과전류 보호계전기용 광섬유 전류센서

Fiber-Optic Current Transformer for the Over Current Protection Relay

과전류 보호계전기에 사용할 목적으로 광섬유를 센서헤드로 사용하는 광 전류센서를 구성하였다. 전류측정의 원리는 도체 주변에 감겨진 광섬유 코일을 따라 광신호의 선형편광축이 자기장에 의하여 회전하는 정도를 측정하여 이로부터 전류의 값을 산출하는 편광측정 방법이 사용되었다. 센서코일은 $10/125{\mu}m$ 규격의 일반 통신용 광섬유를 미터당 20회전 이상 비틀어 제작하여 온도나 진동 등의 환경적 영향을 최소화하였다. 코일의 한쪽 끝은 Faraday Rotator Mirror를 장착한 반사형으로 설계하여 계통을 해체하지 않은 상태에서도 센서의 탈 부착이 가능하고 코일의 회전수에 따라 센서의 민감도 조절이 용이하며 폐회로형 구조이므로 인근 신호원에 의한 간섭을 차단할 수 있다. 편광 빛가르개 등을 이용한 광학 신호처리부를 구성하고 표준 전류원을 이용한 전류측정 실험을 수행한 결과로 이론적인 해석과 동일한 형태의 출력을 얻을 수 있었다. 본 논문에서는 구성한 광 전류센서의 이론적 모델을 기술하고 전류측정 실험의 결과와 이론치에 대하여 비교 분석한다.

A robust, accurate, broad-band, alternating current sensor using fiber-optics is being developed as a part of optical over current protection relay system. The sensor uses the Faraday effect in optical fiber and polarimetric measurements tc sense electrical current. The current sensing coil consists of a length of twisted optical fiber and Faraday rotator mirror to suppress the linear birefringence effect. Due to its single-ended closed path structure, it can not only be easily installed to the target with great isolation from other fields in the vicinity, but the sensitivity can be increased by using multiple turns. This paper reports on the theoretical backgrounds of the sensor design and the preliminary experimental results.