(57)【要約】電気システム用の保護システムについて開示する。この電気システムには、スポットネットワーク及び／又はグリッドシステムが含まれており、電気システム内において発生し得る障害を検出及び解除するように、様々な保護システムを設計及び使用可能である。例えば、ロゴスキーコイルのペアを使用し、導電体上の個々の場所において導電体に沿って電流を検出し、対応する信号を、複数の電圧及び電流入力を具備する多機能差動リレーに出力可能である。ロゴスキーコイルからの信号を比較することにより、差動リレーは、ロゴスキーコイル間の導電体に沿った地点に障害が存在するかどうかを判定することができる。更に、リレーは、障害に応答して、サーキットブレーカ又はその他のネットワーク保護装置をトリップさせ、障害に対処することができる。
2005533474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気保護システムであって、
第１電流を検出し第１電流計測値を生成するように配置された第１ロゴスキーコイルと、
第２電流を検出し第２電流計測値を生成するように配置された第２ロゴスキーコイルであって、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第１保護ゾーンが定義されている、第２ロゴスキーコイルと、
前記第１電流計測値及び前記第２電流計測値から、前記第１保護ゾーン内の第１回路要素に関連する障害の存在を判定するように動作可能な第１保護装置と、
を有するシステム。
【請求項２】
前記第１保護装置は、第１保護方式を使用して前記第１障害を検出するように動作可能である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１保護方式は、差動保護方式である請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記第２ロゴスキーコイルは、第２回路要素を含む第２保護ゾーンを定義しており、前記第１保護装置は、第２保護法式を実装して前記第２回路要素と関連する第２障害を検出するように動作可能である請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第２保護方式は、過電流保護方式を含む請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第１保護装置は、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンの保護を統合するように動作可能である請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記第１保護装置は、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンに対するバックアップ保護ゾーンとして機能する第３保護ゾーンを提供するように動作可能である請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記第１保護装置は、第１差動リレーである請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１保護装置から第１命令を受信し、該第１命令に応答して前記第１電流を遮断するように動作可能な第１サーキットブレーカを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１ロゴスキーコイル、前記第２ロゴスキーコイル、前記第１保護装置、及び前記第１サーキットブレーカは、すべて電気回路網システムの第１回路網単位に関連付けられている請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置された第３ロゴスキーコイルと、
第４電流を検出し第４電流計測値を生成するように配置された第４ロゴスキーコイルであって、前記第３ロゴスキーコイル及び前記第４ロゴスキーコイルの配置に基づいて第２保護ゾーンが定義されている、第４ロゴスキーコイルと、
前記第３電流計測値及び前記第４電流計測値から、前記第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害の存在を判定するように動作可能な第２保護装置と、
を更に有する請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２保護装置は、第２差動リレーである請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２保護装置から第２命令を受信し、該第２命令に応答して前記第３電流を遮断するように動作可能な第２サーキットブレーカを更に有する請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３ロゴスキーコイル、前記第４ロゴスキーコイル、前記第２保護装置、及び前記第２サーキットブレーカは、すべて前記電気回路網システムの第２回路網単位と関連付けられている請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１保護装置と前記第２保護装置間に通信リンクを更に有する請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１回路網単位と前記第２回路網単位は、バス接続によって接続されている請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、前記第１電流計測値、前記第２電流計測値、前記第３電流計測値、及び前記第４電流計測値を前記通信リンクを介して共有し、前記電流計測値を使用して、前記バス接続に関連するバス障害が存在することを判定する請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２保護装置は、前記第１保護装置による前記第１障害の検出について通知する検出通知を前記通信リンクを通じて受信する請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１保護装置は、前記検出通知に応答し、前記第２サーキットブレーカに対して前記第２命令を送信する請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２保護装置は、前記検出通知の後に、前記第２命令を送信する前に、所定の時間だけ待機する請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
前記第２保護装置が、前記所定の時間が経過する前に、前記第１命令に応答した前記第１サーキットブレーカの動作について通知する動作通知を受信した場合に、前記第２保護装置は、前記第２命令を送信しない請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記第２保護装置が、前記所定の時間が経過する前に、前記第１サーキットブレーカの動作について通知する動作通知を受信しない場合には、前記第２リレーは、前記所定の時間が経過した後に、前記第２サーキットブレーカに対して前記第２命令を送信する請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
前記第３ロゴスキーコイル、前記第４ロゴスキーコイル、及び前記第２サーキットブレーカは、前記第１保護装置に接続されている請求項５記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１保護装置は、前記第２保護装置の誤動作について通知する誤動作通知を受信するように動作可能であり、
前記第１保護装置は、前記第３電流計測値及び前記第４電流計測値を受信し、前記電流計測値に基づいて、前記第２障害が存在することを判定するように動作可能である請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１保護装置は、前記第２障害に応答して前記第２サーキットブレーカを動作させるべく動作可能である請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置された第３ロゴスキーコイルを更に有し、前記第１ロゴスキーコイル及び前記第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて第２保護ゾーンが定義されており、前記第２ロゴスキーコイル及び前記第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて第３保護ゾーンが定義されている請求項１記載のシステム。
【請求項２７】
前記第１保護装置は、前記第１電流計測値及び前記第３電流計測値から、前記第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害が存在することを判定するように動作可能である請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１保護装置は、前記第２電流計測値及び前記第３電流計測値から、前記第３保護ゾーン内の第３回路要素に関連する第３障害が存在することを判定するように動作可能である請求項２６記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１電流は、電力変圧器の一次巻線に関連する第１導電体と関連付けられており、
前記第２電流は、前記電力変圧器の二次巻線と関連する第２導電体と関連付けられており、
前記電力変圧器は、前記第１回路要素である請求項１記載のシステム。
【請求項３０】
電気システムを保護する方法であって、
電気システム内の第１導電体に沿って配置された第１ロゴスキーコイルを使用して、前記第１導電体を流れる第１電流を計測する段階と、
前記第１電流に対応する第１電流信号を出力する段階と、
前記電気システム内の第２導電体に沿って配置された第２ロゴスキーコイルを使用して、前記第２導電体を流れる第２電流を計測する段階と、
前記第２電流に対応する第２電流信号を出力する段階と、
前記第１電流信号及び前記第２電流信号を第１保護装置に提供する段階と、
を有する方法。
【請求項３１】
前記第１保護装置を使用し、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間に定義された前記電気システムの第１保護ゾーン内に配置されている第１回路要素に対して差動保護を提供する段階と、
前記第１保護装置を使用し、前記第２ロゴスキーコイルの配置によって定義された前記電気システムの第２保護ゾーン内に配置されている第２回路要素に対して過電流保護を提供する段階と、
を有する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第１保護装置を使用し、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンを含む第３保護ゾーン内においてバックアップ保護を提供する段階を有する請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記第１保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記第１導電体及び前記第２導電体は、前記電気システムの第１回路網単位内に含まれている請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記第１回路網単位に関連する障害が前記電気システム内に存在することを判定する段階を更に有する請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記電気システム内の第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して、前記第３導電体を流れる第３電流を計測する段階と、
前記第３電流に対応する第３電流信号を出力する段階と、
前記電気システム内の第４導電体に沿って配置された第４ロゴスキーコイルを使用して、前記第４導電体を流れる第４電流を計測する段階と、
前記第４電流に対応する第４電流信号を出力する段階と、
前記第３電流信号及び前記第４電流信号を第２保護装置に提供する段階と、
を更に有する請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記第２保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記第３導電体及び前記第４導電体は、前記電気システムの第２回路網単位内に含まれている請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記第３電流信号及び前記第４電流信号に基づいて、前記第２回路網単位に関連する障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、通信リンクによって接続されている請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
前記第１保護装置から前記第２保護装置に前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階と、
前記第２保護装置おいて、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記第１回路網単位に関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記第１保護装置において、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記第１回路網単位内に障害が存在することを判定する段階と、
前記第１保護装置から前記第２保護装置に前記障害の存在について通知する障害通知を伝送する段階と、
を更に有する請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
前記障害に応答して、前記第１回路網単位に関連するサーキットブレーカを開路する段階と、
前記サーキットブレーカの開路に応答し、前記通信リンクを通じて、前記第１保護装置から前記第２保護装置に解除通知を伝送する段階と、
を更に有する請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記障害通知に応答して、前記第２回路網単位に関連する第２サーキットブレーカを開路する段階を更に有する請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記解除通知に応答し、前記第１回路網単位と前記第２回路網単位を接続する接続バスを通じて、前記第２回路網単位から前記第１回路網単位に電力をルーティングする段階を更に有する請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
前記電気システムは、前記第１回路網単位を前記第２回路網単位に接続する接続バスを有しており、
前記接続バスは、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間において、前記第２導電体と前記第４導電体に接続されている請求項４０記載の方法。
【請求項４７】
前記第１保護装置から前記第２保護装置に前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階と、
前記第２保護装置から前記第１保護装置に前記第３電流信号と前記第４電流信号を伝送する段階と、
前記第１電流信号、前記第２電流信号、前記第３電流信号、及び前記第４電流信号に基づいて、前記接続バスと関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
第１接続を通じて、前記第３ロゴスキーコイルから前記第１保護装置に前記第３電流信号を伝送する段階と、
第２接続を通じて、前記第４ロゴスキーコイルから前記第１保護装置に前記第４電流信号を伝送する段階と、
前記第１保護装置において、前記第３電流信号及び前記第４電流信号に基づいて、前記第２回路網単位と関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項３６記載の方法。
【請求項４９】
前記第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して、前記電気システム内の第３導電体を流れる第３電流を計測する段階と、
前記第３電流に対応する第３電流信号を出力する段階と、
前記第１保護装置において前記第３電流信号を入力する段階と、
を更に有する請求項３０記載の方法。
【請求項５０】
前記第１電流信号及び前記第３電流信号に基づいて、前記第１ロゴスキーコイルと前記第３ロゴスキーコイル間に障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
前記第３電流信号と前記第２電流信号に基づいて、前記第３ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間に障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
電気保護システムであって、
電流信号の第１ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第１ペアであって、前記電流信号の第１ペアは、前記電気システムの第１回路網単位に関連付けられている、ロゴスキーコイルの第１ペアと、
電流信号の第２ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第２ペアであって、前記電流信号の第２ペアは、前記電気システムの第２回路網単位に関連付けられている、ロゴスキーコイルの第２ペアと、
前記第１回路網単位に関連付けられており、前記電流信号の第１ペア及び前記電流信号の第２ペアを受信して処理するように動作可能な第１保護装置と、
を有するシステム。
【請求項５３】
前記第１保護装置は、前記第１回路網単位に対して統合された保護を提供し、前記統合された保護は、前記電流信号の第１ペアの中の少なくとも１つに基づいた少なくとも第１保護法式及び第２保護方式を含んでいる請求項５２記載のシステム。
【請求項５４】
前記第１保護装置は、前記電流信号の第１ペアに基づいて、前記第１回路網単位に関連する障害が存在することを判定するように動作可能である請求項５２記載のシステム。
【請求項５５】
前記第２回路網単位と関連付けられており、前記電流信号の第２ペアを入力するように動作可能な第２保護装置を更に有する請求項５２記載のシステム。
【請求項５６】
前記第１保護装置は、前記第２回路網単位に関連する障害が存在することを判定する際に、前記第２保護装置に対するバックアップとして機能する請求項５５記載のシステム。
【請求項５７】
前記第１保護装置は、前記ロゴスキーコイルの第２ペアから前記電流信号の第２ペアを受信する請求項５６記載のシステム。
【請求項５８】
前記第１保護装置は、前記第２保護装置を通じて前記電流信号の第２ペアを受信する請求項５７記載のシステム。
【請求項５９】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、通信リンクを通じて互いに接続されている請求項５５記載のシステム。
【請求項６０】
前記第１回路網単位と前記第２回路網単位を接続する接続バスを更に有する請求項５９記載のシステム。
