JPH051424B2 - - Google Patents
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Description
本発明は電線を流れる電流の大きさを測定する
装置、より詳細には高圧電線を流れる極めて強い
電流を測定する装置に係る。 特定の環境、特に発電所又は電気化学的分野で
は、電流が極めて大きく且つ大幅に変化し易いた
め従来の測定装置による電流測定は極めて難し
い。このような環境では、高圧、高温、腐食性に
なり得る雰囲気、電磁汚染、又はアクセスし難い
ことなどに起因して、例えばホール効果計器又は
分流器の如き従来の手段では測定が難しく信頼度
も低い。例えば、数十万アンペアの電流を測定す
る場合、分流器タイプの測定装置を使用すると測
定値の正確度が約10%でしかない上に測定装置の
エネルギ損失をも来す。 このような装置を改良すべく、干渉計などに現
われる磁気光学的効果の利用が提案されてきた。
周知の如く、光波が磁界の力線と平行に伝播する
とその磁界は非レシプロ効果即ちフアラデー効果
を光波上に誘発する。 1980年7月23日付米国特許出願第171285号(米
国特許No.4370612号)にこのタイプの光フアイバ
電流測定干渉計が開示されている。 この装置は測定すべき電流が流れる導体の周囲
に巻装された光フアイバと、レーザ光源と、この
レーザ光源から発した光波を分離して光フアイバ
の両端に送り且つこれら両端から出てきた光波を
再結合する手段と、調整可能な基準電流が流れる
導体回路と、光フアイバより送出された2つの光
波の間の干渉状態を表わす信号を供給する検出器
とを備えており、基準電流が光フアイバ内の2つ
の反転波(contrarotating waves)間の位相差
がゼロになるように調整される。この場合この電
流は主導体に流れる測定すべき電流に比例する。 しかし乍ら、電圧が220kV或いは400kVにまで
及ぶような高圧線又は超高圧線に流れる電流を測
定する場合、空中での絶縁間隔は夫々2.5及び
4.5mであり、従つて電流を伝送する導体を一巻
きかそれ以上の干渉測定光フアイバで単に包囲
し、その近傍に可調整基準電流を供給する電子回
路を配置することは不可能である。 本発明の目的は、従来の装置に見られた欠点を
除去することにある。 本発明によれば前記目的は、電線の一つの部位
の外表面を囲繞するように配置された絶縁材料製
の雄型円筒状部材、前記雄型円筒状部材の外周壁
を囲繞するように前記雄型円筒状部材に装着され
た絶縁材料製の雌型円筒状部材、及び該雌型円筒
状部材の周側壁に設けられた穴を備えたヘツド
と、前記ヘツドを支持すべく一端が前記ヘツドの
前記穴に嵌合されており移動しないように配設さ
れた絶縁材料製のサポートと、前記サポートの他
端から前記サポートの内側及びヘツドの前記穴を
介して前記雄型円筒状部材の前記外周壁と前記雌
型円筒状部材の前記周側壁の内側との間へ延伸
し、前記雄型円筒状部材の前記外周壁のまわりに
少なくとも1つの巻を形成し、前記ヘツドの前記
穴及び前記サポートの前記内側を介して前記サポ
ートの前記他端へ延伸すべく前記ヘツド及び前記
サポートの内側に配設された光フアイバと、前記
光フアイバに互いに逆方向に循環する二つの光波
を供給すべく前記光フアイバの両端に結合された
レーザ光源と、前記光フアイバの両端の近傍の前
記光フアイバの外表面のまわりに巻を形成してい
る導体と、前記電線に測定すべき電流が流れてい
るときにフアラデー効果によつて互いに逆方向に
循環する前記二つの光波の間に誘起される位相差
をなくす他の電流を前記導体に給電する電流発生
器と、前記導体に給電された前記他の電流の大き
さに基づいて前記電線に流れる電流の大きさを測
定する測定手段とを含み、前記雄型円筒状部材の
前記外周壁と前記雌型円筒状部材の前記周側壁の
内側との間には前記光フアイバを固定すべく絶縁
材が充填されている、電線を流れる電流の大きさ
を測定する第1の装置、及び電線の一つの部位の
外表面を囲繞するように配置された絶縁材料製の
環状部材、該環状部材の外周壁に設けられた環状
溝、前記環状部材の外周壁を囲繞するように配置
された絶縁材料製のリング状部材、及び該リング
状部材の周壁に前記環状溝と連通するように設け
られた開口部を有するヘツドと、前記ヘツドを支
持すべく一端が前記ヘツドの前記開口部に嵌装さ
れており移動しないように配設された絶縁材料製
のサポートと、前記サポートの他端から前記サポ
ートの内側及び前記ヘツドの前記開口部を介して
前記ヘツドの前記環状溝へ延伸し、前記環状溝を
規定する前記環状部材の外周壁のまわりに少なく
とも1つの巻を形成し、前記ヘツドの前記開口部
及び前記サポートの前記内側を介して前記サポー
トの前記他端へ延伸すべく前記ヘツド及び前記サ
ポートの内側に配設された光フアイバと、前記光
フアイバに互いに逆方向に循環する二つの光波を
供給すべく前記光フアイバの両端に結合されたレ
ーザ光源と、前記光フアイバの両端の近傍の前記
光フアイバの外表面のまわりに巻を形成している
導体と、前記電線に測定すべき電流が流れている
ときにフアラデー郊果によつて互いに逆方向に循
環する前記二つの光波の間に誘起される位相差を
なくす他の電流を前記導体に給電する電流発生器
と、前記導体に給電された前記他の電流の大きさ
に基づいて前記電線に流れる電流の大きさを測定
する測定手段とを含み、前記環状部材の環状溝に
は前記光フアイバを固定するように絶縁材が充填
されている、電線を流れる電流の大きさを測定す
る第2の装置によつて達成される。 本発明の第1の装置においては、サポートが移
動しないように配設されており、光フアイバが電
線の一つの部位の外表面を囲繞するように配置さ
れた雄型円筒状部材の外周壁のまわりに少なくと
も一つのまきを形成し、ヘツド及びサポートの内
側に配設されており、電流発生器が光フアイバの
両端近傍の外表面のまわりに巻きを形成する導体
に、光フアイバ内を互いに逆方向に循環する二つ
の光波の間に誘起される位相差をなくす他の電流
を給電し、測定手段が導体回路に給電された他の
電流の大きさに基づいて電線に流れる電流の大き
さを測定し、かつ雄型円筒状部材の外周壁と雌型
円筒状部材の周側壁の内側との間には光フアイバ
を固定する絶縁材が充填されているので、光フア
イバを雄型円筒状部材の外周壁のまわりに強固に
固定し得、風等により電線と光フアイバとの間隔
の変動によつて電線を流れる電流に起因する光フ
アイバ中を流れる二つの光波に作用する磁界の強
さが変化し、該変化によつて二つの光波の間に誘
起される位相差が変動することを防止し得、電線
に流れる高圧電流の大きさを絶縁性を維持しなが
ら安定して測定し得る。 又、本発明の第2の装置においては、サポート
が移動しないように配設されており、環状部材が
電線の一つの部位の外表面を囲繞し、光フアイバ
が環状部材に設けられた環状溝を規定する環状部
材の外周壁のまわりに少なくとも一つの巻きを形
成し、ヘツド及びサポートの内側に配設されてお
り、電流発生器が光フアイバの両端近傍の外表面
のまわりに巻きを形成する導体に、光フアイバ内
を互いに逆方向に循環する二つの光波の間に誘起
される位相差をなくす他の電流を給電し、測定手
段が導体回路に給電された他の電流の大きさに基
づいて電線に流れる電流の大きさを測定し、かつ
環状溝には光フアイバを固定する絶縁材が充填さ
れているので、光フアイバを環状部材の環状溝に
確実にかつ強固に固定し得、風等により電線と光
フアイバとの間隔の変動によつて電線を流れる電
流に起因する光フアイバ中を流れる二つの光波に
作用する磁界の強さが変化し、該変化によつて二
つの光波の間に誘起される位相差が変動すること
を防止し得、電線を流れる電流に起因する光フア
イバ中を流れる二つの光波に作用する磁界の強さ
が小さくても電線に流れる高圧電流の大きさを絶
縁性を維持しながら安定して測定し得る。 本発明の装置の実施例は、アース電位より高い
電位をもつ送電線に流れる電流を測定するための
装置である。この装置は互に逆行する2つの光波
が循環する光フアイバを備えた干渉計的測定手段
と、光学的電子回路と、基準電流を生成する電流
発生器とを含み、測定すべき電流がフアラデー効
果によつて光フアイバの両端に出現する2つの光
波の間に第1位相ズレを誘発し、この第位相ズレ
に比例する電気制御信号を光学的電子回路が生成
する。電流発生器はフアラデー効果により光フア
イバ両端の2つの光波の間に第2位相ズレをもた
らす導体に電流を供給する。この場合第2位相ズ
レは位相差を結局ゼロにするような振幅をもつて
第1位相ズレと逆方向に生じる。また、基準電流
は測定すべき電流に直接比例する。該装置は測定
すべき電流が流れる電線上に配置された絶縁材料
製であつて測定用のヘツドを測定すべき電流毎に
備えており、これら各ヘツド毎に絶縁材料製素子
が対応している。該素子には接続路が形成されて
おり、その第1端はヘツドに連通している。該装
置のベースはアース電位にあつて電流発生器を内
蔵しており、絶縁素子に形成された通路の第2端
に接続されている。各干渉計的測定手段の光フア
イバは、ベースから出発して第1方向へ通路を貫
通し、ヘツド内の電線の周囲を少なくとも一巻き
した後再び前記通路を逆方向に貫通してベースに
戻る軌路を描きながら導体を少くとも一巻きして
少くとも1つの閉ループを形成するように配置さ
れている。 以下添付図面に基づいて本発明の実施例をより
詳細に説明する。但、本発明はこれら実施例に制
約されない。 先ず、光フアイバ干渉計を組入れた電流測定装
置の実施例について説明しよう。 第1図において、電線に流れる電流Iはその電
線2の周囲に磁界Hを誘発する。この電線2を包
囲する媒質内を光波が伝播すると該磁界は磁気光
学的効果によりこの光波の伝播条件に変化をもた
らす。磁界と光波の伝播方向とが平行である場
合、該光波上に生じる磁気光学的効果はフアラデ
ー効果である。この効果は磁界の方向に対する光
波の伝播方向に依存して発生する。 電線2を流れる電流を測定するためにこのフア
ラデー効果を利用する測定装置は電線を包囲する
同一伝播媒質内で互いに逆方向に流れる2つの光
波を使用する。この2つの光波はフアラデー効果
の作用下で互に逆方向に変化する。この逆方向変
化は干渉測定法により検出し得る。 そのため該測定装置には測定すべき電流Iが流
れる電線2に巻装された光フアイバ1が組込まれ
ている。この光フアイバ1は1つかそれ以上の巻
きを有し、その両端はいずれもレーザ光源3など
から発した光波を受容する。これら2つの光波は
光フアイバ1内に互に逆方向に循環する。電線2
を流れる電流Iはこれらの光波の一方に対しては
その伝播方向と同一の方向に、且つ光波の他方に
対してはこれと逆方向に磁界を発生させる。光フ
アイバ1から出た2つの光波の間には伝播媒質の
フアラデー効果を特徴付けるヴエルデ定数と、電
線2に流れる電流Iと(場合により、同一強さの
電流Iが流れる電線の数個の分岐部を光フアイバ
が包囲する場合は電線の数qも)電線2の周囲の
光フアイバ1の巻数mとに依存する位相差Δφが
存在する。 2つの波の間の位相差を示すべく、該測定装置
は干渉計的構造を有しており、光フアイバ1の両
端から出たこれら2つの反転波が再結合され、こ
れに対応する信号が光検出器7により検出され
る。 該装置に係る種々の定数と起こりがちな時間変
化とを考慮すると、このような測定装置のスケー
リングフアクタ、即ち電線2に流れる電流Iの強
さと光検出器7により検出された光Lの強さとの
関係に関し正確な情報を得ることは極めて難し
い。そこで、好ましい構成法による本発明の実施
例の測定装置では零位法を用いて前記の測定を行
なう。 そのためには、光フアイバ1を複数回巻装する
導体8に電線を流れる測定すべき電流Iよりかな
り弱い電流iを流すことによつて発生する基準磁
界の効果を光フアイバ1に作用させる。導体8を
流れる電流iは調整可能であり、この電流iによ
つて誘起される位相差Δφを生じることにより電
流Iによつて誘発される位相差Δφを補償すべく
常に調整される。 この測定装置は本発明の範囲内で様々に変形す
ることが可能である。参考までに、米国特許No.
