JPH06118118A - Ｏｐｇｗを利用する送電線の故障点標定方法 - Google Patents
Ｏｐｇｗを利用する送電線の故障点標定方法Info
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- JPH06118118A JPH06118118A JP26728092A JP26728092A JPH06118118A JP H06118118 A JPH06118118 A JP H06118118A JP 26728092 A JP26728092 A JP 26728092A JP 26728092 A JP26728092 A JP 26728092A JP H06118118 A JPH06118118 A JP H06118118A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 保守点検が不要で、リアルタイムでの測定が
可能な故障点標定方法の提供。 【構成】 標定方法では、鉄塔10に架設されているOPGW
12に複数の電流センサ14 1 〜14n が設置される。センサ
は、OPGWの内部に収納されている２本の光ファイバ16間
に並列接続され、ファイバには、変電所側の標定装置18
が接続され、装置は、鋸歯状波を発生させる発振器20
と、FM変調光を発する挟スペクトルLD22と、光カプラ24
と光アンプ26とを有し、アンプで増幅されたFM変調光が
ファイバの一端側に供給される。装置の受信側は、光フ
ァイバの端部と、カプラから分岐された光路とが接続さ
れ、FM変調光と高周波電流で強度変調されたFM変調光と
が合成される光合成器28と、合成された変調光を電気信
号に変換するPD30とを有している。PDの出力側には、変
換後の信号から所定の周波数帯のみを通過させるフィル
タと、２乗回路と、除算回路と、A/D 変換回路とを直列
接続したものが複数個並列接続され、A/D 変換回路は、
ｃｐｕに入力されている。
可能な故障点標定方法の提供。 【構成】 標定方法では、鉄塔10に架設されているOPGW
12に複数の電流センサ14 1 〜14n が設置される。センサ
は、OPGWの内部に収納されている２本の光ファイバ16間
に並列接続され、ファイバには、変電所側の標定装置18
が接続され、装置は、鋸歯状波を発生させる発振器20
と、FM変調光を発する挟スペクトルLD22と、光カプラ24
と光アンプ26とを有し、アンプで増幅されたFM変調光が
ファイバの一端側に供給される。装置の受信側は、光フ
ァイバの端部と、カプラから分岐された光路とが接続さ
れ、FM変調光と高周波電流で強度変調されたFM変調光と
が合成される光合成器28と、合成された変調光を電気信
号に変換するPD30とを有している。PDの出力側には、変
換後の信号から所定の周波数帯のみを通過させるフィル
タと、２乗回路と、除算回路と、A/D 変換回路とを直列
接続したものが複数個並列接続され、A/D 変換回路は、
ｃｐｕに入力されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、送電線の故障点標定
方法に関し、特に、送電鉄塔に架設されたＯＰＧＷを利
用する故障点の標定方法に関するものである。
方法に関し、特に、送電鉄塔に架設されたＯＰＧＷを利
用する故障点の標定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】送電線における短絡，地絡および雷害な
どの故障点の標定方法としては、従来から各種の方法が
提案されている。この種の故障点標定方法においては、
近時、送電鉄塔間に架設されているＯＰＧＷを利用する
方法が注目されている。このＯＰＧＷを利用する標定方
法では、中空状のグランドワイヤと、その内部に収納さ
れた複数本の光ファイバから構成されているＯＰＧＷに
おいて、光ファイバを利用して信号の伝送を行うので、
伝送信号が電磁雑音の影響を受けないことや、遠方への
信号伝送が可能になるなどの利点がある。
どの故障点の標定方法としては、従来から各種の方法が
提案されている。この種の故障点標定方法においては、
近時、送電鉄塔間に架設されているＯＰＧＷを利用する
方法が注目されている。このＯＰＧＷを利用する標定方
法では、中空状のグランドワイヤと、その内部に収納さ
れた複数本の光ファイバから構成されているＯＰＧＷに
おいて、光ファイバを利用して信号の伝送を行うので、
伝送信号が電磁雑音の影響を受けないことや、遠方への
信号伝送が可能になるなどの利点がある。
【０００３】ところで、このようなＯＰＧＷを利用する
送電線の故障点標定方法としては、例えば、技術資料
「ＯＨＭ」（1987年10月号, pp4 〜6)に２つの異なった
構成例が示されている。この技術資料に示されている２
つの標定方法では、架空地線には電力線からの誘導によ
り常時電流が流れているが、電力線に地絡や短絡故障が
発生すると、故障電流の分流や誘導電流が架空地線に流
れ、定常状態と異なった電流分布になるので、この電流
分布の変化をセンサで検知することにより故障点を標定
する。
送電線の故障点標定方法としては、例えば、技術資料
「ＯＨＭ」（1987年10月号, pp4 〜6)に２つの異なった
構成例が示されている。この技術資料に示されている２
つの標定方法では、架空地線には電力線からの誘導によ
り常時電流が流れているが、電力線に地絡や短絡故障が
発生すると、故障電流の分流や誘導電流が架空地線に流
れ、定常状態と異なった電流分布になるので、この電流
分布の変化をセンサで検知することにより故障点を標定
する。
【０００４】この技術資料に示されている具体的な構成
は、いずれも捲線形ＣＴと発光ダイオードとを組み合わ
せたセンサを各送電鉄塔に設置する方法であって、第１
の構成例では、センサの発光ダイオードで発生した光信
号が、ＯＰＧＷを経由して複数の鉄塔に対して１つ設置
されている光伝送装置に送られ、この光伝送装置で故障
点を判断して、その情報がＯＰＧＷを経由して変電所に
設置されている中央処理部に送くられ、中央処理部でそ
の内容を表示記録する。
は、いずれも捲線形ＣＴと発光ダイオードとを組み合わ
せたセンサを各送電鉄塔に設置する方法であって、第１
の構成例では、センサの発光ダイオードで発生した光信
号が、ＯＰＧＷを経由して複数の鉄塔に対して１つ設置
されている光伝送装置に送られ、この光伝送装置で故障
点を判断して、その情報がＯＰＧＷを経由して変電所に
設置されている中央処理部に送くられ、中央処理部でそ
の内容を表示記録する。
【０００５】また、第２の構成例では、故障点の評定を
鉄塔に設置した光伝送装置では行わず、各鉄塔に設置し
たセンサからの電流情報を伝送装置でディジタル信号に
変換した後に、その信号をＯＰＧＷを経由して変電所の
中央処理部に送り、中央処理部で故障点の評定を行う。
このような標定方法では、送電鉄塔に設置する伝送装置
に電源を必要とするので、太陽電池パネルおよび蓄電池
を鉄塔に設置して、この太陽電池パネルおよび蓄電池か
ら必要な電源が供給される。
鉄塔に設置した光伝送装置では行わず、各鉄塔に設置し
たセンサからの電流情報を伝送装置でディジタル信号に
変換した後に、その信号をＯＰＧＷを経由して変電所の
中央処理部に送り、中央処理部で故障点の評定を行う。
このような標定方法では、送電鉄塔に設置する伝送装置
に電源を必要とするので、太陽電池パネルおよび蓄電池
を鉄塔に設置して、この太陽電池パネルおよび蓄電池か
ら必要な電源が供給される。
【０００６】しかしながら、このような従来のＯＰＧＷ
を利用する故障点の標定方法には、以下に説明する技術
的課題が指摘されていた。
を利用する故障点の標定方法には、以下に説明する技術
的課題が指摘されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記技術資
料に示されている標定方法では、鉄塔数基毎に伝送装置
と電源とを設置しているが、送電鉄塔が殆ど交通手段の
ない不便な山間に設置されていることもあって、これら
の装置類の保守点検が極めて困難な状況になってしま
う。また、太陽電池パネルおよび蓄電池から電源を供給
