(57)【要約】本発明は、電力供給網における地絡事故を検出するための監視システムに関し、本システムは、いくつかの監視位置に取り付けられた複数の監視装置を有し、監視装置のそれぞれが、電力の高調波のレベルを検出するための検出器を備えている。高調波のレベルは、好ましくは、所定の周波数範囲において検出される。監視装置が、高調波基準値を保持するためのメモリ装置をさらに備え、また、高調波のレベルを基準レベルと比較するためのプロセッサをさらに備えている。さらに監視装置は、高調波のレベルが指定の時間期間にわたって基準レベルを上回る場合に警報を送信するための通信装置を備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給網における地絡事故を検出するための監視システムであって、
いくつかの監視位置に取り付けられた複数の監視装置を有しており、
前記監視装置の各々は、前記電力の高調波のレベルを検出するための検出器を備えており、該高調波のレベルは所定の周波数範囲において検出され、
前記監視装置は、更に、高調波基準値を保持するためのメモリ装置を備え、更にまた前記監視装置は、前記高調波のレベルと前記基準レベルとを比較するためのプロセッサを備えるとともに、前記高調波のレベルが所定の時間期間にわたって前記基準レベルを上回る場合に警報を送信するための通信装置を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記指定の時間期間が１または２サイクルである請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサは、高調波の絶対的な量および／または高調波の相対的な増加を計算する請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記監視装置は、前記電力供給網の負荷状態の変化によって引き起こされる高調波の変動に合わせて前記基準値を連続的または定期的に適合させるためのソフトウェアをさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
複数の監視装置が、多相の電力供給システムの複数の相を監視するために、前記監視位置のそれぞれに配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは前記警報を受信するサーバを更に有しており、該サーバは、前記警報および該監視位置に関する情報に基づいて監視位置から事故の方向を割り出す請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記監視位置は変電所であり、該変電所は、電力入力ケーブルの電力を第１の電圧レベルから該第１の電圧レベルよりも低い第２の電圧レベルへと変換するための変圧器に電気的に接続された電力入力ケーブルを備えるか、又は、前記監視位置が、前記電力供給網の線が分岐する分岐点である請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記検出器が、前記変圧器の一次側および／または前記変圧器の二次側に配置された請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
電力供給網における地絡事故を検出するための方法であって、
電力供給ケーブルを流れる電流の高調波レベルを検出する検出装置であって、外部のユニットとの通信のための通信ユニットを備えている検出装置を設け、
前記高調波レベルの基準値を設定し、
前記検出された高調波レベルをと前記基準値とを比較し、
前記検出された高調波レベルが前記基準値よりも高い場合に、前記通信ユニットを介して警報信号を送信する工程を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記検出装置は、ファラデー効果を使用することによって前記高調波を検出するための光センサを備えている請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記検出および比較が各周期において指定の回数だけ実行される請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記高調波は第１の時間期間および第２の時間期間にわたって測定され、前記第１の時間期間が前記第２の時間期間よりも長い請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の時間期間が１秒よりも短く、１０〜８００ミリ秒、更には５０〜５００ミリ秒、更には１００ミリ秒であり、前記第２の時間期間が１分よりも長く、１〜２０分、更には５〜１５分、更には５分である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の期間における前記高調波レベルと前記第２の期間における前記高調波レベルとの比が前記基準値を上回る場合に前記警報が送信される請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
マスタ・ユニットと電力供給網を監視している複数の監視ユニットとの間の通信方法であって、
前記マスタ・ユニットは、前記複数の監視ユニットとの通信のために有線または無線のネットワークに接続された通信ユニットを有しており、
前記監視ユニットの各々が、前記マスタ・ユニットとの間でデータ・メッセージの送信および受信のために、前記ネットワークへの有線または無線接続された送信機および受信器を有するとともに、１つのメッセージを保持するためのメモリ・ユニットを有し、
前記方法は、
前記マスタ・ユニットが、特定の監視ユニットまたは複数の監視ユニットあるいは前記監視ユニットの全てにメッセージを送信し、
前記特定の監視ユニットまたは前記複数の監視ユニットあるいは前記監視ユニットの全てが前記メッセージを受信し、前記メモリ・ユニットが空である場合には、当該監視ユニットは前記受信したメッセージを保持し、又は、先に受信されたメッセージが前記メモリ・ユニットに保持されている場合には、前記メモリ・ユニットは前記受信したメッセージを放棄することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記監視ユニットが、前記メモリ・ユニットに保持されたメッセージへの応答を送信する工程をを更に有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記マスタ・ユニットが、前記送信したメッセージへの応答が所定の時間期間内に受信されたか否かを監視する請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
応答が前記所定の時間期間内に受信されない場合には、前記マスタ・ユニットが前記メッセージを再送信する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記監視ユニットによって送信される前記応答が、電圧レベルおよび／または相情報および／または故障状態および／または設定および／または通知を含んでいる請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ネットワークは、ＧＳＭネットワーク、３Ｇネットワーク、ＷＬＡＮネットワーク、ＰＳＴＮ、または他の任意の通信ネットワークである請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記メッセージが、ショート‐メッセージ‐サービス・フォーマット、または任意のテキスト・フォーマット、あるいは任意のバイナリ・フォーマットである請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