4370612号の第5図に対応した第1図に示した一
般的な装置について更に説明する。 光フアイバ1は測定すべき電流の値に応じて電
線2に一巻き又はそれ以上巻装される。レーザ光
源3から発した光波は光学的分離結合回路4を介
して光フアイバ1の両端に同時に受容される。こ
れら2つの光波は光フアイバ1内を互に逆方向に
循環し、両端5及び6から送出されて光学的分離
結合回路4内で再び結合する。光フアイバ1から
出たこれら光波の結合の結果は光検出器7により
検出される。電線2に電流Iが流れると該電線周
囲の閉路に沿つて磁界Hが発生する。光フアイバ
1内を伝播する光波の円偏光成分間にはこの磁界
によるフアラデー効果によつて位相差が生じる。
周知の如く、光フアイバ1は伝播光波に偏光変化
をもたらす任意の複屈折バイプレート一組と同様
の機能を果たす。これらの効果は2つの反転波に
同様に作用する。 しかしながら各成分を遅延又は前進させる円偏
光効果はこれら2つの反転波に互に逆方向に作用
しその結果総合位相差Δφが生じる。このように
して、伝播方向に平行な磁界が発生すると各光波
毎に円状振動が磁化電流と同一方向に前進し、且
つ同等量だけ逆方向に遅延する。 光フアイバ1を伝播中に光波の偏光状態が変化
しても、遅延及び前進効果は該光フアイバ1に沿
つて累積し、光フアイバ1から送出される2つの
光波の間には位相差が生じる。この位相差は電線
2に流れる電流Iによつて生じる効果を直接表わ
す干渉測定により検出し得る。一方、これら2つ
の光波が別の効果の作用を同様に受ける場合は両
者間に位相差は生じない。 第1図の測定装置は第2図の曲線の如く2つの
反転波間の位相差Δφに応じて変化する光の強さ
Wを検出器に与える。この位相差Δφは電線2に
流れる電流Iの関数である。しかしながら、時間
に応じて光フアイバ1内の光波が変化するため、
前記曲線のスケーリングフアクタは経時的に一定
していない。即ち、電線2に所定の電流I1が流れ
たときに電流I1により誘発された一定の位相差
Δφ1に関して検出された光の強さW1は時間の関
数として変化し得る。 従つてこの測定装置では電流Iの絶対測定値を
得ることはできない。 第1図の測定装置では、フアラデー効果によつ
て2つの反転光波間に位相差を生じさせ、導体8
に流すべき調整された電流iを常に得られるよう
にし、従つて測定すべき電流Iにより生じた位相
差を適確に補償するような零位置を使用する。こ
の場合導体8に流れる電流iは測定すべき電流I
に直接比例する。そのためこの測定装置は光フア
イバ1の1つかそれ以上の巻きを包囲するp個の
巻きを有した導体8を備えている。該導体8には
電流発生器9より供給される強さの調節が可能な
電流iが流れる。光フアイバ1から出た2つの反
転波間の干渉に対応して光検出器7より出力され
る信号は信号処理装置10に伝送され、これら2
つの反転波間の位相差が常にゼロであるよう該信
号処理装置10から電流発生器9への制御信号が
送出される。 Kをフアイバ構成材料のヴエルデ定数、mを電
線2に巻き付けられた巻きの数、qを光フアイバ
1が巻装されている導体の分岐の数とすれば、電
線2に流れる電流Iによつて生じる位相差Δφ1
は、Δφ1=KmqI (1) となる。 光フアイバ1のn個の巻きを包囲する導体8の
巻き数をpとすれば、導体8に流れる電流iによ
つて生じる位相差Δφ2は次式 Δφ2=Kpni (2) で示される。 信号処理装置10が、常にΔφ1=Δφ2であるよ
う制御信号を電流発生器9に送出するため、2つ
の反転波間の位相差は常時ゼロに維持される。こ
の場合電流Iの値は関係式I=pni/mqに従い電
流iの値から算出される。 高度の分解能をもつ測定手段の形成に使用し得
る方法は幾つかある。図面には示さないが、第1
の方法として導体8に流れる電流iを変調し次い
で該電流の変調周波数でヘテロダイン検波を実施
し、その結果得られる信号により該導体8に流れ
る電流の連続的成分を制御する方法がある。第2
の方法として、光フアイバ1を伝播する光波の位
相を直接変調する方法もある。この場合にも光学
的分離結合回路4が使用される。 次にこの光学的分離結合回路4をより詳細に説
明しよう。光学的分離結合回路4は縁を介して光
学的分離結合回路4の基板に直接連結されたレー
ザ光源3から光波を受容する。3dBカプラ40
は、該レーザ光源3からの光波を2つに分離し
て、光フアイバ1の両端5及び6に夫々接続され
ている2つの光学的集積ガイドブランチ
(integrated optical guidebranches)に送る機
能をもつ。光フアイバ1内を互に逆方向に伝播し
た後送出されるこれら光波を検出するために、こ
の装置は光検出器7を備えている。該光検出器7
は3dBカプラ40による両光波の重合
(superimposing)の結果発生する光波を検出す
るのである。 光検出器7の出力信号は信号処理装置10に送
られ、この信号処理装置10から電流発生器9に
制御信号が送られる。この制御信号は光フアイバ
1を包囲する導体8に流れる電流iを変化させる
べく機能する。 この光学的分離結合回路4は被誘導波の位相変
調に特に適している。何故なら3dBカプラ40の
出力近傍で光フアイバ1の一方の端部6の近くに
位相変調器41を簡単に取付けることができるか
らである。この位相変調器41を第1図に簡略に
示した。 光フアイバ1の両端から送出された2つの光波
の間の位相差は変調信号発生器11により周波数
Fのタイミングに合わせて調整される。従つてこ
の場合の信号処理装置10はヘテロダイン検出器
を備えており、これによつて周波数Fの基準信号
を受容し且つ制御信号を電流発生器9に供給す
る。この変調をレシプロ形にするには、光波が光
フアイバ1を通過するのに必要な時間の2倍に等
しい周期をもつ変調信号により制御される同一の
位相変調器が使用し得る。 この場合フアラデー効果により2つの反転波間
に生じる位相差がゼロであつて変調に起因した位
相差のみが存在する時は、検出された信号が変調
周波数の2倍の周波数の成分をもつ。従つて、
Δφ=0の時にのみ存在するこの倍周波成分を検
出すれば、電線2を流れる電流Iにより発生した
フアラデー効果を完全に補償するための導体8を
流れる電流iの値を明確に測定することができ
る。個別素子から成る装置ではフアイバループ内
を伝播する光波の位相をレシプロ的に変調するこ
とも可能である。そのためには、圧電セラミツク
周囲に光フアイバを数回巻き付けることにより形
成し得、フアイバループ通過時間の2倍に等しい
変調期間をもつ位相変調器を使用すれば、前記の
倍周波成分の検出によりフアラデー効果を補償す
る電流iを得ることができる。 このような位相変調器を第3図に簡略に示し
た。 この位相変調器は圧電材料製の中空円筒体から
成り、該中空円筒体はその内外両面に夫々配置さ
れた2つの電極E1,E2により励磁して倍周波制
御信号Vcを受容する。該中空円筒体には干渉計
リングを構成する光フアイバ1の一端がきつく巻
装されている。信号Vcによつて生じる圧電材料
の変形は光フアイバ1に伝達され、光フアイバ1
内を互に逆方向に通過する光波の位相を周期的に
変調する効果をもたらす。光学的分離結合回路4
は別のタイプであつてよく、又は前述の米国特許
の第3図に関して説明した素子と同一のより一般
的な個別素子に代えてもよい。 しかしながら既述の如く、高圧線又は超高圧線
に流れる電流を測定する場合は単に前述の構造に
基づいて構成した測定装置を使用することはでき
ない。本発明の実施例はこのような用途に適した
装置の構造を提供する。 以後の説明は便宜上220kV又は400kV線に流れ
る電流の測定を想定して行なうが、本発明の装置
の実施例はこのような場合に従来の電流逓降変圧
器に代えて使用されるのである。 本発明の装置の実施例は第4図に示されている
如き4つの部材、即ち測定用のヘツド12、サポ
ート13、ベース14及び電子光学的ベイ15か
ら成つている。 (イ) ヘツド12は内部に後述の如く光フアイバ1
が巻き付けられる雄型円筒状部材122を有し
ている。電線2には第1図の如く光フアイバ1
が少くとも一巻き巻き付けられている。測定装
置のこの部分は電線2と同一の電位、即ちアー
ス電位より高い電位にある。 (ロ) サポート13は通常管状形又は接頭体形であ
り、ヘツドを支持し且つ光フアイバ1を保護し
ている。該サポート13は全長に亘つて穿孔さ
れた絶縁体か又は製造過程で中空状に形成され
たエンドセラミツク(end ceramic)で構成し
得る。 このサポート13は一端がヘツド12に設け
られた穴(123、第5図参照)に嵌合してお
り、構成法に応じこの絶縁材料から形成された
サポート13はヘツド12のみを支持するか又
は該ヘツド12を介して電線2の荷重の一部を
支持する。従つてその寸法は送電線に応じて決
定される。220又は400kVの送電線の場合、空
中絶縁間隔は夫々2.5及び4.5mである。 サポート13の長さはこれらの値より大きく
なければならず、一般に400kVの場合は約5m
である。より一般的には、サポート13の長さ
は該絶縁体の曲げ距離(bending distance)よ
り大きい値でなければならない。この曲げ距離
は絶縁体の幾何学的配列に応じて決定される。 (ハ) ベース14はアース電位に維持されており、
サポート13を支持すると共に導体8を内部に
収容し保護する。 該ベース14は任意の材料で任意の形状に構
成してよい。該ベース14は好ましくは、寄生
現象を生じ易い外部磁界に対してより良く減結
合せしめる磁性金属、例えばミユーメタルで製
造する。 (ニ) 電子光学的ベイ15はレーザ光源、電流発生
器、検出器、位相変調器、信号処理装置及び変
調信号発生器を収容し、光フアイバ1と導体8
とは可撓性ケーブル150に収容されている。
この電子光学的ベイ15は干渉計のオプチカル
コアと電気信号を処理し使用するための電子素
子とを保護する機能をもつ。 好ましい一変形例では、干渉計のオプチカルコ
