(57)【要約】  送電線セットの導体構造と電力流は送電線セットに沿った位置で決定され、送電線セットに直交する実質的に平坦な区域の位置が決定され、その位置は電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置である。電力流を監視するためのシステムは選択された位置に配置された複数の磁界モニタと、電力流をエンドユーザに通信するための中央処理設備とを含んでいる。電力流を監視するための方法は複数の磁界モニタの配置のための位置を選択し、モニタを配置し、電力流を決定し、電力流をエンドユーザへ通信するステップを含んでいる。【選択図】図４
2009508459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択し、
磁界データを集めるために前記選択された位置に前記磁界モニタを配置し、
送電線セットを通って流れる電力流を決定するために前記磁界データについてコンピュータ解析を行い、
前記電力流をエンドユーザに通信するステップを含んでいる送電線セットを通って流れる電力を監視する方法。
【請求項２】
磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択する前記ステップはさらに、
送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流とを決定し、
前記送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中における、前記電力流中の予め定められた変化がその位置において磁界の最大の変化を生じる位置を決定するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
送電線セットの導体構造と電力流とを決定する前記ステップは、
送電線セットの導体構造を決定するために各導体と実質的な平坦区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点で測定された磁界値を獲得し、
デジタルコンピュータで行われる計算によって、送電線セットの電力流の範囲について各測定点で予測された磁界値を生成し、
予想された値が測定された値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択するステップを含んでいる請求項２記載の方法。
【請求項４】
送電線セットの電流を選択するステップは、
各送電線セットの電力流の総誤差を決定するために各測定された磁界値と対応する予測された磁界値との差の絶対値を合計し、
最小の総誤差を有する送電線セットの電力流を測定された値との最良の適合として選択するステップを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
送電線セットの電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流の各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点における磁界の決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択するステップを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項６】
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線の決定された電力流について各測定点における予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値とを獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線の電力流に対する各測定点における予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流に対する予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置として水平磁界差曲線および垂直磁界差曲線の極大を選択するステップを含んでいる請求項２記載の方法。
【請求項７】
送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の選択された位置に配置された複数の磁界モニタを具備し、前記位置は、
導体構造と、実質的に平坦な区域における送電線セットの電力流とを決定し、
送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な区域中の位置を決定することにより選択され、さらに、
電力流の決定をエンドユーザに通信するために前記複数の磁界モニタと通信する中央処理設備を具備している送電線セットを通って流れる電力を監視するシステム。
【請求項８】
送電線セットの導体構造と電力流の決定は、
送電線セットの導体構造を決定するために、各導体と実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点で測定された磁界値を獲得し、
デジタルコンピュータで行われる計算により、送電線セットの電力流の範囲に対して各測定点で予測された磁界値を生成し、
予測された値と測定された値とが最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択することにより行われる請求項７記載のシステム。
【請求項９】
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な区域中の位置は、
送電線セットの決定された電力流に対する各測定点における予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する送電線セットの電力流に対して各測定点において予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点で決定された電力流に対して予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択することによって決定される請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な領域中の位置は、
送電線セットの決定された電力流について各測定点における予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた電力量だけ変化する送電線セットの電力流の各測定点において予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流の予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流の予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の最大を選択することによって決定される請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択する方法において、
デジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析によって、送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流を決定し、
デジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析によって、送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置において送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の位置を決定して、好ましい磁界モニタの位置を指示するステップを含んでいる方法。
【請求項１２】
送電線セットの導体構造と電力流を決定する前記ステップは、
各導体と実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点において磁界値を獲得し、
デジタルコンピュータで行われる計算によって、送電線セットの電力流の範囲について各測定点で予測された磁界値を生成し、
予測された値が得られた値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
送電線セットの電力流を選択するステップは、
各送電線セットの電力流の総誤差を決定するために各測定された磁界値と対応する予測された磁界値との差の絶対値を合計し、
最小の総誤差を有する送電線セットの電力流を測定された値との最良の適合として選択するステップを含んでいる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流に対する各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点での磁界に対する決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択するステップを含んでいる請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線の決定された電力流についての各測定点における予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流の各測定点において予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流に対する予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線セットを通る電力流を監視する複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の極大を選択するステップを含んでいる請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
送電線セットを通る電力流を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択する方法を実行するコンピュータが実行可能な命令を有するコンピュータが読取可能な媒体において、前記方法は、
送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流とを決定し、
送電線セットを通る電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置における送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の位置を決定し、それによって磁界モニタの好ましい配置を指示するステップを含んでいるコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１７】
送電線セットの導体構造と電力流とを決定する前記ステップを行うためのコンピュータが実行可能な命令は、
送電線に沿った位置における送電線セットの詳細な導体構造を決定するために各導体と、実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点で磁界値を獲得し、
送電線セットの電力流の範囲について各測定点における予測された磁界値を生成し、
予測された値と測定された値とが最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択する命令を含んでいる請求項１６記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１８】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップを行うためのコンピュータが実行可能な命令は、
送電線セットの決定された電力流に対して各測定点における予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流に対して各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された値と各測定点における水平磁界値及び垂直磁界値に対する決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択する命令を含んでいる請求項１７記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１９】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップを行うコンピュータ実行可能な命令は、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する送電線セットの電力流の各測定点において予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値とを獲得し、
変化された電力流の予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流の予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流を測定するための磁界モニタの好ましい配置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の極大を選択する命令を含んでいる請求項１７記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送電線を通って流れる電力の監視に関し、特に、本発明は送電線を通って流れる電力の変化がその位置で磁界で最大の変化を生じる複数の磁界モニタを好ましく配置するための位置選択用方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線を通って流れる電力と発電施設の出力についての情報はオープンマーケットでの電力売買のビジネスに関係する会社にとって有用で貴重である。発電業者は現在、市場の他の参加者にこの情報を公開していない。
