(57)【要約】  負荷及び分岐回路に電力を供給する電力分配システムを分析する方法であって、負荷の上流であり分岐回路の下流に位置において、電気データ取得装置を電力分配システムに接続し、負荷が有する電力パラメータに関連するデータを検出し、不都合な特性を識別することにより、検出されたデータに基づき電力分配システムの電力品質を分析することを含む方法。
2009531005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷及び分岐回路に電力を供給する電力分配システムを分析する方法であって、
負荷の上流であり分岐回路の下流に位置において、電力分配システムに電気データ取得装置を接続するステップと、
負荷が経験する電力パラメータに関連するデータを検出するステップと、
不都合な特性を識別することにより、検出されたデータに基づいて、電力分配システムの電力品質を分析するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記電力分配システムに接続された１つ以上の他の負荷の上流の１つ以上の他の位置において、前記電力分配システムに電気データ取得装置を接続するステップを実行し、
前記１つ以上の他の位置において、前記検出するステップ及び前記分析するステップを実行する、
ことを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記負荷の更に上流であり、多数の分岐回路が集束する位置よりも下流である１つ以上の位置において、前記電力分配システムに電気データ取得装置を接続し、
前記１つ以上の位置で、前記検出するステップ、識別するステップ及び前記分析するステップを実行する、
ことを更に含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
個々の前記位置における前記検出するステップは、同時に実行される請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記不都合な特性と、前記電気データ取得装置が接続されている位置とを分析することにより、前記不都合な特性の潜在的な原因を識別する、
ことを更に含む請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記データは、複数の導体にわたる、及び、複数の導体における電圧及び電流を含み、
更に、前記不都合な特性は、高調波、過渡、低い電力品質、又は前記電力分配システムにおける他の異常を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記負荷の通常の動作サイクル時にデータを検出する、ことを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
本体と、前記本体の第一端に配置された雄レセプタクルと、前記本体の第二端に配置された雌レセプタクルと、前記本体内に配置され複数の導体にわたる電圧を検出すべく結合された電圧センサと、及び、前記本体内に配置され前記複数の導体を通じた電流の流れを検出すべく結合された電流センサと、を含む試験固定具であって、前記試験固定具を介して、前記電力分配システムに前記電気データ取得装置を接続する、
ことを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
現場内の電力分配システムの電力品質を分析する方法であって、
非線形負荷の直ぐ上流の位置で、電力分配システムに電気データ取得装置を接続するステップと、
前記非線形負荷による電力パラメータに関連するデータを検出するステップと、
前記非線形負荷が経験する潜在的に不都合な特性を識別するステップと、
特性の原因を決定すべく前記潜在的に不都合な特性を分析するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記電力分配システムに接続された他の非線形負荷について、前記接続するステップ、前記検出するステップ、前記識別するステップ、及び前記分析するステップを実行する、
ことを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
負荷の上流位置にデータ取得装置を接続することにより、前記電力分配システムに接続された非線形負荷を識別し、異常な高調波電流、低いＲＭＳ電流引き込み、及び／又は、電圧ひずみを含む非線形負荷特性を検出する、ことを更に含み、
１つ以上の前記非線形負荷特性が検出された場合、前記負荷が非線形負荷として識別される、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記非線形負荷の更に上流であり、多数の分岐回路が集束する位置よりも下流である１つ以上の位置において、前記電力分配システムに電気データ取得装置を接続し、
