JPS62198767A - 光方式電圧測定装置 - 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 本発明はひとつの光フアイバ信号伝送路内に光強度変調
型の光方式電圧測定部を複数直列に配置し、印加電圧の
加減算を可能とした光方式電圧測定装置に関するもので
ある。

従来の技術 送配電系での電圧測定の場合、複数点の電圧を測定しそ
の和、差などの演算を行って利用する場合が多い。従来
はこの測定点の数だけ光方式電圧測定器を備え、各測定
器からの電気信号で演算処理していた。

また第２図は、ひとつの光信号伝送路中に複数のボッケ
ル効果をもつ電気光学結晶を連続的に配置し光学的に加
減算を行う方法での従来の光方式電圧測定装置の構成図
である。（特開昭θ〇−１０２５６６号） 第２図において、発光ダイオード等からなる発光部１か
ら放射された光は光ファイバ２を介して集光レンズ３に
より平行光になり、偏光子４に入射する。偏光子４をで
た光は直線偏光となり、さらにに波長板６を通過するこ
とにより円偏光となる。２波長板５から出だ円偏光はＢ
１１２Ｓｉｏ２ｏ。

ＬｉＮｂＯ３などから成る電気光学結晶６ａ、θｂ。

６Ｃを順に通過する。ここで電気光学結晶６ａ。

６ｂ、ｅｃＫｌｄ、それぞれ被測定電圧ｖ１．ｖ２゜ｖ
３を印加する。円偏光は、これらの電気光学結晶６ａ、
６ｂ、６ｃにおいて電圧に比例した位相変調を受け、楕
円偏光になる。この楕円偏光は、検光子７により、直角
２成分のベクトル光に分離され、光量信号ｐ、Ｃ，ｐア
となり、それぞれ集光レンズ８，９によって集光され光
ファイバ１０．１１を介して受光素子１２．１３に導び
かれる。受光素子１２．１３としては例えばフォトダイ
オードなどが使われるＣ光量信号Ｐ工、Ｐアは、ここで
電気信号に変換され、検出回路１４でその変調度ｍを検
出し印加電圧値を求める。

いま、電気光学結晶６ａ、６ｂ、６ｃにおける位相変化
をそれぞれδ１．δ２．δ３とすると、次のようになる
。

■１−＝：δ１　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・（１）Ｖ　２　■δ２　　　　　　　　　・・・・・
・・・・（２）ｖ３■δ３　　　　　　　　　・・・・
・・・・・（３）ここで電気光学結晶６ａ、６ｂ、６ｃ
の感度が等しいものとすると、電気光学結晶６ｃを通過
した後の位相差δは、 δ＝δ１＋δ２＋δ５＝Ｋ（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）−−−
−・−（４）但しに：定数 となる。そして、検光子７によって分離される光量信号
ｐｘ、ｐアは入射光量をＰｉｎとするとＰ、＝　ａ　Ｐ
ｉｎ　（１＋ｓｉｎδ）　　　　　　　　　　・−・−
・−（５）Ｐ　ｙ＝　ａ　Ｐｉｎ　（１−ｓｉｎδ）・
・−・−（６）但しα：ロス係数 となる。ここでｓｉｎδは変調度ｍと等しく検出回路１
４で、 岬δ （δ舛０） の演算を行うことにより変調度ｍが求められる。

変調度ｍは位相差δが小さい場合位相差δと等しいので
、（４）式より印加電圧ｖ１．ｖ２．ｖ３の和に比例し
た値が求められることが解かる。

発明が解決しようとする問題点 従来の第２図に示すような構成では光の位相情報を外乱
の影響を得ることなく各々の電気光学結晶間を伝達する
必要があるため、各々の電気光学結晶間の情報伝達は空
間で行われ、同じ光路中に各々の電気光学結晶を配置す
る必要があり電圧測定点の空間的な位置に制限があった
。電気光学結晶の電圧印加電極を長くすることで解決で
きるが、光方式電圧測定が有効とされているような送配
電系の高電圧の測定では絶縁の点で問題であった。

