JPH055755A

JPH055755A - 光変成器

Info

Publication number: JPH055755A
Application number: JP3246314A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yamada; 守山田; Hidenobu Koide; 英延小出
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】光学センサを備えた光変成器を用いることによ
って、定常時の計測と保護時の計測とを１台の計器用変
成器で可能にすることにある。【構成】磁気光学センサの透過光を２つに分岐し、この
分岐光をそれぞれ電気信号に変換する受光部が設けられ
る。さらに、この受光部のそれぞれの出力信号を受ける
出力部が設けられ、電気機器の導体電流の定常時の計測
用電気信号および系統の保護用電気信号を出力する。ま
た、電気光学センサの透過光を２つに分岐し、この分岐
光をそれぞれ電気信号に変換する受光部が設けられる。
さらに、この受光部のそれぞれの出力信号を受ける出力
部が設けられ、電気機器の導体電圧の定常時の計測用電
気信号および系統の保護用電気信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はガス絶縁開閉装置、ガ
ス絶縁変圧器、配電盤など遮光性の容器内に電気機器本
体を絶縁ガスとともに収納した装置の計器用光変成器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の計器用変成器としては、鉄心に巻
線を巻いた構成のものが一般に用いられている。また、
計器用変成器として、現在まだ開発期にあるが、光学セ
ンサを用いた光変成器も知られている。

【０００３】図12は従来の光変成器の構成例を示すブロ
ック図である。遮光容器１内に絶縁ガスとともに収納さ
れた電気機器の導体２が配されている。磁気光学センサ
３は導体２を貫通させたファラデー素子４と、光を直線
偏光してファラデー素子４に入射させる偏光子５と、フ
ァラデー素子４からの出力光のうち偏光子５の直線偏光
角度より45度ずれた成分を直線通過させて出射させる検
光子60とにより構成される。偏光子５には発光部７の発
射光7Sが光ファイバケーブル7A、光気密端子7Bを介して
導光される。偏光子５を介してファラデー素子４に入射
した光10 (点線、矢印は進む方向) は、ファラデー素子
４内の各隅に配された図示されていない反射面を介して
直角に曲がる。光10は導体２を周回したのちに、ファラ
デー素子４から検光子60に入り出射される。この出射光
60S は、光ファイバケーブル90Aおよび光気密端子90B
を介して受光部90に入り電気信号に変換される。受光部
90の出力信号90S は出力部91に入力され、導体２に流れ
る電流Ｉに比例した出力信号91S が出力される。磁界内
における偏光面の回転現象、すなわちファラデー効果を
利用して電流測定できることが知られている。ファラデ
ー効果とは、磁界中に置かれた鉛ガラスなどのファラデ
ー素子を光が通過する際に、その偏光面が角度θ＝Ｖ・
Ｈ・Ｌ (ただし、Ｖ：ヴェルデ定数、Ｈ：光の進行方向
の磁界強度、Ｌ：光の行路長) だけ回転する現象であ
る。図12において導体２に電流Ｉが流れるとその周囲に
その電流に比例して増減する磁界が形成される。そのた
めに、偏光子５によって一方向に直線偏光された光10は
ファラデー素子４を周回する間にその偏光面が角度θだ
け回転する。したがって、導体２の電流Ｉは角度θに比
例する。角度θだけ偏光面が回転した光10は検光子60を
通過すると、検光子60の通過可能な方向だけの成分が透
過光60S として出射される。導体２に電流が流れていな
いときの透過光量 (直流分) に対して、導体２に交流電
流Ｉが流れたときの透過光量の変化分 (交流分）が角度
θに比例するので、この透過光量の変化分を求めること
によって電流Ｉを知ることができる。

【０００４】図13は従来の異なる光変成器の構成例を示
すブロック図である。接地された金属性の遮光容器13内
に絶縁ガスとともに収納された電気機器の導体14が配さ
れている。導体14に対向して受電板15が配されている。
この受電板15と遮光容器13との間に電極16A, 16Bが配さ
れ、この電極16A, 16Bはそれぞれ受電板15、遮光容器13
に導電接続されている。また、受電板15と遮光容器13と
の間にはコンデンサ22が介装されている。電気光学セン
サ21は電極16S と16B とに挟持されたポッケルス素子17
と、光を直線偏光してポッケルス素子17に入射させる偏
光子18と、ポッケルス素子17からの出力光を受ける１／
４波長板20と、偏光子18の直線偏光角度より90度ずれた
光の成分を直線通過させて出射させる検光子92とにより
構成される。偏光子18には発光部23の発射光23S が光フ
ァイバケーブル23A 、光気密端子23B を介して導光され
る。ポッケルス素子17を通過した光は１／４波長板20を
介して検光子92に入り出射される。この出射光92S は光
ファイバケーブル93A および光気密端子93B を介して受
光部93に入り電気信号に変換される。受光部93の出力信
号93S は出力部94に入力され、導体14の電圧Ｖに比例し
た出力信号94S が出力される。Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀単結晶な
どのポッケルス素子に光を透過させるとともに電界を印
加すると、そのポッケルス素子の出射光端面においてポ
ッケルス素子自体のもつ２つの主軸方向の光の成分が電
界に比例して位相差δが生ずる。この現象はポッケルス
効果と呼ばれ、その位相差を求めることによって電界測
定に使用できることが知られている。図13において、導
体14に交流電圧Ｖが印加されると、受電板15には導体14
と受電板15間の浮遊容量22A とコンデンサ22の容量との
分圧によって決まる電圧Ｖ１が発生する。したがって、
電極16A, 16Bによってポッケルス素子17の両端にも電圧
Ｖ１が印加され、ポッケルス素子17に電界が発生する。
偏光子18の直線偏光の角度をポッケルス素子17の２つの
主軸 (互いに直角) 方向に対して４５度ずれた位置に配
すると、ポッケルス素子17内の２つの主軸方向の光の成
分に位相差δが生ずる。この２つの主軸方向の光の成分
を１／４波長板20によって、互いに位相を90度ずらした
後に検光子92を通過させると、検光子92の通過可能な方
向だけの成分が透過光92S として出射される。導体14に
電圧が印加されていないときの透過光量 (直流分) に対
して、導体14に交流電圧Ｖが印加されたときの透過光量
の変化分 (交流分) が位相差δに比例するので、この透
過光量の変化分を求めることによって電圧Ｖを知ること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は定常時の計測用と保護時の計測用
との２台を電気機器に配さねばならなかったので、電気
機器全体が大きくなるという欠点があった。

