(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置であって、
ファラデー光電流センサと、中空筐体とを備え、
ファラデー光電流センサは、第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備え、
中空筐体は、ファラデー光電流センサを中空筐体に対して特定の位置に固定するように覆い、また、ファラデー光電流センサと第１の光導管と第２の光導管とを収容する内部空間および内部空間との接続用の開口を有し、さらに電力線と中空筐体を互いに並列な位置に固定しつつファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置するホルダーを備え、
中空筐体は、内部空間を有する中空ベース部分と、中空ループ部分とを備え、
中空ベース部分は、中空ベース部分の内部空間へアクセスするための開口を有し、
中空ループ部分は、第１および第２の端部を備えるチャネルを有し、第１および第２の端部の両方が、中空ベース部分の内部空間を経由して開口と接続する、ファラデー光電流センサ装置。
【請求項２】
中空筐体を中空絶縁体に留めるための留め具を備える、請求項１に記載のファラデー光電流センサ装置。
【請求項３】
ホルダーがスクリューホルダーおよび／又はスナップホルダーを備える、請求項１又は２に記載のファラデー光電流センサ装置。
【請求項４】
電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置の組立方法であって、
第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備えるファラデー光電流センサを提供する工程と、
ファラデー光電流センサを覆い、また内部空間および内部空間との接続用の開口を有し、さらにホルダーを備える中空筐体であって、中空筐体は、内部空間を有する中空ベース部分と、中空ループ部分とを備え、中空ベース部分は、中空ベース部分の内部空間へアクセスするための開口を有し、中空ループ部分は、第１および第２の端部を備えるチャネルを有し、第１および第２の端部の両方が、中空ベース部分の内部空間を経由して開口と接続する、中空筐体を提供する工程と、
ファラデー光電流センサ、第１の光導管および第２の光導管を内部空間に収容する工程と、
ファラデー光電流センサを中空筐体に対して特定の測定位置に固定する工程と、
電力線と中空筐体を互いに並列な位置に固定しつつファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置する工程とを含む、組立方法。
【請求項５】
ファラデー光電流センサ装置は、請求項２又は３に記載のファラデー光電流センサ装置である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置であって、
ファラデー光電流センサと、フレーム若しくはプレートとを備え、
ファラデー光電流センサは、第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備え、
フレーム若しくはプレートは、ファラデー光電流センサをフレーム若しくはプレートに対して特定の測定位置に固定する第１のホルダーと、第１および第２の光導管をフレーム若しくはプレートに固定する第２のホルダーと、固定手段とを備え、固定手段を貫通させる固定用貫通穴部を有し、固定用貫通穴部を貫通する固定手段は、電力線とフレーム若しくはプレートを互いに並列な位置に固定しつつファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置する、ファラデー光電流センサ装置。
【請求項７】
電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置の組立方法であって、
第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備えるファラデー光電流センサを提供する工程と、
第１および第２のホルダーと固定手段とを備えるとともに、固定手段を貫通させる固定用貫通穴部を有するフレーム若しくはプレートを提供する工程と、
第１のホルダーを用いて、ファラデー光電流センサをフレーム若しくはプレートに対して特定の測定位置に固定する工程と、
第２のホルダーを用いて、第１および第２の光導管をフレーム若しくはプレートに固定する工程と、
固定用貫通穴部を貫通する固定手段を用いて、電力線と中空筐体をホルダー内において互いに並列な位置に固定しつつ、ファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置する工程とを含む、組立方法。
【請求項８】
請求項１から３あるいは６のいずれか１つに記載のファラデー光電流センサ装置を用いて電流を測定する電流測定方法であって、
特定の波長および特定の第１の偏光を有する光を第１の光導管へ入射させる工程と、