前記検出するステップ、前記識別するステップ及び前記分析するステップを、前記１つ以上の位置で実行する、
ことを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
個々の前記位置における前記検出するステップは、同時に実行される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記データは、複数の導体にわたる、及び、複数の導体における電圧及び電流を含み、
更に、前記潜在的に不都合な特性は、高調波、過渡、低電力係数又は電力分配システムにおける他の異常である請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記非線形負荷の通常の動作サイクル中にデータを検出する、ことを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１６】
電力分配システムにおける電力品質を分析する方法であって、
電力分配システムのための電力パラメータデータを収集するステップと、
不都合な電力品質特性の原因を識別するために、前記収集された電力パラメータデータを分析するステップと、
前記電力分配システムにおける電力品質向上のための推奨解決策を作成するステップと、
前記収集するステップ、前記分析するステップ及び前記作成するステップの結果を、報告するステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
更に、負荷近傍に位置する１つ以上の試験位置を識別し、前記試験位置において、データ取得装置を用いてデータを収集する、ことを更に含み、
収集される前記データは、複数の導体にわたる、及び、複数の導体における電圧及び電流を含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記分析するステップは、高調波と過渡とを識別し、前記電力分配システムにおける電力の電力率を決定することを含み、前記原因を識別するために、前記高調波、前記過渡、及び、前記電力率が分析される、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記推奨解決策は、実質的に過渡電圧及び過渡電流を除去し、高調波ひずみを低減し、電力率を向上させる電力調整装置を使用して、不都合な電力品質特性の原因を分離する、ことを含む請求項１６の方法。
【請求項２０】
前記電力分配システムの初期調査を実行する、ことを更に含む請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願への相互参照
本願は、２００６年３月１６日出願の米国特許仮出願第６０／７８３，１４２号に対して優先権を主張し、その全開示内容を参照によって本願明細書に援用する。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
適用なし
【０００３】
シーケンシャルリスト
適用なし
【０００４】
本発明は、負荷及び分岐回路に供給される電力の分析に関し、より詳しくは、電力分配システムの特定位置において電力パラメータを測定することにより電力分配システムの品質を分析する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００５】
電子装置に供給される電力は、潜在的に不都合な特性を含んでいる場合がある。潜在的に不都合な特性は、外部条件及び内部条件に起因し、また各々異なる潜在的に不都合な特性を示し得る電圧及び／又は電流に起因することがある。一般的に、外部条件は、電力サージ、スパイク、低い電力条件（電圧低下）、停電などの形態をとる。一般的に、内部条件としては、ノイズ、入力電源波形の高調波ひずみ、接地線にサージを与える他の装置からの過渡エネルギー、環境内の他の装置の電源オン・オフに伴う電力の乱れなどが挙げられる。
【０００６】
こうした潜在的に不都合な特性は、電力分配システムにおいて誤差、データ損失、品質係数低下、過熱、回路損傷又は回路破壊などの潜在的悪影響を発生し得る。例えば、電気機器の電源オフに伴って生じ得る電圧上昇、又は、電流上昇の形態をとる電力サージは、誤差、メモリ損失、過熱、装置停止、光のちらつきなどを生ずることがある。落雷に起因するスパイクは、メモリ損失や回路基板の焼けを生ずる場合がある。他の過渡（ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ）及び高調波は、装置によって使用できず、通常は熱に変換される。これにより、装置効率が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした潜在的に不都合な特性により生ずる悪影響は、利用可能な電力調整装置を利用して防止又は最小化できる。しかし、電力分配システムの従来の分析方法では、不都合な特性の原因（ｓｏｕｒｃｅｓ）が十分に識別されず、電力調整装置の最適な配置が可能でない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態において、負荷及び分岐回路に電力を供給する電力分配システムを分析する方法は、負荷の上流であり分岐回路の下流に位置において、電力分配システムに電気データ取得装置を接続するステップと、負荷が有する電力パラメータに関連するデータを検出するステップとを含む。また、該方法は、不都合な特性を識別することにより、検出されたデータに基づき電力分配システムの電力品質を分析するステップを更に含む。