【０００６】電力用に使用される計器用変成器は、運転
中の定常的な商用周波数の電流電圧の計測と、電力系統
の事故時や落雷時の大電流あるいは過電圧の計測との２
つの役目を担っている。前者はその計測値をメータに指
示させたり、送電電力を求めたりするための計測 (以
下、定常時の計測と称する) であり、後者はその計測値
をリレーに送り遮断器を制御するなど電気系統を保護す
るための計測 (以下、保護時の計測と称する) である。
計器用変成器は定常時の計測、保護時の計測ともに所定
の電流あるいは電圧にてそれぞれ所定の測定精度が要求
される。定常時の計測と保護時の計測とでは、計測され
る電流あるいは電圧の値が桁違いに異なる。例えば、定
格電流が２kA、定格短絡電流が31.5kAの電気機器の場
合、その電流比が31.5／２＝15.75 となる。したがっ
て、この場合に用いられる計器用変流器としては15.75
倍も広い範囲で所定の測定精度を保証する必要がある。
また、定格電圧が66kV (交流実効値) 、雷インパルス耐
電圧が350kV の電気機器の場合、その電圧比が350 ／
(66×1.4142) ＝37.5となり、計器用変圧器も広い範囲
で所定の測定精度が保証されねばならない。

【０００７】鉄心に巻線を巻いた計器用変成器の場合、
桁違いの電流又は電圧値に対して１台で所定の測定精度
および所定の２次出力値を得ようとすることは、鉄心の
磁気飽和特性のために不可能であった。そこで、電気機
器に２台の計器用変成器を設置することによって、一方
を定常時の計測用に、他方を保護時の計測用としてい
た。また、光変成器の場合も、桁違いの電流又は電圧に
対して光学センサ自体はその透過光量が飽和することは
ないが、１台の変成器で所定の測定精度および所定の２
次出力を得ようとすると、出力部81の内蔵している増幅
器や電流電圧変換器などがそれに対応できなかった。そ
こで、この場合も、電気機器に２台の光変成器を設置す
ることによって、一方を定常時の計測用に、他方を保護
時の計測用としていた。

