(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ケーブル内の電流を測定する方法であって、３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有し、
三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を設け、各ファラデー光電流センサを区分された相導体の外部の特定の位置に固定し、
磁界値から電流値を計算する処理ユニットを設け、
三つのファラデー光電流センサの各々を使用して三つの磁界値を測定し、
処理ユニットと三つの磁界値を使用して区分された各相導体内の電流を計算し、
複数のファラデー光電流センサが１つのフレームにより固定され、該フレームは、３相ケーブルを囲むように着脱可能に取り付けられる第１および第２の部分を備え、第１の部分は１つのファラデー光電流センサを固定し、第２の部分は他の２つのファラデー光電流センサを固定し、
第１および第２の部分は、径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられる円板を構成し、該円板が、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔を備え、
第１の部分は、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分を構成し、
三つのファラデー光電流センサが円板上に３相ケーブルから略等しい距離に固定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
３相ケーブル内の電流を測定する方法であって、３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有し、
三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を設け、各ファラデー光電流センサを区分された相導体の外部の特定の位置に固定し、
磁界値から電流値を計算する処理ユニットを設け、
三つのファラデー光電流センサの各々を使用して三つの磁界値を測定し、
処理ユニットと三つの磁界値を使用して区分された各相導体内の電流を計算し、
複数のファラデー光電流センサが１つのフレームにより固定され、該フレームは、３相ケーブルを囲むように着脱可能に取り付けられる第１および第２の部分を備え、第１の部分は１つのファラデー光電流センサを固定し、第２の部分は他の２つのファラデー光電流センサを固定し、
第１および第２の部分は、
径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられ長手方向に沿って所定距離離隔した第１及び第２の円板であって、それぞれが、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔を備えた第１及び第２の円板と、
長手方向に実質的に平行に延びる３つのバーであって、それぞれが第１及び第２の円板の間で固定されるとともにファラデー光電流センサを有した３つのバーとを備え、
第１の部分は、第１及び第２の円板のうち、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分と１つのバーにより構成され、第２の部分は、第１及び第２の円板のうち、着脱自在の部分以外の部分と２つのバーにより構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
ファラデー光電流センサはそれぞれ光伝搬方向を持ち、初期ステップで、
３相ケーブルの周囲に所定の角度間隔で離隔したファラデー光電流センサを長手方向に同じ位置に配置するとともに、ファラデー光電流センサの光伝搬方向が長手方向と径方向の両方に実質的に直交するように方向付けを行い、
三つのファラデー光電流センサの各々を使用して三つの磁界値を測定し、
ファラデー光学電流センサを回転させて、処理ユニットと三つの磁界値を使用して区分された各導体内の電流値を計算し、
各導体の電流値の合計が最大となる最適測定位置にファラデー光電流センサを固定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ファラデー光電流センサが、３相ケーブルの外面に接触する絶縁体の外側に固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
ファラデー光電流センサが、径方向に３相ケーブルから実質的に同じ距離、および、３相ケーブルの長手方向において同じ位置に固定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
３相ケーブルが、区分された相導体を一体的に取り囲むシールドを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
３相ケーブルが中性線を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ファラデー光電流センサが、３相ケーブルの周囲に約１２０度の角度で離隔して環状に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
３相ケーブル内の電流を測定するシステムであって、３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有し、
三つの磁界値を計測する三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を備え、各ファラデー光電流センサは区分された相導体の外部の特定の位置に固定され、
磁界値から電流値を計算し、三つの磁界値を使用して区分された各相導体内の電流を計算する処理ユニットを備え、
複数のファラデー光電流センサが１つのフレームにより固定され、該フレームは、３相ケーブルを囲むように着脱可能に取り付けられる第１および第２の部分を備え、第１の部分は１つのファラデー光電流センサを固定し、第２の部分は他の２つのファラデー光電流センサを固定し、
第１および第２の部分は、径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられる円板を構成し、該円板が、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔を備え、
第１の部分は、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分を構成し、
三つのファラデー光電流センサが円板上に３相ケーブルから略等しい距離に固定される、システム。
【請求項１０】
３相ケーブル内の電流を測定するシステムであって、３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有し、
三つの磁界値を計測する三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を備え、各ファラデー光電流センサは区分された相導体の外部の特定の位置に固定され、
磁界値から電流値を計算し、三つの磁界値を使用して区分された各相導体内の電流を計算する処理ユニットを備え、
複数のファラデー光電流センサが１つのフレームにより固定され、該フレームは、３相ケーブルを囲むように着脱可能に取り付けられる第１および第２の部分を備え、第１の部分は１つのファラデー光電流センサを固定し、第２の部分は他の２つのファラデー光電流センサを固定し、
第１および第２の部分は、