第１の側の電圧が第２の側の電圧よりも高い変圧器の前記第２の側の電流を測定することによって該変圧器の前記第１の側の状態を監視および／または判定するためのシステムであって、
光送信器および光受信器が、電界を検出するためのセンサを有している光経路によって接続され、前記センサが前記変圧器の前記第２の側のケーブルに配置された構成の光学ユニットと、
変圧比および／または変圧器ベクトル群および／または変圧器負荷を含む変圧器関連の情報を保持するためのメモリ・ユニットと、
前記光送信器から前記光経路を通って前記光受信器で受信される光パワーの伝達に基づき、前記ケーブルの電流を測定するためのプロセッサ・ユニットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２３】
前記プロセッサが、前記光パワーの伝達および前記変圧器関連の情報に基づき、前記変圧器の前記第１の側の電圧状態を更に計算する請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記変圧器の前記第１の側の前記電流および／または前記電圧の状態を表わしているデータを出力するための出力ユニットを更に有している請求項２２または２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムが請求項１〜２１のいずれか一項に記載の前記監視ユニットである請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光の検出を備えるファラデー光電流センサに関し、更に、ファラデー光電流センサを備える電流センサ・システムを較正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力業界には、電力の急変および大電流パルスの測定に関して変電所を監視するという必要性がある。これらの目的に対して、ファラデー効果電流センサは、いくつかの利点を有している。ファラデー効果電流センサは、誘電体から構成することができ、大きな電磁干渉の存在下での大電流の測定において非常に重要である。ファラデー効果電流センサには、電流によって生成される磁場に応答してファラデー効果を呈する材料で形成された１本または複数本の光ファイバからなるコイルを使用することができる。米国特許第４，８９４，６０８号、米国特許第５，０５１，５７７号、米国特許第５，４８６，７５４号、米国特許第５，８１１，９６４号、および米国特許第６，０４３，６４８号など、いくつかの先行技術の特許文献には、ファラデー光電流センサが記載されており、これらはすべて、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【０００３】
ファラデー効果電流センサにおいては、偏光している入射光の偏光面が回転され、この回転は、測定対象の電流によって生み出される磁界の関数である。
【０００４】
測定対象の電流を、当該光学式センサの出力における光の偏光面の回転の角度を測定することによって割り出すことができる。光は、ガラス棒を通過するときに回転される。回転の角度は、式
【数１】
2008521374.tif 000002
によって表現することができ、ここで、βは回転の角度であり、ｄは検出素子の長さであり、Ｖはガラス棒の材料定数であってベルデ定数と呼ばれ、Ｂはベクトルとして表現された磁界である。ベルデ定数は、温度および波長の両者について依存性を有する。
【０００５】
ファラデー効果電流センサにおいては、光源が光を生成し、その光が、磁気‐光学感受性材料を通過して移動する前に、偏光フィルタを通過し、あるいは他の方法で偏光される。偏光した入射光が回転され、この回転は、測定対象の電流によって生成される磁界の関数である。測定対象の電流を、ファラデー光電流センサの出力における光の偏光面の回転の角度を測定することによって割り出すことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光源および検出器を備えてなる光ファイバ電流センサは、何よりもまず、検出回路における光学的ノイズ、光源における電気的ノイズ、近傍のインダクタおよびシステムからの磁界の干渉、センサの取り付けおよび設定、導体（コンダクタ）の形状および直径、センサの製造公差、ベルデ定数に対する温度効果、光源および検出器に対する温度効果、ならびに製品寿命にわたる光源および検出器の劣化の影響を受けやすい。
【０００７】
測定対象の電流の割り出しは、いくつかの誤差の原因に左右される。光学系または電気回路に基づくあらゆるシステムは、光学的ノイズや電磁源からの干渉など、ノイズおよび他の信号劣化の影響を受けやすい。光源、光検出ユニット、および光ファイバなどの光学的経路を有するシステムは、レンズや光ファイバなどの光学的経路または装置を形成するために使用されている材料中の欠陥によって引き起こされる光学的減衰によって、感度が喪失される可能性がある。光源および光検出回路は、電気的ノイズあるいは近傍のインダクタまたはシステムからの磁界の干渉を受け、あるいはシステムが電源の変動によって引き起こされるノイズを受け得る。更に、温度などの環境条件が、ベルデ定数などの材料の特性に影響し、光源および光検出回路において生じるノイズにも影響する。さらに、すべての電気部品および光源ならびに光検出素子は、経時劣化の問題を抱えている。以上述べたすべての要因が、システムによって実行される測定の正確さを低下させる原因となっている。
【０００８】
ファラデー光電流センサの使用による変電所の測定および監視の開始に先立つ較正は、導体中の電流のより正確な測定をもたらすものと考えられる。さらに、正確な測定は、一定の量の光を出力する安定した光源を備えることに依存し、あるいは光源からの光の強度の変化ならびに温度変化によって生じる光強度の変化を割り出すことに依存する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
変電所を監視するためのシステムを、複数の変電所を監視する１つ以上のコンピュータへと収集したデータを伝送するためのデータ収集／データ伝送ユニットに適合させることができる。これらの通信ユニットは、無線の接続またはＰＯＴＳ／ＰＳＴＮネットワークなどの固定の接続によって構成できる。個々の変電所内に取り付けられた測定システムから中央のコンピュータまでの通信は、平均負荷、電流ピーク、高電圧電流線の実際の電流、エネルギの方向、最大電流、実際の電圧、および周温についての情報、ならびに前記情報のすべてについての時刻スタンプを含むことができる。さらに、測定システムは、ピーク電流が所与の最大しきい値を超え、あるいは最小しきい値を下回る状況、電圧が最大しきい値を上回り、あるいは最小しきい値を下回る状況、または周囲の温度が範囲を外れているなどの他の情報など、いずれも変電所における何らかの故障または障害を知らせている状況について、電力会社の運転員に警報を伝えるための警報機能を備えることができる。
【００１０】
さらに、通信ユニットは、運転員に例えばピーク電流のレベル、電圧ドロップアウト・レベル、タイムアウト値、および警報オプションの決定など、システムを設定する能力を与え、遠方からシステムの設定を実行する機会を提供する。