【０００８】この発明の目的は、光変成器の透過光又は
出力電気信号を２つに分岐させることによって、定常時
の計測と保護時の計測とを１台の計器用変成器で可能に
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、遮光容器内に絶縁ガスとともに
収納された電気機器の導体に流れる電流によって発生す
る磁界を受けファラデー効果により透過光量が変化する
磁気光学センサと、この磁気光学センサの透過光を受け
電気信号に変換して出力する受光部と、この受光部の出
力信号を受け前記電流に比例する大きさの電気信号を出
力する出力部とにより構成されたものにおいて、前記透
過光が２つに分岐されるとともに受光部と出力部とより
なる組が２組設けられ、この組がそれぞれ前記透過光の
分岐光を受け、一方の組が前記電流の計測用電気信号を
出力し、他方の組が前記電気機器のつながる系統の保護
用電気信号を出力するものとする。また、遮光容器内に
絶縁ガスとともに収納された電気機器の導体に流れる電
流によって発生する磁界を受けファラデー効果により透
過光量が変化する磁気光学センサと、この磁気光学セン
サの透過光を受け電気信号に変換して出力する受光部
と、この受光部の出力信号を受け前記電流に比例する大
きさの電気信号を出力する出力部とにより構成されたも
のにおいて、前記受光部の出力信号が出力部の入力端又
は出力部の回路内部で２つに分岐され、この分岐信号に
よって前記出力部が前記電流の計測用電気信号および前
記電気機器のつながる電気系統の保護用電気信号を出力
するものとする。また、遮光容器内に絶縁ガスとともに
収納された電気機器の導体に流れる電流によって発生す
る磁界を受けファラデー効果により透過光量が変化する
磁気光学センサと、この磁気光学センサに入射する光を
発射させる発光部と、前記磁気光学センサの透過光を受
け電気信号に変換して出力する受光部と、この受光部の
出力信号を受け前記電流に比例する大きさの電気信号を
出力する出力部とにより構成されたものにおいて、前記
発光部が中心波長の互いに異なる２種類の光を発射する
とともにこの発射光を集合して前記磁気光学センサに入
射させ、その透過光を光フィルタに通過させることによ
って中心波長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させ
るとともに受光部と出力部とよりなる組が２組設けら
れ、この組がそれぞれ前記透過光の分岐光を受け、一方
の組が前記電流の計測用電気信号を出力し、他方の組が
前記電気機器のつながる系統の保護用電気信号を出力す
るものとする。さらに、遮光容器内に絶縁ガスとともに
収納された電気機器の導体にかかる電圧によって導体周
辺に発生する電界を受けポッケルス効果により透過光量
が変化する電気光学センサと、この電気光学センサの透
過光を受け電気信号に変換して出力する受光部と、この
受光部の出力信号を受け前記電圧に比例する大きさの電
気信号を出力する出力部とにより構成されたものにおい
て、前記透過光が２つに分岐されるとともに受光部と出
力部とよりなる組が２組設けられ、この組がそれぞれ前
記透過光の分岐光を受け、一方の組が前記電圧の計測用
電気信号を出力し、他方の組が前記電気機器のつながる
系統の保護用電気信号を出力するものとする。また、遮
光容器内に絶縁ガスとともに収納された電気機器の導体
にかかる電圧によって導体周辺に発生する電界を受けポ
ッケルス効果により透過光量が変化する電気光学センサ
と、この電気光学センサの透過光を受け電気信号に変換
して出力する受光部と、この受光部の出力信号を受け前
記電圧に比例する大きさの電気信号を出力する出力部と
により構成されたものにおいて、前記受光部の出力信号
が出力部の入力端又は出力部の回路内部で２つに分岐さ
れ、この分岐信号によって前記出力部が前記電圧の計測
用電気信号および前記電気機器のつながる電気系統の保
護用電気信号を出力するものとする。または、遮光容器
内に絶縁ガスとともに収納された電気機器の導体にかか
る電圧によって導体周辺に発生する電界を受けポッケル
ス効果により透過光量が変化する電気光学センサと、こ
の電気光学センサに入射する光を発射させる発光部と、
前記電気光学センサの透過光を受け電気信号に変換して
出力する受光部と、この受光部の出力信号を受け前記電
圧に比例する大きさの電気信号を出力する出力部とによ
り構成されたものにおいて、前記発光部が中心波長の互
いに異なる２種類の光を発射するとともにこの発射光を
集合して前記磁気光学センサに入射させ、その透過光を
光フィルタに通過させることによって中心波長の互いに
異なる前記２種類の光に分岐させるとともに受光部と出
力部とよりなる組が２組設けられ、この組がそれぞれ前
記透過光の分岐光を受け、一方の組が前記電圧の計測用
電気信号を出力し、他方の組が前記電気機器のつながる
系統の保護用電気信号を出力するものとする。

【００１０】

【作用】この発明の構成によれば、磁気光学センサの透
過光が２つに分岐されるとともに受光部と出力部とより
なる組が２組設けられる。この組のそれぞれが透過光の
分岐光を受ける。一方の組が電気機器の電流計測用電気
信号を出力し、他方の組が電気機器のつながる系統の保
護用電気信号を出力するように構成された。これによ
り、１台の計器用変成器によって定常時の電流と保護時
の電流とを所定の精度で計測することが可能となる。

【００１１】また、この発明の構成によれば、磁気光学
センサの透過光を受ける受光部の出力信号が出力部の入
力端又は出力部の回路内部で２つに分岐される。この分
岐信号によって出力部が電気機器の電流計測用電気信号
および電気機器のつながる電気系統の保護用電気信号を
出力するように構成された。このように電気信号を分岐
することによっても１台の計器用変成器によって定常時
の電流と保護時の電流とを所定の精度で計測することが
可能となる。

【００１２】また、この発明の構成によれば、発光部が
中心波長の互いに異なる２種類の光を発射するとともに
この発射光を集合して磁気光学センサに入射させる。そ
の透過光を光フィルタに通過させることによって中心波
長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させる。受光部
と出力部とよりなる組が２組設けられ、この組がそれぞ
れ前記透過光の分岐光を受け、一方の組が電流の計測用
電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつながる系統
の保護用電気信号を出力するように構成された。これに
より、１台の計器用変成器によって定常時の電流と保護
時の電流とを所定の精度で計測することが可能となる。

【００１３】さらに、この発明の構成によれば、電気光
学センサの透過光が２つに分岐されるとともに受光部と
出力部とよりなる組が２組設けられる。この組のそれぞ
れが透過光の分岐光を受ける。一方の組が電気機器にか
かる電圧計測用電気信号を出力し、他方の組が電気機器
のつながる系統の保護用電気信号を出力するように構成
された。これにより、１台の計器用変成器によって定常
時の電圧と保護時の電圧とを所定の精度で計測すること
が可能となる。

【００１４】また、この発明の構成によれば、電気光学
センサの透過光を受ける受光部の出力信号が出力部の入
力端又は出力部の回路内部で２つに分岐される。この分
岐信号によって出力部が電気機器の電圧計測用電気信号
および電気機器のつながる電気系統の保護用電気信号を
出力するように構成された。このように電気信号を分岐
することによっても１台の計器用変成器によって定常時
の電圧と保護時の電圧とを所定の精度で計測することが
可能となる。

