JPH08254552A - Current sensor - Google Patents
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- JPH08254552A JPH08254552A JP7057534A JP5753495A JPH08254552A JP H08254552 A JPH08254552 A JP H08254552A JP 7057534 A JP7057534 A JP 7057534A JP 5753495 A JP5753495 A JP 5753495A JP H08254552 A JPH08254552 A JP H08254552A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電流センサに関する。
本発明の電流センサは、受変電設備などの電気設備の監
視用に用いられる。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to current sensors.
The current sensor of the present invention is used for monitoring electric equipment such as power receiving and transforming equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気機器の接地線に電流センサを接続
し、この電流センサにより通常時の漏れ電流及び地絡事
故時の地絡サージ電流を検出して電気機器の状態を監視
することが行われる。この場合、検出しようとする地絡
サージ電流は数100A程度であり、漏れ電流は数μA
程度である。このように、大きさの異なる2種類の電流
を同時に測定できる電流センサとして、図5に示すもの
が提案されている。2. Description of the Related Art A current sensor is connected to a ground wire of an electric device, and the current sensor can detect a leak current at a normal time and a ground fault surge current at a ground fault accident to monitor the state of the electric device. Be seen. In this case, the ground fault surge current to be detected is about several 100 A, and the leakage current is several μA.
It is a degree. Thus, as a current sensor capable of simultaneously measuring two types of currents having different magnitudes, the one shown in FIG. 5 has been proposed.
【0003】図5において、CTは電気機器10と接地
間に接続された変流器である。変流器CTの2次側に、
サージ阻止用コイルL1,L2と直流カット用コンデン
サCを介して発光ダイオードLEDが接続される。ま
た、変流器CTの2次側に全波整流器D1が接続され
る。全波整流器D1の直流出力側には、出力電流を分流
するための2つの抵抗R2,R3が接続され、一方の抵
抗R3は全波整流器D1の直流出力に並列に接続され、
他方の抵抗R2はダイオードD2を介して発光ダイオー
ドLEDに接続される。In FIG. 5, CT is a current transformer connected between the electric device 10 and the ground. On the secondary side of the current transformer CT,
The light emitting diode LED is connected via the surge blocking coils L1 and L2 and the DC blocking capacitor C. A full-wave rectifier D1 is connected to the secondary side of the current transformer CT. Two resistors R2 and R3 for shunting the output current are connected to the DC output side of the full-wave rectifier D1, and one resistor R3 is connected in parallel to the DC output of the full-wave rectifier D1.
The other resistor R2 is connected to the light emitting diode LED via the diode D2.
【0004】また、発光ダイオードLEDには、電池2
から、抵抗R1を介して直流バイアス電流Iaが供給さ
れている。発光ダイオードLEDはそこに流れる電流を
光信号に変換する。この光信号は光ファイバ3により、
監視部のフォトダイオードPDに伝送される。フォトダ
イオードPDは光信号を電圧信号に変換し、この電圧信
号はアンプ4に入力される。Further, the light emitting diode LED has a battery 2
From, the DC bias current Ia is supplied via the resistor R1. The light emitting diode LED converts the current flowing therein into an optical signal. This optical signal is transmitted by the optical fiber 3.
It is transmitted to the photodiode PD of the monitoring unit. The photodiode PD converts the optical signal into a voltage signal, and this voltage signal is input to the amplifier 4.
【0005】図5の回路の動作について説明する。な
お、変流器CTの2次側に流れるのは、地絡サージ電流
と漏れ電流に相当する2次電流であるが、便宜上以下の
説明においては、単に地絡サージ電流と漏れ電流という
こととする。電気機器の漏れ電流は10μA程度の微小
電流である。発光ダイオードLEDはこのような微小電
流に対しては高いインピーダンスを示す。このために、
電池2から直流バイアス電流Iaが流されて、発光ダイ
オードLEDのインピーダンスを低下させる。The operation of the circuit shown in FIG. 5 will be described. It is to be noted that what flows to the secondary side of the current transformer CT is the secondary current corresponding to the ground fault surge current and the leakage current, but in the following description, it is simply referred to as the ground fault surge current and the leakage current. To do. The leakage current of electric equipment is a minute current of about 10 μA. The light emitting diode LED has a high impedance with respect to such a minute current. For this,
A DC bias current Ia is made to flow from the battery 2 to reduce the impedance of the light emitting diode LED.
【0006】電気機器の漏れ電流Ibは、変流器CTの
2次側から、サージ阻止用コイルL1−直流カット用コ
ンデンサC−発光ダイオードLED−サージ阻止用コイ
ルL2を通って流れる。なお、漏れ電流は、抵抗R1,
R2,R3の存在によりその他の経路には少ししか流れ
ない。電気機器10の地絡サージ電流は、正極性のもの
と負極性のものがあるが、いずれも全波整流器D1によ
って正極性の地絡サージ電流Icに変換される。なお、
地絡サージ電流はサージ阻止用コイルL1,L2の存在
によりその他の経路には流れにくくなっている。The leakage current Ib of the electric device flows from the secondary side of the current transformer CT through the surge blocking coil L1, the DC blocking capacitor C, the light emitting diode LED, and the surge blocking coil L2. The leakage current is the resistance R1,
Due to the existence of R2 and R3, there is little flow to other routes. The ground fault surge current of the electric device 10 has positive polarity and negative polarity, and both are converted into the positive ground fault surge current Ic by the full-wave rectifier D1. In addition,
The existence of the surge blocking coils L1 and L2 makes it difficult for the ground fault surge current to flow to other paths.