【００１１】
また、以上概括したシステムは、風車あるいは石炭火力発電所または原子力発電所などの産業においても使用することができ、変電所における使用に限られるものではない。
【００１２】
さらに本発明は、導電体中の高電圧電流を測定する方法であって、
ＬＥＤベースの光源または白熱光源である光源を設けるステップと、
第１の光ファイバであり、前記光源から放射された光を案内する第１の光経路を設けるステップと、
第１の開放端および前記第１の開放端と反対側の第２の開放端を定めているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第１の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、前記第１の光ファイバを受け入れるように適合された開口をさらに有している第１のシーリング手段と、
前記第１の光ファイバを固定するための第１の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第１の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第１の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第１の光学レンズと、
前記第１の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第１の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第１の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第２の偏光フィルタと、
前記第２の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第２の固定手段を受け入れるように適合されている第２の光学レンズと、
前記第２の光学レンズに受け入れられ、第２の光ファイバを固定するための第２の固定手段と、
第２の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第２の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第２の端部を密封するための第２のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第１および第２の端部へと固定されるように適合され、それぞれ前記第１および第２の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第１および第２の蓋と
を有しており、前記第１の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置を設けるステップと、
前記第２の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第２の光経路を設けるステップと、
前記第２の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段を設けるステップと、
前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段を設けるステップと、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムを設けるステップと、
第１の通信手段を設けるステップと
を有する方法に関する。
【００１３】
較正は、例えば消耗または損傷した構成部品によって引き起こされる信号劣化を除くために実行でき、さらに他の電気ケーブルなどの他の電界放射源からの干渉も補償できる。
【００１４】
センサが、複数の導電ケーブルのうちの特定の電気ケーブルに配置される場合、当該システムは、前記複数の導電ケーブルのうちの残りの部分および／または他の導電体からの影響を除くために較正を実行することができる。
【００１５】
較正は、当該システムが最初に設置されるときに実行され、したがって装置または構成部品の劣化を補償することができる。
【００１６】
さらに本発明は、導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムを較正する方法であって、
高電圧電流を伝える導電体を設けるステップと、
光源を設けるステップと、
前記光源が接続された第１の端部および反対側の第２の端部を定めており、前記光源の放射する光が進入する第１の光経路を設けるステップと、
第１の端部および反対側の第２の端部を定めており、該第１の端部が前記第１の光経路の前記第２の端部に接続されており、前記第１の光経路からの前記光を受信するファラデー電流測定装置を設けるステップと、
第１の端部および反対側の第２の端部を定めており、該第１の端部が前記ファラデー電流測定装置の前記第２の端部に接続されている第２の光経路を設けるステップと、
前記第２の光経路の前記第２の端部に接続され、前記光を電気信号に変換するための光検出手段を設けるステップと、
前記導電体中の電流の測定を実行する電流測定システムを設けるステップと、
前記導電体中の前記電流の前記測定を実行し、前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって較正定数を計算し、前記電流測定システムを取り除くステップと
を含んでいる方法に関する。
【００１７】
好ましくは、システムを較正するこの方法が、
前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって、前記電気信号のＡＣおよびＤＣ成分を測定することによって前記較正定数を周期的または非周期的に再計算するステップをさらに含んでいて、システムの測定精度を大幅に向上させる。
【００１８】
本発明の特定の態様によれば、この方法が、
最初に前記光信号のＤＣ成分を割り出し、次いで前記光信号のＤＣ成分を周期的に割り出すステップと、
測定したＡＣ成分を前記最初に割り出されたＤＣ成分と前記周期的に割り出されたＤＣ成分との比で乗算することによって、実際のＡＣ成分を割り出すステップ
をさらに含んでいる。
【００１９】
本発明による方法は、好ましくは、やはり本発明によるファラデー電流測定装置を使用して実現される。
【００２０】
本発明による装置は、中電圧（ＭＶ）および低電圧（ＬＶ）の配電ネットワークの遠隔位置からの
−管理、
−制御、および
−状態監視
のための費用効果に優れたモジュール式のシステムである。このシステムを、以下では「本システム」と呼ぶ。本システムは、既存および新規のＭＶ／ＬＶ変電所へと設置されるように設計されている。さらに、本システムは、将来の用途のための基盤をもたらす。例は、変圧器の状態監視、および詳細な電力品質の管理である。本明細書において、本発明による装置を備えるシステムの特徴を説明する。
【００２１】
本システムは、通常の状況下および供給停止の最中の両者において、制御センターの運転員に、ＭＶ／ＬＶ変電所からの信頼できる情報を提供する。
【００２２】
ＭＶおよびＬＶの電流測定が、電流測定モジュールへの非導電性のファイバー・ケーブル接続を備えている小型の光学式センサを使用して行われる。これにより、これらのセンサを、例えば既存の気中変電所ならびに最近の小型な開閉装置など、あらゆる種類の変電所および設備において使用することが可能になる。