【０００３】
典型的な架空送電線は空間構造では相互から分離されており、送電線塔間に設けられた３つの導体束からなる。各導体束は線を通して伝送される電力の異なる相を伝送し、送電線を通って流れる総電力は各３つの導体束を通って流れる電力の合計である。導体束は典型的に１つの束において２乃至４本の導体からなる。便宜上、導体束を以下「導体」と呼び、これは送電線を通って流れる電力の各相を伝送する送電姓の媒体を指すように理解される。各送電線を作り上げる導体は特定の周波数（米国では６０Ｈｚ、欧州では５０Ｈｚ）で交流電流（ＡＣ）を伝送する。送電線を流れる電流は磁界を発生し、高電圧（典型的には１２ｋＶ乃至１，０００ｋＶの範囲）は電界を生成する。送電線を囲む実質的な電界及び磁界は各個々の導体に関連される電流と電圧により生成されるフィールドの重ね合わせである。電界と磁界の両者は導体近くで最大であり、導体からの距離と共に急速に低下する。
【０００４】
しばしば送電線塔は幾つかの送電線を支持し、これはここでは「送電線セット」または「送電線セット」と呼ぶ。便宜上の用語「送電線セット」と「送電線セット」は単一の送電線だけが存在する構造も含むものとして理解すべきである。送電線セットを囲む実質的な電界及び磁界は各送電線の個々の導体により生成されるフィールドの重ね合わせである。各送電線は送電線セット中の任意の他の送電線とは大きさ及び方向が異なっている電力流を伝送できる。例えば送電線セットは１方向で１００メガワット（ＭＷ）を伝送する第１の送電線と、反対方向で３００メガワットを伝送する第２の送電線を有することができる。
【０００５】
「導体構造」は送電線セット中の導体の実際の幾何学配置の構成である。幾つかの例示的な形態が図１の（ａ）−（ｆ）に示されており、垂直平行（図１の（ａ））、水平平行（図１の（ｂ））、三角形平行（図１の（ｃ））、垂直単一（図１の（ｄ））、水平単一（図１の（ｅ））、三角形単一（図１の（ｆ））を含んでいる。送電線セットの通常の空間的構造（例えば垂直平行、水平平行、三角形平行等）は送電線セットの大きな範囲に沿って一貫する可能性が大きい。しかしながら線の実際の幾何学配置の構成は個々の導体の張力および垂下がりの結果として線に沿って直交区域により変化する。さらに個々の導体の垂下がりはまた送電線セットに沿って連続的に大地から個々の線の距離に影響する。
【０００６】
送電線セットは固定された電圧値と最大の電力／電流容量で動作するように設計されている。これらの値は（コロラド州プラッツのPlatts Power Mapのような）有効な電力線マッピングリソースから得られることができる。
【０００７】
送電線セットに関連される電流および電圧と、生成される電界及び磁界との関係はよく知られた数学的モデル（主にマクスウェルの法則およびビオ−サバールの法則）により特徴付けされる。したがって電界及び磁界はこれらを発生した電流と電圧（即ち電力）を決定するために必要な情報を含んでいる。ここで参考文献としている米国特許第6,771,058号明細書は高電圧の送電線セット上を流れる電力の測定と監視のための装置及び方法を記載しており、測定された電界及び磁界データから送電線セットを通して流れる電力を決定する方法を含んでいる。
【０００８】
送電線セットを通って流れる電力量は式（１）に示されているように電流×電圧により決定される。  
【数１】
2009508459.tif 000003
【０００９】
送電線セットの電圧は固定されているので、任意の特定の時間にその線を通って流れる電力量は線を通る電流を決定することにより測定されることができる。電流は前述の磁界を発生し、その測定された大きさは導体構造と各導体からの測定点の距離を考慮して解析するとき線を通る電力量が決定される。
【００１０】
架空送電線セットに関連される磁界は通常、テスラにおいて線を包囲する磁束密度ベクトルＢに関して考えられ、これは式（２）で示されているように導体電流Ｉｉに正比例し、各導体の中心から測定点までの距離ｒｉに反比例する。
【数２】
2009508459.tif 000004
【００１１】
磁束密度ベクトルＢは電流の流通方向にしたがって時計回りまたは反時計回りのいずれかで「右手の法則」にしたがって導体と点の長さの軸（Ｚ）に垂直または直交するＸＹ平面に沿って位置する。このベクトルはそれぞれ水平と垂直の成分ＢｘとＢｙへ分解されることができる。ここで使用されている用語「磁界」は磁界とその成分の大きさと方位を含んでいるがそれに限定されない磁束密度ベクトルを指している。
【００１２】
線上の電流と電圧との間の位相関係は力率（またはより一般的には電力流の方向）を決定する。この位相関係は生成される磁界と電界の位相に変換され、それによって任意の測定点におけるこれらのフィールドの位相関係は、線の幾何学形状および他の要因について類似して調節されると、流動方向を決定するために使用されることができる。したがって送電線セットに関連される電界及び磁界を測定し適切に情報を処理することによって送電線セットを通って流れる電力（送電線セットの「電力流」）の量及び方向を決定することが可能である（米国特許第6,771,058号明細書）。
【００１３】
実際に、電力決定の誤差は測定装置が不完全であり、式（１）と（２）に記載されている数学的モデルで使用された種々の仮定が不正確であるために生じる。第１のグループは磁界と電界に関する不完全なセンサ整列と方向である。誤差の付加的な原因には完全とは言えないセンサの較正が含まれている。較正の誤差は数学的モデルで行われた仮定から生じる。導体と感知装置との間の距離は固定されていると仮定される。しかしながら、温度が誘起する線の膨張の結果としての線の垂下がり量はこれらの距離が変化することを意味している。式（２）を適用すると、測定された磁界は線に関連される各導体束で流れる電流が等しいという結果であるようにモデル化される。しかし現実には、少量の電流不均衡が導体束間に存在する。これらの不均衡は直接測定されることができず、磁界モデルでは考慮するのが困難な磁界測定の歪につながる。さらにモデルは接地ワイヤおよび他の関連される塔の構造を通って誘起される任意の外部電流を考慮しない。これらの電流は測定された磁界で歪を生じ、モデルに含めることが非常に困難である。測定とモデルの不正確度の程度は特定の送電線セットを通って流れる電流の量及び分布と、導体構造の複雑性により変化する。
【００１４】
さらに、送電線セットの導体構造と電力流により生成される結果的なフィールドは送電線セットを通って流れる電力量が変化するときに変化する。送電線セットを通る電力流の正確な監視は結果的なフィールドにおける変化の正確な検出を必要とする。例えば図１の（ａ）のような垂直平行の導体構造は図２に示されているように種々の電力流で水平の磁界の断面図を発生する。ある区域202、204では電力流の大きな変化は磁界の最小の変化しか生じない。前述の本質的な測定誤差と組み合わせて、これらの区域に磁界モニタを配置することは電力流の変化の正確な検出を困難にする可能性が高い。しかしながら、別の区域206では電力流の変化は磁界の大きな変化を生じ、それによって本質的な測定誤差は電力流の変化の正確な検出に影響を与える可能性は少ない。それ故、線を通る電力流の最小の変化が磁界の最大の変化を生じる位置に磁界センサを配置することが好ましい。