【0007】全波整流器D1の出力電流は、抵抗R2と
ダイオードD2を通って発光ダイオードLEDに流れ
る。抵抗R3は、全波整流器D1の出力電流を分流し、
発光ダイオードLEDに流れる電流値を適当な値(例え
ば、出力電流の1/20000)とする。発光ダイオー
ドLEDは、直流バイアス電流Iaと漏れ電流Ibとが
重畳した電流、又は更に地絡サージ電流Icが重畳した
電流を光信号に変換する。光信号は光ファイバ3により
監視部に伝送される。The output current of the full-wave rectifier D1 flows to the light emitting diode LED through the resistor R2 and the diode D2. The resistor R3 diverts the output current of the full-wave rectifier D1,
The current value flowing through the light emitting diode LED is set to an appropriate value (for example, 1/20000 of the output current). The light emitting diode LED converts a current in which the DC bias current Ia and the leakage current Ib are superimposed or a current in which the ground fault surge current Ic is further superimposed into an optical signal. The optical signal is transmitted to the monitoring unit by the optical fiber 3.
【0008】監視部では、光ファイバ3により伝送され
てきた光信号をフォトダイオードPDにより電圧信号に
変換する。監視部で得た電圧信号を図6に示す。図6に
おいて、Vaは直流バイアス電流分の電圧信号レベル、
Vbは部分放電電流分の小さな電圧信号レベル、Vcは
地絡電流分の大きな電圧信号レベルを示す。監視部で
は、この電圧信号を処理して電気機器の状態を判定す
る。In the monitoring section, the optical signal transmitted through the optical fiber 3 is converted into a voltage signal by the photodiode PD. The voltage signal obtained by the monitor is shown in FIG. In FIG. 6, Va is the voltage signal level of the DC bias current,
Vb represents a small voltage signal level for the partial discharge current, and Vc represents a large voltage signal level for the ground fault current. The monitoring unit processes the voltage signal and determines the state of the electric device.
【0009】以上説明したように、図5に示した電流セ
ンサによれば、1つの変流器CT及び1本の光ファイバ
3により、大きさの異なる2種類の電流を検出して、監
視部に光信号を伝送できる。また、電流センサと監視部
との間は、光ファイバ3により連結されるので、両者間
の絶縁を十分にとることができる。As described above, according to the current sensor shown in FIG. 5, one current transformer CT and one optical fiber 3 detect two kinds of currents having different sizes, and the monitoring unit. Optical signal can be transmitted to. Moreover, since the current sensor and the monitoring unit are connected by the optical fiber 3, sufficient insulation between them can be ensured.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上説明した電流セン
サでは、電流を測定する対象の電気機器が避雷器である
場合、10kA程度の大きなサージ電流と10μA程度
の小さな漏れ電流とを同時に測定することとなる。この
場合は、次のような問題が生じる。図5において、サー
ジ阻止用コイルL1,L2は、サージ電流の急峻な成分
については阻止するが、緩やかな成分は一部を通過させ
て、発光ダイオードLEDに流してしまう。この緩慢な
成分の内、負極性のサージ電流、即ち、変流器から、サ
ージ阻止用コイルL2−発光ダイオードLED−コンデ
ンサC−サージ阻止用コイルL1を通って再び変流器に
流れ込む電流は、発光ダイオードLEDの整流特性と逆
になる。したがって、負極性のサージ電流は、発光ダイ
オードLEDにより阻止され、直流バイアス電流の範囲
での変化に留まる。In the current sensor described above, when the electric device whose current is to be measured is a lightning arrester, a large surge current of about 10 kA and a small leakage current of about 10 μA are simultaneously measured. Become. In this case, the following problems occur. In FIG. 5, the surge blocking coils L1 and L2 block a steep component of the surge current, but allow a gentle component to pass through a portion and flow to the light emitting diode LED. Of this slow component, the negative surge current, that is, the current flowing from the current transformer to the current transformer again through the surge blocking coil L2-light emitting diode LED-capacitor C-surge blocking coil L1 is: This is the opposite of the rectification characteristic of the light emitting diode LED. Therefore, the negative surge current is blocked by the light emitting diode LED, and remains within the range of the DC bias current.
【0011】これに対し、正極性のサージ電流の急峻な
成分は、サージ阻止用コイルL1,L2により1/10
000程度に抑制されるが、緩やかな成分は発光ダイオ
ードLEDと同極性であるため、変流器から、サージ阻
止用コイルL1−コンデンサC−発光ダイオードLED
−サージ阻止用コイルL2の経路を通って再び変流器へ
流れ込む。On the other hand, the steep component of the positive surge current is 1/10 by the surge prevention coils L1 and L2.
Although it is suppressed to about 000, the gentle component has the same polarity as that of the light emitting diode LED.
Flow back into the current transformer via the path of the surge arresting coil L2.
【0012】したがって、避雷器1に正極性のサージ電
流が流れた場合、サージ電流の急峻な部分は、全波整流
器D1から出力され、分流抵抗R2,R3の分流作用に
より1/10000程度に抑制されて、発光ダイオード
LEDに流れる。それに続いて、サージ電流の緩慢成分
が、サージ阻止用コイルL1,L2を通って1/数10
0程度に抑制されて、発光ダイオードLEDに流れる。Therefore, when a positive surge current flows through the arrester 1, the steep part of the surge current is output from the full-wave rectifier D1 and suppressed to about 1/10000 by the shunting action of the shunt resistors R2 and R3. And flows to the light emitting diode LED. Following that, the slow component of the surge current passes through the surge prevention coils L1 and L2,
It is suppressed to about 0 and flows to the light emitting diode LED.
