[go: up one dir, main page]

JP2000292459A - Optical current transformer - Google Patents

Optical current transformer

Info

Publication number
JP2000292459A
JP2000292459A JP11101897A JP10189799A JP2000292459A JP 2000292459 A JP2000292459 A JP 2000292459A JP 11101897 A JP11101897 A JP 11101897A JP 10189799 A JP10189799 A JP 10189799A JP 2000292459 A JP2000292459 A JP 2000292459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
current
unit
electronic circuit
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
Application number
JP11101897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Kurosawa
潔 黒澤
Kazunori Yamashita
和徳 山下
Eiji Itakura
英治 板倉
Tomohiro So
知宏 岨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Takaoka Toko Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Takaoka Electric Mfg Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP11101897A priority Critical patent/JP2000292459A/en
Publication of JP2000292459A publication Critical patent/JP2000292459A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】被測定電流の磁界作用で回転する直線偏波光の
回転角から、被測定電流値を求める光変流器において、
電子回路部と電流検出部とを接続する光ファイバを1本
で構成すること。また、電流検出部の光学系を簡素化す
ること。 【解決手段】光変流器を、光源11と光電変換素子12
と信号処理回路14と光分岐手段15とを備えた電子回
路部10と、偏光手段33と光学的バイアス手段34と
終端に反射ミラー32を備えるとともに電流検出用光フ
ァイバ31とを備えた電流検出部30と、前記電子回路
部10と前記電流検出部30とを接続する光ファイバ2
0とにより構成する。光学的バイアス手段34を設ける
ことにより、偏光手段33を用いて直線偏波光の回転角
を光強度変調するとともに、電子回路部10の内部に光
分岐手段15を設けることにより、電子回路部10と電
流検出部30とを1本の光ファイバ20で接続する。
(57) [Object] To provide an optical current transformer for obtaining a measured current value from a rotation angle of a linearly polarized light that rotates due to a magnetic field effect of a measured current.
A single optical fiber for connecting the electronic circuit unit and the current detection unit. Also, simplify the optical system of the current detection unit. An optical current transformer includes a light source and a photoelectric conversion element.
An electronic circuit unit 10 including a signal processing circuit 14 and a light branching unit 15; a current detection unit including a polarization unit 33, an optical bias unit 34, a reflection mirror 32 at the end, and a current detection optical fiber 31. Unit 30, an optical fiber 2 connecting the electronic circuit unit 10 and the current detection unit 30
0. By providing the optical biasing means 34, the rotation angle of the linearly polarized light is modulated by the polarization means 33, and the optical branching means 15 is provided inside the electronic circuit part 10, so that the electronic circuit part 10 The current detection unit 30 is connected with one optical fiber 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はファラデー効果を利
用して、導体に流れる電流を測定する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a current flowing through a conductor using the Faraday effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の偏波面が磁界の作用により回転する
ファラデー効果を利用した光変流器には、ファラデー素
子に光ファイバを用いた周回積分型の光変流器がある。
その具体的構成は、例えば、特開平7−248338号
公報に示されている。その一例を図7に示す。
2. Description of the Related Art An optical current transformer utilizing the Faraday effect in which the plane of polarization of light rotates due to the action of a magnetic field includes a circulating-integral optical current transformer using an optical fiber as a Faraday element.
The specific configuration is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-248338. An example is shown in FIG.

【0003】図7に示された光変流器は、所定波長の光
を出射する光源11と第1,第2光電変換素子12、1
3と信号処理回路14を備えた電子回路部10と、第
1,第2,第3,第4集光レンズ44a、44b、44
c、44dと偏光子41とハーフミラー43と検光子4
2とを収納した光学箱45と、終端に反射ミラー32を
備えた電流検出用光ファイバ31とを備えた電流検出部
40と、前記光源11と前記電流検出部40とを接続す
る送光ファイバ21と、前記第1,第2光電変換素子1
2、13と前記電流検出部40とを接続する第1,第2
受光ファイバ22、23とにより構成されている。
An optical current transformer shown in FIG. 7 includes a light source 11 for emitting light of a predetermined wavelength and first and second photoelectric conversion elements 12 and 1.
3 and an electronic circuit unit 10 including a signal processing circuit 14, first, second, third, and fourth condenser lenses 44a, 44b, 44
c, 44d, polarizer 41, half mirror 43, and analyzer 4
2, a current detecting unit 40 including a current detecting optical fiber 31 having a reflecting mirror 32 at the end thereof, and a light transmitting fiber connecting the light source 11 and the current detecting unit 40. 21 and the first and second photoelectric conversion elements 1
2 and 13 and the first and second connecting the current detecting unit 40.
It is constituted by light receiving fibers 22 and 23.

【0004】電流検出用光ファイバ31は被測定電流が
流れる導体50に対し、周回配置される。
The current detecting optical fiber 31 is arranged around the conductor 50 through which the current to be measured flows.

