(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる、相線上に載置される切換装置において、前記相線は、互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える、切換装置であって、
前記導体のうちの少なくとも１つと接続するための少なくとも１つの制御可能な切換デバイスと、
前記少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を実行し、かつ、第１の光信号を受信するとともに第２の光信号を隣接する切換装置に送信するための少なくとも１つの光ポートを備える制御器であって、前記制御は前記第１の光信号に基づいて行われ、前記第２の光信号は前記１つの切換装置の状況情報を含み、隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われ、前記状況情報は少なくとも前記制御可能な切換デバイスが開であるか、閉であるかの情報を含んでおり、前記相線の前記１つの導体の電位と同電位である制御器と
を備える切換装置。
【請求項２】
それぞれが請求項１に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるシステムであって、
前記区間は他の相線を含み、前記第１の切換装置は前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の切換装置は前記他の相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは、第１の光ファイバを介して、前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートに接続されるシステム。
【請求項３】
それぞれが請求項１に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるシステムであって、
前記区間は他の相線を含み、前記第１の切換装置は前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の切換装置は前記他の相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、
ルータをさらに備え、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートおよび前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは、それぞれ、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバを介して前記ルータに接続されるシステム。
【請求項４】
それぞれが請求項１に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるバックトゥバックシステムであって、
前記第１の切換装置は、第１の区間である前記区間の前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の切換装置は、前記第１の区間に隣接する第２の区間の前記相線のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記第２の切換装置は、前記第１の切換装置が配置される前記第１の区間の末端部に直に隣接する、前記第２の区間の末端部に位置するものであり、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートのうちの１つの光ポートが、第１の光ファイバを介して、前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートのうちの１つの光ポートに接続されるシステム。
【請求項５】
ルータをさらに備え、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第１の切換装置の前記第１の光ポートは前記第１の光ファイバを介して前記第２の切換装置の前記第１の光ポートへと接続され、
前記第１の切換装置の前記第２の光ポートは第２の光ファイバを介して前記ルータへと接続され、
前記第２の切換装置の前記第２の光ポートは第３の光ファイバを介して前記ルータへと接続される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
それぞれが請求項１に記載の切換装置である３つの切換装置を備えるシステムであって、
前記３つの切換装置は、３つの相線を有する前記第１の電力線の前記区間の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、かつ、前記３つの相線とそれぞれ関連しており、前記３つの切換装置の各々について、
前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを備え、
前記第１の光ポートは、光ファイバによって、前記他の２つの切換装置のうちの一方の前記光ポートのうちの１つに接続され、
前記第２の光ポートは、他の光ファイバによって、前記２つの切換装置のうちの他方の前記光ポートのうちの１つに接続され、
それによって、前記３つの切換装置の前記制御器は前記光ファイバを介して互いに通信できるシステム。
【請求項７】
それぞれが請求項４に記載の３つのバックトゥバックシステムを備えるシステムであって、
前記第１の電力線は３つの相線を有し、
前記３つのバックトゥバックシステムは、前記３つの相線とそれぞれ関連しており、
ルータをさらに備え、前記バックトゥバックシステムの各々について、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第１の切換装置の前記第１の光ポートは第１の光ファイバを介して前記第２の切換装置の前記第１の光ポートへと接続され、
前記第１の切換装置の前記第２の光ポートおよび前記第２の切換装置の前記第２の光ポートは、第２の光ファイバおよび第３の光ファイバを介して前記ルータへと接続され、それによって、前記切換装置の前記制御器は、前記ルータを介して、前記第１の光信号および前記第２の光信号を送受信できるシステム。
【請求項８】
前記ルータを、前記第１の区間および前記第２の区間に沿って延びる主光ファイバへと接続するための少なくとも１つの光ファイバをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
遠隔制御システムと接続される前記主光ファイバと組み合わされた、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の電力線の異なる区間のインピーダンスを変化させる分配システムであって、
それぞれが請求項７または８に記載のいくつかのシステムを備え、
前記いくつかのシステムと関連する前記第１の区間および前記第２の区間は前記異なる区間を形成し、
前記ルータは、ルータからルータへの光ファイバで直列に接続される分配システム。
【請求項１１】
前記ルータのうちの少なくとも１つは、それぞれ、ルータからルータへの２つの光ファイバを介して、第２の隣接するルータへとさらに接続される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
それぞれが請求項１に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるブリッジシステムであって、
前記第１の切換装置および前記第２の切換装置は、個別に並列に隣接する電力線に配置された区間のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記区間の各々は、３つの相線を備え、
前記ブリッジシステムは、
光ファイバを介して前記第１の切換装置および前記第２の切換装置とそれぞれ接続された第１のルータおよび第２のルータと、
前記第１のルータと前記第２のルータとを互いに接続するための別の光ファイバと
をさらに備えるブリッジシステム。
【請求項１３】
それぞれが請求項７に記載の２つのシステムを備えるブリッジシステムであって、
前記２つのシステムは、個別に並列に隣接する２つの電力線のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記ブリッジシステムは、
前記２つのシステムの２つの隣接するルータを互いに接続するためのルータからルータへの光ファイバと、
前記区間のうちの１つに沿って延在する主光ファイバと、
前記ルータのうちの１つを前記主光ファイバに接続するための少なくとも１つの光ファイバと
をさらに備えるブリッジシステム。
【請求項１４】
前記ルータは電力を前記ルータに供給するための電源を備え、前記電源は太陽光に基づいた電源または容量結合デバイスである、請求項３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ルータは、前記第１、第２、第３の光ファイバにある前記２つの切換装置から受信した前記第１および第２の光信号を多重化するための波長分割多重化装置を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御可能な切換デバイスは、機械式スイッチ、電気機械式スイッチ、真空遮断器、および電子スイッチのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の切換装置。
【請求項１７】
電流検出器、電圧検出器、位置検出器、および応力ゲージから成る群で選択された少なくとも１つの検出器をさらに備え、前記少なくとも１つの検出器は前記制御器に接続される、請求項１に記載の切換装置。
【請求項１８】
前記制御器は、並列に動作するとともに互いに接続された３つの処理装置を備え、
前記処理装置の各々は、
前記処理装置のうちの１つによってそれぞれが計算される、前記電力線のパラメータの３つの値を比較するための手段と、
前記値のうちの１つを、前記値のうちの残りの２つと矛盾するときに破棄する手段と
を含む、請求項１に記載の切換装置。
【請求項１９】
前記制御器はスタンバイ処理装置をさらに備え、前記スタンバイ処理装置は、前記３つの処理装置の各々につなげられ、前記３つの値のうちの１つが破棄されたときに、その１つの前記値を計算した前記処理装置の代わりに作動される、請求項１８に記載の切換装置。
【請求項２０】
前記制御器は、前記電力線のパラメータの具体的な計算を行うために、追加の処理装置をさらに備える、請求項１８または１９に記載の切換装置。
【請求項２１】
前記第１の切換装置および前記第２の切換装置は電力モジュールをそれぞれ備え、前記電力モジュールは電線で互いに接続され、前記電力モジュールは、容量性電力供給変圧器、容量性電力供給器、誘導性電力供給器、コンデンサボックス、電力配分ボックスのうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項２２】
電力線のインピーダンスを変化させるためのシステムにおいて、前記電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、前記区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、前記相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備え、システムはいくつかの切換装置を備え、前記いくつかの切換装置の各々は前記区間のうちの１つの区間と接続されており、
前記いくつかの切換装置の各々は、
前記１つの区間の前記導体のうちの少なくとも１つと接続するための制御可能な切換デバイスと、
前記相線の前記１つの導体の電位と同電位であり、少なくとも１つの光ポートを有し、前記少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を行うための制御器と
を備え、前記少なくとも１つの光ポートは、
前記１つの区間に隣接する前記区間に接続される隣接する切換装置から第１の光信号を受信するため、および、
前記隣接する切換装置に第２の光信号を送信するためのものであり、