径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられ長手方向に沿って所定距離離隔した第１及び第２の円板であって、それぞれが、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔を備えた第１及び第２の円板と、
長手方向に実質的に平行に延びる３つのバーであって、それぞれが第１及び第２の円板の間で固定されるとともにファラデー光電流センサを有した３つのバーとを備え、
第１の部分は、第１及び第２の円板のうち、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分と１つのバーにより構成され、第２の部分は、第１及び第２の円板のうち、着脱自在の部分以外の部分と２つのバーにより構成される、システム。
【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】
３相中電圧ケーブルは、発電機あるいは変電所から消費者に電気エネルギを分配する様々な状況で使用される。３相ケーブルは通常、電気モータやパワーエレクトロニクス装置に給電するための配電網として使用される。このような３相ケーブル網では、消費者に分配される電流を測定する必要がある。各消費者に送られる電力を決定し記録し、配電網で発生する短絡等の異常や故障に対処することができるように電流を測定する必要がある。歴史的には、ケーブル網は低電圧や中電圧の場合に使用され、架空送電線は高電圧に対する絶縁基準が高いので高電圧の場合に使用されていた。しかしながら、架空送電線は、嵐やブリザード等の環境の影響に晒されやすいという欠点を持つ。高電圧絶縁材が新たに開発され、妨害のない配電網に大きく依存することで、架空送電線に代わって高電圧ケーブルが使用されている。
【０００３】
３相ケーブルは通常、共通の絶縁体の内部に収容された個々の３相導体を有する。各相の導体は、高電圧絶縁材に埋設されることによりケーブル内の他相の導体と関連して絶縁されている。ケーブルを効率のよい公知の円形にするために、各相の導体は通常、ケーブル内に区分された空間を収容している。導電材のシールドが絶縁導体を囲繞しているのが普通である。シールドは通常アースされ、３相導体を損傷から保護し、絶縁体が損傷した場合の電撃から人を保護するためのバリヤとして主に使用される。シールドはまた、必要に応じて電流の帰還路として使用される。
【０００４】
３相ケーブル内の電流を測定するため、通常はケーブルを遮断し、ロゴスキーコイルや変流器等の測定装置を各相に別々に取り付ける必要がある。これは、外部絶縁やシールドをケーブルから除去する必要があるので、非常に面倒で危険である。非常に高い電圧の場合、相分離は必ずしも可能というわけではなく、必要な絶縁距離が大きいことに起因して、必要な測定機器は非常に広いスペースを占める。したがって、直接３相ケーブル上で３相の電流のすべてを測定できることは有利である。
【０００５】
単相電流を測定するための優れた技術は、２００８年５月３０日出願の特許文献１に開示されているが、この出願は本願の出願日にはまだ公開されていない。この出願では、電力線の単相電流を測定するのにファラデー光電流センサが使用されている。
【０００６】
ファラデー光電流センサは、導体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、ファラデー効果に基づく。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り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。
【０００７】
ファラデー光電流センサを使用すれば、変流器、ロゴスキーコイル等の従来の電流測定装置に優る多くの利点がある。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ことである。これは、ファラデー光電流センサに電界外乱に対する耐性を付与することから、高電圧の場合に特に重要である。ファラデー光電流センサの別の利点は、導体とは電気的に分離されており、導体を流れる電流に影響を及ぼさないことである。これにより、測定システムを介して導体が短絡する危険性はほとんど無くなる。このようなファラデー光電流センサの一例が、本願出願人製造のDISCOS(登録商標) Optiモジュールで、特許文献２に開示されており、特許文献２の内容は、これを参照することにより本明細書に組み込まれているものとする。さらに別の例が特許文献３あるいは特許文献４に開示されており、これらの内容も、これを参照することにより本明細書に組み込まれているものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願第０８３８８０１８．７号
【特許文献２】米国特許第７０６８０２５号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００６／０５３５６７号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ０４／０９９７９８号公報
【発明の概要】
【０００９】
ファラデー光電流センサはセンサ素子を有し、これは、一般的には磁界に敏感で、ファラデー効果が高い材料でできた反磁性ロッド、ファイバ等で形成された光磁気部品である。これは、材料が高いベルデ定数を有することを意味する。ベルデ定数は、ファラデー効果の比例定数であり、材料が異なれば大きく変化する。適切な様々な材料に集計値がある。偏光の回転角は、次の式で表される。
【数１】
0005788317.tif 000002
ここで、βは回転角、ｄは磁界と光が作用する経路の長さ、Ｂは光の伝播方向の磁界、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界は、次の周知の式を使用して求められる。
【数２】
0005788317.tif 000003
ここで、Ｂは磁界、μ0は磁気定数、Ｉは電流、ｒは導体からの距離である。
【００１０】
光磁気部品には、ランプやＬＥＤなど、特定の波長の線形偏光を放出する光源から偏光が供給される。光源は、特定の線形偏光を有する光を生成するための偏光フィルタを備えても良い。光磁気部品から出射した光は検出ユニットにより検出され、好ましくは電気信号に変換される。検出ユニットは、光磁気部品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、必要なエラー訂正を行い、導体を流れる電流を決定するために計算する。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、磁気ノイズ、光が異なる光媒体へ入出射するときの転移効果や温度効果である。ファラデー光電流センサは、その使用前に、例えば測定結果を従来の電流測定装置で比較することにより調整するのがよい。従来の電流測定装置は、例えば変流器を備えている。調整後、従来の測定装置に代えてファラデー光電流センサを使用し、導体内の電流をモニターする。ファラデー光電流センサはまた、短絡電流等の異常電流を検出し、そのような事態を安全システムに報告するのに使用される。これを受けて、安全システムは、関連するブレーカーやバックアップシステムを作動させ、電力配電網にある他の装置の損傷を回避する。
【００１１】
光磁気部品、光源及び検出ユニットは、光ファイバ等の光導管を経由して接続されるのが好ましい。光ファイバ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、過度の屈曲により故障した場合には、光ファイバに光を通すことが永久に不可能になる。一般的な光ファイバは、電気ケーブルよりも相当小さくしか曲げられない。
【００１２】