【０００９】
別の実施形態において、現場内の電力分配システムの電力品質を分析する方法は、非線形負荷のすぐ上流の位置で電力分配システムに電気データ取得装置を接続するステップと、非線形負荷により電力パラメータに関連するデータを検出するステップとを含む。また、該方法は、非線形負荷が有する潜在的に不都合な特性を識別し、特性の原因を決定すべく潜在的に不都合な特性を分析するステップを、更に含む。
【００１０】
更に別の実施形態において、電力分配システムにおける電力品質を分析し改善する方法は、電力分配システムに関する電力パラメータデータを収集するステップと、不都合な電力品質特性の原因を識別すべく収集された電力パラメータデータを分析するステップとを含む。また、該方法は、電力分配システムにおける電力品質向上のための推奨解決策を作成し、収集、分析及び作成の各ステップの結果を報告するステップを、更に含む。
【００１１】
本発明の他の態様及び利点は、以下の詳細な説明を考察することにより明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、現場２２、あるいは住宅、オフィスビル又は製造工場などの物理構造物における一般的な電力分配システム２０を示す。ユーティリティ電源（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｐｏｗｒ  ｓｏｕｒｃｅ）２４は、現場（ｓｉｔｅ）２２に電力を供給し、メータ２６を介して現場に接続される。電力は、１つ以上の配電盤２８及びサブ配電盤３０から現場全体に分配される。一般的に、配電盤２８及びサブ配電盤３０は、分岐回路３２によって現場２２全体に電力を分配する。分岐回路３２に接続された電気装置３４は、電力分配システム２０から電力を受け取る負荷として作用する。一般的に、１つ以上の負荷３４が各分岐回路３２に接続される。各分岐回路３２は、高調波電圧及び／又は電流、及び、過渡電圧及び／又は電流を電力分配システム２０へ戻すべく導入し得る。更に、ユーティリティ電源２４は、それぞれ電力分配システムの他の部分の電力品質に影響する多数の他の現場（図示せず）に電力を供給する。
【００１３】
一般的に、ユーティリティ電源は、複数回線又は通電導体を通じて現場２２に交流電源を供給する多相システムである。場合により、現場及び／又は負荷はユーティリティ電源から単相電力を受け取り、負荷３４は単線導体と通じて電力を受け取り、更に中立導体及び接地導体に連結される。一般的に、中立導体は、負荷３４から電力分配システム２０へ電流を戻す。接地導体は、グランドへの安全接続である。個々の負荷３４に送られる電力の品質に影響し、更に電力分配システム２０全体に悪影響を及ぼす不都合な特性は、単相及び多相システムにおける導体上、あるいは導体全体に発生し得る。前述したように、不都合な特性は、落雷、近傍の高周波アンテナ、負荷自体など外部要因及び内部要因に起因する場合がある。
【００１４】
例えば、図１の現場２２は、分岐回路３２Ａ、３２Ｂを通じて第一及び第二のサブ配電盤３０Ａ、３０Ｂに電力を分配する主配電盤２８を含む飲食店であってもよい。主配電盤２８は、分岐回路３２Ｃ、３２Ｄ及び分岐回路３２Ｃ、３２Ｄに接続された負荷３４Ａ〜３４Ｄを通じて飲食店の調理領域に電力を分配する。調理領域の負荷としては、オーブン、フライヤー、コンロ、電源コード、照明などが含まれてよい。更に、図示された例によれば、第一のサブ配電盤３０Ａは、分岐回路３２Ｅ、３２Ｆ及び分岐回路３２Ｅ、３２Ｆに接続された負荷３４Ｆ、３４Ｇを通じて飲食店の裏のオフィス領域に電力を分配する。裏のオフィスの負荷としては、コンピュータ、プリンタ、卓上灯などが含まれてもよい。更に、第二のサブ配電盤３０Ｂは、分岐回路３２Ｇ、３２Ｈ及び負荷３４Ｈ、３４Ｉを通じて飲食店の前部領域に電力を分配し、負荷としては、多数のコンピュータ、蛍光照明などが含まれてよい。
【００１５】
