JPH10111320A - 光電圧・光電流センサ - Google Patents
光電圧・光電流センサInfo
- Publication number
- JPH10111320A JPH10111320A JP8264615A JP26461596A JPH10111320A JP H10111320 A JPH10111320 A JP H10111320A JP 8264615 A JP8264615 A JP 8264615A JP 26461596 A JP26461596 A JP 26461596A JP H10111320 A JPH10111320 A JP H10111320A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- voltage
- circuit
- output
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気光学素子27を備え、該電気光学素子2
7の印加電圧に対応した透過光量から、電力系統の電圧
を測定するようにした光電圧センサ21において、セン
サ部22を構成する光学部品および受光回路24内の増
幅回路42などで生じる温度による直流成分の変動の影
響を除去する。 【解決手段】 発光回路23からは、測定すべき電力系
統の系統周波数、例えば50(Hz)に対して、2倍以上
の周波数、例えば6(kHz) の変調光を前記電気光学素子
27へ与え、その出力光を基本波フィルタ44と変調波
フィルタ45とでそれぞれ前記50(Hz)成分と6(kH
z) 成分とに分離して、除算器47で除算を行う。した
がって、センサ部22の光学部品や受光回路24などで
生じる温度による直流成分の変動を除去した測定すべき
電圧の成分のみを出力することができ、測定精度を向上
することができるとともに、広い温度範囲で使用するこ
とができる。
7の印加電圧に対応した透過光量から、電力系統の電圧
を測定するようにした光電圧センサ21において、セン
サ部22を構成する光学部品および受光回路24内の増
幅回路42などで生じる温度による直流成分の変動の影
響を除去する。 【解決手段】 発光回路23からは、測定すべき電力系
統の系統周波数、例えば50(Hz)に対して、2倍以上
の周波数、例えば6(kHz) の変調光を前記電気光学素子
27へ与え、その出力光を基本波フィルタ44と変調波
フィルタ45とでそれぞれ前記50(Hz)成分と6(kH
z) 成分とに分離して、除算器47で除算を行う。した
がって、センサ部22の光学部品や受光回路24などで
生じる温度による直流成分の変動を除去した測定すべき
電圧の成分のみを出力することができ、測定精度を向上
することができるとともに、広い温度範囲で使用するこ
とができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポッケルス素子な
どの電気光学素子を用いて電力系統の電圧を検知する光
電圧センサおよびファラデー素子などの磁気光学素子を
用いて電流を検知する光電流センサに関し、特にその温
度特性を改善するための構成に関する。
どの電気光学素子を用いて電力系統の電圧を検知する光
電圧センサおよびファラデー素子などの磁気光学素子を
用いて電流を検知する光電流センサに関し、特にその温
度特性を改善するための構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電力系統の電圧測定には、電圧変成器が
広く用いられている。しかしながら、この電圧変成器
は、測定すべき系統電圧が高くなるほど大型化してしま
い、コストおよびスペースが嵩むという問題がある。特
にGISと称される不活性ガスを用いたガス絶縁開閉装
置では、小型化および省スペース化が強く要求され、こ
のような電圧変成器を搭載することが困難になってい
る。
広く用いられている。しかしながら、この電圧変成器
は、測定すべき系統電圧が高くなるほど大型化してしま
い、コストおよびスペースが嵩むという問題がある。特
にGISと称される不活性ガスを用いたガス絶縁開閉装
置では、小型化および省スペース化が強く要求され、こ
のような電圧変成器を搭載することが困難になってい
る。
【0003】このため、従来から、前記ポッケルス素子
などの電気光学素子を用いた光電圧センサが用いられる
ようになってきている。前記電気光学素子には、系統の
充電導体と該充電導体と並行に配設された浮遊導体とに
よって形成される浮遊容量と、前記浮遊導体と接地電位
との間に設けたコンデンサとによって、前記充電導体の
電圧が分圧されて印加されている。電気光学素子は、前
記印加電圧による電界に対応した透過光量となる。した
がって、前記充電導体の電圧に対応した光量を抽出し、
この光量を光電変換することによって、充電導体の電圧
に対応したセンサ出力が作成される。
などの電気光学素子を用いた光電圧センサが用いられる
ようになってきている。前記電気光学素子には、系統の
充電導体と該充電導体と並行に配設された浮遊導体とに
よって形成される浮遊容量と、前記浮遊導体と接地電位