第２の光導管から出射した光の第２の偏光を特定し、第１および第２の偏光の回転差を用いて電力線に流れる電流を計算する工程とを含む、電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファラデー光電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファラデー光電流センサは、電力線の近傍において電流を測定するために用いられる。ファラデー光電流センサの原理は、ファラデー効果に依拠する。ファラデー効果とは、偏光ビームの回転が、光の進行方向の磁場成分に比例するというものである。導体中を電荷が移動することによって導体周りに円形の磁場が発生し、ファラデー光電流センサを磁場方向と平行に配置することで、電流の大きさを測定することができる。
【０００３】
ファラデー光電流センサによれば、変流器のような従来技術に対して利点を得ることができる。最も重要な利点のうちの１つは、ファラデー光電流センサ全体を誘電性物質で構成できる点であり、このことは、高電圧・高電流で利用する場合に特に重要であり、また、これによってファラデー光電流センサに電磁外乱に対する電磁波耐性がもたらされる。ファラデー光電流センサの別の利点は、電力線とは分離して電気を帯びることと、電力線を流れる電流へ全く影響を与えないことである。このことによって、電力線における短絡のリスクは測定システム全体でほとんど無くなる。特許文献１には、ファラデー光電流センサの一例が示されており、特許文献１の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７０６８０２５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
ファラデー光電流センサは、一般的にはロッド、繊維、若しくは同様にファラデー効果が高い材料で構成された光磁気パーツを備える。このことは、光磁気パーツが一般的に、高いベルデ定数を有する材料でできているということを意味する。ベルデ定数とは、ファラデー効果の式における比例定数のことであり、偏光の回転角は、次の式で表される。
【数１】
0005579167.tif 000002
ここで、βは回転角、ｄは磁場と光が作用する経路の長さ、Ｂは光の伝播方向の磁束密度、Ｖはベルデ定数である。また、導体外部のある位置における磁束密度は、次の周知な式によって求められる。
【数２】
0005579167.tif 000003
ここで、Ｂは磁束密度、μ0は磁気定数、Ｉは電流、ｒは導体からの距離である。
【０００６】
光磁気パーツに対し、ランプやＬＥＤなど、特定の波長の直線偏光を放出する光源から偏光を入射させる。光源は、特定の直線偏光を有する光を生成するための偏光フィルターを備えても良い。その後、光磁気パーツから出射した光が検出されるが、検出された光は、検出ユニットによって電気信号に変換されることが好ましい。検出ユニットは、光磁気パーツから出射した偏光の回転を検出する。制御ユニットは、検出ユニットから受信した信号の評価を行い、それに基づいて、必要なエラー訂正および電力線を流れる電流を特定するための計算を行う。エラーの原因として想定されるのは、電力線に対するセンサの位置、光学的ノイズ、光が異なる光学的媒体へ入出射するときの転移による影響、および温度による影響などがある。ファラデー光電流センサは、その使用前に、例えば標準的電流測定装置を用いて調整されていることが好ましい。標準的な電流測定装置は、例えば変流器などを備えている場合がある。使用前の調整が終わった後は、例えば電流のモニタリングを行う変流器の代わりにファラデー光電流センサを用いて、制御システムへ測定値を伝達しても良い。ファラデー光電流センサは、短絡時のような欠陥のある電流を検出した時に安全システムにそのことを伝達するためにも用いることができる。安全システムがそのような伝達を受けた場合、安全システムは、電力供給網の他の装置へのダメージを防ぐため、関連するブレーカーおよびバックアップシステムを作動させる。
【０００７】
光磁気パーツ、光源および検出ユニットは、光ファイバーのような光導管を経由して接続されていることが好ましい。光ファイバーは、高い柔軟性を有し、かつ光強度をあまり低減させることなく、光を長距離伝達することができる。しかしながら、光ファイバーの柔軟性の限界について留意することが重要である。光ファイバーは、柔軟性の限界を超えて屈曲した場合、破壊、損傷、変形により故障する可能性があり、もし過度の屈曲によって故障したら、ほとんどの場合、光ファイバーに光を通すことが永久的に不可能になる。一般的な光ファイバーは、電気ケーブルよりも相当小さくしか曲げられない。
【０００８】