アがベース14内に配置され、そのため導体8の
みを収容したケーブルによる接続も可能である。
また図面には示さなかつたが、電子光学的ベイ1
5をベース14と一体化することもできる。 第5図に一部断面で示されているヘツド12
は、夫々雌型円筒状部材120及び雄型円筒状部
材122から構成されている。端部121を備え
た雄型円筒状部材122の外周壁には光フアイバ
1(第5図には図示せず)が少くとも一巻き巻装
されている。雌型円筒状部材120はサポート1
3の一端と嵌合する穴123を有している。これ
ら雌型円筒状部材120、雄型円筒状部材122
のいずれにも軸方向路が形成されており、この軸
方向路はヘツド12に電線2の一つの部位を装着
し得るよう(第4図)両端124125まで貫通してい
る。 この雌型円筒状部材120を雄型円筒状部材1
22に装着した後は、これら雌型円筒状部材12
0、雄型円筒状部材122及び光フアイバ1を固
定すべくエポキシ樹脂の如き絶縁材を開口126
から充填する。雌型円筒状部材120、雄型円筒
状部材122もサポート13を同一タイプのセラ
ミツク材料の如き絶縁材料である。光フアイバ1
の巻きの直径、即ち雄型円筒状部材122の外周
壁の直径は光の通過を過度に減衰させず且つ伝播
光の偏光状態(円形)を極度に妨害しないような
値に決定する。 ヘツド12は絶縁破壊(コロナ効果)を生じ易
い電界の勾配を回避すべく曲率半径の大きい凸状
表面を有している。該ヘツド12は例えば第4図
及び第5図の如く、両端に半球体を1つずつ備え
た円筒体か又は電線2と合致する軸をもつトーラ
スの形状を有していてよい。 一変形例として、第6図の如く最初からバー2
0をヘツド12と一体的に具備しておき、これを
測定すべき電流Iが流れる送電線間に直列に接続
してもよい。第6図に、該バーの開口部200,
201にて示されている接続具はそのためのもの
である。この場合バー20はボルトで固定し得
る。 第7図にサポート13を断面図で示した。該サ
ポート13は例えば断面が円形であるような通路
130を備えており、この通路130内を光フア
イバ1が電線2の周囲に少くとも一巻きを形成す
べく少くとも一往復した状態で貫通している。該
サポート13は先端にフランジ131を有してお
り、これがヘツドの穴123(第5図)に嵌合す
る。 絶縁性及び環境に対する耐性が向上するよう、
サポート13の外側に一連のスカート132を備
えてもよい。 これらスカート132は漏洩路の長さを増大せ
しめ、先端が水滴状の部分133を有している。 同じ理由から、サポート13の内部には油又は
圧縮ガス、例えば六フツ化硫黄(SF6)などを充
填してもよい。この場合サポート13の長さは短
縮し得る。ガスを充填する場合この短縮率は約
1/10である。 この解決法は一見有利なように思えるが、ヘツ
ド12に対しても完全なシール性を保証する手段
を備えなければならない。穴、開口及び開口部は
全て密封する必要があり、そのため本発明の装置
の実施例の構造が複雑化し且つコストも増大する
ことになる。 サポート13の別の変形例(図示せず)として
光フアイバ1を絶縁材料管内に配置してよい。 これはヘツド12の場合の如く、軸方向通路内
部に充填されて光フアイバ1を密封しているエポ
キシ樹脂から成形し得る。 フアラデー効果を生じるには光フアイバ1を電
線2に一巻きするだけで十分である。これに反
し、偏光状態は光フアイバ1の全長に沿つて完壁
な状態に維持する必要があるにも拘らず、光フア
イバ1の長さをサポート13の長さの2倍に等し
い値にしない限りどんな光フアイバを使用しても
この偏光状態を完壁に維持することはできない。 本発明の実施例のように主導体即ち電線2と導
体8との間の距離が格別に大きい場合は特に難し
い。 この場合前述の式(1)及び(2)は夫々次のように示
される。 Δφ1=KmqI (1′) Δφ2=K′pni (2′) 式中K≠K′ 従つて本発明の有利な構想による好ましい変形
例ではこの寄生効果を消去すべく特別の措置がと
られる。 例えば偏光の変化に対し空間的手段を作用させ
ることにより偏光ドリフトを減少させるのであ
る。 そのために、そして好ましい方法として干渉計
の光フアイバは以下の巻装手順に従い配置する。 (イ) 干渉計のコアから出発し、 (ロ) サポート13の通路130を貫通してヘツド
12まで上昇させ、 (ハ) 光フアイバ1の一巻きを形成すべく電線2の
周り(雄型円筒状部材122の外周壁の周り)
を通過させ、 (ニ) ベース14まで降下し、 (ホ) 導体8にn回巻き付け、 (ヘ) (ロ)、(ハ)、(ニ)及び(ホ)をm回繰返し、 (ト) 再び干渉計のコアに戻す。 第1図の構造を使用する場合は干渉計コアから
の出発点が回路4の先端5になり、戻り点が先端
6になる。好ましい方法では、前述した如く、干
渉計コアを装置のベース14内に配置する。 第8図はm=3、n=2とした場合の巻装法を
簡略に示している。 電線2に測定すべき電硫Iが流れているときに
フアラデー効果によつて互いに逆方向に循環する
二つの光波の間に誘起される位相差をなくすため
の導体8に流す電流iを導体8に給電する電流発
生器(図示しない)、及び導体8に給電された電
流iの大きさに基づいて電線2に流れる電流Iの
大きさを測定する測定手段(図示しない)が導体
8に結合されている。導体8の電線の巻きがpで
れば、該変換器の縮分率(reduction factor)は
I/i=n・pとなる(mには依存しない)。 ゼロの変換器の感度はΔφ/ΔI=m・10-5Aに
従う。 厳密な意味での電流測定の外、本発明の装置の
実施例は過負荷に対する保護にも使用できる。こ
の場合は公知の簡単な電子回路を使用して強さが
所定の振幅値を越えた場合に信号を送出し、この
信号によつて安全装置を始動させる。 前述した本発明の装置の実施例ではサポート1
3が3つの機能を果たす。高電位領域からアース
電位領域(ベース14)までの情報路を保護し絶
縁すると共に、ヘツド内の実際の装置を機械的に
支持し且つ装置が自己支持型の場合はヘツド12
の両側に配置されたバーか又は電線2の部分を機
械的に支持するのである。 いずれの場合も電線2及びサポート13は例え
ば風など外界から有害な作用を受けるため、該サ
ポート13には種々の応力が加えられる。しかし
乍ら、主として光フアイバ1と該光フアイバ1が
巻装されている雄型円筒状部材122とを含むヘ
ツド12の有用素子は数グラムの重量でしかな
く、これにヘツド12のケーシングの多少の重量
が加わることもある程度に過ぎない。サポート1
3は実際の測定とは無関係の機能を果たさなけれ
ばならないため、かなりの重量と大きあ寸法とを
有する必要がある。 次に本発明の他の実施例について説明しよう。
この構想は前述の構造を全体的に保持し且つこの
構造によつて得られる利点を維持する一方で、残
りの欠点を、絶縁システムを大幅に簡略化しそれ
によつて該システムの大きさを縮小しコストを低
下させ且つ使用を簡単にすることにより除去する
ことを目的としている。 以下第9図及び第10図に基づき、本発明の範
囲内に含まれる種々の変形例を詳細に説明する。 第9図は本発明の測定装置の変形例の全体図で
ある。前述の如く、この装置は電子光学的ベイ1
5がベース14内に組込まれているか否かによつ
て3つ乃至4つの部材を含んでいる。ベース14
は第4図のベースと同種ではあるが、後述の如
く、大きさをかなり縮小し得る。この場合ベース
は重量・体積共に大きいサポート13′を支持す
る必要がないからである。 第4図に示した実施例との主な相違は、第4図
では剛性のサポートが使用されているのに対しこ
こではエラストマなどを材料とした管状壁をもつ
サポート13′を使用することにある。この壁面
は場合により誘電材料製フアイバで補強してもよ
い。該補強フアイバはガラスフアイバ、シリカフ
アイバ、プラスチツクフアイバ、又はこれらフア
イバを組合わせたもので構成し得る。このサポー
ト13′は光フアイバを一往復貫通させて構成し
た光波の通路を保護するが、この場合該サポート
13′の内部通路によつて形成された空洞部には
絶縁材料を充填する方が好ましい。この絶縁材料
は六フツ化硫黄(SF6)の如きガス、従来のゲル
状絶縁オイルの如き液体、例えば絶縁グリース或
いはシリコーンゲル、又は他のエラストマもしく
はゴムの如き弾性固体であつてよい。 このような充填により、ゲル又は弾性固体状の
絶縁材料の場合は光フアイバ1がより良く固定さ
れ、いずれの材料を使用した場合でも絶縁性が向
上するという利点が得られる。 より好ましくはサポート13′に所謂「水滴状
の丸みを帯びた」形状をもつスカート130′を
具備する。このスカート130′はサポート製造
時に同時に形成してもよいし又は後で付け加えて
もよい。 その材料としてはサポート13′と同一のエラ
ストマか又は磁器の如き別の絶縁材料を使用し得
る。これらスカート130′の機能は漏洩路の長
さを増大し且つ雨などの不利な条件下でも必要な
絶縁性を確保することにある。該スカート13
0′はサポート13′の全長又は一部に取り付けて
よく、配分は均等でも不均等でもよい。後者の場
合は第9図の如く、送電線と同一の電位にあるヘ
ツド12の近傍に最も密集するよう配置する。 前述の構成は更に改良し得る。即ち、別個のス
カートを具備する代りに、第11図の如く単一の
スカート1300をサポート13′に螺旋状に装
着するのである。この場合も外縁は「水滴」形状
を有し得る。このアンブリは押出し(extruding)
の如き単一作業によつて容易に製造することがで
きる。 サポート13′は第9図の如くカラー部材14
0でベース14に接続されている。特定実施例で
は送電用の電線2の高さが5mの場合サポート1
3′の長さを約8mにしてよい。 サポート13′は可撓性であるため電線2の動
きに適応しこれを抑制し得る。またベース14は
装置使用者所望の任意の地点に配置し得、電線2
の下に配置する必要は最早ない。唯一の強制事項
はベースと送電線との間の距離を空中絶縁間隔よ