【請求項６１】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、前記電流信号の第１ペア及び前記電流信号の第２ペアに基づいて、前記接続バス内に障害が存在することを判定する請求項６０記載のシステム。
【請求項６２】
電気保護システムであって、
電気システムの一次フィーダと関連付けられており、前記一次フィーダ内の一次電流を検知するように動作可能な第１ロゴスキーコイルと、
前記第１ロゴスキーコイルから第１電流信号を受信するように動作可能な第１保護装置と、
それぞれが前記電気システムの対応する二次フィーダに関連付けられており、前記二次フィーダ内の対応する二次電流を検知するように動作可能な第２ロゴスキーコイルと、
それぞれが、関連する第２ロゴスキーコイルから第２電流信号を受信するように動作可能な第２保護装置と、
前記第１保護装置と前記第２保護装置間において、前記第１電流信号と前記第２電流信号を伝送するように動作可能な通信リンクと、
を有するシステム。
【請求項６３】
前記第１保護装置と前記第２保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項６２記載のシステム。
【請求項６４】
前記第１保護装置は、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記電気システムに関連する障害が存在することを判定するように動作可能である請求項６２記載のシステム。
【請求項６５】
前記一次フィーダを前記二次フィーダのそれぞれに接続する接続バスを更に有する請求項６２記載のシステム。
【請求項６６】
前記第１保護装置は、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記接続バスに関連する障害が存在することを判定するように動作可能である請求項６５記載のシステム。
【請求項６７】
前記通信リンクは、前記第１保護装置と前記第２保護装置間にピアツーピア接続を含んでいる請求項６５記載のシステム。
【請求項６８】
前記通信リンクは、前記第１保護装置及び前記第２保護装置から中央集中演算リソースへの接続を含んでいる請求項６５記載のシステム。
【請求項６９】
前記第２保護装置のそれぞれは、その個別の第２電流信号に基づいて、その個別の二次フィーダに対して過電流保護を提供する請求項６２記載のシステム。
【請求項７０】
前記第２保護装置の中の第１のものは、前記二次フィーダの中の第１のものに関連付けられ、前記二次フィーダの中の第２のものに関連する前記第２ロゴスキーコイルの中の第２のものに接続されており、これにより、前記二次フィーダの中の前記第２のものに対してバックアップ保護を提供する請求項６９記載のシステム。
【請求項７１】
前記一次フィーダと関連付けられ、前記一次フィーダ内の第２一次電流を検知するように動作可能な第２ロゴスキーコイルと、
前記第２ロゴスキーコイルから第２電流信号を受信するように動作可能な第２保護装置と、
を更に有し、
前記第１保護装置は、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記一次フィーダと関連する障害の存在を判定する請求項６２記載のシステム。
【請求項７２】
前記通信リンクを使用することにより、前記第１保護装置及び前記第２保護装置の中の第２のものが動作不能であると判定した際に、前記第１保護装置及び前記第２保護装置の中の第１ものは、前記第１保護装置及び前記第２保護装置の中の前記第２のものに対するバックアップとして機能する請求項６２記載のシステム。
【請求項７３】
前記第１ロゴスキーコイルに接続され、第１デジタル出力として前記第１電流信号を出力するように動作可能な第１アナログ／デジタルコンバータと、
前記第２ロゴスキーコイルの個々のものに接続され、第２デジタル出力として前記第２電流信号を出力するように動作可能な第２アナログ／デジタルコンバータと、
を更に有する請求項６２記載のシステム。
【請求項７４】
前記通信リンクは、前記第１デジタル出力及び前記第２デジタル出力を入力するように動作可能な中央集中コンピュータリソースを含んでおり、
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、前記中央集中コンピュータリソースから前記第１デジタル出力及び前記第２デジタル出力を受信する請求項７３記載のシステム。
【請求項７５】
電気システムを保護する方法であって、
第１ロゴスキーコイルを使用して、電気システムの一次フィーダ内の一次電流を計測する段階と、
第１保護装置において、前記第１ロゴスキーコイルによって生成された第１電流信号を受信する段階と、
対応する第２ロゴスキーコイルを使用して、二次フィーダ内の二次電流を計測する段階と、
対応する第２保護装置において、前記第２ロゴスキーコイルによって生成された第２電流信号を受信する段階と、
通信リンクを使用し、前記第１保護装置と前記第２保護装置間において前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階と、
を有する方法。
【請求項７６】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項７５記載の方法。
【請求項７７】
前記第１保護装置において、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記電気システムに関連する障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項７５記載の方法。
【請求項７８】
前記第１保護装置において、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、接続バスと関連する障害が存在することを判定する段階を更に有し、前記接続バスは、前記一次フィーダを前記二次フィーダのそれぞれに接続している請求項７５記載の方法。
【請求項７９】
前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階は、前記第１保護装置と前記第２保護装置間においてピアツーピア接続を使用する段階を有する請求項７５記載の方法。
【請求項８０】
前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階は、中央集中演算リソースを通じて、前記第１保護装置と前記第２保護装置間において前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階を有する請求項７５記載の方法。
【請求項８１】
前記第２保護装置のそれぞれが、その個々の第２電流信号に基づいて、その個々の二次フィーダに対して過電流保護を提供するようにする段階を更に有する請求項７５記載の方法。
【請求項８２】
前記第２保護装置の中の第１のものを前記二次フィーダの中の第１のものと関連付ける段階と、
前記第２保護装置の中の前記第１のものを、前記二次フィーダの中の第２のものと関連付けられている前記第２ロゴスキーコイルの中の第２のものに接続し、これにより、前記二次フィーダの前記第２のものに対してバックアップ保護を提供する段階と、
を更に有する請求項８１記載の方法。
【請求項８３】
第２ロゴスキーコイルを使用して、前記一次フィーダ内の第２一次電流を計測する段階と、
前記第２ロゴスキーコイルによって生成された第２電流信号を第２保護装置内に入力する段階と、
前記第１保護装置を使用して、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記一次フィーダと関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項７５記載の方法。
【請求項８４】
前記第１ロゴスキーコイルに接続された第１アナログ／デジタルコンバータから第１デジタル出力として前記第１電流信号を出力する段階と、
前記第２ロゴスキーコイルの個々のものに接続された第２アナログ／デジタルコンバータから第２デジタル出力として前記第２電流信号を出力する段階と、
を更に有する請求項７５記載の方法。
【請求項８５】
前記通信リンクに関連する中央集中コンピュータリソースにおいて前記第１デジタル出力及び前記二次デジタル出力を入力する段階を更に有し、前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、前記中央集中コンピュータリソースを通じて前記第１デジタル出力及び前記二次デジタル出力を入力する請求項８４記載の方法。
【請求項８６】
電気保護システムであって、
第１導電体に沿って配置され、前記第１導電体内の第１電流を計測して第１信号を出力するように動作可能な第１ロゴスキーコイルであって、前記第１導電体は、電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの一部を構成している、第１ロゴスキーコイルと、
前記ＥＡＦシステム内に障害が存在することを判定する際に前記第１信号を使用するように動作可能な保護装置と、
を有するシステム。
【請求項８７】
前記第１導電体は、前記ＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付けられている請求項８６記載のシステム。
【請求項８８】
前記第１ロゴスキーコイルは、前記変圧器を収容する容器の外に配置されている請求項８７記載のシステム。
【請求項８９】
前記第１導電体は、前記ＥＡＦシステムの変圧器の二次巻線と関連付けられている請求項８６記載のシステム。
【請求項９０】
前記第１電流は、前記二次巻線から出力される請求項８９記載のシステム。
【請求項９１】
前記第１ロゴスキーコイルは、前記変圧器を収容する容器内に配置されている請求項８９記載のシステム。
【請求項９２】
前記第１導電体は、前記ＥＡＦシステムの電極に装着された導電アームを含んでいる請求項８９記載のシステム。
【請求項９３】
前記ＥＡＦシステムの第２導電体に沿って配置され、前記第２導電体内の第２電流を計測して第２信号を出力するように動作可能な第２ロゴスキーコイルを更に有する請求項８６記載のシステム。
【請求項９４】
第１導電体は、前記ＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付けられており、前記第２導電体は、前記変圧器の二次巻線と関連付けられている請求項９３記載のシステム。
【請求項９５】
前記保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項９３記載のシステム。
【請求項９６】
前記差動リレーは、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記障害が存在することを判定する請求項９５記載のシステム。
【請求項９７】
前記差動リレーは、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２コイルの間に前記障害が存在することを判定する請求項９５記載のシステム。
【請求項９８】
前記ＥＡＦシステムの第３導電体に沿って配置され、前記第３導電体内の第３電流を計測して第３信号を出力するように動作可能な第３ロゴスキーコイルを更に有する請求項９５記載のシステム。
【請求項９９】
前記差動リレーは、前記第２ロゴスキーコイル及び前記第３ロゴスキーコイル間に前記障害が存在することを判定する請求項９８記載のシステム。
【請求項１００】
前記差動リレーは、前記第１ロゴスキーコイルと前記第３ロゴスキーコイル間に前記障害が存在することを判定する請求項９８記載のシステム。
【請求項１０１】
前記変圧器の動作タップの第１位置における前記ＥＡＦシステムの変圧器の第１巻線比と前記動作タップの第２位置における前記変圧器の第２巻線比を含むテーブルを更に有する請求項８６記載のシステム。
【請求項１０２】
前記保護装置は、前記第１巻線比又は前記第２巻線比が前記動作タップの現在の位置と関連しているかどうかを判定するように動作可能であり、更に、現在の位置に基づいて前記第１信号の大きさをスケーリングするように動作可能である請求項１０１記載のシステム。
【請求項１０３】
電気システム内の障害を検出する方法であって、
第１ロゴスキーコイルを使用して第１導電体内の第１電流を計測する段階であって、前記第１導電体は、電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの一部を構成している、段階と、
前記第１ロゴスキーコイルから第１信号を出力する段階と、
前記第１信号を保護装置において入力する段階と、
前記第１信号に基づいて、前記ＥＡＦシステム内に前記障害が存在することを判定する段階と、
を有する方法。
【請求項１０４】
第２ロゴスキーコイルを使用し、前記ＥＡＦシステムの第２導電体内の第２電流を計測する段階と、
前記第２ロゴスキーコイルから第２信号を出力する段階と、
前記第２信号を前記保護装置において入力する段階と、
を更に有する請求項１０３記載の方法。
【請求項１０５】
前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記ＥＡＦシステム内の前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間に前記障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項１０４記載のシステム。
【請求項１０６】
第３ロゴスキーコイルを使用し、前記ＥＡＦシステムの第３導電体内の第３電流を計測する段階と、
前記第３ロゴスキーコイルから第３信号を出力する段階と、
前記第３信号を前記保護装置において入力する段階と、
を更に有する請求項１０４記載の方法。
【請求項１０７】
前記第２信号及び前記第３信号に基づいて、前記ＥＡＦシステム内の前記第２ロゴスキーコイルと前記第３ロゴスキーコイル間に前記障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項１０６記載の方法。
【請求項１０８】
前記第１信号及び前記第３信号に基づいて、前記ＥＡＦシステム内の前記第１ロゴスキーコイルと前記第３ロゴスキーコイル間に前記障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項１０６記載の方法。
【請求項１０９】
前記第１導電体は、前記ＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付けられており、前記第２導電体及び前記第３導電体は、前記変圧器の二次巻線と関連付けられている請求項１０６記載のシステム。
【請求項１１０】
前記保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項１０３記載のシステム。
【請求項１１１】
電気保護システムであって、
電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの第１場所において第１電流を計測し第１信号を出力するように配置された第１ロゴスキーコイルと、
前記ＥＡＦシステムの第２場所において第２電流を計測し第２信号を出力するように配置された第２ロゴスキーコイルと、
前記第１信号及び前記第２信号を入力し、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記ＥＡＦシステム内に障害が存在することを判定するように動作可能な保護装置と、
を有するシステム。
【請求項１１２】
前記保護装置は、差動リレーを含んでいる請求項１１１記載のシステム。
【請求項１１３】
前記保護装置は、前記障害を判定した際に、前記ＥＡＦシステムに関連するサーキットブレーカを開路するように更に動作可能である請求項１１１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電気システムの障害検出及び解除に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力システムは、電力を供給するために存在している。このような電力システムは、そのシステムのユーザーにとって危険であり、且つ、修復に費用及び／又は時間を要する損傷をシステムに与える障害が発生する可能性を有している。例えば、アーク電流などの電流短絡が発生すると、電力システムは、火災や爆発を起こしたり、或いは、それ自体及び関連機器並びに操作者に対して損傷を与える可能性がある。特に、高電圧電力変圧器を含むものなどの電圧が非常に高い電力システムの場合に、このような障害が発生する可能性を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
障害を迅速且つ正確に検出できれば、サーキットブレーカの起動と、必要に応じて、これに続く電力システムの修理などの修復手段により、それらの障害を除去することができる。そして、この結果、その障害に起因する損傷を最小限のものに留めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般的な一態様によれば、電気保護システムは、第１電流を検出し第１電流計測値を生成するように配置された第１ロゴスキーコイル（Rogowski coil）と、第２電流を検出し第２電流計測値を生成するように配置された第２ロゴスキーコイル（尚、第１ロゴスキーコイル及び第２ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第１保護ゾーンが定義されている）と、第１電流計測値及び第２電流計測値から第１保護ゾーン内の第１回路要素に関連する第１障害の存在を判定するように動作可能な第１保護装置と、を含んでいる。
【０００５】
この実装には、以下の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれている。即ち、例えば、第１保護装置は、第１保護方式を使用して第１障害を検出するように動作可能であってよい。第１保護方式は、差動保護方式であってよい。第２ロゴスキーコイルは、第２回路要素を含む第２保護ゾーンを定義可能であり、第１保護装置は、第２保護方式を実装して第２回路要素に関連する第２障害を検出するように動作可能であってよい。この場合に、第２保護方式は、過電流保護方式を含むことが可能であり、第１保護装置は、第１保護ゾーン及び第２保護ゾーンの保護を統合するように動作可能であってよい。又、第１保護装置は、第１保護ゾーン及び第２保護ゾーンに対するバックアップ保護ゾーンとして機能する第３保護ゾーンを提供するように動作可能であってよい。
【０００６】
第１保護装置は、第１差動リレーであってよい。本システムは、第１保護装置から第１命令を受信し、この第１命令に応答して第１電流を遮断するように動作可能な第１サーキットブレーカを含むことができる。そして、これら第１ロゴスキーコイル、第２ロゴスキーコイル、第１保護装置、及び第１サーキットブレーカは、いずれも、電気回路網システムの第１回路網単位とすべて関連付け可能である。本システムは、第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置された第３ロゴスキーコイルと、第４電流を検出し第４電流計測値を生成するように配置された第４ロゴスキーコイル（尚、第３ロゴスキーコイル及び第４ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第２保護ゾーンが定義されている）と、第３電流計測値及び第４電流計測値から、第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害の存在を判定するように動作可能な第２保護装置を更に含むことができる。
【０００７】