前記制御器は受信した前記第１の光信号に基づいて前記電力線の動作状況を表す値を計算するためのものであり、前記第２の光信号は前記値を含み、隣接する切換装置の前記制御可能な切換デバイスの制御が前記第２の光信号に基づいて行われるシステム。
【請求項２３】
第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる方法において、前記相線は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える方法であって、
ａ）  前記相線の前記１つの導体の電位と同電位であり、前記区間に関連する切換装置の制御器で第１の光信号を受信するステップであって、前記切換装置は、前記導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを備える、ステップと、
ｂ）  前記第１の光信号に基づいて前記切換デバイスの制御を行うステップと、
ｃ）  前記切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、前記第２の光信号は前記１つの切換装置の状況情報を含み、前記状況情報は少なくとも前記制御可能なデバイスが開であるか、閉であるかの情報を含んでおり、前記隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われる、ステップと
を含む方法。
【請求項２４】
電力線のインピーダンスを変化させるための方法において、前記電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、前記区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、前記相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の各々は２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える方法であって、
ａ）  前記相線の前記１つの導体の電位と同電位であり、前記区間に関連する切換装置の制御器で第１の光信号を受信するステップであって、前記切換装置は、前記導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを各々が備える、ステップと、
ｂ）  前記切換装置のうちの１つにおいて前記第１の光信号に基づいて前記電力線の値を計算するステップと、
ｃ）  前記１つの切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、前記第２の光信号は前記値を含み、隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われるステップと
を含む方法。
【請求項２５】
前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、前記隣接する切換装置の状況情報を含み、前記状況情報は少なくとも前記隣接する切換装置の前記制御可能なデバイスが開であるか、閉であるかの情報を含んでおり、
前記ステップｂ）は、前記ステップａ）において受信された前記状況情報に基づいて値を計算する下位ステップｉ）をさらに含み、
前記ステップｃ）において、前記第２の光信号は、前記下位ステップｉ）で計算された前記値をさらに含み、
それによって前記区間の前記切換装置同士で計算を分配する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、前記相線の他の切換装置の状況情報と、遠隔制御システムからの情報とをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、少なくとも１つの他の電力線の状況情報をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記パラメータは、前記電力線の相線の動作状況を表すフェーザである、請求項１８に記載の切換装置。
【請求項２９】
前記電力線の前記値は、フェーザ計算値を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記電力線の前記値は、フェーザ計算値を含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる装置、制御システム、および方法に関する。相線は、互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において相互間で短絡されるｎ個の導体を備える。
【背景技術】
【０００２】
公知の技術には、２００２年５月２８日に付与された米国特許第６，３９６，１７２号がある。この特許には、複数の相線を有する電気エネルギー送電線のセクションとともに使用される切換装置が記載されている。相線の各々は、互いに電気的に絶縁されるとともに並列に接続されたいくつかの導体を有している。各相線の導体は、セクションの２つの末端部において相互間で短絡されている。この装置は、並列に接続されるとともに各相線の導体を選択的に開閉する遮断器の対と、セクションの現在の動作状態を検出する検出手段と、セクションの現在の動作状態に応じて遮断器の対を制御する制御手段とを備えている。
【０００３】
２００２年１１月２６日に付与された米国特許第６，４８６，５６９（Ｂ２）号には、電力ネットワークにおける電力潮流を管理する方法が記載されている。この方法は、互いに電気的に絶縁された複数の相導体のうちの少なくとも１つの導体の電流を切り換えるために電力線のパイロンの絶縁部分に設置される切換ユニットを提供するステップを備える。この導体の切り換えによって、電力潮流を変調するインピーダンスの変更を可能にしている。また、この方法は、切換ユニットを制御することによって電力線の直列のインピーダンスを変更することで、電力線の区間における電力潮流を管理するステップも備える。
【０００４】
特許出願ＣＡ２，４４１，２４１には、特に着氷性悪天に曝される地域でも使用可能な、高圧電力線の通過容量を増やすための方法が記載されている。
【０００５】
本発明の発明者であるＰｉｅｒｒｅ  Ｃｏｕｔｕｒｅによる「Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ／Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  （Ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｇｒｏｕｎｄ  ｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）  ｆｒｏｍ  ａ  Ｂｕｎｄｌｅｄ  ＨＶ  Ｌｉｎｅ  （ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，  Ｖｏｌ．  １９，  Ｎｏ．３，Ｊｕｌｙ  ２００４）」という名称の文献には、束にされた導体を備えた高圧電力線用のフレキシブル交流送電システム（ＦＡＣＴＳ：flexible AC transmission systems）のためのデバイスが記載されている。ＦＡＣＴＳデバイスは、送電塔の絶縁された部分において線路導体に近接して設置されたスイッチングモジュールに基づいている。スイッチングモジュールは、電気機械式スイッチおよびパワーエレクトロニクススイッチを備えており、他の受動部品に結合することができる。スイッチングモジュールは、ネットワークにおける多くのライン区間で電力線の相束の１つまたは複数の副導体を接続および切断することができる。電力潮流は、ライン区間において、スイッチングモジュールを備えたライン区間の直列のインピーダンスを変更することによって管理される。電力潮流管理は、ネットワークの送電線全体に分配された直列のスイッチングモジュールを用いて実現される。この文献には、電力線搬送を通じて異なるライン区間間で、または、短距離無線周波数（ＲＦ）もしくは赤外線リンクを通じて各塔で相間で互いに通信するスイッチングモジュールが記載されている。
【０００６】
２００７年６月２６日に付与された米国特許第７，２３５，９００（Ｂ１）号（ＣＯＵＴＵＲＥ）には、電力線の一区間の相線において、ｎ個の導体を備える相線のインピーダンスを変化させるための切換装置および方法が記載されている。この切換装置は、各導体に対して、受動部品と、１対の電気機械式スイッチおよび電子スイッチとを備えている。１対のスイッチは、選択的な方法で、受動部品を対応する導体に直列に接続および遮断できる。各対のスイッチは個々に制御可能となっている。また、この切換装置は、相線の現在の動作状態を検出するための検出デバイスと、現在の動作状態に応じて各対のスイッチを制御するための制御デバイスとを備えている。
【０００７】
ＷＯ／２００８／１５４７４９として発行されたＰＣＴ／ＣＡ２００８／００１１８５（ＣＯＵＴＵＲＥ）には、電気エネルギー送電線の一部の相線を監視するための装置および方法が記載されている。この装置は、相線のパラメータの監視デバイスを備えている。パラメータは、相線の現在の動作状態を表すものであり、周知の伝播速度を有している。また、この装置は、パラメータが閾値を超える値となるごとに事象の検出信号を生成し、検出信号が生成された受信時間を保存するためのデバイスも備えている。さらに、この装置は、セクションの末端部の地理的な位置を表す信号を送るためのデバイスと、２回の連続した検出信号が、地理的な位置を表す信号から２回の検出信号に関連する受信時間に生成されたときに、その事象を地理的に特定するためのデバイスとを備えている。
【０００８】
米国特許第７，６３９，４６０号（ＣＯＵＴＵＲＥ）には、電力線の相線にある導体のうちの一つと直列に接続された真空遮断器を備える切換装置が記載されている。制御可能なモータによって、真空遮断器の選択的な開閉が可能となっている。検出器は相線の現在の動作状態を表すパラメータを検出でき、また、制御器は検出器によって検出されたパラメータに応じて制御可能なモータを制御することができる。
【０００９】
本発明の発明者であるＰｉｅｒｒｅ  Ｃｏｕｔｕｒｅによる「Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  ａｎｄ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＨＶ  Ｂｕｎｄｌｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｌｉｎｅ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  （Ｐ．Ｃｏｕｔｕｒｅ，  Ｊ．Ｂｒｏｃｈｕ，  Ｇ．Ｓｙｂｉｌｌｅ，  Ｐ．Ｇｉｒｏｕｘ，  Ａ．Ｏ．Ｂａｒｒｙ，「Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  ａｎｄ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＨＶ  Ｂｕｎｄｌｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｌｉｎｅ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，  vｏｌ．  ２５，  ｎｏ．４，ｐｐ．，  Ｏｃｔ．  ２０１０）」という名称の文献には、定常状態および動的条件における電力潮流の管理のための束制御ラインインピーダンス変調器が記載されている。
【００１０】
「Ｓｍａｒｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｄｅ−ｉｃｅｒ  ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ｆｏｒ  ｔｒａｓｍｉｓｓｉｏｎ−ｌｉｎｅ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  （Ｃｏｕｔｕｒｅ  Ｐ．，  「Ｓｍａｒｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｄｅ−ｉｃｅｒ  ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ｆｏｒ  ｔｒａｓｍｉｓｓｉｏｎ−ｌｉｎｅ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ」，  Ｃｏｌｄ  Ｒｅｇｉｏｎｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌｕｍｅ  ６５，  Ｉｓｓｕｅ  １，  Ｊａｎｕａｒｙ  ２０１１）」という名称の文献には、スマート電力線（ＳＰＬ：Smart Power Line）の概念が紹介されており、ＳＰＬがどのように３つの重大な必要性、つまり、ラインの除氷、ラインのインピーダンス変調、およびラインの監視に取り組むことができるかが説明されている。
