JPS6234065A

JPS6234065A - 三相電線路の零相検電装置

Info

Publication number: JPS6234065A
Application number: JP60174554A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kato; 和明加藤; Akemichi Okimoto; 沖本　明道; Kenji Tsuge; 憲治柘植
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1987-02-14
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0668509B2

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】発明の目的（産業上の利用分野）この発明は送・配電線路に用いられ、かつ、電線路の零
相電流あるいは零相電圧などを検出・測定するための光
センサを用いた検電装置に関する。

（従来の技術）近年、電力需要の多様化に伴い、電力供給の正確で迅速
な対応が必要となっている。このため、電力系統の供給
及び管理施設も複雑化し、かつ、多様化するとともに、
自動化のシステム開発や実用化が推進されている。又、
電力供給に係わる情報の収集、例えば、線路の電圧及び
電流などの検出・測定は、正確かつ迅速に、さらには、
広範囲で、多数の箇所で行う必要がある。

ところで、従来、三相線路において、零相電流及び零相
電圧を検出・測定する装置として、例えば、第９図及び
第１０図に示すような装置があった。

零相電流を検出・測定する装置は、第９図に示すように
、電線４１に取付けられた変流器４２の二次側出力端子
のリード線４３が、直列に接続されるとともに、同リー
ド線４３の両端には抵抗体４４が接続されていた。そし
て、出力端子４５゜４５からは、各電線４１の電流変化
に応じた電圧変化が出力されるようになっていた。

このように構成された装置では、出力端子４５゜４５か
ら平常時に出力される電気的信号は、各相電流の位相和
が零値を示す零相電流である。ところが、線路事故が発
生すると、出力端子４５，４５から出力される電気的信
号は零値を示さず、線路事故の規模に応じた電気的信号
の変化が出力される。

一方、零相電圧を検出・測定する装置は、第１０図に示
すように、電線４１に一次端子をＹ結線した三相変圧器
、もしくは、三個の単相の変圧器４６の二次側端子をΔ
結線したリード線４３の両端に抵抗体４４が接続され、
出力端子４５．４５からは、各電線４１の電流変化に応
じた電圧変化が出力されるようになっていた。

このように構成された装置では、出力端子４５゜４５か
ら平常時に出力される電気的信号は、各相電圧の位相和
が零値を示す零相電圧である。ところが、線路事故が発
生すると、出力端子４５．４５から出力される電気的信
号は零値を示さず、線路事故の規模に応じた電気的信号
の変化が出力される。

このように、零相電流や零相電圧、もしくは、その両方
を検出することにより、線路事故が検出されていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、前述した従来の装置では、変流器４２あるい
は変圧器４６から導出されるリード線４３が、外部から
の電磁誘導を受けるので、ＳＮ比が低下して測定精度が
良くないという欠点があった。特に、近年は、送・配電
線路の信頼性を更に向上させて、これまで検出の困難で
あった事故（瞬時地絡９間歇地絡など）の検出も必要と
なりつつあるので、精度の高い線路電圧・電流の検出が
望まれている。

又、リード線４３の老朽化で短絡事故の虞や、変流器４
２あるいは変圧器４６の絶縁性の低下で地絡事故の虞も
あった。

この発明は前記の事情を鑑み、絶縁性が高く、しかもＳ
Ｎ比や測定精度の高い検電装置の提供を目的としている
。

発明の構成（問題点を解決するための手段）この発明は前記問題点を解決するために、一方端に光パ
ワの発光部を接続し、他方端に前記光パワの受光部を接
続した光伝送路において、複数相で形成された電線路の
各相に設けられ、各相の電気的変化に応じて前記光パワ
を変調するだめの電気光学素子を、前記光伝送路の中間
に対して直列に接続するという構成を採用している。

（作用）この発明は前記手段を採用したことにより次のように作
用する。

装置は、絶縁物で構成される光伝送路及び電気光学素子
により、絶縁信頼性が向上されるとともに、外部からの
電磁誘導が防止される。

電線路の電気的変化は各相に設げられた電気光学素子に
印加される。このとき、発光部から出射される光パワは
、光伝送路を介して、各電気光学素子に順次導入される
。さらに、前記光パワは各電気光学素子を通過する間に
、各相の電気的変化に応じて位相変調される。このとき
、光伝送路において偏波面を保存させれば、各電気光学
素子を通過した後の位相変調は零相分に対応したものと
なり、最後に受光部に伝送され、電気信号に変換されて
電線路の零相分の電気的変化が検出・測定される。

