(57)【要約】【課題】複数の導体の存在下で１つまたは複数の電圧感知デバイスの測定精度を高めるための校正方法を提供する。【解決手段】電圧感知デバイスを複数の導体のそれぞれの導体に動作可能に結合し、電圧感知デバイスを使用してそれぞれの導体の感知された電圧値を決定する。電圧感知デバイスのアンテナと複数の導体のうちの他の導体との間のクロスカップリングを表すクロスカップリング係数を有する校正行列を決定し、校正行列を使用してクロスカップリングの寄与をそれぞれの導体の感知された電圧値から差し引くことによりそれぞれの導体の補正電圧値を決定する。【選択図】図１
2015219235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体の存在下で１つまたは複数の電圧感知デバイスの測定精度を高めるための校正方法であって、
前記１つまたは複数の電圧感知デバイスのうちの少なくとも１つの電圧感知デバイスを前記複数の導体のそれぞれの導体に動作可能に結合するステップと、
前記少なくとも１つの電圧感知デバイスを使用して前記それぞれの導体の感知された電圧値を決定するステップと、
前記少なくとも１つの電圧感知デバイスのアンテナと前記複数の導体のうちの他の導体との間のクロスカップリングを表すクロスカップリング係数を含む校正行列を決定するステップと、
前記校正行列を使用して少なくとも部分的に前記クロスカップリングの寄与を前記それぞれの導体の前記感知された電圧値から差し引くことにより前記それぞれの導体の補正電圧値を決定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記複数の導体が、決定された幾何形状で配設される、請求項１記載の校正方法。
【請求項３】
前記電圧感知デバイスが、非接触電圧感知デバイスであり、前記非接触電圧感知デバイスが、
第１のインピーダンスを有する第１のインピーダンス素子であって、前記それぞれの導体に動作可能に結合されるように構成される第１のインピーダンス素子と、
前記第１のインピーダンス素子に動作可能に結合されたアンテナと、
第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子であって、部分的に前記アンテナによっておよび寄生インピーダンス素子によって形成され、前記寄生インピーダンス素子が、寄生インピーダンスを含む、第２のインピーダンス素子と、
前記第１のインピーダンス素子に結合され、前記それぞれの導体の前記感知された電圧値を決定するように構成された測定および通信回路とを備える、請求項１記載の校正方法。
【請求項４】
前記非接触電圧感知デバイスが、前記第１のインピーダンス素子の１つまたは複数の側面上に遮蔽をもたらすように構成された導電性素子をさらに備える、請求項３記載の校正方法。
【請求項５】
前記複数の導体のうちの前記他の導体が、それぞれの非接触電圧感知デバイスに動作可能に結合される、請求項３記載の校正方法。
【請求項６】
１つまたは複数のそれぞれの非接触電圧感知デバイスが、導電性遮蔽体を備える、請求項５記載の校正方法。
【請求項７】
多相電力線の１つまたは複数の電力線の個々の電圧値を決定するための方法であって、
それぞれの非接触電圧感知デバイスを前記多相電力線のうちの１つまたは複数の電力線に動作可能に結合するステップを備え、前記それぞれの非接触電圧感知デバイスの各々が、
第１のインピーダンスを有する第１のインピーダンス素子であって、前記１つまたは複数の電力線のそれぞれの電力線に動作可能に結合されるように構成される第１のインピーダンス素子と、
前記第１のインピーダンス素子に動作可能に結合されたアンテナと、
第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子であって、部分的に前記アンテナによっておよび寄生インピーダンス素子によって形成され、前記寄生インピーダンス素子が、寄生インピーダンスを含む、第２のインピーダンス素子と、
前記第１のインピーダンス素子に動作可能に結合された測定および通信回路と、
前記それぞれの非接触電圧感知デバイスを使用して前記多相電力線のうちの前記１つまたは複数の電力線の感知された電圧値を決定するステップと、
クロスカップリング係数を含む校正行列を決定するステップであって、前記クロスカップリング係数が、前記それぞれの非接触電圧感知デバイスと前記多相電力線のうちの他の電力線との間のクロスカップリングを表す、決定するステップと、
前記校正行列を使用して少なくとも部分的に前記クロスカップリングの寄与を前記感知された電圧値から差し引くことにより前記それぞれの電力線の前記個々の電圧値を決定するステップとを含む、方法。
【請求項８】
三相電力線における３つの電力線の前記個々の電圧値と前記感知された電圧値との関係が
【数１】
2015219235.tif 000007
で表され、
ＶL1、ＶL2およびＶL3が、前記３つの電力線の前記個々の電圧値であり、ＶZ1、ＶZ2およびＶZ3が、前記３つの電力線の前記感知された電圧値であり、［Ｌ］が行列である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記校正行列が
【数２】
2015219235.tif 000008
で表され、
［Ｍ］が前記校正行列である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記三相電力線のうちの第１の導体に結合された非接触電圧感知デバイスの感知された電圧値（ＶZ1）が、
【数３】
2015219235.tif 000009
で定義され、
Ｚ11が、前記第１のインピーダンスであり、Ｚ12、Ｚ13が、前記非接触電圧感知デバイスの前記アンテナと他の２つの電力線との間の寄生インピーダンスであり、Ｚp1が前記アンテナと基準面との間の寄生容量である、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記電力線の前記それぞれの非接触電圧感知デバイスの前記感知された電圧値を同期させる時間をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記多相電力線の各電力線が、それぞれの非接触電圧感知デバイスに動作可能に結合される、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの非接触電圧感知デバイスが、導電性遮蔽体を備える、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記校正行列を推定するために前記多相電力線に順次に電流を提供するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１５】
前記多相電力線のうちの他の電力線を基準電位に維持するステップをさらに含み、同時に、前記校正行列を推定するために前記多相電力線に順次に前記電流を提供する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
複数の導体と、
複数の非接触電圧感知デバイスであって、前記複数の非接触電圧感知デバイスの各非接触電圧感知デバイスが、前記複数の導体のそれぞれの導体に結合され、前記複数の非接触電圧感知デバイスのうちの１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスが、
第１のインピーダンスを有する第１のインピーダンス素子であって、前記それぞれの導体に動作可能に結合されるように構成される第１のインピーダンス素子と、
前記第１のインピーダンス素子に動作可能に結合されたアンテナと、
第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子であって、部分的に前記アンテナによっておよび寄生インピーダンス素子によって形成され、前記寄生インピーダンス素子が、寄生インピーダンスを含む、第２のインピーダンス素子と、
前記それぞれの導体の前記電圧値を測定するために前記第１のインピーダンス素子に結合された測定および通信回路と、
前記複数の非接触電圧感知デバイスのうちの１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスに動作可能に結合され、前記複数の導体の前記それぞれの導体の電圧値を決定するように構成された監視ユニットとを備える、複数の非接触電圧感知デバイスとを備える監視システム。
【請求項１７】
前記監視ユニットが、
１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスとそれぞれの１つまたは複数の隣接した導体との間のクロスカップリングを表すクロスカップリング係数を含む校正行列を決定し、
前記複数の導体のうちの前記導体の補正電圧値を得るために少なくとも部分的に前記クロスカップリングの寄与を感知された電圧値から差し引くように構成される、請求項１６記載の監視システム。
【請求項１８】
前記複数の導体が、相互に、決定された幾何形状で配設される、請求項１６記載の監視システム。
【請求項１９】
前記決定された幾何形状が、前記複数の導体のうちの２つ以上の導体の間の距離、前記複数の導体のうちの前記導体の相対配向、前記複数の導体のうちの前記導体の配置、前記複数の導体のうちの前記導体の断面、またはそれらの組合せを含む、請求項１８記載の監視システム。
【請求項２０】
前記複数の導体が、三相電力線を備え、前記三相電力線の各電力線が、それぞれの非接触電圧感知デバイスを備える、請求項１６記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は、電圧感知デバイスに関し、より詳しくは電圧感知デバイスのための校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力供給市場の規制撤廃により、電力提供業者間に競争の激化がもたらされている。現在では、企業および家庭でその電力ニーズを満たす電力提供業者を決めるとき、いくつかの異なる電力提供業者から自由に選べるのが比較的一般的になっている。これにより、供給の価格設定および品質を含む問題に関して異なる提供業者間に競争がもたらされている。さらに、電力供給業者は、それらの顧客に、より低価格の電力を供給する必要があることがある一方で、それらの顧客に対してそれでも同じまたは改善された品質の供給を確実にする。これらの目標を達成するために、電力供給業者は、配電網または配電システムの効率を向上させなければならない。さらに、規制撤廃により、ネットワーク損失および電力供給の中断は現状では不利を招いている。
【０００３】
