JPS5897664A - 電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、変電所等高電圧が印加されている電気機器
において、その高電位部の電圧を測定する電圧測定装置
に関する。

従来、この種の電圧測定装置としては、計器用変圧器、
コンデンサ分圧等のように印加源に直接接続さｎ、出力
信号も電気的な伝送でなされるもの、あるいは電気光学
素子（ポッケルス効果を利用したもの）による純光学的
な測定装置があるが、前者はサージ等のため、ノイズが
侵入するという悪影蕃があった。また、これを避けるた
めに、検山部（計器用変圧器等）近傍で電気信号を光信
号に変換して伝送する方式も使われているが、この場合
、変換に必要な電源が必要であった。また、後者の場合
は前者のような欠点はないが、電圧情報として振幅変調
されたものとなるため、伝送系のわずかな損失変化が、
誤差となるという欠点があった。

この発明は、上記の欠点を解消□するためになさ口たも
ので、耐ノイズ性を向上させるために光信号で伝送する
こと、検出部で電源を必要としないこと、光信号は振幅
変調ではなく周波数変調した地圧測定装置を提供する。

以下、図に示すこの発明の一実施例について説明する。

図において、（１）は高電位に充電された導体、（２）
（３）は導体（１）と所定の距離隔てた一対の電極、（
４）　（５）はエレクトロルミネセンス素子、（６）（
７）はそれぞれフォトトランジスタ（８Ｊ　（９）の導
通時の制限抵抗、ＱＱｑυはダイオードで、導体（１）
の交流電圧によシ交互に動作するようにフォトトランジ
スタ（３）（９）、ダイオードの極性を変えている。（
６）α違は光フアイバケーブル、α◆（至）は光フアイ
バケーブル＠α４で伝送された光を電気信号に変換する
受光素子、αＱαηは受光素子α４）Ｑｆ９の出力を一
定の振幅にする波形整形（ロ）路、（ト）は波形整形回
路αΦαηの出力を加算するＡＮＤ回路、０１１！ＡＮ
Ｄ回路の出力の周波数を電圧に変換する変換回路、翰は
波形整形回路αηの出力にパルスがある期間のみ変換回
路Ｑｌの出力を極性反転する極性反転回路、Ｑυは波形
整形回路ａηの出力にパルスがぎる期間の間、極性反転
回路（ホ）に信号を出す極性識別回路でおる。

次に動作について説明する。図において、導体（１）と
基準電位（ここでは大地電位）との間に交流の高地圧が
印加されると、導体（１）とある一定距離を隔てた電極
（２）　（３）に電圧が誘起される。ところでｇｌＬ極
（２）　（３）を同一形状にすれは同一の電圧が誘起さ
れる。そこ−ｅ、ｖｅｔ極（２）側について説明すると
、電極（２）の極性が正の場合、電極（２）に誘起され
た地圧がエレクトロルミネセンス素子（４）の両端にか
かシ、エレクトロルミネセンス素子（４）が電界発光す
る。

この発光は、光フアイバケーブル（２）によって伝送さ
口るとともに、フォトトランジスタ（８）に受光さ口る
。フォトトランジスタ（３）に受光さｎるとフォトトラ
ンジスタ（８）が導通状態となシ、電極（２）の電位を
ほぼ零にする。抵抗（６）はフォトトランジスタ（８）
が導通状態になった時、フォトトランジスタ（３）を過
電流から保護するための制限抵抗である。次に、電極（
２）の電位が零になると、エレクトロルミネセンス素子
（４）が発光しなくなシ、フォトトランジスタ（８）が
カットオフとなり、再び電極（２）に電圧が誘起される
こととなシ、後は同じ動作を繰り返す。ここに、導体（
１）の交流の周期に対して、前述の繰シ返し点滅動作の
回数が、十分多くなるように一極（２）及びエレクトロ
ルミネセンス５１（４）を適当に選べば導体（１）の電
圧（正極性）が周波数変調されることとなる。なお、こ
れは、エレクトロルミ不セ：／スｉ子（４）自身のキャ
パシタンス分と抵抗分による充電時定数により、エレク
トロルミネセンス素子（４）の両端電圧が導体＜１）の
印加電圧に対応して上昇し、即ち、導体（１）の印加電
圧が高い程、早く充電され、ある一定地圧になると、エ
レクトロルミネセンス素子（４）が発光することとなシ
、エレクトロルミネセンス素子（４）の点滅が導体（１
）の地圧により周波数変調される。なお、導体（１）の
電圧の極性が負の場合は、ダイオードαＯが導通となり
、エレクトロルミネセンス素子（４）は発光しない。亀
ｆｌｌＩ（３）　＠　ハ＊　極（２）側と動作が同様で
あるが、導体（１）の電圧の極性が負の場合、エレクト
ロルミネセンス素子（５）が点滅する。

