光ＣＴ応用装置
【課題】 光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止できる光ＣＴ応用装置（地中線事故区間判定装置等）を提供すること
【解決手段】 光ＣＴ１の出力から基本波成分を抽出する基本波抽出フィルタ１１と、抽出された基本波成分に基づき系統事故の有無を判定する系統事故判定処理部１２を有する。また、光ファイバ伝送路にストレスが加わった際に生じる光ＣＴの出力に重畳される低周波成分は、低周波抽出フィルタ１３で抽出され、含有率判定部１４にて、低周波成分／基本波成分を求め、その比率が閾値以上の場合に含有率判定部の出力をＨｉｇｈにする。係るストレス発生時には、基本波抽出フィルタの出力も大きくなり、系統事故判定処理部が誤判定をするおそれがあるが、ＡＮＤ素子１６の出力は、Ｌｏｗのままとなり、誤動作が防止される。
【解決手段】 光ＣＴ１の出力から基本波成分を抽出する基本波抽出フィルタ１１と、抽出された基本波成分に基づき系統事故の有無を判定する系統事故判定処理部１２を有する。また、光ファイバ伝送路にストレスが加わった際に生じる光ＣＴの出力に重畳される低周波成分は、低周波抽出フィルタ１３で抽出され、含有率判定部１４にて、低周波成分／基本波成分を求め、その比率が閾値以上の場合に含有率判定部の出力をＨｉｇｈにする。係るストレス発生時には、基本波抽出フィルタの出力も大きくなり、系統事故判定処理部が誤判定をするおそれがあるが、ＡＮＤ素子１６の出力は、Ｌｏｗのままとなり、誤動作が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地中線事故区間検出装置や、系統事故判定装置などの光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＣＴ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）は、ファラデー効果を利用した電流計測装置であり、電力分野において従来から広く用いられている巻線ＣＴと比較して、電磁誘導ノイズの影響を受けず、広帯域で測定でき、長距離信号伝送が可能であるなどの優れた特長を有している。これにより、たとえば特許文献１に開示されたように、地中ケーブルの所定位置にセンサ部を取付け、そのセンサ部にて検出した地中ケーブルを流れる電流（検出電流）に応じてファラデー効果を受けた光信号を光強度信号に変換し、遠方に設置された受光部まで光ファイバ伝送路より伝送し、受光した光信号を光電変換することにより検出電流に対応した電気信号とし、その信号を処理することにより系統事故判定処理を行う地中線事故区間判定装置等に応用される。
【０００３】
上記の地中線事故区間判定装置の場合、基本波成分（例えば、５０Ｈｚ）付近の周波数帯を抽出するフィルタ等を用い、センサ出力を当該フィルタに入力させることで、フィルタ出力に基づいて事故の有無を判定することができる。
【特許文献１】特開２００６−４６９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光ファイバ伝送路の心線部分に強い振動や極度の曲げ（許容曲げ半径（たとえば５ｃｍや３ｃｍ）以下）が生じると、光ファイバ中の光信号の進行が阻害され、光ＣＴのファラデー効果による出力に振動や曲げの影響で生じた不要な出力が過渡的に重畳する。その不要出力が過大になると、その出力を処理する装置の誤差増大や不要動作に至る可能性がある。その結果、事故が発生していない定常状態においても、事故が発生したと誤検出するおそれがある。
【０００５】
たとえば、上記の系統事故判定処理の場合、センサ部に接続される光ファイバ伝送路は、他の目的のために設置される光ファイバ伝送路と一緒に束ねられて配線される。そのため、系統事故判定処理を行なう地中線事故区間判定装置とは別のシステムに用いられる光ファイバ伝送路に対するメンテナンス等を行なう際に、誤って、地中線事故区間判定装置用の光ファイバ伝送路に接触してしまって振動や曲げを発生させたり、直接接触しなくとも別の光ファイバ伝送路に対するメンテナンスに伴い、そのメンテナンス作業に起因する振動等が地中線事故区間判定装置用の光ファイバ伝送路に伝達したりするおそれがある。すると、係る光ファイバ伝送路に対する振動や曲げにより、異常な出力がされ、誤作動するおそれがある。
【０００６】
また、仮に上記の原因により誤作動した場合でも、メンテナンス作業が終了すると、光ファイバ伝送路に対する曲げや振動もなくなり、異常な出力もなくなるので、後日検証しても、誤作動をした要因を特定することは困難となる。
【０００７】
この発明は、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止することのできる光ＣＴ応用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、誤検出を生じる原因となる光ファイバ伝送路の心線部に強い振動や極度の曲げが生じた時に光ＣＴ出力に過渡的に発生する歪み波形を検証し、２０Ｈｚ程度以下の低周波成分が多いことを特定できた。低い周波数としては、２Ｈｚや５Ｈｚといった数Ｈｚのものもあり、また、低周波成分中の高い周波数としては２５Ｈｚ等の場合もある。つまり、低周波成分の上限は、２０Ｈｚ丁度ではなく、やや高い範囲まで含む。いずれにしても、基本波成分（たとえば、５０Ｈｚ）よりは低い周波数帯の信号となる。そこで、基本波成分の大きさと、２０Ｈｚ程度以下の低周波成分の大きさとを比較し、低周波成分が含まれる割合が大きくなった場合には、誤作動防止のための所定の処理（処理自体を停止、出力を停止（安全側にロック）等）を実行するようにした。そして、具体的には、以下に示す各種の構成を採ることで実現できる。上述した目的を達成するために、本発明では、以下の（１）から（４）に記載する構成を採った。
【０００９】
（１）光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、前記所定の判定処理を実行する判定手段と、その処理手段と並列に配置され、前記光ＣＴの出力から低周波成分を抽出する低周波抽出手段と、その低周波抽出手段の出力が定常状態よりも大きいか否かを判断する判断手段と、その判断手段の結果が、定常状態よりも大きい場合に前記判定手段の判定結果を無効とする手段と、を備えて構成した。
【００１０】
判定手段は、実施形態の８７Ｇリレー，リレー要素等の系統事故判定処理部１２に対応する。判断手段は、実施形態の含有率判定部１４や低周波含有率検出部２４に対応する。無効とする手段は、実施形態では、ＡＮＤ素子１６，１８に対応する。実施形態では、いずれも判定手段と判断手段の出力を共にＡＮＤ素子に入力することで、ストレスが加わり判定手段が誤判定をするおそれがある場合でも判定手段による判定処理は行なうものの、その判定結果を出力させない（定常状態・正常状態のままとする）ようにしたが、判定処理自体を停止するようにしても良い。
【００１１】
また、光ＣＴ応用装置は、例えば、地中線等に流れる電流を測定し、地絡事故の有無（複数の光ＣＴを用いることで、事故区間の検出）等を判定する系統事故判定装置や地中線事故区間検出装置等であったり、保護リレー装置であったりする他、各種の装置により実現できる。
【００１２】
（２）前記判定手段は、前記光ＣＴの出力から抽出される基本波成分に基づき系統事故判定を行なうものであり、前記判断手段は、基本波成分に対する低周波成分の含有率を求め、その含有率に基づいて判断を行なうように構成することができる。
【００１３】
（３）前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力に基づいて判定処理を行なうものであり、前記低周波抽出手段と前記判断手段は、各光ＣＴの出力に対してそれぞれ接続され、少なくとも１つの光ＣＴの出力に接続された判断手段の出力が定常状態よりも大きいと判断した場合には、前記判定手段の判定結果を無効にするように構成することができる。
【００１４】
（４）前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力の差に基づいて判定処理を行なう電流差動リレーを含み、前記低周波抽出手段は、その複数の光ＣＴの出力の差分出力から低周波成分を抽出するものとすることもできる。このようにすると、複数の光ＣＴであっても、低周波抽出手段と、判断手段は、１組用意すれば足りるので、構成が簡易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示している。この例では、光ＣＴ応用装置として、系統事故判定を行なう事故判定装置に適用している。図１に示すように、このシステムは、光ＣＴ１と、その光ＣＴ１の出力に基づき、系統事故の有無を判定する事故判定装置１０とを備えている。