典型的には、高度先進国でも、発電された全電力のおよそ１０％が配電網自体内で失われることが明らかになっている。例えば、配電網の「電力線」とも呼ばれる通電ケーブルを通じて伝送される電力の一部分は、伝送損失の結果失われることがある。配電網内の電力損失を表すこの数字は、発展途上国ではほぼ２５％にまで上昇する。この配電網における電力の損失は、未検出障害によることがある。さらに、これらの障害は、長期間にわたって未検出のままであることがある。さらに、これらの障害が検出されたときでも、広範囲の配電網にわたって障害を突き止めることは、通常困難である。配電網における電気特性の情報を正確に提供することにより（例えば、配電網を監視することにより）、電力提供業者は、配電網において失われる電力の量を大幅に低減することができ、発電の費用を相当に節減することができる。さらに、配電網を注意深く監視することにより、電力提供業者は、それらの顧客に対して不便さを最小限に抑えて配電網における障害を迅速に是正するのによりよい状況におり、それにより、それらの顧客に対して改善された品質の供給をもたらす。
【０００４】
高電圧配電システム内の通電ケーブルなど、通電ケーブル中の電流を測定するための様々なセンサが開発されている。例えば、通電ケーブル中の電流を測定するのに光電流センサが使用される。光電流センサは、一般に、ファラデー効果に基づく。光電流センサには、通電ケーブルを取り囲むバルクガラスまたは光ファイバケーブルを使用するものもある。光電流センサは非常にダイナミックレンジが広いが、しかし、光電流センサは、設置時に通電ケーブルを開にする必要があり、これは高価な手順になり得る。
【０００５】
配電網における電圧を測定するために使用される他の種類のセンサは、通電ケーブルの周りに配設される金属シェルを採用することができる。これらのセンサは、金属シェルを通電ケーブルと下部の接地との間の静電容量分圧器として使用する。他の要因の中で、特にシェルと通電ケーブルとの間の静電容量は、シェルと通電ケーブルとの間の距離による。したがって、金属シェルは、シェルと通電ケーブルとの間のギャップが限定されるので、通電ケーブルとシェル自体との間の静電容量が限定され得る。さらに、静電容量が限定されることにより、センサは測定回路など周囲の導体の変化によって影響され得る。さらに、シェルと通電ケーブルとの間の静電容量を増大させるためにシェルの面積を増大させると、典型的には、結果としてセンサの寄生容量が増大することになる。寄生容量が増大することにより、センサは周囲の導体の変動を比較的より起こしやすくなる。
【０００６】
さらに、電力線における電圧値を測定するように構成されたセンサの場合、その電圧測定には、電圧測定デバイスを電圧線におよび接地に物理的に接続することが伴う。この電圧測定デバイスと接地との間の物理的接続は、監視される値が、接地と電圧測定デバイスとの間に存在し得るいずれかの物体の存在によって望ましくない影響を受けないようにする必要がある。例を挙げると、通過する車両、樹木、動物または鳥、または接地および／もしくは電圧測定デバイスのごく近傍に意図的にまたは意図せずして配設された任意の他の物体は、結果として、電圧測定デバイスと接地との間に物理的接続がない場合、電圧測定デバイスの測定値に望ましくない変化を生じることがある。この電圧測定デバイスと接地との間で物理的接続を行うことにより、複雑な接地手順が必要になることに留意することができる。例えば、このような接地手順は、時間もかかり大きな労働力も要することであり、結果として、電圧測定デバイスを接地する費用が増大することになる。さらに、接地との物理的接続は、保守をし、定期的に点検することが必要であり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２１１７５１号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書の態様によれば、複数の導体の存在下で１つまたは複数の電圧感知デバイスの測定精度を高めるための校正方法が提供される。方法は、１つまたは複数の電圧感知デバイスのうちの少なくとも１つの電圧感知デバイスを複数の導体のそれぞれの導体に動作可能に結合するステップと、少なくとも１つの電圧感知デバイスを使用してそれぞれの導体の感知された電圧値を決定するステップとを含む。方法は、少なくとも１つの電圧感知デバイスのアンテナと複数の導体のうちの他の導体との間のクロスカップリングを表すクロスカップリング係数を有する校正行列を決定するステップと、校正行列を使用して少なくとも部分的にクロスカップリングの寄与をそれぞれの導体の感知された電圧値から差し引くことによりそれぞれの導体の補正電圧値を決定するステップとをさらに含む。
【０００９】
本明細書の別の態様によれば、多相電力線のうちの１つまたは複数の電力線の個々の電圧値を決定するための方法が提供される。方法は、それぞれの非接触電圧感知デバイスを多相電力線のうちの１つまたは複数の電力線に動作可能に結合するステップを含む。さらに、それぞれの非接触電圧感知デバイスの各々は、第１のインピーダンスを有する第１のインピーダンス素子であって、１つまたは複数の電力線のそれぞれの電力線に動作可能に結合されるように構成される第１のインピーダンス素子と、第１のインピーダンス素子に動作可能に結合されたアンテナと、第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子と、第１のインピーダンス素子に動作可能に結合された測定および通信回路とを含む。さらに、第２のインピーダンス素子は、部分的にアンテナによっておよび寄生インピーダンス素子によって形成され、その場合、寄生インピーダンス素子は寄生インピーダンスを含む。方法は、それぞれの非接触電圧感知デバイスを使用して多相電力線のうちの１つまたは複数の電力線の感知された電圧値を決定するステップをさらに含む。さらに、方法は、クロスカップリング係数を含む校正行列を決定するステップを含み、その場合、クロスカップリング係数は、それぞれの非接触電圧感知デバイスと多相電力線のうちの他の電力線との間のクロスカップリングを表す。また、方法は、校正行列を使用して少なくとも部分的にクロスカップリングの寄与を感知された電圧値から差し引くことによりそれぞれの電力線の個々の電圧値を決定するステップを含む。
【００１０】
本明細書のさらに別の態様によれば、複数の導体と、複数の非接触電圧感知デバイスと、監視ユニットとを有する監視システムが提供される。監視ユニットは、複数の非接触電圧感知デバイスのうちの１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスに動作可能に結合され、複数の導体のそれぞれの導体の電圧値を決定するように構成される。
【００１１】
本明細書のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面全体にわたって同じ文字は同じ部分を表す図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、よりよく理解されるようになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書の態様による、導電性ハウジングを有する例示的な非接触電圧感知デバイスの回路図である。
【図２】本明細書の態様による、導電性遮蔽体を有する例示的な非接触電圧感知デバイスの回路図である。
【図３】本明細書の態様による、アンテナを有する例示的な非接触電圧感知デバイスの回路図であり、その場合、アンテナの少なくとも一部分は、電気的に絶縁される。
【図４】本明細書の態様による、非接触電圧感知デバイスを採用した例示的な監視システムの回路図である。
【図５】本明細書の態様による、非接触電圧感知デバイスのそれぞれのアンテナと、非接触電圧感知デバイスの隣接した導体との間のクロスカップリングの回路図である。
【図６】本明細書の態様による、非接触電圧感知デバイスを設置し校正するための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書の実施形態は、複数の導体の存在下で１つまたは複数の電圧感知デバイスの感知能力を高めるための校正方法を提供する。通常、電流が導体を流れるあるいは導体が帯電しているとき、導体は電磁界を生じる。この導体の電磁界は、典型的には、導体の電気パラメータ（例えば、電圧および／または電流）に比例する。さらに、導体の近くに存在する１つまたは複数の導体からの電磁界は、電圧感知デバイスの感知された電圧値に不必要に影響を与えることがある。したがって、所与の導体の感知された電圧値は、少なくとも部分的に所与の導体の電圧値ならびに複数の導体のうちの他の導体の電圧値によって寄与される可能性がある。
【００１４】
電圧感知デバイスが上に取り付けられた導体の電磁界によって影響されることに加えて、近くに存在する導体の電磁界によって影響されるこの電圧感知デバイスの現象は、「クロスカップリング」と呼ぶことがある。さらに、導体の補正電圧値を得るために少なくとも部分的にクロスカップリングの影響を感知された電圧値から差し引く、またはクロスカップリングの影響を無効にすることが望ましいことであり得る。
【００１５】
ある実施形態においては、クロスカップリングは、電圧感知デバイスと、複数の導体のうちの別の導体との間で起き得る。具体的には、クロスカップリングは、他の導体の電磁界が当該導体の電圧感知デバイスに干渉するまたは相互作用するとき、その電圧感知デバイスと他の導体との間で起き得る。ある実施形態においては、電圧感知デバイスが非接触電圧感知デバイスである場合、複数の導体のうちの１つまたは複数の導体は、それぞれの１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスを採用することができる。さらに、これらの実施形態のいくつかにおいては、クロスカップリングは、複数の導体のそれぞれの導体の所与の非接触電圧感知デバイスと、複数の導体のうちの他の導体との間に存在し得る。これらの他の導体とは、隣接した導体と呼ぶことができる。非接触電圧感知デバイスと隣接した導体との間のこのクロスカップリングは、所与の非接触電圧感知デバイスの感知された電圧値に不必要に影響を与えることがある。したがって、それぞれの導体の電圧値を得るために、所与の非接触電圧感知デバイスの感知された電圧値から、少なくとも一部、クロスカップリングの影響を除去することが望ましい。有利には、このようにして得られた導体の電圧値は、導体の電圧値を相対的により正確に表す。
【００１６】
本明細書全体を通して、「導体」という用語は、電気伝導体を表す。本明細書では、「非接触」という用語は、非接触電圧感知デバイスと基準面と、および他の導体（例えば、多相伝送における他の伝送線）との間に直接の物理的接触が不在であることを表す。特定の例においては、本明細書の非接触電圧感知デバイスは、基準電位を得るために接地に直接物理的に結合しない可能性がある。いくつかの実施形態においては、基準面は、接地または中性導体であり得ることに留意することができる。しかし、いくつかの他の実施形態においては、基準面は、接地以外の任意の他の表面であり得るが、その場合、基準面は、「基準電位」と呼ばれる既知の電位を有する。
【００１７】
