JPH03242559A - 光磁界センサによる電流測定方法 - 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、ファラデー効果を利用した光磁界センサに関
し、特に屈曲した導体に流れる電流の電流値を計測する
ための光磁界センサによる電流測定方を去に関する。

（従来技術） 従来、電流計測を行うための電流測定方法では、開閉装
置、断路器、電カケープル等の被測定対象である導体の
所定位置に、ファラデー効果を利用した一つの光磁界セ
ンサを配置している。上記光磁界センサでは、例えば、
第５図に示すように、光発信器１１から出射した光波は
、まず光ファイバ１２を通り、光磁界センサ１３内の偏
光子１４に入射され、ここで直線偏光となってファラデ
ー素子１５に入射される。

上記直線偏光が入出射するファラデー素子１５の光入射
面１５ａ及び光出射面１５ｂには、誘電体多層反射膜が
蒸着されており、入射した直線偏光はここで偏波面の回
転を起こし、検光子１６で光の強度に変えられ、光ファ
イバ１７へ出射される。また、ファラデー素子Ｉ５には
、被測定対象である導体に充れる電点によって生じる磁
界が加わっており、入射した直線偏光は、上記磁界に対
応した光の強度変化を受けて出射される。すなわち、磁
界をＨ１入射光の電気ベクトルの大きさをＥ、偏光子１
４と検光子１６のなす角をθ０、ファラデー回転角をθ
、ベルデ定数をＶＤ、有効光路長をＬとすると、検光子
１６を通過する光強度Ｐは、 Ｐ＝ｌＥｃｏｓ（θ〇−θ）ｅ＋″″１２＝Ｅ２ｃｏｓ
２（θＯ−θ） Ｅ２　（１＋ｃｏｓ（２θ０−２θ））（ω：先の角周
波数） ここに、θ−ＶＤＨＬ となる。

強度変化を受けて出射された直線偏光は、光ファイバ１
７を介してホトダイオード１８に至り、ここで上記直線
偏光の強弱に応じた電気信号に変換されて光受信器１９
に出力され、ここで電流値が測定されていた。

（発明が解決しようとする課題） ところか、上記光磁界センサによる電流測定方法では、
例えば第６図に示すように、被測定対象かＬ字型に屈曲
した導体１０の場合には、屈曲部分を流れる電流によっ
て生じる磁界２０が原因となって、センサ１３では導体
１０に流れる電流の正確な測定ができないという欠点が
ある。なお、図中、２１は磁界の進行方向を示している
。

これを防ぐ対策としては、センサ内の光路が上記導体を
周回して導体に流れる電流を測定する周回積分型のセン
サかあるが、上記周回積分型のセンサは構造か複雑で、
制作コストも高いという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、従来使用
していγこ光磁界センサを複数用いることにより、屈曲
した導体の電流の測定においても屈曲部分の磁界の影響
を受けずに、正確に導体に流れる電流を測定することが
できる光磁界センサを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、被測定対象
である導体に流れる電流によって生じる磁界か加わるフ
ァラデー素子を有し、所定偏光された光波をファラデー
素子に入射して前記磁界に対応した該光波の強度変化を
光磁界センサで検知し、当該強度変化に応じて前記導体
に滝れる電気を測定する光磁界センサによる電流測定方
法において、前記導体の周方向に少なくとも２つの前記
光磁界センサを配置し、各光磁界センサからの出力を平
均し、当該平均出力に応じて前記導体に流れる電Ａを測
定するものである。

（作用） 導体の周方向に配設された複数の光磁界センサからの出
力を相加平均することにより、導体の屈曲部分に発生す
る磁界の影響を取り除くことが可能になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第４図に基つき説明
する。

第１図は、本発明に係る光磁界センサを用いて屈曲した
導体の電気を測定を説明するための斜視図である。図に
おいて、各光磁界センサ３０．３１は第５図に示した光
磁界センサ１３と同様の構成になっているので、詳細な
説明は省略する。

導体３２は、例えばＬ字型に屈曲しており、上記導体３
２には、測定対象となる電流が水平方向の導体３２から
矢印方向に流れており、これに伴い図示のごとく磁界２
０．３７．３８．４２（磁界３７と同じ磁界）、４３が
生じている。

光磁界センサ３０は、水平方向の導体３２の上側に配置
されている。光磁界センサ３０には、水平方向の導体に
生じた磁界３７と共に、垂直方向の導体に生じた磁界３
８が加わっており、光ファイバ３４を介して光送信器３
３から入射した光波は、上記磁界３７．３８に対応した
光の強度変化を受け、光ファイバ３５を介してホトダイ
オード３６へ出射される。光磁界センサ３０に加わる水
平及び垂直方向の磁界３７．３８は、第１図の紙面に直
行する同方向の磁界であり、磁界３８は磁界３７に対し
てセンサ出力を増大する方向に作用している。