【００１７】
光ＣＴ１は、検査対象の地中送電線９が貫通するように配置されるセンサ部２と、そのセンサ部２に接続される２本の光ファイバ伝送路（第１光ファイバ伝送路３ａ，第２光ファイバ伝送路３ｂ）と、を備える。第１光ファイバ伝送路３ａには、光サーキュレータからなる３ポートの分光素子４に接続され、その分光素子４の他のポートには、光源５と、光電変換器たる第１受光素子６ａと、が接続される。また、第２光ファイバ伝送路３ｂには、光電変換器たる第２受光素子６ｂが接続される。そして、両受光素子６ａ，６ｂの出力には、平均化処理部７が接続され、両受光素子６ａ，６ｂの出力を平均化した値（電圧値）を光ＣＴ１の出力としている。これら第１，第３受光素子６ａ，６ｂと平均化処理部７にて、光電変換器８が構成される。また、分光素子４，光源５並びに光電変換器８は、センサ部２から適宜距離離れて設置され、通常、事故判定装置１０の近傍に配置される。
【００１８】
光源５には、希土類元素添加物ファイバを半導体レーザ等の励起用光源で励起することにより生じた自然放出光がファイバ内を導波するに従い増幅する現象を利用した光源（ＡＳＥ）を使用する。また、第１，第２光ファイバ伝送路３ａ，３ｂは、単一モード光ファイバを使用する。ＡＳＥは、出力光量が大きい（数十ｍＷ）、時間的コヒーレンスが低い、空間的コヒーレンスが高いなどの特徴を有しており、光ＣＴ（電流センサ）の光源として適している。また、出力光の偏光度は小さいため、単一モードファイバからなる光ファイバ伝送路を用いた光ＣＴにおける光源として優れている。特許文献１に開示されたように、光ファイバ伝送路中（分光素子４と第１光ファイバ伝送路３ａとの間）に、偏光解消素子を介在させる構成を採るとよく、このようにすると偏光度が小さいことから偏光解消素子による無偏光化が容易となる。
【００１９】
また、分光素子４は、偏波無依存型サーキュレータから構成される。この分光素子４は、光源５から出射された光を第１光ファイバ伝送路３ａに供給し、第１光ファイバ伝送路３ａから入力される光を第１受光素子６ａに供給する。このとき、偏波無依存型サーキュレータを分光素子４として使用することにより、光の偏波状態と強度を変化させることなく各ポートから入力された光を所定のポートに出力することができる。
【００２０】
よって、この光ＣＴ１によれば、光源５から出射した光を光サーキュレータからなる分光素子４に与えると、その光は第１光ファイバ伝送路３ａへ供給される。第１光ファイバ伝送路３ａ内を伝播されてきた光は、センサ部２に入射される。
【００２１】
センサ部２は、ファラデー効果を利用することで、入射した光を検査対象の地中送電線９に流れる電流により発生する磁界の大きさに依存した光の偏波方位の回転角度を２つの光強度に変換して出射する。一方の光信号は、上記の第１光ファイバ伝送路３ａに入射され、その第１光ファイバ伝送路３ａ内を伝播され、分光素子４を介して第１受光素子６ａに入射される。他方の光信号は、第２光ファイバ伝送路３ｂに入射され、その第２光ファイバ伝送路３ｂ内を伝播され、第２受光素子６ｂに入射される。これにより、センサ部２から出射された２つの出力光（検出電流値に応じた光）は、２つの受光素子６ａ，６ｂにて光の強度に応じた電圧に変換され、それらの平均値を最終的な出力電圧とすることで、高精度な測定を行えるようにしている。
【００２２】
なお、センサ部２の具体的な構造は、たとえば特許文献１の実施形態や従来例として示された構成を適用することができるし、それ以外の構成を採ることももちろんできる。同様に、光ＣＴも、図１に示す構成や、特許文献１に開示されたものの他、各種の構成を採ることができるのはもちろんである。
【００２３】
事故判定装置１０は、光ＣＴ１の出力（検出した電流に応じた電圧）に対して、基本波抽出フィルタ１１と、系統事故判定処理部１２を直列に配置する。基本波抽出フィルタ１１は、基本波成分である５０Ｈｚ付近の周波数成分を抽出するフィルタである。
【００２４】
系統事故判定処理部１２は、基本波抽出フィルタ１１を通過した出力信号に基づき、系統事故の有無を判断するもので、基本的には、系統事故時に発生する５０Ｈｚ成分の信号の有無に基づき、判定する。よって、簡単な判定アルゴリズムとしては、閾値を設定し、基本波抽出フィルタ１１の出力がその設定した閾値と比較し、閾値以上であれば系統事故が発生と判定し、閾値未満の場合には系統事故が未発生と判定するようにすることができる。もちろん、基本波抽出フィルタ１１の出力波形に対して、特徴量抽出をし、抽出した特徴量に基づいて判定するなど、各種の判定アルゴリズムにより実現できる。
【００２５】
本実施形態の事故判定装置１０は、低周波抽出フィルタ１３を設け、光ＣＴ１の出力を、基本波抽出フィルタ１１のみでなく、低周波抽出フィルタ１３にも与えるようにする。この低周波抽出フィルタ１３は、例えば２０Ｈｚ程度、或いは２０Ｈｚ程度以下の周波数成分を抽出するフィルタである。光ファイバ伝送路３ａ，３ｂに振動や許容曲げ半径以下となる極度の曲げ等のストレスが加わると、光ＣＴ１からは、２０Ｈｚ程度（例えば、５〜３０Ｈｚ）の信号が検出電流の信号に重畳されて出力される。そこで、低周波抽出フィルタ１３は、この光ファイバ伝送路にストレスが加わったときに発生する２０Ｈｚ程度の周波数成分を抽出し、基本波である５０Ｈｚの周波成分は抽出しないようなフィルタ特性を備えたものとした。なお、この低周波抽出フィルタ１３は、５０Ｈｚの周波成分を遮断するようなフィルタ特性が好ましいが、フィルタの性能等から５０Ｈｚの周波成分が通過してしまっても良いし、また、基本波が５０Ｈｚとしても、定常状態のときの光ＣＴ１の出力は、５０Ｈｚちょうどではなく、一定のばらつきの範囲内となることがあり、その場合には仮に低周波抽出フィルタ１３が５０Ｈｚを遮断するとしても、上記のばらつきの範囲内の周波数成分が低周波抽出フィルタ１３で抽出されることがある。但しいずれの場合も、フィルタ特性（ゲイン）の関係から、５０Ｈｚの周波成分は、基本波抽出フィルタ１１の出力が大きく（低周波抽出フィルタ１３の出力は小さく）なる。
【００２６】
また、この２０Ｈｚ程度の周波数成分は、基本波抽出フィルタ１１を通過するが、２０Ｈｚ程度の低周波成分については、低周波抽出フィルタ１３の出力が大きく（基本波抽出フィルタ１１の出力は小さく）なる。
【００２７】
また、低周波抽出フィルタ１３は、アナログフィルタとデジタルフィルタのいずれでも構成することはできる。但し、今回検出対象となる光ファイバ伝送路へのストレスは、一時的に加わるもので、その後は正常状態に戻ることから、応答性が良く、対となる基本波抽出フィルタと同等の過渡応答であるのが好ましい。
【００２８】
更に、本実施形態では、低周波抽出フィルタ１３の後段に、含有率判定部１４を設けた。この含有率判定部１４は、低周波抽出フィルタ１３の出力と、基本波抽出フィルタ１１の出力を受け付け、基本波抽出フィルタ１１の出力中に占める低周波抽出フィルタ１３の出力の割合（低周波抽出フィルタ出力／基本波抽出フィルタ出力）を求め、求めた値が閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超える場合（低周波抽出フィルタ１３の出力（低周波成分）が多い）には、異常検出信号（Ｈｉｇｈ）を出力する。
【００２９】
含有率判定部１４の出力は、ＮＯＴ素子１５を介して反転され、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子に入力される。また、ＡＮＤ素子１６の他方の入力端子には、系統事故判定処理部１２の出力（事故時：Ｈｉｇｈ）が入力される。
【００３０】
これにより、光ファイバ伝送路に振動・極度の曲げ等のストレスが加わっていない定常状態では、低周波抽出フィルタ１３の出力は小さくなるので、含有率判定部１４の出力はＬｏｗとなり、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子はＨｉｇｈとなる。よって、ＡＮＤ素子１６の出力は、系統事故判定処理部１２の出力、つまり、系統事故がない場合にはＬｏｗで系統事故発生時はＨｉｇｈとなる。よって、このＡＮＤ素子１６の出力に基づいて、図外の保護システムは系統事故時の所定の処理を実行することになる。
【００３１】