【００２３】
さらに、本システムは、ＬＶ電圧測定、ヒューズの監視、電池充電装置の制御、電池の状態監視、および制御センターとのＧＳＭ通信のためのモジュールを特徴とする。
【００２４】
これに加え、例えば変圧器の温度など、変電所の他のバイナリ値およびアナログ値についても、監視することが可能である。
【００２５】
通常の動作時、本システムは、すべてのベイの電圧、電流、有効電力、および無効電力を計算し、それらを要求に応じて運転員へと伝達する。
【００２６】
ＭＶの短絡の場合、本システムは、短絡電流、故障の方向、および故障までの電気的距離を計算する。これらの値が、迅速な故障位置発見のために速やかに運転員へと伝えられる。
【００２７】
さらに、運転員は、迅速な故障の切り離しおよび電力の回復のために、制御可能なブレーカ／スイッチの遠隔操作のために本システムを使用することができる。ブレーカの状態が、継続的に監視され、運転員へと伝えられる。
【００２８】
本システムは、下記に焦点を合わせて設計されている。
万能性
−種々のレイアウトの新設および既設のＭＶおよび／またはＬＶ変電所における使用。
−モジュラー設計ゆえ、システムを特定の用途へと容易にカスタマイズ可能である。
−変電所にいかなる電流または電圧測定も存在する必要がない。
−迅速な故障位置の特定、迅速な電力の回復、計画目的でのデータ収集、および最適な毎日の運転のための幅広い範囲の監視および制御機能を備える。
−種々のＭＶ接地原理への対応（消弧リアクトル接地、非接地、抵抗接地）。
設置および使用の容易性
−システム・モジュールおよびセンサのために必要な空間が小さく、最近の小型開閉装置を備える小型の変電所に設置可能とする。
−顧客を停電させることなく、システムをリング・メイン・ユニット（ＲＭＵ）に設置可能とする。
−統合された端子ブロックを使用する安全かつ迅速なモジュールの相互接続。
−グラフィカルなパラメータ設定用および較正用ツール。
−遠隔でのパラメータ設定の提供。
信頼性
−すべてのモジュールおよびセンサが連続的に監視され、システム警報または保守要求を発することが可能。
−時間切れおよび再送信の特徴。
−持続的な通信の喪失または深刻なシステム故障が、周期的な点検コールを使用して検出される。
−不可欠な告知（例えば、短絡の表示）が、モジュールＨＭＩ／ＭＭＩ、ヒューマンまたはマン・マシン・インターフェイスにて現場にも表示される。
−定期的な検査または再較正が不要。実用的な構成部品の容易な後付け。
【００２９】
本発明による装置の現在のモジュール範囲は、以下のモジュールを含んでいる。
モジュールＡ
ＭＶ回路および変圧器ベイの監視／制御モジュール。特徴は次のとおり。
−ＭＶおよびＬＶ電流の３相の光学的測定。
−回路遮断器（ＣＢ）の制御（開閉）。
−ＣＢフィードバック位置。
モジュールＢ
ＬＶ配電盤／ネットワークへの変圧器インフィードのための監視モジュール。特徴は次のとおり。
−３相の電圧の監視（ＬＶ）。
−充電装置の制御。
−バックアップ電池の状態監視。
−２つの多目的アナログ入力。
−２つの多目的バイナリ入力。
−２つの多目的コマンド・リレー。
モジュールＣ
通信モジュール。特徴は次のとおり。
−ＳＭＳを使用する制御センターとの２方向動作可能な通信。
−遠方からのパラメータ設定およびデータ・アップロードのためのＧＰＲＳ通信。
時間切れおよび再送信の特徴。
【００３０】
本システムは、以下に示すとおりの３つのインターフェイス・レベルを有している。すなわち、制御センター・インターフェイス、システム（モジュール間）・インターフェイス、およびプロセス・インターフェイスである。図７９を参照されたい。
【００３１】
制御センター・インターフェイス
制御センターとシステム・モジュールとの間の日々の通信は、標準的なＳＭＳメッセージによって取り扱われる。
【００３２】
データ値は、フラットな８ビットＰＤＵフォーマット・プロトコルへとエンコードされる。ベイ全体についてのすべてのデータ値が、１つのＳＭＳに含まれる。このプロトコルは、例えば複数回の再伝送および受け取り確認など、エラー検出ならびにフロー制御を含んでいる。
【００３３】
すべての通信は、別個のモジュールを介して制御センターへとブリッジされる。現在のバージョンにおいては、ＧＳＭ／ＧＲＰＳが通信媒体として使用される。将来においては、他の通信形式も存在するであろう。
【００３４】
システム・インターフェイス
内部において、本システムのモジュールは、産業用ＣＡＮネットワークを介して通信する。通信速度は、１２５ｋｂｐｓである。
【００３５】
すべてのコマンドが、いくつかのＣＡＮパッケージとして伝送されるＳＭＳメッセージを除き、ただ１つのＣＡＮパッケージにカプセル化される。
【００３６】
それぞれの通信ブリッジについて、最大１２６のモジュールをアドレスとすることができる。アドレスは、設置の際に自動生成される。
【００３７】
プロセス・インターフェイス
本システムは、回線ごとの光電流センサによってＭＶ／ＬＶ現場とインターフェイスする。光電流センサからの出力が、モジュールＡにて監視される。
【００３８】
変圧器の二次電圧が、モジュールＢによって本システムへと供給される。二次電圧の低電圧提示が、モジュール間に分配される。
【００３９】
変圧器の二次側からの電圧が、変圧器の一次および二次側の両方についてのすべての計算において使用される。
【００４０】
本システムのモジュールは、バス・システム（システム・バス）を介して一体に接続される。システム・バスは、二次電圧の表現ならびにＣＡＮバスおよび電源を運ぶ。
【００４１】
システム・バスに組み合わせられるモジュールのモジュール性ゆえ、ほぼすべての変電所の設置およびレイアウトに合うことが可能になる。
【００４２】
本システムは、既存の制御センター・ソフトウェアへと容易に一体化するように開発されている。これにより、制御センターが、ＭＶ／ＬＶ変圧器からのオンライン測定を得ることができるようになる。
【００４３】
本システムによれば、制御センターは、任意の単一の監視対象ベイからの静的、平均、およびピーク負荷を提示することができる。同時に、変電所に設置された開閉装置または他の補助設備を操作することが可能である。
【００４４】
モジュールは、携帯電話番号、変圧器ＩＤ、およびベイＩＤで構成される固有の番号によって識別される。固有の番号が、すべてのメッセージが制御センターと実際のモジュールとの間で正しく渡されるように保証する。
【００４５】
固有の番号の先頭において、電話番号ロックが本システムにおいて実行される。この特徴は、制御システムへのＳＭＳメッセージおよび制御システムからのＳＭＳメッセージのみを受け入れる。固有の番号と電話番号ロックとの組み合わせが、権限のない者がシステムを動作させることを防止している。
【００４６】
システムおよび制御センターの固有の番号は、設置の際に同期される。
【表１】
2008521374.tif 000003
１  現在のところ、モジュールＡにおいては１つのコマンド・リレーのみが利用可能
２  タイ‐ブレーカステーション（ｔｉｅ‐ｂｒｅａｋｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ）／変圧器なしのステーションにおいては、二次電圧が存在しない
【００４７】