【0005】光源11から出射した所定波長の光は、送
光ファイバ21を介して電流検出部40に伝送される。
送光ファイバ21を出射した光は、偏光子41にて偏光
子41の主軸と同方位の直線偏光になった後、第1集光
レンズ44aで平行光になり、ハーフミラー43を通過
した後、第2集光レンズ44bにて集光され、電流検出
用光ファイバ31に入射される。電流検出用ファイバ3
1には、例えば特開平3−13177号公報に示される
鉛ガラスファイバが用いられる。電流検出用光ファイバ
31に入射した光は終端のミラー32により反射し、電
流検出用光ファイバ31中を戻って、再び第2集光レン
ズ44bに向かって出射する。このとき出射光の偏波方
位は、被測定電流により発生する磁界により、入射光に
対してθラジアン回転する。電流検出用光ファイバ31
を出射した光は、第2集光レンズ44bにより平行光に
された後、ハーフミラー43により検光子42に導かれ
る。検光子42は、その主軸を偏光子41の主軸に対し
π/4ラジアン傾けて配置することにより、被測定電流
の電流値に依存した直線偏波方位の回転角度θを光の強
度に変調する。このとき検光子42の種類、構造によ
り、強度に変調される光は、1つの場合と2つの場合と
があり、各々次の構成をとる。強度変調される光が2つ
の場合、第3、第4集光レンズ44c、44dにより集
光され、第1,第2受光ファイバ22、23により第
1,第2光電変換素子12、13に伝送される。強度変
調された光は、第1,第2光電変換素子12、13によ
り電気信号に変換され、信号処理回路14にて被測定電
流の値が演算される。強度変調される光が1つの場合、
第4集光レンズ44d、第2受光ファイバ23、第2光
電変換素子13が省略される。
The light of a predetermined wavelength emitted from the light source 11 is transmitted to the current detecting section 40 via the light transmitting fiber 21.
The light emitted from the light transmitting fiber 21 becomes linearly polarized light in the same direction as the main axis of the polarizer 41 by the polarizer 41, becomes parallel light by the first condenser lens 44a, and passes through the half mirror 43. The light is condensed by the second condenser lens 44b, and is incident on the current detection optical fiber 31. Current detection fiber 3
For example, a lead glass fiber disclosed in JP-A-3-13177 is used for 1. The light incident on the current detecting optical fiber 31 is reflected by the terminal mirror 32, returns through the current detecting optical fiber 31, and is emitted toward the second condenser lens 44b again. At this time, the polarization direction of the emitted light is rotated by θ radians with respect to the incident light due to the magnetic field generated by the measured current. Current detection optical fiber 31
Is converted into parallel light by the second condenser lens 44b, and then guided to the analyzer 42 by the half mirror 43. The analyzer 42 has its main axis inclined at π / 4 radian with respect to the main axis of the polarizer 41, thereby modulating the rotation angle θ of the linear polarization direction depending on the current value of the measured current to the light intensity. . At this time, depending on the type and structure of the analyzer 42, there are one case and two cases of light that is intensity-modulated, and each of them has the following configuration. When two lights are intensity-modulated, the light is condensed by the third and fourth condenser lenses 44c and 44d and transmitted to the first and second photoelectric conversion elements 12 and 13 by the first and second light receiving fibers 22 and 23. Is done. The intensity-modulated light is converted into an electric signal by the first and second photoelectric conversion elements 12 and 13, and the value of the measured current is calculated by the signal processing circuit 14. When one light is intensity-modulated,
The fourth condenser lens 44d, the second light receiving fiber 23, and the second photoelectric conversion element 13 are omitted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】電力分野では送配電用
のケーブルとして、従来の電力ケーブルと光ファイバケ
ーブルとを複合化した光複合電力ケーブルが用いられて
いる。従来光複合電力ケーブルに収納される光ファイバ
は通信用として用いられてきた。一方、送配電線路の効
率化に伴い、新しく需要家に電力を供給する場合、変電
所から新たに送配電線路を建設するのではなく、需要家
の近くの既設の送配電線路にY分岐接続箱を割入れ、接
続箱から新規需要家までの線路を建設する方式がとられ
ている。しかし、需要家の増加に伴い分岐数が増えるに
従い、短絡事故または地絡事故の発生区間の特定が困難
となってきている。そのため、光変流器を用いた故障区
間判定方式が考案され、光変流器の電流検出部と電子回
路部とを接続する光ファイバとして、光複合電力ケーブ
ルに収納された光ファイバを利用することが検討されて
いる。この場合、事故点を詳細に特定するには1本の送
配電線路に多数の光変流器を設置する必要がある。従来
の技術により既設の光複合電力ケーブル中の光ファイバ
を用いて事故点を特定する場合、電子回路部と電流検出
部とを接続する光ファイバが2本以上必要となる。そこ
で、本発明の第1の目的は、既設の光複合電力ケーブル
に対し、より多くの光変流器を設置できるように、1本
の光ファイバで電子回路部と電流検出部とを接続する光
変流器を提供することにある。また、電子回路部と電流
検出部とを接続する光ファイバを1本にすることによ
り、光変流器の組立・調整時間、および部品点数の低減
と、コストの低減を行うことにある。
In the field of electric power, an optical composite power cable obtained by combining a conventional power cable and an optical fiber cable is used as a power transmission and distribution cable. Conventionally, an optical fiber housed in an optical composite power cable has been used for communication. On the other hand, when new power is supplied to customers due to the efficiency of transmission and distribution lines, instead of constructing a new transmission and distribution line from a substation, a Y-branch connection is made to an existing transmission and distribution line near the customer. A method is adopted in which a box is cut in and a track is constructed from the junction box to a new customer. However, as the number of branches increases with the increase in consumers, it has become difficult to identify the section where a short-circuit accident or ground fault accident has occurred. For this reason, a fault section determination method using an optical current transformer has been devised, and an optical fiber housed in an optical composite power cable is used as an optical fiber connecting a current detection unit and an electronic circuit unit of the optical current transformer. That is being considered. In this case, it is necessary to install a large number of optical current transformers on one transmission and distribution line in order to specify the accident point in detail. When an accident point is specified using an optical fiber in an existing optical composite power cable according to a conventional technique, two or more optical fibers are required to connect an electronic circuit unit and a current detection unit. Therefore, a first object of the present invention is to connect an electronic circuit unit and a current detection unit with one optical fiber so that more optical current transformers can be installed in an existing optical composite power cable. An object of the present invention is to provide an optical current transformer. Another object of the present invention is to reduce the time for assembling and adjusting the optical current transformer, the number of components, and the cost by using a single optical fiber for connecting the electronic circuit unit and the current detection unit.