【００１１】
米国特許第６，０１８，１５２号（ＡＬＬＡＩＲＥ）および米国特許出願第２００９／０２５０４４９号（ＰＥＴＲＥＮＫＯ）には、電力線の導体を除氷するためのさらに他の方法およびデバイスが記載されている。
【００１２】
Ｚｈａｎｇ  Ｚｈｉｊｉｎによる「Ｔｈｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  ｏｆ  Ｄｅ−ｉｃｉｎｇ  ｏｎ  Ｆｏｕｒ  Ｂｕｎｄｌｅｄ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｂｙ  Ｌｅａｄｉｎｇ  Ｒｕｎｎｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｔｏ  Ｖａｒｉｏｕｓ  Ｓｕｂ−Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ  （Ｚｈａｎｇ  Ｚｈｉｊｉｎ，  Ｂｉ  Ｍｏａｑｉａｎｇ，  Ｊｉａｎｇ  Ｘｉｎｇｌｉａｎｇ，  Ｈｕａｎｇ  Ｈａｉｚｈｏｕ，  Ｈｕ  Ｊｉａｎｌｉｎ，  Ｓｕｎ  Ｃｉａｘｉｎ，  「Ｔｈｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  ｏｆ  Ｄｅ−ｉｃｉｎｇ  ｏｎ  Ｆｏｕｒ  Ｂｕｎｄｌｅｄ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｂｙ  Ｌｅａｄｉｎｇ  Ｒｕｎｎｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｔｏ  Ｖａｒｉｏｕｓ  Ｓｕｂ−Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ」，  １４th  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｆ  Ａｔｍｏｓｔｐｈｅｒｉｃ  Ｉｃｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，  Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，  Ｃｈｉｎａ，  Ｍａｙ  ８−１３，  ２０１１）」という名称の文献には、流れる電流を様々な副導体の組み合わせに導くことで、どのように束にされた導体の除氷が検証および試験されたかが説明されている。
【００１３】
Ｃｈａｎｇ  Ｇｕａｎｇｈｕｉによる「Ｎｏｖｅｌ  Ｄｅｉｃｉｎｇ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｏｆ  Ｏｖｅｒｈｅａｄ  Ｂｕｎｄｌｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｏｆ  ＥＨＶ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  （Ｃｈａｎｇ  Ｇｕａｎｇｈｕｉ，  Ｓｕ  Ｓｈｅｎｇ，  Ｌｉ  ＭｉｎｇｍｉｎｇおよびＣｈａｏ  Ｄａｉｆｅｎｇ，「Ｎｏｖｅｌ  Ｄｅｉｃｉｎｇ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｏｆ  Ｏｖｅｒｈｅａｄ  Ｂｕｎｄｌｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｏｆ  ＥＨＶ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ｖｏｌ.２４，  ｎｏ．３，  ｐｐ．，  Ｊｕｌy  ２００９）」という名称の文献には、導体を流れる電流を増加させるために、束にされた導体を並列接続から直列接続に再構築することによって電力線を除氷する方法が記載されている。
【００１４】
Ｄｅｅｐａｋ  Ｄｉｖａｎによる「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦＡＣＴＳ  −  Ａ  Ｎｅｗ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ｆｏｒ  Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （Ｄｅｅｐａｋ  Ｄｉｖａｎ，  Ｈａｒｊｅｅｔ  Ｊｏｈａｌ，  「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦＡＣＴＳ  −  Ａ  Ｎｅｗ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ｆｏｒ  Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」，  ＩＥＥＥ，  ２００５）という名称の文献には、電力潮流制御を実現するために、分配されたフレキシブル交流送電システム（ＦＡＣＴＳ）デバイスの概念が紹介されている。分配された直列のインピーダンスと、分配された静的直列補償器とが、既存の電力線に取り付けられて、電力潮流を制御するためにラインのインピーダンスを変更する。
【００１５】
スマート電力線（ＳＰＬ）は、切換装置およびライン監視システムが設けられた従来からの束ねられた電力線であり、ライン監視、除氷、およびラインの電力潮流制御を行うことができる。例えば、ＳＰＬは、いくつかの３０ｋｍ区間の絶縁された相線の副導体によって形成されるとともに、バックトゥバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）のスイッチングモジュールがアンカータワーとしても知られる引留鉄塔に概して６０ｋｍごとに留められた７３５ｋＶ電力線であってもよい。各相にスマート切換装置と内蔵保護システムとが設けられたアンカータワーは、小型変電所と概して称される。小型変電所は、スマート切換装置が設けられたいくつかのアンカータワーも備えており、そのアンカータワーは互いに近くの環境内に配置されている。
【００１６】
７３５ｋＶのＳＰＬには、典型的には、ラインに沿って、６０ｋｍごとに小型変電所と、およそ３００ｋｍごとに配置された変電所が設けられている。変電所は、回路遮断器、断路器、変圧器、測定機器などの異なる種類のデバイスを備えている。
【００１７】
また、ＳＰＬは一般に、例えば光接地線などの、少なくとも１つの接地線も備えている。光接地線は、１）光ファイバの周りの金属ワイヤを介して落雷から電力線を保護すること、および、２）光ファイバを介したデータの送信を可能にすることの２つの機能を有している。送信された情報は、電力線もしくはグリッドの保護データおよび制御データ、または、音声データを含んでもよい。接地線に配置された光ファイバは、ラインの変電所へと最後には接続され、送信ネットワークの遠隔制御室へと最終的には接続される。電力線搬送Ｐ．Ｌ．Ｃ分類のうちの低帯域通信リンクを、限定された通信冗長化を可能にするために用いることができる。
【００１８】
図１および図２を参照すると、小型変電所１０が示されている。図示した場合では、小型変電所１０は、各相に配置されたスマート切換装置１４と内蔵保護システム１６とが設けられた１つのアンカータワー１２を備えている。各相線Ａ、Ｂ、Ｃには、バックトゥバックで設置された１対の切換装置１４が設けられている。切換装置１４の対は同じアンカータワー１２に配置されており、各切換装置１４は異なる電位にあり、この電位は、切換装置が留められる相線Ａ、Ｂ、またはＣのうちの一つである。
【００１９】
切換装置１４同士は、スイッチングモジュール内に配置された無線周波数（ＲＦ）通信デバイスを介して、互いに通信する。これらの無線デバイスによって、切換装置１４同士は、異なる電圧で動作していても互いに通信できる。スイッチングモジュールは、まさにそれぞれ異なる電圧であるがために、電気ワイヤとの接続は不可能である。
【００２０】
接地線１８の近くに配置されたＲＦ／光および光／ＲＦ変換器が、切換装置１４と接地線１８の光ファイバとの間でデータの送信を可能にするために、スイッチングモジュールのＲＦ信号を光信号に変換するのに用いられる。ＲＦデバイスは、ＲＦ／光変換器とともに、通信システムを形成する。この通信システムは、切換装置１４と、アンカータワー１２の近くの環境内にある同じコリドに配置された第２もしくは第３の送電線の他の切換装置との間の通信、または、切換装置１４と、同じ小型変電所に関連するタワーの装置との通信を可能にするために用いることもできる。加えて、関連する区間ラインに沿って配置されたセンサと通信するために切換装置のＲＦ送受信機も用いることもできる。
【００２１】
上記の参照で説明した方法およびデバイス、ならびに、図１および図２に示すシステムは、ラインの監視、ライン内の電力潮流の制御、または導体の除氷の目的で、電力線の導体のインピーダンスを変化させることができる。
【００２２】
従来技術の装置、制御システム、および方法よりも信頼性のある、相線のインピーダンスを変化させる切換装置、制御システム、および方法が求められていると考えられる。
【発明の概要】
【００２３】
本発明の目的は、上記の要望に対処する装置および方法を提供することである。
【００２４】
本発明は、第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる切換装置を提供する。相線は、互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える。この切換装置は、
−  導体のうちの少なくとも１つと接続するための少なくとも１つの制御可能な切換デバイスと、
−  少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を実行し、かつ、第１の光信号を受信するとともに第２の光信号を隣接する切換装置に送るための少なくとも１つの光ポートを備える制御器であって、上記の制御は第１の光信号に基づいて行われ、上記の第２の光信号は上記の１つの切換装置の状況情報を含み、隣接する切換装置の制御が第２の光信号に基づいて行われる制御器と
を備える。
【００２５】
また、本発明は、電力線のインピーダンスを変化させるシステムにも関わっており、その電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える。そのシステムはいくつかの切換装置を備え、切換装置の各々は区間のうちの１つ区間と関連している。各切換装置は、
−  １つの区間の導体のうちの少なくとも１つと接続するための制御可能な切換デバイスと、
−  少なくとも１つの光ポートを有し、少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を行うための制御器と
を備え、その少なくとも１つの光ポートは、
○  １つの区間に隣接する区間に接続される隣接する切換装置から第１の光信号を受信するため、および、
○  隣接する切換装置に第２の光学区間を送信するためのものである。
【００２６】
制御器は受信した上記の第１の光信号に基づいて値を計算するためのものである。第２の光信号はその値を含み、隣接する切換装置の制御可能な切換デバイスの制御が第２の光信号に基づいて行われる。
【００２７】
また、本発明は、第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる方法も提供し、その相線は互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備え、この方法は、
ａ）  区間に関連する切換装置であって、導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを備える切換装置で第１の光信号を受信するステップと、