【0013】これにより、図7に示すように、(a)の
正極性サージ電流が流れると、発光ダイオードLEDか
ら出力される光信号は、(b)に示すように、急峻な成
分に続いて相対的に大きな緩慢な成分が流れ、光信号は
歪められた波形となる。したがって、監視部での信号処
理に支障を来すこととなる。本発明は、大電流と小電流
の2種類の電流を光信号に変換して伝送する電流センサ
において、大電流と小電流の比が大きくなっても、電流
波形を正確に光信号に変換することができるようにする
ことを目的とするものである。As a result, as shown in FIG. 7, when the positive surge current of (a) flows, the optical signal output from the light emitting diode LED follows a steep component as shown in (b). A relatively large slow component flows and the optical signal has a distorted waveform. Therefore, the signal processing in the monitoring unit is hindered. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention, in a current sensor that converts two types of currents, a large current and a small current, into an optical signal and transmits the optical signal, accurately converts a current waveform into an optical signal even if the ratio of the large current and the small current increases. The purpose is to be able to.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の態様は、変流器と、変流器の出力電
流を光信号に変換する半導体発光素子と、半導体発光素
子の出力する光信号を伝送するための光ファイバと、半
導体発光素子に直流バイアス電流を供給する直流バイア
ス電流供給部と、変流器の2次側と前記半導体発光素子
の間に挿入されたサージ阻止用コイルと、変流器の2次
側に接続された全波整流器と、全波整流器の出力側に接
続された第1の分流用抵抗と、全波整流器と発光素子の
間に接続された第2の分流用抵抗とダイオードとを具備
する電流センサにおいて、サージ阻止用コイルと半導体
発光素子の間に接続され、半導体発光素子と同極性にさ
れたダイオードと、サージ阻止用コイルとダイオード間
の接続点との間に接続されたスイッチとを設け、直流バ
イアス電流供給手段はスイッチを介して前記半導体発光
素子に直流バイアス電流を供給するものとする。To achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a current transformer, a semiconductor light emitting device for converting an output current of the current transformer into an optical signal, and a semiconductor light emitting device. An optical fiber for transmitting an optical signal output by the device, a DC bias current supply unit for supplying a DC bias current to the semiconductor light emitting device, and a surge inserted between the secondary side of the current transformer and the semiconductor light emitting device. A blocking coil, a full-wave rectifier connected to the secondary side of the current transformer, a first shunt resistor connected to the output side of the full-wave rectifier, and a connection between the full-wave rectifier and the light-emitting element. In a current sensor having a second shunt resistance and a diode, a diode connected between the surge blocking coil and the semiconductor light emitting element and having the same polarity as the semiconductor light emitting element, and a surge blocking coil and the diode Connection between the It is a switch provided with a DC bias current supply means and supplies a DC bias current to the semiconductor light emitting element via the switch.
【0015】本発明の第2の態様は、変流器と、変流器
の出力電流を光信号に変換する半導体発光素子と、半導
体発光素子の出力する光信号光を伝送するための光ファ
イバと、半導体発光素子に直流バイアス電流を供給する
直流バイアス電流供給部と、変流器の2次側と半導体発
光素子の間に接続されたサージ阻止用コイルと、変流器
の2次側に接続された全波整流器と、全波整流器の出力
側に接続された第1の分流用抵抗と、全波整流器と発光
素子の間に接続された第2の分流用抵抗とダイオードと
を具備する電流センサにおいて、サージ阻止用コイルと
半導体発光素子との間に接続され、半導体発光素子の極
性と逆極性にされたダイオードと、ダイオードに直流バ
イアス電流を供給する供給手段とを設ける。A second aspect of the present invention is a current transformer, a semiconductor light emitting element for converting an output current of the current transformer into an optical signal, and an optical fiber for transmitting an optical signal light output by the semiconductor light emitting element. A DC bias current supply unit for supplying a DC bias current to the semiconductor light emitting device, a surge prevention coil connected between the secondary side of the current transformer and the semiconductor light emitting device, and a secondary side of the current transformer. A full-wave rectifier connected, a first shunt resistor connected to the output side of the full-wave rectifier, a second shunt resistor connected between the full-wave rectifier and the light emitting element, and a diode. In the current sensor, a diode connected between the surge prevention coil and the semiconductor light emitting element and having a polarity opposite to that of the semiconductor light emitting element, and a supply means for supplying a DC bias current to the diode are provided.
【0016】なお、上記電流センサは、シャント用抵抗
と直列にダイオードを接続することができる。また、上
記電流センサは、光ファイバの光信号を分配する分配器
を設けることができる。The current sensor may have a diode connected in series with the shunt resistor. Further, the current sensor can be provided with a distributor for distributing the optical signal of the optical fiber.
【0017】[0017]
【作用】本発明の第1の態様においては、漏れ電流のよ
うな微小電流を測定しようとするときにはスイッチをオ
ンとする。これにより、半導体発光素子には直流バイア
ス電流が流れ、半導体発光素子のインピーダンスが低下
する。変流器により検出された微小電流はサージ阻止用
コイルを通して半導体発光素子に流れる。In the first aspect of the present invention, the switch is turned on when a minute current such as a leakage current is to be measured. As a result, a direct current bias current flows through the semiconductor light emitting element, and the impedance of the semiconductor light emitting element decreases. The minute current detected by the current transformer flows to the semiconductor light emitting element through the surge prevention coil.
【0018】サージ電流を測定しようとするときはスイ
ッチをオフする。サージ電流は、全波整流器により極性
が揃えられ、分流用抵抗により抑制された電流が半導体
発光素子に流れる。サージ電流の内、緩慢分がサージ阻
止用コイルを通して半導体発光素子に流れようとする
が、サージ阻止用コイルとそれに直列に接続されたダイ
オードにより阻止される。When measuring the surge current, the switch is turned off. The surge current has the same polarity by the full-wave rectifier, and the current suppressed by the shunt resistor flows into the semiconductor light emitting element. A slow portion of the surge current tries to flow to the semiconductor light emitting element through the surge blocking coil, but is blocked by the surge blocking coil and the diode connected in series with the surge blocking coil.
【0019】半導体発光素子は、そこに流れる電流を光
信号に変換し、光ファイバにより監視部に伝送する。監
視部では、光信号を電圧信号に変換し、その信号を処理
することにより対象とする電気機器の異常を監視する。
本発明の第2の態様においては、サージ阻止用コイルと
直列に接続されるダイオード及び半導体発光素子には、
常時、直流バイアス電流が流される。The semiconductor light emitting device converts an electric current flowing therein into an optical signal and transmits the optical signal to the monitoring unit through an optical fiber. The monitoring unit converts the optical signal into a voltage signal and processes the signal to monitor the abnormality of the target electric device.
