JPH0668509B2

JPH0668509B2 - 三相電線路の零相検電装置

Info

Publication number: JPH0668509B2
Application number: JP60174554A
Authority: JP
Inventors: 和明加藤; 明道沖本; 憲治柘植
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPS6234065A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は送・配電線の三相電線路に用いられ、電線路
の零相電流及び零相電圧を検出・測定して線路事故を発
見するための三相電線路の零相検電装置に関する。

（従来の技術）近年、電力需要の多様化に伴い、電力供給の正確で迅速
な対応が必要となっている。このため、電力系統の供給
及び管理施設も複雑化し、かつ、多様化するとともに、
自動化のシステム開発や実用化が推進されている。した
がって、電力供給に係わる情報の収集、例えば、線路の
電圧及び電流などの検出・測定は、正確かつ迅速に、さ
らには、広範囲で、多数の箇所で行なう必要がある。

ところで、従来、三相電線路において、零相電流および
零相電圧を検出・測定する装置として、例えば、第３図
及び第４図に示すような装置があった。

零相電流を検出・測定する装置は、第３図に示すよう
に、電線４１に取付けられた変流器４２の二次側出力端
子のリード線４３が、直列に接続されるとともに、同リ
ード線４３の両端には抵抗体４４が接続されていた。そ
して、出力端子４５，４５からは、各電線４１の零相電
流変化に応じた電圧変化が出力されるようになってい
た。

このように構成された装置では、出力端子４５，４５か
ら平常時に出力される電気的信号は、各相電流の位相和
が零値を示す零相電流である。ところが、線路事故が発
生すると、出力端子４５，４５から出力される電気的信
号は零値を示さず、線路事故の規模に応じた電気的信号
の変化が出力される。

一方、零相電圧を検出・測定する装置は、第４図に示す
ように、電線４１に一次端子Ｙを結線した三相変圧器、
もしくは、三個の単相の変圧器４６の二次側端子を開放
して結線したリード線４３の両端に抵抗体４４が接続さ
れ、出力端子４５，４５からは、各電線４１の零相電圧
の変化に応じた電圧変化が出力されるようになってい
た。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、前述した従来の装置では、変流器４２あるい
は変圧器４６から導出されるリード線４３が、外部から
の電磁誘導の影響を受け易い欠点があった。特に、近年
は、送・配電線路の信頼性を更に向上させて、これまで
の検出の困難であった事故（瞬時地絡、間歇地絡など）
の検出も必要となりつつあるので、安定した線路電圧・
電流の信号検出が望まれている。

又、リード線４３の老巧化で短絡事故の慮や、変流器４
２あるいは変圧器４６の絶縁性の低下で地絡事故の慮も
あった。

なお、上記のように検出個所における誘導障害や絶縁老
化を防止するために、例えば、電線路の各相にポッケル
ス効果を有する光センサを設けて電圧を検出するように
し、この光センサを定偏波光ファイバを介して直列に接
続して、各相信号のベクトル和を求めることにより、零
相電圧を測定するようにしたものが知られていた。しか
し、電線路の系統監視に必要な零相電流をあわせて検出
でき、かつ、電線路に施設するために取付けスペースを
小さくした検電装置の開発が望まれていた。

この発明は前記の事情に鑑み、電線路への施設と実用に
適した三相電線の零相検電装置の提供を目的としてい
る。

発明の構成（問題点を解決するための手段）この発明は前記問題点を解決するために、一方の端部に
発光部を接続し、他方の端部に受光部を接続してなる光
伝送路の中間部分に、相互間を直列に接続して各相電線
に取着された個別の検電部を備えた三相電線路の零相検
電装置において、前記検電部は、複数の光ファイバが軸
方向に貫通して設けられた碍子の頭部に空洞部を有する
課電側金具を取り付けて、この金具上に電線を引き通す
変流器と電線クランプとを設け、前記空洞部にポッケル
ス効果を有する電気光学素子を備えた第１及び第２の光
センサを収納するとともに、前記変流器には、電線路か
らの二次電流を電圧信号に変換するための抵抗体を並列
に介装して前記第１の光センサを接続し、また、前記課
電金具には、この金具と碍子の端面との間に挾着されて
電線路の電圧を分圧するためのコンデンサを並列に介装
して前記第２の光センサを接続し、さらに、各光センサ
は碍子内の前記各光ファイバの一端に接続され、また、
光ファイバの他端が前記光伝送路と接続するという構成
を採用している。

（作用）この発明は前記手段を採用したことにより次のように作
用する。

碍子の頭部に取付けた課電側金具上に変流器と電線クラ
ンプとを設けて、電線を保持し、この電線と間近な前記
課電側金具の空洞内に第１と第２の光センサを位置決め
して収納したので、光信号の出力が安定する。

