(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランス中性点を流れる高直流電流を含む潜在的に有害な電磁信号と、主要な電力周波数の高調波とを検知する検知システムであって、
前記検知システムは、
送電網上の１つ以上の接続ポイントと接続した１つ以上の電気信号線に電気的に接続された複数の検知部品と、
それぞれの閾値検知部が、前記複数の検知部品から選ばれた１つの検知部品から入ってくる信号を、閾値を有する所定の信号と比較する、複数の閾値検知部と、
前記複数の閾値検知部のそれぞれからの出力を受信する制御部であって、検知した閾値を超える高調波信号または直流電流信号からなる指示を前記複数の閾値検知部のうちの少なくとも１つから受信することにより、少なくとも１つの外部スイッチ部品を作動するように構成された制御部と、
少なくとも前記複数の閾値検知部および前記制御部を収納する内体積部を有すると共に前記内体積部を電磁干渉からシールドするように構成されているシールド筐体と、
前記シールド筐体の周囲に配置され、前記シールド筐体の外部から前記内体積部内まで延びている前記電気信号線に接続され、高周波数で高電力の電磁信号が前記シールド筐体内に入ってくるのを防ぐ複数のフィルタと
を有することを特徴とする検知システム。
【請求項２】
前記複数の検知部品は、
高調波アナライザと、
前記トランス中性点とアースの間に電気的に接続された分路抵抗と、
前記トランス中性点とアースの間に接続された接地線に接続されたホール効果電流センサと、
電磁界検知器と、
から構成される検知器のグループから選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。  
【請求項３】
前記高調波アナライザは、前記シールド筐体内に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
【請求項４】
前記分路抵抗は、前記シールド筐体の外部に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
【請求項５】
前記ホール効果電流センサは、前記シールド筐体の外部に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
【請求項６】
前記電磁界検知器は、前記シールド筐体の外部に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
【請求項７】
前記外部スイッチ部品は前記トランス中性点と接地接続の間に接続されたノーマルクローズスイッチからなり、
前記制御部は、前記ノーマルクローズスイッチを開くように構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
【請求項８】
前記外部スイッチ部品はノーマルクローズスイッチからなり、
前記制御部は、前記複数の閾値検知部のいずれかから、閾値を超える高調波信号または直流電流信号が前記トランス中性点上で検知されたことを示す信号を受けると、前記ノーマルクローズスイッチを開くように構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
【請求項９】
前記複数の閾値検知部の少なくとも１つから受信した前記指示は、その閾値検知部に関連付けられた閾値を超える検知した高調波信号、直流電流信号、または、電磁パルス信号を表す
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
【請求項１０】
前記閾値検知部それぞれは、異なる関連付け閾値を有している
ことを特徴とする請求項９に記載の検知システム。
【請求項１１】
前記異なる関連付け閾値それぞれは、調整可能である
ことを特徴とする請求項１０に記載の検知システム。
【請求項１２】
前記制御部に電気的に接続され、前記シールド筐体から離れた検知システムのオペレータから指示を受ける制御入力部を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
【請求項１３】
前記制御部は、品質を下げる有害なイベントにおいて想定通りに前記検知システムが動作することを確認するように構成された１つ以上の自己テスト手順を実行するように構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
【請求項１４】
前記１つ以上の自己テスト手順は、
前記トランスにおいて、電力システム周波数とは異なる周波数を有する交流信号を印加すること、
高調波アナライザにおける高調波アナライザに付随する閾値検知部によって定義され振幅の範囲を定める所定の閾値を超える振幅を有する高調波信号を印加すること、
直流電圧信号を前記トランス中性点に印加し、前記トランス中性点を流れる直流電流をシミュレーションすること、
閾値検知部によって定義され振幅の範囲を定める所定の閾値を超える振幅を有する電磁気検知器信号を印加することから構成される手順のグループから選択される
ことを特徴とする請求項１３に記載の検知システム。
【請求項１５】
請求項１に記載された検知システム内で実施可能な自己テスト方法であって、
前記検知システムは前記トランス中性点とアースとの間に電気的に接続された直流電流ブロッキング部品を有し、
前記直流電流ブロッキング部品は抵抗およびコンデンサの少なくとも１つを有し、
前記検知システムは、
トランスにおいて電力システム周波数とは異なる周波数を有する交流電流信号を印加し、
前記交流電流信号の既知の振幅と直流電流ブロッキング部品を通る電流の測定値に基づいて、直流電流ブロッキング部品のインピーダンスの機能と大きさを測定し、
前記直流電流ブロッキング部品のインピーダンスの大きさを予測値と比較して、前記直流電流ブロッキング部品が正確に動作しているかどうかを決定し、
高調波アナライザに付随する閾値検知部によって定義され振幅の範囲を定める所定の閾値を超える振幅を有する高調波信号を電力線信号に印加し、
前記高調波アナライザにおける前記高調波信号を分析して、前記高調波アナライザが前記高調波信号の存在を検知したかどうかを判定し、
直流電圧信号を前記トランス中性点に印加して、前記トランス中性点とアースの間に流れている直流電流をシミュレーションし、
閾値検知部によって定義され振幅の範囲を定める所定の閾値を超える振幅を有する電磁気検知器信号を印加する
ことを特徴とする自己テスト方法。
【請求項１６】
さらに、前記交流電流信号、前記高調波信号、前記直流電圧信号、および、前記電磁気検知器信号のうちの１つ以上の検知に応じて、前記制御部において前記少なくとも１つの外部スイッチ部品を作動させる制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の自己テスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として、米国を除くすべての指定国に対する出願人を米国企業であるエンプリマス社の名で、また、米国を指定国とする場合のみの出願人をフレデリック・アール．・ファックスボグ、ウォレス・イェンセン、テレンス・アール．・ノエ、クレイグ・エイド、デイビッド・ブレイク・ジャクソン、グレッグ・フックス、ゲール・ノードリングの名で、２０１１年７月２０日に出願された。