In the second aspect of the present invention, the diode and the semiconductor light emitting element connected in series with the surge prevention coil are:
A DC bias current is always supplied.
【0020】漏れ電流のような微小電流は、直流バイア
ス電流により低インピーダンスとなっているダイオード
と半導体発光素子を通って流れる。サージ電流は、全波
整流器により極性が揃えられ、分流用抵抗により抑制さ
れた電流が半導体発光素子に流れる。サージ電流の内、
緩慢分がサージ阻止用コイルを通して半導体発光素子に
流れようとするが、サージ阻止用コイルと直列に接続さ
れたダイオード又は半導体発光素子の極性特性により阻
止される。A minute current such as a leakage current flows through the diode and the semiconductor light emitting element which have a low impedance due to the DC bias current. The surge current has the same polarity by the full-wave rectifier, and the current suppressed by the shunt resistor flows into the semiconductor light emitting element. Of the surge current,
The slow component tries to flow to the semiconductor light emitting element through the surge blocking coil, but is blocked by the polarity characteristic of the diode or the semiconductor light emitting element connected in series with the surge blocking coil.
【0021】半導体発光素子は、そこに流れる電流を光
信号に変換し、光ファイバにより監視部に伝送する。監
視部では、光信号を電圧信号に変換し、その信号を処理
することにより対象とする電気機器の異常を監視する。
なお、第1の分流用抵抗と直列に接続されたダイオード
は、サージ電流が低レベルにあるとき、半導体発光素子
にサージ電流が流れやすくし、電流センサの感度を向上
させる。The semiconductor light emitting element converts an electric current flowing therein into an optical signal and transmits it to the monitoring section through an optical fiber. The monitoring unit converts the optical signal into a voltage signal and processes the signal to monitor the abnormality of the target electric device.
The diode connected in series with the first shunt resistor facilitates the surge current to flow through the semiconductor light emitting element when the surge current is at a low level, and improves the sensitivity of the current sensor.
【0022】また、光ファイバに光2分配器を挿入し、
分配した光信号のそれぞれについて電圧信号に変換する
ことができる。これにより、電圧信号を大きさの異なる
各電流レベルに応じた増幅率で増幅して、各電流につい
て信号処理に適した強度の信号を得ることができる。In addition, an optical 2 distributor is inserted into the optical fiber,
Each of the distributed optical signals can be converted into a voltage signal. As a result, the voltage signal can be amplified with an amplification factor corresponding to each current level having a different magnitude, and a signal having an intensity suitable for signal processing can be obtained for each current.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。 〔実施例1〕図1は本発明の実施例1の回路を示す。図
1において、CTは避雷器1と接地間に接続された変流
器である。変流器CTの2次側は、サージ阻止用コイル
L1,L2と直流カット用コンデンサCとダイオードD
3を介して発光ダイオードLEDに接続される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 shows a circuit of Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, CT is a current transformer connected between the arrester 1 and the ground. The secondary side of the current transformer CT has surge prevention coils L1 and L2, a DC cut capacitor C, and a diode D.
It is connected via 3 to the light emitting diode LED.
【0024】また、変流器CTの2次側に全波整流器D
1が接続される。全波整流器D1の直流出力側には、出
力電流を分流するための2つの抵抗R2,R3が接続さ
れ、一方の抵抗R3はダイオードD4を介して全波整流
器D1の出力に並列に接続され、他方の抵抗R2はダイ
オードD2を介して発光ダイオードLEDに接続され
る。A full-wave rectifier D is provided on the secondary side of the current transformer CT.
1 is connected. Two resistors R2 and R3 for shunting the output current are connected to the DC output side of the full-wave rectifier D1, one resistor R3 is connected in parallel to the output of the full-wave rectifier D1 via a diode D4, The other resistor R2 is connected to the light emitting diode LED via the diode D2.
【0025】また、発光ダイオードLEDとダイオード
D3には、電池2から、抵抗R1とスイッチSWを介し
て直流バイアス電流が供給される。なお、直流カット用
コンデンサCとダイオードD2により、電池2からの直
流電流は、発光ダイオードLED以外の経路には流れな
い。発光ダイオードLEDは、そこに流れる電流を光信
号に変換し、この光信号は光ファイバ3により、監視部
のフォトダイオードPDに伝送される。A DC bias current is supplied from the battery 2 to the light emitting diode LED and the diode D3 via the resistor R1 and the switch SW. Due to the DC-cutting capacitor C and the diode D2, the DC current from the battery 2 does not flow in any path other than the light emitting diode LED. The light emitting diode LED converts the current flowing therein into an optical signal, and this optical signal is transmitted to the photodiode PD of the monitoring unit by the optical fiber 3.
【0026】フォトダイオードPDは、光信号を電圧信
号に変換し、その電圧信号はアンプ4に出力される。監
視部では、アンプ4の出力信号を処理して避雷器の異常
の有無を判定する。図1の回路の動作について説明す
る。避雷器の漏れ電流は、50Hz,10μA程度の微
小電流である。発光ダイオードLED及びダイオードD
3はこのような微小電流に対しては数100kΩ程度の
高いインピーダンスを示す。このために、漏れ電流を検
出しようとするときは、スイッチSWをオンとして、電
池2から直流バイアス電流Iaを流して、発光ダイオー
ドLED及びダイオードD3のインピーダンスを低下さ
せる。The photodiode PD converts the optical signal into a voltage signal, and the voltage signal is output to the amplifier 4. The monitoring unit processes the output signal of the amplifier 4 and determines whether there is an abnormality in the lightning arrester. The operation of the circuit of FIG. 1 will be described. The leakage current of the arrester is a minute current of about 50 Hz and 10 μA. Light emitting diode LED and diode D
3 shows a high impedance of about several 100 kΩ for such a minute current. For this reason, when the leakage current is to be detected, the switch SW is turned on and the DC bias current Ia is caused to flow from the battery 2 to lower the impedance of the light emitting diode LED and the diode D3.