ある実施形態においては、校正方法は、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスの対応するアンテナと、複数の導体のうちの隣接した導体との間のクロスカップリングの影響を低減するために使用することができる。さらに、校正方法は、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスの感知能力または精度をさらに高めるために寄生インピーダンスの影響を低減するのに使用することができる。一例においては、複数の導体の各導体は、それぞれの非接触電圧感知デバイスに結合することができる。しかし、別の例においては、複数の導体のうちの１つまたは複数の導体は、非接触電圧感知デバイスに結合されない可能性がある。
【００１８】
一例においては、校正方法は、非接触電圧感知デバイスと多相電力線との間のクロスカップリングの影響を少なくとも一部低減するまたは無効にするのに使用することができる。特定の例においては、多相電力線は、三相配電線であり得る。さらに、多相電力線は、電力供給用配電網の一部であり得る。本明細書では、「配電線」、「伝送線」および「電力線」という用語は、本明細書全体を通して互換可能に使用することができる。
【００１９】
動作においては、電流が電力線を流れるとき電力線の周りに存在する電磁界は、電力線の周囲の環境に配設された電子構成要素に不必要に影響を与えることがある。したがって、多相電力線の場合、多相電力線の各電力線が１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスを採用したとき、各非接触電圧感知デバイスは、多相電力線のうちの他の電力線の電磁界によって影響されることがある。例を挙げると、三相電力線の場合、三相電力線の各々がそれぞれの非接触電圧感知デバイスを有するが、非接触電圧感知デバイスの各々によって測定された電圧値は、非接触電圧感知デバイスが電圧値を測定するために結合されているそれぞれの電力線からだけでなく、３つの電力線からの寄与を反映することがある。したがって、各電力線によって発生された電界の、電力線の補正電圧値の計算を促進するために隣接した電力線に動作可能に結合された電圧感知デバイスへの影響を測定することが望ましい。本明細書の方法は、既存のならびに将来の電圧感知デバイスに使用することができる。
【００２０】
ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、設置の容易さにより、好ましいとされ得る。例を挙げると、非接触電圧感知デバイスの場合、感知デバイスと接地との間には物理的接触を設ける必要がない。したがって、非接触電圧感知デバイスを取り付けることは、本質的に、電流を搬送するように構成された物体上に物理的に非接触電圧感知デバイスを結合することが伴う。例えば、導体が電力線である場合、非接触電圧感知デバイスは、電力線上に固定され得る。さらに、有利には、非接触電圧感知デバイスは、接地とセンサとの間の物理的対象の存在または不在によって影響されない。したがって、非接触電圧感知デバイスを使用することが望ましいことであり得る。さらに、非接触電圧感知デバイスは多相電力線のうちの単一の電力線に動作可能に結合されるので、したがって、非接触電圧感知デバイスは電力線の構造または配置に干渉しない。
【００２１】
ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、第１のインピーダンスを有する第１のインピーダンス素子と、第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子とを含むことができる。第１および第２のインピーダンスは、導体の電圧を測定するのに使用することができる。第１のインピーダンス素子の非限定例は、１つまたは複数の抵抗器、１つまたは複数のコンデンサ、１つまたは複数のインダクタ、あるいはそれらの組合せを含むことができる。一例においては、非接触電圧感知デバイスは、第１のインピーダンス素子としてコンデンサを含むことができる。動作においては、第１のインピーダンス素子は、導体の電圧など、電気パラメータを感知するように構成される。
【００２２】
さらに、非接触電圧感知デバイスは、第１のインピーダンス素子に動作可能に結合されたアンテナを含む。アンテナは寄生インピーダンス素子と連動して第２のインピーダンス素子を形成するように構成される。具体的には、第２のインピーダンス素子は、アンテナと寄生インピーダンス素子とによって形成され、その場合、寄生インピーダンス素子は、アンテナと基準面との間に形成される。「第２のインピーダンス」とも呼ばれる第２のインピーダンス素子のインピーダンスは、「寄生インピーダンス」とも呼ばれる寄生インピーダンス素子のインピーダンスとアンテナのインピーダンスとの組合せである。さらに、非接触電圧感知デバイスの設計により、いくつかの実施形態においては、アンテナのインピーダンスは、寄生インピーダンスに比較して無視してよい。これらの実施形態においては、第２のインピーダンスの値は、実質的に寄生インピーダンスの値と同様であり得る。したがって、第２のインピーダンスは、実質的にアンテナと基準面との間に現れる寄生インピーダンスであり得る。非限定例においては、寄生インピーダンスは、主として寄生容量を含むことができる。
【００２３】
さらに、ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、測定および通信回路を含み、その場合、測定および通信回路は、第１のインピーダンス素子の両端間で感知された電圧値に基づいて導体の電圧を測定するように構成される。さらに、ある実施形態においては、第１のインピーダンス素子は、第１のノードと第２のノードとの間に配設することができる。同様に、アンテナは、別の第１のノードと別の第２のノードとの間に配設することができる。さらに、第１のインピーダンス素子の第２のノードは、アンテナの第１のノードに動作可能に結合することができる。特定の例においては、第１のインピーダンス素子の第２のノードおよびアンテナの第１のノードは、第１のインピーダンス素子とアンテナとの共通のノードであり得る。動作においては、第１のインピーダンス素子の第１のノードは、導体の電位と同じ電位に維持することができる。第１のインピーダンス素子の第１のノードを導体の電位と同じ電位に維持することにより、導体に対応する電圧が第１のインピーダンス素子の両端間に現れることを可能にすることによって非接触電圧感知デバイスが導体の電圧を測定することが可能になる。さらに、アンテナの第２のノードは、導体の電圧と異なる電圧を生じるように構成することができる。アンテナの第２のノード上に現れる電圧は、寄生インピーダンス素子を流れる電流により生じさせることができる。したがって、非接触電圧感知デバイスの構造により、第１および第２のインピーダンス素子の組合せが導体と基準面との間の分圧器として働くことが可能になる。第１および第２のインピーダンス素子間のこの分圧により、電圧差を第１のインピーダンス素子の両端間に生じることができる。さらに、測定および通信回路は、第１のインピーダンス素子の両端間に現れるこの電圧差を測定するように構成することができる。いくつかの実施形態においては、測定および通信回路は、第１のインピーダンスと、第２のインピーダンスと、第１のインピーダンス素子の両端間に現れる電圧差との値に基づいて導体の電圧を測定するように構成することができる。
【００２４】
ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、第１のインピーダンス素子を通電電力線などの導体から発する電磁放射から遮蔽するように構成された導電性素子を含む。さらに、いくつかの実施形態においては、導電性素子は、導体の電圧と同じ電圧に維持することができる。
【００２５】
さらに、アンテナは、第１の部分と第２の部分とを有する導電体であり得ることに留意することができる。さらに、電気絶縁体をアンテナの第１の部分上に配設して、アンテナの導電体が導電性素子と電気的に短絡するのを防止することができる。さらに、アンテナの第２の部分は、電気絶縁体ならびに導電性素子の外側に配設することができる。電気絶縁体ならびに導電性素子の外側に配設されるアンテナの第２の部分は、基準面にさらすことができる。さらに、基準面と連動するアンテナの第２の部分は、第２のインピーダンスおよび／または寄生インピーダンスの形成に寄与することができる。ある実施形態においては、アンテナの第２の部分の寸法は、寄生インピーダンスに比較してアンテナインピーダンスの値を比較的より小さい値にするのを容易にするように選択することができる。アンテナの第２の部分は、アンテナの第２のノードとして働く。
【００２６】
ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、測定した電圧値を、限定はされないが、制御ユニット、監視ユニット、表示ユニット、またはそれらの組合せなど、決定された場所に通信するように構成することができる。さらに、非接触電圧監視デバイスは、測定および通信回路を使用して、測定した電圧値を通信するように構成することができる。有利には、非接触電圧感知デバイスは、限定はされないが電力線などの導体の電圧値を実時間監視することが可能になるように構成することができる。
【００２７】
有利には、非接触電圧感知デバイスの測定値は、意図的にまたは意図せずして非接触電圧感知デバイスと基準面との間に配設することができ、一方で非接触電圧感知デバイスが上に配設される電力線の電圧値を非接触電圧感知デバイスが感知し測定する、導電体または非導電体の存在または不在により望ましくない影響または悪影響を受けない。例を挙げると、非接触電圧感知デバイスによって測定される電力線の測定された電圧値は、限定はされないが、電力線の近傍の静止または移動車両など、導電体の存在により悪影響を受けない可能性がある。さらに、非接触電圧感知デバイスは、測定デバイスと接地との間で直接の物理的接続を必要とする従来の測定デバイスに比較して設置が比較的容易である。具体的には、非接触電圧感知デバイスは、接地に物理的にさらにそれ以上結合することが必要なく電力線上に取り付けられるように構成される。
【００２８】
さらに、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、監視システムに採用するように構成することができ、その場合、監視システムは、制御ユニットおよび／または監視ユニットを含むことができる。１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、導体の測定した電圧値を制御ユニットおよび／または監視ユニットに通信するように構成することができる。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、複数のデータ収集コミュニケータ（ＤＡＣ）を含むことができる。いくつかの実施形態において、ＤＡＣは、測定および通信回路の一部を形成することができる。ある実施形態において、電力線の電圧を表すデータは、ＤＡＣによって、移動通信用グローバルシステム（ＧＳＭ(登録商標））のリンクにわたって制御センタのコンピュータなどの制御ユニットに通信される。これは、データを制御ユニット、監視ユニット、または任意の他の制御センタのコンピュータもしくはデバイスに送る低価格で確実なやり方である。