との間に設けたコンデンサとによって、前記充電導体の
電圧が分圧されて印加されている。電気光学素子は、前
記印加電圧による電界に対応した透過光量となる。した
がって、前記充電導体の電圧に対応した光量を抽出し、
この光量を光電変換することによって、充電導体の電圧
に対応したセンサ出力が作成される。
【0004】図4は、典型的な従来技術の光電圧センサ
1の構成を示すブロック図である。この光電圧センサ1
は、大略的に、光学部品から成るセンサ部2と、発光回
路3と、受光回路4とを備えて構成されている。センサ
部2は、偏検光子5と、λ/4板6と、電気光学素子7
と、偏検光子8とが、この順で配列されて構成されてい
る。
1の構成を示すブロック図である。この光電圧センサ1
は、大略的に、光学部品から成るセンサ部2と、発光回
路3と、受光回路4とを備えて構成されている。センサ
部2は、偏検光子5と、λ/4板6と、電気光学素子7
と、偏検光子8とが、この順で配列されて構成されてい
る。
【0005】前記センサ部2は前記開閉装置などに関連
して配置され、残余の発光回路3および受光回路4は前
記センサ部2とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、たとえば100m以上に及ぶことも
ある図示しない光ファイバによって接続されている。
して配置され、残余の発光回路3および受光回路4は前
記センサ部2とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、たとえば100m以上に及ぶことも
ある図示しない光ファイバによって接続されている。
【0006】前記偏検光子5には、発光回路3の発光ダ
イオード11からの光が、図示しない前記光ファイバお
よびコリメータを介して入射されている。また、偏検光
子8からの出力光は、図示しないコリメータおよび前記
光ファイバを介して、受光回路4のフォトダイオード1
2によって受光される。したがって、偏検光子5は偏光
子として作用し、発光ダイオード11からの入射光のう
ち、所定の偏光方向の光のみをλ/4板6へ出力し、偏
検光子8は検光子として作用し、電気光学素子7からの
出力光のうち、所定の偏光方向の光のみをフォトダイオ
ード12へ出力する。なお、偏検光子8に発光回路3
が、偏検光子5に受光回路4が臨んでいてもよく、この
場合は、偏検光子8は偏光子として作用し、偏検光子5
は検光子として作用する。
イオード11からの光が、図示しない前記光ファイバお
よびコリメータを介して入射されている。また、偏検光
子8からの出力光は、図示しないコリメータおよび前記
光ファイバを介して、受光回路4のフォトダイオード1
2によって受光される。したがって、偏検光子5は偏光
子として作用し、発光ダイオード11からの入射光のう
ち、所定の偏光方向の光のみをλ/4板6へ出力し、偏
検光子8は検光子として作用し、電気光学素子7からの
出力光のうち、所定の偏光方向の光のみをフォトダイオ
ード12へ出力する。なお、偏検光子8に発光回路3
が、偏検光子5に受光回路4が臨んでいてもよく、この
場合は、偏検光子8は偏光子として作用し、偏検光子5
は検光子として作用する。
【0007】λ/4板6は、入射光の成分を、C軸と、
該C軸に直交する軸とに分離し、これらの分離した光に
対して、出射面までに、相互にλ/4、すなわちπ/2
=90(°)の位相差を与え、したがって、該λ/4板
6からの出射光は、図5において参照符α1で示すよう
な円偏光となる。電気光学素子7は、たとえばBGO
(Bi12GeO20)結晶から成るポッケルス素子で実現
され、前記コンデンサである印加電源9からの印加電圧
に対応してその旋光量を変化し、これによって該電気光
学素子7からの出力光は、前記図5において参照符α
2,α3で示すような楕円偏光となる。
該C軸に直交する軸とに分離し、これらの分離した光に
対して、出射面までに、相互にλ/4、すなわちπ/2
=90(°)の位相差を与え、したがって、該λ/4板
6からの出射光は、図5において参照符α1で示すよう
な円偏光となる。電気光学素子7は、たとえばBGO
(Bi12GeO20)結晶から成るポッケルス素子で実現
され、前記コンデンサである印加電源9からの印加電圧
に対応してその旋光量を変化し、これによって該電気光
学素子7からの出力光は、前記図5において参照符α
2,α3で示すような楕円偏光となる。
【0008】前記発光回路3において、発光ダイオード
11は、直流電源13によって発光駆動される。一方、
受光回路4において、前記フォトダイオード12からの
出力は、増幅回路14で増幅された後、ハイパスフィル
タ(略称HPF)15と、ローパスフィルタ(略称LP
F)16とに共通に入力されている。ハイパスフィルタ
15からの出力は、除算器17において、ローパスフィ
ルタ16からの出力で除算されて出力される。
11は、直流電源13によって発光駆動される。一方、
受光回路4において、前記フォトダイオード12からの
出力は、増幅回路14で増幅された後、ハイパスフィル
タ(略称HPF)15と、ローパスフィルタ(略称LP
F)16とに共通に入力されている。ハイパスフィルタ