光学センサは、誘電性材料のみを用いて構成されるため、導電性材料を備える他のセンサが適さない位置にも配置することができる。そのような位置には、高電場に支配される場所も含まれており、高電場は、高電流・高電圧のエンジニアリングにも共通する。加えて、ファラデー光電流センサは、金属のパーツを含まないため、非常に軽量かつコンパクトである。高電流・高電圧環境用の光磁気パーツは、ミリメートル単位の寸法を有する場合もある。取り扱いおよび保護をより良好にする手段として、光磁気パーツを、光導管との接点も含め、小さい円筒形状の筐体に包むという手段が挙げられる。上述したファラデー光電流センサの全ての特徴のおかげで、実現可能な新しい測定位置の範囲が広がる。
【０００９】
新しい測定位置を実現するには、ファラデー光電流センサを電力線に固定するための適切な固定装置が必要である。多くの場合、電流測定装置は、例えば変電所などに分離したユニットを構成している。分離した電流測定ユニットのために、相当量のスペースと材料を要する。しかしながら、ファラデー光電流センサによれば、分離した電流測定ユニットは不要である。さらに、ファラデー光電流センサのサイズが小さいこととその誘電特性のおかげで、他のあらゆる高電流・高電圧用装置とも組み合わせることができる。
【００１０】
測定位置が測定結果に与える影響は大きいため、測定位置を明確に定めることが重要である。また、測定位置は、干渉および不随意な外乱から守られる必要がある。架空送電線のような室外での利用の場合、ファラデー光電流センサは、測定位置にて動かないように固定され、同時に自然のあらゆる影響から守られる必要があり、変電所内部のような室内での利用の場合、ファラデー光電流センサは、少なくとも測定位置にて動かないように固定される必要がある。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、電力線の近傍において電流を測定する際に、ファラデー光電流センサを適切な測定位置に固定する方法およびそのシステムを提供することである。
【００１２】
上述の目的、需要、並びにその他多数の目的および特徴は、次に示す本発明の第１態様によるシステムの好ましい第１の実施形態についての詳細な記述によって明らかになる。すなわち、電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置であって、ファラデー光電流センサと、中空筐体とを備え、ファラデー光電流センサは、第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備え、中空筐体は、ファラデー光電流センサを中空筐体に対して特定の位置に固定するように覆い、また、ファラデー光電流センサと第１の光導管と第２の光導管とを収容するチャネルおよびチャネルとの接続用の開口を有し、さらに電力線と中空筐体を互いに並列な位置に固定しつつファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置するホルダーを備えている。
【００１３】
正しい測定結果を得るため、一旦、システムの調整が済んだら、測定位置が電力線に対して動かないようにしなければならない。ファラデー光電流センサの位置がしっかりと固定されていなければ、周囲からの影響によって位置がずれる可能性がある。磁束密度は電力線からの距離に反比例するので、ファラデー光電流センサが電力線の半径方向に移動すると、同じ電流に対して低い磁場となって、測定エラーが生じる。さらに、偏光の回転はファラデー光電流センサの長さ方向の磁束密度に比例するため、ファラデー光電流センサの長さ方向の移動も同様に、測定エラーが生じる。
【００１４】
上述の内容から、ファラデー光電流センサが所定の測定位置にて永久に動かないように固定されなくてはならないことは明らかである。固定が不十分であれば、やがてファラデー光電流センサの位置が変わり、測定エラーが生じる。上述のファラデー光電流センサ装置を用いることで、ファラデー光電流センサは、適切な測定位置にしっかりと固定されるとともに、外部からの不随意な影響から守られる。
【００１５】
本発明の第１態様によるシステムの第１の実施形態の筐体を用いることにより、ファラデー光電流センサ装置の測定位置および光磁気パーツが固定される。筐体は、ファラデー光電流センサを、雨、雪、氷、埃、砂、日光、嵐、吹雪若しくは野生動物のような室外環境に存在する自然の脅威から保護し、室内環境においては、ファラデー光電流センサへ侵入するおそれのあるちり粒子のような汚染物質からも保護する。筐体およびファラデー光電流センサは、プラスチックや銅などの反磁性材料や、アルミニウムなどの常磁性材料のように、実質的に磁気的透過性を有する材料によってできている。鉄やスチールのような強磁性材料を用いると、磁場が遮断されて電流測定が不可能となる。また、筐体およびファラデー光電流センサは、電気透過性材料、すなわち誘電性材料によってできているのも好ましい。誘電性材料を用いると、筐体を絶縁体として用いることができ、ファラデー光電流センサおよびその備品へ電力線から誤って電流が流れる可能性がほとんどなくなる。電気的にも磁気的にも透過な材料には、ほとんどのプラスチック、ゴム・セラミックあるいはガラスが含まれる。
【００１６】