する構成では、これらの荷重についての対策として、鉄
塔部材の補強などが必要になる。さらに、伝送装置に
は、高い信頼性が要求されることから、高価なものとな
ってしまうことも問題がある。つまり、伝送装置が高価
になると、経済的な面から多数の伝送装置を設置するこ
とができなくなり、その結果、センサの設置間隔が長く
なって、測定精度が低下することになる。
料に示されている標定方法では、鉄塔数基毎に伝送装置
と電源とを設置しているが、送電鉄塔が殆ど交通手段の
ない不便な山間に設置されていることもあって、これら
の装置類の保守点検が極めて困難な状況になってしま
う。また、太陽電池パネルおよび蓄電池から電源を供給
する構成では、これらの荷重についての対策として、鉄
塔部材の補強などが必要になる。さらに、伝送装置に
は、高い信頼性が要求されることから、高価なものとな
ってしまうことも問題がある。つまり、伝送装置が高価
になると、経済的な面から多数の伝送装置を設置するこ
とができなくなり、その結果、センサの設置間隔が長く
なって、測定精度が低下することになる。
【０００８】この発明は、以上のような従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
鉄塔に設置するセンサが小型，軽量で、かつ、電源を必
要としないことから、保守点検が殆ど必要でなく、簡易
に設置可能であるから、センサ設置間隔を短縮でき、標
定精度が向上し、しかも、リアルタイムでの連続的な測
定が可能なＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法
を提供することにある。
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
鉄塔に設置するセンサが小型，軽量で、かつ、電源を必
要としないことから、保守点検が殆ど必要でなく、簡易
に設置可能であるから、センサ設置間隔を短縮でき、標
定精度が向上し、しかも、リアルタイムでの連続的な測
定が可能なＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、送電鉄塔間に架設されたＯＰＧＷに所定
の間隔をおいて複数の電流センサを設置し、前記ＯＰＧ
Ｗの一端から周波数変調したコヒーレント光を供給し、
前記電流センサで検知される雷サージなどの高周波電
流、または、送電線故障によりグランドワイヤに流れる
商用周波数の故障電流で前記コヒーレント光を強度変調
し、この強度変調されたコヒーレント光から前記高周波
電流・故障電流を検波して、この検波された前記高周波
電流・故障電流の前記各電流センサでの発生時間差，波
高値，位相，電流分布などの各電流センサ情報から故障
点，故障種別を判定することを特徴とする。
め、本発明は、送電鉄塔間に架設されたＯＰＧＷに所定
の間隔をおいて複数の電流センサを設置し、前記ＯＰＧ
Ｗの一端から周波数変調したコヒーレント光を供給し、
前記電流センサで検知される雷サージなどの高周波電
流、または、送電線故障によりグランドワイヤに流れる
商用周波数の故障電流で前記コヒーレント光を強度変調
し、この強度変調されたコヒーレント光から前記高周波
電流・故障電流を検波して、この検波された前記高周波
電流・故障電流の前記各電流センサでの発生時間差，波
高値，位相，電流分布などの各電流センサ情報から故障
点，故障種別を判定することを特徴とする。
【００１０】前記検波は、前記電流センサからの強度変
調されたコヒーレント光を局部発振光と合成することに
より行うことができる。また、前記検波は、前記電流セ
ンサからの強度変調されたコヒーレント光を局部発振光
と合成する第一の光路と、前記局部発振光の一部を増幅
して、所定の時間間隔だけ遅延させたのちに前記電流セ
ンサからの強度変調されたコヒーレント光と合成する第
二の光路とにより行うことができる。
調されたコヒーレント光を局部発振光と合成することに
より行うことができる。また、前記検波は、前記電流セ
ンサからの強度変調されたコヒーレント光を局部発振光
と合成する第一の光路と、前記局部発振光の一部を増幅
して、所定の時間間隔だけ遅延させたのちに前記電流セ
ンサからの強度変調されたコヒーレント光と合成する第
二の光路とにより行うことができる。
【００１１】さらに、前記電流センサは、前記ＯＰＧＷ
の一対の光ファイバ間に並列接続され、グランドワイヤ
に流れる電流の磁界により偏光面が回転するファラデー
回転子と、このファラデー回転子の一端側に配置され、
入射する光を直交する２方向の成分に分離して、前記フ
ァラデー回転子に供給する第１偏光ビームスプリッタユ
ニットと、前記ファラデー回転子を通過した後に前記２
方向の成分を合成する第２偏光ビームスプリッタユニッ
トとを有し、前記第２偏光ビームスプリッタの偏光軸を
前記第１ビームスプリッタの偏光軸に対してπ／４変移
させる構成を採用することができる。
の一対の光ファイバ間に並列接続され、グランドワイヤ
に流れる電流の磁界により偏光面が回転するファラデー
回転子と、このファラデー回転子の一端側に配置され、
入射する光を直交する２方向の成分に分離して、前記フ
ァラデー回転子に供給する第１偏光ビームスプリッタユ
ニットと、前記ファラデー回転子を通過した後に前記２
方向の成分を合成する第２偏光ビームスプリッタユニッ
トとを有し、前記第２偏光ビームスプリッタの偏光軸を
前記第１ビームスプリッタの偏光軸に対してπ／４変移
させる構成を採用することができる。
【００１２】またさらに、前記電流センサは、前記ＯＰ
ＧＷの１つの光ファイバに接続され、グランドワイヤに
流れる電流の磁界により偏光面が回転する主ファラデー
回転子と、この主ファラデー回転子の一端側に配置さ
れ、入射する光を直交する２方向の成分に分離して、前
記主ファラデー回転子に供給する偏光ビームスプリッタ
および反射プリズムと、前記主ファラデー回転子の他端
側に配置され、分離された２方向の成分に常時所定のフ
ァラテー回転角を与える一対の副ファラデー回転子と、
これらの各副ファラデー回転子の後端に蒸着された反射
ミラーとで構成することができる。
ＧＷの１つの光ファイバに接続され、グランドワイヤに
流れる電流の磁界により偏光面が回転する主ファラデー
回転子と、この主ファラデー回転子の一端側に配置さ
れ、入射する光を直交する２方向の成分に分離して、前
記主ファラデー回転子に供給する偏光ビームスプリッタ
および反射プリズムと、前記主ファラデー回転子の他端
側に配置され、分離された２方向の成分に常時所定のフ
ァラテー回転角を与える一対の副ファラデー回転子と、
これらの各副ファラデー回転子の後端に蒸着された反射
ミラーとで構成することができる。
【００１３】
【作用】上記構成のＯＰＧＷを利用する送電線の故障点
標定方法によれば、送電鉄塔間に架設されたＯＰＧＷに
所定の間隔をおいて複数の電流センサを設置し、このＯ
ＰＧＷの一端から周波数変調したコヒーレント光を供給
することにより、強度変調されたコヒーレント光から故
障点の判定が行われるので、送電鉄塔に電源装置を設け
る必要がなくなる。
標定方法によれば、送電鉄塔間に架設されたＯＰＧＷに
所定の間隔をおいて複数の電流センサを設置し、このＯ
ＰＧＷの一端から周波数変調したコヒーレント光を供給
することにより、強度変調されたコヒーレント光から故
障点の判定が行われるので、送電鉄塔に電源装置を設け
る必要がなくなる。
【００１４】また、請求項２の構成によれば、この構成
がいわゆる自己光ホモダイン検波方法なので、Ｓ／Ｎ比
が大きくなり、測定感度が向上する。さらに、請求項３
の構成によれば、高周波電流を検波する際の周波数差が
低減されるので、ホモダイン検波方法で測定困難な状態
を除去することができる。また、請求項４の構成によれ
ば、ＯＰＧＷを伝送する光の偏波面を保存しなくても、
入力光の偏光状態に依らずに電流測定が可能になる。ま
た、請求項５の構成によれば、ＯＰＧＷ中の１本の光フ
ァイバを用いることにより測定が可能になる。
がいわゆる自己光ホモダイン検波方法なので、Ｓ／Ｎ比
が大きくなり、測定感度が向上する。さらに、請求項３
の構成によれば、高周波電流を検波する際の周波数差が