15からの出力は、除算器17において、ローパスフィ
ルタ16からの出力で除算されて出力される。
【0009】したがって、除算器17の出力は、ハイパ
スフィルタ15で抽出された交流成分ACを、ローパス
フィルタ16で抽出された直流成分DCによって除算し
た値となり、前記発光ダイオード11の発光光量の変
化、フォトダイオード12の受光感度変化および光ファ
イバ等の伝送路損失の変化などによる影響を除去して、
正確な系統電圧の測定を行うことができる。
スフィルタ15で抽出された交流成分ACを、ローパス
フィルタ16で抽出された直流成分DCによって除算し
た値となり、前記発光ダイオード11の発光光量の変
化、フォトダイオード12の受光感度変化および光ファ
イバ等の伝送路損失の変化などによる影響を除去して、
正確な系統電圧の測定を行うことができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
る光電圧センサ1では、受光回路4からの出力AC/D
Cには、前述の発光ダイオード11の発光光量の変化等
の交流成分ACと直流成分DCとに共に現れる誤差成分
による影響は除去されているけれども、いずれか一方の
成分、特に直流成分DCに現れる温度による誤差の影響
を除去することができないという問題がある。
る光電圧センサ1では、受光回路4からの出力AC/D
Cには、前述の発光ダイオード11の発光光量の変化等
の交流成分ACと直流成分DCとに共に現れる誤差成分
による影響は除去されているけれども、いずれか一方の
成分、特に直流成分DCに現れる温度による誤差の影響
を除去することができないという問題がある。
【0011】たとえば、前記λ/4板6による出射光の
相互に垂直な2つの成分間の位相差は、温度によって変
化し、前記直流成分DCが変動する。また、前記受光回
路4内では、たとえば複数段の差動増幅器などから成る
増幅回路14のオフセットおよびフィルタ15,16を
構成するコンデンサの時定数が温度によって変化し、前
記直流成分DCに変動を生じてしまうことがある。
相互に垂直な2つの成分間の位相差は、温度によって変
化し、前記直流成分DCが変動する。また、前記受光回
路4内では、たとえば複数段の差動増幅器などから成る
増幅回路14のオフセットおよびフィルタ15,16を
構成するコンデンサの時定数が温度によって変化し、前
記直流成分DCに変動を生じてしまうことがある。
【0012】これらの直流成分DCの変動は、印加電源
9による印加電圧に起因した前記交流成分ACには反映
されず、したがって正確な系統電圧の測定を行うことが
できないという問題がある。
9による印加電圧に起因した前記交流成分ACには反映
されず、したがって正確な系統電圧の測定を行うことが
できないという問題がある。
【0013】また、前記電気光学素子7に代えて、ファ
ラデー素子などの磁気光学素子を用いて系統電流を検知
する光電流センサに関しても、同様の問題が生じる。
ラデー素子などの磁気光学素子を用いて系統電流を検知
する光電流センサに関しても、同様の問題が生じる。
【0014】本発明の目的は、光学部品や受光回路で発
生する温度による直流成分の変動の影響を除去して、高
精度な測定を行うことができる光電圧・光電流センサを
提供することである。
生する温度による直流成分の変動の影響を除去して、高
精度な測定を行うことができる光電圧・光電流センサを
提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光電圧・光
電流センサは、発光素子から出力された光を電気光学素
子または磁気光学素子を備えるセンサ部へ入射し、受光
素子で検知された前記電気光学素子または磁気光学素子
の電界または磁界に対応した透過光量から、電力系統の
電圧または電流をそれぞれ測定するようにした光電圧・
光電流センサにおいて、前記発光素子を前記電力系統の
系統周波数の2倍以上の周波数の変調波で駆動する駆動
回路と、前記受光素子の出力から、前記系統周波数の成
分を抽出する基本波フィルタと、前記受光素子の出力か
ら、前記変調波の周波数の成分を抽出する変調波フィル
タと、前記変調波フィルタの出力を整流・平滑化する整
流回路と、前記基本波フィルタの出力を前記整流回路の
出力で除算する除算回路とを含むことを特徴とする。
電流センサは、発光素子から出力された光を電気光学素
子または磁気光学素子を備えるセンサ部へ入射し、受光
素子で検知された前記電気光学素子または磁気光学素子
の電界または磁界に対応した透過光量から、電力系統の
電圧または電流をそれぞれ測定するようにした光電圧・
光電流センサにおいて、前記発光素子を前記電力系統の
系統周波数の2倍以上の周波数の変調波で駆動する駆動
回路と、前記受光素子の出力から、前記系統周波数の成
分を抽出する基本波フィルタと、前記受光素子の出力か
ら、前記変調波の周波数の成分を抽出する変調波フィル
タと、前記変調波フィルタの出力を整流・平滑化する整
流回路と、前記基本波フィルタの出力を前記整流回路の
出力で除算する除算回路とを含むことを特徴とする。
【0016】上記の構成によれば、λ/4板の位相差な
