JP2722749B2 - 零相電圧検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、配電状態モニタリングセンサーなど三相
配電線の配電状態を示す零相電圧を直接簡単な方法で精
度よく検出できる零相電圧検出装置に関する。

従来の技術 従来の零相電圧検出装置は、第３図に示すように、三
相高圧配電線１の各相に分圧器（内側電極2A,外側電極2
Bおよび電極間誘電体６により構成）を設置し、その各
分圧器の出力電圧（分圧）をそれぞれ電圧センサー４で
常時モニタし、その各相の電圧値をデータ処理部５にお
いてベクトル的に加算することにより、間接的ではある
が非接触で三相高圧配電線の零相電圧を検出するもので
ある。

発明が解決しようとする課題 上記従来の方法では、各相が他相の影響を受けたり、
各相の電圧センサーに感度バラツキがあり正確な各相電
圧が測定できないため、各相電圧のベクトル加算で求め
られる零相電圧に誤差が含まれ事故等の誤判断を起こす
ことがあった。

本発明は、従来の零相電圧検出装置がもつ上記のよう
な問題点を解決し、従来のものよりもコストのかからな
い簡易な方法で精度よく零相電圧を検出することを目的
とする。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明の零相電圧検出
装置は、三相高圧配電線を一括してその周囲に筒状電極
（例えば銅板）を非接触で設け、その外側に電界センサ
ーを取付けて電極外側に発生する零相電圧に比例する電
荷を観測するか、または、筒状電極に対してその外側に
筒状平行電極を設けて電極間電圧を観測するための電圧
センサーを設ける、という構成を有する。

作用 上記のような構成においては、三相高圧配電線の周囲
に非接触で設けた筒状電極の外部表面に発生する電荷
は、ガウスの定理と次の３個の自明の条件 （Ａ）前記筒状電極の外部表面は等電位 （Ｂ）前記筒状電極形状は一定 （Ｃ）前記筒状電極と基準電位の相対位置関係は一定 より、内部電荷の状態に依らず、前記筒状電極の外部表
面が等電位になるように分布し、前記表面電荷の分布は
前記内部電荷状態により強度は変わるが分布自体は、前
記筒状電極の形状と前記筒状電極と基準電位との相対位
置関係に依存するため不変となる。

従って、前記筒状電極内部の総電荷量は、前記筒状電
極の外部表面では前記筒状電極の形状と前記電極と基準
電位との相対位置関係に依存する分布係数により分散
し、次の１個の自明の条件 （Ｄ）前記筒状電極と電界センサとの相対位置関係は一
定 より、前記ある一定の電界センサ位置での電界は、前記
筒状電極内部の総電荷量と前記電界センサ位置に固有の
分布係数の積で決まるため、前記電界センサが検出する
筒状電極外部表面の局所的部位における電荷変化量は零
相電圧に比例する。

このように、本発明は、各相電圧を測定することなく
直接零相電圧を観測できるため、他相の影響および各相
電圧センサ自身の感度バラツキに起因する誤差を無視す
ることができ、事故の誤判断がなくなる。

さらに、電圧センサーあるいは電界センサーの絶対数
が三相の場合従来例に比べて３分の１ですみ、また、三
相高圧配電線周囲の平行筒状電極の設置位置も任意でよ
いので、コストおよび作業性の上で有利となる。

実施例 本発明の第１の実施例を第１図を参照しながら説明す
る。図に示すように被測定物である三相平行高圧電線１
を一括して筒状電極３で囲み電極面に対して平行すなわ
ち電界Ｅに対して垂直になるように設置された電界セン
サー4Aと信号処理部5,入力光ファイバ7,出力光ファイバ
８より構成されている。ここで、筒状電極３は前記三相
平行高圧電線１の周囲で、かつ非接触であれば任意の位
置でよい。

ここで、電界センサー4A,信号処理部5,入力光ファイ
バ7,出力光ファイバ８の構成を更にくわしく説明する
と、電界センサー4Aには、電気光学効果（ポッケルス効
果やカー効果）を利用した電気光学偏光器、例えばリチ
ウムナイオベート，ニオブ酸リチウムのような素材に電
界の方向Ｅと直角な方向に光を通すように構成し、信号
処理部５から発した光が入力光ファイバ７を通じて電界
センサー4A内でまず偏光板（図示せず）、電気光学偏光
器（図示せず）、検光器（図示せず）を通り、出力光フ
ァイバ８を経て信号処理部５に加えられるようになって
いる。