り大きい値にしなければならないことである。 ヘツド12は第4図のヘツドと同一タイプであ
つてよいが、本実施例の構成に従えば該ヘツドの
構造を改良すると共に重量及び大きさを縮小する
こともできる。 好ましい変形例として、ヘツド12は第10図
に断面図で示されているように極めて短かい導体
バー1200を備えている。このバー1200は
ヘツド12の他の素子を担持する中央部1210
に例えば環状断面を有しており、この中央部の長
さが通常約50mm、直径125mmである。該中央部に
は2つの平たい接続部1201,1202が続い
ており、これら接続部は電線2の上流端及び下流
端の対応部210及び220(第9図)に夫々ボ
ルトで固定される。該接続部1201及び120
2にはボルト止めに使用されるねじ山付きロツド
を受容するための穴が形成されている。これら穴
の数及び直径は接続すべき電線の物理的に特性に
応じて決定される。 バー1200は絶縁材料(エポキシ樹脂又はポ
リテトラフルオロエチレンなど)又は非絶縁材料
製の互いに係合し合う環状部材1203、リング
状部材1206を支持している。環状部材120
3は測定すべき電流Iが流れる電線を囲繞してい
る。即ち環状部材1203は第10図のごとくバ
ー1200の周囲に環状部材1203を介して光
フアイバ1を巻装するための環状溝1204を備
えている。 リング状部材1206は可撓性壁面をもつサポ
ート13′と環状溝1204とを接続する半径方
向路1207を備えている。該路1207を外部
に連通する開口部にはフランジ1208が備えら
れており、このフランジ1208にサポート1
3′の一端が嵌装され、第10図に示されている
カラー状部材1209で固定される。 このように前記のアセンブリは次の3機能、光
フアイバ1の巻装用心軸としての機能、あらゆる
機械的損傷と天候とに対する光フアイバ1の保護
機能、及びサポート13′用の接続ポイントの供
給機能を果たす。 尚、環状部材1203、リング状部材1206
の接合にはボルト止め、溶着、粘着など任意の適
切な手段を使用する。 環状溝1204にサポート13に関して説明し
た方法で絶縁材料を充填する。 第10図にはヘツド12の主要素子をより簡略
化して示すべくバー1200周囲の光フアイバ1
の巻きを二巻だけ示したが、この巻き数は勿論任
意であつてよい。 別の変形例(図示せず)として、ヘツドは光フ
アイバ1を巻装するための環状溝1204を備え
た環状部材1203の如き単一の部材で構成して
もよい。この場合ヘツドは、特に環状溝1204
に絶縁材を充填することにより、成型で仕上げ
る。この絶縁材は環状部材1203の構成材料と
同一であつてよい。好ましくは、光フアイバ1の
巻き及び導体8を第8図の如く構成する。 以上説明したきた構成法により電流測定装置の
コスト及び総体的寸法はかなり縮減したが、高圧
電力が通常は多相、特に三相交流として供給され
ることが多い。3相交流を送電する種々の高圧線
間の間隔が広いため、通常は各相の数と同数の測
定装置を使用しなければならないが、本発明の実
施例ではこれらの測定装置を1つにまとめること
によつてコストダウンを図ることができる。 第12図はベース14を1つにした場合の実施
例を示している(第4図の如く電子光学的ベイ1
5がベース14から分離している場合は、所望で
あれば、このように1つにし得る)。このような
構造を可能にするのは特に可撓性管状部材の使用
である。 第12図は、任意の符号a,b及びcで表わさ
れる電流に対応する3つの高圧ケーブル2−a,
2−b,2−cを使用した三相交流送電を示して
いる。これら3ケーブル上では第12図の如く互
に全く同等のバーが第9図及び第10図の実施例
と同様に測定用のヘツド12−a,12−b及び
12−cに直列に接続されている。 これらヘツドと単一ボツクス状のベース14と
の間は3つの全く同じ可撓性管状絶縁部材からな
るサポート13′−a,13′−b及び13′−c
で夫々構成されている。このような構成配置にす
れば、各々が3つのヘツド12−a,12−b,
12−cのいずれか1つに対応する3つの干渉計
から送出される信号の処理に必要な電子回路(図
示せず)の外、電力供給回路特に各干渉計の導体
号8をも1つにまとめることができ、従つて各干
渉計に1つずつ対応する3つの電流が単一供給源
から簡単に得られる。 しかし乍ら、第13図の如く光学的分離結合回
路を1つにすれば該装置は更に小型化し得る(第
13図では導体は図示されていない)。 そのためには、同一基板上に少くとも4つの光
学的分離結合回路が配置された回路を第1図の光
学的分離結合回路4に代えて使用する。この光学
的分離結合回路は各々が、第12図のヘツド12
−a乃至12−cに夫々通された光フアイバで構
成されている干渉計の1つに対応する。使用し得
る回路のタイプは多岐に亘るが、好ましくは1981
年10月10日付け米国特許出願No.307933号(仏国特
許出願No.24992116号に対応)の明細書に従い形成
されたものを使用する。 この明細書の第2図及び第6図に詳細に示され
ているように、この光学的分離結合回路4はニオ
ブ酸リチウム(LiNbO3)シート又はタンタル酸
リチウム(LiTaO3)シートの如き基板にモノモ
ードライトガイド(monomodelight guides)を
金属イオン(夫々タンタルとニオブとの)の拡散
により形成することによつて得られる。ここで考
案されている用途に使用する場合は各回路に少な
くとも5つの分岐、即ち2つの入力分岐と2つの
出力分岐と金属被膜で覆われた中央分岐とを備
え、2つのYを頭部が互に逆になるよう接合した
形状のシステムを形成する。 更に、第1図の変調器41と同じ位相変調器を
出力分岐の少くとも一方に具備する。 好ましい実施例では各回路毎に、1980年12月5
日付米国特許出願No.213216号(仏国特許出願No.
2471583号に対応)による2つの対称形変調器が
対応する。この変調器は前記米国特許出願No.
213216号の第15図に詳細に示されている。 第13図は光学的分離結合回路64(第1図の
回路4に対応する)を形成する4つのカプラ64
0乃至643の特定構造を示している。各カプラ
には2つの変調器が、夫々6400−6401,
6410−6411,6420−6421及び6
430−6431の如く対応しており、2つの隣
接カプラ毎に夫々6432及び6433で示され
た共通入力分岐が備えられている。このような構
成は2つのカプラに従つて2つの干渉計への光エ
ネルギ供給を容易にする。但、必ずしもこれに従
う必要はない。三相交流の測定時にもカプラ64
3は有効であり、別の目的に使用してもよいし又
は使用せずに保留しておいてもよい。 2つの共通分岐6432及び6433は2つの
光フアイバf1及びf2を介して一方はレーザ光源6
3の前方面、他方はその後方面にと接続されてい
る。周知の如くこの種のオプトエレクトロニクス
素子は両面から光を発するからである。 各光学的分離結合回路の2つの出力分岐は、対
応干渉計を構成する光フアイバの先端に接続され
ている。これら光フアイバは夫々1−a,1−b
及び1−cで示されており、測定すべき電流が流
れる導体(第13図の2−a,2−b,2−c)
に少くとも一巻き巻装されている。 最後に第1図の光検出器7と同じ機能を果たす
光検出器7−a,7−b,7−cを備えれば該ア
センブリは完成する。 他の必要な電気回路は第1図の実施例の場合と
同一である。 これらの回路は少なくとも3回反復する必要が
あり、より一般的には異なる位相の数がxであれ
ばx回反復する。変調信号発生器11だけは多少
変形してある。何故なら周波数が等しく位相が反
対の2つの制御信号を2つの対応変調器、即ち第
1干渉計(光フアイバ1−a)の場合であれば変
調器6400及び6401に供給しなければなら
ないからである。 本発明は以上の実施例に限定されることはな
く、単相、多相、交流、直流を問わず高圧線によ
り送電される電流の測定に使用し得る。表に実
施例の諸元の数値を示す。
装置、より詳細には高圧電線を流れる極めて強い
電流を測定する装置に係る。 特定の環境、特に発電所又は電気化学的分野で
は、電流が極めて大きく且つ大幅に変化し易いた
め従来の測定装置による電流測定は極めて難し
い。このような環境では、高圧、高温、腐食性に
なり得る雰囲気、電磁汚染、又はアクセスし難い
ことなどに起因して、例えばホール効果計器又は
分流器の如き従来の手段では測定が難しく信頼度
も低い。例えば、数十万アンペアの電流を測定す
る場合、分流器タイプの測定装置を使用すると測
定値の正確度が約10%でしかない上に測定装置の
エネルギ損失をも来す。 このような装置を改良すべく、干渉計などに現
われる磁気光学的効果の利用が提案されてきた。
周知の如く、光波が磁界の力線と平行に伝播する
とその磁界は非レシプロ効果即ちフアラデー効果
を光波上に誘発する。 1980年7月23日付米国特許出願第171285号(米
国特許No.4370612号)にこのタイプの光フアイバ
電流測定干渉計が開示されている。 この装置は測定すべき電流が流れる導体の周囲
に巻装された光フアイバと、レーザ光源と、この
レーザ光源から発した光波を分離して光フアイバ
の両端に送り且つこれら両端から出てきた光波を
再結合する手段と、調整可能な基準電流が流れる
導体回路と、光フアイバより送出された2つの光
波の間の干渉状態を表わす信号を供給する検出器
とを備えており、基準電流が光フアイバ内の2つ
の反転波(contrarotating waves)間の位相差
がゼロになるように調整される。この場合この電
流は主導体に流れる測定すべき電流に比例する。 しかし乍ら、電圧が220kV或いは400kVにまで
及ぶような高圧線又は超高圧線に流れる電流を測
定する場合、空中での絶縁間隔は夫々2.5及び
4.5mであり、従つて電流を伝送する導体を一巻
きかそれ以上の干渉測定光フアイバで単に包囲
し、その近傍に可調整基準電流を供給する電子回