【０００２】
（関連出願への参照）
本出願は、２０１０年７月２０日に出願された米国の仮特許出願で「Geomagnetic Storm Sensor for Protecting Electrical Systems」というタイトルの第61/366,081号に基づく優先権を主張する。そして、その仮特許出願は、参照によって本出願に完全に取り入れられる。
【０００３】
（技術分野）
本発明は、一般に、高電圧トランス（変圧器）防護システムに関し、特に、高電圧トランス、電力装置、電子機器およびコンピュータ・システムを保護するために用いられる制御システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
電気機器、特に交流電流を使用して動作する電気機器は、入力信号や状況の変化の影響を受けやすい。一般的な構成では、米国内の交流装置は、所定の大きさ（例えば、北米内では１２０ボルト、ヨーロッパ内では２４０ボルト）を有する６０Ｈｚ（または、ヨーロッパ内では５０Ｈｚ）の電力線源を受けることを要求する。これらの電源は若干異なっているかもしれないが、特定の電流によって使用するように製造された装置は、一般に、受信した電力信号におけるわずかな変化を扱うことができる。
【０００５】
場合によっては、電力信号は、外部の状況や高調波（基本波以外の正弦波）によって大きく変化する可能性がある。電力信号上に高調波や準直流電流（擬似直流電流）を引き起こす可能性がある外部の状況とは、地磁気嵐や電気機器の影響を含む。そのようなイベントは、電力信号の入力電圧と入力電流（およびその結果として生じる電力）が劇的に変化する原因になり、そして、その電力信号を受けている電気機器に損害を引き起こす可能性の原因になる。地磁気嵐や、高高度電磁パルス（ＨＥＭＰ）に付随するＥ３パルスは、高電圧電力の発生、伝達および分配のシステム部品（すなわち電力搬送線と電力トランス）において、直流電流や、ＧＩＣ（Geomagnetic Induced Currents：地磁気誘導電流）と呼ばれる準直流電流を、誘導する可能性がある。これらの直流電流は、特に古いかメンテナンス不足のトランスにおいて、そのようなトランスの過度の反応電力の損失、加熱、損害、故障を引き起こす可能性がある電力トランスのコアで、半周期飽和を引き起こす可能性がある。さらに、半周期飽和は、一次周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の高調波の生成を引き起こす可能性がある。この高調波の成分は、電力システムのリレー（中継装置）を起動する原因になる可能性がある。それにより、必須の補償部品が分離されてしまうことがある。これにより、その後、送電網の局所部分や広域部分の崩壊が起こってしまうことがある。
【０００６】
およそ過去２０年の間、電力システムにおいてＧＩＣやＨＥＭＰ（Ｅ３）によって誘導される電流を減らすためのいくつかのアプローチが、提案された。これらの解決は、一般に、２，３の形式のうちの１つをとる。解決の第１の種類では、容量回路を使い、交流電流接地経路と誘導直流電流のためのブロックとを同時に提供する。これらの解決は、一般に、通常の設置されたトランス接続と容量回路を介した接地との間におけるスイッチングを可能にする一組のスイッチを含む。これらの解決では、トランス中性点への意図しない開接地接続を考慮する必要があるか、あるいは、接地故障状況を処理するための高価な電子機器を必要とする可能性がある。これらの容量回路を用いた解決は、電流の操作上のパラメータと比較して、電力システムのリレー装置の再調整を必要とするかもしれない。
【０００７】
解決の第２の種類は、一般に、活性要素の連続使用を含み、トランス中性点を流れる直流電流や準直流電流から接地接続までの潜在的に有害なＧＩＣイベントを減らす。任意の故障がこれらのシステムを不信頼にしてしまうので、これらの解決は、一般に、高価な電力装置を必要とし、そして、絶えず動作中である。さらに、この解決が電力システム内で最初に取り入れられるとき、多くのリレー／ブレーカはそれらのセッティングの再調整を必要とする。
【０００８】
解決の第３の種類は、一般に、抵抗アプローチを使用する。抵抗アプローチにおいて、固定価値抵抗が用いられ、トランスの接地接続に対する中性点を流れる直流電流を連続的に減らす。しかし、これらのアプローチにおいて、抵抗は、一般に、高い抵抗値を有していなければならず、また、直流電流や準直流電流を、減らすだけで、除くわけではない。さらに、これらの解決の種類の設置の間、電力システムのリレー装置の再調整が必要となるかもしれない。このように、電力供給システムに適合し、信頼性があって低コストの防護回路を提供する解決法は存在しない。さらにまた、充分な現場メンテナンスを必要としないそのような防護システムを制御するための信頼性があってテスト可能なシステムは存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電力システムにおいてＧＩＣやＥ３によって誘導された電流を減らしたりブロックしたりするためのいくつかのアプローチが提案されている。しかし、これらのシステムで、起こりえるさまざまなタイプの潜在的に有害な事象に取り組むための包括的な解決法を提供するものはない。特に、まずＧＩＣやＥ３イベントの存在を検知し、それから直流電流ブロッキングデバイスを切り換えて高電圧トランスを保護する検知制御システムを用いるという既知のアプローチがなかった。
これらの理由および他の理由から、改善が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下の開示にしたがって、上記の問題や他の問題は解決される。
【００１１】