【００１５】
したがって送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる選択された位置に配置された磁界モニタを使用して、送電線セットを通って流れる電力を監視するための方法及びシステムが必要とされている。さらに、このような磁界モニタの好ましい配置のための位置選択方法がさらに必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置選択方法と、このような選択された位置を使用して送電線セットを通って流れる電力を監視するための方法及びシステムを提供することによってこれら及びその他の要求を満たす。
【００１７】
本発明の１特徴によれば、送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置選択方法は、送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流を決定し、送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置における送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の位置を決定し、それによってモニタの好ましい配置を示すステップを含んでいる。方法はデジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析を通して行われると有効である。
【００１８】
特に、導体構造の決定は送電線セットの各導体と実質的な平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を得ることにより達成される。送電線の電力流は測定点における磁界値を獲得し、送電線セットの電力流の範囲について各測定点での予測された磁界値を生成し、予想された値が得られた値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択することにより得られる。
【００１９】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置は、決定された電力流についての各測定点において予測された磁界値を獲得し、決定された電力流が予め定められた量だけ変化される電力流に対する各測定点において予測された磁界値を獲得し、変化された電力流についての予測された値と各測定点での決定された電流に対して予測された値との差を決定し、電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択することにより決定される。
【００２０】
代わりに、位置は変化された電力流に対して予測された値と定められた電力流の予測された値のベクトル成分の磁界差曲線を生成し、モニタの好ましい配置のために差曲線の最大に対応する位置を選択することにより決定されることができる。
【００２１】
本発明の別の特徴によれば、コンピュータが読取可能な媒体は前述したように、送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置選択方法のステップを行うコンピュータが実行可能な命令を有している。
【００２２】
本発明のさらに別の特徴によれば、送電線セットを通って流れる電力を監視するためのシステムは、送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の選択された位置に配置された複数の磁界モニタと、電力流をエンドユーザに通信するため複数の磁界モニタと通信する中央処理設備とを含んでいる。磁界モニタの配置のための位置は前述したように導体構造と、実質的に平坦な区域中の送電線の電力流を決定し、送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な区域中の位置を決定することにより選択される。
【００２３】
最後に、本発明の別の特徴は送電線セットを通って流れる電力を監視する方法であり、この方法は複数の磁界モニタの配置のための位置を選択し、選択された位置にモニタを配置し、送電線セットを通る電力流を決定するために磁界データのコンピュータ解析を実行し、電力流をエンドユーザに通信するステップを含んでいる。磁界モニタの好ましい配置のための位置の選択は前述の方法の特徴を使用することができる利点がある。
【００２４】
前述の説明は単に本発明を限定するものではない要約として行われた。本発明は以下の詳細な説明と添付図面および特許請求範囲を参照することによりさらに良好に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図３に示されているように、送電線セットを通って流れる電力を監視するための例示的なシステムは通常、複数の磁界モニタ302、304、306、307と、インターネット等のような通信ネットワーク310を通してこれらの複数の磁界モニタ302、304、306、307と通信する中央処理装置308とを具備している。さらに、１以上のエンドユーザ312、314、316、318はインターネット等のような通信ネットワーク320を通して中央処理装置308と通信する。電力流情報は磁界モニタ302、304、306、307により集められ、中央処理装置308によりエンドユーザ312、314、316、318へ送信される。モニタ302、304、306、307は電力流を決定するために必要な全ての処理を行うことができ、或いはこれらは電力流の決定のために磁界データを中央処理装置308へ送信することができる。
【００２６】
図４および５に示されているように、磁界モニタ302、304、306は送電線セット324に直交する実質的に平坦な区域中の選択された位置に配置されている。その位置は送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置の磁界の最大の変化を生じるように選択される。送電線セット324に直交する実質的に平坦な区域322中に磁界モニタ302、304、306を配置させることにより、送電線セットの導体および結果的な電界および磁界に関連される電流と電圧との間の関係はビオ−サバールの法則および他の数値解析技術を使用してよく知られた数学的モデルにより特徴付けされる。
【００２７】
例示的な実施形態では、各磁界モニタはモニタの水平磁界値と垂直磁界値を感知するための２つの磁力計を有する。したがって感知軸が水平または垂直の方向のいずれかで整列されるようにそれぞれ２つの磁力計が配置される。さらにこのようなモニタは電界センサを有することもできる。コンポーネントまたはコンポーネントの相互動作を含むこのようなモニタまたは監視装置の詳細な説明は参考としてここで前述した米国特許第6,771,058号明細書に記載されている。しかしながら当業者は本発明の技術的範囲は、他の磁界ベクトル成分が本発明の教示内で等価の実施形態で使用されることができるので、水平および垂直の磁界値の特定の測定に限定されないことを理解するであろう。