【0027】避雷器の漏れ電流Ibは、変流器CTの2
次側から、サージ阻止用コイルL1−直流カット用コン
デンサC−ダイオードD3−発光ダイオードLED−サ
ージ阻止用コイルL2の経路を通って流れる。なお、他
の経路に関しては、抵抗R1,R2,R3及びD2,D
4の順方向抵抗分の存在により漏れ電流は少ししか流れ
ない。The leakage current Ib of the lightning arrester is 2 times that of the current transformer CT.
From the next side, the current flows through a path of surge prevention coil L1-DC cutting capacitor C-diode D3-light emitting diode LED-surge prevention coil L2. For other paths, the resistors R1, R2, R3 and D2, D
Due to the presence of the forward resistance component of 4, only a small leakage current flows.
【0028】漏れ電流を測定するときを除いて、常時は
スイッチSWはオフとされる。このとき、避雷器1に1
MHz,10kA程度のサージ電流が流れると、避雷器
1のサージ電流は、サージ阻止用コイルL1,L2の存
在により、殆どが全波整流器D1に流れる。サージには
正極性のサージと負極性のサージがあるが、いずれも全
波整流器D1によって正極性の電流に変換される。The switch SW is normally turned off except when measuring the leakage current. At this time, 1 to 1 arrester
When a surge current of MHz, about 10 kA flows, most of the surge current of the arrester 1 flows to the full-wave rectifier D1 due to the existence of the surge blocking coils L1 and L2. There are positive surges and negative surges as surges, both of which are converted into positive currents by the full-wave rectifier D1.
【0029】全波整流器D1の出力電流は、抵抗R2−
ダイオードD2−発光ダイオードLEDの経路と、抵抗
R3−ダイオードD3の経路に分流して流れる。抵抗R
2,R3の値を適当に選定することにより、発光ダイオ
ードLEDに流れる電流値Icを適当な値(例えば、全
波整流器D3の出力電流の1/20000)に抑制す
る。The output current of the full-wave rectifier D1 is the resistance R2-
It shunts into the path of the diode D2-light emitting diode LED and the path of the resistor R3-diode D3. Resistance R
By appropriately selecting the values of 2 and R3, the current value Ic flowing through the light emitting diode LED is suppressed to an appropriate value (for example, 1/20000 of the output current of the full-wave rectifier D3).
【0030】ここで、前に説明した、従来発生していた
正極性のサージ電流の波形の歪みについて説明する。こ
こで問題となるのは、サージ阻止用コイルL1,L2を
通って発光ダイオードLEDに流れるサージ電流であ
る。負極性のサージ電流については、急峻分はサージ阻
止用コイルL1,L2によって阻止される。また、緩慢
成分については、サージ阻止用コイルL1,L2によっ
て抑制されると共に、発光ダイオードLEDとダイオー
ドD3の整流特性により阻止される。したがって、負極
性のサージ電流がサージ阻止用コイルL1,L2を通っ
て発光ダイオードLEDに流れる量は無視できる程度に
少なくなる。Now, the distortion of the waveform of the positive surge current that has been conventionally generated will be described. The problem here is the surge current flowing through the light emitting diode LED through the surge prevention coils L1 and L2. Regarding the negative surge current, the steep portion is blocked by the surge blocking coils L1 and L2. Further, the slow component is suppressed by the surge prevention coils L1 and L2, and is also prevented by the rectifying characteristics of the light emitting diode LED and the diode D3. Therefore, the amount of negative surge current flowing through the surge prevention coils L1 and L2 to the light emitting diode LED is negligibly small.
【0031】正極性のサージ電流については、急峻分は
サージ阻止用コイルL1,L2によって阻止される。緩
慢成分は、サージ阻止用コイルLによって抑制されて、
微小な電流値とされる。スイッチSWは常時オフとされ
ているから、発光ダイオードLEDとダイオードD3に
は直流バイアス電流が流れていない。このような、微小
な電流に対しては、直列に接続された発光ダイオードL
EDとダイオードD3は数100kΩ以上の高い順方向
抵抗値を示す。したがって、正極性のサージ電流がサー
ジ阻止用コイルL1,L2を通って発光ダイオードLE
Dに流れる量は無視できる程度に少なくなる。With respect to the positive surge current, the steep portion is blocked by the surge blocking coils L1 and L2. The slow component is suppressed by the surge prevention coil L,
It is a minute current value. Since the switch SW is always off, no DC bias current flows through the light emitting diode LED and the diode D3. For such a minute current, the light emitting diodes L connected in series are connected.
The ED and the diode D3 exhibit high forward resistance values of several 100 kΩ or more. Therefore, the positive surge current passes through the surge prevention coils L1 and L2 and the light emitting diode LE.
The amount flowing to D becomes negligibly small.
【0032】以上説明したように、図1の回路において
は、避雷器1の漏れ電流を測定しようとするときは、ス
イッチSWをオンとし、その他のときはスイッチSWを
オフとしておくことにより、微小な10μA程度の漏れ
電流と10kA程度の大きなサージ電流を、1つの変流
器を用いた1つの電流センサで測定することができる。
そして、1本の光ファイバで信号を監視部に伝送するこ
とができる。As described above, in the circuit of FIG. 1, when the leakage current of the lightning arrester 1 is to be measured, the switch SW is turned on, and the switch SW is turned off at other times, so that the minute A leakage current of about 10 μA and a large surge current of about 10 kA can be measured by one current sensor using one current transformer.
Then, the signal can be transmitted to the monitoring unit by one optical fiber.