第１の実施形態では、電気防護回路を有する検知制御システムが、開示される。システムは、複数の検知部品を含む。複数の検知部品は、トランス電力線やＥＭＰとＩＥＭＩの環境イベントにおける有害な高調波と直流電流や準直流電流を検知する。これらの検知部品は、高調波アナライザ、トランス中性点とアースの間に電気的に接続された分路抵抗、トランス中性点とアースの間に電気的に接続されたホール効果電流センサ、および、シールド筐体に対して外部に配置される電磁界検知器を含むが、それらに限定されない。そのシステムは、さらに、複数の閾値検知部を含む。複数の閾値検知部は、検知部品からの信号を、調整可能な所定の信号と比較する。そして、閾値検知部は、検知部品からの信号が所定の信号値を上回るとき、制御部（コントローラ）に信号指示を出力する。制御部は、また、シールド筐体内に配置され、複数の閾値検知部の少なくとも１台から信号指示を受け取ると、外部防護回路内でノーマルクローズスイッチ（通常閉じているスイッチ）を開く。制御部は、さらに、制御入力部を含む。制御入力部は、シールド筐体から離れた電力システム・オペレータから指示を受ける。制御部は、さらに、１つ以上の自己テスト手順を実行する。自己テスト手順では、潜在的に有害な信号をシミュレーションし、システムが正常に機能しているかどうかを判定する。いくつかの実施形態において、制御部は、シールド筐体（例えば、制御システム）から離れた電力システム・オペレータからの信号の受信に応じて、ノーマルクローズスイッチを開く。システムは、電気的部品を電磁パルス（ＥＭＰ）やＩＥＭＩから保護するように構成されたシールド筐体を含んでいてもよい。そのようなオプションの構成では、フィルタはシールド筐体の内部の周囲に沿って配置される。そして、フィルタは、高周波で強力な電磁気の信号がシールド筐体内に入って潜在的に電気的部品に損害を与えるのを防ぐ。
【００１２】
第２の実施形態では、電気防護回路を有する検知制御システムが、開示される。システムは、シールド筐体を含む。シールド筐体は、電気的部品を電磁パルス（ＥＭＰ）やＩＥＭＩから保護する。フィルタはシールド筐体の内部の周囲に沿って配置される。そして、フィルタは、高周波で強力な電磁気の信号がシールド筐体内に入って潜在的に電気的部品に損害を与えるのを防ぐ。システムは、さらに、シールド筐体内に配置された少なくとも１つの高調波アナライザを含む。高調波アナライザは、トランス電力線における有害な高調波を検知する。システムは、さらに、少なくとも１台の閾値検知部を含む。閾値検知部は、高調波アナライザからの信号を、調整可能な所定の信号と比較する。閾値検知部は、高調波アナライザからの信号が所定の信号値を上回るとき、制御部に信号指示を出力する。制御部は、また、シールド筐体内に配置され、複数の閾値検知部の少なくとも１台から信号指示を受け取ると、すぐに、外部防護回路内でノーマルクローズスイッチを開く。制御部は、さらに、制御入力部を含む。制御入力部は、シールド筐体から離れた電力システム・オペレータから指示を受ける。
【００１３】
第３の実施形態では、トランス内における電力高調波を検知する方法が開示される。その方法は、シールド筐体内で電力線信号を受信することと、その電力線信号に基づく総高調波歪値を生成することを含む。その方法は、さらに、総高調波歪値を閾値検知部内の予めセットされた閾値と比較することと、総高調波歪値が所定の値を上回ったことを検知すると、すぐに、スイッチ制御出力を生成することをさらに含む。そして、スイッチ制御出力は、トランス中性点と接地接続の間に位置するノーマルクローズスイッチを開く。
【００１４】
さらなる実施形態では、検知制御システムを自己テストする方法が開示される。その方法は、トランスにおいて電力システム周波数とは異なる周波数を有する交流信号を印加すること、交流テスト信号の既知の振幅と直流電流ブロッキング部品による電流測定値に基づいて、直流電流ブロッキング部品のブロッキング特性（例えば、インピーダンス）の機能と大きさを測定すること、を含む。その方法は、さらに、直流電流ブロッキング部品のブロッキング特性の大きさを予測値と比較して、直流電流ブロッキング部品の正確な動作を決定することを含む。その方法は、さらに、高調波のテスト信号を電力線信号に印加することを含む。そして、高調波信号は、高調波アナライザに付随する閾値検知部によって定義された所定の閾値を超える振幅を有する。そして、閾値は振幅の範囲を定める。その方法は、さらに、高調波アナライザにおける高調波のテスト信号を分析し、高調波アナライザが高調波のテスト信号の存在を検知したかどうかを判定することを含む。その方法は、また、直流電圧信号をトランス中性点に印加し、トランス中性点とアースの間に流れている直流電流をシミュレーションすること、電磁気の検知器（ＥＭ）信号を印加すること、を含む。ＥＭ信号は、閾値検知部によって定義された所定の閾値を超える振幅を有する。閾値は、振幅の範囲を定める。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】高電圧トランス環境の実施形態に接続された検知制御電子機器の概略正面図である。
【図２】本発明の制御システムの外部の電気防護回路の実施形態を示す。
【図３】電気防護回路の実施形態を含む連続接地システムに接続された検知制御システムの実施形態を示す。
【図４】外部電磁界検知器を含むシールド筐体内で含まれる検知制御システムの実施形態である。
【図５】シールド筐体内に含まれる検知制御システムの実施形態である。
【図６】検知制御システム内に含まれる高調波アナライザの実施形態である。
【図７】検知制御システム内に含まれる高調波アナライザの他の実施形態である。
【図８】検知制御システム内に含まれる高調波アナライザの他の実施形態である。
【図９】検知制御システム内に含まれる閾値検出回路の実施形態を示す。
【図１０】自己テスト機能を含む検知制御電子機器の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明では、全般的に、電力線において高調波を引き起こす有害な直流電流や準直流電流を検知し、電気防護回路でスイッチ・アセンブリを制御して高電圧トランスと他の電気機器を有害な直流電流や準直流電流から保護するシステムと方法について述べる。大きな直流中性点電流と高調波電圧は、（太陽の）地磁気嵐、高高度電磁Ｅ３パルス（ＨＥＭＰ−Ｅ３）や他の電気機器（例えばスイッチング電源、アーク溶接装置、プラズマ・カット装置、放電加工装置、アーク灯、その他。それらは同じ送電網やローカル電力回路の上にある。）の結果として生じる。概説すると、本発明では、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電力線源の高調波や潜在的に有害な中性点直流電流を検知し、そのような高調波や直流電流が検知された場合に、装置を制御して動作の保護モードに切り替える方法とシステムについて記述する。
【００１７】