図２は、現場において電力分配システムの電力品質の測定を利用して不都合な電気的特性及び特性の潜在的な原因を識別する実施形態を示す。現場での初期調査が実施され、現場に関する情報が収集される（ブロック５０）。現場での初期調査は、現場自体及び周囲領域に関する収集を情報することを含む。現場情報の例として、現場における負荷一覧、過去に電力問題が発生した位置、現場における将来的な変更計画、現場の配線に用いられた材料のタイプ、配線使用期間、土質条件などが含まれる。負荷一覧は、一般的な機械的情報及び電気的情報を含む。機械的情報としては、例えば形状及びモデル、負荷数、サービス履歴、あらゆる種類の技術変更、使用期間、正常な作動時間が含まれもよい。電気的情報としては、例えば使用される電力のタイプ、電圧定格及び電流定格、ＵＬ安全仕様リスト、非線形電源が含まれてもよい。周囲領域に関する情報は、不都合な電気的特性の潜在的な外部原因を識別するために、近傍の高周波アンテナ及び／又は妨害の他の原因など、周囲領域に関する調査を行うことを含んでもよい。更に、生産計画、現場で装置の操作を行うべく訓練される人員、ビジネスモデルなど、現場で行われるビジネスに関する情報が収集されてもよい。現場での初期調査時に収集された現場及び周囲領域に関する情報は、主要試験位置及びデータ収集時刻を識別すべく利用され、更に、潜在的に不都合な特性及び特性の潜在的原因の識別において有用である。更に、ビジネスに関する情報は、顧客に合わせて現場の電力品質を向上させるための推奨解決策の作成において有用である。
【００１６】
現場での初期調査が完了した後、負荷近傍の１つ以上の試験位置が識別される（ブロック５２）。一般的に、配電盤及びサブ配電盤の電力パラメータは、より混乱している。つまり、これらの位置における電力品質は、各種分岐回路上の妨害、及び、現場全体に接続された個々の負荷により導入されるひずみ、又は、他の不都合な特性を含む多くの作用により影響を受けることを意味している。しかし、データ取得装置を接続し電力分配システムの電力品質を測定すべく配電盤又はサブ配電盤においてワイヤ／導体にアクセスするほうが、一般的に容易である。現在のアプローチでは、電気データ取得装置を負荷に接続することにより、１つ以上の負荷において電力の１つ以上のパラメータを最初に直接分析することが望ましい。電力分配システムの分析は、次いで負荷から離間すると共に、配電盤及びサブ配電盤に接近する現場位置へと拡張されることが望ましい。
【００１７】
特定の例において、初期試験位置は、負荷用の電気プラグである。この場合、電気データ取得装置は、負荷の上流であり１つ以上の分岐回路の下流に接続される。場合により、負荷用電気プラグは、容易にアクセスできず、最も近い試験位置は、更に負荷用電気プラグに接続される電源コード又は延長コードに接続された壁ソケットに存在してもよい。後続の試験位置は、１つ以上の分岐回路を通して１つ以上の負荷に電力を分配する配電盤又はサブ配電盤に存在することが望ましい。別の実施形態では、負荷と配電盤及びサブ配電盤との間の多数の試験位置が識別される。いずれの場合も、試験位置は、下記の方法により連続して又は同時に試験できる。
【００１８】
試験位置が識別された後、電気データ取得装置は、試験位置で電力分配システムに接続される（ブロック５４）。電気データ取得装置は、電力分配システムの各種電気的パラメータを測定可能である。測定可能な電力パラメータの例として、電流及び／又は電圧大きさ、位相、周波数、高調波部分など、並びに電力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）、電力の大きさ、ＶＡＲＳなどの他の電力パラメータ、及び／又は、他の電力パラメータが挙げられるが、これらに限定されない。装置として、例えばオシロスコープ、電圧プローブ及び電流プローブ、電力計が挙げられる。一実施形態において、装置として、例えばＤｒａｎｅｔｚ（登録商標）ＰＸ−５パワーレコーダ、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＴＤＳ  ３０２４オシロスコープ、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ（登録商標）Ｐ５２１０  ５，６００ボルト  ５０Ｍｈｚ差動プローブ、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ（登録商標）Ａ６２１高電流プローブ、Ｆｌｕｋｅ（登録商標）４３Ｂ電力品質分析器が含まれる。装置は、低速では装置によって検出されない高速過渡を捕捉すべく、高速で電力をサンプリングする。更に、装置は、長期間にわたりデータを測定し格納することが可能であり、これにより負荷及び／又は電力分配システムの通常の動作サイクルを測定し格納することができる。
【００１９】