取り扱いをよくし、損傷や周囲の光源に対し保護するために、光磁気部品は、光導管の端部との接続部と同様、小さな円筒状ハウジングで囲繞されている。ファラデー光電流センサの上述した特徴のすべてにより、測定位置の範囲が広くなる。
【００１３】
光センサは、誘電性材料のみを用いて構成されるため、他のセンサ、すなわち導電性材料を有する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、高電界に支配される場所も含まれており、高電界は、高電流・高電圧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、金属部品を含まないため、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部品は、高電圧に必要な安全距離に起因して数メートルの寸法のこともある高電圧用変流器に比べ、ミリメートル単位の寸法で実現される。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、３相ケーブル内の電流を測定するのに適した位置にファラデー光電流センサを固定する方法及びシステムを提供することである。
【００１５】
以下の説明から明らかになる上述したニーズや目的、その他多くのニーズや目的は、３相ケーブル内の電流を測定するシステムにより得られる本発明の第１の態様に基づいて達成される。３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有している。
【００１６】
このシステムは、三つの磁界値を計測する三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を備え、各ファラデー光電流センサは区分された相導体の外部の特定の位置に固定され、磁界値から電流値を計算し、三つの磁界値を使用して区分された各相導体内の電流を計算する処理ユニットをさらに備えている。
【００１７】
区分された導体は、電圧差に耐えうるほど十分に厚い高電圧絶縁体の層により分離され、相間短絡の危険性を解消している。高電圧絶縁体はさらに、各相と周囲の地電位との短絡を防止できるほど厚い。相導体は、原則的にはどのような形状でもよいが、３相ケーブルを円形にするためには、相導体は区分されているのが好ましい。また、長手方向とは、３区分の相導体内の電流路と同じ３相ケーブルに沿った方向を意味しており、径方向とは、３相ケーブルの外側に向かう電流路に直交する方向を意味している。
【００１８】
これに関連して、導体の外側とは、導体自身の外側を意味しており、３相ケーブルの外側を必ずしも意味するものではない。ファラデー光電流センサはケーブルの外側に配置されしっかりと固定される。あるいは、ファラデー光電流センサは、部分的に３相ケーブルの内部の位置あるいは完全に３相ケーブルの内部に配置される。また、別の形態では、ファラデー光電流センサは３相ケーブル内に完全に埋設される。ファラデー光電流センサの特定の位置とは、ファラデー光電流センサの動作原理により適正な測定結果が得られる位置のことである。ファラデー光電流センサを固定するためには、ファラデー光電流センサを３相ケーブル上に恒久的に固定するための簡素な紐が要る。処理ユニットは、計算アルゴリズムを行うコンピュータ等のデジタル計算ユニットを備えている。あるいは、同等のアナログ装置を使用してもよい。ファラデー光電流センサは、ファラデー光電流センサの内部に位置するセンサ素子の位置で磁界値を測定する。センサ素子の位置における磁界の値は、各相導体内の電流に依存する。したがって、３相ケーブルの周囲の三つの異なる位置で磁界を測定することにより、３相導体の各々の電流を導き出せる。各ファラデー光電流センサは離れた相導体の近傍に配置するのが好ましい。最も近い相導体がファラデー光電流センサに主に影響を及ぼすが、離れた二つの相導体もファラデー光電流センサに影響を及ぼす。ファラデー光電流センサ装置は三つのファラデー光電流センサを含むものであり、各ファラデー光電流センサは、光信号を送受信する制御ユニットと、各センサ素子と各制御ユニットからの偏光信号あるいは各センサ素子と各制御ユニットへの偏光信号を搬送する二つの光導管を有する。ファラデー光電流センサは、センサ素子を囲繞するハウジングを備えているのが好ましい。ハウジングはセンサ素子を保護し、ハウジング外部の光源からセンサ素子をシールする。ハウジングは、光導管を受け入れる入口と出口を有する。ハウジングは、光導管以外の経路でハウジングに入射したりハウジングから出射する光を遮断する。
【００１９】
本発明に係る方法によれば、ファラデー光電流センサはそれぞれ光伝搬方向を持ち、この方法は初期ステップで、
３相ケーブルの周囲に所定の角度間隔で離隔したファラデー光電流センサを長手方向に等距離に配置するとともに、ファラデー光電流センサの光伝搬方向が長手方向と径方向の両方に実質的に直交するように方向付けを行い、
三つのファラデー光電流センサの各々を使用して三つの磁界値を測定し、
処理ユニットと三つの磁界値を使用して区分された各導体内の電流値を計算し、
電流値の算術的合計が最大となる最適測定位置にファラデー光電流センサを固定する、
ようにしている。
【００２０】
ファラデー光電流センサの位置決めは、最善の測定結果を得る上で重要である。最善の測定結果は、三つのファラデー光電流センサの各々が離れた相導体の中心にできるだけ近い位置、すなわち相導体の対称線上に配置された最適測定位置で得られる。ファラデー光電流センサはまた、センサ素子あるいは光伝搬方向が磁界の方向に平行となるように方向付けられる。磁界はビオ・サバールの法則から周知で、電流方向の回りに円形経路を形成する。上述したようにファラデー光電流センサを方向付け、センサ素子を長手方向及び径方向の両方に直交する方向に向けると、光伝搬方向は円形磁界の方向の接線方向と交差する。
【００２１】
ファラデー光電流センサを測定電流の算術的合計が最大となる位置に固定することで、最適測定位置が明確になる。最適測定位置が見出されるまでファラデー光電流センサは３相ケーブル回りに回転される。これは、同期電流システムと逆電流システムにも当てはまる。
【００２２】
あるいは、３相導体のすべてに同じ基準電圧を印可し、測定電流から電力値を計算すると、３相導体のすべての電力合計を最小にすることで、純粋な同期システム及び／又は純粋の逆システムを確実に測定できる。印可電圧は同じなので、電力合計は同期システムでも逆システムでもゼロであることはよく知られている。
【００２３】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、ファラデー光電流センサは３相ケーブルの外面に接触する絶縁体の外側に固定される。ファラデー光電流センサを３相ケーブルの表面に固定すると、高電圧絶縁体に溝等を形成することにより絶縁体の肉厚を薄くしたり、絶縁性を低減することなく、ファラデー光電流センサのセンサ素子を相導体のできるだけ近くに確実に配置することができる。好ましくは、ファラデー光電流センサに溝等を形成して円形の３相ケーブルに適合させたり、相導体のできるだけ近くにセンサ素子を配置するのがよい。
【００２４】
本発明に係る方法のさらに別の特徴によれば、ファラデー光電流センサはフレームにより固定される。上述した測定システムを校正した後、ファラデー光電流センサの位置を変動させてはならない。位置を変動させると、測定結果は必然的に不正確になり、配電網で何らかの故障が発生した場合に、悲惨な結果となる。ファラデー光電流センサを固定するフレームを設けることで、しっかりした恒久的固定が確実になる。フレームの最も簡素な形体には、３相ケーブルを少なくとも部分的に囲み、３相ケーブルに確実に取り付けできるかごなどがある。かごを３相ケーブルに固定するのに紐が使用される。フレームは丈夫で磁気透明性のある材料で作製されるべきである。磁気透明材料は反磁性あるいは常磁性材料である。プラスチック等の反磁性で誘電性材料を使用するのが好ましい。