この場合に、第２保護装置は、第２差動リレーであってよい。そして、第２サーキットブレーカが、第２保護装置から第２命令を受信し、この第２命令に応答して第３電流を遮断するように動作可能であってよい。これら第３ロゴスキーコイル、第４ロゴスキーコイル、第２保護装置、及び第２サーキットブレーカは、いずれも電気回路網システムの第２回路網単位と関連付け可能であり、第１保護装置と第２保護装置間に通信リンクを形成することができる。
【０００８】
この場合に、第１回路網単位及び第２回路網単位は、バス接続を通じて接続可能である。第１保護装置及び第２保護装置は、通信リンクを介して、第１電流計測値、第２電流計測値、第３電流計測値、及び第４電流計測値を共有可能であり、これらの電流計測値を使用し、バス接続に関連するバス障害の存在を判定することができる。
【０００９】
第２保護装置は、第１保護装置による第１障害の検出について通知する検出通知を通信リンクを通じて受信可能である。又、第２保護装置は、この検出通知に応答して、第２命令を第２サーキットブレーカに対して送信することができる。尚、第２保護装置は、検出通知の受領後に、この第２命令を送信する前に、所定の時間だけ待機することができる。そして、所定の時間が経過する前に、第１命令に応答した第１サーキットブレーカの動作について通知する動作通知を受信した場合には、第２保護装置は、第２命令を送信しない。
【００１０】
一方、所定の時間が経過する前に、第１サーキットブレーカの動作について通知する動作通知を第２保護装置が受信しない場合には、第２リレーは、所定の時間の経過後に、第２サーキットブレーカに対して第２命令を送信可能である。
【００１１】
第３ロゴスキーコイル、第４ロゴスキーコイル、及び第２サーキットブレーカは、第１保護装置に接続可能である。この場合に、第１保護装置は、第２保護装置の誤動作について通知する誤動作通知を受信するように動作可能であってよく、且つ、第１保護装置は、第３電流計測値及び第４電流計測値を受信し、これらの電流計測値に基づいて第２障害が存在することを判定するように動作可能であってよい。更には、第１保護装置は、この第２障害に応答して、第２サーキットブレーカを作動させるべく動作可能であってよい。
【００１２】
第３ロゴスキーコイルは、第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置可能であり、この場合に、第１ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第２保護ゾーンを定義可能であり、第２ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第３保護ゾーンを定義可能である。この場合には、第１保護装置は、第１電流計測値及び第３電流計測値から、第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害の存在を判定するように動作可能であってよい。
【００１３】
第１保護装置は、第２電流計測値及び第３電流計測値から、第３保護ゾーン内の第３回路要素に関連する第３障害の存在を判定するように動作可能であってよい。第１電流は、電力変圧器の一次巻線と関連する第１導電体と関連付け可能であり、第２電流は、電力変圧器の二次巻線と関連する第２導電体と関連付け可能であって、この電力変圧器は、第１回路要素であってよい。
【００１４】
別の一般的な態様によれば、電気システムが保護される。電気システム内の第１導電体を流れる第１電流を、第１導電体に沿って配置された第１ロゴスキーコイルを使用して計測し、第１電流に対応する第１電流信号を出力すると共に、電気システム内の第２導電体を流れる第２電流を、第２導電体に沿って配置された第２ロゴスキーコイルを使用して計測し、第２電流に対応する第２電流信号を出力し、これら第１電流信号及び第２電流信号を第１保護装置に供給する。
【００１５】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第１保護装置を使用し、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイル間に定義されている電気システムの第１保護ゾーン内に配置された第１回路要素に対して差動保護を提供可能であると共に、第１保護装置を使用し、第２ロゴスキーコイルの位置によって定義される電気システムの第２保護ゾーン内に配置された第２回路要素に対して過電流保護を提供することができる。そして、この場合には、第１保護装置を使用し、第１保護ゾーン及び第２保護ゾーンを含む第３保護ゾーン内において、バックアップ保護を提供可能である。
【００１６】
第１保護装置は、差動リレーを含むことができる。電気システムの第１回路網単位内に、第１導電体及び第２導電体を含むことができる。そして、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、電気システム内の第１回路網単位と関連する障害の存在を判定することができる。
【００１７】
電気システム内の第３導電体を流れる第３電流を、第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して計測可能であり、この第３電流に対応する第３電流信号を出力可能であると共に、電気システム内の第４導電体を流れる第４電流を、第４導電体に沿って配置された第４ロゴスキーコイルを使用して計測可能であり、この第４電流に対応する第４電流信号を出力可能であり、これら第３電流信号及び第４電流信号を第２保護装置に供給することができる。
【００１８】
第２保護装置は、差動リレーを含むことができる。電気システムの第２回路網単位内に、第３導電体及び第４導電体を含むことができる。
【００１９】
第３電流信号及び第４電流信号に基づいて、第２回路網単位に関連する障害の存在を判定可能である。第１保護装置及び第２保護装置は、通信リンクによって接続可能である。
【００２０】
第１保護装置から第２保護装置に対して、第１電流信号及び第２電流信号を伝送可能であり、これら第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、第２保護装置において、第１回路網単位に関連する障害の存在を判定することができる。
【００２１】
第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、第１保護装置において、第１回路網単位内の障害の存在を判定可能であり、この障害の存在について通知する障害通知を、第１保護装置から第２保護装置に伝送することができる。そして、この場合には、障害に応答して、第１回路網単位に関連する第１サーキットブレーカを開路可能であり、このサーキットブレーカの開路に応答し、解除通知を第１保護装置から第２保護装置に通信リンクを介して伝送することができる。
【００２２】
障害通知に応答し、第２回路網単位に関連付けられている第２サーキットブレーカを開路可能である。そして、解除通知に応答し、第１回路網単位と第２回路網単位を接続する接続バスを介して、電力を第２回路網単位から第１回路網単位にルーティングすることができる。
【００２３】
この電気システムは、第１回路網単位を第２回路網単位に接続する接続バスを含むことが可能であり、この接続バスは、第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイル間において、第２導電体と第４導電体に接続可能である。
【００２４】
第１保護装置から第２保護装置に第１電流信号及び第２電流信号を伝送可能であると共に、第２保護装置から第１保護装置に第３電流信号及び第４電流信号を伝送可能であり、これら第１電流信号、第２電流信号、第３電流信号、及び第４電流信号に基づいて、接続バスに関連する障害の存在を判定することができる。
【００２５】
第３電流信号を第３ロゴスキーコイルから第１保護装置に第１接続を通じて伝送可能であり、第４電流信号を第４ロゴスキーコイルから第１保護装置に第２接続を通じて伝送可能であり、これら第３電流信号及び第４電流信号に基づいて、第１保護装置において、第２回路網単位に関連する障害の存在を判定することができる。
【００２６】
この電気システム内の第３導電体を流れる第３電流を、第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して計測可能であると共に、この第３電流に対応する第３電流信号を出力可能であり、第３電流信号を第２保護装置において入力することができる。
【００２７】
第１電流信号と第３電流信号に基づいて、第１ロゴスキーコイル及び第３ロゴスキーコイル間における障害の存在を判定可能である。又、第３電流信号及び第２電流信号に基づいて、第３ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイル間における障害の存在を判定可能である。
【００２８】
別の一般的な態様によれば、電気保護システムは、電流信号の第１ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第１ペア（この電流信号の第１ペアは、電気システムの第１回路網単位と関連付けられている）と、電流信号の第２ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第２ペア（この電流信号の第２ペアは、電気システムの第２回路網単位と関連付けられている）と、第１回路網単位と関連付けられ、電流信号の第１ペア及び電流信号の第２ペアを受信して処理するように動作可能な第１保護装置と、を含んでいる。
【００２９】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第１保護装置は、電流信号の第１ペアの中の少なくとも１つに基づいて、第１回路網単位に対して統合された保護を提供可能であり、この統合された保護には、少なくとも第１保護方式と第２保護方式が含まれている。
【００３０】
第１保護装置は、電流信号の第１ペアに基づいて、第１回路網単位に関連する障害の存在を判定するように動作可能であってよい。第２保護装置は、第２回路網単位と関連付け可能であり、電流信号の第２ペアを入力するように動作可能であってよい。第１保護装置は、第１回路網単位に関連する障害の存在を検出する際に、第２保護装置に対するバックアップとして機能することができる。そして、この場合に、第１保護装置は、ロゴスキーコイルの第２ペアから（又は、第２保護装置を通じて）電流信号の第２ペアを受信可能である。
【００３１】
第１保護装置及び第２保護装置は、通信リンクを介して相互接続可能である。接続バスにより、第１回路網単位と第２回路網単位を接続可能である。第１保護装置及び第２保護装置は、電流信号の第１ペア及び電流信号の第２ペアに基づいて、接続バス内における障害の存在を判定することができる。
【００３２】
別の一般的な態様によれば、電気保護システムは、電気システムの一次フィーダに関連し一次フィーダ内の一次電流を検知するように動作可能な第１ロゴスキーコイルと、この第１ロゴスキーコイルから第１電流信号を受信するように動作可能な第１保護装置と、それぞれが電気システムの対応する二次フィーダに関連し二次フィーダ内の対応する二次電流を検知するように動作可能な第２ロゴスキーコイルと、それぞれが関連する第２ロゴスキーコイルから二次電流信号を受信するように動作可能である第２保護装置と、第１保護装置と第２保護装置間において、第１電流信号と第２電流信号を伝送するように動作可能な通信リンクと、を含んでいる。
【００３３】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第１保護装置及び第２保護装置は、差動リレーを含むことができる。第１保護装置は、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、電気システムに関連する障害の存在を判定するように動作可能であってよい。
【００３４】
接続バスにより、それぞれの二次フィーダに一次フィーダを接続可能である。第１保護装置は、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、接続バスに関連する障害の存在を判定するように動作可能であってよい。通信リンクは、第１保護装置と第２保護装置間のピアツーピア接続を含むことが可能であり、或いは、第１保護装置及び第２保護装置から中央集中演算リソースへの接続を含むことも可能である。
【００３５】
第２保護装置のそれぞれは、その個々の二次電流信号に基づいて、その個々の二次フィーダに対して過電流保護を提供することができる。第２保護装置の中の第１のものは、二次フィーダの中の第１のものと関連付け可能であり、且つ、二次フィーダの中の第２のものに関連付けられている第２ロゴスキーコイルの中の第２のものに接続することにより、二次フィーダの中の第２のものに対してバックアップ保護を提供することができる。
【００３６】
第２ロゴスキーコイルは、一次フィーダと関連付け可能であると共に、一次フィーダ内の第２一次電流を検知するように動作可能であり、第２保護装置は、第２ロゴスキーコイルから第２電流信号を受信するように動作可能であってよく、第１保護装置は、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、一次フィーダと関連する障害の存在を判定可能である。
【００３７】
通信リンクを使用することにより、第１保護装置及び第２保護装置の中の第１のものは、第１保護装置及び第２保護装置の中の第２のものが動作不能であると判定した場合に、第１保護装置及び第２保護装置の中の第２のものに対するバックアップとして機能することができる。第１アナログ／デジタルコンバータは、第１ロゴスキーコイルに接続可能であると共に、第１デジタル出力として第１電流信号を出力するように動作可能であり、第２アナログ／デジタルコンバータは、第２ロゴスキーコイルの個々のものに接続可能であると共に、第２デジタル出力として第２電流信号を出力するように動作可能であってよい。この場合には、通信リンクは、第１デジタル出力及び第２デジタル出力を入力するように動作可能な中央集中コンピュータリソースを含むことが可能であり、第１保護装置及び第２保護装置は、この中央集中コンピュータリソースから第１デジタル出力及び第２デジタル出力を受信することができる。
【００３８】
別の一般的な態様によれば、第１ロゴスキーコイルを使用し、電気システムの一次フィーダ内の一次電流を計測し、第１ロゴスキーコイルによって生成される第１電流信号を第１保護装置において受信し、対応する第２ロゴスキーコイルを使用して、二次フィーダ内の二次電流を計測し、第２ロゴスキーコイルによって生成される第２電流信号を、対応する第２保護装置によって受信し、第１保護装置と第２保護装置間において、第１電流信号及び第２電流信号を通信リンクを使用して伝送する。
【００３９】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第１保護装置及び第２保護装置は、差動リレーを含むことができる。そして、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、第１保護装置において、電気システムと関連する障害の存在を判定することができる。
【００４０】
又、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、第１保護装置において、一次フィーダを二次フィーダのそれぞれに接続している接続バスに関連する障害の存在を判定可能である。第１電流信号及び第２電流信号の伝送には、第１保護装置と第２保護装置間のピアツーピア接続を使用可能であり、或いは、中央集中演算リソースを使用することも可能である。
【００４１】
第２保護装置のそれぞれは、その個々の第２電流信号に基づいて、その個々の二次フィーダに対して過電流保護を提供することができる。この場合に、第２保護装置の中の第１のものを二次フィーダの中の第１のものと関連付け可能であり、且つ、第２保護装置の中の第１のものを、二次フィーダの中の第２のものに関連する第２ロゴスキーコイルの中の第２のものに接続することにより、二次フィーダの中の第２のものに対してバックアップ保護を提供することができる。
【００４２】
第２ロゴスキーコイルを使用し、一次フィーダ内の第２一次電流を計測可能であると共に、第２ロゴスキーコイルによって生成される第２電流信号を第２保護装置に入力可能であり、第１保護装置を使用し、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、一次フィーダに関連する障害の存在を判定することができる。
【００４３】
第１ロゴスキーコイルに接続された第１アナログ／デジタルコンバータから、第１電流信号を第１デジタル出力として出力可能であり、第２ロゴスキーコイルのそれぞれのものに接続された第２アナログ／デジタルコンバータから、第２電流信号を第２デジタル出力として出力することができる。この場合に、第１デジタル出力及び第２デジタル出力を、通信リンクに関連する中央集中コンピュータリソースにおいて入力可能であり、第１保護装置及び第２保護装置は、中央集中コンピュータリソースを介して、第１デジタル出力及び第２デジタル出力を入力することができる。
【００４４】
別の一般的な態様によれば、電気保護システムは、第１導電体に沿って配置され、第１導電体内の第１電流を計測して第１信号を出力するように動作可能な第１ロゴスキーコイル（尚、第１導電体は、電気アーク炉（Electric Arc Furnace：ＥＡＦ）システムの一部を構成している）と、ＥＡＦシステム内における障害の存在を判定する際に第１信号を使用するように動作可能な保護装置と、を含んでいる。
【００４５】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第１導電体をＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付け可能である。この場合には、第１ロゴスキーコイルは、変圧器を収容する容器の外に配置されている。
【００４６】
第１導電体は、ＥＡＦシステムの変圧器の二次巻線と関連付け可能である。この場合に、第１電流は二次巻線から出力され、第１ロゴスキーコイルを、変圧器を収容する容器内に配置可能である。又、第１導電体は、ＥＡＦシステムの電極に装着された導電アームを含むことができる。
【００４７】
第２ロゴスキーコイルは、ＥＡＦシステムの第２導電体に沿って配置可能であると共に、第２導電体内の第２電流を計測して第２信号を出力するように動作可能であってよい。この場合には、第１導電体をＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付け可能であり、第２導電体を変圧器の二次巻線と関連付け可能である。又、保護装置は、差動リレーを含むことができる。
【００４８】
この差動リレーは、第１信号及び第２信号に基づいて、障害の存在を判定可能であると共に、第１ロゴスキーコイルと第２コイル間における障害の存在を判定することができる。第３ロゴスキーコイルは、ＥＡＦシステムの第３導電体に沿って配置可能であると共に、第３導電体内の第３電流を計測して第３信号を出力するように動作可能であってよい。
【００４９】
そして、この場合に、差動リレーは、第２ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイル間における障害の存在を判定可能であり、或いは、第１ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイル間に障害が存在することを判定することも可能である。
【００５０】