一方、光ファイバ伝送路に振動・極度の曲げ等のストレスが加わった場合には、低周波抽出フィルタ１３の出力が大きくなり、その量が一定量を超えると、含有率判定部１４の出力がＨｉｇｈ（異常検出）となり、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子はＬｏｗとなる。よって、通常、このようにストレス学割った場合には、基本波抽出フィルタ１１の出力も一定量を超え、系統事故判定処理部１２は系統事故有りとの誤判定をする（ＡＮＤ素子１６の他方の入力がＨｉｇｈ）となるが、ＡＮＤ素子１６の出力はＬｏｗを保持し、誤判定に基づいて図外の保護システムが系統事故時の所定の処理を実行することを抑制することができる。
【００３２】
図２は、本発明の別の実施形態を示している。本実施形態では、各抽出フィルタをデジタルフィルタで実現した例を示している。この図２では、光ＣＴ１は、センサ部２と、２本の光ファイバ伝送路３ａ，３ｂと、光電変換器８と、を概略で図示しているが、図１と同様に、他の光学素子・部品も実装される。
【００３３】
事故判定装置１０は、図１に示す実施形態の基本波抽出フィルタ１１が、５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ１１ａと９０°積演算部１１ｂと、から構成され、系統事故判定処理部１２は、電流差動リレー（８７Ｇリレー）により実現される。よく知られているように電流差動リレーは、入力される２つの値の差が、基準値以上の場合にＯＮになるものである。従って、図示省略するが、少なくとも１つの別の光ＣＴの出力を受ける系統（基本波抽出フィルタ１１）が存在し、その系統の基本波抽出フィルタ１１の出力も８７Ｇリレーの別の入力端子から供給される。
【００３４】
５０Ｈｚ抽出フィルタ１１ａのフィルタ特性は、例えば図３に示す“５０Ｈｚ ＤＦ”のようになり、５０Ｈｚ付近でピークとなり、０Ｈｚ（直流成分）のゲインは０，つまり、遮断されることになる。また、９０°積演算部１１ｂにおける演算処理は、電気角９０゜ごとのデータを二乗して２点加算する処理を行なうもので、これにより振幅値が求まる。なお、電流差動リレーを用いた系統事故判定処理については、後述する。
【００３５】
一方、光ＣＴ１の出力波形に含まれる低周波成分を抽出し、その抽出した成分が所定含有率以上になった際に系統事故判定処理部１２（８７Ｇリレー）の出力をロックするための低周波ロック部２０は、加算フィルタ２１と、積分フィルタ２２と、積演算処理部２３と、低周波含有率検出部２４と、ロック判定タイマ２５と、を直列接続して構成される。両フィルタ２１，２２は、ともにデジタルフィルタにより実現される。また、光ＣＴ１の出力は、図示省略するＡ／Ｄ変換器によって所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換され、そのデジタル値がサンプリング順にデータメモリに格納される。そこで、各フィルタは、そのデータメモリに格納された所定のデータを読み出し、演算処理することでフィルタリング処理をすることになる。また、各処理部で算出された算出結果も、時系列順に別途メモリに格納される。
【００３６】
加算フィルタ２１は、Ｋ＝６のフィルタ、すなわち、現在の値と６個前の値を加算する処理を実行する。これにより、光ＣＴ１の現在（ｎ番目）の出力値がＡｎとすると、加算フィルタ２１の出力Ｂｎは、
Ｂｎ＝Ａｎ＋Ａ（ｎ−６）
により求められる。
【００３７】
積分フィルタ２２は、Ｋ＝５のフィルタ、すなわち、現在の値と、過去５回分のデータを加算する処理を実行する。これにより、積分フィルタ２２の出力Ｃｎは、
Ｃｎ＝Ｂｎ＋Ｂ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−２）＋Ｂ（ｎ−３）＋Ｂ（ｎ−４）＋Ｂ（ｎ−５）
により求められる。
【００３８】
この直列接続した２つのフィルタ２１，２２により、図１に示す低周波抽出フィルタ１３のように、低周波成分（直流成分を含む）を抽出し、５０Ｈｚ程度の周波成分を遮断（抑制）するフィルタを構成することができる。そして、この２つのフィルタ全体でのフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”は、図３に示すように、０Ｈｚ（直流成分）付近でピークとなり、５０Ｈｚのゲインは０，つまり、遮断されることになる。
【００３９】
さらに、この積分フィルタ２２の後段に接続する積演算処理部２３は、積分フィルタ２２の出力Ｃｎを、下記式に代入してＤｎを算出するものである。
【００４０】
Ｄｎ＝ルート（Ｃｎ＊Ｃｎ−Ｃ（ｎ−３）＊Ｃ（ｎ−３））
つまり、この積演算は、９０°積演算処理であり、積分フィルタ２２から出力される信号の振幅が求められる。このように、積演算処理部２３を５０Ｈｚ成分検出用の積演算と同じアルゴリズムを用いて構成したのは、次段の低周波含有率検出部２４にて、過渡応答中の５０Ｈｚ成分と低周波成分との比を求めるため、同じアルゴリズムで用いた振幅を用いて演算することでその比を、精度良く求めることができるようにしたためである。
【００４１】
低周波含有率検出部２４と、ロック判定タイマ２５とが、図１に示す含有率判定部１４に対応する。低周囲含有率検出部２４は、９０°積演算処理部１１ｂから与えられる５０Ｈｚ成分と、積演算処理部２３から与えられる低周波成分との比を求め、その求めた比に対して閾値処理をするものである。ここで、本実施形態では、図３に示すように、５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ１１ａのフィルタ特性“５０Ｈｚ ＤＦ”と、低周波抽出デジタルフィルタ（加算フィルタ２１＋積分フィルタ２２）のフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”とは、それぞれのピークのゲインが“６．６９２１”と“１２”というように異なるため、そのまま単純に比を求めることはできない。そこで、本実施形態では、ピークの低い５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタのフィルタ特性に対して、ピークの比の逆数である“１２／６．６９２１”を掛けて補正をし、その補正した値と、低周波抽出フィルタの出力との比を求めるようにした。
【００４２】
具体的には、
“ＤＣ ＤＦゲイン”／“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”
を求める。すると、この比の周波数特性は、図４に示すようになる。つまり、５０Ｈｚの場合、図３に示すフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”から低周波抽出フィルタの出力（ＤＣ ＤＦゲイン）は“０”となので、上記の比も“０”となる。そして、５０Ｈｚ周辺では０に近い値をとり、周波数が低くなると、低周波抽出フィルタの出力（ＤＣ ＤＦゲイン）が大きくなるとともに、“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”が小さくなることから指数関数的に増加する。
【００４３】
そして、本実施形態では、低周波成分の含有率である“ＤＣ ＤＦゲイン”／“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”の比較基準となる閾値を０．５とした。これにより、
低周波成分／５０Ｈｚ成分（補正後）＞０．５
となると、低周波成分である３０Ｈｚ以下の信号が含まれる（含有率が高くなる）といえる。よって、低周波含有率検出部２４は、求めた比が０．５を超えると、異常信号を出力する（ＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる）。
【００４４】
ロック判定タイマ２５は、低周波含有率検出部２４の出力を監視し、一定時間（たとえば、２０ｍｓ）異常信号が継続して出力されている場合に、検出すべき光ファイバ伝送路への振動・曲げなどが発生していると判断してロック（出力をＨｉｇｈ）する。これにより、ＡＮＤ素子１８の一方の入力端子がＬｏｗとなり、電流差動リレー（８７Ｇリレー）１２の出力の如何に関わらずＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗのままとする。そして、一旦ロックがかかると、その状態を一定時間（たとえば１秒）保持した後、ロックを解除する（出力をＬｏｗにする）。これより、たとえば、算出した含有率が閾値付近の場合でも、頻繁にＯＮ／ＯＦＦが切り替わるのを防止し、安定して動作するようにする。
【００４５】