【００２５】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、フレームは三つの板を有し、各板が固定されたファラデー光電流センサを有している。ファラデー光電流センサと、光信号をセンサ素子に搬送しセンサ素子から光信号を搬送するために使用される光導管の両方を確実に固定するためには、ファラデー光電流センサは、ファラデー光電流センサの近傍の光導管の一部とともに、板に固定される。ファラデー光電流センサを含む三つの板は、例えば紐で３相ケーブルに固定される。
【００２６】
本発明に係る方法のさらに別の特徴によれば、フレームは径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられる円板を有し、この円板は、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔と、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分を備え、三つのファラデー光電流センサが円板上に３相ケーブルから略等しい距離に固定される。
【００２７】
フレームを固体板構造とすることで、ファラデー光電流センサの恒久的位置決めを確実に行うことができる。恒久的位置決めとは、思いがけない外乱からの実質的な安全性のことであり、必要に応じて取り外しできることをいう。この構成はコンパクトで、区分した構造のため組立あるいは分解が容易である。円板はある幅、すなわち長手方向の長さを有し、安定した位置を確保する。円板は、円板の外周を取り囲む紐を使用して固定され、これにより３相ケーブルは孔に確実に保持される。板が光導管を固定するために外側に延びる場合には、上記構成は板とともに使用してもよい。
【００２８】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、フレームは、径方向に実質的に平行に３相ケーブル上に取り付けられ長手方向に沿って所定距離離隔した第１及び第２の円板を備え、各円板は、３相ケーブルを収容し３相ケーブルの直径に略等しい直径を有する中心孔と、約１２０度の角度を有する着脱自在の部分と、長手方向に延びる三つのバーを備え、各バーは第１及び第２の円板の間で長手方向に実質的に平行に延びる固定されたファラデー光電流センサを有し、長手方向に延びるバーの一つは第１及び第２の円板の着脱自在の部分間に延在している。
【００２９】
より安定化を図るためには、二つの円板が使用される。この構成は既に記載した構成と類似しているが、コンパクト性では僅かに劣るものの、第２の円板により安全性と安定性が向上する。光導管はバーに取り付けられることになるので、光導管の保護をより確実に行うことができる。バーの代わりに、あるいは、バーに加えて、板を使用してもよい。
【００３０】
本発明に係る方法のさらに別の特徴によれば、ファラデー光電流センサは、径方向及び／又は長手方向に３相ケーブルから実質的に等距離に固定されている。容易な位置決めと正確な校正を行うために、各ファラデー光電流センサを対応する相導体から等距離に配置する必要がある。加えて、相導体はより合わされており、ファラデー光電流センサ間で長手方向に位置ずれがあると誤測定になるので、ファラデー光電流センサの長手方向の位置は同じである。
【００３１】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、３相ケーブルは区分された相導体を取り囲むシールドを備えている。３相ケーブルは通常地電位を有するシールドを備える。シールドは通常は電流を搬送するものではないが、中性線として作用するとともに絶縁体が思いがけなく損傷した場合に相導体への直接アクセスを許容しない保護体として作用する。シールド内の電流は、相導体で測定した電流から導き出す必要がある。計算のため、シールドは、多数の部分を有する構造体として処理され、各部分は同じ部分的シールド電流を搬送する。これにより、シールド電流が測定に及ぼす影響の計算が簡素化される。
【００３２】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、３相ケーブルは中性線を備えている。上述した方法は主に高電圧の場合に使用される。高電圧仕様は通常は中立線を設けることはないが、本発明に係る方法は低電圧仕様にも使用され、低電圧の場合、中立線として知られる第４の導体を設ける場合がある。上述した方法は低電圧にも同様に適用できる。低電圧仕様の場合、第４のファラデー光電流センサが設けられる。あるいは、ファラデー光電流センサは３相電流用に三つだけ設けられ、中立線内の電流は測定された三つの相電流より導き出される。
【００３３】
本発明に係る方法のさらに別の特徴によれば、ファラデー光電流センサは３相ケーブルの周囲に約１２０度の角度で離隔して環状に配置される。３相ケーブル内の相導体は、１２０度の角度で通常分離されている。したがって、ファラデー光電流センサも同様に１２０度の角度で分離するのが好ましい。
【００３４】
本発明に係る方法の別の特徴によれば、３相ケーブル内の電流は次の式で計算される。
【数３】
0005788317.tif 000004
【数４】
0005788317.tif 000005
Ｉｓ及びＩｉはベクトルで、Ｉｓは同期システム電流を表し、Ｉｉは逆システム電流を表し、Gain(a)はオフセット角に依存する減少ファクタで、ψは相シフトである。
【００３５】
３相測定電流は１２０度の角度で離隔したセンサで計算される。
【００３６】
同期電流システムＩｓと逆電流システムＩｉとで構成される実際の負荷の測定は、センサのオフセット角ａに依存する。どのような負荷も同期及び逆対称電流システムの合計として表される。
【００３７】
測定した信号の振幅は、オフセット角ａに依存してファクタGain(a)により減じられる。同期及び逆電流システムの別のシフトは関数ψ（ａ）である。
【００３８】
以下の説明から明らかになる上述したニーズや目的、その他多くのニーズや目的は、３相ケーブル内の電流を測定するシステムにより得られる本発明の第２の態様に基づいて達成される。３相ケーブルは、絶縁体内部に保護され互いに絶縁された三つの区分された個々の相導体を有するとともに、３相ケーブルに沿った長手方向と長手方向に直交する径方向を有している。このシステムは、
三つの磁界値を計測する三つのファラデー光電流センサを有するファラデー光電流センサ装置を備え、各ファラデー光電流センサは区分された相導体の外部の特定の位置に固定され、
磁界値から電流値を計算し、区分された各相導体の各々の磁界値から電流値を計算する処理ユニットをさらに備えている。
【００３９】
好ましくは、このシステムは上述した方法と組み合わせて使用される。三つの区分された導体はアルミニウムや銅等の金属製が好ましい。導体は高電圧絶縁体に被覆されており、相間放電や相と地面間の放電が起こらないようにしている。３相ケーブルは通常は地面に配置されるが、地面の上方に配置してもよい。絶縁体はケーブルを安全に取り扱うために十分に厚い。ファラデー光電流センサは、入口光導管と出口光導管を受け入れる入口と出口を有する。入口及び出口光導管は、測定位置から離れた位置にある制御ユニットに光信号を搬送するとともに、制御ユニットからの光信号を搬送する。制御ユニットは送信機と受信機を備える。送信機は線形偏光フィルタを有する光源を備えている。受信機は同様に、検出ユニット、すなわち偏光フィルタと光感知半導体等の光検出器を備えている。
【００４０】