ｂ）  上記の第１の光信号に基づいて切換デバイスの制御を行うステップと、
ｃ）  切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、上記の第２の光信号は上記の１つの切換装置の状況情報を含み、隣接する切換装置の制御が第２の光信号に基づいて行われるステップと
を含む。
【００２８】
電力線のインピーダンスを変化させるための方法も提供され、電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備え、この方法は、
ａ）  区間に関連する切換装置であって、導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを各々が備える切換装置で第１の光信号を受信するステップと、
ｂ）  上記の切換装置のうちの１つにおいて上記の第１の光信号に基づいて値を計算するステップと、
ｃ）  上記の１つの切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、上記の第２の光信号は上記の値を含み、隣接する切換装置の制御が第２の光信号に基づいて行われるステップと
を含む。
【００２９】
本発明は、添付の図面を参照したうえで、本発明の好ましい実施形態の以下の非限定的な説明を読むことによって、よりよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術による、バックトゥバックスイッチングモジュールを備えるアンカータワーの斜視図。
【図２】図１の上部の拡大図。
【図３】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態による切換装置の概略図。
【図４】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態による２つの切換装置を備えたシステムの概略図。
【図５】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図６】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるバックトゥバックシステムの概略図。
【図７】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態による２つのバックトゥバック切換装置の側面図。
【図８】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図９】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるバックトゥバック切換システムの側面斜視図。
【図１０】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１１】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１２】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１３】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１４】図１３に示すシステムの一部の拡大図。
【図１５】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１６】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１７】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１８】その環境内にある、本発明の好ましい実施形態によるシステムの概略図。
【図１９Ａ】本発明の好ましい実施形態による切換装置およびルータの一部の要素の概略図。
【図１９Ｂ】本発明の好ましい実施形態による切換装置の制御器の概略図。
【図２０】本発明の実施形態による方法のステップを示すブロック図。
【図２１】本発明の実施形態による別の方法のステップを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
背景技術の欄で説明した通信システムによって、異なる電位を有する切換装置間で情報を交換することができるが、このようなシステムに関連するいくつかの欠点がある。
【００３２】
第１に、切換装置が一般的に遠隔の中央制御システムで行われる機能の一部を局所的に行える場合、それは強く望まれる。ネットワークをリアルタイムで制御できるようにするためには、小型変電所およびグリッドの制御の一部が、遠隔制御システムからの命令を待つ必要なく、切換装置によって局所的行われる場合、より効率が良くなる。
【００３３】
第２に、高圧電気ネットワークの監視、管理、および制御に伴う計算はかなりの量であることが知られている。したがって、これらの計算の少なくとも一部を行うために、切換装置の処理能力を用いることは非常に有利となる。
【００３４】
切換装置で現在用いられている通信システムは、いくつかの切換装置の間での制御機能、監視機能、計算機能、および保護機能の分配を許可していない。制御機能および計算機能の一部を切換装置に直接移行する可能性は考慮されてこなかったが、それは主に、ＲＦ信号が、太陽風などの電磁的な摂動に影響されるためや、また、悪意のある侵入に影響されてしまうためである。明らかな理由のために、電気ネットワークは非常に信頼が高くなければならず、また、制御機能、監視機能、および保護機能の一部は、切換装置が電磁的な外乱もしくは不正な侵入によって影響され得る場合、および、計算容量が十分でない場合、中央制御システムから切換装置へと移行することはできない。既存のスイッチングモジュールは、現在、ネットワークの制御および保護の適切な分配を可能にするだけの計算能力を有しておらず、また、ＲＦ帯域は小さすぎて大量のデータを伝送するために用いることはできない。さらに、ＲＦ信号と同様のＧＰＳは、太陽風および不正な侵入に影響され得る。既存の切換装置は、時間的な目的のためにＧＰＳに依存しており、そのため、ＧＰＳの誤作動に影響される可能性がある。
【００３５】
電気ネットワークの制御の一部を遠隔制御システムから切換装置に移行するために、近隣の切換装置間の通信は、特に太陽風や着氷性悪天の間、および、苛酷な天候の時期において、できるだけ堅牢でなければならない。
【００３６】
以下の説明では、図面にある同様の特徴に同様の参照符号が与えられている。明確性を保つために、ある要素が既出の図面ですでに特定されている場合、その要素が一部の図面で特定されない可能性がある。
【００３７】
図３を参照すると、３つの相Ａ、Ｂ、およびＣを有する電力線２１の区間２０が示されている。各相線２２は、互いに電気的に絶縁されるとともに区間２０の２つの端部において互いに短絡される４個の導体２４を備えている。区間２０は、典型的には、電力線の一部に相当する。７３５ｋＶの電力ネットワークでは、区間同士は概して約３０ｋｍ離されており、小型発電所同士は約６０ｋｍ離されている。
【００３８】
切換装置２６は、スイッチングモジュールと称されることもあり、相線Ａの導体２４のうちの１つにつなげられている。この切換装置２６は、相線Ａのインピーダンスを変化させるためのものである。切換装置２６は、導体２４に接続される制御可能な切換デバイス２８と、切換デバイス２８の制御を行うための制御器３０とを備えている。切換デバイスは、除氷などの目的のために、導体２４内において電流を変更することができる。制御可能な切換デバイス２８は、導体内で電気の流れを変更することができる任意のデバイスであり、機械式スイッチ、電気機械式スイッチ、真空遮断器、および電子スイッチのうちの少なくとも１つ、または、それらの任意の組み合わせを備える。
【００３９】
図示した電力線２１は３つの相線Ａ、Ｂ、Ｃであるが、本発明の切換装置２６は高電圧直流（ＨＶＤＣ）ラインでも用いることができる。各相線２２が、典型的には１〜１２の間で変化する、異なる数の導体２４を備えることができることも指摘に値する。また、示した切換装置２６は導体２４のうちの１つだけに接続されているが、切換装置は、例えば図１に示した例などのように、相線２２の各導体２４に接続されるのが好ましい。当然ながら、この場合、スイッチングモジュールは各導体に対して制御可能な切換デバイス２８を備えることになる。
【００４０】
さらに図３を参照すると、制御器３０は少なくとも１つの光ポート３２を有している。制御器３０は、ＣＰＵと記憶装置とを備える処理装置であるのが好ましく、光ポートを介して直接アクセスされる。処理装置上に直接、光ポート３２を備えることが好ましいが、電気的な相互接続が設けられた処理装置を用いること、および、光信号を処理装置に送受信するために電気／光インターフェースを用いることも検討することができる。
【００４１】
光ポート３２は、データの双方向の伝送、第１の光信号の受信、および第２の光信号の送信を可能にする。受信された第１の光信号は情報を含んでおり、切換デバイス２８の制御はその情報に基づいて行われる。この制御は、例えば、切換デバイスをそれの現在の状態に保つように、切換デバイスを開けるように、または、切換デバイスを閉じるようにできる。第２の光信号は、切換装置２６の状態の情報を含んでおり、隣接する切換装置の制御は第２の光信号に基づいて行われ得る。
【００４２】
隣接する切換装置とは、互いに直に接続される切換装置だけでなく、互いに近い環境にある切換装置も意味している。電力ネットワークの規模では、切換装置は隣接する別の切換装置から数キロメートル離れている可能性があることは、考慮しておく必要がある。
【００４３】
制御器に光ポート３２を用いることは、そうでない場合には赤外線またはＲＦ通信デバイスが設けられた従来技術の装置の適切な機能に影響を与えることになる電磁的な干渉によって影響されることなく、処理装置に直にアクセスできるという利点がある。また、光ポート３２は、ある装置から別の装置へとデータが移動する速度を増加させることもできる。
【００４４】
有利には、それ自体に少なくとも１つの光ポートが設けられた制御器を備える切換装置は、２つの切換装置を、たとえそれらが異なる電位にあっても、光ファイバを介してつなげることができる。光ファイバを介した切換装置の接続は、電磁的なノイズに対して、および、システムでの不正な侵入に対して堅牢でもある。
【００４５】
図４を参照すると、電力線２１の別の区間３４が示されている。２つの相線ＡおよびＢは、４つの導体２４によってそれぞれ形成されており、各相線２２には、前述のように切換装置２６が設けられている。第１の切換装置２６ａは、相線Ａのインピーダンスを変化させることができ、一方、第２の切換装置２６ｂは、相線Ｂのインピーダンスを変化させることができる。切換装置２６ａ、２６ｂは、切替デバイス２８ａ、２８ｂおよび各制御器３０ａ、３０ｂを含んでいる。第１の切換装置２６ａの光ポート３２ａは、第１の光ファイバ３６を介して、第２の切換装置２６ｂの光ポート３２ｂに接続されている。この構成によって、切換装置２６ａ、２６ｂの両方は互いに光信号を有利に交換することができる。当然ながら、使用中、切換装置２６ａ、２６ｂの少なくとも一方、好ましくは両方が、外部の制御システムと他の隣接する切換装置とにつなげられている。
【００４６】
図５を参照すると、描写されたシステムは、図４に示したシステムと同様となっているが、第１の切換装置２６ａおよび第２の切換装置２６ｂがルータ３８を介して互いに通信する点が異なっている。第１の切換装置２６ａの光ポート３２ａおよび第２の切換装置２６ｂの光ポート３２ｂは、第１の光ファイバ４０および第２の光ファイバ４２をそれぞれ介してルータ３８に接続されている。図示されていないが、ルータ３８は、他の切換装置へと接続されており、標準的な変電所または遠隔の中央ステーションに配置され得る遠隔制御システムへと最後には接続されている。ルータ３８は、光ポートが設けられたルータであってもよいし、または、光ファイバの配線接続箱であってもよい。ルータは、光回路または電気光学回路を備えてもよい。
【００４７】