電力線を流れる電流を測定するための本発明の第１態様によるファラデー光電流センサ装置の第２の実施形態によれば、ファラデー光電流センサ装置は、中空筐体を備え、中空筐体は、内部空間を有する中空ベース部分と、中空ループ部分とを備え、中空ベース部分は、中空ベース部分の内部空間へアクセスするための開口を有し、中空ループ部分は、第１および第２の端部を備える内部空間を有し、第１および第２の端部の両方が、中空ベース部分の内部空間を経由して開口と接続する。
【００１７】
光ファイバーを備える光導管は、通常、一定の範囲までしか曲げられないので、筐体は、ファラデー光電流センサに出入りする光導管を収容するためのループ形状を有する必要がある。材料の利用との関係で、最も単純かつ効率的な筐体の形状は、ループ形状である。筐体をループ形状とすることにより、ファラデー光電流センサはループ内部にて十分に保護され、同時に光導管も、屈曲の許容範囲を超えないように収容・保護される。
【００１８】
また、本発明の第１態様によるファラデー光電流センサ装置についての上述の実施形態では、ファラデー光電流センサと電力線ホルダーとが効果的に組み合わされている。結果的に、ファラデー光電流センサ装置は、架空送電線としての電力線を固定するために用いられる。このように、通常の電流測定システムが利用不可能な測定位置において、架空送電線の電流を直接測定することができる。
【００１９】
電力線を流れる電流を測定するための本発明の第１態様によるファラデー光電流センサ装置の第１態様のシステムの別の実施形態において、ファラデー光電流センサ装置は、中空筐体を中空絶縁体に留めるための留め具を備えていても良い。
【００２０】
さらに、ファラデー光電流センサ装置は、電力線の重量を支持するために用いることもでき、この目的のために、ファラデー光電流センサ装置を絶縁体へ留めるための留め具が利用される。この留め具は、ファラデー光電流センサ装置を絶縁体へ収容するために、例えばジョイント若しくは湾曲部を備えていても良い。ファラデー光電流センサによる付加重量は小さいため、別の支持機構は不要である。このように、ファラデー光電流センサを、例えば架空送電線を保持する塔などの既に存在する支持システムへ一体化することができる。絶縁体は中空であることが好ましく、絶縁体が中空であることによって、光導管を絶縁体内部にて保護することができ、さらに、光導管に誤って電流が流れることを抑止する。光導管は、誘電性材料であるにもかかわらず、埃などの導電性微粒子がそこに集まれば導電性となるが、このことは、光導管を絶縁体内部にて保護することで防止できる。
【００２１】
本発明の第１態様によるファラデー光電流センサ装置の別の実施形態によれば、ファラデー光電流センサ装置は、さらにスクリューホルダーやスナップホルダーを備える。
【００２２】
電力線を固定するためのスクリューホルダーやスナップホルダーを用いることで、電力線を確実に固定するとともに不随意な解放が抑止され、さらに電力線に対する測定位置も固定される。同時に、スクリューホルダーやスナップホルダーのおかげで、ファラデー光電流センサ装置の組立および解体をより早く行うことができる。
【００２３】
本発明は、電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置の組立方法にも関する。その組立方法は、第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備えるファラデー光電流センサを提供する工程と、ファラデー光電流センサを覆い、またチャネルおよびチャネルとの接続用の開口を有し、さらにホルダーを備える中空筐体を提供する工程と、ファラデー光電流センサ、第１の光導管および第２の光導管をチャネルに収容する工程と、ファラデー光電流センサを中空筐体に対して特定の測定位置に固定する工程と、電力線と中空筐体を互いに並列な位置に固定しつつファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置する工程とを含む。
【００２４】
ファラデー光電流センサは、障害が発生しないように、しっかりと動かないように固定されている必要がある。上述の方法は、特に、室外での利用に供されるファラデー光電流センサの組立に用いることが好ましい。また、本方法は、電力システムへ新たなファラデー光電流センサを備え付けるために用いても良く、あるいは既存の電力システムへの付加的要素として用いても良い。さらに、筐体は、ファラデー光電流センサを収容するためだけに用いても良く、あるいは、電力線を絶縁体若しくはそれと同様のものへ固定するために用いても良い。ファラデー光電流センサは、最小限のメンテナンスしか要せず、また測定位置に対してずれない限り再調整する必要もない。
【００２５】