図８０に示す例では、本システムを備えるＲＭＵの単線図が示されている。この場合には、ＭＶ線の遮断器が、ＭＶヒューズ保護変圧器ベイに通常使用される形式に類似のばねで付勢されたトリップ機構を有している。これは、バックアップの電池についての要求を最小限にしている。これは、例えばＡＢＢ  ＳａｆｅＲｉｎｇおよびＡＢＢ  ＳａｆｅＰｌｕｓ  １０ｋＶならびに多くの現代のＭＶ開閉装置において随意である。ばね機構のトリップは、トリップ・コイルによって動作する。
【００４８】
図は、設置の図面ではない。簡単にするため、すべての接続が示されているわけではない。具体的な接続図などについては、関連のカタログ紙面を参照されたい。
【００４９】
消弧リアクトル／リアクタンス接地のネットワークにおける地絡検出は、通常は、電力計の測定原理を使用して行われる。この理由は、消弧リアクトル接地のネットワークにおける残留の故障電流が、ネットワークにおける容量性の全地絡電流と比べてきわめて小さく、上述の電流に対して直角であるためである。
【００５０】
しかしながら、電力計の測定の仕組みは、変圧器および変流器の両方を必要とする。したがって、電力計による地絡の通知の使用は、通常は、コストの理由のＭＶネットワークの送り込み点に制限されている。
【００５１】
本発明は、高くつくＭＶの電圧測定用変圧器（それ自身、ネットワークの故障を引き起こす恐れを固有に有する構成部品である）の使用を必要としない。代わりに、本発明は、以下の３つの事実を組み合わせている。
１．消弧リアクトル接地のネットワークにおいて地絡事故が生じたとき、ＭＶの電圧およびＭＶの電流の両者において、高調波の過渡の中身が生じる。この過渡は、きわめて短い時間（１〜２電力システム周期）だけ継続し、ネットワークの特性に応じて数百〜数千Ｈｚの範囲の周波数を有する。
２．消弧リアクトル接地のネットワークにおける地絡事故の際に、ＭＶの電圧およびＭＶの電流における高調波のレベルは、非対称の地絡状態へのネットワークの応答ゆえ、事故がない運転中に比べて有意に高くなる。
３．高調波のレベルの変化は、ＭＶ供給部の「上流」においてのみ生じ、すなわち供給部の送り込み点と事故位置との間においてのみ生じる。高調波のレベルの変化は、ＭＶ供給部の「下流」においては有意ではない。
【００５２】
本システムは、光ファイバ電流センサを使用し、高調波電流の絶対的な中身および相対的な増加を検出することを想定している。検出は、２つの周波数範囲において行われる。１つは、主として地中ケーブルを備えるＭＶネットワークのためのものであり、１つは、主として架空線を備えるＭＶネットワークのためのものである。
【００５３】
これらの値をユーザによって設定することができる警報限界と比較することによって、本システムは、システム測定点から供給部の「下流」の地絡状態を検出することができる。さらに本システムは、故障した相を特定することが可能である。
【００５４】
故障していない供給部の電流の高調波成分は、負荷の大きさおよび種類の変化ゆえ、時間とともにゆっくりと変化する。レベル上昇時の偽の警報を回避するため、高調波の基準レベルを、実際の負荷状態に合わせて自動的に調節することが可能である。
【００５５】
本発明は、電力供給網における地絡事故を検出するための監視システムであって、いくつかの監視位置に取り付けられた複数の監視装置を有しており、監視装置のそれぞれが、電力の高調波のレベルを検出するための検出器を備えていて、高調波のレベルが、指定の周波数範囲において検出され、さらに監視装置が、高調波基準値を保存するためのメモリ装置を備えており、さらにまた監視装置が、高調波のレベルを基準レベルと比較するためのプロセッサを備えており、監視装置が、高調波のレベルが指定の時間期間にわたって基準レベルを上回る場合に警報を送信するための通信装置を備えている監視システムを提供する。
【００５６】
この監視システムは、複数の監視装置を電力供給網の全体にわたるいくつかの監視位置に分布させて有している。監視装置は、電力供給網において分配される電力の高調波のレベルを検出するための検出器を含んでいる。本発明の好ましい形態においては、検出器は、本明細書の他の部分で説明されるような光検出器である。光検出器は、やはりどこかで説明されるように、ファラデー効果に依拠している。
【００５７】
高調波のレベルは、特定の周波数範囲において検出され、あるいはいくつかの周波数範囲において検出される。任意の所与の時点の高調波のレベルを基準レベルまたはしきい値レベルと比較することによって、電力網において地絡事故が生じたか否かを判断できる。高調波のレベルが基準値またはしきい値を上回っている時間は、電力供給網の電力のサイクル１つ、または２つといった短さであってよい。電力供給網の周波数は、欧州においては例えば５０Ｈｚであり、米国においては６０Ｈｚであるが、他の周波数ならびに電力供給網における周波数の変化も生じてよく、それに応じて前記特定の時間期間が変化するが、これは監視装置のソフトウェアによって補償可能である。
【００５８】
監視装置は、電力供給網において供給される電力の高調波の絶対的な中身を計算または測定でき、あるいはこれに代え、あるいはこれに加えて、電力供給網において供給される電力の高調波の相対的な増加を測定できる。
【００５９】
好都合には、監視システムが、或るシステムをさらに備えることができ、そこでは監視装置が、電力供給網の負荷状態の変化によって引き起こされる高調波の変動に合わせて基準値を連続的または定期的に適合させるためのソフトウェアをさらに含んでいる。
【００６０】
電力の高調波の変化が生じる可能性があり、したがって監視システムが、地絡によるものではない高調波の変動によって偽の警報が引き起こされることがないよう、基準値を適合させることができる。
【００６１】
本発明の一形態では、本システムにおいて、複数の監視装置が、多相の電力供給システムの複数の相を監視するために、それぞれの監視位置に配置されている。
【００６２】
複数の監視装置を、例えば３つの相を有する変電所の複数の相を監視するために、例えば使用することができる。
【００６３】
本発明のいくつかの形態においては、複数の監視装置が、多相の電力供給システムの複数の相を監視するために、それぞれの監視位置に位置することができる。本発明の特定の形態においては、本システムが、或るシステムからなることができ、そこでは本システムが警報を受信するサーバをさらに有しており、サーバが、監視位置に関する情報を含んでおり、サーバが、警報および監視位置に関する情報に基づいて監視位置からの事故の方向を割り出す。
【００６４】
サーバは、地絡事故が電力供給網へと電力を供給している供給部の下流において検出されるべき故障を生じさせるときに、警報を発している監視装置の位置に関して保存された情報を比較することによって事故の方向を割り出すことができる。
【００６５】
本発明によるシステムの特定の形態においては、監視位置が変電所であってよく、変電所は、電力入力ケーブルを、電力入力ケーブルの電力を第１の電圧レベルから第１の電圧レベルよりも低い第２の電圧レベルへと変換するための変圧器へと電気的に接続して備えることができ、あるいは監視位置が、電力供給網の線が分岐する分岐点である。
【００６６】
本発明によるシステムにおいては、検出器を、変圧器の一次側および／または変圧器の二次側に配置することができる。
【００６７】
またさらに、本発明は、電力供給網における地絡事故を検出するための方法であって、外部のユニットとの通信のための通信ユニットを備えており、電力供給ケーブルを流れる電流の高調波レベルを検出する検出装置を用意すること、高調波レベルについての基準値を用意すること、および検出された高調波レベルを基準値に対して比較し、検出された高調波レベルが基準値よりも高い場合に、通信ユニットを介して警報信号を送信すること、を含んでいる方法を提供する。