路を配置することは不可能である。 本発明の目的は、従来の装置に見られた欠点を
除去することにある。 本発明によれば前記目的は、電線の一つの部位
の外表面を囲繞するように配置された絶縁材料製
の雄型円筒状部材、前記雄型円筒状部材の外周壁
を囲繞するように前記雄型円筒状部材に装着され
た絶縁材料製の雌型円筒状部材、及び該雌型円筒
状部材の周側壁に設けられた穴を備えたヘツド
と、前記ヘツドを支持すべく一端が前記ヘツドの
前記穴に嵌合されており移動しないように配設さ
れた絶縁材料製のサポートと、前記サポートの他
端から前記サポートの内側及びヘツドの前記穴を
介して前記雄型円筒状部材の前記外周壁と前記雌
型円筒状部材の前記周側壁の内側との間へ延伸
し、前記雄型円筒状部材の前記外周壁のまわりに
少なくとも1つの巻を形成し、前記ヘツドの前記
穴及び前記サポートの前記内側を介して前記サポ
ートの前記他端へ延伸すべく前記ヘツド及び前記
サポートの内側に配設された光フアイバと、前記
光フアイバに互いに逆方向に循環する二つの光波
を供給すべく前記光フアイバの両端に結合された
レーザ光源と、前記光フアイバの両端の近傍の前
記光フアイバの外表面のまわりに巻を形成してい
る導体と、前記電線に測定すべき電流が流れてい
るときにフアラデー効果によつて互いに逆方向に
循環する前記二つの光波の間に誘起される位相差
をなくす他の電流を前記導体に給電する電流発生
器と、前記導体に給電された前記他の電流の大き
さに基づいて前記電線に流れる電流の大きさを測
定する測定手段とを含み、前記雄型円筒状部材の
前記外周壁と前記雌型円筒状部材の前記周側壁の
内側との間には前記光フアイバを固定すべく絶縁
材が充填されている、電線を流れる電流の大きさ
を測定する第1の装置、及び電線の一つの部位の
外表面を囲繞するように配置された絶縁材料製の
環状部材、該環状部材の外周壁に設けられた環状
溝、前記環状部材の外周壁を囲繞するように配置
された絶縁材料製のリング状部材、及び該リング
状部材の周壁に前記環状溝と連通するように設け
られた開口部を有するヘツドと、前記ヘツドを支
持すべく一端が前記ヘツドの前記開口部に嵌装さ
れており移動しないように配設された絶縁材料製
のサポートと、前記サポートの他端から前記サポ
ートの内側及び前記ヘツドの前記開口部を介して
前記ヘツドの前記環状溝へ延伸し、前記環状溝を
規定する前記環状部材の外周壁のまわりに少なく
とも1つの巻を形成し、前記ヘツドの前記開口部
及び前記サポートの前記内側を介して前記サポー
トの前記他端へ延伸すべく前記ヘツド及び前記サ
ポートの内側に配設された光フアイバと、前記光
フアイバに互いに逆方向に循環する二つの光波を
供給すべく前記光フアイバの両端に結合されたレ
ーザ光源と、前記光フアイバの両端の近傍の前記
光フアイバの外表面のまわりに巻を形成している
導体と、前記電線に測定すべき電流が流れている
ときにフアラデー郊果によつて互いに逆方向に循
環する前記二つの光波の間に誘起される位相差を
なくす他の電流を前記導体に給電する電流発生器
と、前記導体に給電された前記他の電流の大きさ
に基づいて前記電線に流れる電流の大きさを測定
する測定手段とを含み、前記環状部材の環状溝に
は前記光フアイバを固定するように絶縁材が充填
されている、電線を流れる電流の大きさを測定す
る第2の装置によつて達成される。 本発明の第1の装置においては、サポートが移
動しないように配設されており、光フアイバが電
線の一つの部位の外表面を囲繞するように配置さ
れた雄型円筒状部材の外周壁のまわりに少なくと
も一つのまきを形成し、ヘツド及びサポートの内
側に配設されており、電流発生器が光フアイバの
両端近傍の外表面のまわりに巻きを形成する導体
に、光フアイバ内を互いに逆方向に循環する二つ
の光波の間に誘起される位相差をなくす他の電流
を給電し、測定手段が導体回路に給電された他の
電流の大きさに基づいて電線に流れる電流の大き
さを測定し、かつ雄型円筒状部材の外周壁と雌型
円筒状部材の周側壁の内側との間には光フアイバ
を固定する絶縁材が充填されているので、光フア
イバを雄型円筒状部材の外周壁のまわりに強固に
固定し得、風等により電線と光フアイバとの間隔
の変動によつて電線を流れる電流に起因する光フ
アイバ中を流れる二つの光波に作用する磁界の強
さが変化し、該変化によつて二つの光波の間に誘
起される位相差が変動することを防止し得、電線
に流れる高圧電流の大きさを絶縁性を維持しなが
ら安定して測定し得る。 又、本発明の第2の装置においては、サポート
が移動しないように配設されており、環状部材が
電線の一つの部位の外表面を囲繞し、光フアイバ
が環状部材に設けられた環状溝を規定する環状部
材の外周壁のまわりに少なくとも一つの巻きを形
成し、ヘツド及びサポートの内側に配設されてお
り、電流発生器が光フアイバの両端近傍の外表面
のまわりに巻きを形成する導体に、光フアイバ内
を互いに逆方向に循環する二つの光波の間に誘起
される位相差をなくす他の電流を給電し、測定手
段が導体回路に給電された他の電流の大きさに基
づいて電線に流れる電流の大きさを測定し、かつ
環状溝には光フアイバを固定する絶縁材が充填さ
れているので、光フアイバを環状部材の環状溝に
確実にかつ強固に固定し得、風等により電線と光
フアイバとの間隔の変動によつて電線を流れる電
流に起因する光フアイバ中を流れる二つの光波に
作用する磁界の強さが変化し、該変化によつて二
つの光波の間に誘起される位相差が変動すること
を防止し得、電線を流れる電流に起因する光フア
イバ中を流れる二つの光波に作用する磁界の強さ
が小さくても電線に流れる高圧電流の大きさを絶
縁性を維持しながら安定して測定し得る。 本発明の装置の実施例は、アース電位より高い
電位をもつ送電線に流れる電流を測定するための
装置である。この装置は互に逆行する2つの光波
が循環する光フアイバを備えた干渉計的測定手段
と、光学的電子回路と、基準電流を生成する電流
発生器とを含み、測定すべき電流がフアラデー効
果によつて光フアイバの両端に出現する2つの光
波の間に第1位相ズレを誘発し、この第位相ズレ
に比例する電気制御信号を光学的電子回路が生成
する。電流発生器はフアラデー効果により光フア
イバ両端の2つの光波の間に第2位相ズレをもた
らす導体に電流を供給する。この場合第2位相ズ
レは位相差を結局ゼロにするような振幅をもつて
第1位相ズレと逆方向に生じる。また、基準電流
は測定すべき電流に直接比例する。該装置は測定
すべき電流が流れる電線上に配置された絶縁材料
製であつて測定用のヘツドを測定すべき電流毎に
備えており、これら各ヘツド毎に絶縁材料製素子
が対応している。該素子には接続路が形成されて
おり、その第1端はヘツドに連通している。該装
置のベースはアース電位にあつて電流発生器を内
蔵しており、絶縁素子に形成された通路の第2端
に接続されている。各干渉計的測定手段の光フア
イバは、ベースから出発して第1方向へ通路を貫
通し、ヘツド内の電線の周囲を少なくとも一巻き
した後再び前記通路を逆方向に貫通してベースに
戻る軌路を描きながら導体を少くとも一巻きして
少くとも1つの閉ループを形成するように配置さ
れている。 以下添付図面に基づいて本発明の実施例をより
詳細に説明する。但、本発明はこれら実施例に制
約されない。 先ず、光フアイバ干渉計を組入れた電流測定装
置の実施例について説明しよう。 第1図において、電線に流れる電流Iはその電
線2の周囲に磁界Hを誘発する。この電線2を包
囲する媒質内を光波が伝播すると該磁界は磁気光
学的効果によりこの光波の伝播条件に変化をもた
らす。磁界と光波の伝播方向とが平行である場
合、該光波上に生じる磁気光学的効果はフアラデ
ー効果である。この効果は磁界の方向に対する光
波の伝播方向に依存して発生する。 電線2を流れる電流を測定するためにこのフア
ラデー効果を利用する測定装置は電線を包囲する
同一伝播媒質内で互いに逆方向に流れる2つの光
波を使用する。この2つの光波はフアラデー効果
の作用下で互に逆方向に変化する。この逆方向変
化は干渉測定法により検出し得る。 そのため該測定装置には測定すべき電流Iが流
れる電線2に巻装された光フアイバ1が組込まれ
ている。この光フアイバ1は1つかそれ以上の巻
きを有し、その両端はいずれもレーザ光源3など
から発した光波を受容する。これら2つの光波は
光フアイバ1内に互に逆方向に循環する。電線2
を流れる電流Iはこれらの光波の一方に対しては
その伝播方向と同一の方向に、且つ光波の他方に
対してはこれと逆方向に磁界を発生させる。光フ
アイバ1から出た2つの光波の間には伝播媒質の
フアラデー効果を特徴付けるヴエルデ定数と、電
線2に流れる電流Iと(場合により、同一強さの
電流Iが流れる電線の数個の分岐部を光フアイバ
が包囲する場合は電線の数qも)電線2の周囲の
光フアイバ1の巻数mとに依存する位相差Δφが
存在する。 2つの波の間の位相差を示すべく、該測定装置
は干渉計的構造を有しており、光フアイバ1の両
端から出たこれら2つの反転波が再結合され、こ
れに対応する信号が光検出器7により検出され
る。 該装置に係る種々の定数と起こりがちな時間変
化とを考慮すると、このような測定装置のスケー
リングフアクタ、即ち電線2に流れる電流Iの強
さと光検出器7により検出された光Lの強さとの
関係に関し正確な情報を得ることは極めて難し
い。そこで、好ましい構成法による本発明の実施
例の測定装置では零位法を用いて前記の測定を行
なう。 そのためには、光フアイバ1を複数回巻装する
導体8に電線を流れる測定すべき電流Iよりかな
り弱い電流iを流すことによつて発生する基準磁
界の効果を光フアイバ1に作用させる。導体8を
流れる電流iは調整可能であり、この電流iによ
つて誘起される位相差Δφを生じることにより電
流Iによつて誘発される位相差Δφを補償すべく
常に調整される。 この測定装置は本発明の範囲内で様々に変形す
ることが可能である。参考までに、米国特許No.