らびに受光回路内の増幅回路のオフセットおよびフィル
タの時定数などに温度による変動が生じても、発光素子
が変調波で駆動されているので、それらの変動による影
響は基本波フィルタの出力と変調波フィルタの出力とに
共通に現れる。
らびに受光回路内の増幅回路のオフセットおよびフィル
タの時定数などに温度による変動が生じても、発光素子
が変調波で駆動されているので、それらの変動による影
響は基本波フィルタの出力と変調波フィルタの出力とに
共通に現れる。
【0017】したがって、基本波フィルタの出力を変調
波フィルタの整流出力で除算することによって、前記温
度による変動の影響を除去することができ、高精度な測
定を行うことができるとともに、広い温度範囲で使用す
ることができる。
波フィルタの整流出力で除算することによって、前記温
度による変動の影響を除去することができ、高精度な測
定を行うことができるとともに、広い温度範囲で使用す
ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1〜図3および前記図5に基づいて説明すれば以下の
とおりである。
図1〜図3および前記図5に基づいて説明すれば以下の
とおりである。
【0019】図1は、本発明の実施の一形態の光電圧セ
ンサ21の構成を示すブロック図である。この光電圧セ
ンサ21は、大略的に、光学部品から成るセンサ部22
と、発光回路23と、受光回路24とを備えて構成され
ている。センサ部22は、偏検光子25と、λ/4板2
6と、電気光学素子27と、偏検光子28とが、この順
で配列されて構成されている。
ンサ21の構成を示すブロック図である。この光電圧セ
ンサ21は、大略的に、光学部品から成るセンサ部22
と、発光回路23と、受光回路24とを備えて構成され
ている。センサ部22は、偏検光子25と、λ/4板2
6と、電気光学素子27と、偏検光子28とが、この順
で配列されて構成されている。
【0020】センサ部22は開閉装置などに関連して配
置され、残余の発光回路23および受光回路24は前記
センサ部22とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、図示しない光ファイバによって接続
されている。
置され、残余の発光回路23および受光回路24は前記
センサ部22とは離間した変電所建屋内などに配置さ
れ、これらの間は、図示しない光ファイバによって接続
されている。
【0021】前記偏検光子25には、発光回路23の発
光ダイオード31からの光が、図示しない前記光ファイ
バおよびコリメータを介して入射されている。また、偏
検光子28からの出力光は、図示しないコリメータおよ
び前記光ファイバを介して、受光回路24のフォトダイ
オード41によって受光される。したがって、偏検光子
25は偏光子として作用し、偏検光子28は検光子とし
て作用する。なお、偏検光子28に発光回路23が、偏
検光子25に受光回路24が臨んでいてもよく、この場
合は、偏検光子28は偏光子として作用し、偏検光子2
5は検光子として作用する。
光ダイオード31からの光が、図示しない前記光ファイ
バおよびコリメータを介して入射されている。また、偏
検光子28からの出力光は、図示しないコリメータおよ
び前記光ファイバを介して、受光回路24のフォトダイ
オード41によって受光される。したがって、偏検光子
25は偏光子として作用し、偏検光子28は検光子とし
て作用する。なお、偏検光子28に発光回路23が、偏
検光子25に受光回路24が臨んでいてもよく、この場
合は、偏検光子28は偏光子として作用し、偏検光子2
5は検光子として作用する。
【0022】λ/4板26は、入射光の成分を、C軸
と、該C軸に直交する軸とに分離し、これらの分離した
光に対して、出射面までに、相互にλ/4の位相差を与
え、したがって、該λ/4板26からの出射光は、前記
図5において参照符α1で示すような円偏光となる。電
気光学素子27は、たとえば前記BGO結晶から成るポ
ッケルス素子で実現され、系統の充電導体の電圧を分圧
するコンデンサで実現される印加電源29からの印加電
圧に対応してその位相量を変化し、これによって該電気
光学素子27からの出力光は、前記図5において参照符
α2,α3で示すような楕円偏光となる。
と、該C軸に直交する軸とに分離し、これらの分離した
光に対して、出射面までに、相互にλ/4の位相差を与
え、したがって、該λ/4板26からの出射光は、前記
図5において参照符α1で示すような円偏光となる。電
気光学素子27は、たとえば前記BGO結晶から成るポ
ッケルス素子で実現され、系統の充電導体の電圧を分圧
するコンデンサで実現される印加電源29からの印加電
圧に対応してその位相量を変化し、これによって該電気
光学素子27からの出力光は、前記図5において参照符
α2,α3で示すような楕円偏光となる。
【0023】前記発光回路23は、前記発光ダイオード
31と、直流電源32と、発振回路33と、変調回路3
4とを備えて構成されている。発振回路33は、前記印
加電源29から電気光学素子27へ印加される電圧の変
動周波数である系統周波数、たとえば50(Hz)の少