【００６８】
検出装置は、導体中の電流を測定するためにファラデー効果を使用する光学装置として本明細書の他の部分で説明されているような装置であってよい。検出装置は、電力供給ケーブルにおける高調波のレベルを計算または測定するために、光検出器によって集められた情報を使用することができる。
【００６９】
基準値が、特定の時点において用意または計算され、したがって検出装置は、所与の時点または所与の時間期間における高調波レベルが基準値を上回っているか否かを判断でき、上回っている場合に、検出装置は、例えば電力供給網の電力供給を監視している中央サーバまたは監視ステーションまたはマスタ・ユニットへと、警報を送信することができる。
【００７０】
検出および比較は、各周期において指定の回数だけ実行できる。
【００７１】
好都合には、高調波のレベルが或る方法によって測定され、そこでは高調波が第１の時間期間および第２の時間期間にわたって測定され、第１の時間期間が第２の時間期間よりも長い。一形態においては、第１の時間期間が１０〜８００ミリ秒であって、第２の時間期間が１〜２０分であり、第１の時間期間が５０〜５００ミリ秒であって、第２の時間期間が５〜１５分であり、さらには第１の時間期間が１００ミリ秒であって、第２の時間期間が５分であるなど、第１の時間期間が１秒よりも短く、第２の時間期間が１分よりも長い。
【００７２】
さらには、第１の期間における高調波レベルと第２の期間における高調波レベルとの比が基準値を上回る場合に、警報を送信することができる。
【００７３】
本発明のさらに他の態様においては、マスタ・ユニットと電力供給網を監視している複数の監視ユニットとの間の通信方法であって、前記マスタ・ユニットが、前記複数の監視ユニットとの通信のために有線または無線のネットワークへと接続された通信ユニットを有しており、前記監視ユニットのそれぞれが、前記マスタ・ユニットへのデータ・メッセージの送信および前記マスタ・ユニットからのデータ・メッセージの受信のために、前記ネットワークへの有線または無線接続を有する送信機および受信器を有するとともに、１つのメッセージを保存するためのメモリ・ユニットを有しており、当該方法が、前記マスタ・ユニットが、特定の監視ユニットまたは複数の監視ユニットあるいは前記監視ユニットのすべてへとメッセージを送信すること、ならびに前記特定の監視ユニットまたは前記複数の監視ユニットあるいは前記監視ユニットのすべてが前記メッセージを受信し、前記メモリ・ユニットが空である場合には、当該監視ユニットが前記受信したメッセージを保存し、先に受信されたメッセージが前記メモリ・ユニットに保存されている場合には、前記メモリ・ユニットが前記受信したメッセージを放棄すること、を含んでいる。メッセージがマスタ・ユニットから１つ以上の監視ユニットへと送信されるとき、１つまたは複数の監視ユニットからの返答が、メッセージの受領の確認であると考えられ、したがってこの方法は、監視ユニットとマスタ・ユニットとの間で送信されるメッセージの量を少なくしている。
【００７４】
また、監視ユニットが、マスタ・ユニットへとメッセージを送信することができ、そのようなメッセージは、例えば現在の状態などに関する情報を含むことができ、あるいはとくには警報を含むことができる。或る位置でエラーまたは故障が生じた場合、１つ以上の監視ステーションが、例えば電力供給会社の監視ステーションに位置するコンピュータであるマスタ・ユニットへと警報を送信できる。
【００７５】
本システムと制御センターのシステム／中央サーバとの間のペイロード通信のために、目的に合わせて設計されたプロトコルが使用される。このプロトコルは、いくつかの利点を有している。
−すべてのメッセージ種（警報、通知、測定量、コマンド、および設定）に対して、ただ１つのメッセージ・フォーマットしか必要でない。
−すべての関連情報を、１つの電信（例えば、ＳＭＳメッセージ）のみで表わすことができる。
−高レベルのセキュリティが保証される。
−プロトコルを、例えば標準的なラップトップなどに容易に実装できる。
−システムの新規な特徴によるプロトコルの変更を、多用途のフォーマットゆえに容易に実現できる。
【００７６】
本発明による方法においては、監視ユニットが２つ以上のメッセージを保存することがなく、すなわち監視ユニットがメッセージの待ち行列を含まないため、マスタ・ユニットまたはメッセージを送信しているユニットは、送信したメッセージへの応答が受信されるか否かを監視する必要がある。
【００７７】
監視ユニットがメッセージの受信を行い、他のいかなるメッセージもメモリ・ユニットに保存されていない場合、このメッセージがメモリ・ユニットに保存され、その後に監視ユニットは、メッセージを処理して応答を用意し、この応答が送信元のユニット（すなわち、マスタ・ユニット）へと送信される。監視ユニットが、メッセージをメモリ・ユニットに保存して有しているとき、またはそのメッセージを「処理済み」としていないときに、メッセージを受信した場合、この受信メッセージは放棄される。
【００７８】
したがって、この方法は、送信したメッセージへの応答が指定の時間期間内に受信されるか否かを監視するマスタ・ユニットを含むことができる。さらに、この方法においては、上記指定の時間期間内に応答が受信されない場合に、マスタ・ユニットがメッセージを再送信する。
【００７９】
さらに、マスタ・ユニットは、例えば特定のメッセージが１つ以上の監視ユニットへと送信される回数を制限するために、特定のメッセージについて送信回数を記録し、その後に例えば運転員または本システムの他の部分へと、特定の１つ以上の監視ユニットがメッセージに応答していない旨の警報を提起でき、さらにはそのような監視ユニットの通知をもたらすこともできる。
【００８０】
監視ユニットによって送信される応答は、監視ステーションにおいて測定または決定された電圧レベルおよび／または相情報および／または故障状態および／または設定および／または通知を含むことができる。あるいは、メッセージが、監視ユニットによって集められた生データを含んでもよい。
【００８１】
メッセージの伝送は、ＧＳＭネットワーク、３Ｇネットワーク、ＷＬＡＮネットワーク、ＰＳＴＮ、または他の任意の通信ネットワークであるネットワークを介して送信可能である。既存のネットワークの使用は、伝送におけるセキュリティなどの利点を含んでいる。
【００８２】
メッセージの伝送には、ショート‐メッセージ‐サービス・フォーマット、または任意のテキスト・フォーマット、あるいは任意のバイナリ・フォーマットなど、公知のフォーマットが利用可能である。
【００８３】
ＭＶネットワークの電圧、有効および無効電力、短絡の方向、故障までの距離、ならびに他の電気的パラメータの測定は、３相ＭＶ電圧ならびに電流およびそれらの間の相対の位相角についての情報を必要とする。
【００８４】
伝統的には、電圧の測定は、複数の電圧（または、電位）変圧器を使用して実行されている。これらの変圧器の目的は、以下のとおりである。
−潜在的に危険なＭＶと測定回路との分離。
−種々の一次電圧のための幅広い動作範囲の提供。
−正規化された出力（例えば、１１０Ｖ  ＡＣ）の測定回路への提供。
【００８５】
伝統的なＭＶ電圧測定変圧器の使用は、コストの他にも、いくつかの深刻な欠点を抱えている。