【0007】また、従来の光変流器では、電子回路部と
電流検出部を接続する光ファイバに、光源から電流検出
部へ光を伝送する送光ファイバと、電流検出部から光電
変換素子に光を伝送する受光ファイバとを用いていた。
電流検出部には送光ファイバを出射した光を電流検出用
光ファイバに入射させるとともに、電流検出用光ファイ
バの先端に設けられたミラーにより反射した光を再び受
光ファイバに入射させるために、光学部品として少なく
とも3つの集光レンズ、偏光子、ハーフミラー、検光子
を用いており、これらの光学部品を光学箱内に収納して
いた。光学箱内における光学部品の配置は、ハーフミラ
ーを中心とした2次元配置となるため、それぞれの光学
部品の光軸を調整する作業は、非常に煩雑であった。そ
こで本発明の第2の目的は、光学部品をユニット化する
ことにより、光学軸の調整を容易にするとともに、電流
検出部をコンパクト化した光変流器を提供することにあ
る。
In a conventional optical current transformer, an optical fiber for connecting an electronic circuit unit and a current detecting unit, a light transmitting fiber for transmitting light from a light source to a current detecting unit, and a current detecting unit for a photoelectric conversion element. A light receiving fiber for transmitting light is used.
In the current detection section, the light emitted from the light transmission fiber is made incident on the current detection optical fiber, and the light reflected by the mirror provided at the tip of the current detection optical fiber is made incident again on the light reception fiber. At least three condenser lenses, a polarizer, a half mirror, and an analyzer are used as components, and these optical components are housed in an optical box. Since the arrangement of the optical components in the optical box is a two-dimensional arrangement centered on the half mirror, the operation of adjusting the optical axis of each optical component is very complicated. Therefore, a second object of the present invention is to provide an optical current transformer that facilitates adjustment of an optical axis by unitizing optical components and that has a compact current detection unit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1では、
被測定電流が流れる導体の外周を周回しその周回端に反
射手段を有する光路と、その光路に直線偏波光を入射す
るための偏光手段とで構成される電流検出部を設け、前
記電流検出部に所定波長の光を光源より供給し、前記電
流検出部から出射される光を電気信号に変換する光電変
換素子と前記電気信号を演算処理する信号処理回路とで
構成される電子回路部を設け、前記被測定電流の磁界作
用で回転する前記直線偏波光の回転角から、前記被測定
電流値を求める光変流器であって、前記光路を第1のフ
ァラデー素子で形成し、前記偏光手段と前記光路との間
に、光の偏波方位をπ/8ラジアン回転させる第2のフ
ァラデー素子を用いた光学的バイアス手段を設けるとと
もに、前記電子回路部内に光分岐手段を設けることによ
り、前記電子回路部と前記電流検出部とを1本の導光手
段により接続することを特徴とする。
According to claim 1 of the present invention,
A current detection unit comprising an optical path that circumvents the outer periphery of the conductor through which the current to be measured flows and that has a reflection unit at the peripheral end thereof, and a polarization unit that allows linearly polarized light to enter the optical path; And an electronic circuit unit including a photoelectric conversion element that supplies light having a predetermined wavelength from a light source, converts light emitted from the current detection unit into an electric signal, and a signal processing circuit that performs arithmetic processing on the electric signal. An optical current transformer for obtaining the measured current value from a rotation angle of the linearly polarized light rotated by the magnetic field effect of the measured current, wherein the optical path is formed by a first Faraday element; By providing an optical bias unit using a second Faraday element for rotating the polarization direction of light by π / 8 radian between the optical path and the optical path, and providing an optical branching unit in the electronic circuit unit, Electronic circuit Characterized by connecting the single light guide means and said current detecting unit and.

【0009】本発明の請求項2では、前記光分岐手段に
光ファイバカプラを用いたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, an optical fiber coupler is used for the optical branching means.

【0010】本発明の請求項3では、前記光分岐手段に
ハーフミラーを用いたことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is characterized in that a half mirror is used for the light branching means.

