光
信号を処理することにより、高電圧導体（２）の電圧を
計測することができる。

以上のような構成においては、光電圧センサ（１０〉ま
たは光ファイバ（１１）もしくは信号処理回路（１２）
に故障が生じた場合、正確な出力が得られなくなり、信
号処理回路（１２）の出カ測に接続された継電器等を誤
動作させる恐れがある。そのため、第１０図に示すよう
に、光電圧センサ（１０ａ）、（１０ｂ）　、光ファイ
バ（ｌｌａ）、　（ｆｌｂ）および信号処理回路（１２
ａ）、　（１２ｂ）として２重化した構成とする場合が
ある。第１０図の構成においては、光ファイバ（ｌｌａ
）または（ｔｉｂ）あるいは信号処理回路（１２ｇ）ま
たは（１２ｂ）において故障が生じた場合、２組の信号
処理回路からの出力に差が生じるため、電圧平衡ｍ電器
等を用い、この出力差を利用して継電器の誤動作を防止
することができる。光電圧センサ（１０ａ）または（１
０ｂ）に断線故障が生じた場合も同様である。

［発明が解決しようとする課題］ 以上、第１０図の構成になる従来の光計器用変圧器では
、光電圧センサ（１０ａ）、　（ｆｏｂ）は同一の分圧
コンデンサ（１３）と並列に接続されているため、光電
圧センサ（１０ａ　）または（１０ｂ’）の一方に短絡
故障が生じた場合には、分圧コンデンサ（１３）の両端
の電圧が零となり、信号処理回路（１２ａ）、　（１２
ｂ）の出力は両者共に電圧零に相当する出力となる。し
たがって、出力差を利用して、継電器の誤動作の防止を
行うことができないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解消するためになされたもので
、光ファイバまたは信号処理回路に故障が生じた場合や
、光電圧センサに断線故障が生じた場合だけでなく、光
電圧センサに短絡故障が生じた場合においても、継電器
の誤動作防止を図り、２組以上の信号処理回路に出力差
が生じるようにした光計器用変圧器を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ この発明の第一の発明は、主コンデンサと直列に２個以
上の分圧コンデンサを接続し、それぞれの分圧コンデン
サと並列に光電圧センサが接続されている。

また、第二の発明は、光電圧センサと直列に抵抗体等の
インピーダンスを接続した回路の少なくとも２個を分圧
コンデンサと並列に接続したものである。

［作　用］ 第一の発明においては、光電圧センサに短絡故障が生じ
た場合においても、２個以上の光電圧センサが各々独立
した分圧コンデンサと並列に接続されているため、光電
圧センサと接続された少なくとも２組の信号処理回路間
に出力差が生じる。

また、第二の発明においては、光電圧センサに短絡故障
が生じた場合においても、抵抗体等のインピーダンスが
光電圧センサと直列に接続されているため、分圧コンデ
ンサ両端の電圧は零とならず、少なくとも２組の信号処
理回路に出力差が生じる。

［実施例］ 以下、第一の発明の一実施例を第１図、第２図について
説明する。第１図において、主コンデンサ（５）と直列
に第１の分圧コンデンサ（１４ａ　）が接続されている
。また、主コンデンサ（５）および第１の分圧コンデン
サ（１４ａ　）と直列に第２の分圧コンデンサ（１４ｂ
）が接続されている。そして、第１の分圧コンデンサ（
１４ａ）には光電圧センサ（１０ａ　）が、第２の分圧
コンデンサ（１４ｂ）には光電圧センサ（１０ｂ）が、
それぞれ並列に接続されている。

その他、第８図〜第１０図におけると同一符号は同一な
いし相当部分を示している。

第２図は第１図のものの等価回路であり、通常、浮遊静
電容量（６）は分圧コンデンサ（１４ａ）、　（１４ｂ
）に比べ小さいため、ここでは省略している一６以下、
第２図に基づいて動作を説明する。線路導体である高電
圧導体（２）に電圧Ｅ０が印加されたとき、光電圧セン
サ（１，０ａ）および（１０ｂ）の両端の電圧Ｅ、、Ｅ
ｂはそれぞれ下式で表される。

ここで、Ｚ　ｅｌ　ｒ　Ｚ　Ｃ２＋　Ｚ　ｃｆｆはそれ
ぞれ主コンデンサ（５〉、分圧コンデンサ（１４ａ）　
、分圧コンデンサ（１４ｂ）のインピーダンス、２．．
２ｂはそれぞれ光電圧センサ（１０ａ）、　（１０ｂ）
の自己インピーダンスである。