このように周波数変調された光信号は光フアイバケーブ
ル（２）Ｑ３で遠隔地に伝送さ口、受光素子α４（１５
で電気信号に変換される。変換された信号は、それぞ０
波形整形回路ａ００ηで一定振幅のシャープなパルスに
される。この両者の信号をＡＮＤ回路で。

加算すると、導体（１）の地圧が全波整流された形で周
波数変調さｎた信号となる。この信号を変換（ロ）路Ｑ
ｌによ多導体（１）と相似の電圧信号に変換する。

ただし、導体（１）の電圧が全波整流された形であるの
で、波形整形回ｗ４ａηの出力にパルスｍがある期間の
間、変換回路Ｑｌの出力を極性反転回路（１）で極性を
反転する。極性識別回路なりは、例えば、波形整形回路
αηの出力のパルス群の周波数と導体（１）の電圧の周
波数の中間にカットオフ周波数のあるローパスフィルタ
と波形整形回路から成り、極性反転回路−に極性を反転
する信号を与えるものである。なお、本実施例は基本構
成を示すもので、例えは、エレクトロルミネセンス素子
（４）の点滅をシャープにするためにフォトトランジス
タにシュミット回路を付加する等のことは省いている。

上記実施例では、電極に誘起された電圧を光信号に変換
する発光素子としてエレクトロルミネセンス素子を用い
た例であるが、発光ダイオードを用いても良い。この場
合、発光時定数を決めるため、外部にコンデンサ、抵抗
を付加する。

また、エレクトロルミネセンス素子の発光を受光して電
極電位を零にする受光素子として、上記実施例ではフォ
トトランジスタを用いた例であるが、フォトダイオード
、カドニウムセルのような光により抵抗値が小さくなる
素子を用いても艮い。

上記のようにこの発明は非接触で高電位部の電圧を検出
でき、しかも検出部で電源を使うことなく、高電位部の
電圧信号を周波数変調し、光出力で伝送されるので、信
頼性が高＜　、ｆｉｇ　サー　’）　、　耐ノイズ性に
優れ、光伝送系の損失にもルーされない、高精度の電圧
測定ができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す構成図である。 図において、（１）は導体（充電部’）　、（２１（３
）は一極、（４）　（５）はエレクトロルミネセンス素
子（発光素子）、＠α３は光ファイバ、０４αωは受光
素子、αＱα力は波形整形回路、α１は変換回路である
。 代理人　　　葛　野　信　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１３１ｍ！気機器の充電部から所定の距離を隔てて設
   けらｎた一対のＩＩＩ！ｌ、この各電極と基準電位との
   間に接続さｎた発光素子、この発光素子の発光を受ける
   ように配箪し、電気的に前記発光素子の両端に接続され
   た第１の受光素子、前記発光素子の発光を受けて遠隔地
   に伝送する光ファイバ、前記光ファイバの光を受光する
   第２の受光素子、この第２の受光素子の電気出力信号を
   波形整形する波形整形回路、この波形整形回路の周波数
   を電圧に変換する変換囲路からなる。ことを特徴とする
   電圧測定装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、発光素子として
   、エレクトロルミネセンス素子を用いたことを特徴とす
   る電圧測定装置。 （３）特許請求の範囲第１項において、発光素子として
   発光ダイオードを用いたことを特徴とする電圧測定装置
   。 （４）特許請求の範囲第１項において、第１の受光素子
   として、フォトトランジスタあるいはフォトダイオード
   を用いたことを特徴とする電圧測定装置。 （５）特許請求の範囲第１項において、第１の受光素子
   として、カドニウムセル等の光によシ抵抗が小さくなる
   素子を用いることを特徴とする電圧測定装置。