また測定点の数だけ複数の光方式電圧測定器を配置して
、各測定器の出力を電気的に演算処理する構成では多く
の光方式電圧測定器が必要となっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、一台の
光方式電圧測定装置で、電圧測定点の空間的な位置に制
限されることなく複数の測定電圧の加減算を可能とした
特に三相交流の零相電圧測定に適した光方式電圧測定装
置を提供することを自熱Ｌ　１　イ１ハ人− 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、ポッケルス効果
を有する電気光学結晶、偏光子、検光子およびに波長板
からなる印加電圧に比例して光の強度変調を行う光方式
電圧測定部と、発光部と、光信号を伝送する光ファイバ
と、前記光方式電圧測定部の変調信号光を電気信号に変
換する光受信部を備え、前記光方式電圧測定部は測定電
圧の数だけそれぞれ前記光ファイバを介して直列に配置
され、前記複数の光方式電圧測定部に各々に印加される
測定電圧を光学的に加減算するものである。

作　　用 本発明は上記した構成により、各々の光方式電圧測定部
で（１＋ｍ）　　の光強度変調を行うことにより測定電
圧を光学的に加減算するものであり、各々の光方式電圧
測定部は光ファイバで結ばれているため電圧測定点の空
間的な位置による制限もなく、それぞれの電圧測定点間
の絶縁も保たれる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を説明するための光方式電圧
測定装置の構成図である。１６ａ、１６ｂ。

１６Ｃは集光レンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、偏光子４ａ、４
ｂ、４ｃ、％波長板５　ａ　＋　５　ｂ　＋　５　ｃ　
ｓ電気光学結晶６ａ　、ｓｂ　、６ｃ、検光子７ａ、７
ｂ。

７ｃ、集光レンズ８ａ、８ｂ、８ｃからなる光方式電圧
測定部である。電気光学結晶６ａ、６ｂ。

６Ｃには従来例と同様に被測定電圧ｖ１．ｖ２．ｖ３が
印加されており、位相差δ１．δ２．δ３とは式（１）
。

（２）　、　（３）の関係が成立しているものとする。

発光部１から放射された光は光ファイバ２を介して光方
式電圧測定部１５ａに入射し、入射光量Ｐｉｎは光方式
電圧測定部１５ａで（１＋ｓｉｎδ１）の光強度変調を
受け、その変調信号光は光ファイバ１６を介して光方式
電圧測定部１５ｂに入射され（１＋ｓｉｎδ２）の光強
度変調を受け、二重の光強度変調を受けた変調信号光は
光ファイバ１７を介して光方式電圧測定部ｊ５ｃに入射
され、さらに（１＋癲δ２）の光強度変調を受は最終的
に光ファイバ１８からの出射光量Ｐｏｕ　ｔは次式のよ
うになる。

Ｐｏｕｔ　＝　ａ　Ｐｉｎ　（１＋Ｓｉｎδ　）・（１
＋Ｓ１口δ　）・（１＋ｓｉｎδ３）・・・・・・（８
） 但しα：ロス係数 ここでｓｉｎδ１　＝ｍ、　、　Ｓｉｎδ２　””　Ｉ
ｎ２　、５１１２３２ｍ３　と置くと Ｐｏｕｔ＝αＰｆｎ（１＋ｍ１）（１＋ｍ２）（１＋ｍ
３）＝ａＰｉｎ（１＋（ｍｌ、＋ｍ２＋ｍ２）＋（ｍ、
ｍ２＋ｍ２ｍ３千ｍ３ｍ１）十ｍ１ｍ２ｍ３〕＝　ａ　
Ｐｉｎ　（１＋Ｍ）　　　　　　　　　　　　　　　、
−−−＝（（１）となる。被測定電圧が交流である場合
、変調度Ｍも交流となシ、光受信部１９で交流信号ａ　
Ｐｉｎ　Ｍと直流信号αＰｉｎに分離し、 の演算を行うことによる変調度Ｍを算出する。