【0011】上記の構成による光変流器では、π/8ラ
ジアン回転させる光学的バイアス手段を設けることによ
り、偏光手段の主軸の方位と、導体の外周に設けられた
光路を往復した後、偏光手段に入射する直線偏波光の方
位との間にπ/4ラジアンの光学的バイアスができるた
め、偏光手段により被測定電流値に依存した直線偏波光
の回転角度を光の強度に変調することが可能となる。そ
のため、光源の光を偏光手段に伝送する光路を用いて、
強度変調された光を電子回路部に伝送することが可能と
なる。また、電子回路部内に設けられた光分岐手段によ
り、強度変調した光を分岐し、光電変換素子に伝送する
ことが可能となる。従って、従来の光変流器では、前記
電子回路部と前記電流検出部とを接続する光路が2本以
上必要であったものを、本発明により1本にすることが
できる。
In the optical current transformer having the above-described structure, the optical bias means for rotating by π / 8 radian is provided to reciprocate the azimuth of the main axis of the polarizing means and the optical path provided on the outer periphery of the conductor. Since an optical bias of π / 4 radian is generated between the azimuth of the linearly polarized light incident on the means and the polarization means, the rotation angle of the linearly polarized light depending on the measured current value can be modulated to the light intensity by the polarizing means. It becomes possible. Therefore, using an optical path for transmitting the light of the light source to the polarizing means,
The intensity-modulated light can be transmitted to the electronic circuit unit. In addition, it is possible to split the intensity-modulated light by an optical splitting unit provided in the electronic circuit unit and transmit the split light to the photoelectric conversion element. Therefore, according to the present invention, the conventional optical current transformer requires two or more optical paths for connecting the electronic circuit unit and the current detection unit, but the present invention can reduce the number of optical paths to one.

【0012】本発明の請求項4では、前記偏光手段とし
て薄膜型偏光子を用いるとともに、前記光学的バイアス
手段にガーネット結晶と永久磁石とを用いることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a thin film polarizer is used as the polarizing means, and a garnet crystal and a permanent magnet are used as the optical biasing means.

【0013】上記の構成による光変流器では、電流検出
部における光学部品をコンパクト化するとともに、光学
軸の調整を容易にすることができる。
In the optical current transformer having the above configuration, the optical components in the current detecting section can be made compact and the adjustment of the optical axis can be facilitated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の第
1の実施形態に係る光変流器の構成を示す。尚、以下の
説明では、上記従来の技術で参照した図において、同一
もしくは相当する部分には同一符号を付してその説明は
省略している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a configuration of an optical current transformer according to a first embodiment of the present invention. In the following description, in the drawings referred to in the above-mentioned conventional technology, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0015】図1の光変流器は、所定波長の光を出射す
る光源11と光電変換素子12と信号処理回路14と光
分岐手段15とを備えた電子回路部10と、偏光手段3
3と第2のファラデー素子を用いた光学的バイアス手段
34と終端に反射ミラー32を備えた第1のファラデー
素子である電流検出用光ファイバ31とを備えた電流検
出部30と、前記電子回路部10と前記電流検出部30
とを接続する光ファイバ20とにより構成される。
The optical current transformer shown in FIG. 1 includes an electronic circuit section 10 having a light source 11 for emitting light of a predetermined wavelength, a photoelectric conversion element 12, a signal processing circuit 14, and an optical branching means 15,
A current detecting unit 30 including an optical bias means 34 using a third Faraday element and a current detecting optical fiber 31 serving as a first Faraday element having a reflection mirror 32 at the end; Unit 10 and the current detection unit 30
And an optical fiber 20 connecting the two.

【0016】第1のファラデー素子である電流検出用光
ファイバ31は、被測定電流が流れる導体50に対し、
周回配置する。
A current detecting optical fiber 31 as a first Faraday element is connected to a conductor 50 through which a current to be measured flows.
It is arranged around.

【0017】光源11から出射した所定波長の光は、光
分岐手段15を通過後、光ファイバ20を介して電流検
出部30に伝送される。光ファイバ20を出射した光は
偏光手段33により、偏光手段33の主軸と同方位の直
線偏波光になった後、第2のファラデー素子を用いた光
学的バイアス手段34により直線偏波方位がπ/8ラジ
アン回転し、電流検出用光ファイバ31に入射される。
電流検出用ファイバ31には、例えば特開平3−131
77号公報に示される鉛ガラスファイバが望ましい。電
流検出用光ファイバ31に入射した光は終端のミラー3
2により反射し、電流検出用光ファイバ31中を戻っ
て、再び光学的バイアス手段34に向かって出射する。
このとき光の直線偏波方位は、被測定電流により発生す
る磁界によりθラジアン回転している。電流検出用光フ
ァイバ31を出射した光は、光学的バイアス手段34に
より直線偏波方位がπ/8ラジアン回転し、偏光手段3
3に入射する。このとき、偏光手段33へ入射する直線
偏光の偏波方位は、偏光手段33の主軸方位に対してπ
/4ラジアンのバイアスを含んでいるため、被測定電流
により生じる直線偏波光の方位の回転角θを光の強度に
変調できる。偏光手段33により強度変調された光は、
光ファイバ20により光分岐手段15に伝送された後、
光電変換素子12に入射する。光電変換素子12に入射
した光は電気信号に変換された後、信号処理回路14に
て被測定電流の値が演算される。
The light having a predetermined wavelength emitted from the light source 11 is transmitted to the current detector 30 via the optical fiber 20 after passing through the light branching means 15. The light emitted from the optical fiber 20 is turned into linearly polarized light having the same direction as the main axis of the polarizing means 33 by the polarizing means 33, and then the linearly polarized light direction is changed to π by the optical bias means 34 using the second Faraday element. After rotating by / 8 radians, the light enters the current detection optical fiber 31.
The current detecting fiber 31 includes, for example,
No. 77 lead glass fiber is desirable. The light incident on the current detection optical fiber 31 is reflected by the mirror 3 at the end.
The light is reflected by the optical fiber 2, returns to the optical fiber 31 for current detection, and is emitted again toward the optical bias unit 34.
At this time, the linear polarization direction of the light is rotated by θ radians due to the magnetic field generated by the measured current. The light emitted from the current detecting optical fiber 31 has its linear polarization direction rotated by π / 8 radian by the optical bias means 34, and
3 is incident. At this time, the polarization direction of the linearly polarized light incident on the polarization unit 33 is π with respect to the main axis direction of the polarization unit 33.
Since a bias of / 4 radian is included, the rotation angle θ of the direction of the linearly polarized light generated by the measured current can be modulated to the light intensity. The light whose intensity has been modulated by the polarizing means 33 is
After being transmitted to the optical branching means 15 by the optical fiber 20,
The light enters the photoelectric conversion element 12. After the light incident on the photoelectric conversion element 12 is converted into an electric signal, the signal processing circuit 14 calculates the value of the measured current.