本発明は、電力線に流れる電流を測定するためのファラデー光電流センサ装置の別の組立方法にも関する。本組立方法は、第１の端部とその反対側に位置する第２の端部とを有する細長い略円筒形状を有し、さらに第１の端部から延びる第１の光導管と第２の端部から延びる第２の光導管とを備えるファラデー光電流センサを提供する工程と、第１および第２のホルダーを備えるとともに固定用穴部を有するフレーム若しくはプレートを提供する工程と、第１のホルダーを用いて、ファラデー光電流センサをフレーム若しくはプレートに対して特定の測定位置に固定する工程と、第２のホルダーを用いて、第１および第２の光導管をフレーム若しくはプレートに固定する工程と、電力線と中空筐体をホルダー内において互いに並列な位置に固定しつつ、固定用穴部を用いてファラデー光電流センサを電力線に対して特定の測定位置に配置する工程とを含む。
【００２６】
例えば変電所や変圧所の内部のように室内で利用するときは、自然の脅威や汚染物質の影響を受けないので、筐体は必要ではなくより単純な固定形態で代用しても良い。すなわち、ファラデー光電流センサは、完全に保護されている必要はなく、プレートやフレームで十分である。一方で、固定することは必要であるため、ファラデー光電流センサをプレート若しくはフレームへ固定するとともにプレート若しくはフレームを電力線に固定しておかなくてはならない。このような場合、一般的に電力線は母線若しくはケーブルを備える。
【００２７】
光導管は、保護の強化のために、より固いチューブの中に入れられている方が好ましい。そのチューブは、プレート若しくはフレームに固定されても良い。また、プレート若しくはフレームは、固くて磁気的に透過な材料でできている必要がある。
【００２８】
本発明は、前述のファラデー光電流センサ装置を用いて電流を測定する電流測定方法にも関する。本電流測定方法は、特定の波長および特定の第１の偏光を有する光を第１の光導管へ入射させる工程と、第２の光導管から出射した光の第２の偏光を特定し、第１および第２の偏光の回転差を用いて電力線に流れる電流を計算する工程とを含む。
【００２９】
上述の測定方法には、ファラデー光を利用した電流測定を実施するための上述の測定装置の使用も含まれる。また、ファラデー光電流センサ、光導管、検電器および光源を備えた産業上利用可能なセンサシステムを用いても良いが、その場合のセンサシステムは、信頼できるデータを検出する前に適切に調節しておくべきである。
【００３０】
上述のシステムおよび方法は適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による電流測定システムの好ましい第１の実施形態を示す全体概略斜視図
【図２】図１の電流測定システムの組立および絶縁体に対する配置の方法をより詳細に示す概略斜視図
【図３ａ】架空送電線を電流測定システムに備え付ける方法を示す全体概略斜視図
【図３ｂ】架空送電線を電流測定システムに備え付ける方法を示す全体概略斜視図
【図４】本発明による電流測定システムの第２の実施形態を示す全体概略斜視図
【図５】図４の電流測定システムを解体した状態を示す概略斜視図
【図６】本発明による電流測定システムの第３の実施形態を示す全体概略斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の電流測定システム１０の好ましい第１の実施形態を示す斜視図である。電流測定システム１０は、中空ループ１２と、中空ループ１２と連結している円筒形中空ベース１４と、中空ループ１２と連結している電力線ホルダー１６とを備える。これらのパーツは、互いに溶接されている方が好ましい。円筒形中空ベース１４は、円形開口１５を備え、円形開口１５は、中空ループ１２と円筒形中空ベース１４によって形成された内部空間へのアクセスを可能にする。中空ループ１２は、円筒形中空ベース１４のうち円形開口１５の反対側部分と連結する。電力線ホルダー１６は、電流測定システム１０を、柔軟な状態で電力線１８に取り付けるために用いられる。電力線１８は、直径約１０ｍｍの伸長ワイヤー若しくはワイヤー一式を備える。架空における通常の空気絶縁の場合、電力線１８は一切、防護コーティングを施されない。電力線１８は、束になった細いワイヤー一式を備えても良い。電力線１８は、非常に導電性の良好な金属でできており、典型的なものはアルミニウムであるが、代わりに銅でも良い。プラスチックやゴムなどの軟質材料でできたスペーサ２０は、中空ループ１２と電力線１８が直接接触しないようにするために用いられる。中空ループ１２、円筒形中空ベース１４、及び電力線ホルダー１６は、屋外で数年間使用しても耐えられるような剛性および磁気透過性を有する材料でできていることが好ましく、その一例としてアルミニウムが挙げられる。
【００３４】