【0033】なお、スイッチSWをオンオフさせるに
は、電流センサ側に設けたタイマーにより所定時間ごと
にオンさせることもできるし、監視部側から、漏れ電流
を測定しようとするとき、制御信号を送ってオンオフ制
御させることもできる。次に、分流抵抗R3と直列にダ
イオードD4を挿入した理由について説明する。To turn on / off the switch SW, a timer provided on the current sensor side can be turned on every predetermined time, and a control signal is sent from the monitoring section side when the leak current is to be measured. It can also be turned on and off. Next, the reason why the diode D4 is inserted in series with the shunt resistor R3 will be described.
【0034】サージ電流は全波整流器D1の直流出力側
で、抵抗R2とR3に分流される。ここで前述の従来の
図5の回路のように、抵抗R2側のみにダイオードD2
を挿入していると、抵抗R3の端子電圧が、発光ダイオ
ードLEDとダイオードD2の合計のしきい値に達して
いないと抵抗R2側の発光ダイオードLEDに電流が流
れなくなる。このため、サージ電流の低いレベルでの検
出感度が低下している。The surge current is divided into resistors R2 and R3 on the DC output side of the full-wave rectifier D1. Here, as in the above-mentioned conventional circuit of FIG.
If the voltage of the resistor R3 does not reach the threshold value of the total of the light emitting diode LED and the diode D2, no current will flow in the light emitting diode LED on the resistor R2 side. Therefore, the detection sensitivity at a low level of surge current is lowered.
【0035】これに対し、抵抗R3側にもダイオードD
4を新たに挿入して、ダイオードD4のしきい値と、発
光ダイオードLEDとダイオードD2の合計のしきい値
とをほぼ等しくする。これにより、低いレベルのサージ
電流も発光ダイオードLEDに流れるようになり、低レ
ベルでの電流センサの感度が改善される。発光ダイオー
ドLEDは、そこに流れる電流を光信号に変換し、その
光信号は、光ファイバ3により監視部のフォトダイオー
ドPDに伝送される。フォトダイオードPDは、光信号
を電圧信号に変換し、アンプ4に出力する。On the other hand, the diode D is also provided on the resistor R3 side.
4 is newly inserted to make the threshold value of the diode D4 and the threshold value of the total of the light emitting diode LED and the diode D2 substantially equal. As a result, a low level surge current also flows through the light emitting diode LED, and the sensitivity of the current sensor at a low level is improved. The light emitting diode LED converts the current flowing therein into an optical signal, and the optical signal is transmitted by the optical fiber 3 to the photodiode PD of the monitoring unit. The photodiode PD converts the optical signal into a voltage signal and outputs it to the amplifier 4.
【0036】アンプ4の出力電圧信号の例を図2に示
す。図2において、Vaは直流バイアス電流分の電圧信
号レベル、Vbは漏れ電流分の小さな電圧信号レベル、
Vcはサージ電流分の大きな電圧信号レベルを示す。監
視部では、この電圧信号を処理して避雷器の状態を判定
する。なお、この信号処理方法については、本発明の要
旨と直接関係しないので、説明を省略する。An example of the output voltage signal of the amplifier 4 is shown in FIG. In FIG. 2, Va is the voltage signal level for the DC bias current, Vb is the small voltage signal level for the leakage current,
Vc indicates a large voltage signal level corresponding to the surge current. The monitoring unit processes the voltage signal and determines the state of the arrester. Since this signal processing method is not directly related to the gist of the present invention, description thereof will be omitted.
【0037】以上説明したように、図1に示した電流セ
ンサによれば、1つの変流器CT及び1本の光ファイバ
3により、大きさの異なる2種類の電流を検出して、監
視部に光信号を伝送できる。また、電流センサと監視部
との間は、光ファイバ3により連結されるので、両者間
の絶縁を十分にとることができる。 〔実施例2〕以上説明した実施例1の回路においては、
漏れ電流の検出とサージ電流の検出とをスイッチSWの
オンオフによって切り換えているため、サージ電流と漏
れ電流とを同時に測定することができない。これに対
し、サージ電流と漏れ電流を同時に測定できるようにし
た例について図を用いて説明する。As described above, according to the current sensor shown in FIG. 1, one current transformer CT and one optical fiber 3 detect two kinds of currents having different sizes, and the monitoring unit. Optical signal can be transmitted to. Moreover, since the current sensor and the monitoring unit are connected by the optical fiber 3, sufficient insulation between them can be ensured. [Second Embodiment] In the circuit of the first embodiment described above,
Since the leak current detection and the surge current detection are switched by turning on / off the switch SW, the surge current and the leak current cannot be measured at the same time. On the other hand, an example in which the surge current and the leakage current can be simultaneously measured will be described with reference to the drawings.
【0038】図3は、本発明の実施例2の回路を示す。
なお、以下の説明においては、同一の機能を有するもの
には前述の図1の回路の符号と同一の符号を付して重複
する説明を省略する。本実施例では、スイッチは設けら
れずに、電池2からは、常時、抵抗R1を介して発光ダ
イオードLEDに直流バイアス電流Iaが流れる。FIG. 3 shows a circuit according to the second embodiment of the present invention.
In the following description, components having the same function are designated by the same reference numerals as those of the circuit of FIG. 1 described above, and duplicated description will be omitted. In this embodiment, no switch is provided, and the DC bias current Ia always flows from the battery 2 to the light emitting diode LED through the resistor R1.
【0039】サージ阻止用コイルL1,L2の回路に挿
入されるダイオードD3は、発光ダイオードLEDと逆
極性にされる。このダイオードD3には、常時、電池2
から抵抗R4を介して直流バイアス電流Idが供給され
る。また、光ファイバ3により伝送される光信号は、光
2分配器5により2つに分配され、それぞれが光ファイ
バ6,7により光−電変換器8,9に伝送される。これ
ら光−電変換器8,9は、前述の図1のフォトダイオー
ドPDなどと同様に構成される。The diode D3 inserted in the circuit of the surge prevention coils L1 and L2 has the opposite polarity to the light emitting diode LED. The diode D3 is always connected to the battery 2
A DC bias current Id is supplied from a resistor R4. Further, the optical signal transmitted by the optical fiber 3 is divided into two by the optical two-way splitter 5, and each is transmitted to the photoelectric converters 8, 9 by the optical fibers 6, 7. These photoelectric converters 8 and 9 are configured similarly to the photodiode PD of FIG.