低減されるので、ホモダイン検波方法で測定困難な状態
を除去することができる。また、請求項４の構成によれ
ば、ＯＰＧＷを伝送する光の偏波面を保存しなくても、
入力光の偏光状態に依らずに電流測定が可能になる。ま
た、請求項５の構成によれば、ＯＰＧＷ中の１本の光フ
ァイバを用いることにより測定が可能になる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照にして詳細に説明する。図１から図１０は、本発
明にかかるＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法
の第１実施例を示している。同図に示す標定方法は、図
１にその全体構成を示すように、送電鉄塔１０の上端に
架設されているＯＰＧＷ１２に所定の間隔をおいて複数
の電流センサ１４1 〜１４n が設置される。
を参照にして詳細に説明する。図１から図１０は、本発
明にかかるＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法
の第１実施例を示している。同図に示す標定方法は、図
１にその全体構成を示すように、送電鉄塔１０の上端に
架設されているＯＰＧＷ１２に所定の間隔をおいて複数
の電流センサ１４1 〜１４n が設置される。
【００１６】電流センサ１４1 〜１４n は、ＯＰＧＷ１
２の内部に収納されている２本の光ファイバ１６間に光
カプラを介して並列接続されており、光ファイバ１６の
両端には、変電所側に設置されている標定装置１８が接
続される。本実施例の標定装置１８は、光ファイバ１６
に光信号を供給する側と、光ファイバ１６から光信号を
受信する側とから構成されている。
２の内部に収納されている２本の光ファイバ１６間に光
カプラを介して並列接続されており、光ファイバ１６の
両端には、変電所側に設置されている標定装置１８が接
続される。本実施例の標定装置１８は、光ファイバ１６
に光信号を供給する側と、光ファイバ１６から光信号を
受信する側とから構成されている。
【００１７】標定装置１８の光信号供給側は、鋸歯状波
ないしは三角波を発生させる発振器２０と、この発振器
２０の出力側に接続され、発振器２０で直接的に周波数
変調されたコヒーレント光（以下、ＦＭ変調光と称す
る）を発射する挟スペクトルレーザダイオード（ＬＤ）
２２と、このＬＤ２２の出力側に接続された光カプラ２
４と、光カプラ２４で分岐された一方のＦＭ変調光が入
力される光アンプ２６とを有しており、光アンプ２６で
増幅されたＦＭ変調光が光ファイバ１６の一端側に供給
される。
ないしは三角波を発生させる発振器２０と、この発振器
２０の出力側に接続され、発振器２０で直接的に周波数
変調されたコヒーレント光（以下、ＦＭ変調光と称す
る）を発射する挟スペクトルレーザダイオード（ＬＤ）
２２と、このＬＤ２２の出力側に接続された光カプラ２
４と、光カプラ２４で分岐された一方のＦＭ変調光が入
力される光アンプ２６とを有しており、光アンプ２６で
増幅されたＦＭ変調光が光ファイバ１６の一端側に供給
される。
【００１８】一方、標定装置１８の光信号受信側は、光
ファイバ１６の端部と、供給側の光カプラ２４から分岐
された光路とが接続され、ＦＭ変調光と電流センサ１４
1 〜１４n で検知されるサージ電流などの高周波電流で
強度変調されたＦＭ変調光とが合成される光合成器２８
と、光合成器２８で合成されたＦＭ変調光を電気信号に
変換するホトダイオード（ＰＤ）３０とを有している。
ファイバ１６の端部と、供給側の光カプラ２４から分岐
された光路とが接続され、ＦＭ変調光と電流センサ１４
1 〜１４n で検知されるサージ電流などの高周波電流で
強度変調されたＦＭ変調光とが合成される光合成器２８
と、光合成器２８で合成されたＦＭ変調光を電気信号に
変換するホトダイオード（ＰＤ）３０とを有している。
【００１９】ＰＤ３０の出力側には、ＰＤ３０で変換さ
れた電気信号から所定の周波数帯のみを通過させるバン
ドパスフィルタＢＰＦ1 〜ＢＰＦn と、２乗回路Ｉ2 1〜
Ｉ2 n と、除算回路Ｄ1 〜Ｄn と、アナログデジタル変
換回路Ａ／Ｄ1 〜Ａ／Ｄn とを直列接続したものが複数
個並列接続されている。そして、アナログデジタル変換
回路Ａ／Ｄ1 〜Ａ／Ｄn の各出力側は、集中制御部ｃｐ
ｕに入力されている。
れた電気信号から所定の周波数帯のみを通過させるバン
ドパスフィルタＢＰＦ1 〜ＢＰＦn と、２乗回路Ｉ2 1〜
Ｉ2 n と、除算回路Ｄ1 〜Ｄn と、アナログデジタル変
換回路Ａ／Ｄ1 〜Ａ／Ｄn とを直列接続したものが複数
個並列接続されている。そして、アナログデジタル変換
回路Ａ／Ｄ1 〜Ａ／Ｄn の各出力側は、集中制御部ｃｐ
ｕに入力されている。
【００２０】上記電流センサ１４1 〜１４n の詳細を図
２から図６に示している。同図に示す電流センサ１４1
〜１４n は、光ファイバ１６の端部に接続される一対の
入射および出射レンズ３２，３３と、入射レンズ３２が
取り付けられた第１偏光ビームスプリッターユニット３
４と、出射レンズ３３が取り付けられた第２偏光ビーム
スプリッタユニット３５と、これらの偏光ビームスプリ
ッターユニット３４，３５間に挟持されたファラデー回
転子３６とを有し、各偏光ビームスプリッターユニット
３４，３５は、偏光ビームスプリッター３４ａ，３５ａ
と反射ミラー３４ｂ，３５ｂとから構成されている。
２から図６に示している。同図に示す電流センサ１４1
〜１４n は、光ファイバ１６の端部に接続される一対の
入射および出射レンズ３２，３３と、入射レンズ３２が
取り付けられた第１偏光ビームスプリッターユニット３
４と、出射レンズ３３が取り付けられた第２偏光ビーム
スプリッタユニット３５と、これらの偏光ビームスプリ
ッターユニット３４，３５間に挟持されたファラデー回
転子３６とを有し、各偏光ビームスプリッターユニット
３４，３５は、偏光ビームスプリッター３４ａ，３５ａ
と反射ミラー３４ｂ，３５ｂとから構成されている。
【００２１】このように構成された本実施例の電流セン
サ１４1 〜１４n では、図３に示すような光学的構成と
なり、光ファイバ１６から入射した光は、ビームスプリ
ッタ３４ａで直交する２方向の成分ｘ1,ｙ1 に分離さ
れ、この２方向の成分は、それぞれフアラデー回転子３
６によりファラデー回転θを受け、ビームスプリッタ３
５ａで再び合成されて光ファイバ１６から出射される。
サ１４1 〜１４n では、図３に示すような光学的構成と
なり、光ファイバ１６から入射した光は、ビームスプリ
ッタ３４ａで直交する２方向の成分ｘ1,ｙ1 に分離さ
れ、この２方向の成分は、それぞれフアラデー回転子３
６によりファラデー回転θを受け、ビームスプリッタ３
５ａで再び合成されて光ファイバ１６から出射される。
【００２２】このとき、ビームスプリッタ３５ａは、ビ
ームスプリッタ３４ａに対して、π／４の光学的バイア
スが与えられている。このような構成の電流センサ１４
1 〜１４n では、入射光を２つの直交する成分に分離
し、ファラデー回転を与えたのちに再び合成するため、
入射光がどのような偏光状態にあっても、出射光強度は
影響を受けずθのみの関数となる。
ームスプリッタ３４ａに対して、π／４の光学的バイア
スが与えられている。このような構成の電流センサ１４
1 〜１４n では、入射光を２つの直交する成分に分離
し、ファラデー回転を与えたのちに再び合成するため、
入射光がどのような偏光状態にあっても、出射光強度は
影響を受けずθのみの関数となる。
【００２３】このような電流センサ１４1 〜１４n を本
実施例で用いる理由について説明する。図１５は、従来
からよく知られているファラデー回転子を用いた電流セ
ンサであり、フアラデー回転子Ｆの前後に一対の偏光子
Ａ，Ｂが設けられている。この電流センサに楕円偏光の
光が入射したとすると、この楕円偏光の光は、光の周波
数をω0 とすると、直交する２方向の電界成分ｘ1 ，ｙ
1 として、以下の式で表される。 光電界：ｅx1＝Ｅx ｃｏｓ（ω0 ｔ） ｅy1＝Ｅy ｃｏｓ（ω0 ｔ−Δ） … 光強度は、合成電界の二乗平均値なので、 となり、この光が偏光子Ａを通過した後の電界をｅx2す