【００１５】また、この発明の構成によれば、発光部が
中心波長の互いに異なる２種類の光を発射するとともに
この発射光を集合して磁気光学センサに入射させる。そ
の透過光を光フィルタに通過させることによって中心波
長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させる。受光部
と出力部とよりなる組が２組設けられ、この組がそれぞ
れ前記透過光の分岐光を受け、一方の組が電流の計測用
電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつながる系統
の保護用電気信号を出力するように構成された。これに
より、１台の計器用変成器によって定常時の電圧と保護
時の電圧とを所定の精度で計測することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例にかかる光変成器の構成を示す
ブロック図である。図１の検光子６は入射する光10を直
線通過させた光6Sと、入射光を反射させて90度に曲げて
出射させた光6S1 とに分岐させることができるもの (ビ
ームスプリット型) である。この分岐光6S, 6S1 はそれ
ぞれ光ファイバケーブル8A, 9Aおよび光気密端子8B, 9B
を介して受光部8, 9に入り電気信号に変換される。受光
部8,9の出力信号8S, 9Sはそれぞれ出力部11,12 に入力
され、導体２に流れる電流Ｉに比例した計測用電気信号
11S ( 定常時の計測のための出力信号) および保護用電
気信号12S ( 系統の保護のための出力信号) が出力され
るように構成されている。それ以外の構成は、図12の従
来の装置と同じなので同じ部分には同一参照符号を用い
ることにより詳細な説明は省略する。

【００１７】図１において、分岐光6S1 は検光子６の内
部で反射させたものなので、受光部９の出力信号9Sは受
光部８の出力信号8Sに対して位相が180 度ずれる。出力
信号12S の位相を導体２の電流位相に合わすために、出
力部12には位相反転回路が内蔵されている。出力部11,
12が２台備えられたので、それぞれ定常時の電流計測
用, 保護時の電流計測用に必要な大きさを備え、かつ所
定の精度を有する出力信号11S, 12Sを出力することがで
きる。また、図１において、発光部７から光を発射さ
せ、ファラデー素子４を介したのちに検光子６によって
光10を分岐させるところまでの構成は、よく知られてい
る (例えば、特開昭58−153174号公報) 。しかし、その
構成の目的は、発光部７の発射光量の変動による電流の
測定誤差を小さくするためである。すなわち、測定誤差
をなくすために、検光子からの２つの分岐光の和と差を
求め、その差と和との比を求める演算部を検光子の出力
側に設けることはよく知られている。この演算部からは
検光子からの出力光の交流分と直流分との比が出力され
るので、発光部７の発射光の光量が変動しても演算部か
らは安定した出力が得られる。このような演算部を用い
る構成は本発明とはその目的を異にするので、検光子６
以降の構成が全く異なる。

【００１８】図２は図１の光変成器内の各部における出
力波形例を示すタイムチャートである。横軸は時間、縦
軸は電気信号の場合に電流あるいは電圧、光信号の場合
に光量を示す。図２の上から順番に導体２の電流Ｉ、発
光部７の発射光7S、検光子６の分岐光6S, 6S1 、出力部
11, 12の出力信号11S, 12Sのそれぞれの波形が示されて
いる。導体２に50Hzの交流電流Ｉが流れている場合に光
量が時間に対して一定な発射光7Sを偏光子５に入射させ
る。ファラデー効果によって検光子６から直流分に交流
分が重畳した分岐光6S, 6S1 が出射される。この分岐光
6S, 6S1 はそれぞれ受光部８, ９によって電気信号に変
換される。さらに、その電気信号はそれぞれ出力部11,
12によって直流分が除去されるとともに所定の大きさの
電圧に変換され、計測用電気信号11S 、保護用電気信号
12S が出力される。前述したように、分岐光6S, 6S1 は
その交流分が互いに180 度ずれるので、出力部12が分岐
光6S1 の交流分を位相反転させている。したがって、電
気信号11S,12Sは同位相の波形となっている。電気信号1
1S と12S との波高値が異なるのは、定常時の計測と保
護時の計測とで対象とする電流の大きさが異なるためで
あり、出力部11, 12の内蔵増幅器によりその出力レベル
を調整している。

【００１９】図３はこの発明の異なる実施例にかかる光
変成器の構成を示すブロック図である。検光子６の直線
通過の分岐光6Sだけが光ファイバケーブル80A および光
気密端子80B を介して受光部80に入射されている。受光
部80の出力信号80S が２つに分岐され、それぞれ出力部
81, 82に入力される。出力部81, 82は導体２に流れる電
流の計測用電気信号81S および系統の保護用電気信号82
S を出力する。その他の構成は図１のそれと同じであ
る。図３の構成は、図１のそれが光信号を分岐させたの
と異なり、受光部80の出力側の電気信号を分岐させてい
る。図３において、受光部80の受ける光は分岐光6Sの代
わりに検光子６で反射によって90度曲げられた方の分岐
光としてもよい。出力部81, 82は図１の出力部11, 12と
同様のものでよいが、出力部12の備えていた位相反転回
路は不要である。図３の構成によって、定常時の電流計
測用の出力信号81S および保護時の電流計測用の出力信
号82S を必要な大きさでかつ所定の精度でもって出力す
ることができる。図３の構成を図１のそれと比べると、
光気密端子、光ファイバケーブルおよび受光部が１セッ
トで済むために低コスト形の光変成器を構成することが
できる。