データ取得装置が接続された後、電気的パラメータデータが測定され記録される（ブロック５６）。一実施形態において、データは、単相又は多相の線形導体、中立導体及び接地導体にわたる、又はこれらの導体上における電圧と電流との両方を含む。一般的に、データは、負荷の通常動作の間に測定され記録される。別の実施形態では、負荷及び／又は電力分配システム全体の初期状態に関するデータを収集すべく、データは、負荷の通常動作外で（例えば電源をオンする前後で）測定され記録される。初期状態データは、潜在的に不都合な特性を識別するために使用されるＣＢＥＭＡ曲線などの電力許容範囲エンベロープを作成すべく使用できる。特に、ＣＢＥＭＡ曲線は、電気機器信頼度のプロットであり、縦軸が電力回路に印加される電圧を、横軸が数マイクロ秒から数日にわたる範囲で関連する時間的要素を表す。ＣＢＥＭＡ曲線から外れた電力パラメータデータは、潜在的に不都合な特性を含み、一般的に装置不調に関連付けられる。従って、負荷の通常動作時に記録されたデータが、電力許容範囲エンベロープ上にプロットされ、潜在的に不都合な特性が、エンベロープの外に識別される。
【００２０】
十分な量のデータが収集され記録されたか否か、あるいは、有効な及び／又は有用なデータの取得に関してある程度の保証がなされるために、予め定義された量の時間が経過したか否かが決定される（ブロック５８）。例えば一実施形態において、データは、負荷自体のルーチン動作サイクル、又は、電力分配システム全体の動作サイクルにおいて収集され記録される。ルーチン動作サイクルは、予め定義された数のデータサンプル又は検出された事象を収集するために要した時間、あるいは予め定義された量の時間として定義されてもよい。例えば、一実施形態において、データが１０分間、２時間あるいは１２時間にわたり収集され記録されたか否かが決定される。別の実施形態では、現場の生産計画により、検出されるデータ量が決定される。例えば、特定の負荷が４時間にわたる製造時間のための連続操作中である場合、データは、４時間にわたり検出される。装置は、データが検証されるまで電気的パラメータデータの測定及び記録を継続する。
【００２１】
一旦データが検証されると、高調波、過渡、低い電力係数、ノイズ及び／又は、電力分配システムの電力品質に影響する不都合な電気的特性を含む他の異常を識別すべく、電気的パラメータデータが分析される（ブロック６０）。前述のように、電力許容範囲エンベロープ外のパラメータデータは、不都合な電気的特性を示すことがある。しかしながら、場合により、電力許容範囲エンベロープ内のデータであっても、不都合な特性として識別されることがある。例えば、データが高周波特性であって、全ての発生の追加が潜在的に不都合である場合、そのデータは、不都合な特性として識別されてもよい。更に、一実施形態において、不都合な特性は、特性の継続時間に基づいて一定のタイプへ更に分類される。例えば、数マイクロ秒間継続する電力許容範囲エンベロープの左側の特性は、インパルスとして識別される。電力許容範囲エンベロープの中間で発生し数秒間継続する特性は、欠陥波形として識別される。また、より長い時間継続する特性は、電圧上昇又は下降などのＲＭＳ事象として識別される。更に、タイプは、インパルス過渡、振動過渡、一時的なＲＭＳ事象及び継続するＲＭＳ事象に細分できる。不都合な特性が識別され、例えば振幅、継続時間、周波数、タイプなどの特性のパラメータが測定され、格納される。
【００２２】
次いで、このような特性の潜在的な原因を識別すべく、不都合な特性が分析される（ブロック６２）。特に、装置が負荷に直接接続された時に測定されたパラメータにより、不都合な特性を有する負荷及び分岐回路が識別される。不都合な特性の原因は、装置が負荷の上流地点に接続された後に続く期間に測定されたパラメータを分析することで、更に識別できる。更に、不都合な特性の振幅、周波数及び継続期間は、特性の原因を識別すべく使用される。例えば、負荷の特定のインダクタンス及び容量値は、識別可能な振幅及び継続期間の要素を有する波形となる。更に、プラスの過渡は、外部原因を示す傾向がある。また、マイナスの過渡は、負荷に基づく原因を示す傾向がある。識別される高調波は、一般的に多数の原因による追加の影響を含むことから、高調波の原因の識別は、困難であり得る。しかし、電力分配システム内の様々な位置でデータを検出することは、高調波が追加された位置の識別において有用である。次いで、特定の高調波の原因はより容易に遡及可能である。
【００２３】
更に、特性のタイプ、すなわちインパルス、欠陥波形、及びＲＭＳ事象は、更に特性の潜在的な原因を示す傾向がある。例えば、インパルス過渡は、一般的に雷放電／静電放電によって生じ、振動過渡は線形／負荷の切り換え、変圧器活性化などと関連付けられる。更に、欠陥波形は、通常システム障害によって生じ、ＲＭＳ事象はモータの始動及び負荷の変化と関連付けられる。
【００２４】
外部原因は、現場での初期調査に収集された情報を利用して、及び、不都合な特性の振幅及び周波数スペクトルを分析することにより識別できる。具体的には、ノイズの周波数は、ノイズと同一周波数で送信している近傍のアンテナなどの外部原因を識別すべく使用できる。不都合な特性の更なる原因として、線形導体と中立導体との取り違えや、接地導体の欠如などといった単純な配線ミス状況が挙げられる。そのような配線ミス状況は、初期状態及び／又は不都合な特性の分析により識別できる。
【００２５】