本発明に係るシステムの別の特徴によれば、上述したシステムは上述した方法の特徴のいずれかを有する。上述したシステムが既に記載した方法と組み合わせて使用されることは明らかである。上述したシステム及び方法は、３相以外の２相あるいは４相用に修正することもできる。
【００４１】
上述した技術は、ファラデー光電流センサが比較的高価なことから、高電圧仕様に主に採用される。ここでいう高電圧とは、約３０ｋＶに等しい電圧や、４０ｋＶ，５０ｋＶ，９０ｋＶ，１２０ｋＶ，３００ｋＶ，４００ｋＶ，５００ｋＶあるいはそれを超える約３０ｋＶ以上の電圧のことである。しかしながら、この技術は高電圧に限定されるわけではなく、低電圧仕様にも採用できる。ここでいう低電圧とは、４００Ｖ，１ｋＶ，１．５ｋＶ，３．５ｋＶ，５ｋＶ，１０ｋＶ，１５ｋＶのような３０ｋＶ以下の電圧のことである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】シールドを有する３相ケーブルの概略断面図
【図１Ｂ】３相電流の各々が各相の測定に及ぼす影響を示すベクトル図
【図１Ｃ】３相ケーブルの電流システムを示すベクトル図
【図１Ｄ】３相ケーブルの電流システムを示すベクトル図
【図２Ａ】シールドのない３相ケーブルの数学的モデルの概略断面図
【図２Ｂ】数値例を示すグラフ
【図３】ファラデー光電流測定システム用ホルダの３Ｄ斜視図
【図４】別のファラデー光電流測定システム用ホルダの３Ｄ斜視図
【図５】さらに別のファラデー光電流測定システム用ホルダの３Ｄ斜視図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の好ましい実施の形態を以下詳細に説明する。
【００４４】
図１Ａは、１２ｋＶの３相ケーブル１４に取り付けられた三つのファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを持つセンサ装置１０の断面図を示している。３相ケーブルは三つの導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備え、各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは区分された形状を持ち、高電圧絶縁体１８に埋設されている。高電圧絶縁体は適切な絶縁材料であり、油浸紙あるいはＰＥＸのいずれかが好ましい。高電圧絶縁体は基本的には磁気的に透明である。各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは３相ケーブル内の各相を示す。導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、好ましくは銅やアルミニウム等の導電材料で作製される。ケーブルの長手方向に沿って、導体は通常は編まれたものであり、互いにより合わされている。各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、外向きの円形表面と、約１２０度の角度を有する二つの内向き表面を持つ。各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、高電圧絶縁体１８に完全に封止されている。高電圧絶縁体１８の肉厚は、選択された材料と３相ケーブル１４の定格電圧に応じて変化する。高電圧絶縁体１８の肉厚は、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ間の電位差に耐えうるほど十分でなければならない。
【００４５】
高電圧絶縁体１８は円形の外表面を形成し、シールド２０により囲繞されている。シールド２０は、２４個の別々のシールド片のように分離された複数のシールド片に分割されている。シールド２０はまた、固体でもよく編まれたものでもよい。シールド２０は、導電性があり磁気透明性のある材料で作製されており、好ましくは銅あるいはアルミニウムで作製される。シールドは通常アースされている。シールド２０は外部絶縁体２２により覆われており、外部絶縁体２２は、好ましくはポリマ、例えばＰＥＸ等の固体の絶縁材料で作製される。外部絶縁体２２の肉厚は、ケーブルの取り扱いを安全に行うことができ、シールド２０から外部への放電を防止できるのに十分なものである。さらに、外部絶縁体は同様に磁気透明性がある。
【００４６】
ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々は、外部絶縁体２２の外側で対応する分割形状の導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの近傍に取り付けられている。ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは電流の方向に実質的に直交する位置に取り付けられている。ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃが互いにより合わされていることから、３相ケーブル１４の中心から径方向及び長手方向に等距離の位置に取り付けられている。信号値を高くするために、径方向の距離はできるだけ小さくする必要があり、したがって、ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは３相ケーブル１４の外面上に配置される。
【００４７】
センサ軸に沿った磁界の大きさは、三つの導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ内の各電流とシールド２０内の電流から発生する磁界のベクトル和として計算される。シールド内の電流により発生する磁界は、シールド２０の個々の断片で発生した磁界のベクトル和として計算される。図示した例では、２４個のシールド片が使用されている。ここでは、シールドを２４個の断片に分割しているが、これは計算を簡単にするためである。実際には、シールドはより合わされており、別々の多数の分割素子を持つか、単一素子からなる。また、電流はシールド２０内で均等に分布しているものとした。
【００４８】
ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの位置での磁界は、導体の中心からファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ内のセンサ素子までの距離に反比例する。ファラデー光電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの方向の磁界のみ検出される。
【００４９】
（数値例）
本発明を図１の１２ｋＶの３相ケーブル１４を流れる電流を計算するために適用した。１２ｋＶの３相ケーブル１４は次のとおりの数値特性を持つ。
高電圧絶縁体の肉厚：５ｍｍ
シールド２０の肉厚：１ｍｍ
外部絶縁体２２の肉厚：３．５ｍｍ
全径：５７ｍｍ
【００５０】
上記数値特性から、センサ素子の方向に沿ったセンサ素子の位置における３相電流とシールドから磁界への相対的な理論的寄与度が決定される。相１の導体１６ａに並設されたファラデー光電流センサ１２ａにより測定された磁界に対する相対的理論的寄与度は、次のとおりである。
相１：  １００％
相２：    ５５％
相３：    ５５％
シールド：７０％
【００５１】
相１からの磁界への寄与度は１００％であり、各寄与度はベクトル成分と考えられる。異なるファラデー光電流センサ１２ｂ，１２ｃの値も同様に計算される。
【００５２】
三つのファラデー光電流センサは、１２ｋＶの３相ケーブル１４の周囲に、３相ケーブル１４の中心から径方向及び軸方向に等距離の１２０度離隔した固定位置に配置される。センサは、センサの信号が最大になるまで回転される。これは、センサが１２ｋＶの３相ケーブル１４に並設される分割された導体の対称線上に配置されることを意味している。