ると、ｅx2は以下の式で表される。なお、この場合、偏
光子Ａの軸と楕円偏光軸とのなす角度をαとする。
実施例で用いる理由について説明する。図１５は、従来
からよく知られているファラデー回転子を用いた電流セ
ンサであり、フアラデー回転子Ｆの前後に一対の偏光子
Ａ，Ｂが設けられている。この電流センサに楕円偏光の
光が入射したとすると、この楕円偏光の光は、光の周波
数をω0 とすると、直交する２方向の電界成分ｘ1 ，ｙ
1 として、以下の式で表される。 光電界：ｅx1＝Ｅx ｃｏｓ（ω0 ｔ） ｅy1＝Ｅy ｃｏｓ（ω0 ｔ−Δ） … 光強度は、合成電界の二乗平均値なので、 となり、この光が偏光子Ａを通過した後の電界をｅx2す
ると、ｅx2は以下の式で表される。なお、この場合、偏
光子Ａの軸と楕円偏光軸とのなす角度をαとする。
【００２４】 ｅx2（ｔ）＝ｅx1ｃｏｓα＋ｅy1ｓｉｎα … そして、その後ファラデー回転子Ｆにより角θ回転した
後、偏光子Ｂに入射する。このとき、偏光子Ｂは偏光子
Ａに対して、４５°（π／４）だけ偏光軸をズラしてお
く。偏光子Ｂを通過した後の光電界ｅx4は、以下の式で
表される。 ｅx4（ｔ）＝ｅx2ｃｏｓ（４５°−θ） ＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）ｅx2 … この光強度Ｉ4 は、，, 式より、 となる。
後、偏光子Ｂに入射する。このとき、偏光子Ｂは偏光子
Ａに対して、４５°（π／４）だけ偏光軸をズラしてお
く。偏光子Ｂを通過した後の光電界ｅx4は、以下の式で
表される。 ｅx4（ｔ）＝ｅx2ｃｏｓ（４５°−θ） ＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）ｅx2 … この光強度Ｉ4 は、，, 式より、 となる。
【００２５】ここで、α，Δは、センサが遠隔点に有る
場合は、途中の光ファイバで不定に変動し、Ｉ4 もこれ
に伴って変動して、θに関する信号が正確に検出できな
い。そこで、この種の電流センサでは、直線偏光が常に
入射するように制御している。即ち、式において、α
＝０，Ｅy ＝０の条件になるようにしているので、 出射光強度／入射光強度＝Ｉ4 ／Ｉ1 ＝１／４Ｅx 2 （１＋ｓｉｎ２θ）／１／ ２Ｅx ＝１／２（１＋ｓｉｎ２θ） … となり、θが正確に検出される。
場合は、途中の光ファイバで不定に変動し、Ｉ4 もこれ
に伴って変動して、θに関する信号が正確に検出できな
い。そこで、この種の電流センサでは、直線偏光が常に
入射するように制御している。即ち、式において、α
＝０，Ｅy ＝０の条件になるようにしているので、 出射光強度／入射光強度＝Ｉ4 ／Ｉ1 ＝１／４Ｅx 2 （１＋ｓｉｎ２θ）／１／ ２Ｅx ＝１／２（１＋ｓｉｎ２θ） … となり、θが正確に検出される。
【００２６】ところが、本発明の故障点標定方法では、
光源とセンサ１４1 〜１４n との間が離れていること
と、ＯＰＧＷ１２に偏波面保存形の光ファイバを用いる
ことができないので、上述した電流センサ１４1 〜１４
n を採用している。上記構成の電流センサ１４1 〜１４
n によれば、ビームスプリッタユニット３４に、入射光
を２成分に分離する機能と、偏光子としての機能を兼ね
させている。
光源とセンサ１４1 〜１４n との間が離れていること
と、ＯＰＧＷ１２に偏波面保存形の光ファイバを用いる
ことができないので、上述した電流センサ１４1 〜１４
n を採用している。上記構成の電流センサ１４1 〜１４
n によれば、ビームスプリッタユニット３４に、入射光
を２成分に分離する機能と、偏光子としての機能を兼ね
させている。
【００２７】電流センサ１４1 〜１４n では、入射光電
界ｅx1，ｅy1を式と同様にすると、式〜と同様の
手順でビームスプリッタユニット３５を通過した後の光
電界強度が求まり、以下の式で示される。 ｅx4（ｔ）＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）（ｅx1ｃｏｓα＋ｅy1ｓｉｎα） ｅY4（ｔ）＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）（−ｅx1ｃｏｓα＋ｅy1ｓｉｎα ） … この式から、出射光強度は、 となり、直交成分を再び合成することにより、α，Δの
変動に無関係にθを正確に検出できる。
界ｅx1，ｅy1を式と同様にすると、式〜と同様の
手順でビームスプリッタユニット３５を通過した後の光
電界強度が求まり、以下の式で示される。 ｅx4（ｔ）＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）（ｅx1ｃｏｓα＋ｅy1ｓｉｎα） ｅY4（ｔ）＝１／√２（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）（−ｅx1ｃｏｓα＋ｅy1ｓｉｎα ） … この式から、出射光強度は、 となり、直交成分を再び合成することにより、α，Δの
変動に無関係にθを正確に検出できる。
【００２８】図５および図６は、上記電流センサ１４1
〜１４n の送電鉄塔１０への取り付け状態の詳細を示し
ている。電流センサ１４1 〜１４n は、光カプラを介し
てＯＰＧＷ１２内に収納されている一対の光ファイバ１
６間に並列接続されるが、ＯＰＧＷ１２は、通常、送電
鉄塔１０に設けられている接続箱３８でグランドワイヤ
から分離された光ファイバ１６が接続されている。そこ
で、接続箱３８から一対の光ファイバ１６を取り出し、
ＯＰＧＷ１２の外周において、ＯＰＧＷ１２の磁力が及
ぶ範囲内に設置されている電流センサ１４1 〜１４n の
両端に取り出した光ファイバ１６の端部を接続すればよ
い。
〜１４n の送電鉄塔１０への取り付け状態の詳細を示し
ている。電流センサ１４1 〜１４n は、光カプラを介し
てＯＰＧＷ１２内に収納されている一対の光ファイバ１
６間に並列接続されるが、ＯＰＧＷ１２は、通常、送電
鉄塔１０に設けられている接続箱３８でグランドワイヤ
から分離された光ファイバ１６が接続されている。そこ
で、接続箱３８から一対の光ファイバ１６を取り出し、
ＯＰＧＷ１２の外周において、ＯＰＧＷ１２の磁力が及
ぶ範囲内に設置されている電流センサ１４1 〜１４n の
両端に取り出した光ファイバ１６の端部を接続すればよ
い。
【００２９】上記挟スペクトルレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）２２は、例えば、波長が１．５５μｍ帯の光を発射
するものであつて、この波長の光を使用すると光アンプ
２６で光の状態で直接増幅することができ、各センサで
光を分岐する光カプラの損失を補償し、より多くのセン
サを接続することができる。なお、光アンプ２６の設置
位置は、図１に示した個所以外に、例えば、送電鉄塔１
０に架設されているＯＰＧＷ１２の途中に１つないしは
複数個設けることも可能である。
Ｄ）２２は、例えば、波長が１．５５μｍ帯の光を発射
するものであつて、この波長の光を使用すると光アンプ
２６で光の状態で直接増幅することができ、各センサで
光を分岐する光カプラの損失を補償し、より多くのセン
サを接続することができる。なお、光アンプ２６の設置
位置は、図１に示した個所以外に、例えば、送電鉄塔１
０に架設されているＯＰＧＷ１２の途中に１つないしは
複数個設けることも可能である。
【００３０】以上のように構成された標定装置１８で
は、ＯＰＧＷ１２内の光ファイバ１６の一端からＦＭ変
調光をＬＤ２２を介して供給し、電流センサ１４1 〜１
４n で検知される雷サージなどの高周波電流で光ファイ
バ１６内を伝播するＦＭ変調光を強度変調し、この強度
変調されたＦＭ変調光から前記高周波電流を、光合成器
２８とＰＤ３０とで構成された自己ホモダインにより検
波して、この検波された高周波電流の各電流センサ１４
1 〜１４n での発生時間差，波高値，位相，電流分布な
どの各電流センサ情報からｃｐｕで演算を行い、故障
点，故障種別を判定することになる。
は、ＯＰＧＷ１２内の光ファイバ１６の一端からＦＭ変
調光をＬＤ２２を介して供給し、電流センサ１４1 〜１