図３は、単相の線形導体８２、中立導体８４及び接地導体８６をそれぞれ介して、電気データ取得装置８０を負荷８８に直接接続した実施形態を示す。データ取得装置８０は、線形と接地との間のコモンモード電圧、中立と接地との間のコモンモード電圧、線形と中立の間のトランスバースモード電圧、及びそれぞれの導体を通じた線形、中立及び接地電流の大きさなどの電力パラメータデータを測定し記録するために接続される。データ取得装置８０は、現場での初期調時査に収集された負荷情報に応じて構成される。一実施形態において、装置は、線形導体８２，中立導体８４及び接地導体８６に、及びこれらの間で接続されたＴｅｋｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＴＤＳ  ３０２４オシロスコープを含み、オシロスコープは、電圧及び電流を測定すべく設定される。例えば、線形と接地との間のコモンモード過渡を測定するために、差動プローブ９０が線形８２、接地８６及びオシロスコープチャネル１の間で接続される。オシロスコープのチャネル１は、１区分当たり４０マイクロ秒の毎秒２億５０００万のサンプルでピーク検出モード（Ｐｅａｋ  Ｄｅｔｅｃｔ  Ｍｏｄｅ）に設定される。オシロスコープ増幅器は、１区分当たり１００ボルトに設定される。同様に、中立と接地との間のコモンモード過渡を測定するために、中立８４と接地８６との間、及び、オシロスコープチャネル２に差動プローブ９０が接続される。チャネル２は、１区分当たり４０マイクロ秒の毎秒２億５０００万のサンプルでピーク検出モードに設定される。このチャネルのオシロスコープスケールは、１区分当たり１０ボルトに設定される。トランスバース（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）モード過渡は、線形８２と中立８４の間に差動プローブ９０を接続することにより、線形と中立との間で、オシロスコープのチャネル３によって測定される。チャネル３は、１区分当たり４０マイクロ秒の毎秒２億５０００万のサンプルでピーク検出モードに設定される。増幅器は、１区分当たり１００ボルトに設定される。
【００２６】
更に、線形、中立及び接地過渡電流は、線形導体８２、中立導体８４及び接地導体８６の各々の周囲の電流プローブ９２をクランプすることで測定される。プローブ９２は、オシロスコープのそれぞれの追加チャンネルに接続される。設定として、線形トリガ、可変感度及び１区分当たり４０マイクロ秒のスケーリングを含む。一実施形態において、オシロスコープの無限持続表示特性は、試験期間内に発生する全ての過渡電圧及び過渡電流を蓄積すべく使用される。別の実施形態では、オシロスコープによって蓄積された波形は保存され、及び／又は、チャネルごとに印刷される。オシロスコープの上記配置は、極めて高速な電圧及び電流過渡を検出可能である。しかし、他の実施形態では、他の配置又はオシロスコープ設定が使用できる。例えば、横軸及び縦軸の感度は、過渡電圧及び過渡電流、及び、サージの振幅及び継続期間に応じて調節できる。
【００２７】
更に、オシロスコープは、電流波形及び電圧波形上に存在する高調波のスペクトルディスプレイを示すべくオシロスコープを設定することにより、高調波を分析すべく使用できる。また、オシロスコープは、過渡電流の場合の瞬時電力を計算すべく設定可能である。別の実施形態では、電力計は、電力分配システムに接続され、高調波ひずみ率及び他の電力関連測定値を測定すべく使用される。別の実施形態では、装置は、多相システムでの使用に適応している。
【００２８】
図４に示す更に別の実施形態では、現場は、不都合な特性の予測される原因を識別すべく最初に分析される。特に、スイッチドモード電源を含む負荷などの非線形負荷は、電力係数が比較的小さく、電力分配システムに高調波電流とノイズとを戻す形で導入する。図４は、非線形負荷を識別すべく、現場が分析されるプロセスを示す。最初のステップ（ブロック１１０）で、電力品質分析器又はオシロスコープなどの電気データ取得装置が、１つ以上の負荷に直接接続される。一般的には、データ取得装置は、負荷における電力品質測定を可能とするいずれかの時点で接続されてよい。このことは、負荷を含む分岐回路内、任意の他の分岐回路内、あるいは、例えばアクセスが他の方法で制限された場合に配電盤又はサブ配電盤もしくはその近傍に装置を接続することで、実施可能である。次いで、負荷に供給された電力は、例えば線形導体及び中立導体における、異常な高調波電流及び高調波電圧の存在、低い二乗平均電流の引き込み、及び、電圧ひずみなどの非線形負荷の特性を識別すべく、分析される（ブロック１１２）。一旦分析が行われれば、１つ以上のこのような非線形特性を示す負荷は、非線形負荷として識別できる（ブロック１１４）。一旦非線形負荷が識別されれば、図２のプロセスは、不都合な電気的特性及び特性の潜在的な原因を識別すべく利用できる。非線形負荷は、識別された試験位置である。
【００２９】