−空間。多くの種類のＭＶ開閉装置においては、電圧（および電流）を設置することができず、あるいは工場においてしか設置することができない。
−接続性。現代の気密に閉じられたＭＶ開閉装置キュービクルにおいては、ＭＶ導体への接続が不可能であり、あるいは工場においてのみ設置可能である。
−ＭＶネットワークへと直接またはヒューズを介して接続される電圧変圧器が、それ自身ネットワーク故障を引き起こす恐れを本質的に有する構成部品である。
【００８６】
本発明によれば、変圧器の第１の側の状態を、変圧器の第２の側の電流を測定することによって監視および／または測定するためのシステムが提供される。第１の側の電圧が第２の側の電圧よりも高い。本発明によるシステムは、
光送信器および光受信器を、電界を検出するためのセンサを有している光経路によって接続して備えており、前記センサが、変圧器の第２の側のケーブルに配置されている光学ユニットと、
変圧比および／または変圧器ベクトル群および／または変圧器負荷などの変圧器関連の情報を保存するためのメモリ・ユニットと、
光送信器から光ガイドを通って光受信器で受信される光パワーの伝達に基づき、ケーブルの電流を測定するためのプロセッサ・ユニットと、
を有している。
【００８７】
本発明は、高くつくＭＶ電圧測定用変圧器の使用を必要としない。代わりに、本発明は、以下の３つの事実を組み合わせている。
１．ＭＶ／ＬＶ電力変圧器のＬＶ側の電圧へのアクセスは、比較的容易である。接続を、適切な手段をとりつつ動作の際、すなわち通電された導体について行うことさえ可能である。これは、ＭＶレベルにおいては実質的に不可能である。
２．ＭＶ／ＬＶ電力変圧器の公称の一次および二次電圧の間に、どちらも振幅および電気角度の変位に関して確立された関係が存在している。この関係は、変圧器のデータ・シートから分かるとおり、変圧比および変圧器ベクトル群によって定められている。
３．電力変圧器の負荷と一次および二次電圧の間の上述の関係の変位との間に、確立された関係が存在している。この関係は、変圧器の短絡および無負荷インピーダンス、ならびに電圧に対する変圧器の負荷電流および角度によって定められている。
【００８８】
本発明は、ステーションの既存のＭＶ／ＬＶ電力変圧器を、測定用の変圧器として使用する。このやり方で、伝統的なＭＶ電圧測定変圧器のすべての欠点を、回避することが可能である。
【００８９】
変圧比、変圧器ベクトル群、および変圧器負荷を考慮に入れることによって、本システムは、関連するＭＶ電圧のほぼ正確な複製を計算することができる。
【００９０】
このやり方で、ＭＶ電圧、ＭＶ有効および無効電力、ＭＶ短絡の方向、故障までのＭＶ距離、およびＭＶネットワークの他の電気的パラメータを、ＬＶ電圧の測定値を使用するだけで計算することができる。ＭＶ地絡の位置特定は、電流測定原理にのみに基づき、ＭＶ電圧の測定を必要としない。
【００９１】
変圧器が休止中であり、あるいは監視対象のステーションに変圧器が存在しない場合には、基準電圧が存在しない。同じ問題が、供給部がその瞬間に通電していない場合、または設置されている供給部に誤って通電された場合に生じる。この場合には、方向の決定および故障までの距離の計算は不可能である。
【００９２】
これらの場合に短絡の通知を保証するために、本システムは、１つ以上のＬＶ電圧が設定された期間よりも長く設定された限界を下回る場合に、方向なしの通知へと自動的に切り替わる。このやり方で、方向なしの短絡の通知が依然として利用可能であり、より迅速な故障位置の特定を可能にしている。
【００９３】
３つの電圧すべてが、設定された時間よりも長きにわたって通常（すなわち、設定された限界を超える値）へと復帰したとき、本システムは、方向の通知へと再び切り替わる。
【００９４】
好都合には、前記プロセッサが、光パワーの伝達および変圧器関連の情報に基づき、変圧器の第１の側の電圧状態をさらに計算する。さらに、本システムは、変圧器の第１の側の電流および／または電圧状態を表わしているデータを出力するための出力ユニットをさらに有している。
【００９５】
以上特定した種々の態様、特徴、目的、および／または利点は、すべて組み合わせが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ更に説明する。
【００９７】
図１は、ファラデー光電流センサ１０の概略断面図であり、図２は、図１のファラデー光電流センサ１０を拡大した概略断面図である。ファラデー光電流センサ１０は、第１の端部および反対側の第２の端部（それぞれ符号１４および１６で指し示されている）を定める細長いハウジング１２を有している。ハウジング１２の第１の端部１４に、第１のシーリング１８が取り付けられており、第１のシーリング１８は、第１の光ファイバ２０を受け入れるための開口を有している。第１のファイバ固定具２２が、ハウジング１２内に取り付けられている。第１のファイバ固定具２２は、光ファイバ２０を受け入れるための開口を有している。光学レンズ２４が、光ファイバ２０およびファイバ固定具２２を受け入れるための収容部を有している。第１の偏光フィルタ２６が、光学レンズ２４に光学的に連続して取り付けられている。ガラス棒２８が、第１の偏光フィルタ２６と光学的に連続している。ガラス棒２８の他端には、第２の偏光フィルタ３０が、ガラス棒２８に光学的に連続して取り付けられている。第２の光学レンズ３２が、第２の偏光フィルタ３０に光学的に連続して取り付けられている。第２の光学レンズ３２は、第２のファイバ固定具３４を受け入れるための収容部を有している。第２のシーリング３６が、第２の光ファイバ３８を受け入れるための開口を有している。
【００９８】
２つの光ファイバ２０、３８が、それぞれ第１および第２のシーリング１８、３６を通って第１および第２のファイバ固定具２２、３４に挿入される。光ファイバ２０、３８は、２つのセンサ蓋４０、４２によってそれぞれハウジング１２に機械的に固定される。センサ蓋４０、４２は、ファイバ２０、３８を固定するとともに、ファラデー光電流センサ１０を密封している。
【００９９】
センサ蓋５６、５８を成型するために使用される材料は、好ましくは、−４０〜１５０℃の範囲の温度に耐えることができるプラスチック材料であり、電気絶縁特性を有している。この材料は、好ましくは、４００〜１０００ｎｍの範囲の光に対して非透過性である。上述の特性を備える材料は、ＵｌｔｅｍまたはＰｅｅｋなどのプラスチック材料であってよい。
【０１００】
さらに、ハウジング１２は、ファラデー光電流センサ１０をプラスチック帯または他の固定手段によって導電体へと取り付けるため、１組の羽根４４を備えることができる。
【０１０１】
図３は、ファラデー光電流センサ１０の概略の側面図であり、ガラス棒２８と平行に延びるハウジング１２内の溝４６が示されている。溝４６は、導電体へのファラデー光電流センサ１０の固定を改善するため、平坦な底部壁あるいは丸められた底部壁を有することができる。溝４６は、ガラス棒２８を導電体に可能な限り近づけるとともに、ファラデー光電流センサ１０を導電体に対して９０°の角度で固定するというさらなる利点をもたらすため、ハウジングに組み込まれている。溝４６の幅は任意であってよいが、好ましくは、ガラス棒２８の長さと同じ長さ、またはガラス棒２８の長さよりも短い長さを有していてよい。固定用の羽根４４は、溝４６の幾何的延長として組み込まれてもよい。
【０１０２】
図４は、ファラデー光電流センサ１０の一端１４の概略図である。この図は、ハウジング１２内に取り付けられた第１の偏光フィルタ２６を示している。