４n で検知される雷サージなどの高周波電流で光ファイ
バ１６内を伝播するＦＭ変調光を強度変調し、この強度
変調されたＦＭ変調光から前記高周波電流を、光合成器
２８とＰＤ３０とで構成された自己ホモダインにより検
波して、この検波された高周波電流の各電流センサ１４
1 〜１４n での発生時間差，波高値，位相，電流分布な
どの各電流センサ情報からｃｐｕで演算を行い、故障
点，故障種別を判定することになる。
【００３１】この場合の標定原理について説明すると、
図７は、図１に示したシステムの要部を模式的に示した
ものであり、いま、光源（ＬＤ２２）を以下の式で示さ
れるように周波数変調する。 ｇ（ｔ）＝ｃｏｓ｛２πｆ（ｔ）・ｔ｝ …（１） ｆ（ｔ）＝ｆ0 ＋ΔｆFM／Ｔ・ｔ …（２） ΔｆFM：ＦＭ変調光の偏移幅、Ｔ：ＦＭ変調光の偏移周
期 このときの送信光電界ｅ0 （ｔ）は以下の式で示され
る。
図７は、図１に示したシステムの要部を模式的に示した
ものであり、いま、光源（ＬＤ２２）を以下の式で示さ
れるように周波数変調する。 ｇ（ｔ）＝ｃｏｓ｛２πｆ（ｔ）・ｔ｝ …（１） ｆ（ｔ）＝ｆ0 ＋ΔｆFM／Ｔ・ｔ …（２） ΔｆFM：ＦＭ変調光の偏移幅、Ｔ：ＦＭ変調光の偏移周
期 このときの送信光電界ｅ0 （ｔ）は以下の式で示され
る。
【００３２】 ｅ0 （ｔ）＝√Ｐ0 ・ｇ（ｔ） …（３） ここで、Ｐ0 は平均光パワーである。一方、ｋ番目の電
流センサ１４k で強度変調を受け、受信端に到達した光
電界は、往復の光伝搬遅延差をτk とすると、以下の式
で示される。
流センサ１４k で強度変調を受け、受信端に到達した光
電界は、往復の光伝搬遅延差をτk とすると、以下の式
で示される。
【００３３】
【数１】
【００３４】そして、受信端でこの光電界ｅk （ｔ）と
送信光電界ｅ0 （ｔ）とを光合成器２８で合成して、Ｐ
Ｄ３０で電気信号に変換すると、その検波電流は、
送信光電界ｅ0 （ｔ）とを光合成器２８で合成して、Ｐ
Ｄ３０で電気信号に変換すると、その検波電流は、
【００３５】
【数２】
【００３６】となり、（５）式において、第１項は直流
分であり、第２項はセンサ信号成分であるが、両者とも
標定には不要な情報であって、これらは、ハイパスフィ
ルターで除去可能である。なお、式（５）においては、
ｓ1 （ｔ−τ1 ／2 ）をｓ1 と略している。また、式
（５）においては、第３項がｅ0 （ｔ）と各センサ１４
1 〜１４n 信号とのビートであり、また、第４項が各セ
ンサ１４1 〜１４n 間で発生するビートである。Ｐ
0 は、センサ１４1 〜１４n の信号パワーＰ1 …Ｐk …
よりも十分に大きいので、第４項は第３項に比べて十
分に小さい値となるのでこれを無視すると、第３項の成
分のみが残り、この結果、ビート信号（高周波信号）
は、以下の式で示されることになる。
分であり、第２項はセンサ信号成分であるが、両者とも
標定には不要な情報であって、これらは、ハイパスフィ
ルターで除去可能である。なお、式（５）においては、
ｓ1 （ｔ−τ1 ／2 ）をｓ1 と略している。また、式
（５）においては、第３項がｅ0 （ｔ）と各センサ１４
1 〜１４n 信号とのビートであり、また、第４項が各セ
ンサ１４1 〜１４n 間で発生するビートである。Ｐ
0 は、センサ１４1 〜１４n の信号パワーＰ1 …Ｐk …
よりも十分に大きいので、第４項は第３項に比べて十
分に小さい値となるのでこれを無視すると、第３項の成
分のみが残り、この結果、ビート信号（高周波信号）
は、以下の式で示されることになる。
【００３７】
【数３】
【００３８】 ｆBk＝２ΔｆFM・τk ／Ｔ＝４ｎΔｆFM／ＣＴ・Ｌk …（７） φBk：位相、Ｒ0 ＝（ｅη／ｈν）：光電変換係数、Ｌ
k ：ＦＭ変調光の入射端から各センサ１４1 〜１４n ま
での距離 式（７）において、ｆBkは、Ｌk によって異なるから、
ビート信号ｒ（ｔ）は、（６）式から各センサ信号が周
波数多重されていることを示している（図８参照）。こ
のように周波数多重されたＰＤ３０の出力信号からバン
ドパスフィルタＢＰＦk でｆ＝ｆBK付近を取り出すと、
k ：ＦＭ変調光の入射端から各センサ１４1 〜１４n ま
での距離 式（７）において、ｆBkは、Ｌk によって異なるから、
ビート信号ｒ（ｔ）は、（６）式から各センサ信号が周
波数多重されていることを示している（図８参照）。こ
のように周波数多重されたＰＤ３０の出力信号からバン
ドパスフィルタＢＰＦk でｆ＝ｆBK付近を取り出すと、
【００３９】
【数４】
【００４０】となり、これを２乗回路Ｉk で検波する
と、その出力は、 となり、センサ信号ｓk を得ることができる。
と、その出力は、 となり、センサ信号ｓk を得ることができる。
【００４１】この場合のＳ／Ｎ比は、Ｓk （ｔ）＝１＋
ｍk ｃｏｓωk ｔ（ｍk ：グランドワイヤ電流によるセ
ンサ変調度）とおくことにより計算できる。上記標定方
法では、ホモダイン検波が採用されているので、ノイズ
はＰ0 によるショット雑音が支配的であり、 ＳＮＲk ＝１／４Ｒ0 2Ｐ0 Ｐk ・ｍk ／２ｅＲ0 Ｐ0 Ｂs ＝η／８ｈν・ｍk Ｐk ／Ｂs Ｂs ：センサ信号帯域 ここで、η＝０．８、Ｂs ＝２００ｋＨｚ、ｍk ＝０．
２とすると、ＳＮＲ＝１０4 （４０ｄＢ）を確保するた
めに必要な受光パワーＰk は、Ｐk ＝８ｈνＢs ／ηｍ
k ・ＳＮＲk ＝８×６．６３×１０-34 ×２００×１０
12×２００×１０3 ×１０4 ／０．８×０．２＝１．３
×１０-8（ｗ）となり、高感度な受信が可能になる。
ｍk ｃｏｓωk ｔ（ｍk ：グランドワイヤ電流によるセ
ンサ変調度）とおくことにより計算できる。上記標定方
法では、ホモダイン検波が採用されているので、ノイズ
はＰ0 によるショット雑音が支配的であり、 ＳＮＲk ＝１／４Ｒ0 2Ｐ0 Ｐk ・ｍk ／２ｅＲ0 Ｐ0 Ｂs ＝η／８ｈν・ｍk Ｐk ／Ｂs Ｂs ：センサ信号帯域 ここで、η＝０．８、Ｂs ＝２００ｋＨｚ、ｍk ＝０．
２とすると、ＳＮＲ＝１０4 （４０ｄＢ）を確保するた
めに必要な受光パワーＰk は、Ｐk ＝８ｈνＢs ／ηｍ
k ・ＳＮＲk ＝８×６．６３×１０-34 ×２００×１０
12×２００×１０3 ×１０4 ／０．８×０．２＝１．３
×１０-8（ｗ）となり、高感度な受信が可能になる。
【００４２】図９から図１１は、本発明にかかる故障点
の標定方法の第２実施例を示しており、以下のその特徴
点についてのみ説明する。同図に示す実施例では、図１
に示した標定装置１８の光カプラ２４，光合成器２８，
ＰＤ３０の第１の光路に対して、ＬＤ２２からのＦＭ変
調光と電流センサ１４1 〜１４n で検知されるサージ電
流などの高周波電流で強度変調されたＦＭ変調光とが合
成される光合成器２８ａと、光合成器２８ａで合成され
た光信号を電気信号に変換するＰＤ３０ａを追加し、光
カプラ２４と光合成器２８ａとの間に光アンプ４０と、
遅延光ファイバ４２とを介装した第２の光路を設けてい
る。
の標定方法の第２実施例を示しており、以下のその特徴
点についてのみ説明する。同図に示す実施例では、図１
に示した標定装置１８の光カプラ２４，光合成器２８，
ＰＤ３０の第１の光路に対して、ＬＤ２２からのＦＭ変
調光と電流センサ１４1 〜１４n で検知されるサージ電
流などの高周波電流で強度変調されたＦＭ変調光とが合
成される光合成器２８ａと、光合成器２８ａで合成され
た光信号を電気信号に変換するＰＤ３０ａを追加し、光
カプラ２４と光合成器２８ａとの間に光アンプ４０と、
遅延光ファイバ４２とを介装した第２の光路を設けてい
る。
【００４３】このように構成された標定装置１８ａで
は、上記実施例と同様な方法により標定が行われること
になるが、この場合に以下に説明する利点がある。すな
わち、図１に示した第１実施例の標定方法では、ＬＤ２
２から送出される送信信号（ＦＭ変調光）と、電流セン
サ電流センサ１４1 〜１４n で強度変調されたＦＭ変調
光（受信信号）との遅延時間差に比例したビート周波数
信号を発生させることを原理としている。
は、上記実施例と同様な方法により標定が行われること
になるが、この場合に以下に説明する利点がある。すな