【００２８】
図６に示されているように、送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタを好ましく配置するための例示的な位置選択方法は送電線セットに沿った位置で送電線セットの導体構造と電力流を決定するステップS602を含んでいる。平坦な領域中の可能な磁界は送電線セットの導体構造を使用してモデル化されることができる。モデルデータはその後送電線セットの実際の電力流を決定するために実際の磁界データと比較されることができる。好ましくは、このモデル化および比較はデジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析によって実現される。その後、選択プロセスは送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置の送電線セットに直交する実質的に平坦な区域中の位置を決定するステップS604により続く。好ましくはこのステップはデジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析を通しても実現される。
【００２９】
送電線セットの電力流の予め定められた変化は１０ＭＷまたは５％のような所望のレベルの正確性であることができる。電力流のこの予め定められた変化をここでは「電力の分解」と呼ぶ。したがって５０ＭＷ／２００ＭＷの電力流を有する垂直な平行送電線セットでは、１０ＭＷの電力の分解を有する監視システムは６０ＭＷ／２１０ＭＷの電力流で生じる変化を検出する。
【００３０】
図７に示されているように、送電線セットの導体構造および電力流の決定は、平坦な区域中の送電線セットの導体構造を決定するために各導体と実質的に平坦な領域を横切る測定点との間の水平及び垂直距離を得るステップS702と、前記測定点で測定された磁界値を得るステップS704と、デジタルコンピュータで行われる計算によって、送電線セットの電力流の範囲に対して各測定点で予測された磁界値を生成するステップS706と、予測された値が測定された値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択するステップS708を通して実現される。
【００３１】
図８は垂直平行送電線セット324に直交する例示的な平坦な区域を示している。複数の測定点326、328、330、332、334、336、338は送電線セット324の下方に設定され、地上の高さｈにおいて実質的に平坦な区域322を横切る。大地の上方の好ましい高さは４フィート（１２１．９２ｃｍ）（標準の永久的なモニタ配置の高さ）である。また測定点間の好ましい間隔は１メートルであり、測定点は送電線セット324の中心のいずれかの側面上で３０メートルまで延在する。便宜上、図８の測定点326、328、330、332、334、336、338は１０メートルの間隔で示されている。
【００３２】
（コロラド州のレーザテクノロジー社によるインパルス100のような）市場で入手可能な距離測定装置を使用して、各測定点と各導体との間の水平距離と垂直距離が集められる。例えば図８は送電線セット324の中心から３０メートルに位置されている測定点326を示しており、測定点326と導体340との間に水平距離ｄｘと垂直距離ｄｙを有している。勿論、当業者は各導体の間の水平および垂直距離を得るための他の手段がここで説明されている本発明の技術的範囲内で使用されることを認識するであろう。全ての測定点と全ての導体との間の水平および垂直距離は測定点及び相互に関して各導体の特定の幾何学的形状の配置を設定する。この特定の幾何学形状の配置が導体構造である。
【００３３】
標準的なＮＩＳＴ（米国標準検査局）で較正された（ニューヨーク州HauppaugeのA. W. Sperry Instruments社による製造の磁界放射検査装置、モデルEMF-200A（０．１ｍＧ−１９９．９ｍＧの範囲）のような）ガウスメータを使用して、磁界値はまた各測定点で集められることができる。好ましくは、磁界の水平及び垂直ベクトル成分は各測定点で集められるが、必要とされる任意の磁界ベクトル（送電線セットに対して水平または垂直、或いは地球表面に関するような任意の基準フレームの３軸）が集められることができる。値の測定は反復され平均されることができる。さらに、距離と磁界値の両者の測定は種々の周囲状態下で導体構造と磁界プロフィールを設定するために異なる周囲状態下で反復されることができる。さらに、当業者は測定された磁界ベクトル成分値を得るためのその他の手段が請求されている本発明の技術的範囲から逸脱せずに使用されることができることを認識するであろう。
【００３４】
導体構造とビオ−サバールのモデル化を使用して、予測される水平磁界値と予測される垂直磁界値は送電線セットの電力流の範囲または送電線セットの電力流について生成される。送電線の個々の導体は同じ電流を伝送すると仮定される。各送電線の電圧は前述したように電力線マッピングリソースと相互参照された視覚的な検査により得られる。力率１．０が仮定される。予測される磁界値のマトリックスはゼロと送電線セットの最大電力定格との間で変化される電力流の範囲に対して導体構造を使用して較正される。測定された値と最良に適合する予測される値を有する送電線セットの電力流はその後実際の送電線セットの電力流として選択される。
【００３５】
最良の適合の決定は各送電線セットの電力流の総誤差を決定するために各測定される磁界値と、対応する予測される磁界値との差の絶対値を合計し、最小の総誤差を有する送電線セットの電力流を選択することにより得られる。
【００３６】
図９に示されているように、送電線セットを通る電力流のモニタの好ましい位置は送電線セットの決定された電力流について各測定点の予測された磁界値を獲得するステップS902と、決定された電力流が予め定められた電力量だけ変化する送電線セットの電力流について各測定点で予測された磁界値を得るステップS904と、変化された電力流の予測された値と各測定点の磁界について決定された電力流の予測された値との差を決定するステップS906と、送電線を通る電力流の変化が磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択するステップS908とにより決定される。
【００３７】
予測された磁界値は前述したように予測された磁界値のマトリックスの計算で既に生成されることができる。検出が望まれる電力変化の最小のインクリメント（即ち「電力の分解」）は変化された電力流の予め定められた電力量として選択される。典型的な電力流監視システムに対する好ましい電力の分解は１０ＭＷである。変化された電力流の予測された水平および垂直の磁界値もまた前述の予測された磁界値のマトリックスの計算で既に生成されることができる。変化された電力流と決定された電力流の予測された値の差を決定することにより、変化された電力流についての磁界の最大の変化を有する測定点が決定される。
【００３８】