又、変圧器の動作タップの第１位置におけるＥＡＦシステムの変圧器の第１巻線比と、動作タップの第２位置における変圧器の第２巻線比を含む表を含むことも可能である。この場合には、保護装置は、第１巻線比又は第２巻線比が動作タップの現在の位置に関連しているかどうかを判定するように動作可能であってよく、更には、現在の位置に基づいて、第１信号の大きさをスケーリングするように動作可能であってよい。
【００５１】
別の一般的な態様によれば、第１ロゴスキーコイルを使用して、第１導電体内の第１電流を測定し（第１導電体は、電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの一部を構成している）、第１ロゴスキーコイルによって第１信号を生成し、この第１信号を保護装置において入力し、この第１信号に基づいて、ＥＡＦシステム内の障害の存在を判定する。
【００５２】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、第２ロゴスキーコイルを使用して、ＥＡＦシステムの第２導電体内の第２電流を計測可能であると共に、第２信号を第２ロゴスキーコイルから出力可能であり、この第２信号を保護装置において入力可能であって、この保護装置は、差動リレーを含むことができる。
【００５３】
この場合には、第１信号及び第２信号に基づいて、ＥＡＦシステム内の第１ロゴスキーコイルと第２ロゴスキーコイル間における障害の存在を判定可能である。又、第３ロゴスキーコイルを使用し、ＥＡＦシステムの第３導電体内の第３電流を計測可能であると共に、第３信号を第３ロゴスキーコイルから出力可能であり、この第３信号を保護装置において入力することができる。
【００５４】
後者の場合には、第２信号及び第３信号に基づいて、ＥＡＦシステム内の第２ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイルの間における障害の存在を判定可能である。又、第１信号と第３信号に基づいて、ＥＡＦシステム内の第１ロゴスキーコイルと第３ロゴスキーコイル間における障害の存在を判定することも可能である。
【００５５】
後者の場合には、第１導電体をＥＡＦシステムの変圧器の一次巻線と関連付け可能であり、第２導電体及び第３導電体を変圧器の二次巻線と関連付けることができる。
【００５６】
別の一般的な態様によれば、電気保護システムは、電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの第１場所において第１電流を計測して第１信号を出力するように配置された第１ロゴスキーコイルと、ＥＡＦシステムの第２場所において第２電流を計測して第２信号を出力するように配置された第２ロゴスキーコイルと、第１信号及び第２信号を入力し、第１信号及び第２信号に基づいて、ＥＡＦシステム内における障害の存在を判定するように動作可能な保護装置と、を含んでいる。
【００５７】
この実装には、次の特徴の中の１つ又は複数のものが含まれる。例えば、保護装置は、差動リレーを含むことができる。又、保護装置は、障害を判定した際に、ＥＡＦシステムと関連するサーキットブレーカを開路するように更に動作可能であってよい。
【００５８】
添付の図面及び以下の説明においては、１つ又は複数の実装の詳細について記述されている。その他の特徴については、本明細書、添付図面、及び請求項から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
図１は、電気保護システム１００の回路図であり、この場合には、第１保護ゾーン１０４内において、第１導電体１０２が電流Ｉ1Aを回路要素に搬送している。この第１保護ゾーン１０４は、例えば、変圧器などの１つ又は複数の回路要素（図示されてはいない）を含むことができる。このような変圧器は、電流Ｉ2Aが第２導電体１０６を通じて出力されるように、第１導電体１０２に関連する第１電圧を、変圧器が第２導電体１０６に供給する第２電圧に変換する責任を担うことができよう。但し、第１保護ゾーン１０４内には、任意の数の回路要素を含むことが可能である。
【００６０】
第１コイル１０８は、第１導電体１０２を取り囲んでおり、電流Ｉ1Bを出力する。この第１コイル１０８は、例えば、ロゴスキーコイルであってよい。一般に、ロゴスキーコイルは、非磁性コアの周りに巻回された導電性要素を含んでいる。この導電性要素は、例えば、金属線又は金属堆積物であってよい。そして、非磁性コアは、例えば、空気コア、又は上部に導電性要素がトレースされたプリント回路基板（ＰＣＢ）などの自由空間の透磁率に実質的に等しい透磁率を具備する材料から製造可能である。
【００６１】
コイル１０８は、通常、導電体１０２がコイル１０８内に配置された際にコイル内に誘起される電圧を計測し、次いで、この計測された電圧に基づいて、電流Ｉ1Bを算出する。従って、電圧計測装置や電流算出装置などの様々な計測及び／又は算出装置（図示されてはいない）を、このコイル１０８と関連付けることができる。尚、これらの装置は、その個々の機能を実行するためのコンピュータハードウェア又はソフトウェアを含むことができる（又は、これらと関連付け可能である）。
【００６２】
コイル１０８は、様々な技法によって構成可能である。このような技法の例は、例えば、米国特許第６，３１３，６２３号明細書及び米国特許出願第１０／０８３，６４６号明細書に開示されており、この両方の開示内容は、本引用によって本明細書に包含される。例えば、コイル１０８は、１つに結合された際に、コイル１０８の１つ又は複数のメインループを形成する複数のアームを含むことができる。コイル１０８を構成する際には、導電性要素を巻回するための様々な巻回技法を使用可能であり、コイル１０８は、様々な方法で相互に関連付けられた複数のコイルを含むことができる。尚、コイル１０８に関連するこれら及びその他の構造の詳細については、電流Ｉ1Bの判定における高い感度及び精度を確保するように選択可能である。
【００６３】
第２コイル１１０は、第２導電体１０６を取り囲んでおり、電流Ｉ2Bを出力する。電流Ｉ1B及び電流Ｉ2Bは、それぞれ、ワイヤの第１ペア１１２とワイヤの第２ペア１１４に沿ってリレー１１６に出力される。このリレー１１６は、一般に、後程詳述するように、短絡及びその他のシステム誤動作及び／又は障害に対する統合された保護を提供するように機能する。従って、このリレー１１６は、統合された保護方式を自動的に実装するように、所定のアルゴリズムによってプログラム可能である（又は、これと関連付け可能である）。
【００６４】
保護システム１００に関連し、このリレー１１６は、電気的及び機械的な誤動作及び障害に対する複数のタイプの保護を提供すると共に、これらのタイプの保護を、纏まりのある１つの保護方式に統合する能力を有している。更には、リレー１１６は、統合された電気保護システムを構築するための更なる選択肢を提供するように、その他のリレー及び／又はその他のコイルとやり取りする能力をも有している。
【００６５】
リレー１１６によって提供される保護の１つのタイプが、差動保護である。差動保護方式によれば、リレー１１６は、電流Ｉ1BとＩ2Bが相互に所定の関係を維持するように、これらの２つの電流を比較するように動作する。一例として、リレー１１６は、出力電流ＩOが電流Ｉ1B及びＩ2Bの差を上回っていることを判定可能であり、この場合に、許容可能なレベルの計測誤差を考慮するためのファクタを含むことができる。この結果、リレー１１６は、例えば、サーキットブレーカ又はその他の回路保護要素（図示されてはいない）をトリップさせることにより、第１保護ゾーン１０４内の回路要素を保護することができる。
【００６６】
リレー１１６によって実現される第２のタイプの保護は、過電流検知であり、この場合には、リレー１１６は、回路の特定部分又は要素の最大許容電流レベルを予めプログラムされている。リレー１１６は、第２保護ゾーン１１８内における電流Ｉ2Aなどの過電流保護ゾーン内の実際の電流（電流Ｉ2Bによって表されているもの）を、最大電流レベルと比較する。そして、この最大電流レベルを上回っている場合に、リレー１１６は、適切なサーキットブレーカをトリップさせることにより、第２保護ゾーン１１８内の要素を保護することができる。
【００６７】
保護システム１００の別の態様においては、例えば、第１保護ゾーン１０４及び第２保護ゾーン１２０の中の１つ又は両方に対するバックアップ保護ゾーンとして、第３保護ゾーン１２０を定義することができる。例えば、コイル１１０が誤動作して利用不能となった場合には、第１保護ゾーン１０４の差動保護と第２保護ゾーン１１８の過電流保護の両方が利用不能となる可能性があろう。この場合には、リレー１１６は、例えば、それぞれ、第１及び第２保護ゾーン１０４及び１１８内のすべての回路要素に対して（即ち、第３保護ゾーン１２０内のすべての回路要素に対して）バックアップ過電流保護を提供することができる。
【００６８】
リレー１１６は、関連する電流をいくつかの方法で計測可能である。例えば、このリレーは、それぞれの電流の１つ又は複数のフルサイクルのサンプルを取得可能であり、それらのサンプルを使用し、電流の周波数、振幅、及び／又は位相を判定することができる。別の例としては、リレー１１６は、時間との関連で電流の差を算出可能である。尚、後者の方法を使用する場合には、関連する電流のフルサイクルの取得は不要であろう。
【００６９】
このリレー１１６は、例えば、複数の電圧及び／又は電流入力を具備する三相リレーなどのマイクロプロセッサによって制御された多機能リレーであってよい。又、後程詳述するように、このリレー１１６は、サーキットブレーカ、同様のリレー、制御機器、及びその他の回路要素と通信状態にあってよい。例えば、リレー１１６は、障害を検出した際にサーキットブレーカをトリップさせることができるように、電流Ｉ1Aとの関連においてコイル１０８より前に配置されている「上流」のサーキットブレーカに接続可能である。別の例としては、リレー１１６は、電気保護システムを実装する際にリレー１１６がその他のリレーと通信できるようにするネットワーク／ハブに接続することができる。
【００７０】
更には、コイル１０８及び１１０は、ワイヤ１１２及び１１４に類似の１つ又は複数のその他のワイヤのペアを通じて直接的に、或いは、例えば、ネットワークスイッチ／ハブなどを通じて間接的に、第２リレー（図１には図示されていない）に接続することも可能である。この場合には、この第２リレーは、コイル１０８及び１１０からの電流計測値を受信することにより、リレー１１６に対する高速バックアップ保護を提供することができる（そして、これにより、変圧器１０４及び／又は導電体１０２を保護することができる）。
【００７１】
尚、以上においては、電気保護システム１００によって保護可能な回路要素として、変圧器について説明しているが、多くのその他の回路要素を使用することも可能である。例えば、この種のシステムによれば、電力を１つ又は複数のフィーダラインに分配するネットワークバスを保護することができる。この場合には、異なるコイル（電流センサ）をフィーダラインのそれぞれと関連付け可能であり、リレー１１６は、バスに進入する電流がフィーダラインから出て行く電流の合計と等しいことを確認することができる。
【００７２】
これらの技法及び関連する技法を使用し、繊細な（及び／又は、高価な）電気機器を、障害電流に起因する損傷から保護することができる。更には、回路／機器の選択された部分の周辺にコイル１０８及び１１０を配置して、図１の保護ゾーン１０４、１１８、１２０を確立することにより、障害電流の場所並びに存在を正確に検出することができる。又、設置を容易にするように、電流センサ（コイル）及びリレーの数を（その他の電気保護システムと比べて）最小のものにすることができる。このシステム１００及び関連システムのこれら及びその他の使用法については、後程詳しく説明する。
【００７３】
図２は、図１の電気保護システム１００において使用可能なロゴスキーコイルを示している。図示のように、導電体２０２、２０４、及び２０６は、それぞれ、ロゴスキーコイル２０８、２１０、及び２１２によって取り囲まれている。尚、これらのロゴスキーコイルは、導電体２０２、２０４、及び２０６の周りに別個に配置可能な個別の要素であることを理解されたい。
【００７４】
又、図３にも、図１の電気保護システム１００において使用可能なロゴスキーコイルが示されている。但し、図２とは対照的に、この図３には、本体３０８内に一体で形成されたロゴスキーコイル３０２、３０４、及び３０６が示されている。単一の出力コネクタ３１０を使用し、ロゴスキーコイル３０２、３０４、及び３０６の３つすべての出力を取得することができる。これらのコイル３０２、３０４、及び３０６を使用し、三相システム内の相電流を計測可能である。更なる中性のロゴスキーコイル３１２は、残余電流計測値を生成するように、導電体２０２、２０４、及び２０６を流れる電流の合計を検出するために使用可能である。
【００７５】
図４は、第１スポットネットワーク保護システム４００の回路図である。尚、簡潔且つわかりやすくするために、この図４は、単一のラインの図として示されているが、この図４（並びに、後続の図）においては、所与の単一のラインが、物理的な実装に存在し得る複数の類似又は同一のラインを表していることを理解されたい。例えば、図４の単一ラインの導電体は、先程の図２及び図３に示されているものなどの３つの導電体の組を表すことが可能である。
【００７６】
一般に、スポットネットワークシステムとは、単一の商用ビルディングなどの単一の顧客負荷を対象に実装されるネットワークシステムのことである。尚、スポットネットワークは、小規模に適用されたグリッドネットワークシステムと考えることも可能であり、ここで、このグリッドネットワークシステムとは、高密度の負荷を有する都市エリアに対して、極めて柔軟且つ信頼性の高い方式で、電力を供給するように開発されたタイプの回路網のことである。
【００７７】
このようなスポット及びグリッドネットワークシステムは、一次供給者から二次負荷に対して電力を変換するための複数の回路網単位を含んでいる。従って、回路網単位は、通常、入力側において、一次ケーブル（例：電力会社からのケーブル）に接続されていると共に、出力側において、二次ケーブル（例：顧客にサービスを提供するケーブル）に接続されている。内部的には、回路網単位は、（一次ケーブルから電力を伝送するかどうかを決定するための）一次スイッチング装置と、回路網変圧器、及びサーキットブレーカやヒューズなどの様々な電気保護要素を含むことができる。尚、このスポットネットワークシステムの回路網単位について、以下に、更に詳細に説明するが、これと類似の説明は、グリッドネットワークシステムの回路網単位に対しても適用可能である。
【００７８】
図４において、このスポットネットワークシステムは、ＳＮＵ（Spot Network Unit：スポット回路網単位）４０２、４０４、及び４０６を含んでいる。これらＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６においては、それぞれ、コイル４０８、４１０、及び４１２が、それぞれのＳＮＵの一次（又は、入力）側と関連付けられている。そして、これらコイル４０８、４１０、及び４１２は、リレー４１４、４１６、及び４１８に接続されている。これらのリレー４１４、４１６、及び４１８は、コイル４２０、４２２、４２４に更に接続されており、これらのコイルは、それぞれのＳＮＵの二次（又は、出力）側に関連付けられている。
【００７９】
従って、図１の電気保護システム１００に関連して前述したように、複数のコイル及びリレーのそれぞれのグループが、保守及び／又は保護情報を提供するように機能している。ＳＮＵ４０２を例にとれば、コイル４０８及び４２０は、リレー４１４に対して電流計測値を供給する電流センサとして機能し、このリレーは、複数の電流及び電圧入力を具備する多機能差動リレーであってよい。このリレー４１４は、コイル４０８及び４２０のそれぞれからの電流計測値を比較し、例えば、コイル４０８とコイル４２０間の電流経路に沿ったいずれかの部分に障害電流が存在しているどうかを判定する。尚、このような障害電流は、ＳＮＵ４０２と関連付けられ且つコイル４０８及び４２０間に配置された電気コンポーネントと関連付け可能であり、このようなコイル４０８及び４２０間に配置された電気コンポーネントは、コイル４０８及び４２０並びにリレー４１４の「保護ゾーン」内に位置していると表現することができる。尚、コイル４０８及び４２０、並びに本明細書において記述されている様々なコイルは、ロゴスキーコイルであってよい。
【００８０】
ＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６のそれぞれは、ＳＮＵの回路網変圧器４３２、４３４、及び４３６への電力を遮断する能力を有する一次サーキットブレーカ４２６、４２８、及び４３０をそれぞれ含んでいる。これらのＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６の回路網変圧器４３２、４３４、及び４３６は、それぞれの変圧器４３２、４３４、及び４３６の一次（又は、入力）側における一次電圧を二次（又は、出力）側における相対的に低い二次電圧に「ステップダウン」すると同時に、一次電流を相対的に大きな二次電流に「ステップアップ」するように機能する。
【００８１】
電圧変圧器４３８、４４０、及び４４２の第１の組は、二次サーキットブレーカ４４４、４４６、及び４４８の入力において、変圧器４３２、４３４、及び４３６の二次側の電圧を検出する。又、電圧変圧器４５０、４５２、及び４５４の第２の組も、同様に、二次サーキットブレーカ４４４、４４６、及び４４８の出力の電圧を検出する。これらの電圧変圧器の２つの組は、リレー４１４、４１６、及び４１８に接続されており、例えば、一次／二次電圧を、リレー４１４、４１６、および４１８が許容可能なレベルにステップダウンするように機能する。これらの変圧器のそれぞれは、計測された電流に関連する電圧を変圧器の個別のリレーに供給するように機能するが、この電圧は、例えば、所望の電力信号の大きさ及び／又は方向を算出するのに必要となるものである。又、これらの計測電圧を使用し、後程詳述するように、電流計測を調節するためのタイミング信号を１つ又は複数のリレーに対して供給することも可能である。
【００８２】
例えば、二次サーキットブレーカ４４４、４４６、及び４４８は、低電圧気中サーキットブレーカであってよく、リレー４１４、４１６、及び４１８は、逆電力リレー（ＳＮＵ内の逆電流の流れを検出するもの）として、及び／又は位相差リレー（Phasing Relay）（所定電圧ペア間における位相角度を比較することにより、二次サーキットブレーカ４４４、４４６、及び４４８の閉路を管理するもの）として機能可能である。
【００８３】
ヒューズ４５６、４５８、及び４６０は、ＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６のための更なる不測の保護として機能する。
【００８４】
又、ＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６は、すべてコレクタバス４６２によって１つに接続されている。このバス４６２は、その他の機能に加えて、作動中のＳＮＵから非作動中のＳＮＵの出力への電力の転送を可能にすることにより、スポットネットワークシステム４００内における冗長性を提供している。
【００８５】
ヒューズ４６４、４６６、及び４６８は、ＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６の出力において、最終レベルの保護を提供している。これらのヒューズ４６４、４６６、及び４６８を使用し、例えば、顧客の開閉装置（図示されてはいない）内又は顧客の開閉装置に対するバス４６２の相互接続内の（低電圧）バス４６２の持続的な高電流障害を解除することができる。