【0040】次に、図3の回路の動作について説明す
る。避雷器1の漏れ電流Ibは微小電流である。この微
小電流に対しては、発光ダイオードLED及びダイオー
ドD3は、常時直流バイアス電流Ia,Idが流されて
いるため、低いインピーダンス値を示す。このため、漏
れ電流Ibは、サージ阻止用コイルL1−コンデンサC
−ダイオードD3−発光ダイオードLED−サージ阻止
用コイルL2の経路を通って流れる。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 3 will be described. The leakage current Ib of the lightning arrester 1 is a minute current. The light emitting diode LED and the diode D3 exhibit a low impedance value with respect to this minute current, because the DC bias currents Ia and Id are always supplied thereto. Therefore, the leakage current Ib is equal to the surge prevention coil L1-capacitor C.
-Diode D3-Light emitting diode LED-Flows through the path of surge suppression coil L2.
【0041】サージ電流Icが全波整流器D1を経由し
て発光ダイオードLEDに流れる点については、図1の
場合と同様である。サージ阻止用コイルL1,L2を経
由して発光ダイオードLEDに流れるサージ電流は、次
のようになる。図4(a)に示す正極性のサージ電流に
ついては、急峻なサージ電流はサージ阻止用コイルL
1,L2により阻止される。また、緩慢分は、ダイオー
ドD3の直流バイアス電流Idと逆方向に流れるため、
直流バイアス電流Idをキャンセルするまで流れるが、
それ以上はダイオードD3の極性効果により流れない。
このため、ダイオードD3の直流バイアス電流を小さく
留めることにより、サージ波形の歪みを極力小さくする
ことができる。このときの発光ダイオードLEDの出力
光信号を図4(b)に示す。The point that the surge current Ic flows to the light emitting diode LED via the full-wave rectifier D1 is the same as in the case of FIG. The surge current flowing through the light emitting diode LED via the surge blocking coils L1 and L2 is as follows. As for the positive surge current shown in FIG. 4A, the steep surge current is the surge blocking coil L.
1, L2 prevent. Moreover, since the slow component flows in the direction opposite to the DC bias current Id of the diode D3,
It flows until the DC bias current Id is canceled,
No more current will flow due to the polarity effect of the diode D3.
Therefore, the distortion of the surge waveform can be minimized by keeping the DC bias current of the diode D3 small. The output light signal of the light emitting diode LED at this time is shown in FIG.
【0042】図4(c)に示す負極性のサージ電流につ
いては、急峻なサージ電流はサージ阻止用コイルL1,
L2により阻止される。また、緩慢分は、発光ダイオー
ドLEDの直流バイアス電流Iaと逆方向に流れるた
め、直流バイアス電流Iaをキャンセルするまで流れる
が、それ以上は発光ダイオードLEDの極性効果により
流れない。このため、発光ダイオードLEDの直流バイ
アス電流Iaを小さく留めることにより、サージ波形の
歪みを極力小さくすることができる。このときの発光ダ
イオードLEDの出力光信号を図4(d)に示す。As for the negative surge current shown in FIG. 4 (c), the steep surge current is the surge prevention coil L1,
Blocked by L2. Further, since the slow portion flows in the direction opposite to the DC bias current Ia of the light emitting diode LED, it flows until the DC bias current Ia is canceled, but it does not flow any further due to the polarity effect of the light emitting diode LED. Therefore, the distortion of the surge waveform can be minimized by keeping the DC bias current Ia of the light emitting diode LED small. The output light signal of the light emitting diode LED at this time is shown in FIG.
【0043】また、このときの光信号は、サージ分は大
きく漏れ電流分は小さいため、監視部において、両電流
を一括して増幅して信号処理を行うと、サージ分が飽和
して計測できなくなる。このため、図3に示すように、
光信号を漏れ電流用光−電変換器7とサージ電流用光−
電変換器8に分配する。各光−電変換器7,8の出力電
圧信号は、それぞれゲインの異なるアンプにより、漏れ
電流及びサージ電流のレベルに応じた増幅率で増幅さ
れ、信号処理が行われる。Further, the optical signal at this time has a large surge component and a small leakage current component. Therefore, if the monitoring unit amplifies both currents together and performs signal processing, the surge component will be saturated and measurement will be possible. Disappear. Therefore, as shown in FIG.
Optical signal for leakage current optical-electrical converter 7 and surge current optical-
It is distributed to the electric converters 8. The output voltage signals of the opto-electric converters 7 and 8 are amplified by amplifiers having different gains at amplification factors according to the levels of leakage current and surge current, and signal processing is performed.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、大電流と小電流の2種
類の電流を光信号に変換して伝送する電流センサにおい
て、大電流と小電流の比が大きくなっても、電流波形を
正確に光信号に変換することができるようになる。According to the present invention, in a current sensor for converting two kinds of currents, a large current and a small current, into an optical signal and transmitting the same, even if the ratio of the large current and the small current becomes large, the current waveform is changed. It becomes possible to accurately convert into an optical signal.
【図1】本発明の実施例1の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の回路により得られる発光ダイオードの光
信号を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an optical signal of a light emitting diode obtained by the circuit of FIG.
【図3】本発明の実施例2の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
【図4】図3の回路におけるサージ電流の波形を示す
図。4 is a diagram showing a waveform of a surge current in the circuit of FIG.
【図5】従来の電流センサの回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional current sensor.