図１０に示されているように、モニタの好ましい位置を決定する図解方法は、送電線セットの決定された電力流に対する各測定点で予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を得るステップS1002と、決定された電力流が予め定められた量だけ変化する送電線セットの電力流に対する各測定点で予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値を得るステップS1004と、変化された電力流についての予測された水平磁界値と各測定点における決定された電力流についての予測された水平磁界値との間の差を取ることにより水平磁界差曲線を生成するステップS1006と、変化された電力流についての予測された垂直磁界値と各測定点における決定された電力流についての予測された垂直磁界値との間の差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成するステップS1008と、水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の最大のものを選択するステップS1010のステップとを含んでいる。
【００３９】
したがって、図１１に示されているように、送電線セットを通る電力流を監視する方法は、複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択するステップS1102と、磁界データを集めるために選択された位置に磁界モニタを配置させるステップS1104と、送電線セットを通る電力流を決定するために磁界データについてコンピュータ解析を行うステップS1106と、前記電力流をエンドユーザに通信するステップS1108を含んでいる。
【００４０】
１例について説明すると、図１２は代表的な垂直平行送電線セットに直交する特定の平坦な区域の電力流の範囲についての測定された水平磁界値と予測された水平磁界値とを示している。図１３は図１２の送電線セットの電力流の範囲に対しての測定された垂直磁界値と予測された垂直磁界値とを示している。グラフで示されているように、測定された値に対する予測された値の最良の適合は５０ＭＷ／２００ＭＷの電力流であり、５０ＭＷが左の送電線を通って流れ、２００ＭＷが右の送電線を通って流れる。最良の適合解析はデジタルコンピュータで行われる計算によって行われることができる。示されているように、電力流の大きな変化が予測された水平及び垂直の磁界値の形状及び大きさにおいて最小の変化しか生じない区域1202、1204、1302、1304、1306が存在する。このような区域は送電線セットを通って流れる電力の変化を測定するためのモニタを配置するのに最適ではない。
【００４１】
したがって、送電線を通る電力流の予め定められた変化が磁界の最大の変化を生じる位置を決定することが望ましい。図１２と１３の例の５０ＭＷ／２００ＭＷの決定された電力流について説明を続けると、図１４は各送電線の１０ＭＷの増加した電力流（即ち６０ＭＷ／２１０ＭＷの電力流）についての予測された水平磁界値と、決定された電力流（即ち５０ＭＷ／２００ＭＷ）についての予測された水平磁界値の差を取ることにより生成された水平磁界差曲線を示している。また、１０ＭＷの増加された電力流に対する予測された垂直磁界値と、決定された電力流についての予測された垂直磁界値の差を取ることにより生成された垂直磁界差曲線が示されている。水平磁界差曲線は０メートル位置に極大値1402を有し、垂直磁界曲線は−１１メートルと１１メートルに極大値1404と1406を有している。磁界モニタの配置のための好ましい位置はそれ故−１１メートル、０、１１メートルである。
【００４２】
観察して明らかなように、磁界モニタの好ましい最少の数は水平及び垂直磁界差曲線の３つの極大値に対応することに注意する。しかしながら、付加的な正確性は実質的に平坦な区域に位置されるその他の磁界モニタを付加することにより得られるが、それには付加的なモニタが必要となる。
【００４３】
本発明の前述の説明では、磁界モニタの好ましい位置を選択する方法は、コンピュータが読取可能な媒体に含まれる実行可能な命令として考えられることを認識すべきである。さらに、送電線セットの導体構造と電力流を決定し、電力流の予め定められた変化がその位置の磁界の最大の変化を生じる位置を決定するステップは、実際にデジタルコンピュータ上で行われるコンピュータ解析によって実現される。
【００４４】
当業者は付加的な構造及びステップが本発明の教示または特許請求の範囲から逸脱せずに可能であることを認識するであろう。この詳細な説明、特に説明された例示的な実施形態の特定の詳細な説明は主として理解を明瞭にするために与えられており、この明細書を読めば当業者には変形が明白であり、請求された発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができるので、必要な限定と理解してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】例示的な送電線セットと種々の導体構造を有する送電線セットを示す図。
【図２】代表的な垂直平行の送電線セットに直交する特定の平坦区域の線電流構造の範囲についての予測された水平磁界値のプロフィール図。
【図３】本発明の１実施形態による送電線セットを通る電力流を監視するための例示的なシステムのブロック図。
【図４】送電線セットに直交する実質的に平坦な区域と、その実質的に平坦な区域の磁界モニタの配置を示している送電線セットの斜視図。
【図５】図４の実質的に平坦な区域の断面図。
【図６】本発明の１実施形態による磁界モニタの好ましい配置を選択するための方法の論理フロー図。
【図７】導体構造と電力流を決定するためのステップをより詳細に示している論理フロー図。
【図８】送電線セットに直交する実質的に平坦な区域の図。
【図９】送電線を通る電力流の変化が磁界の最大の変化を生じる位置を決定するステップを示す論理フロー図。
【図１０】送電線を通る電力流の変化が磁界の最大の変化を生じる位置を決定する図解方法を示す論理フロー図。
【図１１】本発明の１実施形態による送電線セットを通って流れる電力を監視するための方法のステップを示す論理フロー図。
【図１２】代表的な垂直平行送電線セットに直交する特定の平坦な区域の電流形態の範囲についての測定された水平磁界値と予測された水平磁界値を示す図。
【図１３】図１２の送電線セットの平坦な区域の電流形態の範囲についての測定された垂直磁界値と予測された垂直磁界値を示す図。
【図１４】決定された電力流と予め定められた量だけ変化されている電力流の水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線を示す図。
【図１】
2009508459.tif 000005
【図２】
2009508459.tif 000006
【図３】
2009508459.tif 000007
【図４】
2009508459.tif 000008
【図５】
2009508459.tif 000009
【図６】
2009508459.tif 000010
