DE1766957A1

DE1766957A1 - Vorrichtung zur elektrooptischen Messung einer elektrischen Groesse

Info

Publication number: DE1766957A1
Application number: DE19681766957
Authority: DE
Inventors: Georges Bernard; Yves Pelenc
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1967-09-01
Filing date: 1968-08-20
Publication date: 1971-09-16
Also published as: CH479075A; BE720169A; US3581202A; FR1541816A; SE330571B; GB1180869A

Description

Vorrichtung zur elektrooptischen Messung einer elektrischen Größe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elektrooptischen Messung einer elektrischen Größe bei einem Luftleiter erhöhten Potentials, z.B. einer Hochspannungsleitung. Bei dieser Vorrichtung ist mindestens ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle in der Nähe der Erde ausgestrahlt wird, gegen diesen Luftleiter gerichtet, um in einer Modulationsvorrichtung durch diese elektrische Größe moduliert und gegen die Erde reflektiert zu werden, wo eine Modulationsmeßvorrichtung diese Größe mißt.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt zum Messen der Spannung einer Hochspannungsleitung oder des sie durchfließenden Stromes. Man verwendet ein polarisiertes Lichtbündel, das eine Faraday-, Kerr-, Gotton-Mouton- tfter Pockelzelle durchsetzt. Diese Zelle moduliert das polarisierte Bündel durch Drehung seiner Polarisationsebene oder, allgemein durch .Änderung der Polarisationsart des Lichtbündels, und zwar im Betriebszustande der elektrischen Größe, also der Spannung oder des Stromes. Der Modulationsgrad wird in der Nähe der Erde durch eine Meßvarrlchtung ermittelt, die einen Fotodetektor enthält und vorzugsweise auch eine elektrooptisch^ iCompensationsvorrichtung. Vorrichtungen dieser Art und solche, bei denen sich die vor-

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liegende Erfindung anwenden läßt, sind in den deutschen Patentanmeldungen DlS 1 267 755, M 69 075, P 16 16 361.4, P 15 91 975.2 und P 15 91 976.3 beschrieben.

Gewöhnlich ist der optische Veg in diesen Vorrichtungen doppelt, da der Hinweg des Lichtbündels verschieden von des entgegengesetzt gerichteten Rückweg des reflektierten Lichtbündels ist, wobei sich die Meßvorrichtung entweder auf de« einen oder anderen Veg befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtungen der obenbezeichneten Art zu vereinfachen sowie zu verbilligen und sie so auszubilden, daß sie leichter eingestellt werden können, weniger Raum beanspruchen und eine größere Empfindlichkeit aufweisen.

Die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die auf- und absteigenden Wege eines jeden Lichtbündels zwischen der Erde und dem Luftleiter zumindest teilweise zusammenfallen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es, eine einzige Lichtführung oder einen Hohlisolator für die auf- und absteigenden Lichtbündel zu verwenden und sogar auf diese Führungen und Isolatoren zu verzichten, um die Bümdel als freie Bündel auf- und absteigen zu lassen, wobei eine entsprechende Vorrichtung, z.B. ein Autokollimationsprisma, die Reflektierung des Bündels sichert.

Ferner erlaubt es die Tatsache, daß das polarisierte Licht zweimal die Modulations- und Kompensationsvorrichtungen durchsetzt, die Meßempfindlichkeit zu verdoppeln.

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Die Erfindung wird nun ait Hilfe der Beschreibung des besonderen Falles eines Stromwandlers «it Faradayeffekt erläutert, aber es ist selbstverständlich, daß nan sie auf andere oben erwähnte elektrooptisch^ Meßvorrichtungen anwenden kann. Dieser wandler ist im Aufriß in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt·

Gemäß dieser figur erzeugt eine einfache oder mehrfache Lichtquelle 10, die eich in der Nähe der Erde 12 befindet und durch eine Glühlampe, Gasentladungslampe oder einen Laser usw. gebildet wird, ein Lichtbündel 14. Dieses Bündel 14 wird durch eine halbreflektierende Platte 16 reflektiert und durchsetzt einen Polarisator 18, eine Xoapenaationsfaradayzelle 20,die durch einen Sekundärstrom Γ2 erregt wird, sowie dann eine Modulationsfaradayzelle 22, die durch den zu messenden Strom I1 erregt wird, der in einer nicht dargestellten Hochspannungsfreileitung fließt. Sin Spiegel 24, ein Autokollimationsprlema oder eise entsprechende Torrichtung reflektiert das aufsteigende Bündel 14, und das reflektierte Bündel 26 ist so nach unten gerichtet, daß sein Veg zwischen der dünnen Platte 16 und dem Spiegel 24 mit dem des aufsteigenden Bündels 14- zusammenfällt. Das absteigende Bündel 26 durchsetzt gleichfalls die Zellen 22 und 20 und den Polarisator 18, der jetzt al· Analysator dient. Das Bündel 26 durchsetzt dann die halbreflektierende dünne Platte 16 und eine fokussierungslinse 28 und fällt auf eine fotodetektorvorrichtung 30, die aus einer einfachen fotoelektrischen Zelle oder aus einem lotomultiplikator bestehen kann. Der fotodetektor 30 steuert auf die in der deutschen Patentanmeldung H 69 075 beschriebenen