わち、図１に示した第１実施例の標定方法では、ＬＤ２
２から送出される送信信号（ＦＭ変調光）と、電流セン
サ電流センサ１４1 〜１４n で強度変調されたＦＭ変調
光（受信信号）との遅延時間差に比例したビート周波数
信号を発生させることを原理としている。
【００４４】ところが、この方法では、ＬＤ２２から送
出される送信信号は、周期がＴの鋸歯状に変化する信号
となっているので、特に、送信または受信信号のいずれ
が一方が図１２において０になると、送信，受信信号間
の周波数差が非常に大きくなって、測定が困難になる時
間帯が発生する。この時間帯は、標定装置１８から最も
遠いい位置にある電流センサ１４n で最も長くなる。な
お、この時間帯は、高周波電流の測定の時にのみ問題と
なり、商用周波数電流のような低周波電流の計測にはな
んら問題はない。
出される送信信号は、周期がＴの鋸歯状に変化する信号
となっているので、特に、送信または受信信号のいずれ
が一方が図１２において０になると、送信，受信信号間
の周波数差が非常に大きくなって、測定が困難になる時
間帯が発生する。この時間帯は、標定装置１８から最も
遠いい位置にある電流センサ１４n で最も長くなる。な
お、この時間帯は、高周波電流の測定の時にのみ問題と
なり、商用周波数電流のような低周波電流の計測にはな
んら問題はない。
【００４５】ところが、図９のように構成された標定装
置１８ａでは、遅延光ファイバ４２の遅延時間を、送信
信号と電流センサ１４n の受信信号との遅延時間よりも
長く設定しておき、２つのＰＤ３０，３０ａからそれぞ
れビート周波数が発生するようにしておくと、図１３に
示すように、電流センサ１４n に対しては、送信信号と
して遅延光ファイバ４２側の信号（送信Ｂ）を使用する
ことにより、電流センサ１４n の測定が困難になる時間
帯を除去することができる。
置１８ａでは、遅延光ファイバ４２の遅延時間を、送信
信号と電流センサ１４n の受信信号との遅延時間よりも
長く設定しておき、２つのＰＤ３０，３０ａからそれぞ
れビート周波数が発生するようにしておくと、図１３に
示すように、電流センサ１４n に対しては、送信信号と
して遅延光ファイバ４２側の信号（送信Ｂ）を使用する
ことにより、電流センサ１４n の測定が困難になる時間
帯を除去することができる。
【００４６】図１２〜図１４は、本発明にかかる標定方
法の第３実施例を示している。同図に示す実施例では、
上記第１，２実施例がＯＰＧＷ１２内に収納されている
一対の光ファイバ１６間に電流センサを並列接続するの
に対して、１本の光ファイバ１６だけを使用するもので
あって、図１３に電流センサ１４ａの詳細な構成を示し
ている。
法の第３実施例を示している。同図に示す実施例では、
上記第１，２実施例がＯＰＧＷ１２内に収納されている
一対の光ファイバ１６間に電流センサを並列接続するの
に対して、１本の光ファイバ１６だけを使用するもので
あって、図１３に電流センサ１４ａの詳細な構成を示し
ている。
【００４７】同図に示す電流センサ１４ａは、ＯＰＧＷ
１２のグランドワイヤの磁界の影響により所定のファラ
デー回転θが発生する主ファラデー回転子５０と、この
回転子５０の前面側に設けられる偏光ビームスプリッタ
５１，反射プリズム５２と、前記回転子５０の後面側に
設けられる一対の反射プリズム５３，５４と、一対の副
ファラデー回転子５５，５６とから構成されている。
１２のグランドワイヤの磁界の影響により所定のファラ
デー回転θが発生する主ファラデー回転子５０と、この
回転子５０の前面側に設けられる偏光ビームスプリッタ
５１，反射プリズム５２と、前記回転子５０の後面側に
設けられる一対の反射プリズム５３，５４と、一対の副
ファラデー回転子５５，５６とから構成されている。
【００４８】ビームスプリッタ５１には、光ファイバ１
６の端部に接続されたレンズ５７を介して光信号が入射
する。また、各副ファラデー回転子５５，５６の外周に
は、常時一定のファラデー回転角を発生させる永久磁石
５８，５９が配置されているとともに、各副ファラデー
回転子５５，５６の後端には、それぞれ蒸着された反射
ミラー６０，６１が設けられている。
６の端部に接続されたレンズ５７を介して光信号が入射
する。また、各副ファラデー回転子５５，５６の外周に
は、常時一定のファラデー回転角を発生させる永久磁石
５８，５９が配置されているとともに、各副ファラデー
回転子５５，５６の後端には、それぞれ蒸着された反射
ミラー６０，６１が設けられている。
【００４９】さらに、一方副ファラデー回転子５６と反
射プリズム５４との間には、光路調整用のガラスブロッ
ク６２が介装されている。図１４は、このように構成さ
れた電流センサ１４ａの光学系の説明図である。この構
成の電流センサ１４ａでは、光ファイバ１６およびレン
ズ５７を介して入射した光は、偏光ビームスプリッタ５
１により直交する２方向の成分（Ｐ，Ｓ偏光）に分離さ
れる。
射プリズム５４との間には、光路調整用のガラスブロッ
ク６２が介装されている。図１４は、このように構成さ
れた電流センサ１４ａの光学系の説明図である。この構
成の電流センサ１４ａでは、光ファイバ１６およびレン
ズ５７を介して入射した光は、偏光ビームスプリッタ５
１により直交する２方向の成分（Ｐ，Ｓ偏光）に分離さ
れる。
【００５０】分離された成分は、それぞれ別々の光路を
へて主ファラデー回転子５０に入射し、ＯＰＧＷ１２の
グランドワイヤから発生する磁界により偏光面がθだけ
回転させられる。副ファラデー回転子５５，５６は、一
定の偏光面回転角を与えるために設けたものであり、往
復で４５°の回転を与えるように設定されている。この
場合、永久磁石５８，５９により偏光面回転角を与えて
いるが、グランドワイヤの磁界の影響を排除するため
に、これらの磁界方向が直交するように配置する。
へて主ファラデー回転子５０に入射し、ＯＰＧＷ１２の
グランドワイヤから発生する磁界により偏光面がθだけ
回転させられる。副ファラデー回転子５５，５６は、一
定の偏光面回転角を与えるために設けたものであり、往
復で４５°の回転を与えるように設定されている。この
場合、永久磁石５８，５９により偏光面回転角を与えて
いるが、グランドワイヤの磁界の影響を排除するため
に、これらの磁界方向が直交するように配置する。
【００５１】主ファラデー回転子５０を通過した光は、
副ファラデー回転子５５，５６を通過して、反射ミラー
６０，６１で反射して、それぞれ元の光路を戻って再び
光ファイバ１６に戻るが、この過程で偏光面が２θ＋４
５°回転しており、この２つの光を偏光ビームスプリッ
タ５２で合成すると、光ファイバ１６から送出される光
信号は、上記実施例と同様にθに対応して変化すること
になる。
副ファラデー回転子５５，５６を通過して、反射ミラー
６０，６１で反射して、それぞれ元の光路を戻って再び
光ファイバ１６に戻るが、この過程で偏光面が２θ＋４
５°回転しており、この２つの光を偏光ビームスプリッ
タ５２で合成すると、光ファイバ１６から送出される光
信号は、上記実施例と同様にθに対応して変化すること
になる。
【００５２】以上のように構成された電流センサ１４ａ
は、図１２に示すように、ＯＰＧＷ１２内の１本の光フ
ァイバ１６に光カプラを介して所定の間隔をおいて接続
され、光ファイバ１６の端部には、光サーキュレータ７
０が接続される。そして、光サーキュレータ７０には、
図１に示した標定装置と同様に、ＬＤ２２に接続された
光カプラ２４と、光合成器２８がそれぞれ接続される。
このように構成された標定装置１８ｂにおいても、上記
実施例と同様にして故障点の標定が行われ、同じ作用効
果が得られる。
は、図１２に示すように、ＯＰＧＷ１２内の１本の光フ
ァイバ１６に光カプラを介して所定の間隔をおいて接続
され、光ファイバ１６の端部には、光サーキュレータ７
０が接続される。そして、光サーキュレータ７０には、
図１に示した標定装置と同様に、ＬＤ２２に接続された
光カプラ２４と、光合成器２８がそれぞれ接続される。
このように構成された標定装置１８ｂにおいても、上記
実施例と同様にして故障点の標定が行われ、同じ作用効
果が得られる。
【００５３】なお、本発明の故障点標定方法は、センサ
を設置した各鉄塔でのグランドワイヤ電流の波形（波高