【００２９】
さらに、いくつかの実施形態においては、監視システムは、配電網の一部を形成することができる。さらに、配電網は、１つまたは複数の監視システムを採用することができる。これらの実施形態のいくつかにおいては、配電網は、複数の電力線、複数の非接触電圧監視デバイス、および１つまたは複数の監視システムを採用することができる。さらに、複数の非接触電圧感知デバイスのうちの１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、１つまたは複数の監視システムに動作可能に結合することができる。一例においては、監視システムは、測定した電圧値を配電網内の制御ユニットに通信するように構成することができる。ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスは、コスト効率がよいやり方で広い地理的地域にわたって配電網の対応する電力線の電圧値を表す信号を提供するように構成することができる。一実施形態においては、複数のＤＡＣの各ＤＡＣは、それに関連した１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスを有し、したがって、電力線の電圧値を表す信号を非接触電圧感知デバイスから別の非接触電圧感知デバイスまたは同じもしくは他の監視システムの制御ユニットに伝送することができる。一例においては、１つのＤＡＣから制御ユニットに伝送される電気特性は、別のＤＡＣに伝送してから制御ユニットに転送することができる。複数のＤＡＣを有することにより、ＤＡＣまたは制御ユニットのいずれかにおいて処理を実行することができる。一例においては、信号はＤＡＣ内で増幅することができ、データの一時的格納をＤＡＣごとに実行することができる。
【００３０】
さらに、本明細書の非接触電圧感知デバイスは、異なるダイナミックレンジ、帯域幅および感度値に容易に適合可能であり得る。一実施形態においては、第１のインピーダンス素子は、非接触電圧感知デバイスを異なるダイナミックレンジ、帯域幅および感度値に適合するように変更することができる。例を挙げると、第１のインピーダンス素子がコンデンサである場合、より高い静電容量のコンデンサを使用してより狭い帯域幅を得ることができ、逆も同様である。一実施形態においては、第１のインピーダンス素子の第１の静電容量の値は、約１ｎＦ以上でよい。同じまたは異なる実施形態においては、第２のインピーダンス素子からの寄生容量の値は、約０．０１ｐＦ以下でよい。
【００３１】
図１は例示的な非接触電圧感知デバイス１００を示す。非接触電圧感知デバイス１００は、限定はされないが、基準面１２０に対して電力線１０２などの導体の電圧値を測定するように構成することができる。電力線１０２は、高電圧線、中電圧線、または任意の他の電力線または電流を搬送するように構成された任意の他の電気伝導体でよい。ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイス１００は、導電性ハウジング１０４の形で導電性要素を含む。導電性ハウジング１０４は、非接触電圧感知デバイス１００の１つまたは複数の構成部品を電力線１０２の電磁放射から遮蔽するように構成することができる。さらに、導電性ハウジング１０４は、非接触電圧感知デバイス１００の１つまたは複数の側面に遮蔽をもたらすことができる。いくつかの実施形態においては、導電性ハウジング１０４は、電力線１０２と同じ電圧に維持することができる。一実施形態においては、導電性ハウジング１０４は、導電性コネクタ１０６を使用して電力線１０２に分路することができる。導電性ハウジング１０４を電力線１０２と同じ電位に維持することにより、非接触電圧感知デバイス１００の電子構成部品の周りの電界の存在によって普通なら生じる干渉の減少を容易にすることができる。さらに、導電性ハウジング１０４を電力線１０２の電位と同じ電位に維持することにより、非接触電圧感知デバイス１００の測定の精度が高まる。
【００３２】
図示する実施形態においては、非接触電圧感知デバイス１００は、第１のノード１０７と第２のノード１０９との間に配設された第１のインピーダンス素子１０８をさらに含む。いくつかの実施形態においては、第１のインピーダンス素子１０８は、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、またはそれらの組合せを含むことができる。さらに、第１のインピーダンス素子１０８は、以下「第１のインピーダンス」と呼ばれるインピーダンスを有することができる。第１のインピーダンス素子１０８は、電力線１０２の少なくとも１つの電気パラメータを感知するように構成される。例を挙げると、第１のインピーダンス素子１０８の両端間に現れる電圧は、電力線１０２の感知された電気パラメータを表す。第１のインピーダンス素子１０８は、第１のノード１０７において電力線１０２に接続される。
【００３３】
さらに、第１のインピーダンス素子１０８は、第２のノード１０９においてアンテナ１１０に動作可能に結合される。第２のノード１０９は、第１のインピーダンス素子１０８とアンテナ１１０とで共有される共通のノードである。さらに、第１のインピーダンス素子１０８の両端間に現れる電圧は、電力線１０２と第２のノード１０９との間に存在する電圧差を表す。導電性ハウジング１０４が電力線１０２の電圧と同じ電圧に維持される実施形態においては、電力線１０２と第２のノード１０９との間の電圧差は、導電性ハウジング１０４と第２のノード１０９との電圧差と同じである。したがって、第１のインピーダンス素子１０８の両端間の電圧差は、ノード１１４と１１６との間に電圧計１１２などの電圧感知デバイスを配設することによって測定することができる。
【００３４】
さらに、アンテナ１１０は、第１の部分１３０と第２の部分１３１とを含む。アンテナ１１０の第１の部分１３０および第２の部分１３１は、物理的に異なる実体でない可能性があることに留意することができる。アンテナ１１０の第１の部分１３０は、電気絶縁体１２８を使用して導電性ハウジング１０４から絶縁されたアンテナ１１０の部分であり得る。さらに、アンテナ１１０の第２の部分１３１は、電気絶縁体１２８の外側に配設された部分であり得る。さらにアンテナ１１０の第２の部分１３１は、導電性ハウジング１０４の外側に配設することができる。さらに、アンテナ１１０の第２の部分１３１は、ノード１２４によって全体を表すことができる基準面１２０にさらすことができる。ある実施形態においては、アンテナ１１０のノード１２２は、アンテナ１１０の第２の部分１３１上に形成される。具体的には、アンテナ１１０は、アンテナ１１０の第１のノードであるノード１０９と、アンテナ１１０の第２のノードであるノード１２２との間に配設される。さらに、アンテナ１１０の第２の部分１３１は、電気絶縁体１２８の外側に露出される。
【００３５】
図示する実施形態においては、非接触電圧感知デバイス１００は、アンテナ１１０の少なくとも一部分によっておよび寄生インピーダンス１１８によって形成される第２のインピーダンス素子１３３を含む。具体的には、第２のインピーダンス素子１３３は、アンテナ１１０の第２の部分１３１と寄生インピーダンス素子１１８とによって形成される。さらに、寄生インピーダンス素子１１８は、アンテナ１１０と基準面１２０との間に配設される。具体的には、寄生インピーダンス素子１１８は、アンテナ１１０のノード１２２と基準面１２０を代表するノード１２４との間に存在する。第２のインピーダンス素子１３３のインピーダンス値は、第２のインピーダンスと呼ぶことができる。第２のインピーダンスは、寄生インピーダンスとアンテナのインピーダンスとの組合せであることに留意することができる。さらに、第２のインピーダンスは、アンテナのインピーダンスの値が寄生インピーダンスの値に比較して実質的により低いことがあるので、寄生インピーダンスと実質的に同様であり得ることに留意することができる。
【００３６】
さらに、基準面が接地である実施形態においては、寄生インピーダンスは、アンテナ１１０と接地との間の寄生容量と定義することができる。しかし、基準面１２０が接地と異なる表面である他の実施形態においては、寄生容量は、アンテナ１１０と基準電位との間のインピーダンスと定義することができ、その場合、基準電位は基準面１２０の電位である。
【００３７】
さらに、アンテナ１１０の少なくとも一部分が電気絶縁体１２８内に配設される実施形態においては、アンテナ１１０の外形サイズは重要ではない可能性があるが、しかし、電気絶縁体１２８の外側に配設されるアンテナの第２の部分１３１だけが寄生インピーダンスに寄与する可能性がある。いくつかの実施形態においては、第２の部分１３１の長さは、最大約１０ｃｍまでであり得る。したがって、第２の部分１３１の比較的小さな寸法を有するアンテナ１１０を提供して、寄生インピーダンス素子に比較的高い寄生インピーダンスを提供することが望ましいことであり得る。寄生インピーダンスが高いまたは寄生容量が低いことにより、非接触電圧感知デバイスは周囲の導体の変化により望ましくない影響を受けないことが可能になることに留意することができる。したがって、寄生インピーダンスが増大すると、非接触電圧感知デバイス１００が、非接触電圧感知デバイス１００と基準面１２０との間の物理的分離を依然として維持しながら周囲の導体における変動を比較的より起こさなくなる。さらに、いくつかの実施形態においては、アンテナ１１０は、ケーブル、ワイヤ、プレート、パターン形成された細長い構造物、インピーダンス素子、またはそれらの組合せでよい。一実施形態においては、アンテナ１１０は、集中インピーダンス素子を含むことができる。例を挙げると、アンテナ１１０は、集中コンデンサの第１の端子が電気絶縁体１２８内に配設され、集中コンデンサの第２の端子が基準面１２０にさらされる、集中コンデンサであり得る。
【００３８】
さらに、主として第１のインピーダンス素子１０８と基準面１２０との間のアンテナ１１０の存在により生じるインピーダンス分割動作のため、第１のインピーダンス素子１０８のノード１０７と１０９との間に電位差（Ｖ1）が現れ得ることに留意することができる。具体的には、アンテナ１１０の存在により、結果として、第２のインピーダンス素子１３３の形成となり、それにより、分割されたインピーダンスがもたらされる。アンテナインピーダンスが寄生インピーダンスに比較して無視できるものとし、第１のインピーダンス素子１０８がコンデンサである一例においては、アンテナ１１０により、結果として、寄生コンデンサが形成され得る。さらに、この例においては、第１のインピーダンス素子１０８またはコンデンサは、電力線１０２と基準面１２０との間の分圧器として働くことができる。
【００３９】