電力線ホルダー１６は、中空ループ１２の外壁と連結する。電力線ホルダー１６は、スナップホルダー２２とスクリューホルダー２４とを備える。スナップホルダー２２は、ヒンジ２６によって保持されており、ばね２８を搭載する。中空ループ１２に設けられたシート３０は、ヒンジ２６を保持する。スクリューホルダー２４は、ねじ模様ロッド３２を備え、ねじ模様ロッド３２は、シート３０中のねじ形差込口の中に挿入される。ねじ模様ロッド３２を回転させてスクリューホルダー２４の固定若しくは解放を行うハンドル３４は、ねじ模様ロッド３２のうち電力線１８と反対側の端部と連結し、固定用プレート３６は、ねじ模様ロッド３２のうち電力線１８と同じ側にある端部と連結する。固定用プレート３６によって、ケーブルを確実に固定するための広い固定領域がもたらされる。固定用プレート３６は、電力線１８の外面と合致するように波状である方が好ましい。ハンドル３４を時計方向に回転させると、電力線１８は、電力線ホルダー１６および電流測定システム１０とより強固に連結する。逆に、ハンドル３４を反時計方向に回転させると、電力線１８は解放される。
【００３５】
ファラデー光電流センサ３８は、中空ループ１２の中における特定の測定位置に配置される。ファラデー光電流センサ３８は、プラスチック材料でできた細長い円筒形状部分を有し、また、サイズは中空ループ１２の中に収まるほどである。特定の測定位置とは、ファラデー光電流センサ３８中において光線が進む方向の磁束密度が最大となるようにして定められた、電力線１８と並列かつ電力線１８に直交する位置のことである。ファラデー光電流センサ３８は、固定部４０によって特定の測定位置に固定される。固定部４０は、柔軟ロッド４２と、グリップ部材４４と、ベースプレート４６とを備える。グリップ部材４４は、柔軟ロッド４２と連結するとともに２つの爪を備え、２つの爪は、ファラデー光電流センサ３８を柔軟ロッド４２と並列な状態で固定する。柔軟ロッド４２は、力のかかっていない状態のときは略直線状であるが、柔軟ロッド４２を中空ループ１２の内部に配置すると柔軟ロッド４２は実質的に屈曲するため、中空ループ１２の内壁に摩擦力が生じる。ベースプレート４６の寸法は、中空ループ１２の内部の直径よりも大きいため、ベースプレート４６は、中空ループ１２と並列な円筒形中空ベース１４の内部に配置される。ベースプレート４６を中空ループ１２と並列な位置に配置すると、柔軟ロッド４２の長さによってファラデー光電流センサ３８は測定位置に配置されることになる。あるいは、ベースプレート４６を測定位置へ固定するために、円筒形中空ベース１４中に、ベースプレート４６のサイズに合致するような微小溝を用いてもよく、そうすることで測定位置への付加的な固定強化を図ることができる。中空ループ１２の中に収容された光導管４８は、ファラデー光電流センサ３８を流れる光を伝達する。光導管４８は、光ファイバーでできており、ゴム、プラスチックその他同様の物質でできたホースにより保護されている。光ファイバーは、柔軟性に限界があるため、力が加えられて屈曲すると、損傷を受けたり壊れたりする可能性がある。したがって、中空ループ１２の屈曲度合いが、光導管４８が許容できる最大の屈曲度合いを超えないようにする必要がある。
【００３６】
図２は、ファラデー光電流センサ３８と、絶縁体５０とを備える電流測定システム１０の組立品を示す。絶縁体５０は、室外での使用に適しており、複合材料でできていることが好ましいが、セラミックやガラス絶縁体でできていても良い。絶縁体５０は、多数のシェッド５２と、中心位置若しくは中心を外れた位置にあるチャネル５４を通る供給部とを備える。シェッドの数は、電圧の大きさに依存する。光導管４８は、チャネル５４から入って絶縁体５０へ通される。光導管４８は誘電性材料でできているため、絶縁体５０の誘電特性には影響を与えない。絶縁体５０のうち電力線１８に近い方の端部と、電流測定システム１０とは、高電位が保たれていても良い。絶縁体５０のうち電力線１８から遠い方の端部と、電流測定システム１０とは連結していても良く、さらに、例えば高電圧タワー（図示せず）若しくは同種の地電位を有するものの上部から吊り下げられている方が好ましい。光導管４８は、特定の波長の直線偏光を放出する光源（図示せず）から、ファラデー光電流センサ３８へ光を伝達する。ファラデー光電流センサ３８は、光磁気パーツ（図示せず）を備え、その光磁気パーツは、電力線１８中の電流に比例して光の偏光を回転させるように作用する。光は、さらに光導管４８を経由して偏光の回転を評価する受信機（図示せず）へと伝播し、評価された回転は、電力線１８中の電流を計算するために利用される。光源、受信機その他の信号処理を行う設備は、ファラデー光電流センサ３８から任意の距離離れたところに設けられても良い。光導管４８をさらに、光ファイバー束のようないくつかの光導管に分けても良いが、その場合、光学特性の異なる材料間を遷移することにより、光の波長や偏光度合いが影響を受ける可能性がある。
【００３７】
上述の組立品を備え付ける時は、最初に、光導管４８の一端を円形開口１５の中に入れる。光導管４８は、中空ループ１２の中を通り、再度円形開口１５を通って外に出る。光導管４８に連結されたファラデー光電流センサ３８は、測定位置に固定された固定部４０を伴う。最後に、光導管４８は絶縁体５０中に導かれ、円筒形中空ベース１４が絶縁体５０と連結する。円筒形中空ベース１４と絶縁体５０は、螺合しても良い。
【００３８】