また、前記光センサによる検出信号系路が、電線を絶縁
支持する碍子に設けられているので、検出系路に対する
誘導や絶縁劣化の障害が防止され、かつ、一つの検電部
から電流信号と電圧信号が同時に検出できるので、施設
スペースを小さくすることができる。

さらに、各相電流をポッケルス効果を有する光センサに
対して、電圧信号に変化して印加するようにしたので、
一種類の光センサで電流及び電圧が検出でき、とくに二
種類の光センサを使いわける必要がないので、検電部の
組み立てが簡単になる。

（実施例）以下、この発明を具体化した実施例を第１図及び第２図
に基づいて詳細に説明する。

三相電線路を絶縁支持する碍子５Ａ〜５Ｃには各相電線
４Ａ〜４Ｃが第１図に示すように、各碍子５Ａ〜５Ｃの
頭部に取着された課電部を構成する各変流器ＣＴ１〜Ｃ
Ｔ３に挿通され、変流器ＣＴ１〜ＣＴ３は後記する課電
側金具上に設けられているる。

各碍子５Ａ〜５Ｃは、さらに、以下のように検電部を構
成する。所定の形状、寸法に形成され、焼成された磁気
製の碍子本体８の上端に、課電部を構成する課電側金具
９がセメント１１で固着され、下端には接地側金具１０
が同様にセメント１１で固着されている。前記各碍子本
体８には、その中央部を軸方向に貫通して、２本を１組
とした光ファイバ１２が二組一体に設けられて光伝送路
を構成し、各光ファイバ１２は偏波面保存光ファイバで
ある。

各碍子の課電側金具９には空洞部９ａが設けられてい
て、この空洞９ａ内に一組の光ファイバ１２，１２の上
端に接続された、第１の光センサ１３Ａ〜１３Ｃと抵抗
体Ｒ１が収納されている。光センサ１３Ａ〜１３Ｃはポ
ッケルス効果をもつ、電気光学素子を備えた電圧センサ
である。前記光センサ１３Ａ〜１３Ｃと抵抗体Ｒ１と
は、前記変流器ＣＴ１〜ＣＴ３にリード線１５，１５で
並列に接続されて変流器ＣＴ１〜ＣＴ３によって検出さ
れる各電線４Ａ〜４Ｃの電流が、抵抗体Ｒ１に流れるよ
うにしている。そして、抵抗体Ｒ１両端の電圧は、前記
第１の光センサ１３Ａ〜１３Ｃに印加されるようにして
いる。又、光ファイバ１２，１２の下端は、それぞれ接
地側金具１０に装着された光コネクタ１６に接続され、
以上によって検電部の電流検出系路が構成される。

光コネクタ１６は第２図に示すように光伝送路として
の、同じく偏波面保存光ファイバケーブル１７〜２０で
直列に接続されている。そして、前記各碍子５Ａ〜５Ｃ
内の光ファイバ１２，１２、光センサ１３Ａ〜１３Ｃ、
及び、外部の光ファイバケーブル１７〜２０は直列に連
結され、連続的な光伝送路が形成されている。

前記光ファイバケーブル１７の一端は、偏光板及び1/4
波長板よりなる偏光子２１が接続されていて、同偏光子
２１には発光ダイオートよりなる発光素子２２が光学的
に接続されている。前記偏光素子２１と発光素子２２と
により発光部が構成されており、図中２６は電源であ
る。そして、前記発光部から出射された光パワが、光フ
ァイバケーブル２０に入射するようにしている。なお、
前記発光部は直線偏光を発するレーザーダイオードを用
いれば、ＳＮ比を向上させ、また、偏光子２１を省略す
ることもできる。

又、前記ファイバケーブル１７の一端には、検光子２３
が接続されていて、同検光子２３にはフォトダイオード
よりなる受光素子２４が光学的に接続されている。前記
検光子２３と受光素子２４とにり受光部が構成されてい
る。そして、前記光伝送路を経た光パワを光ファイバケ
ーブル１７から検光子２３を介して受光素子２４に導入
するようにしており、図中２７は増幅部である。

なお、この実施例の発光部及び受光部は、それぞれ所定
のボックス２５に収容されている。このボックス２５
は、電線路の任意の箇所に装着される。

次に、前記のように構成した電流検出系路の作用を、第
１図と等価の原理を示す第２図を基に説明する。

今、各電線４Ａ〜４Ｃに流れる電流を一次電流とする
と、この一次電流によって各電線４Ａ〜４Ｃの周りの磁
界の作用で、各変流器ＣＴ１〜ＣＴ３を介して、二次電
流が各リード線１５，１５を経て各抵抗体Ｒ１に流され
る。そして、前記各抵抗体Ｒ１の両端にかかる電圧が、
各光センサ１３Ａ〜１３Ｃに印加される。