【0018】以上の構成による光変流器は、電子回路部
と電流検出部とを接続する光ファイバを1本とすること
ができる。そのため電力分野において、既設の光複合電
力ケーブルの光ファイバを用いて故障点標定をする場
合、従来の2倍以上の数量の光変流器を設置することが
可能となるため、より詳細な故障区間の特定が可能とな
る。また、電子回路部と電流検出部とを接続する光ファ
イバを1本にすることにより、光変流器の組立・調整時
間および部品点数の低減ができるため、コストの低減が
可能となる。
The optical current transformer having the above configuration can use one optical fiber for connecting the electronic circuit section and the current detecting section. Therefore, in the power field, when fault location is performed using the optical fiber of the existing optical composite power cable, it is possible to install more than twice the number of optical current transformers compared to the conventional type, and more detailed fault The section can be specified. Further, by using only one optical fiber for connecting the electronic circuit unit and the current detecting unit, the time required for assembling and adjusting the optical current transformer and the number of components can be reduced, so that the cost can be reduced.

【0019】図2は、本発明の第2の実施形態の光変流
器に係る構成図を示す。同図において図1と同一もしく
は相当する部分には、同符号を付してその説明は省略し
ている。 光分岐手段としてハーフミラー16を使用
し、そのハーフミラー16を光源11と光ファイバ20
とを結ぶ光路に対して約π/4ラジアン傾けて配置す
る。また、ハーフミラー16の前後に第1,第2集光レ
ンズ17a、17bを設置する。光電変換素子12は、
電流検出用光ファイバ31を出射してハーフミラー16
で反射した光が、光電変換素子12の受光面に入射する
位置に配置する。この構成により、光源11から出射し
た光のうち、ハーフミラー16に到達した光量の約1/
2を、光ファイバ20を介して電流検出部30に伝送す
るとともに、電流検出部30から、光ファイバ20を介
してハーフミラー16に入射する光量の約1/2を、光
電変換素子12に導くことができるため、電子回路部1
0と電流検出部30とを1本の光ファイバ20で接続す
ることが可能となる。
FIG. 2 is a block diagram showing an optical current transformer according to a second embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The half mirror 16 is used as a light branching unit, and the half mirror 16 is connected to the light source 11 and the optical fiber 20.
Are arranged at an angle of about π / 4 radian with respect to the optical path connecting Further, first and second condenser lenses 17a and 17b are provided before and after the half mirror 16. The photoelectric conversion element 12
The current detection optical fiber 31 is emitted and the half mirror 16
Is disposed at a position where the light reflected by the light enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element 12. With this configuration, of the light emitted from the light source 11, the light amount that reaches the half mirror 16 is about 1 /
2 is transmitted to the current detecting unit 30 via the optical fiber 20, and about の of the amount of light incident on the half mirror 16 via the optical fiber 20 is guided from the current detecting unit 30 to the photoelectric conversion element 12. The electronic circuit unit 1
0 and the current detection unit 30 can be connected by one optical fiber 20.

【0020】図3は、本発明の第3の実施形態の光変流
器に係る構成図を示す。同図において図1と同一もしく
は相当する部分には、同符号を付してその説明は省略し
ている。光分岐手段として、1対2分岐の光ファイバカ
プラ18を使用する。光ファイバカプラ18の2分岐側
の一端を光源11と接続し、もう一端を光電変換素子1
2と接続するとともに、光ファイバカプラ18の1分岐
側を光ファイバ20として使用するか、もしくは光ファ
イバ20と接続する。この構成により、光源11から出
射した光の一部を電流検出部30に入射するとともに、
電流検出部30から出射した光の一部を光電変換素子1
2に導くことができる。この構成による光分岐手段で
は、光の分岐部分に空間がないため、接続効率を高効率
かつ安定に保つことができる。
FIG. 3 is a block diagram showing an optical current transformer according to a third embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. As a light branching means, a one-to-two branch optical fiber coupler 18 is used. One end of the optical fiber coupler 18 on the two branch side is connected to the light source 11 and the other end is connected to the photoelectric conversion element 1.
2 and one branch side of the optical fiber coupler 18 is used as the optical fiber 20 or connected to the optical fiber 20. With this configuration, a part of the light emitted from the light source 11 enters the current detection unit 30 and
A part of the light emitted from the current detection unit 30 is
2 can be led. In the light splitting means having this configuration, since there is no space in the light splitting portion, the connection efficiency can be kept high and stable.