【００８６】
スポットネットワークシステム４００内においては、障害の検出及び解除は、非選択的又は選択的であってよい。即ち、このスポットネットワークシステム４００は、ＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６のすべてをシャットダウンするか、或いは、障害が検出されたＳＮＵのみをシャットダウンすることにより、システム４００内のいずれかにおいて検出された障害に応答可能である。
【００８７】
即ち、コイルの３つのペア間の保護ゾーン内の障害における非選択的な障害検出及び解除の一例としては、リレー４１４、４１６、及び４１８の１つが、障害を検出し、サーキットブレーカへの対応する接続４７０、４７２、又は４７４を使用して、一次サーキットブレーカ４２６、４２８、及び４３０の中の対応する１つ（及び／又は、二次サーキットブレーカ４４４、４４６、及び４４８の中の１つ）をトリップさせることができる。リレー４１４、４１６、及び４１８は、互いに通信することにより、ネットワーク４７６などの通信リンクを介した非選択的な障害解除を実装可能である。
【００８８】
このような非選択的な障害検出は、安全であり、実装も容易であって、費用効率も高い。しかしながら、この実装は、必要以上にサービスの中断を引き起こす可能性を有している。
【００８９】
一方、選択的な障害検出及び解除の一例としては、リレー４１４が、ＳＵＮ４０２内の障害を検出し、一次サーキットブレーカ４２６及び／又は二次サーキットブレーカ４４４をトリップさせることにより、応答可能である。この例の場合には、リレー４１４は、ネットワーク４７６を通じて、ＳＮＵ４０４及び４０６に対して、リレー４１４が障害を検出したことを即座に通知する。ＳＮＵ４０４及び４０６は、所定の期間にわたって通常の動作を継続し、この間に、これらは、一次サーキットブレーカ４２６及び／又は二次サーキットブレーカ４４４が実際にトリップしたことの確認を待っている。そして、この確認が受信された場合には、ＳＮＵ４０４及び４０６は、通常の動作を継続し、バス４６２を使用して、作動中のＳＮＵ４０４及び４０６の中の１つ又は複数のものから、非作動中のＳＮＵ４０２の出力に対して電力をルーティング可能である。一方、確認が受信されない場合には、リレー４１６及び４１８は、その個々のサーキットブレーカ４２８及び４４６並びに／又は４３０及び４４８をトリップさせる。
【００９０】
このような選択的な障害解除の実装は、例えば、前述の非選択的な実装と比べると、リレー４１４、４１６、及び４１８の接続及びプログラミングにおける更なる作業を必要とすることになる。しかしながら、この選択的な障害解除の実装は、スポットネットワークシステム４００のユーザーが経験する停電の数を最小のものに留めるのに有用である。
【００９１】
図５は、第２スポットネットワーク保護システム５００の回路図である。このスポットネットワークシステム５００は、ＳＮＵ５０２、５０４、及び５０６を含んでおり、これらは、図４のＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６と類似している。ＳＮＵ５０２〜５０６とＳＮＵ４０２〜４０６の相違点は、ＳＮＵ５０２〜５０６に、それぞれ更なるコイル５０８、５１０、及び５１２が含まれていることである。
【００９２】
ＳＮＵ５０２を参照すれば、コイル５０８は、一側に、二次サーキットブレーカ４４４及びヒューズ４５６を、他側には、バス４６２を有するように配置されている。この構成により、ＳＮＵ５０２は、複数の独立した保護ゾーンを提供可能である。具体的には、第１保護ゾーン５１４は、一次サーキットブレーカ４２６の一次入力側に配置された一次導電体を含んでいる。第２保護ゾーン５１６は、回路網電力変圧器４３２、二次サーキットブレーカ４４４、及びコイル５０８に接続されているその他の導電体を含んでいる。そして、最後に、第３保護ゾーン５１８は、コイル４２０に接続されたその他の導電体と共に、導電体バス４６２を含んでいる。尚、これらの保護ゾーン５１４、５１６、及び５１８の定義は、ＳＮＵ５０４及び５０６にも適用されることを理解されたい。
【００９３】
従って、このスポットネットワークシステム５００においては、リレー４１４、４１６、及び４１８の中の１つは、保護ゾーン５１４、５１６、又は５１８の中の特定の１つのゾーン内の障害を検出し、これにより、障害の検出及び解除における更なる選択性を実現することができる。例えば、変圧器４３２内の障害の場合に、リレー４１４は、コイル４０８及び５０８からの信号と、（電圧変圧器４３８及び４５０を通じて検出される）ＳＮＵ５０２を流れる関連する逆電力に基づいて、過電流を検出可能である。
【００９４】
この結果、リレー４１４は、リレー４１６及び４１８に対して、障害の検出について即座に通知可能であり、これに応じて、リレー４１６及び４１８は、リレー４１４による適切なアクションに関する確認を待つことになる。そして、リレー４１４が、例えば、一次サーキットブレーカ４２６及び／又は二次サーキットブレーカ４４４をトリップさせるなどの適切なアクションをとった場合には、リレー４１６及び４１８は、その旨の通知を受領することになり、ＳＮＵ５０４及び５０６は、通常の動作を継続する。しかしながら、所定の時間内に、リレー４１４が適切なアクションをとったという確認が受信されない場合には、リレー４１６及び４１８は、その関連する一次サーキットブレーカ４２８及び４３０及び／又は二次サーキットブレーカ４４６及び４４８をトリップさせることができる。この結果、サービスの停止を減らすと共に、バックアップ保護を提供することができる。
【００９５】
スポットネットワークシステム５００内における選択的な障害解除の第２の例は、バス４６２を含む第３保護ゾーン５１８内の障害に関係するものである。バス４６２がＳＮＵ５０２、５０４、及び５０６のすべてと関連付けられているため、一般に、バス４６２と関連する障害は、リレー４１４、４１６、及び４１８のそれぞれにおいて、同一（又は、略同一）の変化として検出可能である。例えば、リレー４１４、４１６、及び４１８が、コイル４０８、４１０、及び４１２、並びにコイル５０８、５１０、及び５１２からの信号に基づいて、一次電流における突発的な増大を検出したが、これと同時に、コイル４２０、４２２、及び４２４によって検出される二次電流は、（障害抵抗により）大きく変化しなかったとしよう。リレー４１４、４１６、及び４１８は、ネットワーク４７６を通じて互いに通信状態にあるため、これらは、この情報についてそれぞれ認知しており、従って、第３保護ゾーン５１８内に障害が存在しているという結論が下され、この結果、一次サーキットブレーカ４２６、４２８、及び４３０のすべてをトリップさせることができる。
【００９６】
スポットネットワークシステム５００内の選択的な障害解除の第３の例は、第１保護ゾーン５１４内の障害を含むものであってよい。この場合には、障害は、図４に関連して前述したように検出することができる。
【００９７】
図６は、第３のスポットネットワーク保護システム６００の回路図である。このスポットネットワークシステム６００は、ＳＮＵ６０２、６０４、及び６０６を含んでおり、これらは、図４のＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６、並びに図５のＳＮＵ５０２、５０４、及び５０６に類似している。ＳＵＮ６０２、６０４、及び６０６と、以前のＳＮＵとの相違点は、一次サーキットブレーカ４２６、４２８、及び４３０が、高速接地スイッチ６０６、６０８、及び６１０によって置換されていることにある。
【００９８】
この保護ゾーン６１４内に含まれている高速接地スイッチ６０８、６１０、及び６１２は、低電流障害の発生時に閉路するように設計されている。この場合には、障害電流が増大し、この結果、関連する変電所（図示されてはいない）に配置されているサーキットブレーカにより、この電流は遮断されることになる。尚、この変電所のサーキットブレーカをトリップさせる方法には、例えば、障害が検出されたことを（例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を使用して）変電所に対して直接的に伝達するなどのその他の技法も存在している。
【００９９】
図７は、第４スポットネットワーク保護システム７００の回路図である。このスポットネットワークシステム７００は、ＳＮＵ７０２、７０４、及び７０６を含んでおり、これらは、図４のＳＮＵ４０２、４０４、及び４０６に類似している。但し、これらのＳＮＵ７０２、７０４、及び７０６の場合には、図４に示されているものに加えて、（図７に太線で示されている）いくつかの追加接続を使用して、メイン及び高速バックアップ保護を提供している。
【０１００】
具体的には、このスポットネットワークシステム７００においては、ＳＮＵ７０２、７０４、及び７０６のそれぞれは、システム７００内の少なくとも１つのその他のＳＮＵを監視し、これに影響を及ぼす能力を具備している。即ち、ＳＮＵ７０２の場合には、接続７０８は、リレー４１４に対して、ＳＮＵ７０４内の一次電流に関する情報を（コイル４１０を通じて）提供し、接続７１０は、リレー４１４に対して、（コイル４２２を通じて）ＳＮＵ７０４内の二次電流に関する情報を提供している。そして、制御接続７１２は、リレー４１４に対して、ＳＮＵ７０４内のサーキットブレーカ４２８及び４４６の１つ又は両方をトリップさせる能力を提供している。
【０１０１】
同様に、ＳＮＵ７０４の場合には、接続７１４は、リレー４１６に対して、ＳＮＵ７０６内の一次電流に関する情報を提供し、接続７１６は、ＳＮＵ７０６内の二次電流に関する情報をリレー４１６に対して提供している。そして、制御接続７１８は、リレー４１６に対して、ＳＮＵ７０６内のサーキットブレーカ４３０及び４４８の１つ又は両方をトリップさせる能力を提供している。
【０１０２】
最後に、ＳＮＵ７０６の場合には、接続７２０は、リレー４１８に対して、ＳＮＵ７０２内の一次電流に関する情報を提供し、接続７２２は、リレー４１８に対して、ＳＮＵ７０２内の二次電流に関する情報を提供している。そして、制御接続７２４は、リレー４１８に対して、ＳＮＵ７０２内のサーキットブレーカ４２６及び４４４の１つ又は両方をトリップさせる能力を提供している。
【０１０３】
このシステム７００内においては、リレー４１４、４１６、及び４１８は、コイル４０８、４１０、４１２、４２０、４２２、及び４２４の中の複数のものから指示信号を受信することにより、「高速」バックアップ保護を提供する。例えば、リレー４１４は、接続７０８及び７１０を通じて、ＳＮＵ７０４内に障害電流が存在していることを判定することができる。次いで、リレー４１４は、リレー４１６がその障害を解除できるように、所定の時間だけ待機可能である。そして、リレー４１６が、この所定の時間内に障害を検出及び／又は解除しない場合には、リレー４１４は、制御接続７１２を使用して、ＳＮＵ７０４のサーキットブレーカ４２８及び／又は４４６を直接トリップさせることができる。
【０１０４】
又、障害が存在していない場合にも、リレーが動作不能になった場合には、残りのリレーによって検出される（又は、通知する）。例えば、保守のために、リレー４１８が動作不能になるか又は除去されることがあるが、この場合には、リレー４１６に対して、ＳＮＵ７０６を流れる電流を接続７１４及び７１６を通じて計測する責任を担う必要があることを通知することができる（又は、その他の方法で、これを認知させることができる）。この結果、必要に応じて、リレー４１６は、障害を検出した際に、制御接続７１８を使用して、ＳＮＵ７０６のサーキットブレーカ４３０及び４４８をトリップさせることができる。
【０１０５】
この図７の実装及びこれと関連する実装においては、障害解除の全体的な速度や所与の保護ゾーンの領域に影響を与えることなしに、高速バックアップ保護を非常に迅速に提供可能である。
【０１０６】
以上、図１〜図７を参照して、特定の実装について説明したが、これらの実装の様々な変形や組み合わせを実装することも可能である。例えば、図７のスポットネットワークシステム７００の実装において、図７に示されている６つのコイルではなく、９つのコイルを使用し、（図５のスポットネットワークシステム５００の実装と同様に）更に多数の保護ゾーンを提供することができる。又、別の例として、技術者がいずれかの回路網機器に関する作業を開始する際には、高架電力供給線の「ホットラインタグ（Hot Line Tag）」を組み込んで、リレー４１４、４１６、及び４１８を瞬時に作動させることができる。
【０１０７】
以上の実装と共に、様々なその他の要素を使用可能である。例えば、変圧器内の熱センサ、紫外光センサ、煙検出器、又は衝撃圧力リレー（Sudden Pressure Relay：ＳＰＲ）を使用し、更なる（又は、場合によっては、代替の）保護をスポットネットワークシステム内の様々な回路要素に対して提供することができる。
【０１０８】
以上の実装は、第一義的には、スポットネットワークシステムに関係するものであるが、グリッドネットワークシステム、並びに多くのその他のタイプのシステムにおいても、類似の技法を使用可能である。例えば、グリッドネットワークシステムの場合には、複数のグリッド出力における対応した数のコイルのすべてを、グリッドネットワークの様々な出力電流の合計を入力電流と比較する単一のリレーに接続することができる。
【０１０９】
又、図４〜図７の実装においては、３つの回路網単位を具備するシステムに焦点を絞っているが、その他の実装においては、対応する数のコイル及び／又はリレーを有する更に少数の又は多数の回路網単位を具備可能である。
【０１１０】
前述のように、図４〜図７の電流検知コイルとして、ロゴスキーコイルを使用することができる。ロゴスキーコイルは、低レベルの電流の変化に対しても非常に敏感であり、従って、例えば、持続的なアーク放電障害電流を検出及び解除する能力を有している。このような障害電流は、通常、発生可能な最大障害電流と比べた場合に、非常に小さく、負荷電流自体と比べても、それほど大きくはない。
【０１１１】
この小さな電流の変化を検出する能力は、障害検出レベルを相対的に低く設定することにより、信頼性を犠牲にすることなしに、機器に対するストレス（又は、損傷）を軽減し、障害応答時間を短縮可能であることを意味している。更には、延焼のリスクが軽減され、（サービスの迅速な回復を含む）相対的に高速な応答時間を提供することもできる。
【０１１２】
ロゴスキーコイルは、飽和しないように設計することが可能であり、従って、大きな電流を取り扱うと共に、回路網単位外の障害（例：顧客機器内の障害）によって発生し得るサーキットブレーカの誤ったトリップを回避する能力を有することができる。又、ロゴスキーコイルは、一般に、外部磁場に対する耐性を有しており、このため、電流計測に対する外部磁場の影響を回避することができる。更には、ロゴスキーコイルは、相対的に安価であり、大きな空間や配線を必要としない。そして、最後に、ロゴスキーコイルは、例えば、コイル内に、関連する導電体を単純に配置することにより（又は、コイルを導電体の周りに配置することにより）、容易に設置可能である。
【０１１３】
スポットネットワークシステム及びグリッドネットワークシステムのいずれにおいても、第一義的な設計目標は、サービスの信頼性である。このため、このようなシステムの保守は困難である（これは、障害の発生したコンポーネントが、そのバックアップコンポーネントの１つ又は複数のものにも障害が発生するまで、認知されることなく放置されることに起因する）。しかしながら、前述の実装においては、予め定義された保護ゾーンを使用し、障害の大きさと場所の両方に関する情報を提供可能である。従って、関連システムの冗長性が尽きる前の段階で、障害を正確に特定し、修復することができる。
【０１１４】
前述のように、様々な実装の障害検出法を、回路網単位の一次側及び／又は二次側に適用し、ローカルに、並びに、通信システムを介して、メイン及びバックアップ保護を提供可能である。この保護は、特定のユーザーのニーズに応じて、様々なレベルで、選択的又は非選択的なものであってよい。
【０１１５】
図８は、変電所保護システム８００の回路図である。この図８において、一次（又は、入力）フィーダ８０２は、バス８０４を介して電力を二次（又は、出力）フィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２に供給している。一次リレー８１４は、コイル８１６及びコイル８１８を通じて入力フィーダ８０２上の電流に関する電流情報を受信する。そして、このコイル８１６及び８１８からの電流情報を使用し、一次リレー８１４は、電力変圧器８２０に対するメイン保護を提供する。
【０１１６】
具体的には、前述のように、この一次リレー８１４は、複数の電流及び電圧入力を具備する多機能差動リレーであってよく、コイル８１６及び８１８からの電流情報を比較し、それらの間の許容不能な差を識別可能である。そして、このような差を検出した際に、一次リレー８１４は、サーキットブレーカ８２２をトリップさせ、入力フィーダ８０２上の到来電流を遮断する。尚、この一次リレー８１４は、（図４〜図７に示されているように）サーキットブレーカ８２２に接続されているが、図８には、わかりやすくするために、この接続は示されていない。
【０１１７】
第１フィーダリレー８２４は、第１フィーダ８０６と関連するコイル８２６と、第２フィーダ８０８に関連する別のコイル８２８に直接接続されている。第１フィーダリレー８２４は、コイル８２６から、第１フィーダ８０６上の電流に関する情報を取得する。そして、この電流を所定の最大許容可能電流と比較することにより、第１フィーダリレー８２４は、過電流検知の形態で、第１フィーダ８０６に対するメイン保護を提供する。そして、この結果、障害が存在すると判定した場合には、第１フィーダリレー８２４は、サーキットブレーカ８３０をトリップさせて、第１フィーダ８０６への電力を遮断する。
【０１１８】
同様に、第２フィーダリレー８３２は、第２フィーダ８０８に対してメイン保護を提供する。即ち、第２フィーダリレー８３２は、コイル８２８により、第２フィーダ８０８上の過電流を検知し、サーキットブレーカ８３４をトリップさせることにより、障害を解除する。更には、コイル８２８に対する直接接続を使用し、第１フィーダリレー８２４は、第２フィーダ８０８に対しても過電流検知バックアップ保護を提供する。具体的には、第１フィーダリレー８２４は、コイル８２８からの情報を監視し、第２フィーダリレー８３２が動作不能であると判定した場合に、第２フィーダ８０８上の障害を検出した際に、サーキットブレーカ８２４をトリップさせる。
【０１１９】
第１フィーダリレー８２４は、例えば、所定の時間の後に第２フィーダ８０８上の障害の解除がまだ完了していないことを検出することにより、第２フィーダリレー８３２が動作不能であると判定可能である。或いは、この代わりに、第２フィーダリレー８３２が、自身の誤動作を検出した際に、信号を送出することも可能であり、或いは、第三者（例：修理技術者）が、第２フィーダリレー８３２の誤動作について第１フィーダリレー８２４に通知することも可能である。又、最後の例として、第１フィーダリレー８２４は、第２フィーダリレー８３２に対してステータス要求を定期的に伝送可能であり、返事を受信できない場合に、誤動作であると判定することも可能である。これらのリレー８２４及び８３２（及び、システム８００内のその他のリレー）間におけるこれら及びその他の通信を実現する技法については、後程詳しく説明する。
【０１２０】
同様に、第３フィーダリレー８３６は、コイル８３８への接続を使用し、第３フィーダ８１０に対して一次過電流保護を提供し、サーキットブレーカ８４０をトリップさせるかどうかを判定する。第２フィーダリレー８３２は、コイル８３８及びサーキットブレーカ８４０に直接接続されており、この結果、第３フィーダリレー８３６に対して高速バックアップ保護を提供する。