このとき、電源２６を動作させると、発光素子２２が作
動して光パワが出射される。前記光パワは、光ファイバ
ケーブル２０、光ファイバ１２を介し、外部から電磁誘
導をうけることなく矢印の方向で、光センサ１３Ｃへ伝
送される。前記光パワは、前記光センサＣのポッケルス
効果によって、同光センサＣに印加される電圧の変化、
すなわち電線４Ｃの電流変化に応じて位相変調される。

次いで、同光パワは、光ファイバ１２、光ファイバケー
ブル１９、光ファイバ１２を介して、外部からの電磁誘
導を受けることなく矢印の方向で、光センサ１３Ｂへ伝
送される。そして、前記と同様に、前記光センサ１３Ｂ
に印加される電圧変化、すなわち電線４Ｂの電流変化に
応じて位相変調される。

さらに、光ファイバ１２、光ファイバケーブル１８、光
ファイバ１２を介して、矢印方向で伝送された光パワ
は、光センサ１３Ａへ導入される。ここで、光センサ１
３Ａに印加される電圧変化（電線４Ａの電流変化）に応
じて、最後の位相変調を受けた光パワは、光ファイバ１
２、光ファイバケーブル１７を介して、外部からの電磁
誘導をうけることなく矢印の方向に、検光子２３へ伝送
されて強度変調される。前記検光子２３へ伝送された光
パワは、三相の各電線４Ａ〜４Ｃの電流がベクトル的に
合成される。すなわち、零相電流に比例して位相変調さ
れる。この光パワは、続いて受光素子２４へ導入されて
電気信号に変換される。

その後、前記電気信号を増幅部２７を会して増幅すると
ともに、出力端子２８Ａ，２８Ａから出力するようにす
れば、この出力端子２８Ａ，２８Ａに所定の計器を接続
するだけで、零相電流の変化が容易に検出・測定でき
る。

このような零相電流は、通常時には零値を示している
が、線路事故が発生すると零値以外の値となる。従っ
て、この零相電流の変化を検出・測定することによって
線路事故の有無が検出できる。

次に検電部における電圧検出系路について説明する。な
お、前記電流検出系路と同様の部材に付いては、同様の
符号を付して説明を省略する。

前記課電側金具９の空洞部９ａには、電線４Ａ〜４Ｃを
把持して電線４Ａ〜４Ｃと電気的に接続された電線クラ
ンプ金具２９が、導電スペーサ３０ａを介してコンデン
サＣ１の一端に接続され、このコンデンサＣ１の他端
は、同じく導電スペーサ３０ｂを介して、碍子本体８の
上端面に当接して、課電側金具９と碍子本体８間に挾着
されている。そして、前記コンデンサＣ１の両端である
導電スペーサ３０ａ，３０ｂには、同じく、電気光学素
子を備えた第２の光センサ１３Ａ〜１３Ｃが並列に接続
されている。

前記のように構成された電圧検出系路は、同じく、第２
図に示すように等価の原理をもって、それぞれ接続され
ている。なお、図中Ｃ２は、碍子本体８自体の静電容量
を示すものである。

次に、電圧検出系路の作用を説明する。

今、各電線４Ａ〜４Ｃの電圧は電線クランプ２９、導電
スペーサ３０ａを介して各コンデンサＣ１に印加され、
このコンデンサＣ１の両端の電圧が、各光センサ１３Ａ
〜１３Ｃに印加される。

電源２６を動作させると、発光素子２２が作動して光パ
ワが出射される。前記光パワは偏光子２１を経て直線偏
光に変換され、光ファイバケーブル１７、光ファイバ１
２を介し、外部から電磁誘導をうけることなく矢印の方
向で、光センサ１３Ａへ伝送される。光パワは、素子１
３Ａのポッケルス効果によって、印加される電圧変化す
なわち、電線４Ａの電圧変化に応じて位相変調される。
次いで、同光パワは、光ファイバ１２、光ファイバケー
ブル１８、光ファイバ１２を介して、外部からの電磁誘
導を受けることなく矢印の方向で、光センサ１３Ｂへ伝
送される。そして、前記と同様に、光センサ１３Ｂに印
加される電圧変化すなわち、電線４Ｂの電圧変化に応じ
て位相変調される。