4370612号の第5図に対応した第1図に示した一
般的な装置について更に説明する。 光フアイバ1は測定すべき電流の値に応じて電
線2に一巻き又はそれ以上巻装される。レーザ光
源3から発した光波は光学的分離結合回路4を介
して光フアイバ1の両端に同時に受容される。こ
れら2つの光波は光フアイバ1内を互に逆方向に
循環し、両端5及び6から送出されて光学的分離
結合回路4内で再び結合する。光フアイバ1から
出たこれら光波の結合の結果は光検出器7により
検出される。電線2に電流Iが流れると該電線周
囲の閉路に沿つて磁界Hが発生する。光フアイバ
1内を伝播する光波の円偏光成分間にはこの磁界
によるフアラデー効果によつて位相差が生じる。
周知の如く、光フアイバ1は伝播光波に偏光変化
をもたらす任意の複屈折バイプレート一組と同様
の機能を果たす。これらの効果は2つの反転波に
同様に作用する。 しかしながら各成分を遅延又は前進させる円偏
光効果はこれら2つの反転波に互に逆方向に作用
しその結果総合位相差Δφが生じる。このように
して、伝播方向に平行な磁界が発生すると各光波
毎に円状振動が磁化電流と同一方向に前進し、且
つ同等量だけ逆方向に遅延する。 光フアイバ1を伝播中に光波の偏光状態が変化
しても、遅延及び前進効果は該光フアイバ1に沿
つて累積し、光フアイバ1から送出される2つの
光波の間には位相差が生じる。この位相差は電線
2に流れる電流Iによつて生じる効果を直接表わ
す干渉測定により検出し得る。一方、これら2つ
の光波が別の効果の作用を同様に受ける場合は両
者間に位相差は生じない。 第1図の測定装置は第2図の曲線の如く2つの
反転波間の位相差Δφに応じて変化する光の強さ
Wを検出器に与える。この位相差Δφは電線2に
流れる電流Iの関数である。しかしながら、時間
に応じて光フアイバ1内の光波が変化するため、
前記曲線のスケーリングフアクタは経時的に一定
していない。即ち、電線2に所定の電流I1が流れ
たときに電流I1により誘発された一定の位相差
Δφ1に関して検出された光の強さW1は時間の関
数として変化し得る。 従つてこの測定装置では電流Iの絶対測定値を
得ることはできない。 第1図の測定装置では、フアラデー効果によつ
て2つの反転光波間に位相差を生じさせ、導体8
に流すべき調整された電流iを常に得られるよう
にし、従つて測定すべき電流Iにより生じた位相
差を適確に補償するような零位置を使用する。こ
の場合導体8に流れる電流iは測定すべき電流I
に直接比例する。そのためこの測定装置は光フア
イバ1の1つかそれ以上の巻きを包囲するp個の
巻きを有した導体8を備えている。該導体8には
電流発生器9より供給される強さの調節が可能な
電流iが流れる。光フアイバ1から出た2つの反
転波間の干渉に対応して光検出器7より出力され
る信号は信号処理装置10に伝送され、これら2
つの反転波間の位相差が常にゼロであるよう該信
号処理装置10から電流発生器9への制御信号が
送出される。 Kをフアイバ構成材料のヴエルデ定数、mを電
線2に巻き付けられた巻きの数、qを光フアイバ
1が巻装されている導体の分岐の数とすれば、電
線2に流れる電流Iによつて生じる位相差Δφ1
は、Δφ1=KmqI (1) となる。 光フアイバ1のn個の巻きを包囲する導体8の
巻き数をpとすれば、導体8に流れる電流iによ
つて生じる位相差Δφ2は次式 Δφ2=Kpni (2) で示される。 信号処理装置10が、常にΔφ1=Δφ2であるよ
う制御信号を電流発生器9に送出するため、2つ
の反転波間の位相差は常時ゼロに維持される。こ
の場合電流Iの値は関係式I=pni/mqに従い電
流iの値から算出される。 高度の分解能をもつ測定手段の形成に使用し得
る方法は幾つかある。図面には示さないが、第1
の方法として導体8に流れる電流iを変調し次い
で該電流の変調周波数でヘテロダイン検波を実施
し、その結果得られる信号により該導体8に流れ
る電流の連続的成分を制御する方法がある。第2
の方法として、光フアイバ1を伝播する光波の位
相を直接変調する方法もある。この場合にも光学
的分離結合回路4が使用される。 次にこの光学的分離結合回路4をより詳細に説
明しよう。光学的分離結合回路4は縁を介して光
学的分離結合回路4の基板に直接連結されたレー
ザ光源3から光波を受容する。3dBカプラ40
は、該レーザ光源3からの光波を2つに分離し
て、光フアイバ1の両端5及び6に夫々接続され
ている2つの光学的集積ガイドブランチ
(integrated optical guidebranches)に送る機
能をもつ。光フアイバ1内を互に逆方向に伝播し
た後送出されるこれら光波を検出するために、こ
の装置は光検出器7を備えている。該光検出器7
は3dBカプラ40による両光波の重合
(superimposing)の結果発生する光波を検出す
るのである。 光検出器7の出力信号は信号処理装置10に送
られ、この信号処理装置10から電流発生器9に
制御信号が送られる。この制御信号は光フアイバ
1を包囲する導体8に流れる電流iを変化させる
べく機能する。 この光学的分離結合回路4は被誘導波の位相変
調に特に適している。何故なら3dBカプラ40の
出力近傍で光フアイバ1の一方の端部6の近くに
位相変調器41を簡単に取付けることができるか
らである。この位相変調器41を第1図に簡略に
示した。 光フアイバ1の両端から送出された2つの光波
の間の位相差は変調信号発生器11により周波数
Fのタイミングに合わせて調整される。従つてこ
の場合の信号処理装置10はヘテロダイン検出器
を備えており、これによつて周波数Fの基準信号
を受容し且つ制御信号を電流発生器9に供給す
る。この変調をレシプロ形にするには、光波が光
フアイバ1を通過するのに必要な時間の2倍に等
しい周期をもつ変調信号により制御される同一の
位相変調器が使用し得る。 この場合フアラデー効果により2つの反転波間
に生じる位相差がゼロであつて変調に起因した位
相差のみが存在する時は、検出された信号が変調
周波数の2倍の周波数の成分をもつ。従つて、
Δφ=0の時にのみ存在するこの倍周波成分を検
出すれば、電線2を流れる電流Iにより発生した
フアラデー効果を完全に補償するための導体8を
流れる電流iの値を明確に測定することができ
る。個別素子から成る装置ではフアイバループ内
を伝播する光波の位相をレシプロ的に変調するこ
とも可能である。そのためには、圧電セラミツク
周囲に光フアイバを数回巻き付けることにより形
成し得、フアイバループ通過時間の2倍に等しい
変調期間をもつ位相変調器を使用すれば、前記の
倍周波成分の検出によりフアラデー効果を補償す
る電流iを得ることができる。 このような位相変調器を第3図に簡略に示し
た。 この位相変調器は圧電材料製の中空円筒体から
成り、該中空円筒体はその内外両面に夫々配置さ
れた2つの電極E1,E2により励磁して倍周波制
御信号Vcを受容する。該中空円筒体には干渉計
リングを構成する光フアイバ1の一端がきつく巻
装されている。信号Vcによつて生じる圧電材料
の変形は光フアイバ1に伝達され、光フアイバ1
内を互に逆方向に通過する光波の位相を周期的に
変調する効果をもたらす。光学的分離結合回路4
は別のタイプであつてよく、又は前述の米国特許
の第3図に関して説明した素子と同一のより一般
的な個別素子に代えてもよい。 しかしながら既述の如く、高圧線又は超高圧線
に流れる電流を測定する場合は単に前述の構造に
基づいて構成した測定装置を使用することはでき
ない。本発明の実施例はこのような用途に適した
装置の構造を提供する。 以後の説明は便宜上220kV又は400kV線に流れ
る電流の測定を想定して行なうが、本発明の装置
の実施例はこのような場合に従来の電流逓降変圧
器に代えて使用されるのである。 本発明の装置の実施例は第4図に示されている
如き4つの部材、即ち測定用のヘツド12、サポ
ート13、ベース14及び電子光学的ベイ15か
ら成つている。 (イ) ヘツド12は内部に後述の如く光フアイバ1
が巻き付けられる雄型円筒状部材122を有し
ている。電線2には第1図の如く光フアイバ1
が少くとも一巻き巻き付けられている。測定装
置のこの部分は電線2と同一の電位、即ちアー
ス電位より高い電位にある。 (ロ) サポート13は通常管状形又は接頭体形であ
り、ヘツドを支持し且つ光フアイバ1を保護し
ている。該サポート13は全長に亘つて穿孔さ
れた絶縁体か又は製造過程で中空状に形成され
たエンドセラミツク(end ceramic)で構成し
得る。 このサポート13は一端がヘツド12に設け
られた穴(123、第5図参照)に嵌合してお
り、構成法に応じこの絶縁材料から形成された
サポート13はヘツド12のみを支持するか又
は該ヘツド12を介して電線2の荷重の一部を
支持する。従つてその寸法は送電線に応じて決
定される。220又は400kVの送電線の場合、空
中絶縁間隔は夫々2.5及び4.5mである。 サポート13の長さはこれらの値より大きく
なければならず、一般に400kVの場合は約5m
である。より一般的には、サポート13の長さ
は該絶縁体の曲げ距離(bending distance)よ
り大きい値でなければならない。この曲げ距離
は絶縁体の幾何学的配列に応じて決定される。 (ハ) ベース14はアース電位に維持されており、
サポート13を支持すると共に導体8を内部に
収容し保護する。 該ベース14は任意の材料で任意の形状に構
成してよい。該ベース14は好ましくは、寄生
現象を生じ易い外部磁界に対してより良く減結
合せしめる磁性金属、例えばミユーメタルで製
造する。 (ニ) 電子光学的ベイ15はレーザ光源、電流発生
器、検出器、位相変調器、信号処理装置及び変
調信号発生器を収容し、光フアイバ1と導体8
とは可撓性ケーブル150に収容されている。
この電子光学的ベイ15は干渉計のオプチカル
コアと電気信号を処理し使用するための電子素
子とを保護する機能をもつ。 好ましい一変形例では、干渉計のオプチカルコ
アがベース14内に配置され、そのため導体8の
みを収容したケーブルによる接続も可能である。
また図面には示さなかつたが、電子光学的ベイ1
5をベース14と一体化することもできる。 第5図に一部断面で示されているヘツド12
は、夫々雌型円筒状部材120及び雄型円筒状部
材122から構成されている。端部121を備え
た雄型円筒状部材122の外周壁には光フアイバ
1(第5図には図示せず)が少くとも一巻き巻装
されている。雌型円筒状部材120はサポート1
3の一端と嵌合する穴123を有している。これ
ら雌型円筒状部材120、雄型円筒状部材122
のいずれにも軸方向路が形成されており、この軸
方向路はヘツド12に電線2の一つの部位を装着
し得るよう(第4図)両端124125まで貫通してい
る。 この雌型円筒状部材120を雄型円筒状部材1
22に装着した後は、これら雌型円筒状部材12
0、雄型円筒状部材122及び光フアイバ1を固
定すべくエポキシ樹脂の如き絶縁材を開口126
から充填する。雌型円筒状部材120、雄型円筒
状部材122もサポート13を同一タイプのセラ
ミツク材料の如き絶縁材料である。光フアイバ1
の巻きの直径、即ち雄型円筒状部材122の外周
壁の直径は光の通過を過度に減衰させず且つ伝播
光の偏光状態(円形)を極度に妨害しないような
値に決定する。 ヘツド12は絶縁破壊(コロナ効果)を生じ易
い電界の勾配を回避すべく曲率半径の大きい凸状
表面を有している。該ヘツド12は例えば第4図
及び第5図の如く、両端に半球体を1つずつ備え
た円筒体か又は電線2と合致する軸をもつトーラ
スの形状を有していてよい。 一変形例として、第6図の如く最初からバー2
0をヘツド12と一体的に具備しておき、これを
測定すべき電流Iが流れる送電線間に直列に接続
してもよい。第6図に、該バーの開口部200,
201にて示されている接続具はそのためのもの
である。この場合バー20はボルトで固定し得
る。 第7図にサポート13を断面図で示した。該サ
ポート13は例えば断面が円形であるような通路
130を備えており、この通路130内を光フア
イバ1が電線2の周囲に少くとも一巻きを形成す
べく少くとも一往復した状態で貫通している。該
サポート13は先端にフランジ131を有してお
り、これがヘツドの穴123(第5図)に嵌合す
る。 絶縁性及び環境に対する耐性が向上するよう、
サポート13の外側に一連のスカート132を備
えてもよい。 これらスカート132は漏洩路の長さを増大せ
しめ、先端が水滴状の部分133を有している。 同じ理由から、サポート13の内部には油又は
圧縮ガス、例えば六フツ化硫黄(SF6)などを充
填してもよい。この場合サポート13の長さは短
縮し得る。ガスを充填する場合この短縮率は約
1/10である。 この解決法は一見有利なように思えるが、ヘツ
ド12に対しても完全なシール性を保証する手段
を備えなければならない。穴、開口及び開口部は