【0021】図4乃至図6は、本発明の第4の実施形態
の光変流器に係る構成図を示す。同図において図1と同
一もしくは相当する部分には、同符号を付してその説明
は省略している。図4の光変流器の電流検出部30は、
薄膜型偏光子35と、第1,第2集光レンズ39a、3
9bと、ガーネット結晶36と永久磁石37とを用いた
光学的バイアス手段38と、ケース60と、終端にミラ
ー32を設けた電流検出用光ファイバ31により構成さ
れる。薄膜型偏光子35と、第1,第2集光レンズ39
a、39bと、ガーネット結晶36は、ケース60内に
収納し、ガーネット結晶36を収納した部分のケース6
0の外側に、ガーネット結晶36の光軸に対し、磁界が
平行に加わるように永久磁石37を取り付ける構造とす
る。ケース60はパイプ状であることが望ましい。薄膜
型偏光子35には光ファイバ20の端面に直接接着固定
することができるもの、例えば商品名ラミポール(住友
セメント株式会社製)やポーラコア(コーニング社製)
が望ましい。また、第2集光レンズ39bは、電流検出
用ファイバ31の端面に直接固定する方式(ファイバコ
リメータ)を用いることが望ましい。薄膜型偏光子35
と、第1,第2集光レンズ39a、39bと、ガーネッ
ト結晶36と永久磁石37とは、予めケース60内に収
納固定し、第1集光レンズ39aと、第2集光レンズ3
9bとの間の光軸を一致するように調整しておくことに
より、一つの光学部品70として取り扱うことができ
る。この構成では、光ファイバ20と電流検出用光ファ
イバ31とを結ぶ直線光路上に、光学部品70を設置固
定するだけで良いため、電流検出部の構成をコンパクト
にできる他、組立時の光軸調整を容易にすることができ
る。図4で永久磁石37は、ケース60の外側に配置し
たが、永久磁石37をケース60の内側に配置しても同
様な効果を得ることができる。
FIGS. 4 to 6 show the configuration of an optical current transformer according to a fourth embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The current detector 30 of the optical current transformer in FIG.
A thin film polarizer 35, first and second condenser lenses 39a, 3
9b, an optical bias means 38 using a garnet crystal 36 and a permanent magnet 37, a case 60, and a current detection optical fiber 31 provided with a mirror 32 at the end. Thin-film polarizer 35, first and second condenser lenses 39
a, 39b and the garnet crystal 36 are housed in the case 60, and the case 6
The structure is such that a permanent magnet 37 is attached to the outside of 0 so that a magnetic field is applied in parallel to the optical axis of the garnet crystal 36. The case 60 is desirably in a pipe shape. The thin-film polarizer 35 can be directly bonded and fixed to the end face of the optical fiber 20, for example, Ramipol (trade name, manufactured by Sumitomo Cement Co., Ltd.) or Polar Core (trade name, manufactured by Corning Incorporated).
Is desirable. Further, it is desirable to use a method (fiber collimator) in which the second condenser lens 39b is directly fixed to the end face of the current detecting fiber 31. Thin film polarizer 35
The first and second condenser lenses 39a and 39b, the garnet crystal 36 and the permanent magnet 37 are previously housed and fixed in the case 60, and the first condenser lens 39a and the second condenser lens 3 are fixed.
9b can be handled as one optical component 70 by adjusting the optical axes to coincide with each other. In this configuration, it is only necessary to install and fix the optical component 70 on a straight optical path connecting the optical fiber 20 and the current detection optical fiber 31, so that the configuration of the current detection unit can be made compact and the optical axis at the time of assembly can be reduced. Adjustment can be facilitated. Although the permanent magnet 37 is arranged outside the case 60 in FIG. 4, the same effect can be obtained by disposing the permanent magnet 37 inside the case 60.

【0022】図5の光変流器の電流検出部30は、図4
の薄膜型偏光子35と第1集光レンズ39aの位置を入
れ替えたものである。この場合、第1集光レンズ39a
は光ファイバ20の端面に直接固定する方式(ファイバ
コリメータ)を用いることが望ましい。この構成でも、
図4に示した実施形態と同様な効果が得られる。
The current detector 30 of the optical current transformer of FIG.
The positions of the thin film polarizer 35 and the first condenser lens 39a are interchanged. In this case, the first condenser lens 39a
It is desirable to use a method (fiber collimator) that is directly fixed to the end face of the optical fiber 20. Even with this configuration,
The same effect as the embodiment shown in FIG. 4 can be obtained.