図５、図６は、上述した図２に示す実施形態の装置における実験結果を示すグラフである。各グラフでは、光ＣＴ（光電流センサ）の出力と、５０Ｈｚ成分検出量（５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタの出力）と、低周波抑制検出量（低周波抽出デジタルフィルタの出力）と、をそれぞれ測定した。図５は、通常の系統事故発生時の検出波形である。光ＣＴの出力は、一定の振幅できれいな波形となり、それに重畳された５０Ｈｚ成分は多く重畳され、低周波成分は少ない結果となる。この図から判断すると、たとえば、５０Ｈｚ成分の出力に対し、４Ｖ程度に閾値を設定することで、系統事故の発生の有無を判別できる。
【００４６】
図６は、系統事故は発生せず、光ファイバ伝送路に対して振動や曲げなどのストレスが加わった場合の検出波形である。縦軸の電圧のレンジが図５と異なるため、光ＣＴの出力が大きく振動しているのみにも見えるが、実際には、図５と同様に適当な振幅の振動波形の状態で大きく脈動する。また、５０Ｈｚ成分検出量もその絶対量は大きいので、そのままでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故発生となる。図６に示すように、５０Ｈｚ成分検出量に比べて、低周波抑制検出量が非常に大きな値をとり、低周波成分の含有率も大きくなると言う現象が確認できる。そして、図５の例では、低周波成分の含有率は小さくなる。よって、上述したように、低周波成分の含有率に基づいて、異常の有無を判定できることが確認できた。
【００４７】
そして、図５のケースでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故あり（Ｈｉｇｈ）となり、低周波ロック部２０の出力はＬｏｗであるので、ＡＮＤ素子１８の出力は、Ｈｉｇｈとなり、系統事故発生時の処理が実行された。これに対し、図６のケースでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故あり（Ｈｉｇｈ）と誤判定をしてしまうが、低周波ロック部２０の出力はＨｉｇｈとなるので、最終的なＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗとなるので、誤って系統事故発生時の処理は実行されるのを抑制できた。
【００４８】
図７は、本発明の別の実施形態を示している。この例では、複数（図では２個）の光ＣＴ１の出力に基づいてリレー要素１２にて判定処理を行なう装置を示している。このリレー要素１２は、判定する処理の内容によって適宜のものが選択される。また、図７では、図２と同様に光ＣＴ１を、センサ部２と、２つの光ファイバ伝送路３ａ，３ｂと、光電変換器８のみ図示しているが、図１等に示すように、他の光学素子・部品を備えている。また、複数の光ＣＴ１の出力に基づいて判定処理を行なう装置側では、リレー要素１２を代表して記載しているが、その判定内容に応じて、他の部品（フィルタ等）を適宜位置に配置することもある。
【００４９】
図示するように、低周波ロック部２０は、光ＣＴ１の数だけ用意し、それぞれに接続する。そして、複数の低周波ロック部２０の出力をＯＲ素子２６の入力端子に接続し、そのＯＲ素子２６の出力をＡＮＤ素子１８の一方の入力端子に反転入力させる。これにより、少なくとも１つの光ＣＴ１の光ファイバ伝送路に対して振動や極端な曲げ等のストレスが加わった場合、対応する低周波ロック部２０の質力がＨｉｇｈになるので、ＯＲ素子２６の主力もＨｉｇｈとなり、反転されてＡＮＤ素子１８へＬｏｗが入力される。よって、係るストレスが原因でリレー要素１２が誤動作しても、ＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗとなるので、外部への影響を抑止できる。
【００５０】
図８は、さらに別の実施形態を示している。本実施形態では、系統事故の発生箇所（故障区間）を検出するもので、図２に示す実施形態を基本とするものである。つまり、地中線などの監視対象の適宜位置に、一定の距離をおいて２つの光ＣＴ１のセンサ部２をそれぞれ装着する。地中線が地絡事故等を発生していない場合には、地中線を流れる電流の大きさにさほど差はないが、２つのセンサ部の間で地絡事故を発生している場合には、事故点より上流側は電流が流れるが、事故点より下流側は電流が流れないこともあり、両光ＣＴの出力は大きく異なる。そこで、光ＣＴの出力が大きく相違しているか、否かにより、事故の発生の有無を判定することができ、そのため、電流差動リレー要素（８７Ｇリレー）１２ｃを用いる。
【００５１】
より具体的には、２つの光ＣＴ１の出力を、差動電流算出部１２ａに与え、両者の差分を算出し、その算出結果を電流差動リレー要素１２ｃに与える。電流差動リレー要素１２ｃは、差動電流算出部１２ａの出力が設定値より大きい場合に、ＯＮ（地絡事故等が発生したと判断）する。そして、この比較基準の設定値は、固定値としても良いが、本実施形態では、抑制電流算出部１２ｂの出力により変動するようにしている。抑制電流算出部１２ｂは、２つの光ＣＴ１の出力（スカラ量）を加算するもので、その加算した出力のＸ％を設定値とする。このように抑制電流算出部１２ｂを設けると、電流値が大きくなるほど許容誤差の範囲内は大きくなる。これらの基本的な構成、動作原理は、従来と同様である。
【００５２】
そして、低周波ロック部２０に入力端子には差動電流検出部１２ａの出力から分岐して接続している。この構成によれば、少なくとも１つの光ＣＴの光ファイバ伝送路に対して振動や極度の曲げ等のストレスが加わった場合、その影響（低周波成分の信号への重畳）は差動電流検出部１２ａの出力に現れるので、低周波ロック部２０は一つですむので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示す図である。
【図２】光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの別の例を示す図である。
【図３】デジタルフィルタのフィルタ特性を示すグラフである。
【図４】基本波成分に対する低周波成分の含有率の周波数特性を示すグラフである。
【図５】実験結果（通常の事故時）を示すグラフである。
【図６】実験結果（光ファイバ伝送路に対して振動・極度の曲げ等を加えたとき）を示すグラフである。
【図７】複数の光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示す図である。
【図８】複数の光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 光ＣＴ
２ センサ部
３ａ 第１光ファイバ伝送路
３ｂ 第２光ファイバ伝送路
１０ 事故判定装置
１１ 基本波抽出フィルタ
１１ａ ５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ
１１ｂ ９０°積演算部
１２ 系統事故判定処理部
１３ 低周波抽出フィルタ
１４ 含有率判定部
１６，１８ ＡＮＤ素子
２０ 低周波ロック部
２１ 加算フィルタ
２２ 積分フィルタ
２３ 積演算処理部
２４ 低周波含有率検出部
２５ ロック判定タイマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地中線事故区間検出装置や、系統事故判定装置などの光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＣＴ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）は、ファラデー効果を利用した電流計測装置であり、電力分野において従来から広く用いられている巻線ＣＴと比較して、電磁誘導ノイズの影響を受けず、広帯域で測定でき、長距離信号伝送が可能であるなどの優れた特長を有している。これにより、たとえば特許文献１に開示されたように、地中ケーブルの所定位置にセンサ部を取付け、そのセンサ部にて検出した地中ケーブルを流れる電流（検出電流）に応じてファラデー効果を受けた光信号を光強度信号に変換し、遠方に設置された受光部まで光ファイバ伝送路より伝送し、受光した光信号を光電変換することにより検出電流に対応した電気信号とし、その信号を処理することにより系統事故判定処理を行う地中線事故区間判定装置等に応用される。
【０００３】
上記の地中線事故区間判定装置の場合、基本波成分（例えば、５０Ｈｚ）付近の周波数帯を抽出するフィルタ等を用い、センサ出力を当該フィルタに入力させることで、フィルタ出力に基づいて事故の有無を判定することができる。