【図７】
2009508459.tif 000011
【図８】
2009508459.tif 000012
【図９】
2009508459.tif 000013
【図１０】
2009508459.tif 000014
【図１１】
2009508459.tif 000015
【図１２】
2009508459.tif 000016
【図１３】
2009508459.tif 000017
【図１４】
2009508459.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月9日(2008.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線セットを通る電力を監視する方法において、
（ａ）送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流とを決定し、(ｂ)前記送電線セットを横断する実質的に平坦な区域中における、前記電力流中の予め定められた変化がその位置において磁界の最大の変化を生じる位置を決定することによって、複数の磁界モニタの好ましい配置の位置を選択し、
磁界データを集めるために前記選択された位置に前記磁界モニタを配置し、
送電線セットを通って流れる電力流を決定するために前記磁界データについてコンピュータ解析を行い、
前記電力流をエンドユーザに通信するステップを含んでおり、
送電線セットの導体構造と電力流とを決定する前記サブステップは、
送電線セットの導体構造を決定するために各導体と実質的な平坦区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点において測定された磁界値を獲得し、
デジタルコンピュータで行われる計算によって、送電線セットの電力流の範囲について各測定点で予測された磁界値を生成し、
予想された値が測定された値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
送電線セットの電力流を選択するサブステップは、
各送電線セットの電力流の総誤差を決定するために各測定された磁界値とそれに対応する予測された磁界値との差の絶対値を合計し、
最小の総誤差を有する送電線セットの電力流を測定された値との最良の適合として選択するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
送電線セットの電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記サブステップは、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流の各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点における磁界の決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項４】
送電線セットを通る電力を監視する方法において、
（ａ）送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流とを決定し、(ｂ)前記送電線セットを横断する実質的に平坦な区域中における、前記電力流中の予め定められた変化がその位置において磁界の最大の変化を生じる位置を決定することによって、複数の磁界モニタの好ましい配置の位置を選択し、
磁界データを集めるために前記選択された位置に前記磁界モニタを配置し、
送電線セットを通って流れる電力流を決定するために前記磁界データについてコンピュータ解析を行い、
前記電力流をエンドユーザに通信するステップを含んでおり、
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記サブステップは、
送電線の決定された電力流について各測定点における予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値とを獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線の電力流に対する各測定点における予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流に対する予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる位置として水平磁界差曲線および垂直磁界差曲線の極大を選択するステップを含んでいる方法。
【請求項５】
送電線セットを通って流れる電力を監視するシステムにおいて、
送電線セットを横断する実質的に平坦な区域中の選択された位置に配置された複数の磁界モニタを具備し、前記位置は、
（ａ）送電線セットの導体構造を決定するために、各導体と実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、（ｂ）前記測定点で測定された磁界値を獲得し、（ｃ）デジタルコンピュータで行われる計算により、送電線セットの電力流の範囲に対して各測定点で予測された磁界値を生成し、（ｄ）予測された値と測定された値とが最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択することにより、導体構造と、実質的に平坦な区域における送電線セットの電力流とを決定し、
送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な区域中の位置を決定することにより選択され、さらに、
電力流の決定をエンドユーザに通信するために前記複数の磁界モニタと通信する中央処理設備を具備している送電線セットを通って流れる電力を監視するシステム。
【請求項６】
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な区域中の位置は、
送電線セットの決定された電力流に対する各測定点における予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する送電線セットの電力流に対して各測定点において予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点において決定された電力流に対して予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択することによって決定される請求項５記載のシステム。
【請求項７】
送電線を通る電力流の変化がその位置における磁界の最大の変化を生じる実質的に平坦な領域中の位置は、
送電線セットの決定された電力流について各測定点における予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値とを獲得し、