図６を参照すると、バックトゥバックシステム４４が示されている。このバックトゥバックシステム４４は、図３に示した切換装置とそれぞれ同様の２つの切換装置２６０、２６２を備えており、それら切換装置２６０、２６２はバックトゥバック構成となっている。切換装置２６０または２６２の各々は、この場合は相線Ａにおいて、同じ相線２２の第１の区間２００および第２の区間２０２に配置されている。図示されていないが、アンカータワーは、図１に示す構成と同様に、第１の区間２００と第２の区間２０２との接続を一般的に可能にしている。さらに図６を参照すると、第２の切換装置２６２は第２の区間２０２の末端部に配置されており、その末端部は、第１の切換装置２６０が配置されている第１の区間２００の末端部に直に隣接している。第１の切換装置２６０の光ポート３２０および第２の切換装置２６２の光ポート３２２は、第１の光ファイバ３６０で互いに接続されている。図示されていないが、使用中、第１の切換装置２６０および第２の切換装置２６２の少なくとも一方は、外部の通信システムにさらに接続されている。有利には、区間２００または２０２が約３０ｋｍであると仮定すると、この構成は、バックトゥバック切換装置２６０、２６２を６０ｋｍごとだけに配置することができるという利点があり、システム４４の設置作業や保守作業を容易にすることができる。
【００４８】
図７および図８を参照すると、内部の構成部品がよく見えるように保護カバーが取り外された状態で、２つのバックトゥバック切換装置２６０、２６２が示されている。この実施形態において、２つのバックトゥバック切換装置２６０、２６２は、切換装置間で接続棒を用いる必要なく、同じ進入プレート４６を共有している。第１の切換装置２６０の外側の末端部には、それぞれが相線の導体のうちの１つと接続するための４つの導体４８が配置されている。切換装置の各導体４８は、制御可能な切換デバイス２８０に、この場合は第１の区画５２に配置された真空遮断器５０につながれている。各真空遮断器５０は、第２の区画５６に配置された、真空遮断器５０を開閉するための制御可能なモータ５４に、さらに接続されている。第３の区画５８には、制御器３００が配置されており、制御可能な切換デバイス２８０につながれている。第２の切換装置２６２は、第１の切換装置２６０と同じ構成を有し、制御可能な切換デバイス２８２を含んでいる。単一の基板に載置されている４つの処理装置６０からこの場合には構成される制御器３００、３０２の両方には、２つの光ポート３２０、３２２が設けられている。第１の切換装置２６０の第１の光ポート３２０は、第１の光ファイバ３６０を介して、第２の切換装置２６２の第１の光ポート３２０に接続するためのものである。
制御器３００、３０２の各々には、切換装置２６０、２６２の外部のデバイスまたはシステムに接続するための第２の光ポート３２２がさらに設けられている。第２の光ファイバ３６２は第１の切換装置２６０の第２の光ポート３２２に接続しており、第３の光ファイバ３６４は第２の切換装置２６２の第２のポート３２２に接続している。この場合、第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４は、同じ碍子連６２を通じて二重の切換システム４４から出ていく。しかしながら、システム４４の信頼性を高めるために、第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４を異なる碍子連に通すことも検討することができる。この方法では、光ファイバ３６２、３６４が異なる経路を用いるため、システム４４の信頼性が高められることになる。バックトゥバックシステム４４の他の構成では、２つの切換装置２６０、２６２が単一の制御器を共有できることも留意されるべきである。
【００４９】
図７および図１９Ａを参照すると、切換装置の制御器は、好ましくは、電流検出器、電圧検出器、および位置検出器などの少なくとも１つの検出器に接続されている。電力制御ベイ１０８は、ＲＦ送受信機も備えることができる。区間に沿って配置された検出器６４と歪みゲージとによって、ＲＦ送受信機を通じて検出されたパラメータは、ネットワークパラメータを計算するための制御器に送信することができる。
【００５０】
また、電力制御ベイ１０８は、電力モジュール６６も備えることができる。バックトゥバックシステム４４の場合、切換装置２６０、２６２の電力モジュール６６同士は、好ましくは、電線で互いに接続される。この構成は、切換装置２６０、２６２の電力供給の冗長性を高め、両電力モジュールが同じ電位であるため、バックトゥバック構成において可能である。
【００５１】
図７に戻って、制御器３００、３０２は、それぞれ、並列に動作する互いに接続された３つの処理装置６０を備える。計算は、各処理装置６０内で同時かつ並列に行われ、処理装置６０同士はそれらの結果を互いに比較する。１つの処理装置６０によって計算された値の１つが他の２つの処理装置６０によって計算された値と異なる場合、誤った値を計算した処理装置６０は切り捨てられて、制御器３０の計算が常に信頼できることを確保する。これを実現するために、各処理装置６０は、所与のパラメータの３つの値を比較するための手段と、上記の値のうちの１つをその１つの値が残りの２つの値と矛盾するときに破棄する手段とを含む。
【００５２】
ここで図１９Ｂを参照すると、制御器３０は、スタンバイ処理装置６８をさらに備えている。このスタンバイ処理装置６８は、前に説明した３つの処理装置の各々につながれており、３つの値のうちの１つが破棄されたときに、誤った値を計算した処理装置６０の代わりに作動または使用される。制御器３０は、電力線のパラメータの具体的な計算を行うために、少なくとも追加の処理装置７０をさらに備えてもよい。当然ながら、すべての処理装置６０、６８、７０は、すべて互いにつながれる。処理装置間の接続は、この図１９Ｂの明確性を保つために示されていない。
【００５３】
ここで図８および図９を参照すると、バックトゥバックシステム４４がルータ３８との組み合わせで示されている。第１の光ファイバ３６０は、第１の切換装置２６０の第１の光ポート３２０を第２の切換装置２６２の第１の光ポート３２０に接続している。第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４は、第１の切換装置２６０の第２の光ポート３２２および第２の切換装置２６２の第２の光ポート３２２をルータ３８に接続しており、碍子連を通過している。バックトゥバックシステム４４は、相Ａの隣接する２つの区間２００、２０２の接続のためのものである。
【００５４】
図９では、第２のバックトゥバックシステム（図９では示していない）の第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４が、接続されていない状態で示されている。使用の際、３つの相Ａ、Ｂ、Ｃはすべてバックトゥバックシステム４４に接続されており、それについては図１１を参照しつつより詳細に説明されることになる。本発明の他の実施形態では、制御器に内蔵されたルータ３８を備えることも検討することができることは、留意されるべきである。この場合、ルーティング機能は制御器によって行われることになり、制御器は、ルーティング機能を有する他の制御器、他のルータ、または、接地線において延びている光ファイバと直に接続するために、より多くの光ポートを備えることになる。
【００５５】
図１１および図１２に示すように、ルータ３８は、有利には、相Ａに留められた１対のバックトゥバック切換装置２６０ａ、２６２ａの制御器３００ａ、３０２ａを、ラインＢおよびラインＣに接続された他の２つのバックトゥバックシステム２６０ｂ、２６２ｂ、２６０ｃ、２６２ｃにインターフェースすることができ、また、電力線の次のルータに最終的には接続されている主光ファイバ７２、または、遠隔制御ステーション（図示せず）にインターフェースすることができる。同様の接続は、相Ｂおよび相Ｃのバックトゥバック切換装置でも行われる。ルータまたは光ファイバの配線接続箱が、３つの相Ａ、Ｂ、Ｃの６つのスイッチングモジュールの処理装置の６本の光ファイバを、同じコリドの他の送電線の同じ小型変電所の他のルータに接続するために用いられる。またこれにより、それら光ファイバを、光ファイバ接地線または他の光ファイバを用いることで、二重に安全で信頼できる方法で、送電線の他の小型変電所の他のルータおよびシステム制御センタに接続することも可能になる。ルータは、光回路または電気光学回路から構成されてもよい。ルータは、光ポートが設けられてもよいし、または、光ファイバの配線接続箱であってもよい。ルータは、光回路または電気光学回路を備えてもよい。より具体的には、切換装置２６０、２６２の各々には、第１の光ポート３２０および第２の光ポート３２２が設けられる。第１の切換装置２６０および第２の切換装置２６２の対の各々について、第１の切換装置２６０の第１の光ポート３２０は、第１の光ファイバ３６０を介して第２の切換装置２６２の第１の光ポート３２０に接続されており、また、第１の切換装置２６０および第２の切換装置２６２の第２の光ポート３２２は、第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４を介してルータ３８に接続されている。理解され得ることであるが、すべての６つの切換装置２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃおよび２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、ルータ３８を介して上記の第１の光信号および第２の光信号を送受信することができる。この構成がある場合、切換装置の制御器には常に２つの接続が設けられることになり、システムに高い冗長性と信頼性とを与える。
【００５６】
図１１および図１２をさらに参照すると、主光ファイバ７２は、あるルータ３８から次のルータへと中継される光リンクであり、第１の区間２００および第２の区間２０２に沿って延びるアース線（図示せず）に概して配置されている。主光ワイヤ７２は遠隔制御システム（図示せず）に最終的に接続しており、その遠隔制御システムは、高電圧電気ネットワークの運用を監視および制御している。当然ながら、主光ファイバは必ずしも接地線に配置されていない。
【００５７】
図１２を参照すると、各制御器３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃには、例えば、センサ、切換アクチュエータ、およびＲＦ送受信機などの他の種類のデバイス（図示せず）と情報を送受信するために、光ポート３２０、３２２に加えて、入力バスおよび出力バス７４が設けられている。このようなデバイスは、導体の電流、電圧、または氷雪荷重に関する情報を切換装置に提供するために、切換装置の内部に配置されている。システムのこの構成において、第２の光ファイバ３６２および第３の光ファイバ３６４は同じ碍子連６２を通過している。しかしながら、冗長性を高めるために、これらの光ファイバを異なる碍子連に通すようにすることが好ましい可能性がある。
【００５８】
ここで図１０を見ると、分配システムの別のタイプが示されている。この構成では、切換装置２６ａ、２６ｂ、および２６ｃは、バックトゥバック構成となっていない。切換装置２６ａについて、第１の光ポート３２４が光ファイバ３７０を用いて切換装置２６ｃの光ポートに接続されており、また、その第２の光ポート３２６が切換装置２６ｂの光ポートに接続されている。同じタイプの接続が切換装置２６ｂおよび２６ｃについても行われている。この分配システムにおいて、３つの切換装置の制御器３０は光ファイバ３７０を介して互いに通信できる。当然ながら、動作中、切換装置２６ａ、２６ｂ、または２６ｃのうちの少なくとも１つは、隣接するタワーの他の切換装置、および、遠隔制御システムと通信するために、外部デバイスに接続されることにもなる。また、この分配システムは、制御機能、計算機能、監視機能の一部を、遠隔制御システムから、局所的かつ直接的に切換装置に移行するために必要な冗長性および信頼性も提供する。
【００５９】
図１３を参照すると、電力線２１の異なる区間２００、２０２のインピーダンスを変化させるための分配システムが示されている。図示した区間は、バックトゥバック切換装置２６０、２６２が第１の区間２００および第２の区間２０２の接続位置に留められている、第１の区間２００および第２の区間２０２で対とされた、電力線２１の中間のセクションからの区間を表している。当然ながら、アンカータワーが、第１の区間２００および第２の区間２０２の接続位置に必要とされるが、図が煩わしくなるのを防ぐために、図示されていない。ルータ３８が、図１１および図１２に示したシステムと同じ構成により、バックトゥバックシステム４４の切換装置の各々に接続されている。ルータ３８同士は、区間２００、２０２の全長に沿って延びる、ルータからルータへの光ファイバ７４によって直列に接続されている。