【０１２１】
第４フィーダリレー８４２は、コイル８４４への接続を使用し、一次保護を第４フィーダ８１２に対して提供し、サーキットブレーカ８４６をトリップさせるかどうかを判定する。第３フィーダリレー８３６は、コイル８４４及びサーキットブレーカ８４６に直接接続されており、この結果、第４フィーダリレー８４２に対して高速バックアップ保護を提供する。又、第４フィーダリレー８４２は、コイル８２６及びサーキットブレーカ８３０にも直接接続されており、この結果、第１フィーダリレー８２４に対して高速バックアップ保護を提供する。
【０１２２】
要すれば、第１フィーダリレー８２４は、第１フィーダ８０６に対するメイン保護と第２フィーダ８０８に対するバックアップ保護を提供している。第２フィーダリレー８３２は、第２フィーダ８０８に対するメイン保護と第３フィーダ８１０に対するバックアップ保護を提供している。第３フィーダリレー８３６は、第３フィーダ８１０に対するメイン保護と第４フィーダ８１２に対するバックアップ保護を提供している。そして、最後に、第４フィーダリレー８４２は、第４フィーダ８１２に対するメイン保護と第１フィーダ８０６に対するバックアップ保護を提供しているのである。
【０１２３】
従って、その能力内において高速バックアップとして機能するリレー８２４、８３２、８３６、及び８４２により、障害電流が誤動作フィーダ上を流れる時間が短縮され、この結果、システムコンポーネントに対するストレスが（従来のシステムと比べて）軽減されることになる。
【０１２４】
前述のメイン及び高速バックアップ保護に加えて、フィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２は、接続８４８により、通信スイッチ又はハブ８５０に接続されており、この通信スイッチ又はハブは、接続８５２により、一次リレー８１４に接続されている。この通信ハブ８５０を介して交換される情報を使用し、一次リレー８１４は、バス８０４に対するメイン差動保護と、フィーダ８２４、８３２、８３６、及び８４２のすべてに対する高速バックアップ過電流保護を提供する。
【０１２５】
バス８０４に対するメイン差動保護を提供する際には、一次リレー８１４は、コイル８２６によって取得され、第１フィーダリレー８２４、接続８４８、通信ハブ８５０、及び接続８５２を介して伝送された計測値に基づいて、第１フィーダ８０６内を流れる電流に関する情報を受信する。又、一次リレー８１４は、同様に、残りのフィーダ８３２、８３６、及び８４２のそれぞれの内部を流れる電流に関する情報も受信する。
【０１２６】
次いで、差動動作モードで機能し、一次リレー８１４は、例えば、４つのフィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２内の電流の合計を（一次リレー８１４に直接接続されているコイル８１８によって検出される）バス８０４内に流入する電流と比較する。そして、この比較結果に基づいて、一次リレー８１４は、バス８０４と関連する障害が存在するかどうかを判定する。例えば、４つのフィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２のそれぞれにおいて、同時に電流が減少したと判定された場合には、一次リレー８１４は、バス８０４内に障害が存在していると判定することができる。この場合には、リレー８１４は、サーキットブレーカ８５４をトリップさせ、バス８０４に対する電力を遮断することができる。
【０１２７】
通信バス８５０は、様々なリレー間において情報を非常に迅速に伝達可能であるが、それにも拘らず、様々な信号の伝送には、ある程度の量の遅延が存在している。従って、４つのフィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２のそれぞれからの電流信号を一次フィーダ８０２からの電流信号と比較する際に、一次リレー８１４は、この遅延（及び、発生し得るその他の遅延）を考慮して電流信号の有意な比較を行うために、これらの電流信号の相対的なタイミング情報を必要とすることになる。
【０１２８】
このようなタイミング情報は、様々なソースから取得可能である。例えば、外部同期ネットワークをセットアップしてタイミング情報を提供可能である。或いは、別の例として、リレー８２４、８３２、８３６、及び８４２が、計測値を伝送する前に、その個々の電流計測値にタイミングスタンプを施すことも可能であろう。このタイミング情報（例えば、タイムスタンプの場合）は、電圧変圧器８５６から取得される電圧信号との関連で使用すると共に、接続８５８を使用して様々なリレー間において共有することができる。同様に、接続８６２を使用し、電圧変圧器８６０をタイミング情報の代替又はバックアップソースとして使用可能である。当然のことながら、電圧変圧器８５６及び８６０は、図４に関連して前述したように、特定の電力信号の大きさ及び／又は方向の検出など、様々な目的に使用することができる。
【０１２９】
フィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２のそれぞれに対して高速バックアップ過電流保護を提供する際には、一次リレー８１４は、まず、リレー８２４、８３２、８３６、又は８４２の１つ又は複数のものがある程度動作不能になっていることを判定する。次いで、一次リレー８１４は、関連するコイルによって取得され、例えば、動作不能なリレー（又は、動作不能なリレーのバックアップリレー）と通信ハブ８５０を介して一次リレー８１４に伝送された計測値を使用し、その動作不能なリレーの過電流検知任務の責任を引き受けることになる。
【０１３０】
図８の電気保護システム８００の以上の動作の多くを要約すれば、一次リレー８１４は、（コイル８１６及び８１８を使用する）電力変圧器８２０に対するメイン差動保護、（コイル８１８及びフィーダコイル８２６、８２８、８３８、及び８４４を使用する）バス８０４に対するメイン差動保護、及び（それぞれのフィーダリレー及び少なくとも１つのその他のフィーダコイル間の直接接続を使用する）フィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２のそれぞれに対する二次バックアップ保護を提供している。
【０１３１】
これらの保護法において使用される様々な通信においては、通信ハブ８５０（及び関連する接続８４８及び８５２）を使用して、例えば、中央集中デジタル通信を実現可能である。更には（又は、この代わりに）、これらの様々なリレーは、例えば、接続８５８及び／又は８６２を介したデジタル又はアナログのピアツーピア通信を使用し、互いに（及び、その他の回路要素）と通信することができる。又、接続８４８、８５２、８５６、及び８６２を含む様々な接続を互いのバックアップ接続として使用することも可能である。
【０１３２】
尚、図８においては（先程参照したように）、様々な保護方式において、図４〜図７に示されているものに類似した方式で、様々なリレーのすべてを様々なサーキットブレーカの１つ又は複数のものに接続する必要があることを理解されたい。但し、図８には、わかりやすくするように、これらの接続は示されていない。
【０１３３】
前述のように、図８に関連して説明した様々なコイルとして、ロゴスキーコイルを使用可能であり、ロゴスキーコイルを使用することにより、様々な利点が提供される。例えば、必要に応じて、図８に示されているコイルのいずれかの代わりに複数のロゴスキーコイルを使用可能であるが、飽和を回避するロゴスキーコイルの機能により、単一のロゴスキーコイルにより、実質的にすべての必要な電流レベルにおいて電流計測値を提供することが可能である。又、ロゴスキーコイルは、十分な電力をその関連するリレーに供給可能であり、別個のリレー電源の必要性が軽減される（又は、なくなる）。尚、図４〜図７に関連して前述したものなどの本明細書において説明した保護法においてロゴスキーコイルを使用した場合のこれら及び様々なその他の利点は、図８に関する以上の説明、並びに図９〜図２５の以下の説明に対しても適用されるものである。
【０１３４】
図８において、一次リレー８１４は、変圧器８２０のメイン保護とバス８０４のメイン保護を提供している。この図８においては、これらの保護は互いに独立している。即ち、例えば、コイル８１６に障害が発生し（この結果、変圧器８２０の保護が消失し）た場合にも、一次リレー８１４は、依然として（前述のように、コイル８１８を使用して）バス８０４に対する一次保護を提供可能である。
【０１３５】
図９は、変電所保護システム９００の回路図である。この図９においては、コイル８１８は、使用されていない。この結果、一次リレー８１４は、変圧器８２０及びバス８０４に対する一次保護を提供してはいるが、これらの保護は、この場合には、互いに独立したものにはなっていない。即ち、リレー８１４は、コイル８１６に基づいて、バス８０４の「上流」の電流に関するすべての情報を提供している。従って、リレー８１６が動作不能になると、変圧器８２０及びバス８０４の両方に対する保護に影響が及ぶことになろう。従って、この実装の場合には、結果的に、バス８０４の保護の冗長性が失われることにはなるが、必要なコイルの数が１つ減少しており、この結果、図８の保護システム８００と比べて、安価であり、且つ、設置及び設定が容易であろう。
【０１３６】
この図９の保護システム９００には、図８の保護システム８００のその他の変形も更に含まれている。例えば、この保護システム９００の場合には、一次リレー８１４は、第１フィーダ８０６に対する高速バックアップ保護を提供している。この機能は、コイル８２６と一次リレー８１４間における接続９０２を介して実現されており、（図８に示されている）第４フィーダリレー８４２による第１フィーダ８０６に対する高速バックアップ機能は除去されている。
【０１３７】
又、この保護システム９００に含まれている接続９０４は、第４フィーダリレー８４２をコイル８１６及び一次リレー８１４に接続している。この接続を使用することにより、例えば、第４フィーダリレー８４２が一次リレー８１４に対する高速バックアップとして機能できるようにし、これにより、コイル８１８の除去によって失われた冗長性を補うことができる。
【０１３８】
最後に、第２通信ハブ９０６は、接続９０８を介してフィーダリレーに接続されると共に、接続９１０を介して一次リレー８１４に接続されている。この第２通信ハブ９０６は、通信ハブ８５０に対するバックアップとして機能することができる。
【０１３９】
この結果、この保護システム９００の場合には、電力変圧器８２０及びバス８０４の両方のメイン差動保護が、（コイル８１６及びフィーダコイル８２６、８２８、８３８、８４４を使用して）一次リレー８１４によって実現されている。又、フィーダ８０８、８１０、及び８１２に対する高速バックアップ保護が、図８との関連で前述したように実現されており、フィーダ８０６の高速バックアップ保護が、（コイル８２６に対する接続９０２を使用して）一次リレー８１４によって実現されている。又、一次リレー８１４は、通信ハブ８５０及び／又は９０６によって伝送される信号に基づいて、フィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２の４つのすべてに対するバックアップ保護を提供している。
【０１４０】
図１０は、（変圧器８２０とサーキットブレーカ８５４間に配置された）コイル１００４に接続されたリレー１００２を含む変電所保護システム１０００の回路図である。このリレー１００２は、変圧器８２０の中性巻線内に設置されたコイル１００６に更に接続されている。又、リレー１００２は、コイル８１６、接続８５８及び８６２、及び通信ハブ８５０及び９０６にも接続されている。
【０１４１】
図９の保護システム９００と同様に、この保護システム１０００の場合にも、一次リレー８１４は、（コイル８１６及びフィーダコイル８２６、８２８、８３８、及び８４４を使用する）変圧器８２０のメイン差動保護と、（コイル８２６に対する接続９０２を使用する）第１フィーダ８０６に対する高速バックアップ保護を提供しており、保護システム９００と共通のその他の接続も、前述の方式で機能する。
【０１４２】
リレー１００２は、フィーダコイル８２６、８２８、８３８、及び８４４の出力と共にコイル１００４の出力を使用し、バス８０４に対するメイン差動保護を提供する。尚、この保護は、一次リレー８１４によって変圧器８２０に提供されるメイン差動保護からは独立していることを理解されたい。
【０１４３】
又、このリレー１００２は、コイル１００６を使用して変圧器に対するメイン接地制限障害保護をも提供しており、更には、電力変圧器８２０に対するバックアップ差動保護をも提供している。
【０１４４】
これらの図８〜図１０のシステムの多数の変形を実装することも可能である。例えば、保護システム１０００において、一次リレー８１４をコイル１００４に接続することにより、一次リレー８１４を使用して、バス８０４に対する高速バックアップ差動保護を提供可能である。又、保護システム１０００から接続９０２及び９０４を除去し、４つのフィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２に対する高速バックアップ保護を、保護システム８００との関連で説明した方式で提供することも可能である。
【０１４５】
図１１は、様々なリレーのすべてがアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ（これらのそれぞれは、コイルの出力信号をコイルの場所においてデジタル信号に変換する）を介して通信ハブ８５０に接続されている電気保護システム１１００の回路図である。具体的には、ハブ８５０は、コイル８１６に接続されたＡ／Ｄコンバータ１１０２、コイル８２６に接続されたＡ／Ｄコンバータ１１０４、コイル８２８に接続されたＡ／Ｄコンバータ１１０６、コイル８３８に接続されたＡ／Ｄコンバータ１１０８、及びコイル８４４に接続されたＡ／Ｄコンバータ１１１０の出力を受信する。尚、これらのＡ／Ｄコンバータ１１０４、１１０６、１１０８、及び１１１０の出力は、通信ハブ８５０に接続された通信ハブ１１１２において集約されている。
【０１４６】
そして、この図１１の場合には、様々なコイルからのすべての電流信号が、通信ハブ８５０及び１１１２を介して、リレー間において共有されている。図８〜図１０と同様に、様々なリレーは、接続８５８及び８６２を介して互いに接続された状態に維持されており、電圧変圧器８５６及び８６０も、接続８５８及び８６２を介して、これらのリレーに接続されている。
【０１４７】
従って、図８〜図１０の実装の機能のいくつかを、この保護システム１１００において実装可能である。例えば、様々なリレーは、接続８５８及び／又は８６８を使用して互いに通信可能であり、変圧器８５６及び／又は８６０から同期／タイミング情報を取得することができる。
【０１４８】
図１１においては、様々なコイルからの電流信号のすべてが、通信ハブ８５０及び１１１２を介して、様々なリレーのすべてに提供されている。又、関連する電圧信号も、接続８５８及び／又は８６２を介して、様々なリレーに提供されている。この結果、変圧器８２０、バス８０４、及びフィーダ８０６、８０８、８１０、及び８１２を含むコンポーネントに対するメイン及びバックアップ保護を前述の技法の多くを含む様々な方法で設計可能である。
【０１４９】
例えば、図８〜図１０と同様に、第１フィーダリレー８２４は、第１フィーダ８０６に対する一次保護として、並びに第２フィーダリレー８３２（及び、この結果、第２フィーダ８０８）に対するバックアップ保護として機能することができる。又、別の例として、一次リレー８１４を使用し、図９及び図１０と同様に、第１フィーダリレー８２４（及び、この結果、第１フィーダ８０６）に対するバックアップ保護を提供可能である。
【０１５０】
以上において明示的に説明していないその他の保護法を実装することも可能である。例えば、第３フィーダリレー８２６を使用し、第１フィーダリレー８２４に対するバックアップ保護を提供可能である。実際に、様々なリレーの中の１つ又は複数のものを使用し、残りのリレーの中の１つ又は複数のものに対するバックアップ保護を実質的に提供することができる。
【０１５１】
デジタル通信媒体を介してすべての電流信号を共有することにより、この保護システム１１００は、図８〜図１０の保護システムに比べて、大きな設計上の柔軟性を提供することができる。又、この保護システム１１００の場合には、その設計、実装、及び保守の相対的に大きな部分を、例えば、通信ハブ８５０及び９０６の１つ又は両方において（又は、別個のコンピュータハードウェア（図示されてはいない）において）、ソフトウェアとして実装可能である。
【０１５２】
図１２は、電気保護システム１２００の回路図である。この図１２においては、Ａ／Ｄコンバータ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、及び１１１０のすべてが、接続１２０２に接続されており、この接続が、演算リソース１２０４に接続されている。又、電圧変圧器８５６及び８６０が、それぞれ、Ａ／Ｄコンバータ１２０６及びＡ／Ｄコンバータ１２０８に接続されている。
【０１５３】
従って、この図１２においては、すべての電圧及び電流検出信号が、デジタル化され、接続１２０２及び演算リソース１２０４を介して共有されている。尚、図８〜図１１のシステムと比べた場合、保護システム１２００には、接続８５８及び８６２が含まれていないことに留意されたい（但し、バックアップ通信法として、これらを含むことは可能であろう）。
【０１５４】
１つの中央場所において様々な電圧及び電流検出信号のすべてを共有することにより、図１１の保護システム１１００よりも更に多数のメイン及びバックアップ保護設計をコンピュータソフトウェアとして実装することができる。図１２には、図８〜図１１とは対照的に、様々なリレーとその関連サーキットブレーカ間の直接接続が示されている。更には、サーキットブレーカ８２２、８３０、８３４、８４０、及び８４６を接続１２０２に接続することにより、これらをコンピュータリソース１２０４によって制御することも可能であろう。
【０１５５】
図１３は、第１電気アーク炉保護システム１３００の回路図である。この図１３においては、一次入力が、例えば、電力会社から一次導電体１３０２を介して電力を受電する。そして、この電気アーク炉（ＥＡＦ）保護システム１３００内には、障害を検出した際に、一次導電体１３０２に沿った第１一次電流Ｉ1Pの経路を遮断することによってＥＡＦへの電力を遮断するように、サーキットブレーカ１３０４などの保護システムが含まれている。
【０１５６】
第１コイル１３０６は、一次電流Ｉ1Pに基づく第１二次電流Ｉ1Sを出力し、この第１二次電流Ｉ1Sを、複数の電流及び電圧入力を具備する多機能三相差動リレー１３０８などの保護装置に出力する。
【０１５７】
変圧器１３１０は、第１一次電流Ｉ1Pと関連する電圧をステップダウンすると共に、第１一次電流Ｉ1Pを第２一次電流Ｉ2Pに相応してステップアップする。そして、この第２一次電流Ｉ2Pは、第２二次電流Ｉ2Sとして第２コイル１３１２によって検出され、これも、リレー１３０８に入力される。尚、この第２一次電流Ｉ2Pは、例えば、５０ｋＡ〜８０ｋＡ超の範囲のものであってよい。
【０１５８】
第２一次電流Ｉ2Pは、導電体１３１４上を水冷リード１３１６に向かって流れ、この水冷リードは、導電アーム１３１８に接続されている。この導電アーム１３１８は、蓋１３２４によって覆われた炉１３２２内に降ろされた電極１３２０に接続されている。
【０１５９】