図５は、電力分配システムにおける電力品質問題への推奨解決策が、電力品質アドバイスを求める顧客に提供される、更に別の実施形態を示す。プロセスは、一般的に電力分配システムの電力品質に関するデータの収集を行うことで開始される（ブロック１３０）。一実施形態において、データは、図２の実施形態と同様に、負荷が線形性又は非線形性である可能性に関わらず、各負荷近傍の試験位置で捕捉される。別の実施形態では、図４のプロセスが実行される。試験位置を識別するために非線形負荷又は回路がまず識別される。収集されたデータは分析され、高調波及び過渡などの電力品質問題が分析され、電力品質問題の潜在的原因を識別すべく使用される（ブロック１３２）。次いで、識別された原因に基づいて、電力分配システムにおける電力品質を向上させるための推奨解決策が作成される（ブロック１３４）。一実施形態では、推奨解決策は、識別された原因の上流における、電圧過渡及び電流過渡をブロックし、高調波ひずみを低減し、及び／又は、電力係数を向上させる位置に電力調整装置を配置することを推奨することを含む。別の実施形態では、例えば電力品質を向上させるために、推奨解決策は、識別された原因を異なる分岐回路に接続し、グループ化することを含む。原因のこの再構築も、原因の上流の電力調整装置を使用して実施できる。続いて、上記ステップの結果が顧客に報告される（ブロック１３６）。一実施形態では、上記情報を含む文書による報告が組み立てられる。例えば、文書による報告は、発見された電力品質問題の識別、及び、非専門用語による問題の議論を含む。また、文書による報告は、電力品質問題のビジネス上の影響について議論するセクション、及び、電力品質問題を解決するための推奨される変更を含む。顧客又は顧客と関係していなかったはずの技術者は、推奨の一部又は全部を実施してもよい（ブロック１３８）。
【００３０】
なお、図２、図４及び図５の実施形態中の１つ以上のプロセス及びブロックは、手動であるいは適切なソフトウェアにより実行できる。
【００３１】
図２、４図及び図５のプロセスは、図１の飲食店２２で実行されてもよい。例えば、現場での初期調査時に、飲食店２２に関する情報が収集され、例えば現場における各種負荷３４が識別され、及び／又は、特定の負荷が更に非線形負荷として識別されてもよい。更に、過去の問題領域が識別され、不都合な電力品質特性の潜在的な外部原因を識別すべく周囲環境を分析してもよい。
【００３２】
次に、試験位置が識別され、データ取得装置が試験位置で接続され、上述のごとくデータ取得装置が一定期間電力パラメータを測定し記録すべく設定される。現場での初期調査時に収集された情報は、装置を接続する許容可能な時間枠を識別すべく使用される。例えば、負荷が朝７時から使用開始される場合、データ取得装置は、負荷の作業を中断しないようその時刻以前に接続される必要があり得る。最初の試験位置が、負荷３４Ａ〜３４Ｉの近傍に存在し、あるいは負荷と直接接続されていることが望ましい。更なる試験位置は、例えば分岐回路３２Ａ〜３２Ｈに沿って、又は配電盤２８及びサブ配電盤３０Ａ、３０Ｂにおける負荷の上流で識別される。しかし、状況により、各負荷で試験を行うのに十分な装置又はアクセシビリティが存在しない場合もある。従って、最初の試験位置は、過去の問題領域、非線形負荷、又は１つ以上の負荷の上流で配電盤２８及びサブ配電盤３０Ａ、３０Ｂの近傍の位置であってもよい。例えば一実施形態において、サブ配電盤３０Ａから供給される電力は、過去の問題領域として識別されて、負荷３４Ｈ及び３４Ｄが非線形負荷として識別されている。従って、データ取得装置は、負荷３４Ｄ、３４Ｆ、３４Ｇ、３４Ｈ、分岐回路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇ、サブ配電盤３０Ａ、３０Ｂ及び配電盤２８に直接接続される。十分なデータ取得装置が存在しない場合、負荷３４Ｄ、３４Ｆ、３４Ｇ、３４Ｈが最初に分析される。
【００３３】
電力パラメータデータが最初に記録された後、データは高調波、過渡、低い品質係数又は他の異常などの潜在的な不都合な特性を識別すべく分析される。不都合な特性の識別は、特性の潜在的な原因を識別するために使用される。特に、不都合な特性の位置及び特性の潜在的な原因は、データ取得装置の位置に対応することがある。上記例において、過渡又は高調波が１日の特定の時刻に、分岐回路３２Ａに接続されたデータ取得装置によって記録され、分岐回路３２Ｄに接続されたデータ取得装置によって記録されない場合、不都合な特性の潜在的な原因は、分岐回路３２Ａに接続された負荷にある可能性が高い。次いで、個々の負荷３４Ｆ、３４Ｇから取得されたデータを分析し、不都合な特性の潜在的な原因を更に分離することができる。更に、例えば、潜在的な原因がＥＭＩ又はスイッチドモード電源の原因、あるいは何らかの他のタイプの非線形負荷などの１つ以上の内部条件又は外部条件より生じているか否かを決定すべく、振幅、周波数、継続期間などの不都合なパラメータが分析される。
【００３４】