図３ａは、電力線１８が連結されていない、開いた状態の電力線ホルダー１６を示す。スナップホルダー２２をシート３０に対して外側へ回転させると、ばね２８があるため、スナップホルダー２２は開いた状態になる。ハンドル３４を反時計方向に回転させると、ねじ模様ロッド３２も同様に反時計方向に回転し、スクリューホルダー２４は開いた状態になる。スナップホルダー２２及びスクリューホルダー２４を開くことは、スナップホルダー２２の中に電力線１８を挿入するために必要である。スナップホルダー２２は、固定用プレート３６よりも幅広いため、スクリューホルダー２４の影響を受けることなく回転することができ、その逆も同様である。スナップホルダー２２は、ロック用プレート２１と、ロック用プレート２１に直交するように設けられた閉鎖部材２３とを備える。ロック用プレート２１はさらに、２つのロック用穴部１７とそれらに対応する２つのロック用ピン１９とを備える。
【００３９】
図３ｂは、電力線１８が連結された、閉じた状態の電力線ホルダー１６を示す。電力線１８が挿入されると、閉鎖部材２３の位置がずれる。電力線１８をスナップホルダー２２の中に入れると、スナップホルダー２２は、ヒンジ２６周りを閉じる方向（例えば、矢印２５にて図示）に回転し、シート３０に対して閉じた状態になる。そうすると、ロック用プレート２１がシート３０に押し付けられ、ロック用ピン１９がロック用穴部１７の中に入るので、電力線１８の長さ方向の力に対して付加的な安定性がもたらされる。ハンドル３４を時計方向（矢印２７）に回転させると、ねじ模様ロッド３２も付随的に時計方向に回転し、スクリューホルダー２４は閉じた状態になる。したがって、スクリューホルダー２４を閉じる、すなわちねじ模様ロッド３２を時計方向（矢印２５）に回転させると、固定用プレート３６は電力線１８に押し付けられ、電力線１８は、シート３０と、スナップホルダー２２の閉鎖部材２３に押し付けられる。同時に、スナップホルダー２２のロック用プレート２１が、シート３０に押し付けられるので、電力線１８は、非常に強固に固定される。スナップホルダー２２及びスクリューホルダー２４は連帯して機能する。電力線１８を適切に固定するためには、スナップホルダー２２及びスクリューホルダー２４が閉じなくてはならない。一方で、スクリューホルダー２４を開く、すなわちハンドル３４を反時計方向に回転させると、スナップホルダー２２は、ヒンジ２６の周りを時計方向（矢印２５）とは反対方向に回転して開いた状態となり、電力線１８がスナップホルダー２２から取り出される。上述の反時計方向とは、時計方向（矢印２７）の反対方向のことである。
【００４０】
図４は、本発明による電流測定システム６０の第２の実施形態を示す。電流測定システム６０は、ホルダーバンド６４によって電力線６２に固定される筐体６６を備える。電力線６２は、高電圧の架空送電線である方が好ましい。筐体６６は、平坦な形状の矩形上面６８を有する。ホルダーバンド６４は、金属やポリマーなどの柔軟でありながらも頑丈かつ耐久性のあるバンドを備える。ホルダーバンド６４は、矩形上面６８が電力線６２の寸法と略直交するように、筐体６６を所定の位置に固定する。ホルダーバンド６４は、固定用穴部７０中を通って電力線６２を囲んで、筐体６６を固定する。このようにして、電力線６２は、取り外せないようにしっかりと電流測定システム６０に固定される。あるいは、電流測定システム６０を可動式にする目的をもって、電流測定システム６０と電力線６２との着脱を容易にするため、ホルダーバンド６４をフックのような形状にしても良い。
【００４１】
電流測定システム６０はさらに、筐体６６と連結する絶縁体７６を備える。絶縁体７６は、ガラスやゴムなど電気的に絶縁な材料でできているが、プラスチックでできている方が好ましい。絶縁体７６は、電流測定システム６０と電力線６２との着脱を行うためのハンドルとして用いることもできる。あるいは、絶縁体７６を、地表若しくはタワーに備え付けて、筐体６６や電力線６２を支持するために用いても良い。絶縁体７６は、シェッド７８を任意の数備えても良い。
【００４２】
筐体６６は、細長い円筒形状であるファラデー光電流センサ７２を覆っている。ファラデー光電流センサ７２は、電力線６２と並列に、矩形上面６８付近に配置されるとともに、矩形上面６８の長さ方向に延びる。ファラデー光電流センサ７２は、筐体６６によって測定位置に固定される。筐体６６は、ファラデー光電流センサ７２と接続する光導管７４も覆っている。光導管７４は、絶縁体７６を通り、筐体６６に出し入れされる。筐体６６と光導管７４は、電力線６２によって発生する磁場に影響を与えないように、磁気的透過性を有する材料でできている。さらに、光導管７４は、絶縁体７６の誘電特性に影響を与えないように誘電性材料でできている。筐体６６とファラデー光電流センサ７２は、高電位を維持していても良いが、その場合、両方とも誘電性材料でできていることが好ましい。
【００４３】