一実施形態においては、第２のインピーダンスは、第１のインピーダンスの値より少なくとも約５０倍高いことがあり得る。別の実施形態においては、第２のインピーダンスは、第１のインピーダンスの値より少なくとも約１００倍高いことがあり得る。さらに別の実施形態においては、第２のインピーダンスは、第１のインピーダンスの値より約１００〜１０，０００倍高い。いくつかの実施形態においては、第２のインピーダンスは、高い寄生インピーダンス、高いアンテナインピーダンス、または両方を有するので比較的高い値を有することができる。いくつかの他の実施形態においては、第２のインピーダンスは、高い寄生インピーダンスを有するので比較的高い値を有することができる。第１のインピーダンスの値は、第１のインピーダンス素子として使用されるデバイスの種類によって主として調整されるが、寄生インピーダンスは、アンテナ１１０のサイズによって主として調整される。さらに、アンテナインピーダンスの値は、アンテナ１１０を形成するのに使用されるインピーダンス素子によって調整することができる。第１のインピーダンスに比較的低い値を有するために、いくつかの実施形態においては、集中コンデンサを第１のインピーダンス素子１０８として使用することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態においては、電力線１０２における電圧は、第１のインピーダンスと、第２のインピーダンスと、第１のインピーダンス素子１０８の両端間の電圧差との値を使用して計算することができる。電力線の電圧は、式（１）によって表すことができる。
【００４１】
【数１】
2015219235.tif 000003
ここで、ＶLは基準面１２０に対する電力線１０２の電圧を表し、Ｖ0は第１のインピーダンス素子の両端間の電圧差を表し、Ｚ1は、第１のインピーダンス値を表し、Ｚ2は第２のインピーダンス値を表す。第１のインピーダンス素子１０８の両端間の電圧値は、電力線１０２の電圧によって調整することができるが、しかし、第２のインピーダンスの値は、アンテナインピーダンス、電気絶縁体１２８の外側に配設されたアンテナ１１０のサイズ、およびアンテナ１１０と基準面１２０との間の距離によって調整することができる。寄生インピーダンスの値の変動は最小限にすることが望ましい。アンテナ１１０のサイズが小さいことにより、寄生インピーダンスの値は比較的高い。したがって、有利には、電力線１０２の電圧（ＶL）の推定値の変動は最小限に抑えられる。したがって、非接触電圧感知デバイス１００と接地１２０との間に導体または他の物体が存在しても、電力線１０２における電圧値の測定には悪影響を与えない。
【００４２】
ある実施形態においては、電圧計１１２の出力は、測定および通信回路１３２に動作可能に結合することができる。いくつかの実施形態においては、測定および通信回路１３２は、プロセッサ１３４と、モニタ１３６と、ＤＡＣ１３８とを含むことができる。測定および通信回路１３２は、第１のインピーダンス素子１０８の両端間の電圧差を測定するように構成される。さらに、測定および通信回路１３２のプロセッサ１３４は、第１のインピーダンスの値と、第１のインピーダンス素子１０８の両端間に現れる電圧の値と、第２のインピーダンスの値とに基づいて電力線１０２の電圧値を決定するように構成される。さらに、電力線１０２の補正電圧の決定された値は、他の非接触電圧感知デバイス（図示せず）またはＤＡＣ１３８を使用する制御ユニットにワイヤレスで通信することができる。
【００４３】
また、プロセッサ１３４の機能は、限定はされないが、ルビー、ハイパーテキストプリプロセッサ（ＰＨＰ）、Ｐｅｒｌ、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｃ、Ｃ＋＋、またはＪａｖａ(登録商標）を含めて、様々なプログラミング言語で実施することができる。このようなコードは、データリポジトリチップ、ローカルまたは遠隔ハードディスク、光ディスク（すなわち、ＣＤまたはＤＶＤ）、半導体ドライブ、または格納されたコードを実行するためにプロセッサベースのシステムによってアクセスすることができる他の媒体など、１つまたは複数の有形の機械可読媒体上に格納するまたは格納するように適合させることができる。
【００４４】
一実施形態においては、測定および通信回路１３２は、高入力インピーダンス回路であり得る。測定および通信回路１３２は、電力線１０２の補正電圧値を決定するために第１のインピーダンスと寄生インピーダンスとの値を使用するように構成することができる。図示する実施形態においては、測定および通信回路１３２は、導電性ハウジング１０４内に配設することができる。しかし、本明細書に図示しない代替実施形態においては、測定および通信回路１３２は、導電性ハウジング１０４の外側に配設することができる。
【００４５】
測定および通信回路１３２は、制御ユニット（図示せず）、またはＤＡＣ１３８を使用する他の非接触電圧感知デバイスなど、他のデバイスに通信可能に結合される。一実施形態においては、制御ユニットは、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス１００から電力線１０２の電圧値を表すデータを受け取るように構成することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態においては、測定および通信回路１３２は、電力線１０２の決定された電圧値を制御ユニットに提供するように構成することができる。一実施形態においては、測定および通信回路１３２は、ＤＡＣ１３８または無線送信機／受信機を使用する制御ユニットと通信するように構成することができる。ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイス１００は、遠隔感知デバイスでよい。「遠隔感知デバイス」という用語は、監視ユニットおよび／または制御ユニットに対して遠隔の場所に配置されながら、監視ユニットおよび／または制御ユニットに通信可能に結合された感知デバイスを表すのに使用することができる。一実施形態においては、遠隔感知デバイスは、監視ユニットおよび／または制御ユニットにワイヤレスで結合することができる。
【００４７】
さらに、図示していないが、非接触電圧感知デバイス１００は、導電性ハウジング１０４の少なくとも一部分の周りに配設された保護カバーまたはケーシングを含むことができる。保護カバーは、限定はされないが、非導電性ポリマーまたは非導電性セラミックなど、非導電材料製でよい。さらに、一実施形態においては、保護カバーは、機械的強度および／または環境保護を非接触電圧感知デバイス１００に与えるように構成することができる。
【００４８】
図２は、図１の非接触電圧感知デバイス１００の代替実施形態を示す。図示する実施形態においては、非接触電圧感知デバイス２００は、電力線２０８に動作可能に結合され、電力線２０８の電圧を測定するように構成される。非接触電圧感知デバイス２００は、第１のインピーダンス素子２０２と、アンテナ２０４と、測定および通信回路２０６とを含む。非接触電圧感知デバイス２００は、電力線２０８上に取り付けるように構成することができる。さらに、非接触電圧感知デバイス２００は、導電性遮蔽体２１０の形で導電性素子を含むことができる。導電性遮蔽体２１０は、第１の部分、すなわち第１の導電性遮蔽体２１２と、第２の部分、すなわち第２の導電性遮蔽体２１４とを含む。導電性遮蔽体２１０の第１の導電性遮蔽体２１２は、第１のインピーダンス素子２０２と電力線２０８との間に配設される。したがって、第１の導電性遮蔽体２１２は、電力線２０８からの電磁放射から非接触電圧感知デバイス２００を遮蔽するように構成される。さらに、導電性遮蔽体２１０の第２の導電性遮蔽体２１４は、アンテナ２０４と基準面２１６との間に配設される。第２の導電性遮蔽体２１４は、基準面２１６と第１のインピーダンス素子２０２との間のいずれかの電気的干渉を防止するように構成される。さらに、第２の導電性遮蔽体２１４は、第２のインピーダンス素子２２５の形成を可能にするように構成することができる。具体的には、第２のインピーダンス素子２２５は、部分的にアンテナ２０４によっておよび寄生インピーダンス素子２１８によって形成することができる。さらに、寄生インピーダンス素子２１８は、アンテナ２０４と基準面２１６との間に配設することができる。
【００４９】
さらに、アンテナ２０４は、第１の部分２２０と、第２の部分２２４と、電気絶縁体２２２とを含む。アンテナ２０４の第１の部分２２０は、電気絶縁体２２２内に配設することができ、アンテナ２０４の第２の部分は、電気絶縁体２２２の外側に配設することができる。アンテナ２０４の第２の部分２２４は、第２の導電性遮蔽体２１４の基準面２１６と同じ側に配設することができる。基準面２１６と連動してアンテナ２０４の第２の部分２２４は、寄生インピーダンス素子２１８を形成することができる。
【００５０】
さらに第１の導電性遮蔽体２１２および第２の導電性遮蔽体２１４は、両方共、電力線２０８の電位と同じ電位に維持することができる。ある実施形態には図示していないが、導電性遮蔽体２１０は、第１の導電性遮蔽体２１２および第２の導電性遮蔽体２１４の一方だけを含むことができる。一例においては、導電性遮蔽体２１０は、第１の導電性遮蔽体２１２だけを含むことができる。
【００５１】
図３は、基準面３１２に対して導体３０２の電圧値を測定するように構成された非接触電圧感知デバイス３００を示す。非接触電圧感知デバイス３００は、コンデンサ３０４などの第１のインピーダンス素子と、アンテナ３０６と、測定および通信回路３０８とを含む。測定および通信回路３０８は、コンデンサ３０４と第２のインピーダンス素子３２０とによって感知された１つまたは複数の電気パラメータに基づいて電圧値を測定するように構成される。図示する実施形態においては、アンテナインピーダンスが実質的に寄生容量より低いものとする。したがって、寄生容量は、実質的に第２のインピーダンスと同様である。さらに、寄生容量は、アンテナ３０６と基準面３１２との間に形成された寄生コンデンサ３１０の両端間で感知することができる。図示する実施形態においては、コンデンサ３０４は、単一または集中コンデンサとして示されているが、しかし、代替実施形態においては、コンデンサ３０４の代わりに複数のコンデンサを使用することができる。これらの実施形態のいくつかにおいては、複数のコンデンサは、電気的に結合して、効果的に集中コンデンサを形成することができる。さらに、アンテナ３０６は、電気絶縁体３１６内に配設された一部分３１４と、電気絶縁体３１６の外側に配設された一部分３１８とを含むことができる。電気絶縁体３１６の外側に配設された一部分３１８は、基準面３１２と連動して寄生コンデンサ３１０を形成する。
【００５２】