くとも2倍以上、たとえば6(kHz)の矩形波パルス
を出力する。前記発振回路33からの矩形波パルスは、
変調回路34に入力される。この変調回路34は、直流
電源32からの直流電圧を前記矩形波パルスで変調し
て、発光ダイオード31へ与える。こうして、該発光ダ
イオード31が変調波で駆動されることになる。
31と、直流電源32と、発振回路33と、変調回路3
4とを備えて構成されている。発振回路33は、前記印
加電源29から電気光学素子27へ印加される電圧の変
動周波数である系統周波数、たとえば50(Hz)の少
くとも2倍以上、たとえば6(kHz)の矩形波パルス
を出力する。前記発振回路33からの矩形波パルスは、
変調回路34に入力される。この変調回路34は、直流
電源32からの直流電圧を前記矩形波パルスで変調し
て、発光ダイオード31へ与える。こうして、該発光ダ
イオード31が変調波で駆動されることになる。
【0024】一方、受光回路24は、前記フォトダイオ
ード41と、増幅回路42と、信号処理回路43とを備
えて構成されている。増幅回路42は、たとえば複数段
の差動増幅器などで実現される。
ード41と、増幅回路42と、信号処理回路43とを備
えて構成されている。増幅回路42は、たとえば複数段
の差動増幅器などで実現される。
【0025】前記信号処理回路43は、基本波フィルタ
44と、変調波フィルタ45と、整流回路46と、除算
器47とを備えて構成されている。前記増幅回路42か
らの出力は、基本波フィルタ44および変調波フィルタ
45に共通に入力されている。基本波フィルタ44は、
基本波成分、すなわち前記系統周波数の50(Hz)の
成分を抽出することができるバンドパスフィルタなどで
実現され、変調波フィルタ45は、変調波成分、すなわ
ち前記発振回路33からの矩形波パルスの周波数である
6(kHz)の成分を抽出することができるバンドパス
フィルタなどで実現される。
44と、変調波フィルタ45と、整流回路46と、除算
器47とを備えて構成されている。前記増幅回路42か
らの出力は、基本波フィルタ44および変調波フィルタ
45に共通に入力されている。基本波フィルタ44は、
基本波成分、すなわち前記系統周波数の50(Hz)の
成分を抽出することができるバンドパスフィルタなどで
実現され、変調波フィルタ45は、変調波成分、すなわ
ち前記発振回路33からの矩形波パルスの周波数である
6(kHz)の成分を抽出することができるバンドパス
フィルタなどで実現される。
【0026】変調波フィルタ45からの出力は、整流回
路46に与えられる。整流回路46は、たとえばダイオ
ードブリッジおよび平滑コンデンサなどで実現され、変
調波フィルタ45からの出力を整流・平滑化して出力す
る。前記基本波フィルタ44の出力は、除算器47にお
いて、この整流回路46からの出力で除算される。
路46に与えられる。整流回路46は、たとえばダイオ
ードブリッジおよび平滑コンデンサなどで実現され、変
調波フィルタ45からの出力を整流・平滑化して出力す
る。前記基本波フィルタ44の出力は、除算器47にお
いて、この整流回路46からの出力で除算される。
【0027】図2に、上述のような各部の動作に伴う波
形の一例を示す。ただし、理解し易くするために、基本
波の周波数に対して、変調波の周波数を7.5倍として
いる。図2(a)は発振回路33からの矩形波パルスを
表し、図2(b)は変調回路34による発光ダイオード
31の駆動波形を表し、図2(c)は印加電源29によ
る印加電圧および温度による直流成分の影響によって変
調されたセンサ部22の出力光をフォトダイオード41
で光電変換して得られた波形を表し、図2(d)は基本
波フィルタ44の出力波形を表し、図2(e)は除算器
47の出力波形を表す。なお、整流回路46の出力波形
は、図2(c)において参照符βで表している。
形の一例を示す。ただし、理解し易くするために、基本
波の周波数に対して、変調波の周波数を7.5倍として
いる。図2(a)は発振回路33からの矩形波パルスを
表し、図2(b)は変調回路34による発光ダイオード
31の駆動波形を表し、図2(c)は印加電源29によ
る印加電圧および温度による直流成分の影響によって変
調されたセンサ部22の出力光をフォトダイオード41
で光電変換して得られた波形を表し、図2(d)は基本
波フィルタ44の出力波形を表し、図2(e)は除算器
47の出力波形を表す。なお、整流回路46の出力波形
は、図2(c)において参照符βで表している。
【0028】以上のようにして、温度変化に伴うλ/4
板26の位相差の変化などによって光学部品が発生する
直流成分の変動ならびに増幅回路42のオフセット電圧
の変化およびフィルタ44,45におけるコンデンサの
時定数の変化などの受光回路24が温度変化によって発
生する直流成分の変動に対しても、その変動を変調波成
分を整流することで検出し、基本波成分から除算するこ
とによって、除去することができる。こうして、系統電
圧を高精度に測定することができる。
板26の位相差の変化などによって光学部品が発生する
直流成分の変動ならびに増幅回路42のオフセット電圧