決定された電力流が予め定められた電力量だけ変化する送電線セットの電力流の各測定点において予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流の予測された水平磁界値と、各測定点において決定された電力流の予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流の予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の最大を選択することによって決定される請求項５記載のシステム。
【請求項８】
送電線セットを通って流れる電力を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置を選択する方法において、
各導体と実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点において磁界値を獲得し、
デジタルコンピュータで行われる計算によって、送電線セットの電力流の範囲について各測定点で予測された磁界値を生成し、
予測された値が得られた値と最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択することによって、
デジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析によって、送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流を決定し、
デジタルコンピュータで行われるコンピュータ解析によって、送電線セットの電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置において送電線セットを横断する実質的に平坦な区域中の位置を決定して、好ましい磁界モニタの位置を指示するステップを含んでいる方法。
【請求項９】
送電線セットの電力流を選択するサブステップは、
各送電線セットの電力流の総誤差を決定するために各測定された磁界値と対応する予測された磁界値との差の絶対値を合計し、
最小の総誤差を有する送電線セットの電力流を測定された値との最良の適合として選択するステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１０】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流に対する各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流についての予測された値と各測定点での磁界に対する決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択するステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１１】
送電線を通る電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップは、
送電線の決定された電力流についての各測定点における予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流に対する各測定点において予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流に対する予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流に対する予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線セットを通る電力流を監視する複数の磁界モニタの好ましい配置のための位置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の極大を選択するステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１２】
送電線セットを通る電力流を監視するための複数の磁界モニタの好ましい配置位置を選択する方法を実行するコンピュータが実行可能な命令を有するコンピュータが読取可能な媒体において、前記方法は、
送電線に沿った位置における送電線セットの詳細な導体構造を決定するために各導体と、実質的に平坦な区域を横切る複数の測定点との間の水平及び垂直距離を獲得し、
前記測定点で磁界値を獲得し、
送電線セットの電力流の範囲について各測定点における予測された磁界値を生成し、
予測された値と測定された値とが最良の適合を有する送電線セットの電力流を選択することにより、
送電線セットに沿った位置における送電線セットの導体構造と電力流とを決定し、
送電線セットを通る電力流の予め定められた変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置における送電線セットを横断する実質的に平坦な区域中の位置を決定し、それによって磁界モニタの好ましい配置を指示するステップを含んでいるコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１３】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップを行うためのコンピュータによる実行可能な命令は、
送電線セットの決定された電力流に対して各測定点における予測された磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する状態で送電線セットの電力流に対する各測定点における予測された磁界値を獲得し、
変化された電力流に対する予測された値と各測定点における水平磁界値及び垂直磁界値に対して決定された電力流についての予測された値との差を決定し、
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置として最大の差を有する測定点を選択する命令を含んでいる請求項１２記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１４】
送電線セットの電力流の変化がその位置で磁界の最大の変化を生じる位置を決定する前記ステップを行うコンピュータによる実行可能な命令は、
送電線セットの決定された電力流についての各測定点において予測された水平磁界値および予測された垂直磁界値を獲得し、
決定された電力流が予め定められた量だけ変化する送電線セットの電力流に対して各測定点において予測された水平磁界値と予測された垂直磁界値とを獲得し、
変化された電力流の予測された水平磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された水平磁界値との差を取ることにより水平磁界差曲線を生成し、
変化された電力流の予測された垂直磁界値と、各測定点で決定された電力流の予測された垂直磁界値との差を取ることにより垂直磁界差曲線を生成し、
送電線を通る電力流を測定するための磁界モニタの好ましい配置位置として水平磁界差曲線と垂直磁界差曲線の極大値を選択する命令を含んでいる請求項１２記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【国際調査報告】
2009508459.tif 000019
2009508459.tif 000020