図４は、本明細書の態様による、配電網に採用された監視システム４００の例示的な実施形態を示す。図示する実施形態においては、電力線４０８、４１０、および４１２は、共通の電柱に動作可能に結合して、より大きな配電網の一部を形成することができる。監視システム４００は、それぞれ、それらのそれぞれの電力線４０８、４１０、および４１２上に配設された３つの非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６を含む。非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、それらのそれぞれの電力線４０８、４１０および４１２上の電圧を個々に測定することができる。電圧値が測定されると、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、測定した電圧値を中央コンピュータなどの監視ユニット４１４に通信することができる。非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６が監視ユニット４１４と通信する場合には、監視ユニット４１４は、必要に応じ、データを制御ユニット４１６に伝送して、必要なステップを実施するように構成することができる。例を挙げると、１つまたは複数の電力線４０８、４１０および４１２の電圧値において変動または降下または上昇が監視された場合、対応する非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、監視ユニット４１４と通信して、データを制御ユニット４１６に伝送し、それによって是正措置を実施することができる。
【００５３】
ある実施形態においては、各非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、対応するプロセッサ（図４に示さず）を含むことができる。これらの実施形態のいくつかにおいては、対応するプロセッサは、互いに通信するように構成することができる。このようにして、測定した電圧の処理は、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の各々において実行することができ、それによって、制御ユニット４１６の計算オーバーヘッド要件が低減され、監視システム４００の効率がさらに高まることが可能になる。さらに、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の個々のプロセッサに加えて、監視システム４００は、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の１つまたは複数と監視ユニット４１４または制御ユニット４１６との間に配設されたプロセッサユニット（図４に示さず）を含むことができる。プロセッサユニットは、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６から受け取ったデータを、監視ユニット４１４または制御ユニット４１６に伝送する前に、処理するように構成することができる。あるいは、いくつかの他の実施形態においては、監視システム４００は、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６からの測定した電気信号を処理し、処理したデータを制御ユニット４１６に伝送するために、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の間に共通のプロセッサユニットを含むことができる。
【００５４】
いくつかの実施形態においては、監視ユニット４１４、制御ユニット４１６、または両方は、要求された情報を格納リポジトリ（図示せず）に格納するように構成することができる。一実施形態においては、格納リポジトリは、ハードディスクドライブ、フロッピー(登録商標）ディスクドライブ、コンパクトディスク読取り／書込み（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）ドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュドライブ、および／または半導体記憶デバイスなどのデバイスを含むことができる。
【００５５】
さらに、ある実施形態においては、監視システム４００は、表示ユニット４１８を含むことができる。いくつかの実施形態においては、表示ユニット４１８は、監視ユニット４１４または制御ユニット４１６の一部を形成することができる。ある実施形態においては、２つ以上の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６を電力線４０８、４１０および４１２の長さに沿って配設することができる。
【００５６】
非限定例においては、同じ電力線上に配設された任意の２つの隣接する非接触電圧感知デバイスの間の距離は、約１キロメートルであり得る。さらに、任意の２つの隣接して配設された非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の間の距離は、同じ電力線には同じでも異なっていてもよい。１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６からの電力線の電圧を表すデータは、そのデータを制御ユニット４１６に送る前に１つまたは複数の監視ユニット４１４によって測定および／または処理することができる。一実施形態においては、データはＤＡＣ（図示せず）を介して非接触電圧感知デバイスから１つまたは複数の監視ユニット４１４に伝送することができ、その場合、ＤＡＣは、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の一部を形成することができる。いくつかの実施形態においては、監視システム４００は、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６に対応する個々のＤＡＣユニットに加えてさらにＤＡＣユニットを含むことができる。これらの実施形態においては、ＤＡＣユニットは、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６から受け取ったデータにより計算を実行して、電力線４０８、４１０および４１２の、ならびに電力線４０８、４１０および４１２の長さに沿って、全体の状態を推定するように構成することができる。これらの実施形態のいくつかにおいては、ＤＡＣユニットは、個々のプロセッサまたは共通のプロセッサユニットの一部を形成して、電力線の電気特性を表すデータを処理してから、制御ユニット４１６に以降のデータを伝送することができる。このようにして、ＤＡＣの各々において計算を実行することができ、それによって個々の測定センサの構築を簡略化する助けになり得る。電力線４０８、４１０および４１２の線状態、ならびに線上の分岐および負荷の配分により、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の様々な組合せを電力線４０８、４１０および４１２上に採用することができる。
【００５７】
ある実施形態においては、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、それらが上に取り付けられている電力線から直接給電されるように構成することができる。さらに一実施形態においては、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６は、電力線の磁界から直接、動作電力を取り出すように構成することができる。
【００５８】
さらに、個々の非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６のＤＡＣは、制御ユニット４１６または監視ユニット４１４との直接通信リンク内にあってもなくてもよいことに留意することができる。さらに、任意の数の中継器ユニットまたは他の監視ユニットを使用して、制御ユニット４１６に向かう途中の、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６からの信号を中継することができる。
【００５９】
さらに、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の各々の位置は、例えば、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６を設置する間に標準全地球測位システム（ＧＰＳ）を使用して得ることができる。次いで、今度は、これを全部または部分的にその特定の非接触電圧感知デバイスのアドレスとして使用することができる。非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の位置は、サービス技術者を特定の非接触電圧感知デバイスに導くのに使用して、サービス技術者の障害の場所を決定する能力をさらに促進することができる。さらに、異なる電力線から得た測定値は、時刻同期させることができる。いくつかの実施形態においては、ＧＰＳ信号は、非接触電圧感知デバイス４０２、４０４および４０６の両端間の測定値を時刻同期させるのに使用することができる。
【００６０】
三相線の場合、非接触電圧感知デバイスは、三相線の１つまたは複数上に配設することができる。一実施形態例においては、非接触電圧感知デバイスによって感知された三相線からの電圧値は、複雑な算術を使用して合計することができる。ある実施形態においては、電力線上に障害状態が存在する場合、電力線の電流および電圧値を使用して、電力線上の障害の場所を決定することができる。いくつかの実施形態においては、本明細書の電圧センサは、電流センサに統合することができる。これらの実施形態においては、統合されたセンサを使用して、電流および電圧値の両方を用意し、それによって電力線上の障害の場所を決定することができる。
【００６１】
障害の場所または障害の状態が特定されると、いくつかの実施形態においては、限定はされないが、携帯電話、ポケットベルなどの移動通信デバイスを使用して修理要員に警告することができ、ＧＳＭ(登録商標）ネットワークによってなど、修理要員に警告する様々な他の方法を使用できることが理解されよう。
【００６２】
さらに、いくつかの実施形態においては、各非接触電圧感知デバイスは、基準面（例えば、接地）から電気的に絶縁することができ、したがって、電力線上に設置するのは比較的簡単であり得ることに留意することができる。測定機器をさらに追加することにより、架空電力線から様々な異なる測定をすることができる。
【００６３】
さらに、ある実施形態においては、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、それが上に取り付けられる電力線から直接給電されるように構成することができる。例を挙げると、１つまたは複数の非接触電圧感知デバイスは、電力線の磁界から直接、動作電力を取り出すように構成することができる。
【００６４】
ある実施形態においては、複数の導体は、決定された幾何形状で配設することができる。特定の実施形態においては、隣接した導体は、非接触電圧感知デバイスを有する複数の導体のうちのある導体に対して決定された幾何形状で配設することができる。決定された幾何形状の非限定例は、複数の導体のうちの２つ以上の導体の間の距離、導体の相対配向、導体の配置、導体の断面、またはそれらの組合せを含むことができる。一実施形態においては、複数の導体は、相互に並列に配設することができる。別の実施形態においては、三相電力線の３つの電力線の配置は、三角形であり得る（図５参照）。さらに、この実施形態においては、任意の２つの導体の間の距離は、任意の他の２つの導体の間の距離と同様であり得る。
【００６５】