また、光磁界センサ３１は、同じように水平方向の導体
３２の下側で光磁界センサ３０と対抗する位置に配置さ
れている。光磁界センサ３１には、水平方向の導体に生
した磁界４２と共に、垂直方向の導体に生じた磁界４３
か加わっており、光ファイバ３９を介して光送信器３３
から入射した光波は、上記磁界４２．４３に対応した光
の強度変化を受け、光ファイバ４０を介してホトダイオ
ード４１へ出射される。光磁界センサ３１に加わる垂直
方向の磁界４３は、第１図の紙面に直行する磁界３７．
３８と同方向の磁界であり、また水平方向の磁界４２は
、垂直方向の磁界４３と逆方向の磁界であり、磁界４３
は磁界４２に対してセンサ出力を減少する方向に作用し
ている。

ホトダイオード３６．４１は、入射した直線偏光を強弱
に応じた電気信号に変換して光受信器４４に出力してお
り、光受信器４４はセンサ出力の相加平均を演算して水
平方向の導体３２に流れる電流の電流値を測定する。

例えば水平方向に生じた磁界３７と４２の強度を２とし
、垂直方向に生じた磁界３８と４３の強度を１とすると
、光受信器４４は光磁界センサ３０の出力（１＋２）と
、光磁界センサ３１の出力（２■）との相加平均、すな
わち（３＋１）／２を演算して水平方向の電点値を求め
る。なお、水平方向の導体３２に流れる電流を測定する
場合に影響を与える垂直方向の磁界の強度は、屈曲部か
らの各センサの配置された距離ｄに応して変化する。

すなわちセンサの配置位置が屈曲部から遠くなるに従っ
て、上記垂直方向の磁界の強度は弱くなり、屈曲部に近
づくに従って強くなる。これに伴い各センサの出力及び
測定対象の電流の値も、第３図に示すように、上記距離
ｄに応じて変化し、屈曲部からの各センサまでの距離ｄ
が遠くなるほどセンサの出力精度は向上している。なお
、図において、−点鎖線は導体に滝れる実際の通電電流
を１０００［Ａ’ｌ　とした場合の光磁界センサ３０の
出力を示し、二点鎖線は同じく光磁界センサ３１の出力
を示し、実線は平均出力を示している。

従って、本発明では、導体の上下に配置した光磁界セン
サの出力から該センサ出力の平均を求めることにより、
測定対象外の磁界の強度を取り除いた磁界の強度に応じ
て、導体の実際の通電電流を検出することかできるので
、正確に導体に流れる電流の値を測定することかできる
。

なお、本実施例では、２つの光磁界センサの出力から該
センサ出力の平均出力を求めることにより、電流値を測
定しているが、本発明はこれのみに限らず複数のセンサ
、例えば４つの光磁界センサを設け、上記各センサ出力
の平均出力を求めるようにすることも可能である。

また、本発明では、第４図に示すように、導体３２の周
方向に配置した２つの光磁界センサ３０．３１を導体３
２の水平方向にずらして配置しても通電電流の測定が可
能であり、さらに平均出力を求めるのに、各センサの出
力に重み付けをした後、平均出力を求めるようにするこ
とも可能である。

これにより、より正確に通電電流の測定を行うことかで
きる。

（発四の効果） 以上説明したように、本発明では、被測定対象である導
体に流れる電流によって生じる磁界が加わるファラデー
素子を有し、所定偏光された光波をファラデー素子に入
射して前記磁界に対応した該光波の強度変化を光磁界セ
ンサで検出し、当該強度変化に応じて前記導体に流れる
電流を測定する光磁界センサによる電流測定方ｌ去にお
いて、前記導体の周方向に少なくとも２つの前記光磁界
センサを配置し、各光磁界センサからの出力を平均し、
当該平均出力に応じて前記導体に流れる電流を測定する
ので、測定対象外の屈曲部分の磁界の影響を除去するこ
とができ、正確に導体に流れる電流を測定することがで
き、これにより計測精度及び信頼性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光磁界センサを用いて屈曲した導
体の電流測定を説明するための斜視図、第２図は本発明
に係る光磁界センサの基本構成を示す構成図、第３図は
導体の屈曲部からセンサまでの距離とセンサ出力との関
係を示す図、第４図は本発明に係る他の実施例を示す側
面図、第５図は従来の光磁界センサの基本構成を示す構
成図、第６図は従来の光磁界センサを用いて屈曲した導
体の電流測定を説明するための斜視図である。 １４・・・偏光子、１５・・・ファラデー素子、１６・
・・検光子、３０．３１・・・光磁界センサ、３２・・
・導体、３３・・・光送信器、３４，３５，３９．４０
・・・光ファイバ、３６．４１・・・ホトダイオード、
　　３８゜３９．４２．４３・・・磁界、４４・・・光
受信器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定対象である導体に流れる電流によって生じる磁界
   が加わるファラデー素子を有し、所定偏光された光波を
   ファラデー素子に入射して前記磁界に対応した該光波の
   強度変化を光磁界センサで検知し、当該強度変化に応じ
   て前記導体に流れる電流を測定する光磁界センサによる
   電流測定方法において、前記導体の周方向に少なくとも
   ２つの前記光磁界センサを配置し、各光磁界センサから
   の出力を平均し、当該平均出力に応じて前記導体に流れ
   る電流を測定することを特徴とする光磁界センサによる
   電流測定方法。