【００２０】図４はこの発明のさらに異なる光変成器の
構成を示すブロック図である。図３における受光部80が
出力部81, 82に接続される代わりに出力部83に接続され
ている。出力部83は、入力側に設けられたＩ／Ｖ変換器
84と、このＩ／Ｖ変換器84の出力信号84S を受けるオー
トゲインコントローラ85A, 85Bと、さらにその後段の濾
波器86A, 86Bと、増幅器87A, 87Bとによって構成され、
計測用電気信号88S および保護用電気信号89S を出力す
る。その他の構成は図３のそれと同じである。Ｉ／Ｖ変
換器84は、受光器80の出力電流を電圧に変換するもので
ある。受光部80の出力信号80S は、前述のように直流分
に交流分が重畳した波形になっている。すなわち、この
交流分は、導体２を流れる交流電流に比例する成分であ
り、直流分は発光部７の発射光7Sの光量に比例する成分
である。発射光7Sの光量が変動すると、それにつれて出
力信号80S の交流分が変動するので導体２に流れる電流
Ｉの測定値が変動する。それを避けるためにオートゲイ
ンコントローラ85A, 85Bが介装されている。オートゲイ
ンコントローラ85A, 85Bは入力された波形のうち、交流
分のピーク値と直流分の値との比を常に一定に保つとと
もに、直流分のレベルを一定値にして出力するためのも
のである。これによって、発射光7Sの光量が多少変動し
ても安定した電流Ｉの測定が可能となる。濾波器86A, 8
6Bは出力信号のうち、直流分をカットするためのもので
ある。また、増幅器87A, 87Bはそれぞれ定常時の電流計
測、保護時の電流計測に必要な大きさの信号に変換して
出力信号88S, 89Sを出力する。図３の実施例では２つの
同じ出力部81, 82が設けられたが、図４の実施例では出
力部83のうち、Ｉ／Ｖ変換器84を１つにし、その後段が
分岐されている。これによって、Ｉ／Ｖ変換器84の省力
化が可能となる。図４の変形実施例として、オートゲイ
ンコントローラ85A, 85Bも１つにし、その後段から信号
を分岐させてもよい。さらに、濾波器86A, 86Bも１つに
することができ、増幅器87A, 87Bの入力側で信号を分岐
させてもよい。信号の分岐位置を出力部83内の後段にも
ってくるにしたがって、必要な装置の数が少なくなり、
コスト低減の度合が増してくる。

【００２１】図５はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる光変成器の構成を示すブロック図である。発光部9
5, 96が中心波長の互いに異なる２種類の発射光95S, 96
Sを発射させる。この光95S, 96Sは光ファイバケーブル7
Aに導かれて光集合器97に入力される。光集合器97で合
成された光は光気密端子7Bを介して偏光子５に入力され
る。さらに、検光子６の出力光6Sは光分岐器98に入力さ
れ、２つの分岐光99S,100Sに分岐される。この分岐光99
S,100Sはそれぞれ光フィルタ99, 100 に入射される。光
フィルタ99, 100 を通過した光は、それぞれ受光部101,
102を介して出力部103, 104に入力され、計測用電気信
号103S, 保護用電気信号104Sが出力される。それ以外の
構成は、図３のそれと同じである。

【００２２】図６は、図５における発光部, 光フィルタ
および受光部の波長特性を示す特性線図である。横軸に
光の波長が目盛られ、上段の縦軸は光量が目盛られてい
る。実線が発射光95S の特性曲線、一点鎖線が発射光96
S の特性曲線にそれぞれ対応している。中段の縦軸は光
の通過量が目盛られてあり、実線が光フィルタ99の特性
曲線、一点鎖線が光フィルタ100 の特性曲線にそれぞれ
対応している。下段の縦軸は光の検出感度が目盛られて
あり、受光部101 又は102 の特性曲線である。図６にお
いて、発射光95A, 96S はそれぞれ中心波長がλ₁, λ
₂であり、互いに波長分布の重なりがないか、又は少な
くとも互いに影響の無い程度の大きさで重なるように選
定される。変成器の誤差として１％級を想定した場合、
その重なりの度合いは光量として１％以下が望ましい。
互いに異なる波長λ₁, λ₂の光信号がファラデー素子
に入射されると、これがファラデー素子で電流に対応し
たファラデー回転をする。しかし、その信号の波長分布
には変化がない。また、光分岐器98はファラデー素子４
からの出力信号6Sを２分 (光量は１／２ずつになる) す
るが、波長分布は変化しない。光フィルタ99, 100 は発
射光95S, 96Sに対応した中心波長に通過帯域中心を有し
ている。この光フィルタ99, 100 は互いに他の波長領域
を避けるものであればよく一般には薄膜系のフィルタで
よい。受光部101, 102は、波長λ₁, λ₂に中心をもつ
いずれの光にも同程度の感度を有しているが、必ずしも
図６のように波長に対してフラットな特性でなくてもよ
い。すなわち、受光部101, 102の出力側に設けられた出
力部103, 104の増幅器にて所定の出力が得られるように
調整することができる。