【００５３】
測定数値は次の表の通りである。
0005788317.tif 000006
【００５４】
上記表より、相１の５０Ａの電流は、相２の測定値に対し４８％寄与し、相３の測定値に対し５６％寄与しているのが分かる。相２の５０Ａの電流は、相１の測定値に対し５６％寄与し、相３の測定値に対し４８％寄与している。相３の５０Ａの電流は、相１の測定値に対し４２％寄与し、相２の測定値に対し４８％寄与している。したがって、測定値によれば、ある相から別の相の測定値への総平均寄与度は５０％である。これを、５５％以上と決定された理論値と比較すべきである。
【００５５】
図１Ｂは、各相の測定値に及ぼす３相電流の各々の影響を示すベクトル図である。各相の導体に５０Ａの電流を印可することで、測定電流は２５Ａ，２６Ａ，２３Ａとなる。これを図示したものが図１Ｂであり、ベクトル１，２，３は結果として生じるベクトルを示している。１−１，１−２，１−３で示されるベクトルは、相１から相１，２，３の測定値への寄与度をそれぞれ示している。２−１，２−２，２−３で示されるベクトルは、相２から相１，２，３の測定値への寄与度をそれぞれ示している。３−１，３−２，３−３で示されるベクトルは、相３から相１，２，３の測定値への寄与度をそれぞれ示している。
【００５６】
３相ケーブルの負荷電流は、三つの独立した負荷電流システムの組み合わせとして表される。
１．１２０度の電気角度で分離され反時計方向に回転する同じ振幅の三つの電流を有する同期システム。
２．１２０度の電気角度で分離され時計方向に回転する同じ振幅の三つの電流を有する逆システム。
３．振幅と相が同じで回転しない三つの電流を有するゼロシーケンスシステム。ゼロシーケンス電流は、シールドを介した帰還路を有するただ一つの電流システムである。
【００５７】
同期電流システムからの磁界は、振幅が減少した同期磁界システムであるが、単一の交流相電流により発生する磁界に対し同じ相位置にある。換言すれば、同期電流は、振幅は減少しているが正しい相位置の同期電流として測定される。上述した例では、振幅の数値は（１００％−５５％）、すなわち４５％である。
【００５８】
逆電流システムに関しては、逆電流は、振幅が減少してはいるが正しい相位置の逆電流として測定される。同期及び逆電流システムの振幅減少は等しい。
【００５９】
ゼロシーケンス電流システムからの磁界は、ゼロシーケンス電流システムとは異なる相と振幅を有するゼロシーケンス磁界システムである。上述した例では、振幅の数値は（１００％−３×７０＋５５％）、すなわち−５５％である。これは、ゼロシーケンス電流が、減少した振幅（５５％）と１８０度の電気角度の相シフトを有するゼロシーケンス電流として計測されることを意味している。
【００６０】
図１Ｃ及び図１Ｄは３相ケーブルの電流システムを示しており、図１Ｃは実際の電流値を、図１Ｄは測定電流値を示している。これらの図面は正しい縮尺を示していないが、角度は正しい。ケーブルの電流システムは、非常に高いゼロシーケンス電流（相電流の２０％）を持つ。これは、シールド電流が相電流の約５０％であることを意味する。
【００６１】
３相ケーブル上のファラデー光電流測定装置の校正は次のステップで行われる。
１．３相センサをダミー３相位置に配置する。
２．電流を近くに位置する相導体にのみ印可し、結果として生じる電流を１００％に調節して各ファラデー光電流センサを校正する。
３．同期電流をすべての相導体に印可し、印可電流で割った測定電流の平均値としてゲインファクタG同期を導き出す。
４．逆電流をすべての相導体に印可し、印可電流で割った測定電流の平均値としてゲインファクタG逆を導き出す。
５．ゼロシーケンス電流を帰還路としてのシールドを持つすべての相導体に印可し、印可電流で割った測定電流の平均値としてゲインファクタGゼロを導き出す。ゼロシーケンス電流は０度あるいは１８０度の電気角度で相シフトする必要がある。
【００６２】
３相測定が次に行われ、測定値は、同期、逆及びゼロシーケンス電流システムに変換される。各磁界システムは、関連するゲインファクタで割ることにより電流システムに変換される。ゼロシーケンスシステムはさらに、０度あるいは１８０度の電気角度で相シフトする必要がある。
【００６３】
次の初期ステップを、ファラデー光電流センサ装置を位置決めし取り付けるために使用するのがよい。
１．三つのセンサを３相ケーブル上に配置する。
２．電流の算術的合計が最大となる位置にセンサを固定する。
【００６４】
同期電流システムからの電流は最大化されるので、上述した処理でセンサの最良の位置を得ることができる。これは逆電流システムについても同様に当てはまる。これは、上記位置において、センサが最大限反応し、相シフトもなく同期及び逆電流システムを示すことを意味している。これは電圧を必要としないので、センサを取り付ける最も簡単な方法である。
【００６５】
次の初期ステップを、ファラデー光電流センサ装置を位置決めし取り付けるために使用することもできる。
１．三つのセンサを３相ケーブル上に配置する。
２．同じ単相電圧を３相すべてに印可し、センサをケーブルの軸方向回りに回転させる。
３．出力の合計がゼロに等しいか、あるいはできるだけゼロに近づく位置にセンサを固定する。
【００６６】
３相すべてに同じ電圧を使用した時に、同期電流システムからの出力がゼロに等しいので、上述した処理でセンサの最良の位置が得られる。これは逆電流システムについても同様に当てはまる。ゼロ出力は、測定電流システムが同期及び逆電流を保持することのみを意味しており、これは、電流センサが正しい位置にある時だけに当てはまる。
【００６７】
図２Ａは、ファラデー光電流センサを取り付けたシールドのない３相ケーブルの一般的配置を示す概略図である。外側の円は、３相ケーブルの外表面におけるファラデー光電流センサの位置を示している。センサ位置Ｘは、３相ケーブルの中心から距離Ｒでオフセット角ａに位置している。電流センサは、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの各々の電流の影響を受ける。電流センサＸの位置における磁界は、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの各々からの寄与度の合計である。導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの各々からの寄与度は、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ内の電流に比例し、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃから位置Ｘまでの距離Ｆ，Ｇ，Ｈに反比例する。距離Ｆ，Ｇ，Ｈは、電流センサのセンサ素子から導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの中心までの距離である。導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの中心は、２次元断面図における質量中心のことである。
【００６８】
さらに、ファラデー光電流センサは、センサ素子の軸方向、すなわちセンサ素子内の光ビームの方向の磁界を検出するだけである。電流センサは、外部絶縁体２２の外部の接線方向に位置している。したがって、光電流センサに平行な接線方向の磁界の成分のみ検出される。
【００６９】
導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの二つの間の角度は略１２０度である。余弦の法則を使用すると、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの中心からファラデー光電流センサまでの距離は次のように求められる。