【特許文献１】特開２００６−４６９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光ファイバ伝送路の心線部分に強い振動や極度の曲げ（許容曲げ半径（たとえば５ｃｍや３ｃｍ）以下）が生じると、光ファイバ中の光信号の進行が阻害され、光ＣＴのファラデー効果による出力に振動や曲げの影響で生じた不要な出力が過渡的に重畳する。その不要出力が過大になると、その出力を処理する装置の誤差増大や不要動作に至る可能性がある。その結果、事故が発生していない定常状態においても、事故が発生したと誤検出するおそれがある。
【０００５】
たとえば、上記の系統事故判定処理の場合、センサ部に接続される光ファイバ伝送路は、他の目的のために設置される光ファイバ伝送路と一緒に束ねられて配線される。そのため、系統事故判定処理を行なう地中線事故区間判定装置とは別のシステムに用いられる光ファイバ伝送路に対するメンテナンス等を行なう際に、誤って、地中線事故区間判定装置用の光ファイバ伝送路に接触してしまって振動や曲げを発生させたり、直接接触しなくとも別の光ファイバ伝送路に対するメンテナンスに伴い、そのメンテナンス作業に起因する振動等が地中線事故区間判定装置用の光ファイバ伝送路に伝達したりするおそれがある。すると、係る光ファイバ伝送路に対する振動や曲げにより、異常な出力がされ、誤作動するおそれがある。
【０００６】
また、仮に上記の原因により誤作動した場合でも、メンテナンス作業が終了すると、光ファイバ伝送路に対する曲げや振動もなくなり、異常な出力もなくなるので、後日検証しても、誤作動をした要因を特定することは困難となる。
【０００７】
この発明は、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止することのできる光ＣＴ応用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、誤検出を生じる原因となる光ファイバ伝送路の心線部に強い振動や極度の曲げが生じた時に光ＣＴ出力に過渡的に発生する歪み波形を検証し、２０Ｈｚ程度以下の低周波成分が多いことを特定できた。低い周波数としては、２Ｈｚや５Ｈｚといった数Ｈｚのものもあり、また、低周波成分中の高い周波数としては２５Ｈｚ等の場合もある。つまり、低周波成分の上限は、２０Ｈｚ丁度ではなく、やや高い範囲まで含む。いずれにしても、基本波成分（たとえば、５０Ｈｚ）よりは低い周波数帯の信号となる。そこで、基本波成分の大きさと、２０Ｈｚ程度以下の低周波成分の大きさとを比較し、低周波成分が含まれる割合が大きくなった場合には、誤作動防止のための所定の処理（処理自体を停止、出力を停止（安全側にロック）等）を実行するようにした。そして、具体的には、以下に示す各種の構成を採ることで実現できる。上述した目的を達成するために、本発明では、以下の（１）から（４）に記載する構成を採った。
【０００９】
（１）光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、前記所定の判定処理を実行する判定手段と、その処理手段と並列に配置され、前記光ＣＴの出力から低周波成分を抽出する低周波抽出手段と、その低周波抽出手段の出力が定常状態よりも大きいか否かを判断する判断手段と、その判断手段の結果が、定常状態よりも大きい場合に前記判定手段の判定結果を無効とする手段と、を備えて構成した。
【００１０】
判定手段は、実施形態の８７Ｇリレー，リレー要素等の系統事故判定処理部１２に対応する。判断手段は、実施形態の含有率判定部１４や低周波含有率検出部２４に対応する。無効とする手段は、実施形態では、ＡＮＤ素子１６，１８に対応する。実施形態では、いずれも判定手段と判断手段の出力を共にＡＮＤ素子に入力することで、ストレスが加わり判定手段が誤判定をするおそれがある場合でも判定手段による判定処理は行なうものの、その判定結果を出力させない（定常状態・正常状態のままとする）ようにしたが、判定処理自体を停止するようにしても良い。
【００１１】
また、光ＣＴ応用装置は、例えば、地中線等に流れる電流を測定し、地絡事故の有無（複数の光ＣＴを用いることで、事故区間の検出）等を判定する系統事故判定装置や地中線事故区間検出装置等であったり、保護リレー装置であったりする他、各種の装置により実現できる。
【００１２】
（２）前記判定手段は、前記光ＣＴの出力から抽出される基本波成分に基づき系統事故判定を行なうものであり、前記判断手段は、基本波成分に対する低周波成分の含有率を求め、その含有率に基づいて判断を行なうように構成することができる。
【００１３】
（３）前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力に基づいて判定処理を行なうものであり、前記低周波抽出手段と前記判断手段は、各光ＣＴの出力に対してそれぞれ接続され、少なくとも１つの光ＣＴの出力に接続された判断手段の出力が定常状態よりも大きいと判断した場合には、前記判定手段の判定結果を無効にするように構成することができる。
【００１４】
（４）前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力の差に基づいて判定処理を行なう電流差動リレーを含み、前記低周波抽出手段は、その複数の光ＣＴの出力の差分出力から低周波成分を抽出するものとすることもできる。このようにすると、複数の光ＣＴであっても、低周波抽出手段と、判断手段は、１組用意すれば足りるので、構成が簡易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、光ＣＴに含まれる光ファイバ伝送路に対して加わる振動や曲げなどのストレスに起因して生じる誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示している。この例では、光ＣＴ応用装置として、系統事故判定を行なう事故判定装置に適用している。図１に示すように、このシステムは、光ＣＴ１と、その光ＣＴ１の出力に基づき、系統事故の有無を判定する事故判定装置１０とを備えている。
【００１７】
光ＣＴ１は、検査対象の地中送電線９が貫通するように配置されるセンサ部２と、そのセンサ部２に接続される２本の光ファイバ伝送路（第１光ファイバ伝送路３ａ，第２光ファイバ伝送路３ｂ）と、を備える。第１光ファイバ伝送路３ａには、光サーキュレータからなる３ポートの分光素子４に接続され、その分光素子４の他のポートには、光源５と、光電変換器たる第１受光素子６ａと、が接続される。また、第２光ファイバ伝送路３ｂには、光電変換器たる第２受光素子６ｂが接続される。そして、両受光素子６ａ，６ｂの出力には、平均化処理部７が接続され、両受光素子６ａ，６ｂの出力を平均化した値（電圧値）を光ＣＴ１の出力としている。これら第１，第３受光素子６ａ，６ｂと平均化処理部７にて、光電変換器８が構成される。また、分光素子４，光源５並びに光電変換器８は、センサ部２から適宜距離離れて設置され、通常、事故判定装置１０の近傍に配置される。
【００１８】
光源５には、希土類元素添加物ファイバを半導体レーザ等の励起用光源で励起することにより生じた自然放出光がファイバ内を導波するに従い増幅する現象を利用した光源（ＡＳＥ）を使用する。また、第１，第２光ファイバ伝送路３ａ，３ｂは、単一モード光ファイバを使用する。ＡＳＥは、出力光量が大きい（数十ｍＷ）、時間的コヒーレンスが低い、空間的コヒーレンスが高いなどの特徴を有しており、光ＣＴ（電流センサ）の光源として適している。また、出力光の偏光度は小さいため、単一モードファイバからなる光ファイバ伝送路を用いた光ＣＴにおける光源として優れている。特許文献１に開示されたように、光ファイバ伝送路中（分光素子４と第１光ファイバ伝送路３ａとの間）に、偏光解消素子を介在させる構成を採るとよく、このようにすると偏光度が小さいことから偏光解消素子による無偏光化が容易となる。
【００１９】
また、分光素子４は、偏波無依存型サーキュレータから構成される。この分光素子４は、光源５から出射された光を第１光ファイバ伝送路３ａに供給し、第１光ファイバ伝送路３ａから入力される光を第１受光素子６ａに供給する。このとき、偏波無依存型サーキュレータを分光素子４として使用することにより、光の偏波状態と強度を変化させることなく各ポートから入力された光を所定のポートに出力することができる。
【００２０】