【００２３】図７はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる光変成器の構成を示すブロック図である。図７の検
光子19は入射する光10を直線通過せさた光19S と、入射
光を反射させて90度に曲げて出射させた光19S1とに分岐
させることができるもの (ビームスプリット型) であ
る。この分岐光19S, 19S1 はそれぞれ光ファイバケーブ
ル24A, 25Aおよび光気密端子24B, 25Bを介して受光部2
4, 25に入り電気信号に変換される。受光部24, 25の出
力信号24S, 25Sはそれぞれ出力部26, 27に入力され、導
体14に印加される電圧Ｖに比例した計測用電気信号26S
( 定常時の計測のための出力信号) および保護用電気信
号27S ( 系統の保護のための出力信号) が出力されるよ
うに構成されている。それ以外の構成は、図13の従来の
装置と同じなので同じ部分には同一参照符号を用いるこ
とにより詳細な説明は省略する。図７において、分岐光
19S1は検光子19の内部で反射させたものなので、受光部
25の出力信号25S は受光部24の出力信号24S に対して位
相が180 度ずれる。出力信号25S の位相を導体２の電圧
位相に合わすために、出力部27には位相反転回路が内蔵
されている。出力部26, 27が２台備えられたのでそれぞ
れ定常時の電圧計測用、保護時の電圧計測用に必要な大
きさを備え、かつ所定の精度を有する出力信号26S, 27S
を出力することができる。

【００２４】図８は図７の光変成器内の各部における出
力波形例を示すタイムチャートである。横軸は時間、縦
軸は電気信号の場合に電圧、光信号の場合に光量を示
す。図８の上から順番に導体14の電圧Ｖ、発光部23の発
射光23S 、検光子19の分岐光19S, 19S1 、出力部26, 27
の出力信号26S, 27Sのそれぞれの波形が示されている。
導体14に５０Hzの交流電圧Ｖが印加されている場合に光
量が時間に対して一定な発射光23S を偏光子18に入射さ
せる。ポッケルス効果によって検光子19から直流分に交
流分が重畳した分岐光19S, 19S1 が出射される。この分
岐光19S, 19S1はそれぞれ受光部24, 25によって電気信
号に変換される。さらに、その電気信号はそれぞれ出力
部26, 27によって直流分が除去されるとともに所定の大
きさの電圧に変換され、電圧計測用の電気信号26S 、系
統保護用の電気信号27S が出力される。前述したよう
に、分岐光19S, 19S1 はその交流分が互いに180 度ずれ
るので、出力部27が分岐光19S1の交流分を位相反転させ
ている。したがって、電気信号26S, 27Sは同位相の波形
となっている。また、電気信号26S と27S との波高値が
異なるのは、定常時の計測と保護時の計測とで対象とす
る電圧の大きさが異なるためであり、出力部26, 27の内
蔵増幅器によりその出力レベルを調整している。

【００２５】図５はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる光変成器の構成を示すブロック図である。検光子19
の直線通過の分岐光19S だけが光ファイバケーブル28A
および光気密端子28B を介して受光部28に入射されてい
る。受光部28の出力信号28Sが２つに分岐され、それぞ
れ出力部29, 30に入力される。出力部29, 30は導体14に
印加される電圧の計測用電気信号29S および系統の保護
用電気信号30S を出力する。その他の構成は図７のそれ
と同じである。図９の構成は、図７のそれが光信号を分
岐させたのと異なり、受光部28の出力側の電気信号を分
岐させている。図９において、受光部28の受ける光は分
岐光19S の代わりに検光子19で反射によって90度曲げら
れた方の分岐光としてもよい。出力部29, 30は図５の出
力部26, 27と同様のものでよいが、出力部27の備えてい
た位相反転回路は不要である。図９の構成によって、定
常時の電圧計測用の出力信号29S および保護時の電圧計
測用の出力信号30S を必要な大きさでかつ所定の精度で
もって出力することができる。図９の構成を図７のそれ
と比べると、光気密端子、光ファイバケーブルおよび受
光部が１セットで済むために図３の場合と同様に低コス
トの光変成器を構成することができる。

【００２６】図10はこの発明のさらに異なる光変成器の
構成を示すブロック図である。図９における受光部28が
出力部29, 30に接続される代わりに出力部93に接続され
ている。出力部93は、入力側に設けられたＩ／Ｖ変換器
94と、このＩ／Ｖ変換器94の出力信号94S を受けるオー
トゲインコントローラ95A, 95Bと、さらにその後段の濾
波器96A, 96Bと、増幅器97A, 97Bとによって構成され、
計測用電気信号98S および保護用電気信号99S を出力す
る。その他の構成は図９のそれと同じである。図10にお
いて、Ｉ／Ｖ変換器94、オートゲインコントローラ95A,
95B、濾波器96A, 96Bおよび増幅器97A, 97Bのそれぞれ
の役目については図４の中で既に説明された。図９の実
施例では２つの同じ出力部29, 30が設けられたが、図10
の実施例では出力部93のうち、Ｉ／Ｖ変換器94を１つに
し、その後段が分岐されている。これによって、Ｉ／Ｖ
変換器94の省力化が可能となる。図10の変形実施例とし
て、オートゲインコントローラ95A, 95Bも１つにし、そ
の後段から信号を分岐させてもよい。さらに、濾波器96
A, 96Bも一つにすることができ、増幅器97A, 97Bの入力
側で信号を分岐させてもよい。信号の分岐位置を出力部
93内の後段にもってくるにしたがって、必要な装置の数
が少なくなり、コスト低減の度合が増してくる。