通常Ｚ　−、Ｚ　−＞　Ｚ　Ｃ２，Ｚ　Ｃ３なので、上
式は次のように簡略化される。

ｚｃ Ｅ・＝２゜、＋ｚ、２＋ｚ、、Ｅ。

ｃ３ Ｅ・＝Ｚ、ｌ＋Ｚ、２＋Ｚ。　ＥＯ いま、光電圧センサ（１０ａ　）の両端の電圧が零とな
るような短絡故障が発生すると、光電圧センサ（１０ａ
）、　（１０ｂ）のそれぞれの電圧Ｅ　ＩＩＯ＋　Ｅ　
ｂｏは次のようになる。

Ｅ、。＝Ｏ Ｚｃ＋ Ｌｏ　＝Ｚ、　＋　＋　Ｚ。、ＥＯ 従って、信号処理回路（１２ａ）、　（１２ｂ）がらは
、それぞれＥＳ、、ＥｂＯに相当する出力が得られ、２
組の信号処理回路（１２ａ）、　（１２ｂ）の出力に差
が生じることとなる。

また、分圧比をｚｃ、　：　ｚｃ２：　Ｚｅ、＝３００
０：　１　：１のように設定した光計器用変圧器におい
ては、光電圧センサ（１０ａ　）の短絡故障前後におけ
る光電圧センサ（１０ｂ　）両端の電圧変化Ｅ、。／Ｅ
、は約０．０３％と非常に小さいため、光電圧センサ（
１０ａ　）の故障時においても、光電圧センサ（１０ｂ
）測の出力を利用することにより、精度の高い計測も可
能になるという利点も併せもつことがわかる。

以上では、光電圧センサ（１０ａ　）が短絡故障を生じ
た場合について述べたが、光電圧センサ（１０ｂ）ある
いは分圧コンデンサ（１４ａ）または（１４ｂ）が短絡
故障を生じた場合についても同様に２組の信号処理回路
の出力に差が生じることとなる。

なお、上記実施例では、分圧コンデンサが大地側に設置
されている場合について説明したが、第３図に示すよう
に、分圧コンデンサを高電圧導体側に設置した構成であ
ってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

また、分圧コンデンサとこれに並列に接続される光電圧
センサを３組以上主コンデンサと直列に接続した構成と
したものにおいても同様の効果を奏する。

さらに、分圧コンデンサとしては、中間電極と金属容器
間の浮遊静電容量と、マイカあるいはセラミック等のコ
ンデンサ素子とから形成されたものが考えられる。

また、主コンデンサおよび分圧コンデンサとして、紙あ
るいは紙とプラスチックフィルムからなるコンデンサ素
子を磁器碍管に収納し、油充填した構造のものが考えら
れる。

光電圧センサは、電気光学効果を有する素子、偏光子、
匂波長板または検光子等がらなっている。

次に、第二の発明の一実施例を第４図に基づいて説明す
る。第４図において、光電圧センサ（１０ａ）（ｉｏｂ
）とそれぞれ直列に抵抗体（１５ａ）、　（１５ｂ）が
接続されている。

その他、第９図、第１０図と同一符号は同一ないし相当
部分である。

以下、動作について説明する。光電圧センサ（１０ａ　
）の両端の電圧が零となるような短絡故障が発生すると
、信号処理回路（１２ａ　）より送られてきた光は光電
圧センサ（１０ａ　）において、はとんど変調されずに
再び信号処理回路（１２ａ）へ戻る。そのため、信号処
理回路（１２ａ　）は印加電圧零に相当する出力を生じ
ることになる。

一方、そのとき、分圧コンデンサ（１３）両端の電圧Ｅ
２は、抵抗体（１５ａ　）が接続されているため零とは
ならず、主コンデンサ（５）の静電容量をＣ分圧コンデ
ンサ（１３）の静電容量を０２、抵抗体（１５ａ　）の
抵抗値をＲ１、高電圧導体（２〉の電圧をＥｏ、角周波
数をωとすると、下式で表される電圧となる。

そして、光電圧センサ（１０ｂ　）に印加される電圧Ｅ
２０は、光電圧センサ（１０ｂ）の自己インピーダンス
分をＺ、。、抵抗体（１５ｂ）の抵抗値をＲ１とすると
下式となる。