よって、この光ＣＴ１によれば、光源５から出射した光を光サーキュレータからなる分光素子４に与えると、その光は第１光ファイバ伝送路３ａへ供給される。第１光ファイバ伝送路３ａ内を伝播されてきた光は、センサ部２に入射される。
【００２１】
センサ部２は、ファラデー効果を利用することで、入射した光を検査対象の地中送電線９に流れる電流により発生する磁界の大きさに依存した光の偏波方位の回転角度を２つの光強度に変換して出射する。一方の光信号は、上記の第１光ファイバ伝送路３ａに入射され、その第１光ファイバ伝送路３ａ内を伝播され、分光素子４を介して第１受光素子６ａに入射される。他方の光信号は、第２光ファイバ伝送路３ｂに入射され、その第２光ファイバ伝送路３ｂ内を伝播され、第２受光素子６ｂに入射される。これにより、センサ部２から出射された２つの出力光（検出電流値に応じた光）は、２つの受光素子６ａ，６ｂにて光の強度に応じた電圧に変換され、それらの平均値を最終的な出力電圧とすることで、高精度な測定を行えるようにしている。
【００２２】
なお、センサ部２の具体的な構造は、たとえば特許文献１の実施形態や従来例として示された構成を適用することができるし、それ以外の構成を採ることももちろんできる。同様に、光ＣＴも、図１に示す構成や、特許文献１に開示されたものの他、各種の構成を採ることができるのはもちろんである。
【００２３】
事故判定装置１０は、光ＣＴ１の出力（検出した電流に応じた電圧）に対して、基本波抽出フィルタ１１と、系統事故判定処理部１２を直列に配置する。基本波抽出フィルタ１１は、基本波成分である５０Ｈｚ付近の周波数成分を抽出するフィルタである。
【００２４】
系統事故判定処理部１２は、基本波抽出フィルタ１１を通過した出力信号に基づき、系統事故の有無を判断するもので、基本的には、系統事故時に発生する５０Ｈｚ成分の信号の有無に基づき、判定する。よって、簡単な判定アルゴリズムとしては、閾値を設定し、基本波抽出フィルタ１１の出力がその設定した閾値と比較し、閾値以上であれば系統事故が発生と判定し、閾値未満の場合には系統事故が未発生と判定するようにすることができる。もちろん、基本波抽出フィルタ１１の出力波形に対して、特徴量抽出をし、抽出した特徴量に基づいて判定するなど、各種の判定アルゴリズムにより実現できる。
【００２５】
本実施形態の事故判定装置１０は、低周波抽出フィルタ１３を設け、光ＣＴ１の出力を、基本波抽出フィルタ１１のみでなく、低周波抽出フィルタ１３にも与えるようにする。この低周波抽出フィルタ１３は、例えば２０Ｈｚ程度、或いは２０Ｈｚ程度以下の周波数成分を抽出するフィルタである。光ファイバ伝送路３ａ，３ｂに振動や許容曲げ半径以下となる極度の曲げ等のストレスが加わると、光ＣＴ１からは、２０Ｈｚ程度（例えば、５〜３０Ｈｚ）の信号が検出電流の信号に重畳されて出力される。そこで、低周波抽出フィルタ１３は、この光ファイバ伝送路にストレスが加わったときに発生する２０Ｈｚ程度の周波数成分を抽出し、基本波である５０Ｈｚの周波成分は抽出しないようなフィルタ特性を備えたものとした。なお、この低周波抽出フィルタ１３は、５０Ｈｚの周波成分を遮断するようなフィルタ特性が好ましいが、フィルタの性能等から５０Ｈｚの周波成分が通過してしまっても良いし、また、基本波が５０Ｈｚとしても、定常状態のときの光ＣＴ１の出力は、５０Ｈｚちょうどではなく、一定のばらつきの範囲内となることがあり、その場合には仮に低周波抽出フィルタ１３が５０Ｈｚを遮断するとしても、上記のばらつきの範囲内の周波数成分が低周波抽出フィルタ１３で抽出されることがある。但しいずれの場合も、フィルタ特性（ゲイン）の関係から、５０Ｈｚの周波成分は、基本波抽出フィルタ１１の出力が大きく（低周波抽出フィルタ１３の出力は小さく）なる。
【００２６】
また、この２０Ｈｚ程度の周波数成分は、基本波抽出フィルタ１１を通過するが、２０Ｈｚ程度の低周波成分については、低周波抽出フィルタ１３の出力が大きく（基本波抽出フィルタ１１の出力は小さく）なる。
【００２７】
また、低周波抽出フィルタ１３は、アナログフィルタとデジタルフィルタのいずれでも構成することはできる。但し、今回検出対象となる光ファイバ伝送路へのストレスは、一時的に加わるもので、その後は正常状態に戻ることから、応答性が良く、対となる基本波抽出フィルタと同等の過渡応答であるのが好ましい。
【００２８】
更に、本実施形態では、低周波抽出フィルタ１３の後段に、含有率判定部１４を設けた。この含有率判定部１４は、低周波抽出フィルタ１３の出力と、基本波抽出フィルタ１１の出力を受け付け、基本波抽出フィルタ１１の出力中に占める低周波抽出フィルタ１３の出力の割合（低周波抽出フィルタ出力／基本波抽出フィルタ出力）を求め、求めた値が閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超える場合（低周波抽出フィルタ１３の出力（低周波成分）が多い）には、異常検出信号（Ｈｉｇｈ）を出力する。
【００２９】
含有率判定部１４の出力は、ＮＯＴ素子１５を介して反転され、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子に入力される。また、ＡＮＤ素子１６の他方の入力端子には、系統事故判定処理部１２の出力（事故時：Ｈｉｇｈ）が入力される。
【００３０】
これにより、光ファイバ伝送路に振動・極度の曲げ等のストレスが加わっていない定常状態では、低周波抽出フィルタ１３の出力は小さくなるので、含有率判定部１４の出力はＬｏｗとなり、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子はＨｉｇｈとなる。よって、ＡＮＤ素子１６の出力は、系統事故判定処理部１２の出力、つまり、系統事故がない場合にはＬｏｗで系統事故発生時はＨｉｇｈとなる。よって、このＡＮＤ素子１６の出力に基づいて、図外の保護システムは系統事故時の所定の処理を実行することになる。
【００３１】
一方、光ファイバ伝送路に振動・極度の曲げ等のストレスが加わった場合には、低周波抽出フィルタ１３の出力が大きくなり、その量が一定量を超えると、含有率判定部１４の出力がＨｉｇｈ（異常検出）となり、ＡＮＤ素子１６の一方の入力端子はＬｏｗとなる。よって、通常、このようにストレス学割った場合には、基本波抽出フィルタ１１の出力も一定量を超え、系統事故判定処理部１２は系統事故有りとの誤判定をする（ＡＮＤ素子１６の他方の入力がＨｉｇｈ）となるが、ＡＮＤ素子１６の出力はＬｏｗを保持し、誤判定に基づいて図外の保護システムが系統事故時の所定の処理を実行することを抑制することができる。
【００３２】
図２は、本発明の別の実施形態を示している。本実施形態では、各抽出フィルタをデジタルフィルタで実現した例を示している。この図２では、光ＣＴ１は、センサ部２と、２本の光ファイバ伝送路３ａ，３ｂと、光電変換器８と、を概略で図示しているが、図１と同様に、他の光学素子・部品も実装される。
【００３３】
事故判定装置１０は、図１に示す実施形態の基本波抽出フィルタ１１が、５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ１１ａと９０°積演算部１１ｂと、から構成され、系統事故判定処理部１２は、電流差動リレー（８７Ｇリレー）により実現される。よく知られているように電流差動リレーは、入力される２つの値の差が、基準値以上の場合にＯＮになるものである。従って、図示省略するが、少なくとも１つの別の光ＣＴの出力を受ける系統（基本波抽出フィルタ１１）が存在し、その系統の基本波抽出フィルタ１１の出力も８７Ｇリレーの別の入力端子から供給される。
【００３４】
５０Ｈｚ抽出フィルタ１１ａのフィルタ特性は、例えば図３に示す“５０Ｈｚ ＤＦ”のようになり、５０Ｈｚ付近でピークとなり、０Ｈｚ（直流成分）のゲインは０，つまり、遮断されることになる。また、９０°積演算部１１ｂにおける演算処理は、電気角９０゜ごとのデータを二乗して２点加算する処理を行なうもので、これにより振幅値が求まる。なお、電流差動リレーを用いた系統事故判定処理については、後述する。
【００３５】
一方、光ＣＴ１の出力波形に含まれる低周波成分を抽出し、その抽出した成分が所定含有率以上になった際に系統事故判定処理部１２（８７Ｇリレー）の出力をロックするための低周波ロック部２０は、加算フィルタ２１と、積分フィルタ２２と、積演算処理部２３と、低周波含有率検出部２４と、ロック判定タイマ２５と、を直列接続して構成される。両フィルタ２１，２２は、ともにデジタルフィルタにより実現される。また、光ＣＴ１の出力は、図示省略するＡ／Ｄ変換器によって所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換され、そのデジタル値がサンプリング順にデータメモリに格納される。そこで、各フィルタは、そのデータメモリに格納された所定のデータを読み出し、演算処理することでフィルタリング処理をすることになる。また、各処理部で算出された算出結果も、時系列順に別途メモリに格納される。