の変化およびフィルタ44,45におけるコンデンサの
時定数の変化などの受光回路24が温度変化によって発
生する直流成分の変動に対しても、その変動を変調波成
分を整流することで検出し、基本波成分から除算するこ
とによって、除去することができる。こうして、系統電
圧を高精度に測定することができる。
【0029】図3は、図1のように構成される光電圧セ
ンサ21の特性を検証するために本件発明者が作成した
試験装置の構成を示すブロック図である。前記センサ部
22の電圧入力端には、発振器51で発振された前記系
統周波数である50(Hz)の正弦波信号が、アンプ5
2において前記分圧されたレベルに対応した振幅まで増
幅された後、入力されている。これに対して、センサ部
22の光入出力端は、前記光ファイバ53を介して、前
記発光回路23および受光回路24と接続されている。
発光回路23および受光回路24内の各回路は、電源5
4によって電力付勢されている。受光回路24からの出
力は、波形分析器55に入力されるとともに、比誤差試
験器56に入力されている。比誤差試験器56にはま
た、前記発振器51からの出力が、直接入力されてい
る。波形分析器55は、たとえばFFT(高速フーリエ
変換)を用いて、周波数スペクトラムを分析する装置で
あり、その出力はプリンタ57によって表示出力され
る。
ンサ21の特性を検証するために本件発明者が作成した
試験装置の構成を示すブロック図である。前記センサ部
22の電圧入力端には、発振器51で発振された前記系
統周波数である50(Hz)の正弦波信号が、アンプ5
2において前記分圧されたレベルに対応した振幅まで増
幅された後、入力されている。これに対して、センサ部
22の光入出力端は、前記光ファイバ53を介して、前
記発光回路23および受光回路24と接続されている。
発光回路23および受光回路24内の各回路は、電源5
4によって電力付勢されている。受光回路24からの出
力は、波形分析器55に入力されるとともに、比誤差試
験器56に入力されている。比誤差試験器56にはま
た、前記発振器51からの出力が、直接入力されてい
る。波形分析器55は、たとえばFFT(高速フーリエ
変換)を用いて、周波数スペクトラムを分析する装置で
あり、その出力はプリンタ57によって表示出力され
る。
【0030】この実験では、センサ部22は恒温槽58
内に設置され、電源回路54およびアンプ52等からの
誘導の影響を受けないように、これらの電源には商用周
波の60(Hz)を供給し、発振器51の発振周波数は
50(Hz)としている。また、発光回路23における
発振回路33の発振周波数、すなわち変調周波数を27
0(Hz)としている。
内に設置され、電源回路54およびアンプ52等からの
誘導の影響を受けないように、これらの電源には商用周
波の60(Hz)を供給し、発振器51の発振周波数は
50(Hz)としている。また、発光回路23における
発振回路33の発振周波数、すなわち変調周波数を27
0(Hz)としている。
【0031】室温の22.3(℃)を基準として、恒温
槽58内の温度を低下させたときの実験結果を表1で示
す。
槽58内の温度を低下させたときの実験結果を表1で示
す。
【0032】
【表1】
【0033】前記表1において、FFT値は、波形分析
器55によって検出され、発振器51の発振周波数であ
り、基本波である50(Hz)の成分と、前記発振回路
33の発振周波数であり、変調波の周波数である270
(Hz)の成分とのレベルである。また、比誤差εは、
前記室温22.3(℃)を基準とした場合の各温度にお
ける誤差の大きさを表し、従来例とあるのは、前記変調
波を用いない図4で示す光電圧センサ1を用いた場合の
比誤差試験器56での実測値である。また、本発明とあ
るのは、前記FFT値から計算で求めた値であり、前記
除算器47の出力が基本波成分/変調波成分であること
から、50(Hz)成分/270(Hz)成分の値であ
り、たとえば2.1(℃)では下式のようにして求める
ことができる。
器55によって検出され、発振器51の発振周波数であ
り、基本波である50(Hz)の成分と、前記発振回路
33の発振周波数であり、変調波の周波数である270
(Hz)の成分とのレベルである。また、比誤差εは、
前記室温22.3(℃)を基準とした場合の各温度にお
ける誤差の大きさを表し、従来例とあるのは、前記変調
波を用いない図4で示す光電圧センサ1を用いた場合の
比誤差試験器56での実測値である。また、本発明とあ
るのは、前記FFT値から計算で求めた値であり、前記
除算器47の出力が基本波成分/変調波成分であること
から、50(Hz)成分/270(Hz)成分の値であ
り、たとえば2.1(℃)では下式のようにして求める
ことができる。
【0034】
【数1】
【0035】前記表1から明かなように、本発明に従う
光電圧センサ21では、温度変化に対する光学部品およ
び受光回路24などによる直流成分の変動の影響を変調
波を用いることによって除去しているので、比誤差εが
格段に改善されていることが理解される。これによっ
て、高精度な測定を行うことができるとともに、実際の