上記のように構成された本発明の第１の実施例につい
て次にその動作を説明すると、三相平行高圧電線１の周
囲の任意の位置に形成した筒状電極３の外部表面に発生
する電荷はガウスの定理より筒状電極内の総電荷に比例
し、その総電荷は各相電圧のベクトル加算すなわち零相
電圧に比例する。したがって、筒状電極３の外側に発生
する電界も零相電圧に比例し、上記電界センサー4Aによ
り三相平行高圧電線１の零相電圧を検出することができ
る。このとき電界センサー4A内では電界Ｅの強さに応じ
て電気光学偏光器の偏光面が電界Ｅの方向に広がるの
で、偏光板と検光器の偏光面をこの方向に合わせておけ
ば、電界の強さに応じて信号処理部５に入射する光量も
増加し、電界の強さは零相電圧に応じて強くなるので、
前記入射光量の増加は零相電圧の増加として検出するこ
とができる。そして、前記電界センサー4Aで観測される
電界は不必要な正相成分と逆相成分が含まれず、また、
三相配電線の相互作用による誤差成分も打ち消されて無
視できるので、誤差の少ない信頼性の高いデータが得ら
れる。

この発明の第２の実施例を第２図を参照しながら説明
する。本実施例は、図に示すように被測定物である三相
平行高圧電線１の周囲に内側筒状電極3A−誘導体６−外
側筒状電極3Bの順に囲み、内側筒状電極3Aと外側筒状電
極3Bの電極間電圧を測定する電圧センサー4Bと信号処理
部５より構成されている。誘電体６は空気でも差支えな
い。ここで、内側筒状電極3Aと外側筒状電極3Bは前記三
相平行高圧電線１の周囲でかつ非接触であれば任意の位
置でよい。ここで電圧センサー4Bは、第１の実施例で用
いた電界センサー4Aの電気光学偏光器に光と直角の方向
に電界を与えるように２枚の電極を付けたもので、電極
に加わる電圧に応じて電界が加わり、従って信号処理部
５に加わる入射光も増加するものである。

以上のように構成された本発明の第２の実施例につい
て、以下その動作を説明すると、三相平行高圧電線１の
周囲の任意の位置に形成した内側筒状電極3Aの外部表面
に発生する電荷はガウスの定理より内側筒状電極内の総
電荷に比例し、その総電荷は各相電圧のベクトル加算、
すなわち零相電圧に比例する。従って、内側筒状電極3A
と外側筒状電極3Bの間に発生する電圧も零相電圧に比例
し、上記電圧センサー4Bにより三相平行高圧電線１の零
相電圧を検出することができる。そして、前記電圧セン
サー4Bで観測される電圧は不必要な正相成分と逆相成分
が含まれず、また三相配電線の相互作用による誤差成分
も打ち消されて無視できるので、誤差の少ない信頼性の
高いデータが得られる。

なお、以上は最も一般的な三相交流配電線について説
明したが、二相でも四相以上の交流にも対称多相系であ
れば適用できるのは当然である。

また電線間の平行性は、原理的にさほど厳密さを要し
ないものである。

また電界センサー4A,電圧センサー4Bは絶縁性が良
く、誘導を受けない光を使用する方法で説明したが、測
定に影響を受けない範囲で他の検出方法を用いても良い
ものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、事故検出
に不必要な正相成分と逆相成分を測定することなく直接
零相電圧を観測できるため、他相の影響および各相電圧
センサー自身の感度バラツキに起因する誤差を無視する
ことができ、信頼性の高いデータが得られるので、事故
等の誤判断がなくなるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の零相電圧検出装置の斜
視図、第２図は本発明の第２の実施例の零相電圧検出装
置の斜視図、第３図は従来の零相電圧検出装置の斜視図
である。 １……三相平行高圧電線、2A……分圧器の内側筒状電
極、2B……分圧器の外側筒状電極、３……筒状電極、3A
……内側筒状電極、3B……外側筒状電極、4A……電界セ
ンサー、4B……電圧センサー、５……信号処理部、６…
…誘電体。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数相導電体を一括したその周囲の任意の
   位置に筒状電極を形成し、この筒状電極の外側表面に発
   生する電界を検出する零相電圧検出装置。
2. 【請求項２】複数相導電体を一括したその周囲の任意の
   位置に筒状電極を形成し、この筒状電極の外側に誘電体
   を介して外側筒状電極を形成し前記筒状電極と前記外側
   筒状電極との間に発生する電圧を検出する零相電圧検出
   装置。