ＧＩＣ（太陽の地磁気嵐）やＥＭＰ・Ｅ３パルスからの高電圧電力システムの保護は、電力線信号における有害な直流電流と外部の高電磁気イベントを検知するシステムを使用することで、実現される。本明細書で開示される検知システムは、高い（および超高の）高電圧力トランスの中性点接続における直流電流の存在を検知するのに用いられる電子機器を提供する。検知システムは、さらに、直流電流に起因する電力線信号上の高調波や、トランスのワインディング（巻線）内の半波の充満を検知する高調波（あるいは総高調波）歪（ＨＤまたはＴＨＤ）センサを含んでいてもよい。検知システムは、さらに、外部の電磁パルス（ＥＭＰ）イベントを検知する電磁界検知器を含んでいてもよい。検知システムは、分路抵抗を流れる電流を計算する検知器や、トランス中性点に電気的に接続されたホール効果電流センサをさらに含んでいてもよい。本発明は、電気防護回路に信号を送り、電気防護回路内に含まれる直流電流ブロッキングアセンブリ内のスイッチ・アセンブリの動作を制御する。制御システムは、電気防護回路内のスイッチを制御し、高電圧トランスを地磁気やＥＭＰ（Ｅ３パルス）によって誘導された電流から保護する。直流電流ブロッキング部品（一つ以上のコンデンサ、抵抗、または。それらの組合せを含む。）は、電気防護回路内にしっかりと配線され、妨害不能な交流電流接地経路を高電力システム（例えば「Ｙ」字形に構成された高トランスや自動トランスの中性点）に提供する。通常の動作中に、第２の並列接地経路は低いインピーダンスと、閉スイッチ・アセンブリを介した標準的な接地経路を提供する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態によって保護されている電気機器例の概略正面図と、本発明の特定の部品の物理的な配置である。本実施形態において、電気機器（高電圧トランス１００として示されている。）の一区画は、電気防護回路１０２に電気的に接続している。図２−図９に本実施形態によれば、電気防護回路１０２は、例えば、以下に記す装置の少なくとも一部を含んでもよい。高電圧トランス１００は、一般に、所定パッド１０１に取り付けられる。電気防護回路１０２は、前記したように高電圧トランス１００に電気的に接続していて、入れ物に入っていて、接地支持物１０３上に電気的に載置される。ＧＩＣイベントから保護することに加えて、すべての制御電子機器（半導体装置）は、ＥＭＰ／ＩＥＭＩシールド・電気的フィルタ筐体１０４内に入れられる。ＥＭＰ／ＩＥＭＩシールド・電気的フィルタ筐体１０４は、電気防護回路１０２および高電圧トランス１００に電気的に接続され、検知・スイッチ制御回路１０５を含む。システムは、ＥＭＰ／ＩＥＭＩシールド・電気的フィルタ筐体１０４無しで、トランスを、ＧＩＣとＥＭＰ・Ｅ３イベントに対して保護するが、ＥＭＰ・Ｅｌ、Ｅ２やＩＥＭＩパルスの脅威に対して保護しないことに、注意すべきである。
【００１９】
特定の実施形態において、電気防護回路１０２は、図２−図３において言及するスイッチ・アセンブリと直流電流ブロッキング部品を含む。一方、以下の図３−図１０に図示されるように、制御システム１０４は、検知・スイッチ作動回路を含む。しかし、電気保護装置のための部品の他の配置が提供されてもよい。
【００２０】
図２は、本発明の検知制御電子機器で使用可能な電気防護回路２００の第１の全体的な実施形態を示す。回路２００は、一般に、トランス１２（本実施形態内のＹ−トランスとして示されている。）のトランス中性点１０とアース１４の間に、接続される。電気防護回路２００は、トランス中性点１０とアース１４の間に接続された電気的被制御スイッチ２０４を含むスイッチ・アセンブリ２０２を含む。分路抵抗２０６は、スイッチ２０４とアース１４の間に接続される。分路抵抗２０６は、トランス中性点１０とアース１４の間に流れる直流電流を検知するのに使用される。特定の実施形態において、分路抵抗２０６は、一般に、数ミリオームオーダの低抵抗である。これは、スイッチを介した低インピーダンス接地接続を可能とする。他の実施形態において、分路抵抗２０６は、ホール効果電流センサや他の非接触電流センサによって代用可能である。さらに、電気的に制御される高電圧接地スイッチ２０８は、トランス中性点１０とスイッチ２０４の間に接続され、例えば、接地故障イベントの間、スイッチ２０４を高電圧から保護する。いくつかの実施形態において、アース１４は、事業所アース網に接続する。一方、他の実施形態において、アース１４は、順番に接地されているトランス・ハウジングに接続する。
【００２１】
スイッチ２０４は、高速動作する電気的制御されるスイッチ（例えば高電圧ブレーカ（遮断器）スイッチ）であれば任意の種類のものでよい。本実施形態において、スイッチ２０４は、電気制御入力部を介して素早く開くノーマルクローズ接続である。実施形態の制御入力部に接続されている代表的な検知制御回路は、図３−図１０に関連して以下でさらに言及される。
【００２２】
直流電流ブロッキング部品２１０は、トランス中性点１０とアース１４の間に、スイッチ・アセンブリ２０２と並列に接続される。下記の例でさらに説明されるように、直流電流ブロッキング部品２１０は、アース１４と、トランス中性点１０の間の電流経路を遮断することができる直流電流ブロッキングデバイス（例えば、コンデンサや抵抗）を含んでもよい。これにより、トランス中性点１０内の有害な直流電流や準直流電流の接地電流を防ぐ。直流電流や準直流電流の接地電流は、トランス１２に対してその後に損害を発生させるものである。特定のアプリケーションに従い、コンデンサか抵抗（またはそれらの組合せ）のブロッキング装置２１０は、防護回路３０２内で使用可能である。さらに、特定の実施形態において、直流電流ブロッキング部品２１０は、アース１４にしっかりと配線される。したがって、もし、スイッチ２０４、２０８が不意に故障したとしても、ＡＣ（交流電流）接地をトランス（または他の電力部品）に提供する。
【００２３】
通常動作中、トランス中性点１０は、スイッチ・アセンブリ２０２を介して接地されている。つまり、スイッチ・アセンブリ２０２（スイッチ２０４と高電圧接地スイッチ２０８を含む。）は、ノーマルクローズ位置にある。これは、設備機器により用いられる標準接地構成と合致する。したがって、例えば、本明細書で開示されているような接地システムは、使用の前に取り付けられる設備機器の電気機器への再調整を必要としない。作動のこの第１のモードでは、直流電流ブロッキング部品２１０はエネルギーを与えられない。その理由は、スイッチングアセンブリがそのまわりでショートを形成するからである。もし、この通常の動作モード（ＧＩＣでない）で動いている間に接地故障が検知されれば、電力システムのリレーが故障した装置を絶縁させるまで、スイッチ・アセンブリによる接地は、接地故障を処理する。接地接続への中性点において高電力高調波か準直流電流のいずれかが検知されたとき、スイッチ・アセンブリは、ＧＩＣ検知制御電子機器によって開けられる。動作のこの第２のモードにおいて、直流電流ブロッキング部品２１０は、交流電流設置をトランス中性点に提供する。動作のこの方法は、ＧＩＣかＥＭＰ・Ｅ３イベントとのいずれかに付随する直流電流や準直流電流から保護する。このＧＩＣ保護モードは、遠隔地の電力システム・オペレータが「イベント終了」を宣言し、スイッチ・アセンブリ２０２を再び閉じるまで、継続する。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ＧＩＣと接地故障が同時発生する確率はとても低いが、そのようなイベントが発生した場合にも対応するために、サージアレスタ２１２、つまり、バリスタ、ＭＯＶ（金属酸化物バリスタ）、その他のそのようなサージアレスタとして知られている装置を動作させて、ブロッキング部品２１０を保護する。それから、スイッチ・アセンブリ２０８は、トランス中性点電流トランス２１４を介して故障電流を検知しているリレーからの信号によって、再び閉じられる。トランス中性点電流トランス２１４は、逆に、高電圧スイッチ２０８を起動させ、それを再び閉じる。したがって、サージアレスタ２１２は、接地故障の１つの繰り返しの範囲内で、また、スイッチングアセンブリ２０２が再び閉じられるまでの初期接地を提供する。この同時イベント（ＧＩＣと接地故障）の確率はとても小さく、実際には、それがシステムの有効期間内に一度も起きない可能性があることに注意すべきである。