全て密封する必要があり、そのため本発明の装置
の実施例の構造が複雑化し且つコストも増大する
ことになる。 サポート13の別の変形例(図示せず)として
光フアイバ1を絶縁材料管内に配置してよい。 これはヘツド12の場合の如く、軸方向通路内
部に充填されて光フアイバ1を密封しているエポ
キシ樹脂から成形し得る。 フアラデー効果を生じるには光フアイバ1を電
線2に一巻きするだけで十分である。これに反
し、偏光状態は光フアイバ1の全長に沿つて完壁
な状態に維持する必要があるにも拘らず、光フア
イバ1の長さをサポート13の長さの2倍に等し
い値にしない限りどんな光フアイバを使用しても
この偏光状態を完壁に維持することはできない。 本発明の実施例のように主導体即ち電線2と導
体8との間の距離が格別に大きい場合は特に難し
い。 この場合前述の式(1)及び(2)は夫々次のように示
される。 Δφ1=KmqI (1′) Δφ2=K′pni (2′) 式中K≠K′ 従つて本発明の有利な構想による好ましい変形
例ではこの寄生効果を消去すべく特別の措置がと
られる。 例えば偏光の変化に対し空間的手段を作用させ
ることにより偏光ドリフトを減少させるのであ
る。 そのために、そして好ましい方法として干渉計
の光フアイバは以下の巻装手順に従い配置する。 (イ) 干渉計のコアから出発し、 (ロ) サポート13の通路130を貫通してヘツド
12まで上昇させ、 (ハ) 光フアイバ1の一巻きを形成すべく電線2の
周り(雄型円筒状部材122の外周壁の周り)
を通過させ、 (ニ) ベース14まで降下し、 (ホ) 導体8にn回巻き付け、 (ヘ) (ロ)、(ハ)、(ニ)及び(ホ)をm回繰返し、 (ト) 再び干渉計のコアに戻す。 第1図の構造を使用する場合は干渉計コアから
の出発点が回路4の先端5になり、戻り点が先端
6になる。好ましい方法では、前述した如く、干
渉計コアを装置のベース14内に配置する。 第8図はm=3、n=2とした場合の巻装法を
簡略に示している。 電線2に測定すべき電硫Iが流れているときに
フアラデー効果によつて互いに逆方向に循環する
二つの光波の間に誘起される位相差をなくすため
の導体8に流す電流iを導体8に給電する電流発
生器(図示しない)、及び導体8に給電された電
流iの大きさに基づいて電線2に流れる電流Iの
大きさを測定する測定手段(図示しない)が導体
8に結合されている。導体8の電線の巻きがpで
れば、該変換器の縮分率(reduction factor)は
I/i=n・pとなる(mには依存しない)。 ゼロの変換器の感度はΔφ/ΔI=m・10-5Aに
従う。 厳密な意味での電流測定の外、本発明の装置の
実施例は過負荷に対する保護にも使用できる。こ
の場合は公知の簡単な電子回路を使用して強さが
所定の振幅値を越えた場合に信号を送出し、この
信号によつて安全装置を始動させる。 前述した本発明の装置の実施例ではサポート1
3が3つの機能を果たす。高電位領域からアース
電位領域(ベース14)までの情報路を保護し絶
縁すると共に、ヘツド内の実際の装置を機械的に
支持し且つ装置が自己支持型の場合はヘツド12
の両側に配置されたバーか又は電線2の部分を機
械的に支持するのである。 いずれの場合も電線2及びサポート13は例え
ば風など外界から有害な作用を受けるため、該サ
ポート13には種々の応力が加えられる。しかし
乍ら、主として光フアイバ1と該光フアイバ1が
巻装されている雄型円筒状部材122とを含むヘ
ツド12の有用素子は数グラムの重量でしかな
く、これにヘツド12のケーシングの多少の重量
が加わることもある程度に過ぎない。サポート1
3は実際の測定とは無関係の機能を果たさなけれ
ばならないため、かなりの重量と大きあ寸法とを
有する必要がある。 次に本発明の他の実施例について説明しよう。
この構想は前述の構造を全体的に保持し且つこの
構造によつて得られる利点を維持する一方で、残
りの欠点を、絶縁システムを大幅に簡略化しそれ
によつて該システムの大きさを縮小しコストを低
下させ且つ使用を簡単にすることにより除去する
ことを目的としている。 以下第9図及び第10図に基づき、本発明の範
囲内に含まれる種々の変形例を詳細に説明する。 第9図は本発明の測定装置の変形例の全体図で
ある。前述の如く、この装置は電子光学的ベイ1
5がベース14内に組込まれているか否かによつ
て3つ乃至4つの部材を含んでいる。ベース14
は第4図のベースと同種ではあるが、後述の如
く、大きさをかなり縮小し得る。この場合ベース
は重量・体積共に大きいサポート13′を支持す
る必要がないからである。 第4図に示した実施例との主な相違は、第4図
では剛性のサポートが使用されているのに対しこ
こではエラストマなどを材料とした管状壁をもつ
サポート13′を使用することにある。この壁面
は場合により誘電材料製フアイバで補強してもよ
い。該補強フアイバはガラスフアイバ、シリカフ
アイバ、プラスチツクフアイバ、又はこれらフア
イバを組合わせたもので構成し得る。このサポー
ト13′は光フアイバを一往復貫通させて構成し
た光波の通路を保護するが、この場合該サポート
13′の内部通路によつて形成された空洞部には
絶縁材料を充填する方が好ましい。この絶縁材料
は六フツ化硫黄(SF6)の如きガス、従来のゲル
状絶縁オイルの如き液体、例えば絶縁グリース或
いはシリコーンゲル、又は他のエラストマもしく
はゴムの如き弾性固体であつてよい。 このような充填により、ゲル又は弾性固体状の
絶縁材料の場合は光フアイバ1がより良く固定さ
れ、いずれの材料を使用した場合でも絶縁性が向
上するという利点が得られる。 より好ましくはサポート13′に所謂「水滴状
の丸みを帯びた」形状をもつスカート130′を
具備する。このスカート130′はサポート製造
時に同時に形成してもよいし又は後で付け加えて
もよい。 その材料としてはサポート13′と同一のエラ
ストマか又は磁器の如き別の絶縁材料を使用し得
る。これらスカート130′の機能は漏洩路の長
さを増大し且つ雨などの不利な条件下でも必要な
絶縁性を確保することにある。該スカート13
0′はサポート13′の全長又は一部に取り付けて
よく、配分は均等でも不均等でもよい。後者の場
合は第9図の如く、送電線と同一の電位にあるヘ
ツド12の近傍に最も密集するよう配置する。 前述の構成は更に改良し得る。即ち、別個のス
カートを具備する代りに、第11図の如く単一の
スカート1300をサポート13′に螺旋状に装
着するのである。この場合も外縁は「水滴」形状
を有し得る。このアンブリは押出し(extruding)
の如き単一作業によつて容易に製造することがで
きる。 サポート13′は第9図の如くカラー部材14
0でベース14に接続されている。特定実施例で
は送電用の電線2の高さが5mの場合サポート1
3′の長さを約8mにしてよい。 サポート13′は可撓性であるため電線2の動
きに適応しこれを抑制し得る。またベース14は
装置使用者所望の任意の地点に配置し得、電線2
の下に配置する必要は最早ない。唯一の強制事項
はベースと送電線との間の距離を空中絶縁間隔よ
り大きい値にしなければならないことである。 ヘツド12は第4図のヘツドと同一タイプであ
つてよいが、本実施例の構成に従えば該ヘツドの
構造を改良すると共に重量及び大きさを縮小する
こともできる。 好ましい変形例として、ヘツド12は第10図
に断面図で示されているように極めて短かい導体
バー1200を備えている。このバー1200は
ヘツド12の他の素子を担持する中央部1210
に例えば環状断面を有しており、この中央部の長
さが通常約50mm、直径125mmである。該中央部に
は2つの平たい接続部1201,1202が続い
ており、これら接続部は電線2の上流端及び下流
端の対応部210及び220(第9図)に夫々ボ
ルトで固定される。該接続部1201及び120
2にはボルト止めに使用されるねじ山付きロツド
を受容するための穴が形成されている。これら穴
の数及び直径は接続すべき電線の物理的に特性に
応じて決定される。 バー1200は絶縁材料(エポキシ樹脂又はポ
リテトラフルオロエチレンなど)又は非絶縁材料
製の互いに係合し合う環状部材1203、リング
状部材1206を支持している。環状部材120
3は測定すべき電流Iが流れる電線を囲繞してい
る。即ち環状部材1203は第10図のごとくバ
ー1200の周囲に環状部材1203を介して光
フアイバ1を巻装するための環状溝1204を備
えている。 リング状部材1206は可撓性壁面をもつサポ
ート13′と環状溝1204とを接続する半径方
向路1207を備えている。該路1207を外部
に連通する開口部にはフランジ1208が備えら
れており、このフランジ1208にサポート1
3′の一端が嵌装され、第10図に示されている
カラー状部材1209で固定される。 このように前記のアセンブリは次の3機能、光
フアイバ1の巻装用心軸としての機能、あらゆる
機械的損傷と天候とに対する光フアイバ1の保護
機能、及びサポート13′用の接続ポイントの供
給機能を果たす。 尚、環状部材1203、リング状部材1206
の接合にはボルト止め、溶着、粘着など任意の適
切な手段を使用する。 環状溝1204にサポート13に関して説明し
た方法で絶縁材料を充填する。 第10図にはヘツド12の主要素子をより簡略
化して示すべくバー1200周囲の光フアイバ1
の巻きを二巻だけ示したが、この巻き数は勿論任
意であつてよい。 別の変形例(図示せず)として、ヘツドは光フ
アイバ1を巻装するための環状溝1204を備え
た環状部材1203の如き単一の部材で構成して
もよい。この場合ヘツドは、特に環状溝1204
に絶縁材を充填することにより、成型で仕上げ
る。この絶縁材は環状部材1203の構成材料と
同一であつてよい。好ましくは、光フアイバ1の
巻き及び導体8を第8図の如く構成する。 以上説明したきた構成法により電流測定装置の
コスト及び総体的寸法はかなり縮減したが、高圧
電力が通常は多相、特に三相交流として供給され
ることが多い。3相交流を送電する種々の高圧線
間の間隔が広いため、通常は各相の数と同数の測
定装置を使用しなければならないが、本発明の実
施例ではこれらの測定装置を1つにまとめること
によつてコストダウンを図ることができる。 第12図はベース14を1つにした場合の実施
例を示している(第4図の如く電子光学的ベイ1
5がベース14から分離している場合は、所望で
あれば、このように1つにし得る)。このような
構造を可能にするのは特に可撓性管状部材の使用
である。 第12図は、任意の符号a,b及びcで表わさ
れる電流に対応する3つの高圧ケーブル2−a,
2−b,2−cを使用した三相交流送電を示して
いる。これら3ケーブル上では第12図の如く互
に全く同等のバーが第9図及び第10図の実施例
と同様に測定用のヘツド12−a,12−b及び
12−cに直列に接続されている。 これらヘツドと単一ボツクス状のベース14と
の間は3つの全く同じ可撓性管状絶縁部材からな
るサポート13′−a,13′−b及び13′−c
で夫々構成されている。このような構成配置にす
れば、各々が3つのヘツド12−a,12−b,
12−cのいずれか1つに対応する3つの干渉計
から送出される信号の処理に必要な電子回路(図
示せず)の外、電力供給回路特に各干渉計の導体
号8をも1つにまとめることができ、従つて各干
渉計に1つずつ対応する3つの電流が単一供給源
から簡単に得られる。 しかし乍ら、第13図の如く光学的分離結合回
路を1つにすれば該装置は更に小型化し得る(第
13図では導体は図示されていない)。 そのためには、同一基板上に少くとも4つの光
学的分離結合回路が配置された回路を第1図の光
学的分離結合回路4に代えて使用する。この光学
的分離結合回路は各々が、第12図のヘツド12
−a乃至12−cに夫々通された光フアイバで構
成されている干渉計の1つに対応する。使用し得
る回路のタイプは多岐に亘るが、好ましくは1981
年10月10日付け米国特許出願No.307933号(仏国特
許出願No.24992116号に対応)の明細書に従い形成
されたものを使用する。 この明細書の第2図及び第6図に詳細に示され
ているように、この光学的分離結合回路4はニオ
ブ酸リチウム(LiNbO3)シート又はタンタル酸
リチウム(LiTaO3)シートの如き基板にモノモ
ードライトガイド(monomodelight guides)を
金属イオン(夫々タンタルとニオブとの)の拡散
により形成することによつて得られる。ここで考
案されている用途に使用する場合は各回路に少な
くとも5つの分岐、即ち2つの入力分岐と2つの
出力分岐と金属被膜で覆われた中央分岐とを備
え、2つのYを頭部が互に逆になるよう接合した
形状のシステムを形成する。 更に、第1図の変調器41と同じ位相変調器を
出力分岐の少くとも一方に具備する。 好ましい実施例では各回路毎に、1980年12月5
日付米国特許出願No.213216号(仏国特許出願No.