使用環境である、たとえば−20(℃)〜+80(℃)
の広い温度範囲で使用することができる。
光電圧センサ21では、温度変化に対する光学部品およ
び受光回路24などによる直流成分の変動の影響を変調
波を用いることによって除去しているので、比誤差εが
格段に改善されていることが理解される。これによっ
て、高精度な測定を行うことができるとともに、実際の
使用環境である、たとえば−20(℃)〜+80(℃)
の広い温度範囲で使用することができる。
【0036】なお、ファラデー素子などの磁気光学素子
を用いて系統の電流を検知する光電流センサに関して
も、同様に実施可能であることは言うまでもない。ま
た、前記基本波成分および変調波成分の抽出には、前記
バンドパスフィルタに限らず、FFTなどの他の手法が
用いられてもよい。さらにまた、前記変調波の周波数
は、サンプリング定理から、系統周波数の2倍以上であ
ればよく、実用的には、系統の高調波の影響が少ない前
記6(kHz)程度が望ましい。
を用いて系統の電流を検知する光電流センサに関して
も、同様に実施可能であることは言うまでもない。ま
た、前記基本波成分および変調波成分の抽出には、前記
バンドパスフィルタに限らず、FFTなどの他の手法が
用いられてもよい。さらにまた、前記変調波の周波数
は、サンプリング定理から、系統周波数の2倍以上であ
ればよく、実用的には、系統の高調波の影響が少ない前
記6(kHz)程度が望ましい。
【0037】
【発明の効果】本発明に係る光電圧・光電流センサは、
以上のように、電気光学素子または磁気光学素子を用い
て電力系統の電圧または電流をそれぞれ測定するにあた
って、発光素子から前記電気光学素子または磁気光学素
子に入射される光を、測定すべき電圧または電流の系統
周波数の2倍以上の周波数の変調光とし、受光素子の出
力はその系統周波数の成分を変調周波数の成分で除算す
る。
以上のように、電気光学素子または磁気光学素子を用い
て電力系統の電圧または電流をそれぞれ測定するにあた
って、発光素子から前記電気光学素子または磁気光学素
子に入射される光を、測定すべき電圧または電流の系統
周波数の2倍以上の周波数の変調光とし、受光素子の出
力はその系統周波数の成分を変調周波数の成分で除算す
る。
【0038】それゆえ、光学部品および電気回路におい
て温度によって発生する直流成分の変動が除去され、前
記測定すべき電圧または電流を高精度に測定することが
できるとともに、広い温度範囲で使用することができ
る。
て温度によって発生する直流成分の変動が除去され、前
記測定すべき電圧または電流を高精度に測定することが
できるとともに、広い温度範囲で使用することができ
る。
【図1】本発明の実施の一形態の光電圧センサの構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図2】図1で示す光電圧センサの動作を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
【図3】図1で示す光電圧センサによる温度特性の改善
効果を検証するための本件発明者の試験装置のブロック
図である。
効果を検証するための本件発明者の試験装置のブロック
図である。
【図4】典型的な従来技術の光電圧センサの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図5】電気光学効果による偏光形状の変化を説明する
ための図である。
ための図である。
21 光電圧センサ 22 センサ部 23 発光回路 24 受光回路 25 偏検光子 26 λ/4板 27 電気光学素子 28 偏検光子 29 印加電源 31 発光ダイオード(発光素子) 32 直流電源(駆動回路) 33 発振回路(駆動回路) 34 変調回路(駆動回路) 41 フォトダイオード(受光素子) 42 増幅回路 43 信号処理回路 44 基本波フィルタ 45 変調波フィルタ 46 整流回路 47 除算器 51 発振器 52 アンプ 53 光ファイバ 55 波形分析器 56 比誤差試験器 58 恒温槽
Claims (1)
- 【請求項1】発光素子から出力された光を電気光学素子
または磁気光学素子を備えるセンサ部へ入射し、受光素
子で検知された前記電気光学素子または磁気光学素子の
電界または磁界に対応した透過光量から、電力系統の電
圧または電流をそれぞれ測定するようにした光電圧・光
電流センサにおいて、 前記発光素子を前記電力系統の系統周波数の2倍以上の
周波数の変調波で駆動する駆動回路と、 前記受光素子の出力から、前記系統周波数の成分を抽出
する基本波フィルタと、 前記受光素子の出力から、前記変調波の周波数の成分を
抽出する変調波フィルタと、 前記変調波フィルタの出力を整流・平滑化する整流回路
と、 前記基本波フィルタの出力を前記整流回路の出力で除算
する除算回路とを含むことを特徴とする光電圧・光電流
センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8264615A JPH10111320A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 光電圧・光電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8264615A JPH10111320A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 光電圧・光電流センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111320A true JPH10111320A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17405797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8264615A Pending JPH10111320A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 光電圧・光電流センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10111320A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100301572B1 (ko) * | 1999-04-28 | 2001-09-26 | 김영수 | 광전자식 개폐기 |
JP2014190879A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Takaoka Toko Co Ltd | 光ファイバ電流センサ |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP8264615A patent/JPH10111320A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100301572B1 (ko) * | 1999-04-28 | 2001-09-26 | 김영수 | 광전자식 개폐기 |
JP2014190879A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Takaoka Toko Co Ltd | 光ファイバ電流センサ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6952107B2 (en) | Optical electric field or voltage sensing system | |
CN112162229B (zh) | 用于光纤电流传感器的状态监测装置 | |
JPH0670651B2 (ja) | 光による電・磁気量測定方法及び装置 | |
JPH0668508B2 (ja) | 光電流・磁界計測方法及び装置 | |
US4232264A (en) | Arrangement for the magneto-optical measurement of currents | |
JP2986503B2 (ja) | 光方式直流電圧変成器 | |
JPH10111320A (ja) | 光電圧・光電流センサ | |
EP0599181A2 (en) | Voltage sensor | |
Li et al. | Optical voltage sensor using a pulse-controlled electrooptic quarter waveplate | |
JP3137468B2 (ja) | 光学素子を用いた電気信号の測定装置 | |
KR100228416B1 (ko) | 광(光)을 이용한 일체형 전류/전압 측정장치 | |
JP3201729B2 (ja) | 光センサシステムの使用方法 | |
JPH10111318A (ja) | 光電圧・光電流センサ | |
JPH10111319A (ja) | 光電圧・光電流センサの信号処理方法および装置 | |
JPH09251036A (ja) | 光電界センサ及びこれを用いた光計器用変圧器 | |
RU1759139C (ru) | Оптико-электронное устройство | |
JPH02502760A (ja) | 主及び副光学センサを備えた装置 | |
JPH06109773A (ja) | 光ct或いは光pdの計測回路 | |
SU1092421A1 (ru) | Способ измерени мощности фазомодулированного сигнала | |
JPH05164789A (ja) | 直流電流測定装置 | |
JPH0545894B2 (ja) | ||
JPH02143173A (ja) | 光学式直流変成器 | |
SU725033A2 (ru) | Устройство дл сравнени амплитуд двух гармонических напр жений | |
CN101750533A (zh) | 一种振膜式高电压传感器 | |
JPH10267986A (ja) | 光変換電流測定装置 |