【００２５】
サージアレスタ２１２のコストを下げるために、１回のイベントだけに対して保護をして、それから交換を必要とするような使い捨ての装置である低コストのサージアレスタを使うことが望ましい場合がある。そのサージアレスタが使用済みになった後、そのデザインによるその部分はアースへの短絡回路になる。第２のオプションは、第１のサージアレスタが使用済みになったときに必要に応じて２番目のサージアレスタがスイッチングされて交換されるように、スイッチを用いてさらなるサージアレスタを第１の設備内に取り入れることである。第３のオプションは、サージアレスタが故障することなく多くの接地故障イベントに耐えることを保証するような非常に丈夫なサージアレスタを、第１の設備内に取り入れることである。
【００２６】
スイッチ・アセンブリを開くことによって、図２に示される直流電流ブロッキング部品２１０は、交流電流接地経路をトランス中性点１０に提供する一方、地磁気嵐やＥＭＰ・Ｅ３イベントによって誘導された直流電流や準直流電流をブロックするとともに減少させる。直流電流や準直流電流を遮断することは、トランス１２を、トランスの過度の反応電力損失、過熱、損害、故障さえまでも引き起こす半周期飽和への突入から、保護する。さらに、直流電流を遮断することは、また、電力システムにおける高調波の生成を防止する。高調波は、逆に、電力リレーの妨害や、電力補償部品の遮断や、過度の反応電力負担や、送電網の小さな部分や大きな部分の潜在的な崩壊を、防止する。
【００２７】
さらに、直流電流ブロッキング部品２１０の信頼性を増やすために、複数のコンデンサまたは抵抗の並列接続されたバンク（接点端子群）が使用可能で、もし、これらのコンデンサまたは抵抗の一つ以上が故障したなら、他のコンデンサまたは抵抗がブロッキング部品として使用可能になる。
【００２８】
さらに、そして、以下で開示するように、電磁パルス（ＥＭＰ）やＩＥＭＩのＥ１部分やＥ２部分に対して保護するために、そのようなシステム敏感な検知制御電子機器は、シールドされ電気的に濾波される筐体（例えば図１の制御システム１０４を含む筐体）内に配置される。シールド筐体内に収容されないすべての部品は、高感度半導体電子機器を含むというわけではなくて、それゆえに、ＥＭＰかＩＥＭＩのイベントに対しても生き残る。検知制御電子機器がシールド／電気的濾波筐体内に配置されない他の実施形態において、トランスは、それでもなお地磁気によって誘導されたＧＩＣから保護される。そのような筐体の中身に関するさらなる詳細は、以下でさらに詳述される。
【００２９】
いろいろな実施形態において、異なる種類の電気防護回路が使われる。実施形態において、電気防護回路は、同時係属の米国特許出願番号第13/159,374号で「Continuous Uninterruptable AC Grounding System for Power System Protection」というタイトルの特許出願の記述内容を含む。その特許出願は、参照によって本出願に完全に取り入れられる。
【００３０】
図３では、本発明の検知制御システム３１０に電気的に接続した電気防護回路３０２を含むシステム３００の代表的な実施形態が示される。この代表的な実施形態において、ホール効果電流センサが、接地接続に対するトランス中性点内の直流電流を計測するために、図２の分路抵抗２０６（以下では「電流検出ユニット３１４」）の代わりに使用されている。そのような実施形態において、ホール効果センサは、ＥＭＰかＩＥＭＩが発生した場合は、その攻撃によって犠牲になる。また、トランス１０のフェーズに接続したＣＶＴ（Capacitive Voltage Transformer）がＥＭＰやＩＥＭＩが発生した場合は、その攻撃によって同様に犠牲になる。
【００３１】
検知制御回路３１０は、制御電子機器、例えば検知制御モジュール３１２や電流検知ユニット３１４を含む。リレー制御回路３１６は、検知制御電子機器３１２に接続し、スイッチ２０４、２０８を起動するのに用いられるスイッチ制御出力３１３を生成する。
【００３２】
検知制御モジュール３１２は、ＧＩＣイベントが起きたときに半周期飽和トランス内で発生する高調波を検知する。例えば、モジュール３１２は、トランスフェーズの１つの上に配置される標準的な容量電圧トランス（ＣＶＴ）（図示せず）からの信号を測定する高調波センサを含んでもよい。中性点直流電流か高調波センサのいずれかからの信号が設定値を上回ると、信号が送られ、スイッチングアセンブリ２０２内の２つのスイッチを開く。その設定値は、それぞれの特定の設置の保護条件にしたがい、設備機器や電力システムの技術者によって選ばれる。直流電流や準直流電流の設定値のための典型的範囲は、約５−５０アンペアの範囲内である。電力高調波レベルの設定値のための典型的範囲は、約１％〜１０％の総高調波歪（ＴＨＤ）の範囲内である。電流検知ユニット３１４は、分路抵抗２０６をまたぐ地磁気嵐に起因する中性点の直流電流や準直流電流を測定し、その測定の結果を検知制御モジュール３１２に送り、必要に応じてリレー制御回路３１６を起動する。
【００３３】
本実施形態において、制御回路３１０は、シールド筐体３２０に囲まれ、筐体３２０の周囲に配置される複数のフィルタ３２２を含む。フィルタ３２２は、高周波数や高電力の電磁放射が筐体内に入るのを防ぐ。それによって、高感度の検知制御電子機器を潜在的な妨害や損害にさらす。これらのフィルタ３２２は、一般に、サージ抑制機能を有するローパスフィルタや帯域パスフィルタであればよく、任意の高電圧信号が筐体に入るのを抑制する。本実施形態では、シールド筐体３２２は、すべての開口部の周囲に伝導性のガスケットを有するＥＭＰ／ＩＥＭＩファラデーシールド筐体であり、一般に、約１４ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの電磁気周波数からの放射性保護を提供する。さらに、本実施形態において、フィルタ３２２は、ＣＶＴ入力３２６、オペレータ入出力３２８、スイッチ制御出力３１３、および、分路抵抗２０６の片側に接続する電流検知入力３３０上と同様、電力入力３２４上に、配置される。さらに、筐体３２０の内外への任意のファイバ通信は、カットオフ周波数を通過させない適切な光導波路を介して濾波される。これにより、ＥＭＰとＩＥＭＩのイベントに対する保護を本質的に提供する。
【００３４】