不都合な特性の潜在的な原因が識別された後、潜在的な原因により生ずる特性の除去及び／又は最小化にフォーカスした推奨解決策が作成できる。推奨解決策は、顧客に対し関連情報を全て含む口頭伝達又は文書による報告の形式で提供可能である。次いで、飲食店２２における電力品質を向上させるために、推奨解決策を部分的に又は完全に実施できる。
【００３５】
ここで図６及び図７を参照すると、負荷における電力試験に使用される試験固定具（ｆｉｘｔｕｒｅ）１５０が示されている。試験固定具１５０は、データ取得装置の回路への接続、及びデータ取得中の負荷の正常な機能を促進する。試験固定具１５０は、第一端１５４及び第二端１５６を有する本体（ｂｏｄｙ）１５２を含む。雌（ｆｅｍａｌｅ）三極レセプタクル１５８は、本体１５２の第一端１５４に配置され、雄（ｍａｌｅ）三極プラグ１６０は、本体の第二端１５６に配置される。試験固定具１５０は、本体１５２から外側に延出する２組のワイヤ１６２及び１６４を更に含む。図３で概略的に見られるように、破線１６６は、試験固定具１５０の機能性を表す。試験固定具の雄三極プラグ１６０は、電源コンセントへ挿入される。負荷は、試験固定具の雌三極レセプタクル１５８に差し込まれる。３つの電流センサが本体１５２内に配置され、第一の組の３本のワイヤ１６２に接続され、３つの電圧センサが本体内に配置され、第二の組の３本のワイヤ１６４に接続される。一実施形態において、ワイヤ１６４の第二の組は３対のワイヤである。各対のワイヤは、データ取得装置に接続される差動電圧センサとして作用する。別の実施形態では、ワイヤ１６４の第二の組は、差動電圧センサを形成すべく別に接続される３つの単一配線である。電流センサは、線形導体、中立導体及び接地導体を流れる電流の大きさを検出する。電圧センサは、線形から中立、線形から接地及び中立から接地への電圧（所望によりコモンモード電圧又はトランスバースモード電圧）を検出する。２組のワイヤ１６２、１６４は、電流及び電圧センサにより検出される各種パラメータを記録及び／又は表示する適切なデータ取得装置に接続される。
【００３６】
図８及び図９は、図６及び図７の試験固定具と同様だが、電流を伝達する導体、中立導体及び接地導体の３つの導体を含む三相電力システムでの使用に適した多相試験固定具１７０を示す。多相試験固定具１７０は、第一端１７４及び第二端１７６を有する本体１７２を含む。雌レセプタクル１７８は、本体１７２の第一端１７４に配置され、雄プラグ１８０は本体の第二端１５６に配置される。多相試験固定具１７０は、本体１７２から外側に延出する２組のワイヤ１８２、１８４を更に含む。ワイヤ１８２、１８４は、図６及び図７の試験固定具と同様の方法で、導体に配置された、あるいは導体と誘導通信する電流センサ及び電圧センサに接続される。ワイヤ１８２、１８４の各組の中のワイヤ数は、検出されている電力パラメータによって変更され得る。他の実施形態では、多相試験固定具１７０は、二相電力システム又は中立導体を備えた、又は中立導体を備えない他の多相電力システムでの使用に適している。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、最初に１つ以上の負荷において電力パラメータを検出し、次いであるいは同時に電力分配システムの上記負荷よりも上流の他の点において電力パラメータを検出することによる、電力分配システムにおける電力品質の分析において有用である。
【００３８】
本発明に対する多数の変更は、前述の説明を考慮して当業者に明白になる。従って、上記説明はあくまで一例であり、当業者が本発明を実施し利用できること、及び本発明を実施する最良の形態を教示することを目的とするものである。添付の特許請求の範囲内のあらゆる変更に対し、排他的権利が保有されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、現場における電力分配システムのブロック図である。
【図２】図２は、電力分配システムにおける電力分析方法のフローチャートである。
【図３】図３は、電圧プローブ及び電流プローブと複数の導体との接続を示す概略図である。
【図４】図４は、電力分配システムにおける電力品質分析方法の別の実施形態のフローチャートである。
【図５】図５は、電力分配システムにおいて電力品質を向上させる方法の実施形態のフローチャートである。
【図６】図６は、図３の破線で囲まれた機能性を実施する固定具の等角図である。
【図７】図７は、図６の固定具の端面図である。
【図８】図８は、多相固定具の等角図である。
【図９】図９は、図８の多相固定具の端面図である。
【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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【国際調査報告】
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