Ｚ、。

Ｅ２０＝　Ｚ、ｏ＋　Ｒ，Ｒ２ 従って、信号処理回路（１２ｂ）からは印加電圧Ｅ２゜
に相当する出力を得ることができるため、信号処理回路
（１２ａ　）との間に出力差を生じさせることができる
。なお、信号処理回路（１２ａ　）と（１２ｂ）の間に
生じる出力の差は抵抗体（１５ａ）、　（１５ｂ）の抵
抗値Ｒ，，Ｒ，を選定することにより、適当な値に設定
することができる。

以上では、光電圧センサ（１０ａ　）が短絡故障を生じ
た場合について説明したが、光電圧センサ（１０ｂ）が
短絡故障を生じた場合も同様に、２組の信号処理回路の
出力に差が生じることとなる。

なお、上記実施例では光電圧センサと直列に抵抗体を接
続したものを示したが、抵抗体の替わりにコンデンサや
インダクタ、あるいはこれらを組み合わせたインピーダ
ンスであってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する
。第５図はその例で（ｌｅｍ＞、　（１６ｂ）はコンデ
ンサ、インダクタ、または抵抗体やコンデンサやインダ
クタを組み合わせたインピーダンスである。

また、第６図のように、分圧コンデンサ（１３〉が高電
圧側に設けられている場合においても、光電圧センサ（
１０ａ）、　（１０ｂ）と直列にそれぞれインピーダン
ス（１６ａ）、　（１６ｂ）を接続し、これら２組を分
圧コンデンサ（１３）と並列に接続することにより、同
様の効果を奏する。

さらに、第７図に示すように、３組以上の光電圧センサ
（１０ａ）、　（１０ｂ）、　（１０ｃ）とそれに直列
に接続されるインピーダンス（１６ａ）、　（１６ｂ）
、　（１６ｃ）を備えた構成としたものにおいても同様
の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の第一の発明によれば、光電圧
センサが並列に接続された分圧コンデンサを少なくとも
２個、主コンデンサと直列に接続したことから、信号処
理回路または信号処理回路に接続される光ファイバに故
障が生じた場合だけでなく、光電圧センサに断線故障や
短絡故障が生じた場合においても２組以上の信号処理回
路の出力に差が生じ、これを利用して継電器の誤動作防
止を図ることができる。

また、第二の発明によれば、光電圧センサと直列に抵抗
体等のインピーダンスを、接続した回路を少なくとも２
個、分圧コンデンサと並列に接続したことにより、同様
の効諜が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明の一実施例の結線図、第２図は第１
図のものの等価回路結線図、第３図は他の実施例の結線
図、第４図は第二の発明の一実施例の結線図、第５図〜
第７図はそれぞれ他の実施例の結線図、第８図は従来の
光計器用変圧器の結線図、第９図は第８図のものの等価
回路結線図、第１０図は従来の他の光計器用変圧器の結
線図である。 （２〉・・・高電圧導体（線路導体）、（５）・・・主
コンデンサ、（ｌｏａ）、　（１０ｂ）、　（１０ｃ）
　−光電圧センサ、（１３）、、・分圧コンデンサ、（
１４ａ）、　（１４ｂ）−第１゜第２の分圧コンデンサ
、（１５ａ）、　（１５ｂ）・・・抵抗体、（１６ａ）
、　（１６ｂ）、　（１６ｃ）−インピーダンス。 なお、 各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。 代 理 人 曽 我 道 照 扇１図 高ｔｙｆＪ体（林終導淳） 、＋！、２図 尾４図 １３′分圧コニ〒−プ １５Ｇ、１５ｂ　：抵抗杯 昂５図 ＋６ａ ＋６ｂ ぞｚｅ’−り゛ニス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線路導体と大地の間に主コンデンサと第１の分圧
   コンデンサと第２の分圧コンデンサを直列に接続し、前
   記第１の分圧コンデンサおよび前記第２の分圧コンデン
   サと並列にそれぞれ光電圧センサを接続してなる光計器
   用変圧器。
2. （２）線路導体と大地との間に主コンデンサと分圧コン
   デンサを直列に接続し、電圧に応じて光を変調する光電
   圧センサと抵抗体およびインピーダンスのいずれかとを
   直列に接続してなる回路の少なくとも２個を前記分圧コ
   ンデンサと並列に接続してなる光計器用変圧器。