【0023】図6の光変流器の電流検出部30は、図4
の第1,第2集光レンズ39a、39bを排除したもの
である。図4の構成に比べ、接続効率が若干低下する
が、部品点数を少なくでき、コンパクトになる他、組立
時の光軸調整を容易にすることができる
The current detector 30 of the optical current transformer of FIG.
The first and second condenser lenses 39a and 39b are excluded. Although the connection efficiency is slightly reduced as compared with the configuration of FIG. 4, the number of parts can be reduced, the size can be reduced, and the optical axis can be easily adjusted at the time of assembly.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流検出部内の光路を第1のファラデー素子で形成し、
偏光手段と前記光路の間に光の偏波方位をπ/8ラジア
ン回転させる第2のファラデー素子を用いた光学的バイ
アス手段を設け、電子回路部内に光分岐手段を設けるこ
とにより、電子回路部と電流検出部とを接続する導光手
段を1本で構成した光変流器を提供できる。また、光変
流器の組立・調整時間、および部品点数の低減と、コス
トの低減を行うことができる。さらに、偏光手段に薄膜
型偏光子を用い光学的バイアス手段にガーネット結晶と
永久磁石を用いて光学部品をユニット化することによ
り、光学軸の調整を容易にするとともに、電流検出部を
コンパクト化することができる。
As described above, according to the present invention,
Forming an optical path in the current detector with the first Faraday element;
An optical bias unit using a second Faraday element for rotating the polarization direction of light by π / 8 radian is provided between the polarizing unit and the optical path, and a light branching unit is provided in the electronic circuit unit. An optical current transformer comprising a single light guide means for connecting the current detector with the current detector can be provided. Further, it is possible to reduce the time for assembling and adjusting the optical current transformer, the number of parts, and the cost. Further, the optical components are unitized using a thin-film polarizer as the polarizing means and a garnet crystal and a permanent magnet as the optical biasing means, so that the adjustment of the optical axis is facilitated and the current detecting section is made compact. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光変流器の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical current transformer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係る光変流器の構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical current transformer according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係る光変流器の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical current transformer according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態に係る光変流器の構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical current transformer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態に係る光変流器の他
の例を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another example of an optical current transformer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態に係る光変流器の他
の例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing another example of the optical current transformer according to the fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の光変流器の一例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional optical current transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電子回路部 11 光源 12 光電変換素子 13 光電変換素子 14 信号処理回路 15 光分岐手段 16 ハーフミラー 18 光ファイバカプラ 20 光ファイバ 30 電流検出部 31 電流検出用光ファイバ 32 ミラー 33 偏光手段 34、38 光学的バイアス手段 35 薄膜型偏光子 36 ガーネット結晶 37 永久磁石 39a 第1集光レンズ 39b 第2集光レンズ 50 導体 60 ケース 70 光学部品 REFERENCE SIGNS LIST 10 electronic circuit section 11 light source 12 photoelectric conversion element 13 photoelectric conversion element 14 signal processing circuit 15 optical branching means 16 half mirror 18 optical fiber coupler 20 optical fiber 30 current detection section 31 current detection optical fiber 32 mirror 33 polarizing means 34, 38 Optical biasing means 35 Thin film polarizer 36 Garnet crystal 37 Permanent magnet 39a First condenser lens 39b Second condenser lens 50 Conductor 60 Case 70 Optical component

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板倉 英治 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町3丁目 1番地 株式会社高岳製作所技術開発セン ター内 (72)発明者 岨 知宏 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町3丁目 1番地 株式会社高岳製作所技術開発セン ター内 Fターム(参考) 2G025 AA04 AA05 AA17 AB10 AB13 AC06 2G035 AA12 AA15 AB08 AC01 AD19 AD35 AD37  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Eiji Itakura 3-1-1, Yoshino-machi, Nishibiwajima-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Inside the Technical Development Center, Takatake Works Co., Ltd. 3-chome Yoshino-cho No.1 Takatake Manufacturing Co., Ltd. Technology Development Center F-term (reference) 2G025 AA04 AA05 AA17 AB10 AB13 AC06 2G035 AA12 AA15 AB08 AC01 AD19 AD35 AD37

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定電流が流れる導体の外周を周回しそ
の周回端に反射手段を有する光路と、その光路に直線偏
波光を入射するための偏光手段とで構成される電流検出
部を設け、 前記電流検出部に所定波長の光を光源より供給し、前記
電流検出部から出射される光を電気信号に変換する光電
変換素子と前記電気信号を演算処理する信号処理回路と
で構成される電子回路部を設け、 前記被測定電流の磁界作用で回転する前記直線偏波光の
回転角から、前記被測定電流値を求める光変流器であっ
て、 前記光路を第1のファラデー素子で形成し、前記偏光手
段と前記光路との間に、光の偏波方位をπ/8ラジアン
回転させる第2のファラデー素子を用いた光学的バイア
ス手段を設けるとともに、前記電子回路部内に光分岐手
段を設けることにより、前記電子回路部と前記電流検出
部とを1本の導光手段により接続することを特徴とした
光変流器。
1. A current detecting section comprising: an optical path which goes around the outer periphery of a conductor through which a current to be measured flows and has a reflection means at the end thereof; and a polarization means for entering linearly polarized light into the optical path. A light source having a predetermined wavelength supplied to the current detection unit from a light source, a photoelectric conversion element that converts light emitted from the current detection unit into an electric signal, and a signal processing circuit that performs arithmetic processing on the electric signal An optical current transformer having an electronic circuit portion, wherein the measured current value is obtained from a rotation angle of the linearly polarized light rotated by the magnetic field effect of the measured current, wherein the optical path is formed by a first Faraday element. Optical bias means using a second Faraday element for rotating the polarization direction of light by π / 8 radian is provided between the polarizing means and the optical path, and an optical branching means is provided in the electronic circuit section. By providing Optical current transformer which is characterized by connecting the single light guide means and said current detecting unit and the electronic circuit unit.
【請求項2】前記光分岐手段に光ファイバカプラを用い
たことを特徴とした請求項1記載の光変流器。
2. An optical current transformer according to claim 1, wherein an optical fiber coupler is used for said optical branching means.
【請求項3】前記光分岐手段にハーフミラーを用いたこ
とを特徴とした請求項1記載の光変流器。
3. An optical current transformer according to claim 1, wherein a half mirror is used as said light branching means.
【請求項4】前記偏光手段として薄膜型偏光子を用いる
とともに、前記光学的バイアス手段にガーネット結晶と
永久磁石とを用いることを特徴とした請求項1から3の
いずれか一つの項に記載の光変流器。
4. The method according to claim 1, wherein a thin film polarizer is used as said polarizing means, and a garnet crystal and a permanent magnet are used as said optical biasing means. Light current transformer.
JP11101897A 1999-04-09 1999-04-09 Optical current transformer Pending JP2000292459A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11101897A JP2000292459A (en) 1999-04-09 1999-04-09 Optical current transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11101897A JP2000292459A (en) 1999-04-09 1999-04-09 Optical current transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000292459A true JP2000292459A (en) 2000-10-20