【数５】
0005788317.tif 000007
【００７０】
さらに、各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの磁力線間の角度ｃ，ｄ，ｅと、ファラデー光電流センサの方向は次のように計算される。
【数６】
0005788317.tif 000008
【００７１】
ファラデー光電流センサの位置Ｘにおける磁界への寄与度は、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ内の電流に比例し、導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃからの距離Ｆ，Ｇ，Ｈに反比例する。磁界の方向は、ファラデー光電流センサの方向に必ずしも平行ではない。したがって、磁界への寄与度の大きさは、ファクタｃｏｓ（α）により減少し、αは各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃからの磁力線間の角度ａ，ｂ，ｃと、ファラデー光電流センサの方向を表している。各導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（以下、Ｈ，Ｇ，Ｆで示す）からの磁界の大きさＭへの寄与度は、次のように計算される。
【数７】
0005788317.tif 000009
ここで、ｋは比例定数であり、Ｉは導体を流れる電流であり、Ｈ，Ｇ，Ｆは光電流センサとそれぞれの導体間の距離であり、ｃ，ｄ，ｅは磁界の方向とファラデー光電流センサの方向との間のそれぞれの角度である。
【００７２】
磁界への寄与度の大きさは、電流の相角度に応じて時間とともに変化する。したがって、結果としての３相同期電流システムからの磁界の時間依存性（Ｉｃｏｓ（ωｔ））は、次のように表される。
【数８】
0005788317.tif 000010
また、相シフトは次のとおりである。
【数９】
0005788317.tif 000011
【００７３】
結果としての３相逆電流システムからの磁界の時間依存性（Ｉｃｏｓ（ωｔ））は、次のように表される。
【数１０】
0005788317.tif 000012
また、相シフトは次のとおりである。
【数１１】
0005788317.tif 000013
【００７４】
図２Ｂには、Ｒ＝１、Ｄ＝０．７、ｋ＝０．５、Ｉ＝２の場合の数値例が示されている。同期及び逆電流システムの振幅は等しく、オフセット角がａ＝０度で最大値を取る。同期電流システムの相シフトψは逆システムの相シフトの反対方向であり、両者ともオフセット角がａ＝０度の場合はゼロである。
【００７５】
同期電流システムＩｓと逆電流システムＩｉで構成される実際の負荷の測定は、センサのオフセット角に依存する。どのような負荷も同期及び逆対称電流システムの合計として示される。
【００７６】
測定信号の振幅は、オフセット角ａに応じてファクタゲイン（ａ）により減少する。同期及び逆電流システムの別のシフトは関数ψ（ａ）である。したがって、センサが１２０度の角度で離隔した３相の測定電流は次のとおりである。
【数１２】
0005788317.tif 000014
また、ｂ及びψ（ａ）は次のとおりであり、Ｉｓ及びＩｉはベクトルとして考えられる。
【数１３】
0005788317.tif 000015
【００７７】
ｆ（ａ）は電流センサと相導体の対称線間の角度を表している。ｆ（ａ）＝０、ｆ（−ａ）＝０、ψ（ａ）＝１なので、導体の対称線にセンサを配置すると、最大ゲイン（ａ）が得られる。これにより最大応答信号が得られ、信号処理が簡単になる。
【００７８】
電流の合計は次のとおりである。
【数１４】
0005788317.tif 000016
【００７９】
角度ａに対する電流の合計の導関数は次のように表される。
【数１５】
0005788317.tif 000017
ここで、Gain’(a)はａに対するGain(a)の導関数である。
【００８０】
図３は、本発明に係る３相測定装置３０の好ましい実施の形態の３Ｄ斜視図を示している。測定装置３０は、第１の円板３２と第２の円板３２’を備えている。第１の円板３２と第２の円板３２’の各々は、中心に位置する孔３４，３４’を有する。中心孔３４，３４’は、測定装置３０が測定する３相ケーブル（図示せず）の直径に実質的に等しい直径を持つ。これは異なるサイズの中心孔３４，３４’を必要とし、３相ケーブルの各サイズに応じて別々の測定装置を必要とする。これは、高電圧用３相ケーブルの場合、電圧及び電流定格が異なる標準サイズの数は限られているので、通常問題とはならない。任意ではあるが、孔３４，３４’は可撓性のある圧縮性シールで裏打ちされたり、あるいは被覆される。シールは、製造誤差による３相ケーブルの直径の僅かなバラツキを許容したり、異なるタイプのケーブルを同じ計測装置３０とともに使用するのを許容する。シールは、例えばゴム等の弾性材料やポリマー発泡体等の発泡材料で作製される。
【００８１】
第１及び第２の円板３２，３２’の各々は、第１部分３６，３６’と第２部分３８，３８’に分割されている。第１部分３６，３６’は第１及び第２の円板３２，３２’の約２４０度にそれぞれ相当し、第２部分３８，３８’は第１及び第２の円板３２，３２’の約１２０度にそれぞれ相当している。測定装置３０が据え付けられたり、３相ケーブルから取り外される時、第１及び第２部分３６，３６’，３８，３８’は分離される。
【００８２】
第１部分３６，３６’は、その表面に直交する長手方向に延びる第２及び第３の矩形板４０ｂ，４０ｃにより連結され、第２部分３８，３８’は、同様にその表面に直交する長手方向に延びる第１の矩形板４０ａにより連結されている。好ましくは、矩形孔が矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対応する円板３２，３２’に形成されている。矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、円板３２，３２’に挿通され僅かに突出する。こうすることで、長手方向に多少調節することができる。別の固定装置を使用して矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃを固定したり解放してもよく、あるいは、矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接着剤で永久固定してもよい。各矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、好ましくは第２の円板３２’の近傍に取り付けられたファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃは矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内面に固定され、矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃが延在する方向に実質的に直交する方向に向けられている。ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、３相ケーブルに対し長手方向及び径方向に等距離に位置し、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３相ケーブルに接触するのが好ましく、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３相ケーブルに圧力を僅かに加えるのがさらに好ましい。ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃに僅かな圧力を加えて３相ケーブルと矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃとの間に挟持することで、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの位置を固定することができる。好ましくは、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの外面はケーブル面に対向するように作製され、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃをそのセンサ素子が３相ケーブルのできるだけ近くに位置するように形成するのが好ましい。各ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、光ファイバ等の入力光導管４４ａ，４４ｂ，４４ｃにより制御ユニット（図示せず）からの偏光がその第１端部に送られる。光は各ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの内部にあるファラデー光電流センサ素子を通過する。光は、同様に光ファイバ等の出力光導管４６ａ，４６ｂ，４６ｃを介してファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの第１端部の反対側の第２端部を出射する。出力光導管４６ａ，４６ｂ，４６ｃは偏光を制御ユニット（図示せず）に戻るように搬送する。
【００８３】
対をなす入力及び出力光導管４４ａ，４６ａ，４４ｂ，４６ｂ，４４ｃ，４６ｃは、三つの可撓性ホース４８ａ，４８ｂ，４８ｃに挿入され、可撓性ホース４８ａ，４８ｂ，４８ｃは弾性材料で作製するのが好ましく、汚れ、塵埃、日光、及び同様の環境からの影響から感知光導管を保護するために使用される。光導管４４ａ，４６ａ，４４ｂ，４６ｂ，４４ｃ，４６ｃを過度に曲げないように注意すべきである。ホース４８ａ，４８ｂ，４８ｃは、一組の紐（図示せず）等で各矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃに恒久的に固定される。ホース４８ａ，４８ｂ，４８ｃは、測定装置３０から制御ユニット（図示せず）に至る経路に沿って導管４４ａ，４６ａ，４４ｂ，４６ｂ，４４ｃ，４６ｃを保護するのが好ましい。ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ近傍の最後の僅かな距離だけは、入力及び出力光導管４４ａ，４６ａ，４４ｂ，４６ｂ，４４ｃ，４６ｃは保護されていない。これは、入力及び出力光導管４４ａ，４６ａ，４４ｂ，４６ｂ，４４ｃ，４６ｃが分離されており、ファラデー光電流センサ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの二つの端部に接続されているからである。
【００８４】
上記装置に使用される材料は丈夫で磁気透明性があり、耐久性、軽量、絶縁性によりプラスチック等のポリマー材を使用するのが好ましい。制御ユニット（図示せず）は、偏光を送受し、偏光変化を決定し、各導体内の電流を計算するために使用される。
【００８５】
測定装置３０を取り付けるため、二つの部分、すなわち第１部分３６，３６’と第２部分３８，３８’に分離される。３相ケーブルが、中心孔３４，３４’内の第１部分３６，３６’と第２部分３８，３８’との間に取り付けられる。次に、上述したように、装置全体を回転し、最適測定位置を見つける。最適測定位置が見つけられると、測定装置３０は３相ケーブルに恒久的に保持される。これは、プラスチック製の紐やバンドを使用して円板３２，３２’をその外面に沿って取り囲むように行われる。このようにして二つの部分はしっかりと固定され、同時に紐を円板から３相ケーブルに固定することにより力が加えられる。溝を使用すると、紐を円板３２，３２’の比較的小さい外面にしっかりと配置することができる。あるいは、三つの矩形板４０ａ，４０ｂ，４０ｃを取り囲むように固定してもよい。紐に代えて、帯状のものやゴムバンドを使用してもよい。
【００８６】
図４は、本発明に係る３相測定装置６０の別の実施形態の３Ｄ斜視図である。この実施形態は、中心に孔６４が形成された単一の円板６２を備えている。円板６２は第１部分６６と第２部分６８に分離されている。第１部分６６は単一円板６２の約２４０度に相当し、第２部分６８は単一円板６２の約１２０度に相当している。測定装置６０が据え付けられたり、３相ケーブルから取り外される時、第１及び第２部分６６，６８は分離される。
【００８７】
ファラデー光電流センサ７２は、円孔６４近傍の円板６２の表面に取り付けられている。入力光導管７４及び出力光導管７６は、ファラデー光電流センサ７２の第１の端部と第２の端部にそれぞれ取り付けられている。入力光導管７４ａ及び出力光導管７６ａは、円板６２に対し径方向外側に延び、可撓性ホース７８ａに挿入されている。
【００８８】
図５は、本発明に係る単相測定装置の別の実施形態の３Ｄ斜視図を示している。単相測定装置９０は、二つの固定用バンド９６を使用して支持板９４上に固定されたファラデー光電流センサ９２を備えている。支持板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。光導管９８はファラデー光電流センサ９２の両側から延び、ループ状に形成されている。光導管９８の両端はガイドホース１００に挿入されている。ガイドホース１００は、二つの固定用バンド１０２を使用して支持板９４上に固定されている。
【００８９】
支持板９４はさらに、円形固定孔１０４を有する。円形固定孔１０４は、バンド（図示せず）で単相測定装置９０を３相ケーブルに固定するために用いられるのが好ましい。単相測定装置９０はさらに、支持板９４を３相ケーブル（図示せず）に３相ケーブルの延在方向に対し実質的に接線位置にバンド（図示せず）で固定するための二つの矩形固定孔１０６を有する。別の二つの単相測定装置９０を設け、約１２０度の間隔で３相ケーブル上に３相ケーブルの長手方向及び径方向に等距離の位置に固定する必要がある。
【００９０】
上述したように、ファラデー光電流センサ装置を使用して３相ケーブル内の電流を測定する方法を提供し、３相ファラデー光電流センサ装置を有するシステムも提供している。ここに記載した本発明の好ましい実施の形態の多くの変形例は当業者には容易に想到できるので、本発明は、特許請求の範囲に含まれるすべての構造を含むものとする。
【符号の説明】
【００９１】
１０  ファラデー光電流センサ装置
１２  ファラデー光電流センサ
１４  ３相ケーブル
１６  導体
１８  高電圧絶縁体
２０  シールド
２２  外部絶縁体
３０  ３相測定装置
３２  円板
３４  中心孔
３６  第１部分
３８  第２部分
４０  矩形板
４２  ファラデー光電流センサ
４４  入力光導管
４６  出力光導管
４８  可撓性ホース
５０  挿通孔
６０  ３相測定装置
６２  円板
６４  円孔
６６  第１部分
６８  第２部分
７２  ファラデー光電流センサ
７４  入力光導管
７６  出力光導管
７８  可撓性ホース
９０  単相測定装置
９２  ファラデー光電流センサ
９４  支持板
９６  固定バンド
９８  光導管
１００  ガイドホース
１０２  固定バンド
１０４  円形固定孔
１０６  矩形固定孔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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