（実施例）以下、この発明を具体化した実施例を第１図〜第８図に
基づいて詳細に説明する。

第１実施例を説明すると、第３図及び第４図の概略図の
ように、電柱ｌに取着され、かつ、アームタイ２で支持
された支持アーム３には、三相の各電線４Ａ〜４Ｃを支
持する碍子５Ａ〜５Ｃが、３個並列に配設されている。

各電線４Ａ〜４Ｃは、第４図に示すように、各碍子５Ａ
〜５Ｃの頭部に取着された課電部を構成する各変流器Ｃ
Ｔ　１−ＣＴ３に挿通されるとともに、複数のバインド
線６で縛着された絶縁グリップ７によって、前記各碍子
５Ａ〜５Ｃに保持されている。

第１図に基づいて、各碍子５Ａ〜５Ｃを詳しく説明する
。

所定の形状１寸法に成形され、焼成された磁器製の碍子
本体８の上端には、課電部を構成する課電側金具９がセ
メント１１で固着され、下端には接地側金具１０が同様
にセメント１１で固着されている。前記各碍子本体８に
は、その中央部を軸方向に百通する偏波面保存光ファイ
バ、あるいは、アルミナ又は石英などよりなる棒状透光
体などを用いた、光伝送路としての一対の透光体１２．
１２が一体に設けられている。

又、各碍子５Ａ〜５Ｃの課電側金具９には空洞部９ａが
設けられていて、前記一対の透光体１２゜１２の上端に
接続された、電気光学素子としてのポッケルス素子１３
Ａ〜１．３Ｃと、抵抗体Ｒ１が配設されている。前記各
ポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃと各抵抗体Ｒ１とは、前
記変流器ＣＴ１〜ＣＴ３に設けられ、電流を本灸出する
ための一対の検電端子１４．１４に接続された一対のリ
ード線１５．１５で並列に接続されている。このように
、前記各変流器ＣＴ１〜ＣＴ３によって検出される各電
線４Ａ〜４Ｃの電流が、前記両検電端子１４゜１４を介
して抵抗体Ｒ１に流れるようにしている。

そして、抵抗体Ｒ１両端の電圧は、前記各ポッケルス素
子１３Ａ〜１３Ｃに印加されるようにしている。又、前
記一対の透光体１２．１２の下端は、それぞれ接地側金
具１０に装着された光コネクタ１６に接続されている。

なお、変流器ＣＴ１〜ＣＴ３は、各相の電流検出におい
て他相の影響を防止するためのものである。

前述した各碍子５Ａ〜５Ｃの、一対の透光体１２．１２
下端は、それぞれ前記各光コネクタ１６に接続された光
伝送路としての偏波面保存光ファイバケーブル１７〜２
０で直列に接続されている。

そして、前記各碍子５Ａ〜５Ｃの両透光体１２゜１２、
各ポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃ１及び、偏波面保存光
ファイバケーブル１７〜２０は直列に連結され、連続的
な光伝送路が形成されている。

前記光フアイバケーブル１７の一端には、偏光板及び〃
波長板よりなる偏光子２１が接続されていて、同偏光子
２１には発光ダイオードよりなる発光素子２２が光学的
に接続されている。前記偏光子２１と発光素子２２とに
より発光部が構成されている。そして、前記発光部から
出射された光パワが、偏波面保存光ファイバケーブル１
７に入射するようにしている。なお、前記発光部は直線
偏光を発するレーザーダイオードを用いれば、偏光子２
１を省略することもできる。

又、前記光フアイバケーブル２０の一端には、検光子２
３が接続されていて、同検光子２３にはフォトダイオー
ドよりなる受光素子２４が光学的に接続されている。前
記検光子２３と受光素子２４とにより受光部が構成され
ている。そして、前記光伝送路を経た光パワを、偏波面
保存光ファイバケーブル２０から検光子２３を介して受
光素子２４に導入するようにしている。

なお、この実施例の発光部及び受光部は、それぞれ所定
のボックス２５に収容されている。このボックス２５は
、第３図に示すように、電柱１の任意の箇所に装着され
ている。