【００３６】
加算フィルタ２１は、Ｋ＝６のフィルタ、すなわち、現在の値と６個前の値を加算する処理を実行する。これにより、光ＣＴ１の現在（ｎ番目）の出力値がＡｎとすると、加算フィルタ２１の出力Ｂｎは、
Ｂｎ＝Ａｎ＋Ａ（ｎ−６）
により求められる。
【００３７】
積分フィルタ２２は、Ｋ＝５のフィルタ、すなわち、現在の値と、過去５回分のデータを加算する処理を実行する。これにより、積分フィルタ２２の出力Ｃｎは、
Ｃｎ＝Ｂｎ＋Ｂ（ｎ−１）＋Ｂ（ｎ−２）＋Ｂ（ｎ−３）＋Ｂ（ｎ−４）＋Ｂ（ｎ−５）
により求められる。
【００３８】
この直列接続した２つのフィルタ２１，２２により、図１に示す低周波抽出フィルタ１３のように、低周波成分（直流成分を含む）を抽出し、５０Ｈｚ程度の周波成分を遮断（抑制）するフィルタを構成することができる。そして、この２つのフィルタ全体でのフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”は、図３に示すように、０Ｈｚ（直流成分）付近でピークとなり、５０Ｈｚのゲインは０，つまり、遮断されることになる。
【００３９】
さらに、この積分フィルタ２２の後段に接続する積演算処理部２３は、積分フィルタ２２の出力Ｃｎを、下記式に代入してＤｎを算出するものである。
【００４０】
Ｄｎ＝ルート（Ｃｎ＊Ｃｎ−Ｃ（ｎ−３）＊Ｃ（ｎ−３））
つまり、この積演算は、９０°積演算処理であり、積分フィルタ２２から出力される信号の振幅が求められる。このように、積演算処理部２３を５０Ｈｚ成分検出用の積演算と同じアルゴリズムを用いて構成したのは、次段の低周波含有率検出部２４にて、過渡応答中の５０Ｈｚ成分と低周波成分との比を求めるため、同じアルゴリズムで用いた振幅を用いて演算することでその比を、精度良く求めることができるようにしたためである。
【００４１】
低周波含有率検出部２４と、ロック判定タイマ２５とが、図１に示す含有率判定部１４に対応する。低周囲含有率検出部２４は、９０°積演算処理部１１ｂから与えられる５０Ｈｚ成分と、積演算処理部２３から与えられる低周波成分との比を求め、その求めた比に対して閾値処理をするものである。ここで、本実施形態では、図３に示すように、５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ１１ａのフィルタ特性“５０Ｈｚ ＤＦ”と、低周波抽出デジタルフィルタ（加算フィルタ２１＋積分フィルタ２２）のフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”とは、それぞれのピークのゲインが“６．６９２１”と“１２”というように異なるため、そのまま単純に比を求めることはできない。そこで、本実施形態では、ピークの低い５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタのフィルタ特性に対して、ピークの比の逆数である“１２／６．６９２１”を掛けて補正をし、その補正した値と、低周波抽出フィルタの出力との比を求めるようにした。
【００４２】
具体的には、
“ＤＣ ＤＦゲイン”／“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”
を求める。すると、この比の周波数特性は、図４に示すようになる。つまり、５０Ｈｚの場合、図３に示すフィルタ特性“ＤＣ ＤＦ”から低周波抽出フィルタの出力（ＤＣ ＤＦゲイン）は“０”となので、上記の比も“０”となる。そして、５０Ｈｚ周辺では０に近い値をとり、周波数が低くなると、低周波抽出フィルタの出力（ＤＣ ＤＦゲイン）が大きくなるとともに、“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”が小さくなることから指数関数的に増加する。
【００４３】
そして、本実施形態では、低周波成分の含有率である“ＤＣ ＤＦゲイン”／“５０Ｈｚ ＤＦ×（１２／６．６９２１）”の比較基準となる閾値を０．５とした。これにより、
低周波成分／５０Ｈｚ成分（補正後）＞０．５
となると、低周波成分である３０Ｈｚ以下の信号が含まれる（含有率が高くなる）といえる。よって、低周波含有率検出部２４は、求めた比が０．５を超えると、異常信号を出力する（ＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる）。
【００４４】
ロック判定タイマ２５は、低周波含有率検出部２４の出力を監視し、一定時間（たとえば、２０ｍｓ）異常信号が継続して出力されている場合に、検出すべき光ファイバ伝送路への振動・曲げなどが発生していると判断してロック（出力をＨｉｇｈ）する。これにより、ＡＮＤ素子１８の一方の入力端子がＬｏｗとなり、電流差動リレー（８７Ｇリレー）１２の出力の如何に関わらずＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗのままとする。そして、一旦ロックがかかると、その状態を一定時間（たとえば１秒）保持した後、ロックを解除する（出力をＬｏｗにする）。これより、たとえば、算出した含有率が閾値付近の場合でも、頻繁にＯＮ／ＯＦＦが切り替わるのを防止し、安定して動作するようにする。
【００４５】
図５、図６は、上述した図２に示す実施形態の装置における実験結果を示すグラフである。各グラフでは、光ＣＴ（光電流センサ）の出力と、５０Ｈｚ成分検出量（５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタの出力）と、低周波抑制検出量（低周波抽出デジタルフィルタの出力）と、をそれぞれ測定した。図５は、通常の系統事故発生時の検出波形である。光ＣＴの出力は、一定の振幅できれいな波形となり、それに重畳された５０Ｈｚ成分は多く重畳され、低周波成分は少ない結果となる。この図から判断すると、たとえば、５０Ｈｚ成分の出力に対し、４Ｖ程度に閾値を設定することで、系統事故の発生の有無を判別できる。
【００４６】
図６は、系統事故は発生せず、光ファイバ伝送路に対して振動や曲げなどのストレスが加わった場合の検出波形である。縦軸の電圧のレンジが図５と異なるため、光ＣＴの出力が大きく振動しているのみにも見えるが、実際には、図５と同様に適当な振幅の振動波形の状態で大きく脈動する。また、５０Ｈｚ成分検出量もその絶対量は大きいので、そのままでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故発生となる。図６に示すように、５０Ｈｚ成分検出量に比べて、低周波抑制検出量が非常に大きな値をとり、低周波成分の含有率も大きくなると言う現象が確認できる。そして、図５の例では、低周波成分の含有率は小さくなる。よって、上述したように、低周波成分の含有率に基づいて、異常の有無を判定できることが確認できた。
【００４７】
そして、図５のケースでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故あり（Ｈｉｇｈ）となり、低周波ロック部２０の出力はＬｏｗであるので、ＡＮＤ素子１８の出力は、Ｈｉｇｈとなり、系統事故発生時の処理が実行された。これに対し、図６のケースでは、系統事故判定処理部１２の判定結果は、事故あり（Ｈｉｇｈ）と誤判定をしてしまうが、低周波ロック部２０の出力はＨｉｇｈとなるので、最終的なＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗとなるので、誤って系統事故発生時の処理は実行されるのを抑制できた。
【００４８】
図７は、本発明の別の実施形態を示している。この例では、複数（図では２個）の光ＣＴ１の出力に基づいてリレー要素１２にて判定処理を行なう装置を示している。このリレー要素１２は、判定する処理の内容によって適宜のものが選択される。また、図７では、図２と同様に光ＣＴ１を、センサ部２と、２つの光ファイバ伝送路３ａ，３ｂと、光電変換器８のみ図示しているが、図１等に示すように、他の光学素子・部品を備えている。また、複数の光ＣＴ１の出力に基づいて判定処理を行なう装置側では、リレー要素１２を代表して記載しているが、その判定内容に応じて、他の部品（フィルタ等）を適宜位置に配置することもある。
【００４９】