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Weise einen Verstärker 32, der den Sekundäretrom 12 erzeugt. Dieser Sekundärstrom erregt die Kompensationsfaradayzelle

Ein Widerstand 34· wird von dem Strom I 2 durchflossen. Er kann beispielsweise aus einem Amperemeter bestehen, das auf einer entsprechenden Skala den Strom I 1 anzeigt, der die Luftleitung durchfließt. Es kann festgestellt werden, daß die Zelle 20 und die Vorrichtungen 10, 18, 16, 28, 30, 32 und 34-alle in der Nähe der Erde liegen und praktisch Erdpotential aufweisen. Die Zelle 22 und der Spiegel 24 liegen dagegen in der Nähe der Hochspannungsleitung und befinden eich folglich auf einem erhöhten Potential. Die auf- und absteigenden Lichtbündel 14- und 26 verlaufen ineinander und durchqueren den Baum zwischen der Leitung und der Erde entweder ale freie Bündel oder insgesamt oder teilweise geführt durch eine nicht dargestellte Lichtführung oder aber in Innern eines nicht dargestellten Hohlisolators, der aus einen Glas- oder Kunststoff rohr bestehen kann.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung dient der Pola risator 18 auch als Analysator. Analysator und Polarisator befinden sich darm auf parallelen Achsen. Is kann von Vorteil sein, mit gekreuzten Achsen zu arbeiten, s.B. in Winkel von 45°. Man ordnet dann auf den Veg des polarisierten Liohtes eine Vorrichtung 36 an, die eine Drehung hervorruft, die die Hälfte von jener Drehung beträgt, die die Polaris at r-oren und Analysatoren unter sich aufweisen nüssen, B.B.22° 30*« Bas Licht, das zweimal die Vorrichtung 36 durchsetzt, wird an 4-5° gedreht, wodurch das erstrebte Ziel erreicht ist. Die Vorrioh-

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tung 36 kann irgendeine beliebige Vorrichtung sein, z.B. eine Kerr-, Faraday-, Pockels- oder Gotton-Moutonzelle, eine aktive Substanz (Zucker, Quarz, Lösung einer dieser Substanzen), eine Viertel- oder Halbwellenlängenplatte usw., eine Suspension von kolloidalem Eisen in Harz usw.

Die Lage dea Fotodetektors 30 in bezug auf die Quelle 10 kann verschieden sein, insbesondere können ihre jeweiligen Stellungen vertauscht sein. Bei Verwendung entsprechender Jokussierungseinrichtungen können sie auch Stellungen einnehmen, die einander sehr naheliegen. In diesem Falle kann die dünne Platte 16 weggelassen und die Lichtleistung stark verbessert werden.

In Falle einer Vielzahl von Lichtquellen ist die Platte 18 vielseitig ausgebildet. Die FaradayzeIlen 20 und 22 können durch jede andere Zelle oder Gruppe von elektrooptischen Zellen ersetzt werden, wie durch eine Zelle oder Zellengruppe nach Kerr, Pockels, Ootton-Mouton, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung zu sprengen.

Die Erfindung ist auch auf Teiler von Spannung, Strom oder einer anderen elektrischen Größe anwendbar.

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Claims

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zur elektrooptischen Messung einer elektrischen Größe bei einem Luftleiter erhöhten Potentials, wie einer Hochspannungsleitung, bei der mindestens ein von einer in der Nähe der Erde gelegenen Lichtquelle ausgestrahltes Lichtbündel gegen den Leiter gerichtet ist, um in einer Modulationsvorrichtung durch die elektrische Größe moduliert und gegen die Erde reflektiert zu werden, wo eine Modulationsmeßvorrichtung diese Größe mißt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf- und absteigenden Wege eines jeden Lichtbündels zwischen der Erde und dem Luftleiter zumindest teilweise zusammenfallen,

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufsteigende Lichtbündel und sein zugehöriges reflektiertes Lichtbündel durch ein und dieselbe Lichtführung geführt werden.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufsteigende Lichtbündel und sein zugehöriges reflektiertes Lichtbündel ein und denselben Hohlisolator durchsetzen.

4-, Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufsteigende Lichtbündel und sein zugehöriges reflektiertes Lichtbündel ein und dieselbe Modulationsvorrichtung durchsetzen.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Modulationsmeßvorrichtung eine Kompensationsvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufsteigende Lichtbündel und sein

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zugehöriges reflektiertes Lichtbündel ein und dieselbe Kompenfiationsvorrichtung durchsetzen.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Polarisator das Licht des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtbündeis polarisiert, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Polarisator auch als Analysator des reflektierten, modulierten Lichtbündels dient.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte aufsteigende Lichtbündel und das reflektierte Lichtbündel ein und dieselbe konstant drehende Polarisationsvorrichtung durchsetzen.

3. Heßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle ausgestrahlte Lichtbündel durch eine Autokolliaationsvorrichtung reflektiert wird, wobei die Lichtbündel als freie Bündel auf- und absteigen.

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