動作の際には、炉は、通常、例えば、鋼のスクラップ又はその他の鉄材料を収容している。電極１３２０が炉１３２２内に降ろされており、電流が電極１３２０を通じて伝達され、アークを形成する。このアークは、スクラップを様々なタイプの特殊品質鋼（例：鋼合金）又は通常品質鋼（非合金鋼）にするように、炉１３２２内において、スクラップを溶かすのに十分な熱を生成する。
【０１６０】
前述の各要素の変形及び関連要素を実装することができる。例えば、複数段階にわたって初期電圧をステップダウンするように、単一の変圧器１３１０の代わりに、複数の変圧器を使用可能である。この場合には、中間電圧変圧器の後に、頑丈な炉変圧器を接続可能である。又、別の例として、バス／バーアセンブリを使用し、水冷リード１３１６と電極１３２０間に電気接続を提供することも可能である。
【０１６１】
例えば、溶解する鋼スクラップのタイプに応じて、いくつかの異なる二次電圧を電極１３２０に印加することができる。二次電圧を変化させるには、変圧器１３１０のタップ位置を変化させればよい。所与の時点における電流タップ位置は、タップ信号１３２８によってリレー１３０８に伝達される。
【０１６２】
変圧器１３１０及び第２コイル１３１２は、安全で清潔な環境を提供するように設計された容器１３２６内に収納可能である。そして、この容器１３２６及びその内部要素（これには、例えば、計測及び制御のために、変圧器１３１０の一次側に設置可能なバス／バーアセンブリ、サージアレスタ、及び第２変圧器（例：電圧変圧器）も含まれる）は、リレー１３０８によって電気的障害を検出可能な保護ゾーン１３３０内に、第１コイル１３０６と共に含まれている。
【０１６３】
尚、このＥＡＦ保護システム１３００内においては、リレー１３０８は、前述の様々なリレーに類似した方式で動作することを理解されたい。例えば、リレー１３０８は、２つの二次電流Ｉ1S及びＩ2Sが、互いに所定の差の範囲内にあるかどうかを判定する。具体的には、リレー１３０８は、Ｉ0＝Ｉ1S−ｋＩ2Sを判定し、ここで、ＩOは、一般にゼロであり、定数「ｋ」は、保護ゾーン１３３０内に障害が存在しているとリレー１３０８が判定する前の段階で許容される差の誤差レベルを表している。
【０１６４】
炉変圧器１３１０内又はその他の容器１３２６と関連する障害は、しばしば、その修理に時間と費用を要することになるが、サーキットブレーカ１３０４自体は、多くの場合に、変圧器１３１０の上流で発生する障害を検出できるのみである。２つのコイル１３０６及び１３１２（及び／又は、図１７に関連して後述するように、追加コイル）と共にリレー１３０８を使用することにより、変圧器１３１０又はこの下流に配置されている要素に対しても障害保護を提供することが可能である。
【０１６５】
そして、これらのコイル１３０６及び１３１２としてロゴスキーコイルを使用することにより、低コスト、並びに設置、使用、及び保守の容易性を含む前述のロゴスキーコイルの利点の多く又はすべてをＥＡＦ保護システム１３００に提供することができる。例えば、ロゴスキーコイルをスプリットコアスタイルで設計することにより、設置の際の導電体の切断を不要にすることができる。又、外部磁界に対する耐性を有し、飽和を回避すると共に、低レベルの障害に反応（し、これにより、関連コンポーネントに対する過度なストレスを回避）するように、ロゴスキーコイルを設計することも可能である。
【０１６６】
更には、リレー１３０８としてマイクロプロセッサに基づいたリレーを使用することにより、コイル１３０６及び／又は１３１２において検出される電流信号を様々に操作することができる。例えば、監視対象の電流の大きさにマッチした内部リレー信号を生成するように設計されたスケーリングファクタを有する乗算器を使用し、リレー１３０８内において、デジタル電流信号を容易にスケーリングすることができる。又、別の例として、信号の大きさをスケーリング可能であるのと同様に、必要に応じて、リレー１３０８と関連するアルゴリズム内の数値操作を使用し、特定の電流信号と関連する位相角度をシフトさせることも可能である。そして、最後の例として、励起突入電流（即ち、変圧器が最初に電源投入された際に、結果的に生成される電流）の際のサーキットブレーカ１３０４の望ましくないトリップを回避するように、リレー１３０８内に、高調波抑制アルゴリズムを実装することも可能である。
【０１６７】
このようなマイクロプロセッサに基づいたリレー１３０８を使用すれば、リレー１３０８の動作の際に、例えば、パーソナルコンピュータなどの演算リソースを使用して、算出保護量をリアルタイムで観察することができる。そして、このようなリアルタイムの観察により、高感度を実現するように、設置後にも、微細な較正調節を実行できるようになる。
【０１６８】
又、前述のように、変圧器１３１０によって供給される二次電圧を変化させるべく、動作の際に、変圧器１３１０のタップ位置を変更可能である。この変更の際には、システム１３００内の電流が、障害イベントとして誤判定されるレベルに一時的に到達する可能性がある。又、タップ位置が変化すると、電流が変化することになり、この結果、例えば、リレー１３０８に対する相応した変更も必要となろう。
【０１６９】
このようなタップ位置の変更は、タップ位置信号１３２８を使用することにより、ＥＡＦ保護システム１３００内において実行可能である。例えば、タップ位置信号１３２８を、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を介して（又は、タップ位置情報をリレー１３０８に伝達するためのその他のなんらかの技法によって）リレー１３０８に伝達可能である。リレー１３０８は、変圧器の様々なタップ位置における変圧器１３１０の巻線比のルックアップテーブルを保存（又は、これにアクセス）可能であり、このルックアップテーブルを使用して、タップ位置の変更の際（又は、この後）に、コイル１３０６及び１３１２から受信する電流信号を補正することができる。この結果、このコイル／リレーの組み合わせにより、変圧器１３１０の様々な巻線比を考慮可能であると共に、リレー１３０８の抑制設定を高感度で設定することができる。
【０１７０】
このＥＡＦ保護システム１３００において、ロゴスキーコイルは、その出力電流信号の計測値において、計測器レベルの精度を提供可能である。例えば、ロゴスキーコイルは、通常は１％〜３％超の精度のところを、０．１％を上回る精度で電流を計測するように設計可能である。又、ロゴスキーコイルは、通常、飽和しないために、例えば、数アンペア〜数十万アンペアなどの広い計測範囲を提供することができる。この結果、このようなコイルを使用することにより、大きなＤＣ成分を具備する電流を計測可能である。又、このようなロゴスキーコイルは、約０．１Ｈｚ〜１ＭＨｚ超などの広い周波数範囲において動作可能である。又、最大約２００ＭＨｚ以上の帯域通過周波数応答を提供するように、ロゴスキーコイルを設計することも可能である。
【０１７１】
図１４は、図１３のＥＡＦ保護システム１３００の実装を示している。一般に、コイル１３０６及び１３１２は、いくつかの場所に設置可能である。例えば、コイル１３０６及び１３１２は、バスが壁を貫通する地点において、容器１３２６の壁に取り付けることができる。この図１４において、コイル１３０６は、（ｈ１〜ｈ３というラベルが付加された）ブッシング１４０２に接続された導電体１３０２の周囲に配置され、変圧器１３１０をスイッチングする責任を担う開閉装置１４０４上に取付けられている（図１５及び関連する説明を参照されたい）。コイル１３１２は、（Ｘ１〜Ｘ６というラベルが付加された）低電圧端子１４０６に接続されている。この図１４においては、コイル１３０６は、図２及び図３に示されているものと類似の方式で構成されており、導電体１３０２の各相が、コイル１３０６の別個のものによって取り囲まれている。尚、これらのコイル１３０６及び１３１２は、図１４に示されているもの以外の方法で、容器１３２６と関連する導電体を収容するようにカスタマイズすることができる。
【０１７２】
図１５は、導電体１３０２及びコイル１３０６の構成を示しており、この場合、コイル１３０６は、容器１３２６の壁に内蔵されている。図１６も、コイル１３１２を示しているが、この場合には、単一のコイル１３１２内に２つの導電体１３１４を収容するように構成されている。
【０１７３】
図１７は、ＥＡＦ保護システム１７００を示しており、これは、図１３のシステム１３００に類似しているが、この場合には、導電アーム１３１８と関連付けられ、リレー１３０８に接続された第３コイル１７０２が含まれている。この結果、このＥＡＦ保護システム１７００は、様々な関連ＥＡＦコンポーネント用の複数であって冗長性を有すると共に／又は独立した保護ゾーンを提供している。
【０１７４】
例えば、第１保護ゾーン１７０４は、コイル１３０６及び１３１０間のすべてのコンポーネント（例：変圧器１３１０）を含んでいる。第２保護ゾーン１７０６は、コイル１３１２とコイル１７０２間に配置されたすべてのコンポーネントを含んでいる（例：水冷リード１３１６）。そして、最後に、第３保護ゾーン１７０８は、コイル１３０６とコイル１７０２間に配置されたすべてのコンポーネントを含んでいる。
【０１７５】
前述の様々な保護システムと同様に、リレー１３０８は、それぞれが保護ゾーン１７０４、１７０６、及び１７０８の中の１つに対応する３つの個別のアルゴリズムを実装可能である。この結果、保護ゾーン１７０４は、コイル１７０２の誤動作から独立しており、保護ゾーン１７０６も、コイル１３０６の誤動作から独立している。そして、最後に、保護ゾーン１７０８も、コイル１３１２の誤動作から独立している。
【０１７６】
又、このＥＡＦ保護システム１７００は、障害の場所と大きさの両方の判定を実現している。又、保護ゾーン１７０６との関連においては、変圧器１３１０と関連したタップ位置に関する情報は不要である。この結果、保護ゾーン１７０４用の対応するアルゴリズムとの関連において、保護ゾーン１７０６用の保護アルゴリズムを単純化することが可能であり、この結果、リレー１３０８を相対的に高感度に設定可能である。
【０１７７】
図１８は、電気保護システムを試験するための第１試験回路の回路図である。この図１８において、電源１８０２は、電力を変圧器１８０４に供給する。具体的には、この電源１８０２は、例えば、２，５００Ａの値を具備する電流を供給し、この電流は、変圧器１８０４によって、例えば、６０ｋＡの値を具備する電流にステップアップされる。
【０１７８】
コイル１８０６及びコイル１８０８を使用し、これらの電流を検出するが、これらのコイルは、一時レコーダ１８１０のチャネル３及び６と通信状態にあり、この一次レコーダは、前述のものなどの差動リレーの一部を構成しているか、又はこれと関連付け可能である。障害（短絡）は、スイッチ１８１２を使用して試験回路１８００内に生成されるが、この場合に、障害電流は、例えば、１ｋＡ〜１０ｋＡの範囲であってよく、コイル１８０６及び１８０８は、これらの障害電流の範囲にわたって試験される。
【０１７９】
コイル１８１４は、コイル１８０６及び１８０８の出力と比較するように、差分電流を計測し、レコーダ１８１０のチャネル４と通信状態にある。コイル１８１６及びコイル１８１８は、外部導電体（図示されていない）に接続されており、これらは、大電流を伝導する際にこれらの外部導電体を流れる電流の影響を計測するのに使用される。これらのコイル１８１６及び１８１８の出力は、それぞれ乗算器１８２０及び乗算器１８２２によって乗算され（例：１００ｘ）、それぞれ、レコーダ１８１８のチャネル２及び７内に入力される。
【０１８０】
ラブシャント（Ｌａｂ  Ｓｈｕｎｔ）１８２４を使用し、望ましくない又は危険な電流から保護する（これは、レコーダ１８１０のチャネル８に接続されている）。抵抗器１８２６が、電源１８０２から出力される電流を制限するように、電源１８０２に接続されており、スイッチ１８１２にも、抵抗器１８２８が接続され、同様に使用されている。
【０１８１】
最後に、電流変圧器１８３０及び電流変圧器１８３２は、様々なコイルの計測結果を比較する対象となる電流計測値を生成する電流センサとして使用されている。これらの電流変圧器１８３０及び１８３２は、それぞれ、レコーダ１８１０のチャネル１及び５に接続されている。
【０１８２】
尚、この試験回路１８００においては、（ＥＡＦにおいて見られるような）極端なアプリケーション条件を十分に試験するように、様々なコイルに対して外部シールドを適用していない。
【０１８３】
図１９は、図１８の試験回路１８００の試験結果のグラフである。この図１９においては、負荷電流の約１０％に相当する障害電流を使用しており、様々なコンポーネントにおいて結果的に生成された波形が、ラベル付けされて示している。
【０１８４】
図２０は、図１９に示されている波形の比較の第１のグラフである。具体的には、この図２０においては、第１波形２００２は、コイル１８１４に関連する波形を表しており、このコイルは、スイッチ１８１２に対する接続により、障害電流を直接的に計測するものである。第２波形２００４は、コイル１８０６及び１８０８と関連する（変圧器比によってスケーリングされた）波形間の差と関連する波形を表している。この第２波形２００２は、レコーダ１８１０のシールドされていないチャネルから到来する雑音信号を含んでいる。この雑音信号は、試験の前後において実質的に同一であり、従って、様々なコイルの中のいずれかと関連するなんらの影響をも受けなかった確率が高い。
【０１８５】
図２１は、図２０に示されている波形の比較の第２のグラフである。この図２１においては、わかりやすくするために、波形の比較が１０ｘに拡大されている。
【０１８６】
これらの図２０及び図２１において、２つの波形２００２及び２００４は、実質的に同一であり、このことから、作動リレー及びロゴスキーコイルを使用して障害電流を検出する前述の技法の精度が証明されていることは明らかである。
【０１８７】
図２２は、電気保護システムを試験する第２の試験回路２２００の回路図である。この図２２においては、電源２２０２が、変圧器２２０４に電力を供給している。障害電流が、回路要素２２０６を使用して生成されるが、この回路要素は、例えば、電流制限抵抗であってよい。第１円形コイル２２０８及び第２円形コイル２２１０が、それぞれの個々の場所において電流を検出し、その結果をレコーダ２２１２に伝達する。又、第１楕円形コイル２２１４及び第２楕円形コイル２２１６が、それぞれの個別の場所において電流を検出し、その結果をレコーダ２２１２に伝達する。そして、最後に、電流変圧器２２１８が、これらのコイル２２０８、２２１０、２２１４、及び２２１６に基づいて算出された結果と比較するように、障害電流を計測する。この電流変圧器２２１８は、例えば、６００５Ａ電流変圧器であってよい。
【０１８８】
レコーダ２２１２のチャネル１は、第１楕円形コイル２２１４の出力を検出し、レコーダ２２１２のチャネル２は、第２楕円形コイル２２１６の出力を検出し、チャネル３は、これら２つの楕円形コイル２２１４及び２２１６の出力の差を検出する。レコーダ２２１２のチャネル４は、電流変圧器２２１８の出力を検出する。チャネル５は、第１円形コイル２２０８の出力を検出し、チャネル６は、第２円形コイル２２１０の出力を検出し、チャネル７は、これら第１円形コイル２２０８及び第２円形コイル２２１０間の差を判定する。そして、最後に、チャネル８は、第１楕円形コイル２２１４と第２円形コイル２２１０間の差を判定する。
【０１８９】
図２３は、図２２の試験回路２２００のシミュレーション結果を示すグラフである。尚、この図２３においては、１ｋＡの負荷電流を使用しており、障害レベルの範囲は、１０Ａ〜８５０Ａであった。第１ライン２３０２は、電流変圧器２２１８の結果生成された計測値を表しており、第２ライン２３０４は、様々なコイルの結果生成された（ファクタ１０によって乗算された）計測値を表している。この図２３から明らかなように、図２２の様々なコイルに基づいた電流計測値は、試験対象の障害条件に対して、極めて高い感度及び反応性を有している。
【０１９０】
結論として、以上の説明は、例えば、スポットネットワーク、変電所電力分割器、及び電気アーク炉などの電気システム用の様々な保護システムを示している。これらの様々な保護システムは、電気システム内において発生し得る障害を検出及び解除するように設計並びに使用可能である。例えば、ロゴスキーコイルのペアを使用し、導電体上のその個々の場所において導電体に沿って電流を検出し、対応する信号を、複数の電圧及び電流入力を具備する多機能差動リレーに出力することができる。そして、このロゴスキーコイルからの信号を比較することにより、差動リレーは、ロゴスキーコイルのペア間の導電体に沿ったいずれかの地点に障害が存在しているかどうかを判定することができる。そして、更に、リレーは、その障害に応答し、サーキットブレーカ又はその他のネットワーク保護装置をトリップさせて障害を修復することができる。
【０１９１】
又、複数のリレーが含まれている場合には、それらのリレーの中の少なくとも１つは、その他のリレーの中の１つ又は複数のもの、及び／又はその他のリレーの中の１つに関連しているロゴスキーコイルの中の１つ又は複数のものと通信状態にあってよい。この結果、差動方式及び過電流検知方式を含む多くの異なる保護方式を設計及び使用することができる。又、その他のリレーの中の１つ又は複数のものに対して非常に高速のバックアップ機能を提供するように、様々なリレーのそれぞれを設計することも可能である。
【０１９２】
以上、いくつかの実装について説明したが、これらに対して様々な変更を加えることが可能であることを理解されたい。従って、その他の実装も、添付の請求項の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】電気保護システムの回路図である。
【図２】図１の電気保護システムにおいて使用可能なロゴスキーコイルの第１図である。
【図３】図１の電気保護システムにおいて使用可能なログスキーコイルの第２図である。
【図４】スポットネットワーク保護システムの回路図である。
【図５】スポットネットワーク保護システムの回路図である。
【図６】スポットネットワーク保護システムの回路図である。
【図７】スポットネットワーク保護システムの回路図である。
【図８】変電所保護システムの回路図である。
【図９】変電所保護システムの回路図である。
【図１０】変電所保護システムの回路図である。
【図１１】変電所保護システムの回路図である。
【図１２】変電所保護システムの回路図である。
【図１３】第１電気アーク炉（ＥＡＦ）保護システムの回路図である。
【図１４】図１３のＥＡＦ保護システムの実装図である。
【図１５】図１３のＥＡＦ保護システムにおいて使用可能なロゴスキーコイルの第１図である。
【図１６】図１３のＥＡＦ保護システムにおいて使用可能なロゴスキーコイルの第２図である。
【図１７】第２ＥＡＦ保護システムの回路図である。
【図１８】電気保護システムを試験するための第１試験回路の回路図である。
【図１９】図１８の試験回路の試験結果のグラフである。
【図２０】図１９に示されている波形の比較の第１グラフである。
【図２１】図１９に示されている波形の比較の第２グラフである。
【図２２】電気保護システムを試験するための第２試験回路の回路図である。
【図２３】図２２の試験回路のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１】
2005533474.tif 000003
【図２】
2005533474.tif 000004
【図３】
2005533474.tif 000005
【図４】
2005533474.tif 000006
【図５】
2005533474.tif 000007
【図６】
2005533474.tif 000008
【図７】
2005533474.tif 000009
【図８】
2005533474.tif 000010
【図９】