式（９）の第２項は被測定電圧Ｖ４．Ｖ２．Ｖ３の和に
関する項であり、第３項、第４項は誤差の項となる。変
調度１？１１　、　！１１２　＊　！ＩＩ３と被測定電
圧ｖ１．ｖ２゜■３とが直線性誤差１チ以内の関係に保
たれるのは、変調度ｎ１１　、　！１ｆ１２　＋　Ｉｎ
３が約０．２６以下（位相差δ１．δ２．δ３が約１４
°以下）の場合であり、被測定電圧Ｖ１．Ｖ２．Ｖ３の
和は、変調度１！１１　＋　Ｉｎ２　＋ｍ３の値に応じ
た第３項、第４項の誤差を含んで検出できることになる
。

また被測定電圧Ｖ１．Ｖ２．Ｖ３が三相の交流電圧であ
る場合はｍ１＝ｍ２　’：ｍ３（＝＝ｍ　）であシ、式
（９）は次式のようになる。

Ｐｏｕｔ＝αＰｉｎ（１＋ｍ５ｉｎａ＋ｔ　）１１　（
１＋ｍ５ｉｎ（ωｔ＋−））・・・・・・α力 三相交流での零相電圧測定では三相のうちの異状相の変
調度ｍの変化Δｍを検出することが必要とされている。

異状の無い場合は、式（ロ）のように印加電圧の和第２
項は０となる。三相交流のある一相が変調度（ｍ＋Δｍ
）になる異状が発生した場合式〇っは Ｐｏｕｔ　＝ａ　Ｐｉｎ（１＋Δｍ５ｉｎａ＋ｔ　−（
−ｉ＋−Δｍａｍ＋Δｍ　ｍ　ｍ　＊　ＣＯＳ　２ωｔ
）−−（ｍ’＋Δｍ＊ｍ”）ｓｉｎ３ωｔ）・・・・・
・α力 となり、光受信部１９で交流信号と直流信号に分離し、
弐〇〇と同様の演算を行いさらにｃｏｓ２ωｔ。

５ｌｎ３ωｔ　の項をローパスフィルタでカットするこ
とにより、三相交流の異状に関与するΔｍ５ｉｎωｔの
項のみを検出できる。

発明の効果 以上述べてきたように本発明の構成によれば、複数の光
方式電圧測定部は互いに光ファイバで結ばれており被測
定電圧点の空間的な位置による制限もなく、それぞれの
被測定電圧点間の絶縁も保たれ、複数の被測定電圧を光
学的に加減算することが可能な光方式電圧測定装置を実
現できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光方式電圧測定装置
の概略構成図、第２図は従来の光方式電圧測定装置の構
成図である。 １・・・・・・発光部、２，１０，１１．１６，１７゜
１８・・・・・・光ファイバ、６・・・・・・電気光学
結晶、１５・・・・・・光方式電圧測定部、１４・・・
・・・検出回路、１９・・・・・・光受信部。 ／−一一発光部 ２．　／６．　Ｉ’７．１８−−一尤７アイノ（３、Ｂ
−−一乗光レンズ ７一　検光子 ｔｓ−一光方式電元−７’１足邦 ／−−一宛光部 ｚ、　ｔｏ、　ｔｔ　−−一光ファイバ３．８７デーー
ー墓光レンズ ６−近気光学緒晶 ７−検光子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポッケルス効果を有する電気光学結晶、偏光子、
   検光子および１／４波長板からなる印加電圧に比例して
   光の強度変調を行う光方式電圧測定部と、発光部と、光
   信号を伝送する光ファイバと、前記光方式電圧測定部の
   変調信号を電気信号に変換する光受信部を備え、前記光
   方式電圧測定部は測定電圧の数だけそれぞれが前記光フ
   ァイバを介して直列に配置され、前記複数の光方式電圧
   測定部に各々独立に印加される測定電圧を光学的に加減
   算することを特徴とする光方式電圧測定装置。
2. （２）測定電圧は三相交流電圧であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光方式電圧測定装置。