Family

ID=14312723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11101897A Pending JP2000292459A (en) 1999-04-09 1999-04-09 Optical current transformer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000292459A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101846703A (en) * 2009-03-23 2010-09-29 徐启峰 Digital optical fiber current sensor
CN102222558A (en) * 2010-04-14 2011-10-19 李岩松 Optical current mutual inductor and optoelectronic information processor thereof
CN103443639A (en) * 2012-08-29 2013-12-11 北京恒信创光电技术有限公司 Current measurement system, optical current transformer and fixture, and optical signal sampler and method thereof
CN103823106A (en) * 2012-08-29 2014-05-28 北京恒信创光电技术有限公司 Optical current transformer
CN109507467A (en) * 2018-11-07 2019-03-22 天津大学 Optical current mutual inductor and its current measuring method based on catoptric arrangement
KR102019187B1 (en) * 2018-06-01 2019-09-06 한국전력공사 Optical transformer for metering electricity based optical fiber and Method for operating the same
CN113138302A (en) * 2020-01-20 2021-07-20 南京南瑞继保电气有限公司 Optical current transformer
CN118068069A (en) * 2024-01-18 2024-05-24 北京成和能源咨询有限公司 A fiber optic current transformer based on optical path hybrid integration

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101846703A (en) * 2009-03-23 2010-09-29 徐启峰 Digital optical fiber current sensor
CN102222558A (en) * 2010-04-14 2011-10-19 李岩松 Optical current mutual inductor and optoelectronic information processor thereof
CN102222558B (en) * 2010-04-14 2016-03-02 李岩松 Optical current mutual inductor and optoelectronic information processor thereof
CN103443639A (en) * 2012-08-29 2013-12-11 北京恒信创光电技术有限公司 Current measurement system, optical current transformer and fixture, and optical signal sampler and method thereof
CN103823106A (en) * 2012-08-29 2014-05-28 北京恒信创光电技术有限公司 Optical current transformer
CN103443639B (en) * 2012-08-29 2015-08-05 北京恒信创光电技术有限公司 Current measurement system, optical current transformer and fixture, and optical signal sampler and method thereof
KR102019187B1 (en) * 2018-06-01 2019-09-06 한국전력공사 Optical transformer for metering electricity based optical fiber and Method for operating the same
CN109507467A (en) * 2018-11-07 2019-03-22 天津大学 Optical current mutual inductor and its current measuring method based on catoptric arrangement
CN113138302A (en) * 2020-01-20 2021-07-20 南京南瑞继保电气有限公司 Optical current transformer
CN113138302B (en) * 2020-01-20 2023-02-14 南京南瑞继保电气有限公司 Optical current transformer
CN118068069A (en) * 2024-01-18 2024-05-24 北京成和能源咨询有限公司 A fiber optic current transformer based on optical path hybrid integration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4108040B2 (en) Current measuring device
CN106526277B (en) A kind of Novel light path sensing unit for low pressure optical current sensor
JP2000292459A (en) Optical current transformer
US11435415B2 (en) Magnetic sensor element and magnetic sensor device
US12253746B2 (en) Small integrated free space circulator
CN112698450B (en) Optical module
CN118068069A (en) A fiber optic current transformer based on optical path hybrid integration
EP0774669B1 (en) Optical fiber magnetic-field sensor
US5933238A (en) Optical current measurement device and method of manufacturing it
JP2001033492A (en) Optical measurement equipment
CA2268913C (en) Apparatus with a retracing optical circuit for the measurement of physical quantities having high rejection of environmental noise
CN2651762Y (en) Sensing head of small polarization analysis magneto-optic independent magnetic field sensor
CN204789721U (en) Novel exchangeable system of optic fiber current
CN2651761Y (en) Sensing head of small polarization analysis magneto-optic magnetic field sensor
CN211123023U (en) An Optical Current Transformer Based on Coupler Network
JPH0618567A (en) Optical-fiber current sensor
CN200986641Y (en) Integrated optical fiber polarization rotary device
CN200989984Y (en) Integrated polarization beam splitter and 22.5 degree Faraday rotator combined apparatus
JPH08327669A (en) Optical magnetic field sensor
JPH09274056A (en) Current measuring device for optical fiber
JPH09281153A (en) Optical fiber current measuring apparatus
JP2002082137A (en) Optical current transformer
CN106483356A (en) A kind of optical fiber current mutual inductor optical texture
JPH07280900A (en) Magnetic field sensor
JPH01112219A (en) Polarization controller