2471583号に対応)による2つの対称形変調器が
対応する。この変調器は前記米国特許出願No.
213216号の第15図に詳細に示されている。 第13図は光学的分離結合回路64(第1図の
回路4に対応する)を形成する4つのカプラ64
0乃至643の特定構造を示している。各カプラ
には2つの変調器が、夫々6400−6401,
6410−6411,6420−6421及び6
430−6431の如く対応しており、2つの隣
接カプラ毎に夫々6432及び6433で示され
た共通入力分岐が備えられている。このような構
成は2つのカプラに従つて2つの干渉計への光エ
ネルギ供給を容易にする。但、必ずしもこれに従
う必要はない。三相交流の測定時にもカプラ64
3は有効であり、別の目的に使用してもよいし又
は使用せずに保留しておいてもよい。 2つの共通分岐6432及び6433は2つの
光フアイバf1及びf2を介して一方はレーザ光源6
3の前方面、他方はその後方面にと接続されてい
る。周知の如くこの種のオプトエレクトロニクス
素子は両面から光を発するからである。 各光学的分離結合回路の2つの出力分岐は、対
応干渉計を構成する光フアイバの先端に接続され
ている。これら光フアイバは夫々1−a,1−b
及び1−cで示されており、測定すべき電流が流
れる導体(第13図の2−a,2−b,2−c)
に少くとも一巻き巻装されている。 最後に第1図の光検出器7と同じ機能を果たす
光検出器7−a,7−b,7−cを備えれば該ア
センブリは完成する。 他の必要な電気回路は第1図の実施例の場合と
同一である。 これらの回路は少なくとも3回反復する必要が
あり、より一般的には異なる位相の数がxであれ
ばx回反復する。変調信号発生器11だけは多少
変形してある。何故なら周波数が等しく位相が反
対の2つの制御信号を2つの対応変調器、即ち第
1干渉計(光フアイバ1−a)の場合であれば変
調器6400及び6401に供給しなければなら
ないからである。 本発明は以上の実施例に限定されることはな
く、単相、多相、交流、直流を問わず高圧線によ
り送電される電流の測定に使用し得る。表に実
施例の諸元の数値を示す。
【表】
第1図から第3図は一般的な技術による測定干
渉計の説明図、第4図は本発明の測定装置の実施
例の説明図、第5図から第8図は第4図の装置で
使用する特定素子の詳細説明図、第9図及び第1
0図は本発明の装置の他の実施例の説明図、第1
1図はサポートの説明図、第12図及び第13図
は本発明の装置の実施例を多相交流の測定に使用
した場合の説明図である。 1……光フアイバ、2……電線、8……導体、
3,63……レーザ光源、4,64……光学的分
離結合回路、5,6……光フアイバ端、7……光
検出器、9……電流発生器、10……信号処理装
置、41……位相変調器、11……変調信号発生
器、12……ヘツド、13……サポート、14…
…ベース、15……電子光学的ベイ。
渉計の説明図、第4図は本発明の測定装置の実施
例の説明図、第5図から第8図は第4図の装置で
使用する特定素子の詳細説明図、第9図及び第1
0図は本発明の装置の他の実施例の説明図、第1
1図はサポートの説明図、第12図及び第13図
は本発明の装置の実施例を多相交流の測定に使用
した場合の説明図である。 1……光フアイバ、2……電線、8……導体、
3,63……レーザ光源、4,64……光学的分
離結合回路、5,6……光フアイバ端、7……光
検出器、9……電流発生器、10……信号処理装
置、41……位相変調器、11……変調信号発生
器、12……ヘツド、13……サポート、14…
…ベース、15……電子光学的ベイ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電線2の一つの部位の外表面を囲繞するよう
に配置された絶縁材料製の雄型円筒状部材12
2、前記雄型円筒状部材の外周壁を囲繞するよう
に前記雄型円筒状部材に装着された絶縁材料製の
雌型円筒状部材120、及び該雌型円筒状部材の
周側壁に設けられた穴123を備えたヘツド12
と、前記ヘツドを支持すべく一端が前記ヘツドの
前記穴に嵌合されており移動しないように配設さ
れた絶縁材料製のサポート13と、前記サポート
の他端から前記サポートの内側及び前記ヘツドの
前記穴を介して前記雄型円筒状部材の前記外周壁
と前記雌型円筒状部材の前記周側壁の内側との間
へ延伸し、前記雄型円筒状部材の前記外周壁のま
わりに少なくとも1つの巻を形成し、前記ヘツド
の前記穴及び前記サポートの前記内側を介して前
記サポートの前記他端へ延伸すべく前記ヘツド及
び前記サポートの内側に配設された光フアイバ1
と、前記光フアイバに互いに逆方向に循環する二
つの光波を供給すべく前記光フアイバの両端に結
合されたレーザ光源と、前記光フアイバの両端の
近傍の前記光フアイバの外表面のまわりに巻を形
成している導体8と、前記電線に測定すべき電流
が流れているときにフアラデー効果によつて互い
に逆方向に循環する前記二つの光波の間に誘起さ
れる位相差をなくす他の電流を前記導体に給電す
る電流発生器と、前記導体に給電された前記他の
電流の大きさに基づいて前記電線に流れる電流の
大きさを測定する測定手段とを含み、前記雄型円
筒状部材の前記外周壁と前記雌型円筒状部材の前
記周側壁の内側との間には前記光フアイバを固定
すべく絶縁材が充填されている、電線を流れる電
流の大きさを測定する装置。 2 前記雄型円筒状部材及び前記雌型円筒状部材
は前記電線の一つの部位に関して同軸的に配置さ
れている特許請求の範囲第1項に記載の装置。 3 前記雄型円筒状部材及び前記雌型円筒状部材
の夫々の端部は半球状に形成されている特許請求
の範囲第1項又は第2項に記載の装置。 4 前記サポートは側壁の外表面のまわりに螺旋
状に配置された単一の絶縁材料製のスカートを備
えており前記絶縁材料製スカートの外形が水滴状
に丸みを帯びている特許請求の範囲第1項から第
3項のいずれか一項に記載の装置。 5 前記サポートの内側には油及び加圧された六
フツ化硫黄のいずれか一方が充填されている特許
請求の範囲第1項から第4項のいずれか一項に記
載の装置。 6 前記光フアイバは前記雄型円筒状部材の前記
外周壁のまわりに複数回巻かれるとともに前記導
体が前記光フアイバの前記外表面のまわりに複数
回巻かれている特許請求の範囲第1項から第5項
のいずれか一項に記載の装置。 7 電線2の一つの部位の外表面を囲繞するよう
に配置された絶縁材料製の環状部材1203、該
環状部材の外周壁に設けられた環状溝1204、
前記環状部材の外周壁を囲繞するように配置され
た絶縁材料製のリング状部材1206、及び該リ
ング状部材の周壁に前記環状溝と連通するように
設けられた開口部を有するヘツド12と、前記ヘ
ツドを支持すべく一端が前記ヘツドの前記開口部
に嵌装されており移動しないように配設された絶
縁材料製のサポート13′と、前記サポートの他
端から前記サポートの内側及び前記ヘツドの前記
開口部を介して前記ヘツドの前記環状溝へ延伸
し、前記環状溝を規定する前記環状部材の外周壁
のまわりに少なくとも1つの巻を形成し、前記ヘ
ツドの前記開口部及び前記サポートの前記内側を
介して前記サポートの前記他端へ延伸すべく前記
ヘツド及び前記サポートの内側に配設された光フ
アイバ1と、前記光フアイバに互いに逆方向に循
環する二つの光波を供給すべく前記光フアイバの
両端に結合されたレーザ光源と、前記光フアイバ
の両端の近傍の前記光フアイバの外表面のまわり
に巻を形成している導体8と、前記電線に測定す
べき電流が流れているときにフアラデー効果によ
つて互いに逆方向に循環する前記二つの光波の間
に誘起される位相差をなくす他の電流を前記導体
に給電する電流発生器と、前記導体に給電された
前記他の電流の大きさに基づいて前記電線に流れ
る電流の大きさを測定する測定手段とを含み、前
記環状部材の前記環状溝には前記光フアイバを固
定するように絶縁材が充填されている、電線を流
れる電流の大きさを測定する装置。 8 前記環状部材及び前記リング状部材は前記電
線の一つ部位に関して同軸的に配置されている特
許請求の範囲第7項に記載の装置。 9 前記サポートはエラストマ製である特許請求
の範囲第7項又は第8項に記載の装置。 10 前記サポートの壁面は誘電材料フアイバを
含む部材により補強されている特許請求の範囲第
7項から第9項のいずれか一項に記載の装置。 11 前記サポートは側壁の外表面のまわりに螺
旋状に配置された絶縁材料製スカートを備えてお
り前記絶縁材料製スカートの外形が水滴状に丸み
を帯びている特許請求の範囲第7項から第10項
のいずれか一項に記載の装置。 12 前記絶縁材料製スカートは磁器及びエラス
トマのいずれか一方で形成されている特許請求の
範囲第第11項に記載の装置。 13 前記サポートの内側には絶縁グリース、シ
リコンゲル、弾性固体、及び加圧された六フツ化
硫黄のうちのいずれか一つが充填されている特許
請求の範囲第7項から第12項のいずれか一項に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8204222A FR2523312A1 (fr) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | Dispositif interferometrique de mesure de courant electrique a fibre optique |
FR8204222 | 1982-03-12 | ||
FR8208482 | 1982-05-14 |
Publications (2)
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DE2433432C2 (de) * | 1974-07-11 | 1976-08-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Magnetooptischer HochspannungsstrommeBwandler |
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Patent Citations (2)
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