動作中、ＧＩＣイベントが制御回路３１０によって検知されたとき、低直流電圧スイッチ（すなわちスイッチ２０４）は、スイッチ制御出力３１３を介して、リレー制御回路３１６によって開く。この動作の後、信号は、高電圧接地スイッチ２０８を開く。その後、接地スイッチ２０８は、通常、地磁気嵐イベントの期間（通常、一日のうちの２、３時間のオーダ）の間、開いたままである。この期間中、直流電流ブロッキング部品２１０は、このケース・コンデンサ３０４内にあり、ＡＣを、トランス１２のトランス中性点１０に接地する。地磁気嵐が通った後、接地スイッチ２０８の再びのクローズは、通常、電力システムのオペレータによって制御される。しかし、いくつかの設備機器は、例えば、所定の時間後、それらのシステムがそれらのスイッチを自動的に再びクローズするように構成するのを好むかもしれない。
【００３５】
トランス保護がＥＭＰやＩＥＭＩの攻撃があったときに電磁界から保護する機能を継続するのを確実にするために、検知器３５２は、図３に示すようにこの防護システムに加えられ、フィルタ３２２を介して検知制御電子機器３１２に接続することが可能である。検知器３５２は、筐体３２０の外側にある。検知器３５２により、ＥＭＰのＥ１かＥ２、または、ＩＥＭＩパルスの検知を実現できる。その検知は、順番に用いられ、スイッチ２０４、２０８を含むスイッチ・アセンブリ２０２を開く。したがって、検知器３５２は、必要なトランス保護においてスイッチングを行う。ＥＭ検知器３５２は、制御筐体の頂部上または側面に接して取り付けられ、シールド導体管によって保護された制御電子機器３１０に対して接続する。
【００３６】
いろいろな実施形態において、様々な種類の電磁界検知器が、検知器３５２として使われる。実施形態において、電磁界検知器は、同時係属の米国特許出願番号第12/906,902号で「Electromagnetic Field Detection Systems and Methods」というタイトルの特許出願の記述内容を含む。その特許出願は、参照によって本出願に完全に取り入れられる。
【００３７】
動作中、もし、ホール効果センサやＣＶＴ（図示せず）が電磁気のイベントによって損害を受けたり破壊されたりしても、ＥＭ検知器３５２は、高電圧トランス１０を保護するスイッチ・アセンブリ２０２を開く。
【００３８】
本発明の検知制御システム３１０は、シールド筐体３２０内に含まれる。シールド筐体の周囲には、検知制御電子機器３１２に電気的に接続された複数のフィルタ３２２が整列している。いくつかの実施形態において、検知制御電子機器は、高調波アナライザ４０６、複数の閾値検知部４０８、および、図４でさらに記載される制御部４１０を含む。検知制御電子機器３１２は、電力線における潜在的に有害な高調波や直流電流を検知して、電気防護回路３０２内の直流電流スイッチ２０４と高電圧接地スイッチ２０８を操作する。
【００３９】
図４では、本発明の検知制御システム４００の第１の総合的な実施形態が示される。図４は、トランス１２やその他の電気機器（つまり本発明の対象）に対するいろいろな異なる種類の潜在的に有害な信号を検知するためのシステムを例示する。特に、そのシステムは、本発明による、電力高調波、直流（および準直流電流信号）、ならびに、ＥＭＰ／ＩＥＭＩイベントを検知する検知制御システム４００を含む。
【００４０】
本実施形態の検知制御システム４００は、シールド筐体４０２の周囲に沿って並んだ複数のフィルタ４０４を有するシールド筐体４０２を含む。検知制御システム４００は、さらに、シールド筐体４０２の外に配置された電磁界検知器４１２（例えば、図３の検知器３５２に類似）を含み、フィルタ４０４に電気的に接続される。それぞれのフィルタ４０４は、閾値検知部４０８ａ−ｃ（集合的に「閾値検知部４０８」と呼ぶ。）、高調波アナライザ４０６、または、制御部４１０に直接、電気的に接続している。高調波アナライザ４０６の出力は、閾値検知部４０８ｂに電気的に接続される。それぞれの閾値検知部４０８ａ−ｃは、制御部４１０に信号を出力する。制御部４１０は、複数のフィルタ４０４を介して、信号をシールド筐体４０２から遠くに送信する。
【００４１】
動作中、検知制御システム４００内の部品は、ΕΜΡ／ＩΕΜΙシールド筐体４０２内に含まれる。シールド筐体４０２は、検知制御電子機器を電磁干渉から保護するように構成されている。シールド筐体４０２の周囲には、複数のローパスフィルタ４０４や帯域パスフィルタ４０４が整列し、高周波数で高電力の電磁気の信号が、高感度の検知制御電子機器を潜在的な妨害と損害にさらす筐体に入るのを防止する。フィルタ４０２は、通常、前記した図３のフィルタ３２２に類似する。
【００４２】
特定の実施形態において、以下でさらに詳述されるように、本発明は、シールド筐体４０２内に配置される高調波アナライザ４０６を含む。高調波アナライザ４０６は、検知部品の他の例であり、トランス１２から入って来る電力線信号に加わっている総高調波歪（ＴＨＤ）を検知する。高調波アナライザ４０６は、以下でさらに詳述されるように、制御部４１０に電気的に接続される。
【００４３】
本実施形態において、複数の閾値検知部４０８ａ−ｃは、それぞれ、検知部品（例えば電磁界検知器４１２）から入って来る信号指示を、調整可能な所定の閾値と比較するように構成された。所定の閾値を超えると、対応する閾値検知部４０８は、また、シールド筐体４０２内に配置された制御部４１０に送る。図３で示すように、制御部４１０は、スイッチ２０４のような電気防護回路２００の外部の部品の少なくとも１つを動かすように構成された。例えば、トランス中性点とアースの間に位置する分路抵抗２０６を流れる直流電流や準直流電流が閾値検知部４０８の所定の閾値を超えると、閾値検知部４０８は制御部４１０に指示を送る。そうすると、制御部４１０は、フィルタ４０４を介して信号を送り、高電圧トランス１２を損害から保護するためにトランス中性点とアースの間に位置するノーマルクローズスイッチ２０４を開く。
【００４４】
本実施形態において、閾値検知部４０８ａ−ｃのそれぞれは、所定の種の信号や、あるいは、異なる起動閾値を有する信号を検知するように構成可能である。例えば、閾値検知部４０８ａは、所定の閾値を超える所定の直流を検知するように構成されており、第１の閾値を超えたとき、制御部４１０を起動する。しかし、閾値検知部４０８ｂは、高調波アナライザ４０６から信号を受け取り、他の異なる信号の検知と同時に、または、他の異なる信号閾値レベルで、制御部４１０を起動する。同じことは閾値検知部４０８ｃにも言え、閾値検知部４０８ｃは電磁界検知器４１２から信号を受け取る。他の実施形態において、さらなる種の潜在的に有害な信号は、監視され、制御部４１０を起動するために閾値検知部に供給される。
【００４５】