次に、前記のように構成した第１実施例の作用を、第１
図と等価の原理を示す第２図を基に説明する。

今、各電線４Ａ〜４Ｃに流れる電流を一次電流とすると
、この−次電流によって各電線４Ａ〜４Ｃの周りの磁界
の作用で、各変流器ＣＴ１〜ＣＴ３を介して、二次電流
が各リード線１５．１５を経て各抵抗体Ｒ１に流される
。そして、前記各抵抗体Ｒ１の両端にかかる電圧が、各
ポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃに印加される。

このとき、電源２６を動作させると、発光素子２２が作
動して光パワが出射される。前記光パワは、偏波面保存
光ファイバケーブル１７、透光体１２を介し、外部から
電磁誘導をうけることなく矢印の方向で、ポッケルス素
子１３Ａへ伝送される。前記光パワは、前記ポッケルス
素子１３Ａのポッケルス効果によって、同素子１３Ａに
印加される電圧の変化（電線４Ａの電流変化）に応じて
位相変調される。

次いで、開光パワは、透光体１２、偏波面保存光ファイ
バケーブル１日、透光体１２を介して、外部からの電磁
誘導を受けることなく矢印の方向で、ポッケルス素子１
３Ｂへ伝送される。そして、前記と同様に、前記ポッケ
ルス素子１３Ｂに印加される電圧変化（電線４Ｂの電流
変化）に応じて位相変調される。

さらに、透光体１２、偏波面保存光ファイバケーブル１
９、透光体１２を介して、矢印方向で伝送された光パワ
は、ポッケルス素子１３Ｃへ導入される。ここで、前記
ポッケルス素子１３Ｃに印加される電圧変化（電線４Ｃ
の電流変化）に応じて、最後の位相変調を受けた光パワ
は、透光体１２、偏波面保存光ファイバケーブル２０を
介して、外部からの電磁誘導をうけることなく矢印の方
向に、検光子２３へ伝送されて強度変調される。前記検
光子２３へ伝送された光パワは、三相の各電線４Ａ〜４
Ｃの電流がベクトル的に合成される。

すなわち、零相電流に比例して位相変調される。

この光パワは、続いて受光素子２４へ導入されて電気信
号に変換される。

その後、前記電気信号を増幅部２７を介して増幅すると
ともに、出力端子２８．２８から出力するようにすれば
、前記出力端子２８．２８に所定の計器を接続するだけ
で、零相電流の変化が容易に検出・測定できる。

このような零相電流は、通常時には零値を示しているが
、線路事故が発生すると零値以外の値となる。従って、
この零相電流の変化を検出・測定することによって線路
事故の有無が検出できる。

次に、第２実施例を第５図及び第６図に示す。

なお、第１実施例と同様の部材については、同様の符号
を付して説明を省略する。

第５図に示すように、碍子５Ａ〜５Ｃの課電側金具９の
空洞部９ａには、電線４Ａ〜４Ｃを把持して電線４Ａ〜
４Ｃと電気的に接続されたクランプ金具２９が、導電ス
ペーサ３０ａを介してコンデンサＣＩの一端に接続され
ている。又、前記コンデンサＣ１の他端は、同じく導電
スペーサ３０ｂを介して、碍子本体８の上端面に当接さ
れている。そして、前記コンデンサＣ１の両端である導
電スペーサ３０ａ、３０ｂには、電気光学素子としての
ポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃが並列に接続されている
。

前記のように構成された各碍子５Ａ〜５Ｃは、第６図に
示すような等価の原理をもって、それぞれ接続されてい
る。なお、図中Ｃ２は、碍子本体８自体の静電容量を示
すものである。

次に、前記のように構成した第２実施例の作用を説明す
る。

今、各電線４Ａ〜４Ｃの電圧はクランプ金具２９、導電
スペーサ３０ａを介して各コンデンサＣＩにかけられる
。そして、前記各コンデンサＣ１の両端の電圧が、各ポ
ッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃに印加される。

このとき、電源２６を動作させると、発光素子２２が作
動して光パワが出射される。前記光パワは偏光子２１を
経て直線偏光され、偏波面保存光ファイバケーブル１７
、透光体１２を介し、外部から電磁誘導をうけることな
く矢印の方向で、ポッケルス素子１３Ａへ伝送される。

前記光パワは、前記ポッケルス素子１３Ａのポッケルス
効果によって、同素子１３Ａに印加される電圧変化（電
線４Ａの電圧変化）に応じて位相変調される。

次いで、開光パワは、透光体１２、偏波面保存光ファイ
バケーブル１８、透光体１２を介して、外部からの電磁
誘導を受けることなく矢印の方向で、ポッケルス素子１
３Ｂへ伝送される。そして、前記と同様に、前記ポッケ
ルス素子１３Ｂに印加される電圧変化（電線４Ｂの電圧
変化）に応じて位相変調される。