2005533474.tif 000011
【図１０】
2005533474.tif 000012
【図１１】
2005533474.tif 000013
【図１２】
2005533474.tif 000014
【図１３】
2005533474.tif 000015
【図１４】
2005533474.tif 000016
【図１５】
2005533474.tif 000017
【図１６】
2005533474.tif 000018
【図１７】
2005533474.tif 000019
【図１８】
2005533474.tif 000020
【図１９】
2005533474.tif 000021
【図２０】
2005533474.tif 000022
【図２１】
2005533474.tif 000023
【図２２】
2005533474.tif 000024
【図２３】
2005533474.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月15日(2005.3.15)
【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】
電気保護システムであって、
第１電流を検出し第１電流計測値を生成するように配置された第１ロゴスキーコイルと、
第２電流を検出し第２電流計測値を生成するように配置された第２ロゴスキーコイルであって、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイルの配置に基づいて、第１保護ゾーンが定義されている、第２ロゴスキーコイルと、
前記第１電流計測値及び前記第２電流計測値から、前記第１保護ゾーン内の第１回路要素に関連する障害の存在を判定するように動作可能な第１保護装置と、
を有するシステム。
【請求項２】
前記第１保護装置は、第１保護方式を使用して前記第１障害を検出するように動作可能である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１保護方式は、差動保護方式である請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記第２ロゴスキーコイルは、第２回路要素を含む第２保護ゾーンを定義しており、前記第１保護装置は、第２保護法式を実装して前記第２回路要素と関連する第２障害を検出するように動作可能である請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第２保護方式は、過電流保護方式を含む請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第１保護装置は、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンの保護を統合するように動作可能である請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記第１保護装置は、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンに対するバックアップ保護ゾーンとして機能する第３保護ゾーンを提供するように動作可能である請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記第１保護装置から第１命令を受信し、該第１命令に応答して前記第１電流を遮断するように動作可能な第１サーキットブレーカを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１ロゴスキーコイル、前記第２ロゴスキーコイル、前記第１保護装置、及び前記第１サーキットブレーカは、すべて電気回路網システムの第１回路網単位に関連付けられている請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置された第３ロゴスキーコイルと、
第４電流を検出し第４電流計測値を生成するように配置された第４ロゴスキーコイルであって、前記第３ロゴスキーコイル及び前記第４ロゴスキーコイルの配置に基づいて第２保護ゾーンが定義されている、第４ロゴスキーコイルと、
前記第３電流計測値及び前記第４電流計測値から、前記第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害の存在を判定するように動作可能な第２保護装置と、
を更に有する請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２保護装置から第２命令を受信し、該第２命令に応答して前記第３電流を遮断するように動作可能な第２サーキットブレーカを更に有する請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記第３ロゴスキーコイル、前記第４ロゴスキーコイル、前記第２保護装置、及び前記第２サーキットブレーカは、すべて前記電気回路網システムの第２回路網単位と関連付けられている請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１保護装置と前記第２保護装置間に通信リンクを更に有する請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１回路網単位と前記第２回路網単位は、バス接続によって接続されている請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１保護装置及び前記第２保護装置は、前記第１電流計測値、前記第２電流計測値、前記第３電流計測値、及び前記第４電流計測値を前記通信リンクを介して共有し、前記電流計測値を使用して、前記バス接続に関連するバス障害が存在することを判定する請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記第３ロゴスキーコイル、前記第４ロゴスキーコイル、及び前記第２サーキットブレーカは、前記第１保護装置に接続されている請求項５記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１保護装置は、前記第２保護装置の誤動作について通知する誤動作通知を受信するように動作可能であり、
前記第１保護装置は、前記第３電流計測値及び前記第４電流計測値を受信し、前記電流計測値に基づいて、前記第２障害が存在することを判定するように動作可能である請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１保護装置は、前記第２障害に応答して前記第２サーキットブレーカを動作させるべく動作可能である請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
第３電流を検出し第３電流計測値を生成するように配置された第３ロゴスキーコイルを更に有し、前記第１ロゴスキーコイル及び前記第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて第２保護ゾーンが定義されており、前記第２ロゴスキーコイル及び前記第３ロゴスキーコイルの配置に基づいて第３保護ゾーンが定義されている請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１保護装置は、前記第１電流計測値及び前記第３電流計測値から、前記第２保護ゾーン内の第２回路要素に関連する第２障害が存在することを判定するように動作可能である請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１保護装置は、前記第２電流計測値及び前記第３電流計測値から、前記第３保護ゾーン内の第３回路要素に関連する第３障害が存在することを判定するように動作可能である請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
電気システムを保護する方法であって、
電気システム内の第１導電体に沿って配置された第１ロゴスキーコイルを使用して、前記第１導電体を流れる第１電流を計測する段階と、
前記第１電流に対応する第１電流信号を出力する段階と、
前記電気システム内の第２導電体に沿って配置された第２ロゴスキーコイルを使用して、前記第２導電体を流れる第２電流を計測する段階と、
前記第２電流に対応する第２電流信号を出力する段階と、
前記第１電流信号及び前記第２電流信号を第１保護装置に提供する段階と、
を有する方法。
【請求項２３】
前記第１保護装置を使用し、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間に定義された前記電気システムの第１保護ゾーン内に配置されている第１回路要素に対して差動保護を提供する段階と、
前記第１保護装置を使用し、前記第２ロゴスキーコイルの配置によって定義された前記電気システムの第２保護ゾーン内に配置されている第２回路要素に対して過電流保護を提供する段階と、
を有する請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記第１保護装置を使用し、前記第１保護ゾーン及び前記第２保護ゾーンを含む第３保護ゾーン内においてバックアップ保護を提供する段階を有する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記電気システム内の第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して、前記第３導電体を流れる第３電流を計測する段階と、
前記第３電流に対応する第３電流信号を出力する段階と、
前記電気システム内の第４導電体に沿って配置された第４ロゴスキーコイルを使用して、前記第４導電体を流れる第４電流を計測する段階と、
前記第４電流に対応する第４電流信号を出力する段階と、
前記第３電流信号及び前記第４電流信号を第２保護装置に提供する段階と、
を更に有する請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記第３導電体及び前記第４導電体は、前記電気システムの第２回路網単位内に含まれている請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記第３電流信号及び前記第４電流信号に基づいて、前記第２回路網単位に関連する障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記電気システムは、前記第１回路網単位を前記第２回路網単位に接続する接続バスを有しており、
前記接続バスは、前記第１ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間において、前記第２導電体と前記第４導電体に接続されている請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記第１保護装置から前記第２保護装置に前記第１電流信号及び前記第２電流信号を伝送する段階と、
前記第２保護装置から前記第１保護装置に前記第３電流信号と前記第４電流信号を伝送する段階と、
前記第１電流信号、前記第２電流信号、前記第３電流信号、及び前記第４電流信号に基づいて、前記接続バスと関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
第１接続を通じて、前記第３ロゴスキーコイルから前記第１保護装置に前記第３電流信号を伝送する段階と、
第２接続を通じて、前記第４ロゴスキーコイルから前記第１保護装置に前記第４電流信号を伝送する段階と、
前記第１保護装置において、前記第３電流信号及び前記第４電流信号に基づいて、前記第２回路網単位と関連する障害が存在することを判定する段階と、
を更に有する請求項２５記載の方法。
【請求項３１】
前記第３導電体に沿って配置された第３ロゴスキーコイルを使用して、前記電気システム内の第３導電体を流れる第３電流を計測する段階と、
前記第３電流に対応する第３電流信号を出力する段階と、
前記第１保護装置において前記第３電流信号を入力する段階と、
を更に有する請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
前記第１電流信号及び前記第３電流信号に基づいて、前記第１ロゴスキーコイルと前記第３ロゴスキーコイル間に障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記第３電流信号と前記第２電流信号に基づいて、前記第３ロゴスキーコイルと前記第２ロゴスキーコイル間に障害が存在することを判定する段階を更に有する請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
電気保護システムであって、
電流信号の第１ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第１ペアであって、前記電流信号の第１ペアは、前記電気システムの第１回路網単位に関連付けられている、ロゴスキーコイルの第１ペアと、
電流信号の第２ペアを生成するように動作可能なロゴスキーコイルの第２ペアであって、前記電流信号の第２ペアは、前記電気システムの第２回路網単位に関連付けられている、ロゴスキーコイルの第２ペアと、
前記第１回路網単位に関連付けられており、前記電流信号の第１ペア及び前記電流信号の第２ペアを受信して処理するように動作可能な第１保護装置と、
を有するシステム。
【請求項３５】
電気保護システムであって、
電気システムの一次フィーダと関連付けられており、前記一次フィーダ内の一次電流を検知するように動作可能な第１ロゴスキーコイルと、
前記第１ロゴスキーコイルから第１電流信号を受信するように動作可能な第１保護装置と、
それぞれが前記電気システムの対応する二次フィーダに関連付けられており、前記二次フィーダ内の対応する二次電流を検知するように動作可能な第２ロゴスキーコイルと、
それぞれが、関連する第２ロゴスキーコイルから第２電流信号を受信するように動作可能な第２保護装置と、
前記第１保護装置と前記第２保護装置間において、前記第１電流信号と前記第２電流信号を伝送するように動作可能な通信リンクと、
を有するシステム。
【請求項３６】
電気保護システムであって、
第１導電体に沿って配置され、前記第１導電体内の第１電流を計測して第１信号を出力するように動作可能な第１ロゴスキーコイルであって、前記第１導電体は、電気アーク炉（ＥＡＦ）システムの一部を構成している、第１ロゴスキーコイルと、
前記ＥＡＦシステム内に障害が存在することを判定する際に前記第１信号を使用するように動作可能な保護装置と、
を有するシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
保護システム１００の別の態様においては、例えば、第１保護ゾーン１０４及び第２保護ゾーン１１８の中の１つ又は両方に対するバックアップ保護ゾーンとして、第３保護ゾーン１２０を定義することができる。例えば、コイル１１０が誤動作して利用不能となった場合には、第１保護ゾーン１０４の差動保護と第２保護ゾーン１１８の過電流保護の両方が利用不能となる可能性があろう。この場合には、リレー１１６は、例えば、それぞれ、第１及び第２保護ゾーン１０４及び１１８内のすべての回路要素に対して（即ち、第３保護ゾーン１２０内のすべての回路要素に対して）バックアップ過電流保護を提供することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
同様に、第２フィーダリレー８３２は、第２フィーダ８０８に対してメイン保護を提供する。即ち、第２フィーダリレー８３２は、コイル８２８により、第２フィーダ８０８上の過電流を検知し、サーキットブレーカ８３４をトリップさせることにより、障害を解除する。更には、コイル８２８に対する直接接続を使用し、第１フィーダリレー８２４は、第２フィーダ８０８に対しても過電流検知バックアップ保護を提供する。具体的には、第１フィーダリレー８２４は、コイル８２８からの情報を監視し、第２フィーダリレー８３２が動作不能であると判定した場合に、第２フィーダ８０８上の障害を検出した際に、サーキットブレーカ８３４をトリップさせる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
図９は、変電所保護システム９００の回路図である。この図９においては、コイル８１８は、使用されていない。この結果、一次リレー８１４は、変圧器８２０及びバス８０４に対する一次保護を提供してはいるが、これらの保護は、この場合には、互いに独立したものにはなっていない。即ち、リレー８１４は、コイル８１６に基づいて、バス８０４の「上流」の電流に関するすべての情報を提供している。従って、コイル８１６が動作不能になると、変圧器８２０及びバス８０４の両方に対する保護に影響が及ぶことになろう。従って、この実装の場合には、結果的に、バス８０４の保護の冗長性が失われることにはなるが、必要なコイルの数が１つ減少しており、この結果、図８の保護システム８００と比べて、安価であり、且つ、設置及び設定が容易であろう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５０】
以上において明示的に説明していないその他の保護法を実装することも可能である。例えば、第３フィーダリレー８３６を使用し、第１フィーダリレー８２４に対するバックアップ保護を提供可能である。実際に、様々なリレーの中の１つ又は複数のものを使用し、残りのリレーの中の１つ又は複数のものに対するバックアップ保護を実質的に提供することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７４】
例えば、第１保護ゾーン１７０４は、コイル１３０６及び１３１２間のすべてのコンポーネント（例：変圧器１３１０）を含んでいる。第２保護ゾーン１７０６は、コイル１３１２とコイル１７０２間に配置されたすべてのコンポーネントを含んでいる（例：水冷リード１３１６）。そして、最後に、第３保護ゾーン１７０８は、コイル１３０６とコイル１７０２間に配置されたすべてのコンポーネントを含んでいる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
最後に、電流変圧器１８３０及び電流変圧器１８３２は、様々なコイルの計測結果を比較する対象となる電流計測値を生成する電流センサとして使用されている。これらの電流変圧器１８３２及び１８３０は、それぞれ、レコーダ１８１０のチャネル１及び５に接続されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８４】
図２０は、図１９に示されている波形の比較の第１のグラフである。具体的には、この図２０においては、第１波形２００２は、コイル１８１４に関連する波形を表しており、このコイルは、スイッチ１８１２に対する接続により、障害電流を直接的に計測するものである。第２波形２００４は、コイル１８０６及び１８０８と関連する（変圧器比によってスケーリングされた）波形間の差と関連する波形を表している。この第２波形２００４は、レコーダ１８１０のシールドされていないチャネルから到来する雑音信号を含んでいる。この雑音信号は、試験の前後において実質的に同一であり、従って、様々なコイルの中のいずれかと関連するなんらの影響をも受けなかった確率が高い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2005533474.tif 000026
【国際調査報告】
2005533474.tif 000027
2005533474.tif 000028
2005533474.tif 000029