制御部４１０は、多種類のプログラム可能な回路のいずれでもよく、閾値検知部４０８ａ−ｃの一つ以上からの信号の受信に応じてスイッチング出力信号を生成する。いくつかの実施形態において、制御部４１０は、閾値検知部か制御入力部４１４からの信号の検知にしたがい、プログラム可能な論理に基づくスイッチング出力を管理するように構成されたマイクロプロセッサである。本実施形態において、制御入力部４１４は、制御部４１０に電気的に接続され、シールド筐体４０２から離れたシステム制御部まで続く。制御入力部４１４は、システム制御部と制御部４１０の間でデータを交換する。そして、制御入力部４１４は、例えば検知制御電子機器によって引き起こされたスイッチングイベントの履歴を通信するとともに、遠隔の起動とリセットの機能を提供する。制御入力部４１４は、また、目的物の監視に対する潜在的に有害な信号をシミュレーションするように構成された一つ以上の自己テスト手順を実行する。図示のように、制御部４１０は、例えば、スイッチ指示や高電圧接地スイッチ指示入力に基づくスイッチ動作をテストする。これらの自己テスト手順は、以下で充分に詳述する。
【００４６】
図５は、トランス内の電力高調波を検知するための本発明の実施形態を例示する。電子機器５００は、例えば、図４の検知制御電子機器４００の一部として、あるいは、高調波信号が直流電流信号の検知の連携動作よりも主要な懸念である状況における独立的要素として、使用可能である。本実施形態は、複数のフィルタ５０４が整列されたシールド筐体５０２に含まれる一連の検知制御部品を含む。これらのフィルタは、図４に記載されたフィルタに類似している。検知部品５０１は、フィルタ５０４、高調波アナライザ５０６および閾値検知部５０８を含む。フィルタ５０４は、伝導された高エネルギー電磁パルスと意図的な電磁干渉（ＩΕΜΙ）を遮断するために、シールド筐体５０２まで延びている信号線に電気的に接続される。フィルタ５０４は、閾値検知部５０８に信号を出力する高調波アナライザ５０６に電気的に接続される。閾値検知部５０８は、シールド筐体５０２内に含まれる制御部５１０にも、電気的に接続される。
【００４７】
他の実施形態において、例えば、直流電流が主要な懸念である状況では、トランス中性点から接地接続に流れる直流電流信号だけを検知する。
【００４８】
本発明は、また、制御部５１０に電気的に接続されている通信バス５１４を含む。通信バス５１４は、シールド筐体５０２から離れたシステム・オペレータまで続く。通信バス５１４は、また、目的物の監視に対する潜在的に有害な信号をシミュレーションするように構成された一つ以上の自己テスト手順を実行する。これらの自己テスト手順は、以下で充分に詳述する。
【００４９】
動作中、高調波アナライザ５０６は、フィルタ５０４を介して電力トランス１２のフェーズの１つの上に配置されるＣＶＴ（図に示されない）から、電圧信号を受け取る。高調波アナライザ５０６は、トランス１２内の電力高調波を検知する。高調波アナライザ５０６で検知された高調波は、閾値検知部５０８の調整可能な所定の閾値と比較される。高調波が閾値検知部５０８の所定の閾値を超えると、閾値検知部５０８は、シールド筐体５０２内に位置する制御部５１０に対して、閾値を超えたことを示す信号を送る。いくつかの実施形態において、高調波アナライザ、閾値検知部および制御部のすべては、マイクロプロセッサの範囲内で実行される。制御部５１０は、フィルタ５０４を介してスイッチ表示信号を送り、ＤＣスイッチ（例えば図２、図３のスイッチ２０４）を開き、引き続き、高電圧接地スイッチ２０８を開いてトランス１２を保護する信号を送り、および／または、トランス中性点内の潜在的に有害な直流電流から保護して送電網を電気的に安定に保ち、電力線信号における高調波を減らす。
【００５０】
図６−図８に示すように、いろいろな実施形態の検知制御電子機器は、図３−図５のシステム内で使用可能な高調波アナライザ（例えば、高調波アナライザ４０６として）を含む。図６は、高調波アナライザ６００の第１の可能な実施形態を例示する。高調波アナライザ６００は、トランス１２内の高調波を検知するための、図４で示す高調波アナライザ４０６として、あるいは、図５で示す高調波アナライザ５０６として、使用可能である。本実施形態は、マイクロプロセッサ６００を使い、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算し、電力信号６０３内の電力高調波を検知する。本実施形態は、ＦＦＴ計算部６０２と総高調波歪計算部６０６を有するマイクロプロセッサ８００を含む。マイクロプロセッサ６００内のＦＦＴ計算部６０２は、電力線信号６０３を複数の周波数信号に変える、つまり、複数の帯域パスフィルタのバンクとして動作する。システムのサンプル・レートとＦＦＴにおける点の数は、入力信号の高調波のそれぞれがＦＦＴ内で特有の出力インデックスに対応する異なるフィルタビンに分類されるように、決められる。そして、これらの信号６０５は、ＦＦＴフィルタバンド６０２内で帯域パスフィルタを使用している６０Ｈｚ（または５０Ｈｚ）電力周波数の高調波の範囲に対応している複数の周波数帯６０７に分けられる。それから、これらの高調波は、マイクロプロセッサ６００内の総高調波歪計算部６０６を用いて、総高調波歪（ＴＨＤ）６０９を計算するのに用いられる。
【００５１】
それから、この総高調波歪信号６０９は、マイクロプロセッサ（例えば、閾値検知器６０８として例示）内の予めセットされた閾値レベルと比較される。ＴＨＤ信号が現在のレベルを超えると、信号が送られ、スイッチ２０４、２０８を含むスイッチ・アセンブリを開く。
【００５２】
図７は、高調波アナライザ７００のさらに可能な実施形態を例示する。高調波アナライザ７００は、トランス１２内の電力高調波を検知するために、図４で示す高調波アナライザ４０６や図５で示す高調波アナライザ５０６の代わりに使用可能である。高調波アナライザ７００は、フィルタ７０１と閾値検知部７１６の間に電気的に接続される。
【００５３】
全体的に、これらの部品は、検知部品５０１を備えている。本実施形態の高調波アナライザ７００は、アンプ７０４と位相補正モジュール７０６に電気的に接続されたローパスフィルタ７０２を含む。位相補正モジュール７０６の出力は、加算アンプ７０８に電気的に接続される。加算アンプ７０８の出力は、整流回路７０９に接続する。整流回路７０９は信号の振幅を調整する。その結果、加算アンプ７０８の出力は、総高調波歪に比例する信号７１４になる。
【００５４】
動作中、本実施形態の高調波アナライザ７００は、フィルタ処理後位相シフト信号７１２から、フィルタ非処理電力線信号７１０を差し引く。その後、フィルタ処理後位相シフト信号７１２は、振幅を調整され、総高調波歪信号７１４を出力する。本実施形態は、フィルタ非処理電力線信号７１０の雑音（ノイズ）をフィルタ処理するように構成されたローパスフィルタ７０２を含む。ローパスフィルタから、フィルタを通した電力線信号は、振幅調整のためのアンプ７０４を通過する。それから、信号は、振幅を調整されフィルタを通した信号の位相を同期させるように構成された位相補正モジュール７０６を通過する。それから、フィルタ処理後位相シフト信号７１２は、加算アンプ７０８で、フィルタ非処理電力線信号７１０と比較される。加算アンプ７０８は、２つの信号の引き算をし、電力線信号の電力線高調波７１４を出力する。それから、電力線高調波信号は、整流回路７０９で調整され、電力線上のＴＨＤに比例する電圧を生成する。それから、総高調波歪信号７１４は、図５に関連して上述した総高調波歪との比較のために、閾値検知部７１６に送られる。