さらに、透光体１２、偏波面保存光ファイバケーブル１
９、透光体１２を介して、矢印方向で伝送された光パワ
は、ポッケルス素子１３Ｃへ導入される。ここで、前記
ポッケルス素子１３Ｃに印加される電圧変化（電線４Ｃ
の電圧変化）に応じて、最後の位相変調を受けた光パワ
は、透光体１２、偏波面保存光ファイバケーブル２０を
介して、外部からの電磁誘導をうけることなく矢印の方
向に、検光子２３へ伝送され、強度変調に変換される。

前記検光子２３へ伝送された光パワは、三相の各電線４
Ａ〜４Ｃの電圧がベクトル的に合成されたもの、すなわ
ち、零相電圧を示すものである。

この光パワは、続いて受光素子２４へ導入されて、電気
信号に変換される。

その後、前記電気信号を増幅部２７を介して増幅すると
ともに、出力端子２８．２８から出力するようにすれば
、前記出力端子２８．２８に所定の計器を接続するだけ
で、零相電圧の変化が容易に検出・測定できる。

このような零相電圧は、通常時には零値を示しているが
、線路事故が発生すると零値以外の値を示す。従って、
この零相電圧の変化を検出・測定することによって線路
事故が検出できる。

次に、第３実施例を第７図及び第８図を基に説明する。

第２実施例と同じく、同様の部材については同様の符号
を付して説明を省略する。

この実施例は、前記第１実施例で説明した零相電流と、
第２実施例で説明した零相電圧とを、同じ碍子５Ａ〜５
Ｃで検出するタイプである。第７図に示すように、課電
側金具９の空洞部９ａには、零相電流測定用と、零相電
圧測定用の二つのポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃが収容
されている。又、碍子本体８の中央部軸方向には、一対
の透光体１２．１２が二組、それぞれ碍子本体８に対し
て一体に固着されていて、前記両組の透光体１２．１２
は、それぞれ前記両ポッケルス素子１３Ａ〜１３Ｃに対
して別々に接続されている。

又、第８図に等価の原理を示すように、零相電流を検出
するための出力端子２８Ａ、２８Ａと、零相電圧を検出
するための出力端子２８Ｂ、２８Ｂとを別々に設けてい
る。

次に、第３実施例の作用を説明する。なお、零相電流と
零相電圧の検出・１ｊｔｌｌ定の作用は、第１実施例及
び第２実施例の説明と同様であるので説明を省略する。

この実施例は、前述したように零相電流と零相電圧を同
じ装置を用いて同時に検出・測定することができる。す
なわち、出力端子２８Ａ、２８Ａからは零相電流が、出
力端子２８Ｂ、２８Ｂからは零相電圧がそれぞれ得られ
る。

平常時には、出力端子２８Ａ、２８Ａで得られる零相電
流、及び、出力端子２８Ｂ、２８Ｂで得られる零相電圧
は、それぞれ零値を示す。ところが、線路事故が発生す
ると、前記零相電流及び零相電圧は零値以外の値を示す
。従って、この零相電流及び零相電圧の変化を検出・測
定することによって線路事故が検出できる。又、この実
施例では零相電流及び零相電圧を一台の装置で検出・測
定できるので、装置の設置スペースを節約することがで
きる。

又、この発明は次のように実施することもできる。

三相線路に設置された三つの碍子５Ａ〜５Ｃのうち、任
意に選定した二相の碍子５Ａ〜５Ｃに検電部を設けて装
置を構成すること。

なお、この発明の装置は、電線４Ａ〜４Ｃの支持用とし
て、変電所などの所要箇所に設置したり、線路の各電柱
１に設置したりするものである。そして、各電柱１に設
置された装置から検出される電気的信号を集中監視する
ようにしておけば、線路の地絡事故の発生や発生箇所を
容易に確認することができる。従って、的確で迅速な電
力供給の対応が可能となる。又、線路において、各電柱
１ごとに、携帯用測定器を接続して適宜測定することも
できる。