さらに、光ファイバ１２、光ファイバケーブル１９、光
ファイバ１２を介して、矢印方向で伝送された光パワ
は、光センサ１３Ｃへ導入され、ここで、光センサ１３
Ｃに印加される電圧変化、すなわち電線４Ｃの電圧変化
に応じて、最後の位相変調を受け、光ファイバ１２、光
ファイバケーブル２０を介して、外部からの電磁誘導を
うけることなく矢印の方向に、検光子２３へ伝送され、
強度変調に変換される。検光子２３へ伝送された光パワ
は、三相の各電線４Ａ〜４Ｃの電圧がベクトル的に合成
されたもの、すなわち、零相電圧を示すものである。こ
の光パワは、続いて受光素子２４へ導入されて、電気信
号に変換される。

その後、前記電気信号を増幅部２７を介して増幅すると
ともに、出力端子２８Ｂ，２８Ｂから出力するようにす
れば、所定の計器を接続するだけで、零相電圧の変化が
容易に検出・測定できる。

このような零相電圧は、通常時には零値を示している
が、線路事故が発生すると零値以外の値を示す。従っ
て、この零相電圧の変化を検出・測定することによって
線路事故が検出できる。

実施例では第１及び第２の光センサ１３Ａ〜１３Ｃが碍
子本体８の頭部の課電側金具９内に収納されるととも
に、碍子本体８中央部軸方向には、前記両光センサ１３
Ａ〜１３Ｃに対応する光ファイバ１２，１２が二組、そ
れぞれ碍子本体８に対して一体に固着されていて、各光
ファイバ１２は、それぞれ両光センサ１３Ａ〜１３Ｃに
対して別々に接続されている。

又、第２図に等価の原理を示すように、零相電流を検出
するための出力端子２８Ａ，２８Ａと、零相電圧を検出
するための出力端子２８Ｂ，２８Ｂとを別々に設けてい
る。

本発明では、前述のように零相電流と零相電圧とを一つ
の検電部から同時に検出でき、また、光センサ１３Ａ〜
１３Ｃが電線クランプ２９により保持されている電線４
Ａ〜４Ｃの間近かにおいて課電側金具９の空洞９ａ内に
位置決めして、一括に収納され、さらに、碍子８内の各
光ファイバ１２を介して光信号を導出するようにしてい
るので、検出箇所における誘導や絶縁劣化が防止されて
検出信号の出力が安定する。

また、ポッケルス効果をもつ一種類の光センサ１３Ａ〜
１３Ｃによって電流と電圧を検出可能としているので、
光センサを使いわける繁雑さがなく、組み立てが簡単に
なる。

発明の効果この発明は、電線を絶縁支持する碍子を利用して零相電
流と零相電圧を同時に検出可能な検電部を構成すること
により、施設スペースを小さくするとともに検出信号が
安定するようにしたので、電力供給における系統管理の
信頼性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した実施例を示す断面図、第
２図は第１図の原理を示す回路図、第３図及び第４図は
従来例の原理を示す回路図である。４Ａ〜４ｃ……電線、８……碍子本体、９……課電側金
具、９ａ……空洞部、１０……接地側金具、１２……光
ファイバ、１３Ａ〜１４Ｃ……光センサ、２１……偏光
子、２２……発光素子、２３……検光子、２４……受光
素子、Ｃ１……コンデンサ、ＣＴ１〜ＣＴ３……変流
器、Ｒ１……抵抗体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−253880（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−102566（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−172557（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−57153（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−47689（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−70456（ＪＰ，Ｕ) 特公昭49−1231（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭44−7588（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の端部に発光部を接続し、他方の端部
に受光部を接続してなる光伝送路の中間部分に、相互間
を直列に接続して各相電線に取着された個別の検電部を
備えた三相電線路の零相検電装置において、前記検電部
は、複数の光ファイバが軸方向に貫通して設けられた碍
子の頭部に空洞部を有する課電側金具を取り付けて、こ
の金具上に電線を引き通す変流器と電線クランプとを設
け、前記空洞部にポッケルス効果を有する電気光学素子
を備えた第１及び第２の光センサを収納するとともに、
前記変流器には、電線路からの二次電流を電圧信号に変
換するための抵抗体を並列に介装して前記第１の光セン
サを接続し、また、前記課電側金具には、この金具と碍
子の端面との間に挾着されて電線路の電圧を分圧するた
めのコンデンサを並列に介装して前記第２の光センサを
接続し、さらに、各光センサは碍子内の前記各光ファイ
バの一端に接続され、また、光ファイバの他端が前記光
伝送路と接続されたことを特徴とする三相電線路の零相
検電装置。