【００５５】
図８は、トランス１２内の電力高調波を検知するための図４で示す高調波アナライザ４０６や図５で示す高調波アナライザ５０６として使用できる高調波アナライザ８００の他の可能な実施形態を例示する。高調波アナライザ８００は、ローパスフィルタ８０１と閾値検知器８１２に電気的に接続された電力線信号を含む。この代表的な実施形態の高調波アナライザ８００は、位相固定正弦波発振器８０４に電気的に接続されたローパスフィルタ８０２を含む。正弦波発振器８０４は、６０Ｈｚ（あるいは５０Ｈｚ）の電力線信号を複製する高調波の成分がない歪のない信号を生成するのに用いられる。振幅調整回路８０８（振幅補正回路）は、発振器８０４の出力を調整し、期待される電力線信号周波数に一致させる。振幅の出力が調整され、位相固定正弦波発振器８０４（振幅補正回路８０８から）は、加算アンプ８１０に電気的に接続される。
【００５６】
最後に、加算アンプ８１０の出力は、整流回路８１１に接続している。整流回路８１１は、電力線上で総高調波歪（ＴＨＤ）と比例する信号８１８を生成する。これらの部品は、全体に検知部品８０１を備えている。
【００５７】
本実施形態は、図７の高調波アナライザ７００と同様であるが、位相固定正弦波発振器８０８を使い、フィルタ未処理電力線信号８１４から引き算される歪のない１２０Ｖ、６０Ｈｚ（または、歪のない２４０Ｖ、５０Ｈｚ）の基準信号を生成する。この他の実施形態は、フィルタ未処理電力線信号８１４の雑音と高調波を除去するように構成されたローパスフィルタ８０２を含む。それから、フィルタを通した信号が、位相固定正弦波発振器８０４への基準信号入力として使われる。位相固定正弦波発振器８０４は、加算アンプ８１０においてフィルタ未処理電力線信号８１４と比較される歪のない１２０Ｖ、６０Ｈｚの信号８１６を発生する。加算アンプ８１０と整流回路８１１は、電力線信号８１４に加わっている総高調波歪と比例していて、かつ、閾値検知器８１２に送られる信号８１８を出力する。
【００５８】
図９は、トランス１２内の電力高調波および直流電流と比較するための図４で示す閾値検知部４０８や図５で示す閾値検知部５０８として使用できる閾値検知部９００の可能な実施形態を例示する。本実施形態の閾値検知部は、比較器（コンパレータ）９０４に電気的に接続された整流回路（例えば、図７の整流回路７０９または図８の整流回路８１１）から、高調波や準直流電流を受け取る。比較器９０４は、基準信号生成部９０６と保持／リセット部９０８に電気的に接続される。保持／リセット部９０８は、閾値検知部９００の外部に位置し、電気的に接続する制御部９１０に、信号を出力する。
【００５９】
動作中、閾値検知部は、入って来る電力線信号や高調波アナライザ４０６から高調波や準直流電流を受け取る。比較器９０４は、整流された信号９０３を基準信号９０７と比較する。比較器９０４は、トランス１２にとって許容できる高調波歪を定める調整可能な基準信号生成部９０６から、基準信号９０７を受け取る。基準信号９０７と入力信号９０３の比較と同時に、比較器９０４は、保持／リセット部９０８で受けとることができる信号を生成する。それから、受け取られた信号は、図２−図３で示すようなスイッチ２０４を起動させるのに用いられる制御部９１０に、送られる。
【００６０】
図１０は、図４の本発明の代表的な実施形態を表すが、さらに、自己テスト機能を含み、適切なシステム運用を確実にする。本発明のこの実施形態は、自己テスト用直流電圧源１０１２、自己テスト高調波源１０１４、自己テスト電磁界検知源１０１６、シールド筐体４０２内に位置する自己テスト交流電圧源１０１８を含む。いくつかの実施形態において、これらの自己テスト機能は、制御部４１０によって周期的に自動的に起動する。これらの自己テスト機能は、また、シールド筐体４０２から離れた場所にある制御システムを操作しているユーザによって起動してもよい。
【００６１】
自己テスト交流電圧源１０１８は、トランス１２において受け取られるのとは異なる周波数で、ＡＣ信号を生成する。交流電圧は、フィルタ１００４を介してシールド筐体４０２を出て、トランス中性点１０に印加される。図２で示す電気防護回路２００は、その通常の動作モードでは、交流電圧源１０１８によって発生するＡＣ信号の既知の振幅に基づく直流電流ブロッキングデバイス２１０を通る電流の大きさを測定する。制御部４１０は、直流電流ブロッキングデバイス２１０の大きさを期待値と比較し、直流電流ブロッキング部品２１０が正確に動いているかどうかを判定する。
【００６２】
本発明の範囲内の他の自己テスト機能は、トランス中性点１０における直流のアース１４への接続をシミュレーションすることを目的とする直流を生成する自己テスト直流電圧源１０１２である。生成された直流電流は、トランス中性点１０における直流電流のアース１４への接続の通常の動作の範囲外にある。自己テスト直流電圧源１０１２によって生成された直流電流は、フィルタ１００４を介してシールド筐体４０２を出て、直流信号入力を介してシールド筐体４０２に再び入る。それから、発生する信号は、トランス１０にとって許容できる既知の値と比較するために閾値検知部４０８に通される。もし、検知制御システム１０００が正常に動作していると、制御部４１０は、フィルタ４０４を介してシールド筐体４０２を出る指示信号を発生し、電気防護回路２００内のスイッチ２０４を開く。もし、制御部４１０がスイッチ２０４を開かないと、制御部４１０は、遠隔制御システムへのエラー・メッセージを、シールド筐体４０２の外部に送る。
【００６３】
本発明の範囲内の他の自己テスト機能は、電力線信号上で望ましくない高調波をシミュレーションすることを目的とする高調波信号を生成する自己テスト高調波源１０１４である。生成された高調波信号は、フィルタ１００５を介してシールド筐体４０２を出て、電力線信号入力を介してシールド筐体４０２に再び入る。信号は、生成された高調波信号を、既知の許容可能な周波数と比較する高調波アナライザ４０６に通される。もし、検知制御システム１０００が正常に動作していると、制御部４１０は、フィルタ４０４を介してシールド筐体４０２を出る指示信号を発生し、図２で示すように電気防護回路２００内のスイッチ２０４を開く。もし、制御部４１０がスイッチ２０４を開かないと、制御部４１０は、遠隔制御システムへのエラー・メッセージを、シールド筐体４０２の外部に送る。
【００６４】
上記の明細書、例およびデータは、本発明の構成の製造と使用についての完全な説明を提供する。本発明の多くの実施形態が本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく実施可能であるので、本発明は以下に記載される特許請求の範囲によって定まる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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