発明の効果以上詳述したように、この発明は電気的絶縁性に優れ、
かつ、外部からの電磁誘導を受けないので、高いＳＮ比
で、優れた測定精度が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した第１実施例を示す断面図
、第２図は第１図の原理を示す回路図、第３図は電柱の
装設状態を示す正断面図、第４図は第３図の拡大側面図
、第５図は第２実施例を示す一部断面図、第６図は同じ
く第２実施例の原理を示す回路図、第７図は第３実施例
を示す一部断面図、第８図は同じく第３実施例の原理を
示す回路図、第９図及び第１０図は従来例の原理を示す
回路図である。 ■・・・電柱、３・・・支持アーム、４Ａ〜４Ｃ・・・
電線、５Ａ〜５Ｃ・・・碍子、８・・・碍子本体、９・
・・課電側金具、９ａ・・・空洞部、１０・・・接地側
金具、１２・・・透光体、１３Ａ〜１３Ｃ・・・ボッう
一ルス素子、１４・・・検電端子、１７〜２０・・・偏
波面保存光ファイバケーブル、２１・・・偏光子、２２
・・・発光素子、２３・・・検光子、２４・・・受光素
子、ＣＩ・・・コンデンサ、ＣＴ１〜ＣＴ３・・・変流
器、Ｒ１・・・抵抗体。

Claims

【特許請求の範囲】１　一方端に光パワの発光部を接続し、他方端に前記光
パワの受光部を接続した光伝送路において、複数相で形
成された電線路の各相に設けられ、各相の電気的変化に
応じて前記光パワを変調するための電気光学素子を、前
記光伝送路の中間に対して直列に接続したことを特徴と
する検電装置。２　電気光学素子は複数相で形成された電線路の各相を
支持する磁器製の碍子（５Ａ〜５Ｃ）の課電部に設けら
れた特許請求の範囲第１項に記載の検電装置。３　光伝送路は碍子（５Ａ〜５Ｃ）を構成する碍子本体
（８）を軸方向に貫通し、かつ、碍子本体（８）と一体
に設けられた透光体（１２）と、前記透光体（１２）に
接続された偏波面保存光ファイバケーブル（１７〜２０
）よりなる特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の検
電装置。４　透光体（１２）は偏波面保存光ファイバあるいはア
ルミナ棒、石英棒よりなる特許請求の範囲第３項に記載
の検電装置。５　電気光学素子は各相の電線（４Ａ〜４Ｃ）をそれぞ
れ支持する碍子（５Ａ〜５Ｃ）の課電側金具（９）に設
けられるとともに、前記課電側金具（９）上部に取着さ
れた変流器（ＣＴ１〜ＣＴ３）に設けられた一対の検電
端子（１４、１４）に接続された抵抗体（Ｒ１）に対し
、並列に接続されて電線路の零相電流を検出する特許請
求の範囲第１項又は第２項に記載の検電装置。６　電気光学素子は各相の電線（４Ａ〜４Ｃ）と碍子本
体（８）との間に直列に接続されたコンデンサ（Ｃ１）
に対し、並列に接続されて電線路の零相電圧を検出する
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の検電装置。７　電気光学素子は各相の電線（４Ａ〜４Ｃ）をそれぞ
れ支持する碍子（５Ａ〜５Ｃ）の課電側金具（９）に設
けられ、前記課電側金具（９）上部に取着された変流器
（ＣＴ１〜ＣＴ３）に設けられた一対の検電端子（１４
、１４）に接続された抵抗体（Ｒ１）に対し、並列に接
続されている電流用の検出部に前記電気光学素子を設け
、さらに前記各相の碍子（５Ａ〜５Ｃ）の課電側金具（
９）と碍子本体（８）との間に直列に接続されたコンデ
ンサ（Ｃ１）に対し、並列に接続されている電圧用の検
出部にも電気光学素子を設けて、電線路の零相電流及び
零相電圧を検出する特許請求の範囲第１項又は第２項に
記載の検電装置。８　電気光学素子はポッケルス素子（１３Ａ〜１３Ｃ）
である特許請求の範囲第５項、第６項又は第７項に記載
の検電装置。９　発光部は発光素子（２２）と、同発光素子（２２）
からの出射光を偏光するための偏光子（２１）を備え、
又は、直線偏光を出射する発光素子を備えた特許請求の
範囲第１項に記載の検電装置。１０　受光部は電線路の零相電流又は零相電圧に対応し
た位相変調光を強度変調光に変換するための検光子（２
３）と、前記強度変調光を受けるための受光素子（２４
）を備えた特許請求の範囲第１項に記載の検電装置。