図示するように、低周波ロック部２０は、光ＣＴ１の数だけ用意し、それぞれに接続する。そして、複数の低周波ロック部２０の出力をＯＲ素子２６の入力端子に接続し、そのＯＲ素子２６の出力をＡＮＤ素子１８の一方の入力端子に反転入力させる。これにより、少なくとも１つの光ＣＴ１の光ファイバ伝送路に対して振動や極端な曲げ等のストレスが加わった場合、対応する低周波ロック部２０の質力がＨｉｇｈになるので、ＯＲ素子２６の主力もＨｉｇｈとなり、反転されてＡＮＤ素子１８へＬｏｗが入力される。よって、係るストレスが原因でリレー要素１２が誤動作しても、ＡＮＤ素子１８の出力はＬｏｗとなるので、外部への影響を抑止できる。
【００５０】
図８は、さらに別の実施形態を示している。本実施形態では、系統事故の発生箇所（故障区間）を検出するもので、図２に示す実施形態を基本とするものである。つまり、地中線などの監視対象の適宜位置に、一定の距離をおいて２つの光ＣＴ１のセンサ部２をそれぞれ装着する。地中線が地絡事故等を発生していない場合には、地中線を流れる電流の大きさにさほど差はないが、２つのセンサ部の間で地絡事故を発生している場合には、事故点より上流側は電流が流れるが、事故点より下流側は電流が流れないこともあり、両光ＣＴの出力は大きく異なる。そこで、光ＣＴの出力が大きく相違しているか、否かにより、事故の発生の有無を判定することができ、そのため、電流差動リレー要素（８７Ｇリレー）１２ｃを用いる。
【００５１】
より具体的には、２つの光ＣＴ１の出力を、差動電流算出部１２ａに与え、両者の差分を算出し、その算出結果を電流差動リレー要素１２ｃに与える。電流差動リレー要素１２ｃは、差動電流算出部１２ａの出力が設定値より大きい場合に、ＯＮ（地絡事故等が発生したと判断）する。そして、この比較基準の設定値は、固定値としても良いが、本実施形態では、抑制電流算出部１２ｂの出力により変動するようにしている。抑制電流算出部１２ｂは、２つの光ＣＴ１の出力（スカラ量）を加算するもので、その加算した出力のＸ％を設定値とする。このように抑制電流算出部１２ｂを設けると、電流値が大きくなるほど許容誤差の範囲内は大きくなる。これらの基本的な構成、動作原理は、従来と同様である。
【００５２】
そして、低周波ロック部２０に入力端子には差動電流検出部１２ａの出力から分岐して接続している。この構成によれば、少なくとも１つの光ＣＴの光ファイバ伝送路に対して振動や極度の曲げ等のストレスが加わった場合、その影響（低周波成分の信号への重畳）は差動電流検出部１２ａの出力に現れるので、低周波ロック部２０は一つですむので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示す図である。
【図２】光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの別の例を示す図である。
【図３】デジタルフィルタのフィルタ特性を示すグラフである。
【図４】基本波成分に対する低周波成分の含有率の周波数特性を示すグラフである。
【図５】実験結果（通常の事故時）を示すグラフである。
【図６】実験結果（光ファイバ伝送路に対して振動・極度の曲げ等を加えたとき）を示すグラフである。
【図７】複数の光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの一例を示す図である。
【図８】複数の光ＣＴ及び光ＣＴ応用装置を含むシステムの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 光ＣＴ
２ センサ部
３ａ 第１光ファイバ伝送路
３ｂ 第２光ファイバ伝送路
１０ 事故判定装置
１１ 基本波抽出フィルタ
１１ａ ５０Ｈｚ抽出デジタルフィルタ
１１ｂ ９０°積演算部
１２ 系統事故判定処理部
１３ 低周波抽出フィルタ
１４ 含有率判定部
１６，１８ ＡＮＤ素子
２０ 低周波ロック部
２１ 加算フィルタ
２２ 積分フィルタ
２３ 積演算処理部
２４ 低周波含有率検出部
２５ ロック判定タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、
前記所定の判定処理を実行する判定手段と、
その処理手段と並列に配置され、前記光ＣＴの出力から低周波成分を抽出する低周波抽出手段と、
その低周波抽出手段の出力が定常状態よりも大きいか否かを判断する判断手段と、
その判断手段の結果が、定常状態よりも大きい場合に前記判定手段の判定結果を無効とする手段と、を備えた光ＣＴ応用装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記光ＣＴの出力から抽出される基本波成分に基づき系統事故判定を行なうものであり、
前記判断手段は、基本波成分に対する低周波成分の含有率を求め、その含有率に基づいて判断を行なうように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ＣＴ応用装置。
【請求項３】
前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力に基づいて判定処理を行なうものであり、
前記低周波抽出手段と前記判断手段は、各光ＣＴの出力に対してそれぞれ接続され、少なくとも１つの光ＣＴの出力に接続された判断手段の出力が定常状態よりも大きいと判断した場合には、前記判定手段の判定結果を無効にするように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＴ応用装置。
【請求項４】
前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力の差に基づいて判定処理を行なう電流差動リレーを含み、
前記低周波抽出手段は、その複数の光ＣＴの出力の差分出力から低周波成分を抽出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＴ応用装置。
【請求項１】
光ＣＴの出力に基づき、所定の判定処理を実行する光ＣＴ応用装置であって、
前記所定の判定処理を実行する判定手段と、
その処理手段と並列に配置され、前記光ＣＴの出力から低周波成分を抽出する低周波抽出手段と、
その低周波抽出手段の出力が定常状態よりも大きいか否かを判断する判断手段と、
その判断手段の結果が、定常状態よりも大きい場合に前記判定手段の判定結果を無効とする手段と、を備えた光ＣＴ応用装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記光ＣＴの出力から抽出される基本波成分に基づき系統事故判定を行なうものであり、
前記判断手段は、基本波成分に対する低周波成分の含有率を求め、その含有率に基づいて判断を行なうように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ＣＴ応用装置。
【請求項３】
前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力に基づいて判定処理を行なうものであり、
前記低周波抽出手段と前記判断手段は、各光ＣＴの出力に対してそれぞれ接続され、少なくとも１つの光ＣＴの出力に接続された判断手段の出力が定常状態よりも大きいと判断した場合には、前記判定手段の判定結果を無効にするように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＴ応用装置。
【請求項４】
前記判定手段は、複数の光ＣＴの出力の差に基づいて判定処理を行なう電流差動リレーを含み、
前記低周波抽出手段は、その複数の光ＣＴの出力の差分出力から低周波成分を抽出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＴ応用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１２８２０８（Ｐ２００９−１２８２０８Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０４１３２（Ｐ２００７−３０４１３２）
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００２８４２）株式会社高岳製作所 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００２８４２）株式会社高岳製作所 (72)
【Ｆターム（参考）】
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