【００６０】
図１４を参照すると、バックトゥバックシステム４４の第１の区間２００および第２の区間２０２との接続が、最もよく示されている。第１の区間２００では、４つの導体２４が、切換装置２６０内に配置された制御可能な切換デバイス２８０に接続されている。制御可能な切換デバイス２８０は制御器３００へとさらに接続される。同じ接続が第２の区間２０２でも行われている。制御器３００、３０２の両方が、第１の光ファイバ３６０を介して互いに接続されている。また、各制御器３００、３０２はルータ３８にも接続されている。光ファイバの３つの他の対が部分的に示されており、それら対のうちの２つは、他の２つの相線のバックトゥバックシステムへの接続のためのものであり、３つ目の対は隣接する区間のルータへの接続のためのものである。
【００６１】
図１５を参照すると、５つのルータ３８が小型変電所１０４の各部として示されており、３つの中間にあるルータが第１の区間および第２の区間の対とそれぞれ関連しており（区間はこの図１５をわかりやすくするために示されていない）、２つの外側のルータ３８が２つの変電所の間で延びる電力線の一部の外側の区間と関連している。分配システムのこの構成において、３つの中間のルータ３８の各々には、１０個の光ポート３３が設けられている（最も左側のルータ３８で１つのポート３３だけが特定されている）。これら１０個の光ポートのうち、３対のポート（接続されずに示されている）は、図１１に示されるような、各相線２２に留められた３つのバックトゥバック切換装置２６０、２６２に接続するためのものである。２つの他の光ポートは、ルータからルータへの光ファイバ７６を介して、区間の隣接するルータ３８、または変電所７８のうちの１つの隣接するルータ３８に接続するためのものである。最後に、残りの２つの光ポートは、他の２つのルータからルータへの光ファイバ７６を介して、送電線にある隣接する第２のルータ、または、変電所の隣接する第２のルータに接続するためのものである。送電線の末端部にある２つのルータ３８には、変電所に直に隣接しているため、９つの光ポートしか設けられていない。変電所７８のうちの１つは、遠隔制御システム８０に接続されている。理解され得ることだが、このような構成は、分配システムの信頼性および冗長性をさらに高める。例えば、アンカータワーに配置されたシステム全体が故障した場合（システムは３つの切換装置とルータとから成る）、電線の残りのシステムは正常に機能し続けることができ、変電所または遠隔制御システムへの通信は、このような不具合に影響されることはない。
【００６２】
ここで図１６および図１７を参照すると、第１の切換装置２６００および第２の切換装置２６０２を備えるブリッジシステムが示されている。図１６は、２つの電線２１、２３のルータおよび切換装置を備える小型変電所１０４のあるタイプを表しており、一方、図１７では、５つの小型変電所１０４が示されている（１つだけが破線によって特定されている）。ブリッジシステムは、個別に並列に隣接する電力線２１、２３にそれぞれ配置された２つの切換装置２６００、２６０２を橋渡しすることで構成される。当技術分野で知られているように、高電圧電力ネットワークにおいて、同じコリドに２つの個別の電線を走らせることは珍しいことではない。したがって、第１の切換装置２６００および第２の切換装置２６０２は、２つの個別の電力線２１、２３に配置された区間のインピーダンスをそれぞれ変化させるためのものである。第１のルータ３８０および第２のルータ３８２は、それぞれ、光ファイバ３６２、３６４を介して第１の切換装置２６００および第２の切換装置２６０２に接続されており、別の光ファイバ７６が第１のルータ３８０および第２のルータ３８２を互いに接続している。図１６で最もよく示すように、第１の電力線２１と関連するルータ３８０は、親ルータとして作用し、主光ファイバ７２にさらに接続され、ルータ３８０の遠隔制御システム８０（図１７に示す）への接続を可能にする。第２の電力線２３と関連するルータ３８２は子ルータである。換言すれば、各ルータ３８０、３８２は、３つの相Ａ、Ｂ、Ｃの６つのスイッチングモジュールの処理装置の光ファイバを、同じコリドにある他の送電線の同じ小型変電所の他のルータに接続するために用いられる。また、各ルータを、光ファイバ接地線または他の光ファイバを用いることで、二重に安全で信頼できる方法で、同じ送電線の他の小型変電所の他のルータおよびシステム制御センタに接続することも可能である。図１６および図１７に図示したブリッジシステムでは、電力線２１のうちの１つだけが、それに沿って延びる主光リンク７２を有している。この主光リンク７２は、あるルータ３８から次のルータへと中継される。
【００６３】
ここで図１８を参照すると、２つの主光ファイバ７２を有するブリッジシステムが、各電力線２１、２３に１つずつ示されている。ブリッジシステムのこの実施形態において、両電力線の切換装置が、ルータ３８を介して主光ファイバ７２に接続される。この構成は、通信経路の数をさらに増やすことになるため、電力線の１つの一部全体が故障したとしても、残りの切換装置はなおも作動可能であり、また、遠隔制御ステーションに接続されるため、システム全体の冗長性および信頼性を高めることになる。
【００６４】
ここで図１９Ａを参照すると、切換装置の電力供給および制御システムが示されている。また、このシステムの制御可能な切換デバイス２８（相線の各導体につき１つ）、センサ６４、およびルータ３８との接続も示されている。機能ブロックは、このシステムに含まれるのが好ましい要素を表している。電力制御ベイ１０８は、制御器３０、電力供給モジュール６６を備えている。電力供給モジュール６６は、容量性電力供給変圧器８２、容量性電力供給器８４、誘導性電力供給器８６、コンデンサボックス８８、電力分配ボックス９０を備える。制御器は少なくとも２つの光ポート３２を備え、それらの一方はバックトゥバックシステムの他の装置に接続するためのものであり（接続されずに示されている）、他方はルータ３８に接続するためのものである。また、電力制御ベイ１０８は、区間に沿って配置されたセンサと通信するために、ＧＰＳモジュール９８、ブラックボックス１００、ＰＬＣエミッタ受信デバイス１０２、およびＲＦエミッタ／受信デバイス１０６も備えている。
【００６５】
ルータ３８は、電力供給器９２、ルーティングモジュール９４、ＷＤＭモジュール９６とを備えている。ＷＤＭモジュール９６は、別の光ファイバで３つの切換装置から受信された第２の光信号を多重化するためのものである。当然ながら、ＷＤＭモジュールは、選択的であり、光ファイバを通じて光信号を送信するのに光スペクトルのうちの異なる帯域または色を使えば十分であり得る。ルータ３８は、それ自体に電力を供給するための電源９２を備えており、電源は太陽光に基づいた電源である。あるいは、容量結合デバイスが電源として検討されてもよい。また、前述のように、システムの他の変形形態では、切換装置内において、追加の区画に、または追加の処理装置を介して、ルータを備えることが検討されてもよい。
【００６６】
図１９Ｂを参照すると、制御器３０の好ましい実施形態が示されている。制御器３０は、好ましくは、６つの処理装置、６０、６８、７０を備えている。３つの処理装置６０は、並列に作動し、互いに接続されている。各処理装置６０は、処理装置のうちの１つによってそれぞれが計算された、所与のパラメータの３つの値を比較するための手段を備えている。また、各処理装置６０は、それら値のうちの１つを、その１つの値が残りの２つの値と矛盾するときに破棄する手段も備えている。３つの処理装置６０は、電気ネットワークの異なる値を計算するために用いられ、また、制御可能な切換デバイスを制御するためにも用いられる。処理装置６０は、結果の値が信頼できることを確保するために、計算を同時に行う。値のうちの１つが他の２つと異なるときは、この状況は、処理装置のうちの１つが不具合を抱えていることを意味する可能性があり、この処理装置は切り捨てられる。
【００６７】
制御器３０はスタンバイ処理装置６８をさらに備え、そのスタンバイ処理装置６８は、３つの処理装置６０の各々につなげられ、３つの値のうちの１つが破棄されたときに、その１つの値を計算した処理装置の代わりに作動される。換言すれば、第４の処理装置６８は、バックアップとして維持され、その後不具合のあった処理装置と入れ代えるために作動させることができる。
【００６８】
最後に、第５の処理装置７０および第６の処理装置７０、つまり、追加の処理装置を、具体的なネットワークの計算を行うために用いることができる。
【００６９】
当然ながら、追加の処理装置７０の数は異なっていてもよい。処理装置６０、６８、７０には、それぞれ、光ポート３２に加えて、電気式入出力バス７４が設けられる。電気入出力バス７４によって、センサおよび受容器などの、導体ひいては相線の状態についての情報を集めるための別の種類のデバイスに接続することができる。
【００７０】
また、図２０を参照すると、本発明は、電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる方法にも関わっている。相線は、互いに電気的に絶縁されるとともに区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える。この方法は、以下のステップ５、７、９とを含む。
【００７１】
ａ）  区間に関連する切換装置であって、導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを備える切換装置で第１の光信号を受信するステップ。
【００７２】
ｂ）  第１の光信号に基づいて切換デバイスの制御を行うステップ。
【００７３】
ｃ）  切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、第２の光信号は１つの切換装置の状況情報を含み、隣接する切換装置の制御が第２の光信号に基づいて行われるステップ。
【００７４】
切換装置で行われるこの方法によれば、第１の光信号が切換装置の光ポートで受信される。これらの第１の光信号は、切換装置の切換デバイスを制御するための命令を含む。光信号は、遠隔制御システムによって、または、隣接する切換装置から、送信することができる。切換装置は、切換装置の状況情報を含め、第２の光信号を隣接する切換装置にさらに送信することができる。したがって、隣接する切換装置は、これら第２の光信号に基づいて、それぞれの切換デバイスを制御することもできる。
【００７５】
図２１を参照すると、本発明は、電力線のインピーダンスを変化させる方法にも関わっている。その方法は、以下のステップ１１、１３、１５とを含む。
【００７６】
ａ）  区間に関連する切換装置であって、導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを各々が備える切換装置で第１の光信号を受信するステップ。
【００７７】
ｂ）  切換装置のうちの１つにおいて第１の光信号に基づいて値を計算するステップ。
【００７８】
ｃ）  １つの切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、第２の光信号はステップｂ）の値を含み、隣接する切換装置の制御が第２の光信号に基づいて行われるステップ。
【００７９】
この方法は、電線の切換装置の制御器間で、電気ネットワークのパラメータに関連する計算を分配することができる。この場合、制御器は、第１の光信号を隣接する切換装置から受信し、受信した第１の光信号に基づいて値を計算する。第１の光信号は、例えば、隣接する切換装置の状況情報を含むことができる。そのため、計算した値は、隣接する切換装置の状況情報に基づくことになり、例えばフェーザ計算などの、電気ネットワークのパラメータに関連することになる。次いで、制御器は、それの光ポートを介して、計算された値を含めて、第２の光信号を送信することができる。値は、切換デバイスの制御がそれが必要とされている場合のみに始まるようにするために、遠隔制御システムまたは隣接する切換装置へと送り返すことができる。当然ながら、第１の光信号は、例えば遠隔制御システムからの他の情報、または、必ずしも切換装置に隣接していない他の切換装置からの他の情報を含むこともできる。光信号は、ネットワークの他の電力線から情報を含むこともでき、ネットワークの切換装置間で計算を実際に分配することができる。