【図6】図5の回路により得られる発光ダイオードの光
信号を示す図。6 is a diagram showing an optical signal of a light emitting diode obtained by the circuit of FIG.
【図7】図5の回路におけるサージ電流の波形を示す
図。7 is a diagram showing a waveform of a surge current in the circuit of FIG.
1…避雷器 2…電池 3,6,7…光ファイバ 4…アンプ 5…光2分配器 8,9…光−電変換器 LED…発光ダイオード CT…変流器 D…ダイオード PD…フォトダイオード L…サージ阻止用コイル R…抵抗 C…コンデンサ 1 ... Lightning arrester 2 ... Battery 3, 6, 7 ... Optical fiber 4 ... Amplifier 5 ... Optical 2 distributor 8, 9 ... Photoelectric converter LED ... Light emitting diode CT ... Current transformer D ... Diode PD ... Photodiode L ... Surge prevention coil R ... Resistor C ... Capacitor
Claims (4)
号に変換する半導体発光素子と、この半導体発光素子が
出力する光信号を伝送するための光ファイバと、前記半
導体発光素子に直流バイアス電流を供給する直流バイア
ス電流供給部と、前記変流器の2次側と前記半導体発光
素子の間に挿入されたサージ阻止用コイルと、前記変流
器の2次側に接続された全波整流器と、この全波整流器
の出力側に接続された第1の分流用抵抗と、前記全波整
流器と前記発光素子の間に接続された第2の分流用抵抗
とダイオードとを具備する電流センサにおいて、前記サ
ージ阻止用コイルと前記半導体発光素子の間に接続さ
れ、絶縁半導体発光素子と同極性にされたダイオード
と、このダイオードと前記サージ阻止用コイルとの間の
接続点との間に接続されたスイッチとを具備し、前記直
流バイアス電流供給手段は前記スイッチを介して前記半
導体発光素子に直流バイアス電流を供給することを特徴
とする電流センサ。1. A current transformer, a semiconductor light emitting device for converting an output current of the current transformer into an optical signal, an optical fiber for transmitting an optical signal output by the semiconductor light emitting device, and the semiconductor light emitting device. A DC bias current supply unit for supplying a DC bias current to the current transformer, a surge blocking coil inserted between the secondary side of the current transformer and the semiconductor light emitting device, and a secondary side of the current transformer. A full-wave rectifier, a first shunt resistor connected to the output side of the full-wave rectifier, a second shunt resistor connected between the full-wave rectifier and the light-emitting element, and a diode. In the current sensor, a diode connected between the surge prevention coil and the semiconductor light emitting element and having the same polarity as the insulated semiconductor light emitting element, and a connection point between the diode and the surge prevention coil Connected between A current sensor, wherein the DC bias current supply means supplies a DC bias current to the semiconductor light emitting element via the switch.
号に変換する半導体発光素子と、この半導体発光素子の
出力する光信号を伝送するための光ファイバと、前記半
導体発光素子に直流バイアス電流を供給する直流バイア
ス電流供給部と、前記変流器の2次側と前記半導体発光
素子の間に挿入されたサージ阻止用コイルと、前記変流
器の2次側に接続された全波整流器と、この全波整流器
の出力側に接続された第1の分流用抵抗と、前記全波整
流器と前記発光素子の間に接続された第2の分流用抵抗
とダイオードとを具備する電流センサにおいて、前記サ
ージ阻止用コイルと前記半導体発光素子との間に接続さ
れ、前記半導体発光素子の極性と逆極性にされたダイオ
ードと、このダイオードに直流バイアス電流を供給する
供給手段とを具備することを特徴とする電流センサ。2. A current transformer, a semiconductor light emitting device for converting an output current of the current transformer into an optical signal, an optical fiber for transmitting an optical signal output from the semiconductor light emitting device, and the semiconductor light emitting device. A DC bias current supply unit for supplying a DC bias current to the current transformer, a surge blocking coil inserted between the secondary side of the current transformer and the semiconductor light emitting device, and a secondary side of the current transformer. A full-wave rectifier, a first shunt resistor connected to the output side of the full-wave rectifier, a second shunt resistor connected between the full-wave rectifier and the light-emitting element, and a diode. In the current sensor, a diode connected between the surge prevention coil and the semiconductor light emitting element and having a polarity opposite to that of the semiconductor light emitting element, and a supply means for supplying a DC bias current to the diode are provided. Prepare A current sensor characterized in that
たダイオードを具備することを特徴とする請求項1又は
2記載の電流センサ。3. The current sensor according to claim 1, further comprising a diode connected in series with the first shunt resistance.
器を具備することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載の電流センサ。4. The current sensor according to claim 1, further comprising a distributor that distributes an optical signal of the optical fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7057534A JPH08254552A (en) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Current sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7057534A JPH08254552A (en) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Current sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08254552A true JPH08254552A (en) | 1996-10-01 |
Family
ID=13058429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7057534A Pending JPH08254552A (en) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Current sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08254552A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009543081A (en) * | 2006-07-10 | 2009-12-03 | エス.シーム エイピーエス | AC current sensor for measuring AC current in a wire and a display system including such a sensor |
CN102156214A (en) * | 2011-04-29 | 2011-08-17 | 重庆大学 | Double-light-path leakage current optical fiber sensor device |
JP2022086494A (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 株式会社Nttファシリティーズ | Surge detection device |
KR20220163001A (en) * | 2021-06-02 | 2022-12-09 | 주식회사 성진테크윈 | High surge current measuring method using low-current transformer |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP7057534A patent/JPH08254552A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009543081A (en) * | 2006-07-10 | 2009-12-03 | エス.シーム エイピーエス | AC current sensor for measuring AC current in a wire and a display system including such a sensor |
CN102156214A (en) * | 2011-04-29 | 2011-08-17 | 重庆大学 | Double-light-path leakage current optical fiber sensor device |
JP2022086494A (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 株式会社Nttファシリティーズ | Surge detection device |
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