値・位相・発生時間）を計測し、この各電流センサ情報
を変電所などの監視所に収集して故障点を判別する方法
である。すなわち、監視所には、各センサ設置地点の電
流波形情報がリアルタイムで集められているので、この
データを利用・分析して故障点の標定以外にも、例え
ば、以下のような用途に利用できる。 雷撃観測システム 上記収集データより、送電系統への雷撃があった場合に
は、その雷撃地点・時間・雷撃電流伝搬特性などを知る
ことができる。これはより複雑、かつ頻繁に発生する多
重雷についても計測可能である。送電線事故の大半は雷
が原因となっている。
を設置した各鉄塔でのグランドワイヤ電流の波形（波高
値・位相・発生時間）を計測し、この各電流センサ情報
を変電所などの監視所に収集して故障点を判別する方法
である。すなわち、監視所には、各センサ設置地点の電
流波形情報がリアルタイムで集められているので、この
データを利用・分析して故障点の標定以外にも、例え
ば、以下のような用途に利用できる。 雷撃観測システム 上記収集データより、送電系統への雷撃があった場合に
は、その雷撃地点・時間・雷撃電流伝搬特性などを知る
ことができる。これはより複雑、かつ頻繁に発生する多
重雷についても計測可能である。送電線事故の大半は雷
が原因となっている。
【００５４】このように常時雷を観測しておくことによ
り、雷襲来状況をリアルタイムで把握することができ、
送電系統の運用上非常に有用である。また、送電系統へ
の雷撃の有様そのものについても実態がつかめておら
ず、各電力会社において、雷撃データの収集によりその
実態を把握しようとする研究が進められている。しかし
ながら、雷撃電流センサに電源を必要とするなどの理由
で、多数の鉄塔にセンサを設置することができず、収集
データも限られた地点のものとなっている。このような
研究目的に対して本発明の方法を適用すれば、多くの地
点の雷撃電流を収集することができ、雷撃の実態をより
明らかにすることができる。 保護リレーシステム 保護リレーシステムは、送電区間の両端の変電所にて、
電力線各相（３相）の電流値を常時監視し、事故時など
大電流が流れた場合にこれを検出して送電系統を遮断す
る装置であり、送電線保護のために欠かせない装置であ
る。本発明の故障点標定方法は、各鉄塔地点のグランド
ワイヤ電流を計測するものであるが、各鉄塔地点におい
て電力線各相に前記電流センサを設置し、各相の電流を
計測することができる。
り、雷襲来状況をリアルタイムで把握することができ、
送電系統の運用上非常に有用である。また、送電系統へ
の雷撃の有様そのものについても実態がつかめておら
ず、各電力会社において、雷撃データの収集によりその
実態を把握しようとする研究が進められている。しかし
ながら、雷撃電流センサに電源を必要とするなどの理由
で、多数の鉄塔にセンサを設置することができず、収集
データも限られた地点のものとなっている。このような
研究目的に対して本発明の方法を適用すれば、多くの地
点の雷撃電流を収集することができ、雷撃の実態をより
明らかにすることができる。 保護リレーシステム 保護リレーシステムは、送電区間の両端の変電所にて、
電力線各相（３相）の電流値を常時監視し、事故時など
大電流が流れた場合にこれを検出して送電系統を遮断す
る装置であり、送電線保護のために欠かせない装置であ
る。本発明の故障点標定方法は、各鉄塔地点のグランド
ワイヤ電流を計測するものであるが、各鉄塔地点におい
て電力線各相に前記電流センサを設置し、各相の電流を
計測することができる。
【００５５】本方法発明によれば、これら電流計測値
（波形・波高値・位相）は、全て変電所にリアルタイム
で収集される。すなわち、これら収集データより事故点
・事故相などの検出が可能であり、現行保護リレーと同
じ機能を有していることになる。さらに、現行保護リレ
ーは、送電区間両端で電流計測しているのに対し、本方
法発明では、送電区間内の各地点においても電流計測し
ており、より精度の高い事故点検出、事故解析が可能で
ある。
（波形・波高値・位相）は、全て変電所にリアルタイム
で収集される。すなわち、これら収集データより事故点
・事故相などの検出が可能であり、現行保護リレーと同
じ機能を有していることになる。さらに、現行保護リレ
ーは、送電区間両端で電流計測しているのに対し、本方
法発明では、送電区間内の各地点においても電流計測し
ており、より精度の高い事故点検出、事故解析が可能で
ある。
【００５６】電力線に電流センサを取り付ける際には、
電力線と鉄塔間の電気的絶縁を損なわないことが不可欠
である。近年、光ファイバ引出し用の碍子「光がい管」
（例えば、1990年9 月発行「電気協同研究」第46巻第4
号p40 に記載されている）が開発されている。本方法発
明の電流センサは、小型・軽量であり、この主の光がい
管内に充分に納まるから、電力線の電流計測が可能であ
る。
電力線と鉄塔間の電気的絶縁を損なわないことが不可欠
である。近年、光ファイバ引出し用の碍子「光がい管」
（例えば、1990年9 月発行「電気協同研究」第46巻第4
号p40 に記載されている）が開発されている。本方法発
明の電流センサは、小型・軽量であり、この主の光がい
管内に充分に納まるから、電力線の電流計測が可能であ
る。
【００５７】
【効果】以上、実施例で詳細に説明したように、本発明
にかかるＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法に
よれば、各電流センサの電流波形を同時に連続的にリア
ルタイムで観測できるとともに、送電鉄塔間に架設され
るＯＰＧＷに設置する電流センサに電源が不要になるの
で、保守点検が非常に簡単になる。また、請求項２の構
成によると、センサからの信号光を充分に強い局部発振
光と合成するため、高いＳ／Ｎ比が確保できる。また、
請求項３の構成によれば、測定が困難になる時間帯の除
去が可能になる。
にかかるＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法に
よれば、各電流センサの電流波形を同時に連続的にリア
ルタイムで観測できるとともに、送電鉄塔間に架設され
るＯＰＧＷに設置する電流センサに電源が不要になるの
で、保守点検が非常に簡単になる。また、請求項２の構
成によると、センサからの信号光を充分に強い局部発振
光と合成するため、高いＳ／Ｎ比が確保できる。また、
請求項３の構成によれば、測定が困難になる時間帯の除
去が可能になる。
【００５８】さらに、請求項４の構成によれば、偏波面
保存型の光ファイバを使用することなく、正確な測定が
ＯＰＧＷの２本の光ファイバを使用することによって可
能になる。また、請求項５の構成によれば、偏波面保存
型の光ファイバを使用することなく、正確な測定がＯＰ
ＧＷの１本の光ファイバを使用することによって可能に
なる。
保存型の光ファイバを使用することなく、正確な測定が
ＯＰＧＷの２本の光ファイバを使用することによって可
能になる。また、請求項５の構成によれば、偏波面保存
型の光ファイバを使用することなく、正確な測定がＯＰ
ＧＷの１本の光ファイバを使用することによって可能に
なる。
【図１】本発明にかかるＯＰＧＷを利用する送電線の故
障点標定方法の第１実施例を示す全体図である。
障点標定方法の第１実施例を示す全体図である。
【図２】図１の標定方法で用いる電流センサの詳細図で
ある。
ある。
【図３】図２に示した電流センサの光学系の説明図であ
る。
る。
【図４】図２に示した電流センサの偏光面の座標関係の
説明図である。
説明図である。
【図５】図２に示した電流センサの鉄塔への取り付け状
態の説明図である。
態の説明図である。
【図６】図６に示した取り付け状態の要部拡大図であ
る。
る。
【図７】図１に示した全体図の模式図である。
【図８】図１に示した標定方法で得られる電気信号のス
ペクトルを示す図である。
ペクトルを示す図である。
【図９】本発明の第２実施例の要部説明図である。
【図１０】図１に示した標定方法で得られる送信および
受信信号の説明図である。
受信信号の説明図である。
【図１１】図９に示した標定方法で得られる送信および