【００８０】
要約すれば、スマート送電システムは、ライン区間の相にある内蔵の切替スイッチから構成される従来のスマートな送電線の組から成り、その区間に対して、３つの相Ａ、Ｂ、およびＣの間でそれら相のスイッチングモジュールの制御処理装置または計算処理装置を光接続しており、それら処理装置は、送電線に沿って、送電システムの制御センタとともに、光リンクを用いることで配置されている。このスマート送電システムによって、送電線に沿ったシステムの制御機能および保護機能の分配、送電システムの計算能力の向上、通信時間の短縮、計算処理装置および制御処理装置の冗長性の単純な向上、測定システムにおける冗長性の向上、通信システムにおける冗長性の向上、電磁的な外乱に対するシステムの堅牢性の向上、好ましくない侵入に対するシステムの堅牢性の向上、ＧＰＳの冗長性の単純な向上、ＧＰＳへの外乱に対するシステムの堅牢性の向上、適切なソフトウェアを利用することでライン区間に沿って配置されたセンサと通信する送受信機における冗長性の単純な向上を可能にする。
【００８１】
コリド当たり１つを超えるライン（例えば、２つまたは３つのライン）を備えた送電線のコリドに関しては、同じ小型変電所の近くの環境にある第２または第３のラインのアンカータワーに配置されたルータを、光ファイバ接地線または他のもので、主ラインからのルータと光接続することによって、他のスイッチングモジュールと光接続させることができる。同じコリドにある他のラインがそれ自体の光ファイバ接地線を有している場合、同じ小型変電所のルータ間の光リンクは、通信システムにおける冗長性を向上させる。
【００８２】
理解され得ることであるが、本発明は、分配された送電システムを実現することによって、前述で説明した欠点の少なくとも一部を解決でき、その分配された送電システムでは、システムの制御に必要な制御計算および基本計算が、ラインに沿う相において分配されたスイッチングモジュールのレベルで実行することができ、適切なソフトウェアを用いた第１の処理の後の結果が、スイッチングモジュール同士および制御室の間で共有される。これは、共有される必要のある情報の量を減らし、高速で安全で信頼できる応答時間を完全に保ちながら、通信時間を短くする。制御および計算の分配は、光ファイバの使用によって行うことができるが、それは、光ファイバが安全で信頼できるとともに改ざんされ難いためであり、また、光ファイバがＲＦ帯域よりも広い帯域幅を有しているためである。
【００８３】
有利には、本発明は、電気システムを制御するのに必要とされる情報の処理を分配することができる。また、送電線に沿って配置された小型変電所で、送電線の保護を分配することもできる。
【００８４】
本発明の別の利点は、処理システムの向上した冗長性および計算能力、ならびに、ラインおよびスマート送電システムの制御である。
【００８５】
さらに別の利点は、電磁的な外乱およびＧＰＳシステムの潜在的外乱に対するスマートラインおよびスマートシステムの向上した堅牢性である。
【００８６】
さらに別の利点は、システムにおける通信の堅牢性である。
【００８７】
図７、図９、図１６、図１７、および図１８を参照すると、システムの好ましい実施形態は、隔離された副導体が間にあるクラスタ化されたライン区間（例えば、３０ｋｍの区間を備えた７３５ｋＶのライン）、各相にあるスイッチングモジュール、バックアップ制御処理装置および追加の処理装置を共有するために、相Ａ、Ｂ、およびＣの各々において光ファイバを備えた碍子連の各切換装置に光結合器を備えた１つまたは複数の制御処理装置を備えている。ルータを追加することで、相Ａ、Ｂ、Ｃのスイッチングモジュールの処理装置間での通信を、光ファイバ接地線に渡って同じラインの他の小型変電所の他のルータと調整することができる。また、ルータは、同じコリドの他のラインの他のルータおよび同じ変電所との通信を調整することもできる。
【００８８】
スイッチングモジュールの制御処理装置および計算処理装置は、光ファイバを用いることで、他のスイッチングモジュールの他の制御処理装置および他の計算処理装置と通信する。これらの制御処理装置は、入出力バスを用いることで、機械式切替スイッチおよび／または電子式切替スイッチ、リニアモータ、張力用センサ、電流用センサ、位置用センサ、ＧＰＳ、誘導性電力供給器、容量性電力供給器、Ｐ．Ｌ．Ｃ．エミッタ受信装置などのようなスイッチングモジュールのサブシステムと通信する。この入出力バスは、図１６に示すように、光学式または電気式のいずれであってもよい。
【００８９】
ルータの電力供給は、ソーラーパネルおよび／または容量性電力供給器を用いて行うことができる。
【００９０】
２つのスイッチングモジュールをバックトゥバックで接続する好ましい方法は、図７および図９に示されている。電気的に接続することによってバックトゥバックで設置されたスイッチングモジュールの電力供給の冗長性は、それらが同じ電位であるためである。
【００９１】
スイッチングモジュールでは、特定のタスクを完了するために、第４のバックアップのスタンバイ処理装置および追加の処理装置と並列とされた３つのタスク処理装置は、同じ集積回路に載置されてもよいし、載置されなくてもよい。さらに、それら処理装置は、電気的または光学的な接続によって互いに接続することができる。
【００９２】
本発明は、送電線に沿って配置された小型変電所で、送電線のシステムおよび保護を制御するために必要である情報処理の分配を行うことができる。この新しい技術は、各スイッチングモジュールを、一方がルータから延び、他方が簡単なＲＦ接続の代わりに第１のスイッチングモジュールの後ろに配置された第２のスイッチングモジュールから延びる、少なくとも１つの光ファイバと接続する。この光リンクは、１０ＧＨｚより大きくかつ多チャンネル（異なる波長）を有する広い周波数帯であってよい。この冗長な光リンクによって、ルータを用いることで、バックトゥバックの各相の２つのスイッチングモジュールの処理装置およびそれらの間の同じ変電所の３つの相Ａ、Ｂ、Ｃを再編成することができる。同じラインの小型変電所からのルータは、光ファイバを用いて、ルータ間で接続され、また、システムの制御システムと接続される。これにより以下のことが向上する。
【００９３】
１．処理システムの冗長性および計算能力、ならびに、ラインおよびスマート送電システムの制御。好ましくは、各スイッチングモジュールは、不具合の場合に代行する待機中の第４の処理装置と並列にタスクの処理を実行する３つの処理装置を備える。追加のタスクを実行するために、ある数の処理装置が追加されてもよい。これらの処理装置のすべては、異なる電位の他の相の処理装置とグループ化され、スーパー処理装置のように作動し、バックアップ処理装置および追加の処理装置は共有することができる。
【００９４】
２．処理システムの冗長性および計算能力、ならびに、ラインおよびスマート送電システムの制御。同じ小型変電所において、異なる電位で同じコリドに配置されたラインの処理装置、バックアップ処理装置、および追加の処理装置を光学的に接続することによる。
【００９５】
３．電磁的な外乱（例えば、太陽風、電磁パルス、および電磁ノイズ）に対するスマートラインおよびスマートシステムの堅牢性。３０ｋｍの区間に沿って配置された信号センサだけが、ＲＦ通信リンクによって、対応するスイッチングモジュールに接続されている。これらの信号は、送電システムの作動および保護にとって重大ではない。
【００９６】
４．スイッチングモジュールと関連する区間に沿って配置されたセンサと通信するための電力線搬送Ｐ．Ｌ．Ｃおよび送受信機の、ＧＰＳレベルでの容易な冗長性。
【００９７】
５．システム（ＧＰＳ）への潜在的外乱に対する送電システムの堅牢性。時間参照信号が、取られた経路の指標とともに、光ファイバによって各スイッチングモジュールに送信される。この時間参照は、異なる経路について、ＧＰＳを用いることで較正される。
【００９８】
６．隔離された光ファイバシステムの比較的安全な環境において適切な通信プロトコルおよび暗号化を利用することによる、送電システムの好ましくない侵入への堅牢性。
【００９９】
７．チャンネルおよび通信ファイバにおける冗長性を高めることによる通信の堅牢性。
【０１００】
スマート送電システムの構造は、ラインに沿って分配された冗長なフェーザ計測器（synchrophasors）の測定、ラインの保護、補償および電力潮流の制御によるネットワークの制御、安定性の制御、通過容量の増加、システムのリアルタイムの管理、ラインの除氷、ラインおよびスイッチングモジュールのリアルタイムの監視、必要な機能性の維持の計画、および、将来の使用のための送電システムのデータベースの構築を可能にする。このようなデータベースは、当然ながら、遠隔に配置することができる。
【０１０１】
ラインの監視は、電気的事象（例えば、静的過電圧により引き起こされたフラッシュオーバ）、機械的事象（例えば、ギャロッピング振動、風振動）、気象上の事象（例えば、着氷、雷）を含む。
【０１０２】
さらに、この構造は、送電システムの使用および最適な維持を確保するために、システムにおける電力潮流のリアルタイムの視認、ラインおよび電気ネットワークの被った事象のデータベースの作成、および、リアルタイムでまたは遅延して実行する一連の作用の推論を可能にする。この高度な冗長の技術は、信頼できる安全なスマート送電システムの実現を可能にする。
【０１０３】
各スイッチングモジュールは、機械式切替スイッチおよび／または電子式切替スイッチ、アクチュエータまたはリニアモータ、電流用センサ、張力用センサ、位置用センサ、ならびに、このスイッチングモジュールと関連する区間に沿って配置されたセンサと通信する送受信機を好ましくは備える。
【０１０４】
切換装置の電力供給における冗長性は、電力供給を共有するような方法で、同じ相にあるバックトゥバックで設置された２つのスイッチングモジュールを、切換装置間で電子的に接続することによって高めることができる。
【０１０５】
本発明の別の利点は、電力ネットワークのすべての切換装置とこれらの切換装置の制御とから得られたデータで、適切なソフトウェアアプリケーションおよび専門のシステムを用いて、ネットワークの作動および信頼性を向上させることができることである。
【０１０６】
特許請求の範囲は、実施例に記載された好ましい実施形態によって限定されるべきではなく、全体としての説明と一致し、最も広い解釈を与えられるべきである。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる切換装置において、前記相線は、互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える、切換装置であって、
前記導体のうちの少なくとも１つと接続するための少なくとも１つの制御可能な切換デバイスと、
前記少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を実行し、かつ、第１の光信号を受信するとともに第２の光信号を隣接する切換装置に送信するための少なくとも１つの光ポートを備える制御器であって、前記制御は前記第１の光信号に基づいて行われ、前記第２の光信号は前記１つの切換装置の状況情報を含み、隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われる制御器と
を備える切換装置。
[２]  それぞれが付記[１]に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるシステムであって、
前記区間は他の相線を含み、前記第１の切換装置は前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の切換装置は前記他の相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは、第１の光ファイバを介して、前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートに接続されるシステム。
[３]  それぞれが付記[１]に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるシステムであって、