さらに、非接触電圧感知デバイスと隣接した導体との間のクロスカップリングは、隣接した導体に対して、少なくとも一部、非接触電圧感知デバイスの相対的位置または幾何形状に依存することがある。さらに、非接触電圧感知デバイスと隣接した導体との間のクロスカップリングは、隣接した導体の非接触電圧感知デバイスの導電性遮蔽体に対して、少なくとも一部、非接触電圧感知デバイスの相対的位置または幾何形状に依存することがある。さらに、クロスカップリングは、アンテナの物理的寸法に依存することもある。例を挙げると、相対的に大きなサイズのアンテナを有するアンテナは、隣接した導体に対して相対的に高いクロスカップリングを示すことがある。具体的には、相対的に大きな第２の部分、すなわち、導電体の外側に配設された部分を有するアンテナは、隣接した導体に対して相対的に高いクロスカップリングを示すことがある。したがって、より大きな第２の部分を有するアンテナは、不必要に、より低い寄生インピーダンスまたは不必要に、より高い寄生容量を有することがある。
【００６６】
さらに、本明細書の上記に論じたように、動作においては、クロスカップリングの結果、所与の導体の特定の非接触電圧感知デバイスによって感知された電圧値は、それぞれの導体の補正電圧値を正確に表さない可能性がある。さらに、いくつかの実施形態においては、導体の補正電圧値と導体の感知された電圧値との関係を行列関係で表すことができる。
【００６７】
さらに、有利には、非接触電圧感知デバイスの設計により、第１のインピーダンスは、実質的により低い可能性があり、第２のインピーダンスまたは寄生インピーダンスは相対的により大きい可能性がある。基準面に対してこの相対的に大きな寄生インピーダンスは、周囲の小さなインピーダンスの変化によって相対的に動じないままであり得る。したがって、校正方法は、周囲の変化によって不必要に影響されない可能性がある。このような変化の非限定例は、複数の導体以外の導体の存在を含むことができる。さらに、ある実施形態においては、非接触電圧感知デバイスの感知された電圧値におけるクロスカップリング係数は、場所によって変動する周囲の状態にかかわらず実質的に一定であることに留意することができる。したがって、クロスカップリング係数が環境および周囲状態によって変動しないので、これらのクロスカップリング係数は、限定はされないが研究室の設定などの特定の設定に対して決定することができる。さらに、クロスカップリングの寄与を少なくとも一部、相互位相カップリング係数を使用して感知された電圧値から差し引くことができる。一実施形態においては、クロスカップリング係数は、非接触電圧感知デバイスからの感知された電圧値と導体の補正電圧との行列関係を使用して決定することができる。
【００６８】
図５は、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０、および５１２のアンテナ５０２、５０４および５０６と、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の隣接した導体との間のクロスカップリングの回路図５００を示す。具体的には、クロスカップリングは、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２のアンテナ５０２、５０４および５０６の第２の部分（すなわち、電気絶縁体の外側に配設された部分）と、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の隣接した導体との間で起き得る。図示する実施形態においては、参照番号５０８、５１０および５１２は、非接触電圧感知デバイスを表す。さらに、非接触電圧感知デバイス５０８は導体５３２に動作可能に結合され、非接触電圧感知デバイス５１０は導体５３４に動作可能に結合され、非接触電圧感知デバイス５１２は導体５３６に動作可能に結合される。図示する実施形態は、多相電力線配列を表し、その場合、導体５３２、５３４および５３６は、三相電力線配列の３つの電力線であり得る。ある実施形態においては、本明細書の校正方法を採用して、導体５３２、５３４および５３６の個々の電圧値を決定することができる。
【００６９】
さらに、非接触電圧感知デバイス５０８は、第１のインピーダンス素子５１４と、第２のインピーダンスを有する第２のインピーダンス素子（図５に示さず）と、アンテナ５０２とを含む。さらに、第１のインピーダンス素子５１４は、第１のインピーダンス（Ｚ11）を有する。さらに、第２のインピーダンス素子は、部分的にアンテナ５０２によっておよび寄生インピーダンスを有する寄生インピーダンス素子５１６によって形成される。本明細書の上記に論じたように、第２のインピーダンスは、実質的に寄生インピーダンス（Ｚp1）と同様である。同様に、非接触電圧感知デバイス５１０は、第１のインピーダンス素子５２０と、寄生インピーダンス素子５２２を有する第２のインピーダンス素子（図示せず）と、アンテナ５０４とを含む。さらに、第１のインピーダンス素子５２０は第１のインピーダンス（Ｚ22）を有し、寄生インピーダンス素子５２２は寄生インピーダンス（Ｚp2）を有する。同様に、非接触電圧感知デバイス５１２は、第１のインピーダンス素子５２４と、寄生インピーダンス素子５２６を有する第２のインピーダンス素子と、アンテナ５０６とを含む。さらに、第１のインピーダンス素子５２４は第１のインピーダンス（Ｚ33）を有し、寄生インピーダンス素子５２６は寄生インピーダンス（Ｚp3）を有する。さらに、本明細の上記に論じたように、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の第２のインピーダンスは、実質的にそれぞれの寄生インピーダンスと同様である。
【００７０】
さらに、図５の実施形態には示していないが、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の各々は、それぞれの導体５３２、５３４および５３６の電圧値を測定するように構成されたそれぞれの測定および通信回路をさらに含むことができる。一実施形態においては、それぞれの導体の電圧値は、第１のインピーダンスの値、第２のインピーダンスの値、および第１のインピーダンス素子の両端間に現れる電圧の値に基づいて測定することができる。さらに、基準面は参照番号５３０で表す。基準面５３０は、異なる非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２に対して同じでもまたは異なってもよい。一実施形態においては、基準面５３０は、接地であり得る。図示する実施形態においては、導体５３２、５３４および５３６は、三角形の配置で互いに並列に配設されることに留意することができる。さらに、導体５３２、５３４および５３６は、相互に同様の距離で配設される。さらに、他の実施形態においては、導体は、三角形の配置以外の他の幾何形状の配置で配設できることに留意することができる。
【００７１】
図示する実施形態において、破線５４０は、非接触電圧感知デバイス５０８のアンテナ５０２と、非接触電圧感知デバイス５０８の隣接した導体５３４との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５４２は、クロスカップリング５４０による寄生インピーダンス（Ｚ12）を表す。同様に、破線５４４は、非接触電圧感知デバイス５０８のアンテナ５０２と、非接触電圧感知デバイス５０８の隣接した導体５３６との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５４６は、クロスカップリング５４４による寄生インピーダンス（Ｚ13）を表す。
【００７２】
同様に、破線５４８は、非接触電圧感知デバイス５１０のアンテナ５０４と、非接触電圧感知デバイス５１０の隣接した導体５３２との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５５０は、クロスカップリング５４８による寄生インピーダンス（Ｚ21）を表す。同様に、破線５５２は、非接触電圧感知デバイス５１０のアンテナ５０４と、導体５３６との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５５４は、クロスカップリング５５２による寄生インピーダンス（Ｚ23）を表す。
【００７３】
さらに、破線５５６は、非接触電圧感知デバイス５１２のアンテナ５０６と、非接触電圧感知デバイス５１２の隣接した導体５３２との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５５８は、クロスカップリング５５６による寄生インピーダンス（Ｚ31）を表す。同様に、破線５６０は、非接触電圧感知デバイス５１２のアンテナ５０６と、導体５３４との間のクロスカップリングを表す。さらに、参照番号５６２は、クロスカップリング５６０による寄生インピーダンス（Ｚ32）を表す。
【００７４】
ある実施形態においては、導体５３２の電圧は、ＶL1で表すことができる。同様に、導体５３４の電圧は、ＶL2で表すことができ、導体５３６の電圧はＶL3で表すことができる。さらに、非接触電圧感知デバイス５０８の第１のインピーダンス素子５１４の両端間の電圧は、導体５３２の感知された電圧値であり、ＶZ1で表すことができる。さらに、非接触電圧感知デバイス５１０の第１のインピーダンス素子５２０の両端間の電圧は、導体５３４の感知された電圧値であり、ＶZ2で表すことができる。同様に、非接触電圧感知デバイス５１２の第１のインピーダンス素子５２４の両端間の電圧は、導体５３６の感知された電圧値であり、ＶZ3で表すことができる。
【００７５】
ある実施形態においては、ＶLXが配電線Ｘの電圧であり、ＶZXが配電線Ｘの電圧の測定されたまたは感知された電圧値であり、１、２および３が三相を表し、［Ｍ］が校正行列である場合、補正電力線電圧（ＶLX）と感知された電圧値（Ｖｚｘ）との関係は、行列関係（ＶLX＝［Ｍ］ＶZXまたはＶLX＝［Ｌ］-1ＶZX）で表すことができる。式（２）は、三相電力線の行列関係（すなわち、ＬＶLX＝Ｖｚｘ）を示す。さらに、校正行列［Ｍ］は、行列［Ｌ］の逆数である。
【００７６】
【数２】
2015219235.tif 000004
さらに、式（３）で表されるように、校正行列［Ｍ］は、行列［Ｌ］の逆数である。
【００７７】
【数３】
2015219235.tif 000005
さらに、個々の行列要素は、所与の非接触電圧感知デバイスのアンテナと、（１）隣接した導体と、および／または（２）隣接した導体の非接触電圧感知デバイスの導電性遮蔽体との間の寄生インピーダンスおよびクロスカップリング現象によって寄与されることに留意することができる。本明細書の上記に述べたように、クロスカップリングにより、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の第１のインピーダンス素子５１４、５２０および５２４の両端間に現れる電圧は、隣接した導体の電圧によって影響される。したがって、例を挙げると、非接触電圧感知デバイス５０８の第１のインピーダンス素子５１４の両端間に現れる電圧ＶZ1は、ＶZ1＝Ｌ11ＶL1＋Ｌ12ＶL2＋Ｌ13ＶL3の式の修正された形である式（４）で表すことができる。