【００２７】図11はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる光変成器の構成を示すブロック図である。発光部10
5, 106が中心波長の互いに異なる２種類の発射光105S,
106Sを発射させる。この光105S, 106Sは光ファイバケー
ブル23A に導かれて光集合器107 に入力される。光集合
器107 で合成された光は光気密端子23B を介して偏光子
18に入力される。さらに、検光子19の出力光19S は光分
岐器108 に入力され、２つの分岐光109S, 110Sに分岐さ
れる。この分岐光109S, 110Sはそれぞれ光フィルタ109,
110に入射される。光フィルタ109, 110を通過した光
は、それぞれ受光部111, 112を介して出力部111, 114に
入力され、計測用電気信号113S, 保護用電気信号114Sが
出力される。それ以外の構成は、図９のそれと同じであ
る。図11の遮光容器13の部分を除いたブロック構成は図
５のそれと同じであり、導体の電圧を計測するのか、電
流を計測するのかの違いだけである。したがって、図11
における発光部, 光フィルタおよび受光部の波長特性
は、それぞれ図６における特性線図と同様のものが用い
られる。

【００２８】なお、上述までの実施例において、検光子
としてビームスプリット型のものが構成されていた場
合、それに代えて直線通過光だけしか出力しない検光子
を用いてもよい。その場合には検光子の後段に単なる光
分岐器に介装させて２つの分岐光を形成させ、それらを
受光部に入射させる。この場合には分岐光の位相は互い
にずれないので、出力部に位相反転回路を内蔵させる必
要がない。

【００２９】

【発明の効果】この発明は前述のように、磁気光学セン
サの透過光が２つに分岐されるとともに受光部と出力部
とよりなる組が２組設けられる。この組のそれぞれが透
過光の分岐光を受ける。一方の組が電気機器の電流計測
用電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつながる系
統の保護用電気信号を出力するように構成された。その
結果、１台の計器用変成器によって定常時の電流と保護
時の電流とを所定の精度で計測可能な装置を提供するこ
とができ、電気機器がコンパクト化される。

【００３０】また、この発明の構成によれば、磁気光学
センサの透過光を受ける受光部の出力信号が出力部の入
力端又は出力部の回路内部で２つに分岐される。この分
岐信号によって出力部が電気機器の電流計測用電気信号
および電気機器のつながる電気系統の保護用電気信号を
出力するように構成された。このように電気信号を分岐
する構成とすることによっても１台の計器用変成器によ
って定常時の電流と保1 時の電流とを所定の精度で計測
することができ、上述の光信号を分岐する構成のものよ
りも部品点数が減り低コスト型となる。

【００３１】また、この発明の構成によれば、発光部が
中心波長の互いに異なる２種類の光を発射するととも
に、この発射光を集合して磁気光学センサに入射させ
る。その透過光を光フィルタに通過させることによって
中心波長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させると
ともに受光部と出力部とよりなる組が２組設けられ、こ
の組がそれぞれ透過光の分岐光を受け、一方の組が電流
の計測用電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつな
がる系統の保護用電気信号を出力するように構成され
た。その結果、１台の計器用変成器によって定常時の電
流と保護時の電流とを所定の精度で計測可能な装置を提
供することができ、電気機器がコンパクト化される。

【００３２】さらに、この発明は前述のように、電気光
学センサの透過光が２つに分岐されるとともに受光部と
出力部とよりなる組が２組設けられる。この組のそれぞ
れが透過光の分岐光を受ける。一方の組が電気機器の電
圧計測用電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつな
がる系統の保護用電気信号を出力するように構成され
た。その結果、１台の計器用変成器によって定常時の電
圧と保護時の電圧とを所定の精度で計測可能な装置を提
供することができ、電気機器がコンパクト化される。

【００３３】また、この発明の構成によれば、出力部が
電気光学センサの透過光を受ける受光部の出力信号が出
力部の入力端又は出力部の回路内部で２つに分岐され
る。この分岐信号によって出力部が電気機器の電圧計測
用電気信号および電気機器のつながる電気系統の保護用
電気信号を出力するように構成された。このように電気
信号を分岐する構成とすることによっても１台の計器用
変成器によって定常時の電圧と保護時の電圧とを所定の
精度で計測することができ、上述の光信号を分岐する構
成のものよりも部品点数が減り低コスト型となる。

【０００３４】また、この発明の構成によれば、発光部
が中心波長の互いに異なる２種類の光を発射するととも
に、この発射光を集合して電気光学センサに入射させ
る。その透過光を光フィルタに通過させることによって
中心波長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させると
ともに受光部と出力部とよりなる組が２組設けられ、こ
の組がそれぞれ透過光の分岐光を受け、一方の組が電圧
の計測用電気信号を出力し、他方の組が電気機器のつな
がる系統の保護用電気信号を出力するように構成され
た。その結果、１台の計器用変成器によって定常時の電
圧と保護時の電圧とを所定の精度で計測可能な装置を提
供することができ、電気機器がコンパクト化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる光変成器の構成を示
すブロック図