受信信号の説明図である。
受信信号の説明図である。
【図１２】本発明の第３実施例の要部説明図である。
【図１３】図１２に示した標定方法で用いる電流センサ
の説明図である。
の説明図である。
【図１４】図１３に示した電流センサの光学系の説明図
である。
である。
【図１５】従来の電流センサの説明図である。
１０ 送電鉄塔 １２ ＯＰＧＷ １４1 〜１４n 電流センサ １４ａ 電流センサ １６ 光ファイバ １８，ａ，ｂ 標定装置 ２０ Ｗ発振器 ２２ レーザダイオード ３０ ホトダイオード
Claims (5)
- 【請求項１】 送電鉄塔間に架設されたＯＰＧＷに所定
の間隔をおいて複数の電流センサを設置し、前記ＯＰＧ
Ｗの一端から周波数変調したコヒーレント光を供給し、
前記電流センサで検知される雷サージなどの高周波電
流、または、商用周波数の故障電流で前記コヒーレント
光を強度変調し、この強度変調されたコヒーレント光か
ら前記高周波電流・故障電流を検波して、この検波され
た前記高周波電流・故障電流の前記各電流センサでの発
生時間差，波高値，位相，電流分布などの各電流センサ
情報から故障点，故障種別を判定することを特徴とする
ＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法。 - 【請求項２】 前記検波は、前記電流センサからの強度
変調されたコヒーレント光を局部発振光と合成すること
により行われることを特徴とする請求項１記載のＯＰＧ
Ｗを利用する送電線の故障点標定方法。 - 【請求項３】 前記検波は、前記電流センサからの強度
変調されたコヒーレント光を局部発振光と合成する第一
の光路と、前記局部発振光の一部を増幅して、所定の時
間間隔だけ遅延させたのちに前記電流センサからの強度
変調されたコヒーレント光と合成する第二の光路とによ
り行われることを特徴とする請求項２記載のＯＰＧＷを
利用する送電線の故障点標定方法。 - 【請求項４】 前記電流センサは、前記ＯＰＧＷの一対
の光ファイバ間に並列接続され、グランドワイヤに流れ
る電流の磁界により偏光面が回転するファラデー回転子
と、このファラデー回転子の一端側に配置され、入射す
る光を直交する２方向の成分に分離して、前記ファラデ
ー回転子に供給する第１偏光ビームスプリッタユニット
と、前記ファラデー回転子を通過した後に前記２方向の
成分を合成する第２偏光ビームスプリッタユニットとを
有し、前記第２偏光ビームスプリッタの偏光軸を前記第
１ビームスプリッタの偏光軸に対してπ／４変移させた
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
ＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法。 - 【請求項５】 前記電流センサは、前記ＯＰＧＷの１つ
の光ファイバに接続され、グランドワイヤに流れる電流
の磁界により偏光面が回転する主ファラデー回転子と、
この主ファラデー回転子の一端側に配置され、入射する
光を直交する２方向の成分に分離して、前記主ファラデ
ー回転子に供給する偏光ビームスプリッタおよび反射プ
リズムと、前記主ファラデー回転子の他端側に配置さ
れ、分離された２方向の成分に常時所定のファラテー回
転角を与える一対の副ファラデー回転子と、これらの各
副ファラデー回転子の後端に蒸着された反射ミラーとを
有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載のＯＰＧＷを利用する送電線の故障点標定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26728092A JPH06118118A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Ｏｐｇｗを利用する送電線の故障点標定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26728092A JPH06118118A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Ｏｐｇｗを利用する送電線の故障点標定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118118A true JPH06118118A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17442647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26728092A Pending JPH06118118A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Ｏｐｇｗを利用する送電線の故障点標定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118118A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000076560A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Shimadzu Corp | 侵入監視装置 |
| WO2008009566A2 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Procede et dispositif d'analyse de reseaux de cables electriques |
| JP2012117446A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 落雷検出装置、これを備えた風車回転翼および風力発電装置 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26728092A patent/JPH06118118A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000076560A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Shimadzu Corp | 侵入監視装置 |
| WO2008009566A2 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Procede et dispositif d'analyse de reseaux de cables electriques |
| FR2904116A1 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-01-25 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'analyse de reseaux de cables electriques. |
| WO2008009566A3 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-03-20 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'analyse de reseaux de cables electriques |
| US8063645B2 (en) | 2006-07-18 | 2011-11-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Method and device for analyzing electric cable networks |
| JP2012117446A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 落雷検出装置、これを備えた風車回転翼および風力発電装置 |
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