【００７８】
本質的に１／Ｚ11の項は、第１のインピーダンスの逆数を表し、１／Ｚ12、１／Ｚ13または１／ＺP1に比べて相対的に大きい値を有することに留意することができる。したがって、一実施形態においては、ＶL1、ＶL2およびＶL3の係数の分母は、約１／Ｚ11に等しくなるように近似させることができる。
【００７９】
さらに、非接触電圧感知デバイス５０８によって感知された第１の導体５３２の感知された電圧値（ＶZ1）は、式（４）で表すことができる。
【００８０】
【数４】
2015219235.tif 000006
ここで、ＶL1の係数は、Ｌ11で表すことができ、ＶL2の係数はＬ12で表すことができ、ＶL3の係数はＬ13で表すことができる。係数Ｌ11の分母は、Ｚ11がＺp1、Ｚ12およびＺ13より相対的に小さいので、１／Ｚ11によって支配され得ることに留意することができる。
【００８１】
式（４）において、ＶL2およびＶL3の係数は、それぞれクロスカップリング係数Ｌ12およびＬ13を表す。理論上は、クロスカップリング係数Ｌ12およびＬ13をゼロとすることが望ましい。しかし、クロスカップリング現象により、クロスカップリング係数は非ゼロである。電圧ＶZ1を決定するために、非接触電圧感知デバイス５０８の第１のインピーダンス素子５１４の両端間において、既知の設定では、電流を順次に導体に提供することができる。したがって、第１のインピーダンス素子５１４の両端間の電圧ＶZ1を決定するとき、隣接した導体５３４および５３６における電流の流れは、約ゼロに維持することができる。したがって、式（２）におけるＶL2およびＶL3の項の値は、０に維持することができる。
【００８２】
さらに、典型的には、Ｚ12およびＺ13は、ＺP1より相対的に小さく、したがって、分子は、導体５３２、５３４および５３６による寄生インピーダンスによって支配される。したがって、校正行列は、Ｚp1の寄与が感知された電圧値において重要でないので、接地などの基準面に相対的により依存しなくなる。したがって、有利には、基準面の近くの導体を含めて物体が存在していてもまたは不在であっても、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２の感知された値は干渉されない。
【００８３】
同様に、非接触電圧感知デバイス５１０の第１のインピーダンス素子５２０の両端間に現れる感知された電圧値ＶZ2および非接触電圧感知デバイス５１２の第１のインピーダンス素子５２４の両端間に現れる感知された電圧値ＶZ3は、式（４）と同様の対応する式を使用して決定することができる。さらに、ＶZ2およびＶZ3の値を計算することができ、式（２）および（３）で表されるように校正行列を決定することができる。
【００８４】
ある実施形態においては、校正行列［Ｍ］の項は、非接触電圧感知デバイス５０８、５１０および５１２のアンテナおよび隣接した導体５３２、５３４および／または５３６ならびに隣接した導体の非接触電圧感知デバイスの導電性遮蔽体の相対的な空間的位置および幾何形状にも依存することがある。例を挙げると、相対的に大きなサイズを有するアンテナは、隣接した導体に対して相対的により高いクロスカップリングを有することがある。したがって、より大きなサイズを有するアンテナは、より低い寄生インピーダンスを有することがある。さらに、非接触電圧感知デバイスおよび隣接した導体の相対的な幾何形状に行列の項が依存することにより、行列の項の１つまたは複数は、現場および研究室において幾何形状および空間関係が相対的に同様である場合、研究室ならびに現場において同じであり得る。したがって、非接触電圧感知デバイスが現場で採用されたとき、校正行列は、研究室においてあらかじめ測定しておくことができる。
【００８５】
ある実施形態においては、校正行列は、時々修正することができる。例を挙げると、校正行列は、導体の電圧を測定する同様の手順をもう一度現場で実施することにより、保守期間後に修正することができる。したがって、非接触電圧感知デバイスは、導体の電圧の正確なおよびクロスカップリングの測定をそれらの相に加えて提供することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態においては、ＶL1、ＶL2およびＶL3の値は、研究室の設定など、既知の設定で測定することができ、その場合、ＶL1、ＶL2およびＶL3の既知の値を採用することができる。さらに、いくつかの実施形態においては、導体は、校正行列における様々なクロスカップリング係数の値を推定するために、異なる時間に順次給電することができる。さらに、これらの実施形態のいくつかにおいては、所与の導体が給電されるとき、他の導体は基準電位に維持することができる。さらに、ＶL1、ＶL2およびＶL3の値は、研究室の設定以外で相と振幅との両方において確実に再現することができる。
【００８７】
ある実施形態においては、本明細書の校正方法は、限定はされないが、圧電素子内で発生された機械的応力などの、限定はされないが、電界の他のパラメータまたは電界の他の効果などの他の現場で使用することができる。さらに、同様の方法を、接地に対して感知された、感知された漏れ電流値に使用することができる。
【００８８】
図６は、複数の導体のうちの１つまたは複数の導体の個々の電圧値を決定するための例示的な方法のフローチャート６００である。ステップ６０２では、方法は、１つまたは複数の電圧感知デバイスのうちの少なくとも１つの電圧感知デバイスを複数の導体のそれぞれの導体に動作可能に結合するステップを含む。ステップ６０４では、方法は、少なくとも１つの電圧感知デバイスを使用して、感知された電圧値を決定するステップを含み、その場合、感知された電圧値は、少なくとも部分的に、複数の導体のそれぞれの導体の電圧値および他の導体の電圧値によって寄与される。さらに、ステップ６０６では、方法は、少なくとも１つの電圧感知デバイスのアンテナと他の導体との間のクロスカップリングを表すクロスカップリング係数を含む校正行列を決定するステップを含む。一例においては、非接触電圧感知デバイスは、研究室の設定において導体に動作可能に結合することができ、式（２）で表す校正行列などの校正行列を研究室の設定で非接触電圧感知デバイス用に決定することができる。一例においては、校正行列は、電圧感知デバイスへの各隣接したセンサからのクロスカップリングの影響を決定するために導体に順次給電することにより提供することができる。一実施形態においては、既知の精度をもつ個々の電圧感知デバイスを使用して校正行列を計算することができる。一例においては、既知の精度は、非接触電圧感知デバイスの所望の精度より高いことがある。
【００８９】
一実施形態においては、３つ以上の独立した電圧の組を、３つ以上の異なる時間的事例において３つの電力線に提供することができ、式（２）、（３）および（４）を使用してそれぞれの行列［Ｍ］を計算することができる。さらに、ステップ６０８では、方法は、校正行列を使用して少なくとも部分的にクロスカップリングの寄与を感知された電圧値から差し引くことによってそれぞれの導体の電圧値を決定するステップを含む。
【００９０】
任意選択で、方法は、それぞれの導体の感知された電圧値を同期させる時間を含むこともできる。いくつかの実施形態においては、非接触電圧感知デバイスの両端間の感知された電圧値を同期させる時間用にＧＰＳ信号を使用することができる。さらに、ある実施形態においては、校正行列を測定の精度向上のためにさらに改良することができる。例を挙げると、校正行列の補正係数は、第１の校正後に得た補正値および感知された値を使用して決定することができる。
【００９１】
有利には、本明細書のシステムおよび方法は、相対的により正確な電圧値を提供し、それによって提供側の感知能力を高めて、配電網の監視を促進するように構成される。
【００９２】
本開示のある特徴だけを本明細書に図示し説明してきたが、当業者には多くの修正および変更が思いつくことであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正および変更をすべて本開示の真の精神に含まれるものとして包含することが意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００９３】
１００  非接触電圧感知デバイス
１０２  電力線
１０４  導電性ハウジング
１０６  導電性コネクタ
１０７  第１のノード
１０８  第１のインピーダンス素子
１０９  第２のノード
１１０  アンテナ
１１２  電圧計
１１４  ノード
１１６  ノード
１１８  寄生インピーダンス素子
１２０  基準面
１２２  ノード
１２４  ノード
１２８  電気絶縁体
１３０  第１の部分
１３１  第２の部分
１３２  測定および通信回路
１３３  第２のインピーダンス素子
１３４  プロセッサ
１３６  モニタ
１３８  ＤＡＣ
２００  非接触電圧感知デバイス
２０２  第１のインピーダンス素子
２０４  アンテナ
２０６  測定および通信回路
２０８  電力線
２１０  導電性遮蔽体
２１２  第１の部分、第１の導電性遮蔽体
２１４  第２の部分、第２の導電性遮蔽体
２１６  基準面
２１８  寄生インピーダンス素子
２２０  第１の部分
２２２  電気絶縁体
２２４  第２の部分
２２５  第２のインピーダンス素子
３００  非接触電圧感知デバイス
３０２  導体
３０４  コンデンサ
３０６  アンテナ
３０８  測定および通信回路
３１０  寄生コンデンサ
３１２  基準面
３１４  一部分
３１６  電気絶縁体
３１８  一部分
３２０  第２のインピーダンス素子
４００  監視システム
４０２、４０４、４０６  非接触電圧感知デバイス
４０８、４１０、４１２  電力線
４１４  監視ユニット
４１６  制御ユニット
４１８  表示ユニット
５００  回路図
５０２、５０４、５０６  アンテナ
５０８、５１０、５１２  非接触電圧感知デバイス
５１４  第１のインピーダンス素子
５１６  寄生インピーダンス素子
５２０  第１のインピーダンス素子
５２２  寄生インピーダンス素子
５２４  第１のインピーダンス素子
５２６  寄生インピーダンス素子
５３０  基準面
５３２、５３４、５３６  導体
５４０  クロスカップリング
５４２  寄生インピーダンス
５４４  クロスカップリング
５４６  寄生インピーダンス
５４８  クロスカップリング
５５０  寄生インピーダンス
５５２  クロスカップリング
５５４  寄生インピーダンス
５５６  クロスカップリング
５５８  寄生インピーダンス
５６０  クロスカップリング
５６２  寄生インピーダンス
【図１】
2015219235.tif 000010
【図２】
2015219235.tif 000011
【図３】
2015219235.tif 000012
【図４】
2015219235.tif 000013
【図５】
2015219235.tif 000014
【図６】
2015219235.tif 000015
【外国語明細書】
2015219235000001.pdf