【図２】図１の光変成器内の各部における出力波形例を
示すタイムチャート

【図３】この発明の異なる実施例にかかる光変成器の構
成を示すブロック図

【図４】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変成
器の構成を示すブロック図

【図５】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変成
器の構成を示すブロック図

【図６】図５の発光部, 光フィルタおよび受光部の波長
特性を示す特性線図

【図７】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変成
器の構成を示すブロック図

【図８】図７の光変成器内の各部における出力波形例を
示すタイムチャート

【図９】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変成
器の構成を示すブロック図

【図１０】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変
成器の構成を示すブロック図

【図１１】この発明のさらに異なる実施例にかかる光変
成器の構成を示すブロック図

【図１２】従来の光変成器の構成例を示すブロック図

【図１３】従来の異なる光変成器の構成例を示すブロッ
ク図

【符号の説明】

１遮光容器１３遮光容器２導体１４導体３磁気光学センサ４ファラデー素子５偏光子１８偏光子６検光子１９検光子７発光部２３発光部９５発光部９６発光部１０５発光部１０６発光部８受光部９受光部８０受光部２４受光部２５受光部２８受光部１０１受光部１０２受光部１１１受光部１１２受光部１１出力部１２出力部８１出力部８２出力部８３出力部２６出力部２７出力部２９出力部３０出力部１０３出力部１０４出力部１１３出力部１１４出力部２１電気光学センサ１５受電板１６Ａ電極１６Ｂ電極２２コンデンサ２２Ａ浮遊容量１７ポッケルス素子２０１／４波長板９７光集合器１０７光集合器９８光分岐器１０８光分岐器９９光フィルタ１００光フィルタ１０９光フィルタ１１０光フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体に流れる電流によって発生する磁界を受
けファラデー効果により透過光量が変化する磁気光学セ
ンサと、この磁気光学センサの透過光を受け電気信号に
変換して出力する受光部と、この受光部の出力信号を受
け前記電流に比例する大きさの電気信号を出力する出力
部とにより構成されたものにおいて、前記透過光が２つ
に分岐されるとともに受光部と出力部とよりなる組が２
組設けられ、この組がそれぞれ前記透過光の分岐光を受
け、一方の組が前記電流の計測用電気信号を出力し、他
方の組が前記電気機器のつながる系統の保護用電気信号
を出力することを特徴とする光変成器。【請求項２】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体に流れる電流によって発生する磁界を受
けファラデー効果により透過光量が変化する磁気光学セ
ンサと、この磁気光学センサの透過光を受け電気信号に
変換して出力する受光部と、この受光部の出力信号を受
け前記電流に比例する大きさの電気信号を出力する出力
部とにより構成されたものにおいて、前記受光部の出力
信号が出力部の入力端又は出力部の回路内部で２つに分
岐され、この分岐信号によって前記出力部が前記電流の
計測用電気信号および前記電気機器のつながる電気系統
の保護用電気信号を出力することを特徴とする光変成
器。【請求項３】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体に流れる電流によって発生する磁界を受
けファラデー効果により透過光量が変化する磁気光学セ
ンサと、この磁気光学センサに入射する光を発射させる
発光部と、前記磁気光学センサの透過光を受け電気信号
に変換して出力する受光部と、この受光部の出力信号を
受け前記電流に比例する大きさの電気信号を出力する出
力部とにより構成されたものにおいて、前記発光部が中
心波長の互いに異なる２種類の光を発射するとともにこ
の発射光を集合して前記磁気光学センサに入射させ、そ
の透過光を光フィルタに通過させることによって中心波
長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させるとともに
受光部と出力部とよりなる組が２組設けられ、この組が
それぞれ前記透過光の分岐光を受け、一方の組が前記電
流の計測用電気信号を出力し、他方の組が前記電気機器
のつながる系統の保護用電気信号を出力することを特徴
とする光変成器。【請求項４】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体にかかる電圧によって導体周辺に発生す
る電界を受けポッケルス効果により透過光量が変化する
電気光学センサと、この電気光学センサの透過光を受け
電気信号に変換して出力する受光部と、この受光部の出
力信号を受け前記電圧に比例する大きさの電気信号を出
力する出力部とにより構成されたものにおいて、前記透
過光が２つに分岐されるとともに受光部と出力部とより
なる組が２組設けられ、この組がそれぞれ前記透過光の
分岐光を受け、一方の組が前記電圧の計測用電気信号を
出力し、他方の組が前記電気機器のつながる系統の保護
用電気信号を出力することを特徴とする光変成器。【請求項５】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体にかかる電圧によって導体周辺に発生す
る電界を受けポッケルス効果により透過光量が変化する
電気光学センサと、この電気光学センサの透過光を受け
電気信号に変換して出力する受光部と、この受光部の出
力信号を受け前記電圧に比例する大きさの電気信号を出
力する出力部とにより構成されたものにおいて、前記受
光部の出力信号が出力部の入力端又は出力部の回路内部
で２つに分岐され、この分岐信号によって前記出力部が
前記電圧の計測用電気信号および前記電気機器のつなが
る電気系統の保護用電気信号を出力することを特徴とす
る光変成器。【請求項６】遮光容器内に絶縁ガスとともに収納された
電気機器の導体にかかる電圧によって導体周辺に発生す
る電界を受けポッケルス効果により透過光量が変化する
電気光学センサと、この電気光学センサに入射する光を
発射させる発光部と、前記電気光学センサの透過光を受
け電気信号に変換して出力する受光部と、この受光部の
出力信号を受け前記電圧に比例する大きさの電気信号を
出力する出力部とにより構成されたものにおいて、前記
発光部が中心波長の互いに異なる２種類の光を発射する
とともにこの発射光を集合して前記磁気光学センサに入
射させ、その透過光を光フィルタに通過させることによ
って中心波長の互いに異なる前記２種類の光に分岐させ
るとともに受光部と出力部とよりなる組が２組設けら
れ、この組がそれぞれ前記透過光の分岐光を受け、一方
の組が前記電圧の計測用電気信号を出力し、他方の組が
前記電気機器のつながる系統の保護用電気信号を出力す
ることを特徴とする光変成器。