前記区間は他の相線を含み、前記第１の切換装置は前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の切換装置は前記他の相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、
ルータをさらに備え、
前記第１の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートおよび前記第２の切換装置の前記少なくとも１つの光ポートは、それぞれ、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバを介して前記ルータに接続されるシステム。
[４]  それぞれが付記[１]に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるバックトゥバックシステムであって、
前記第１の装置は、第１の区間である前記区間の前記相線の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、前記第２の装置は、前記第１の区間に隣接する第２の区間の前記相線のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記第２の装置は、前記第１の装置が配置される前記第１の区間の末端部に直に隣接する、前記第２の区間の末端部に位置するものであり、
前記第１の装置の前記少なくとも１つの光ポートのうちの１つの光ポートが、第１の光ファイバを介して、前記第２の装置の前記少なくとも１つの光ポートのうちの１つの光ポートに接続されるシステム。
[５]  ルータをさらに備え、
前記第１の装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第２の装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第１の装置の前記第１の光ポートは前記第１の光ファイバを介して前記第２の装置の前記第１の光ポートへと接続され、
前記第１の装置の前記第２の光ポートは第２の光ファイバを介して前記ルータへと接続され、
前記第２の装置の前記第２の光ポートは第３の光ファイバを介して前記ルータへと接続される、付記[４]に記載のシステム。
[６]  それぞれが付記[１]に記載の切換装置である３つの切換装置を備えるシステムであって、
前記３つの切換装置は、３つの相線を有する前記第１の電力線の前記区間の前記インピーダンスを変化させるためのものであり、かつ、前記３つの相線とそれぞれ関連しており、前記３つの切換装置の各々について、
前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを備え、
前記第１の光ポートは、光ファイバによって、前記他の２つの切換装置のうちの一方の前記光ポートのうちの１つに接続され、
前記第２の光ポートは、他の光ファイバによって、前記２つの切換装置のうちの他方の前記光ポートのうちの１つに接続され、
それによって、前記３つの切換装置の前記制御器は前記光ファイバを介して互いに通信できるシステム。
[７]  それぞれが付記[４]に記載の３つのバックトゥバックシステムを備えるシステムであって、
前記第１の電力線は３つの相線を有し、
前記３つのバックトゥバックシステムは、前記３つの相線とそれぞれ関連しており、
ルータをさらに備え、前記バックトゥバックシステムの各々について、
前記第１の装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第２の装置の前記少なくとも１つの光ポートは第１の光ポートおよび第２の光ポートを有し、
前記第１の装置の前記第１の光ポートは前記第１の光ファイバを介して前記第２の装置の前記第１の光ポートへと接続され、
前記第１の装置の前記第２の光ポートおよび前記第２の装置の前記第２の光ポートは、第２の光ファイバおよび第３の光ファイバを介して前記ルータへと接続され、それによって、前記切換装置の前記制御器は、前記ルータを介して、前記第１の光信号および前記第２の光信号を送受信できるシステム。
[８]  前記ルータを、前記第１の区間および前記第２の区間に沿って延びる主光ファイバへと接続するための少なくとも１つの光ファイバをさらに備える、付記[７]に記載のシステム。
[９]  遠隔制御システムと接続される前記主光ファイバと組み合わされた、付記[８]に記載のシステム。
[１０]  前記第１の電力線の異なる区間のインピーダンスを変化させる分配システムであって、
それぞれが付記[７]または[８]に記載のいくつかのシステムを備え、
前記いくつかのシステムと関連する前記第１の区間および前記第２の区間は前記異なる区間を形成し、
前記ルータは、ルータからルータへの光ファイバで直列に接続される分配システム。
[１１]  前記ルータのうちの少なくとも１つは、それぞれ、ルータからルータへの他の２つの光ファイバを介して、第２の隣接するルータへとさらに接続される、付記[９]に記載のシステム。
[１２]  それぞれが付記[１]に記載の切換装置である第１の切換装置と第２の切換装置とを備えるブリッジシステムであって、
前記第１の切換装置および前記第２の切換装置は、個別に並列に隣接する電力線に配置された区間のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記区間の各々は、３つの相線を備え、
前記ブリッジシステムは、
光ファイバを介して前記第１の切換装置および前記第２の切換装置とそれぞれ接続された第１のルータおよび第２のルータと、
前記第１のルータと前記第２のルータとを互いに接続するための別の光ファイバと
をさらに備えるブリッジシステム。
[１３]  それぞれが付記[７]に記載の２つのシステムを備えるブリッジシステムであって、
前記２つのシステムは、個別に並列に隣接する２つの電力線のインピーダンスを変化させるためのものであり、
前記ブリッジシステムは、
前記２つのシステムの２つの隣接するルータを互いに接続するためのルータからルータへの光ファイバと、
前記区間のうちの１つの長さに沿って設けられた主光ファイバと、
前記ルータのうちの１つを前記主光ファイバに接続するための少なくとも１つの光ファイバと
をさらに備えるブリッジシステム。
[１４]  前記ルータは電力を前記ルータに供給するための電源を備え、前記電源は太陽光に基づいた電源または容量結合デバイスである、付記[２]に記載の切換装置。
[１５]  前記第１のルータは、前記他の光ファイバにある前記３つの切換装置から受信した前記第２の光信号を多重化するための波長分割多重化装置を備える、付記[７]に記載の切換装置。
[１６]  前記制御可能な切換デバイスは、機械式スイッチ、電気機械式スイッチ、真空遮断器、および電子スイッチのうちの少なくとも１つを備える、付記[１]に記載の切換装置。
[１７]  電流検出器、電圧検出器、位置検出器、および応力ゲージから成る群で選択された少なくとも１つの検出器をさらに備え、前記少なくとも１つの検出器は前記制御器に接続される、付記[１]に記載の切換装置。
[１８]  前記制御器は、並列に動作するとともに互いに接続された３つの処理装置を備え、
前記処理装置の各々は、
前記処理装置のうちの１つによってそれぞれが計算される、所与のパラメータの３つの値を比較するための手段と、
前記値のうちの１つを、前記値のうちの残りの２つと矛盾するときに破棄する手段と
を含む、付記[１]に記載の切換装置。
[１９]  前記制御器はスタンバイ処理装置をさらに備え、前記スタンバイ処理装置は、前記３つの処理装置の各々につなげられ、前記３つの値のうちの１つが破棄されたときに、その１つの前記値を計算した前記処理装置の代わりに作動される、付記[１８]に記載の切換装置。
[２０]  前記制御器は、前記電力線のパラメータの具体的な計算を行うために、追加の処理装置をさらに備える、付記[１８]または[１９]に記載の切換装置。
[２１]  前記第１の切換装置および前記第２の切換装置は電力モジュールをそれぞれ備え、前記電力モジュールは電線で互いに接続される、付記[３]に記載のシステム。
[２２]  電力線のインピーダンスを変化させるためのシステムにおいて、前記電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、前記区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、前記相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備え、システムはいくつかの切換装置を備え、前記装置の各々は前記区間のうちの１つ区間と関連しており、
前記装置の各々は、
前記１つの区間の前記導体のうちの少なくとも１つと接続するための制御可能な切換デバイスと、
少なくとも１つの光ポートを有し、前記少なくとも１つの制御可能な切換デバイスの制御を行うための制御器と
を備え、前記少なくとも１つの光ポートは、
前記１つの区間に隣接する前記区間に接続される隣接する切換装置から第１の光信号を受信するため、および、
前記隣接する切換装置に第２の光学区間を送信するためのものであり、
前記制御器は受信した前記第１の光信号に基づいて値を計算するためのものであり、前記第２の光信号は前記値を含み、隣接する切換装置の前記制御可能な切換デバイスの制御が前記第２の光信号に基づいて行われるシステム。
[２３]  第１の電力線の一区間の相線のインピーダンスを変化させる方法において、前記相線は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える方法であって、
ａ）  前記区間に関連する切換装置で第１の光信号を受信するステップであって、前記切換装置は、前記導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを備える、ステップと、
ｂ）  前記第１の光信号に基づいて前記切換デバイスの制御を行うステップと、
ｃ）  前記切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、前記第２の光信号は前記１つの切換装置の状況情報を含み、前記隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われる、ステップと
を含む方法。
[２４]  電力線のインピーダンスを変化させるための方法において、前記電力線は直列に接続されたいくつかの区間を有し、前記区間の各々は少なくとも１つの相線を有し、前記相線の各々は互いに電気的に絶縁されるとともに前記区間の２つの端部において互いに短絡されるｎ個の導体を備える方法であって、
ａ）  前記区間に関連する切換装置で第１の光信号を受信するステップであって、前記切換装置は、前記導体のうちの少なくとも１つと接続された制御可能な切換デバイスを各々が備える、ステップと、
ｂ）  前記切換装置のうちの１つにおいて前記第１の光信号に基づいて値を計算するステップと、
ｃ）  前記１つの切換装置から隣接する切換装置に第２の光信号を送信するステップであって、前記第２の光信号は前記値を含み、隣接する切換装置の制御が前記第２の光信号に基づいて行われるステップと
を含む方法。
[２５]  前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、前記隣接する切換装置の状況情報を含み、
前記ステップｂ）は、前記ステップａ）において受信された前記状況情報に基づいて値を計算する下位ステップｉ）をさらに含み、
前記ステップｃ）において、前記第２の光信号は、前記下位ステップｉ）で計算された前記値をさらに含み、
それによって前記区間の前記切換装置同士で計算を分配する、付記[２３]または[２４]に記載の方法。
[２６]  前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、前記相線の他の切換装置の状況情報と、遠隔制御システムからの情報とをさらに含む、付記[２５]に記載の方法。
[２７]  前記ステップａ）において、前記第１の光信号は、少なくとも１つの他の電力線の状況情報をさらに含む、付記[２６]に記載の方法。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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