図５は、筐体６６の内部を示す。筐体６６は、２つの部分に略等しく分けられる。筐体６６の内部には、ファラデー光電流センサ７２を収容し、測定位置にしっかりと固定するための円筒形状の溝８０が存在し、溝８０は、矩形上面６８付近に設けられている。筐体６６は、矩形上面６８の反対側において、絶縁体７６と連結するジョイント８４を備える。溝８０とジョイント８４の間を延びる環状溝８２には、光導管７４が収容される。電流測定システム６０を組み立てるには、最初に、ファラデー光電流センサ７２を溝８０中に入れるとともに、光導管７４を環状溝８２中に入れて絶縁体７６に通す。次に、絶縁体７６がジョイント８４に固定されるようにしながら、筐体６６の２つの部分をくっつけて、最後に、固定用穴部８６中にねじを挿入して筐体６６を固く閉じる。
【００４４】
図６は、本発明による電流測定システム９０の第３の実施形態を示す。電流測定システム９０は、ファラデー光電流センサ９２を備え、ファラデー光電流センサ９２は、２つの固定用バンド９６によって支持プレート９４上に固定される。支持プレート９４と固定用バンド９６は、磁気的透過性を有する材料でできている。ファラデー光電流センサ９２の両側から延びる光導管９８は環状であり、両端がガイドホース１００の中に通され、ガイドホース１００は、２つの固定用バンド１０２によって支持プレート９４上に固定されている。
【００４５】
支持プレート９４はさらに、固定用円形穴部１０４を有する。固定用円形穴部１０４は、支持プレート９４をフックやバンドなどの手段（図示せず）によって地面と略垂直に吊るした状態で電力線に固定するために用いられることが好ましい。支持プレート９４はさらに、２つの固定用矩形穴部１０６を有し、固定用矩形穴部１０６は、支持プレート９４をフックやバンドなどの手段（図示せず）によって地面と略水平な状態で電力線と固定するために用いられることが好ましい。
【００４６】
第１および第２の実施形態は、主として、室外やある程度高度に汚染された室内での利用に適する。また、第１および第２の実施形態の電流測定システムは、電力線によって支持されながら吊るされても良いが、代わりに、絶縁体や同様の電力線支持手段を備えていることが好ましい。第３の実施形態は、主として、変電所や変圧所などの清潔な室内での利用に適する。第３の実施形態の電流測定システムは、電力線に吊るされても良いが、代わりに、電力線に固定されていることが好ましい。
【００４７】
本明細書において、「電力線」とは、例えば架空送電線、ケーブル若しくは母線といった、導体および導電性設備を全て包含すると解釈する。
【００４８】
「測定位置」とは、電力線の近傍における光学的電流測定に適する安全な位置を意味し、この「安全」とは、ある程度の人による作業や動作がなければ測定位置をずらすことができず付随意な外乱が抑制されている、という意味である。
【００４９】
本明細書において、高電流・高電圧での利用とは、電力の生成、送電若しくは分配に関する利用を意味しており、特に、電圧の範囲は、１ｋVから４００ｋVである。
【００５０】
当然のことながら、上述の実施形態を適宜修正したり組合せることで、本発明の態様によるファラデー光電流センサ装置の様々な変形例を実施することができる。例えば、第１の実施形態の電力線ホルダー１６を、第２の実施形態のホルダーバンド６４など同一の目的を達成できる別の装置に置き換えても良く、さらには、第１の実施形態の絶縁体５０を、より単純かつ軽い第２の実施形態の絶縁体７６など別の絶縁体に置き換えても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１０  電流測定システム（第１の実施形態）
１２  中空ループ
１４  円筒形中空ベース
１５  円形開口
１６  電力線ホルダー
１７  ロック用穴部
１８  電力線
１９  ロック用ピン
２０  スペーサ
２１  ロック用プレート
２２  スナップホルダー
２３  閉鎖部材
２４  スクリューホルダー
２６  ヒンジ
２８  ばね
３０  シート
３２  ねじ模様ロッド
３４  ハンドル
３６  固定用プレート
３８  ファラデー光電流センサ
４０  固定部
４２  柔軟ロッド
４４  グリップ部材
４６  ベースプレート
４８  光導管
５０  絶縁体
５２  シェッド
５４  チャネル
６０  電流測定システム（第２の実施形態）
６２  電力線
６４  ホルダーバンド
６６  筐体
６８  矩形上面
７０  固定用穴部
７２  ファラデー光電流センサ
７４  光導管
７６  絶縁体
７８  シェッド
８０  溝
８２  環状溝
８４  ジョイント
８６  固定用穴部
９０  電流測定システム（第３の実施形態）
９２  ファラデー光電流センサ
９４  支持プレート
９６  固定用バンド
９８  光導管
１００  ガイドホース
１０２  固定用バンド
１０４  固定用円形穴部
１０６  固定用矩形穴部
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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