【０１０３】
図５は、図４に示したファラデー光電流センサ１０の他端の概略図である。この図は、第１の偏光フィルタ２６に対して４５°回転させられてハウジング１２内に取り付けられた第２の偏光フィルタ３０をさらに説明している。これら偏光フィルタの幾何学的構成が、正方形であるとして示されているが、それに代わって、これらフィルタは、２つの偏光フィルタの偏光面がそれぞれ４５°回転させられている限りにおいて、任意の幾何学的構成を有することができる。
【０１０４】
以下の機械的寸法を有するファラデー光電流センサ１０のプロトタイプ版を製作した。ハウジング１２の全長は６５ｍｍであり、直径は１２．６ｍｍである。ファイバを収容するための開口は、７．５ｍｍである。羽根４４は、端部から端部まで１１．６ｍｍ×４０ｍｍの全体寸法を有している。溝は、４５ｍｍの長さを有している。ガラス棒は、３５ｍｍの長さおよび４ｍｍの直径を有している。偏光フィルタは正方形であり、各辺は５．３ｍｍである。
【０１０５】
図６は、磁気‐光トランスデューサにおけるファラデー効果を利用して導体中の電流を測定するためのシステムの概略図である。このシステムは、光源４６を有している。光源は電球であってよく、あるいはＬＥＤベースの光源であってよい。光源４６から発せられた光は、光ファイバなどの第１の光伝導体４８を通って案内される。光伝導体４８は、２つの偏光フィルタ２６、３０と磁気‐光学材料とを有するファラデー光電流センサ１６に接続されている。偏光フィルタ２６、３０は、それぞれ４５°回転させられている。ファラデー光電流センサ１０は、１０ｋＶなどの高電圧の電流が流れる導電体５０に取り付けられている。ファラデー光電流センサ１０の出力端は、光ファイバなどの第２の光伝導体１８に接続されている。第２の光伝導体１８は、アナログ光信号をデジタル信号に変換する検出システム５４に接続されている。検出システム５４からのデジタル信号は、信号処理ユニット５６へと供給され、信号処理ユニット５６が、当該データについていくつかの計算を実行する。較正の目的のため、測定装置５８が導電体５０に取り付けられている。測定装置５８は、電流測定システム６０へと接続され、信号処理ユニット５６へと更なるデータをもたらしている。
【０１０６】
信号処理ユニット５６は、検出システム５４からのデータおよび電流測定システム６０からのデータに関し、比較、保存、および計算の実行を行う。
【０１０７】
システムの較正は、検出システム５４および電流測定システム６０からのデータを信号処理ユニット５６にて比較することを必要とし、次いで信号処理ユニットは、それらのデータを保存する。較正の最後において、保存されているそれぞれの装置からのデータが合計される。電流測定システム６０からのデータの合計が、検出システム５４からのデータの合計で除算される。この除算の結果が、較正値として使用され、この較正値が、信号処理ユニット５６に保存される。電流測定システム６０および測定装置５８を、この構成から取り外すことができる。
【０１０８】
図６に示した構成は、光源４６を有しており、ファラデー光電流センサ１０および光検出システム５４が、光源４６における電気的ノイズ、検出ユニット５４における光学的ノイズ、ならびに近傍のインダクタおよびシステムからの磁界の干渉の影響を受けやすい。センサ１０の取り付けおよび構成、ならびに測定対象の導体の形状および直径が、システムによって実行される測定を左右する。システムは、温度変化が頻繁に生じ得る世界中のさまざまな場所で使用される。温度が、光源４６および検出システム５４内の検出器回路の動作に影響を及ぼす可能性がある。さらに、光源４６および検出システム５４、ならびにシステムの他の構成要素は、動作および製品寿命にわたって劣化する可能性もある。正確な測定は、安定した光源、および実装されたシステムについての補償係数の決定、ならびに光源の出力の変化、検出システムの長期変動、および周囲の環境の温度変化の記録に依存する。
【０１０９】
図７は、電流測定システムの検出システム５４の概略図である。検出システムは、検出システム５４が光経路１８から受け取った光を変換する光感知素子６４を有している。光感知素子６４は、光を電気信号に変換する。この電気信号は、ＡＣおよびＤＣ成分からなるが、２つに分割されて２つの増幅器６６、６８に供給され、増幅器６６からの増幅済み信号が、当該増幅済み信号からＤＣ成分を分離するＤＣ分離器７０に供給される。増幅器６８からの増幅済み信号は、当該増幅済み信号からＡＣ成分を分離するＡＣ分離器７２に供給される。アナログ信号処理ユニット７４が、ＤＣ分離済み信号およびＡＣ分離済み信号を、アナログ信号からデジタル信号へと変換する。ＤＣ信号は、システムの較正の際に測定されて保存されたＤＣ信号値と比較される。較正されたＤＣ成分からの変化の割合が、ＡＣ成分へと乗算される。光学式ファラデー効果センサからの信号は、ＤＣおよびＡＣ成分を含んでいる。ＡＣ成分は、時間変化する磁界がファラデー光電流センサ１０に加わったときに生じる。ＡＣ信号が、ＤＣ成分、検出システムの長期変動および周囲の環境の温度変化を含む場合、ファラデー光電流センサ１０にＤＣまたは非磁界が印加されると、ＤＣ成分が発生する。
【０１１０】
図８は、それぞれが高電圧導体である３つの導電体７６、７８、８０を備える構成の概略の断面図である。それぞれの導体の周囲の同心円は、それら導体から放射される電磁界を表わしており、センサ１０による導体７８から発せられる電磁界の測定が、他の導体７６、８０から放射される電磁界によって影響され得ることを示している。較正プロセスが、センサ１０に影響を及ぼす近傍の導電体および周囲の他の電磁界からの干渉を除くために行われる。これら他の磁界は、当該センサが取り付けられてなる変電所内の電気設備からもたらされ、あるいは当該センサが取り付けられた導電体から放射された電磁界が変電所の内部から反射されてもたらされ、あるいは近傍の導電体から発せられた電磁界が反射されてもたらされ得る。
【０１１１】
図９は、ファラデー光電流センサ１０を矩形の導体８２に取り付けて備える構成を示している。
【０１１２】
図１０は、円形の導体８４に直接取り付けられたファラデー光電流センサ１０を示している。
【０１１３】
図１１は、円形の導体８６へと取り付けられたファラデー光電流センサ１０の概略の断面図であって、導体８６は、導電性コア８８および導電性コア８８の周囲を囲んで配置された絶縁層９０を有している。ファラデー光電流センサ１０は、点測定センサであり、Ｂ磁場（Ｂ‐ｆｉｅｌｄ）の形状およびインダクタとの間の距離が、考慮すべきパラメータである。センサ・システムの現場での較正は、Ｂ磁場形状のばらつきおよびインダクタからの距離、ならびに他の発生源から生じて存在する静電磁界を補償する。
【０１１４】
ファラデー光電流センサ１０に磁界が加わっていないときのＤＣ成分の振幅は、光源から発せられる光の強度、光学系を通じての抵抗、および検出器回路に依存する。光学式ファラデー効果電流センサにＤＣ磁界が加わっていない場合には、信号のＡＣおよびＤＣ成分が、線形な相関を有する。
【０１１５】
図１２は、図６の検出システム２０および信号処理ユニット２２のプロトタイプの実装の概略を示すブロック図である。モジュール１００は、ファラデー光電流センサ１０からの信号を図７に示した検出システム２０へと入力するセンサ入力９２を有する。低電圧降下線の数に対応する複数の光カプラーが、電圧降下線の電圧を測定するために使用されているが、これらの電圧はＡＣ４００ボルトの範囲にある。プロトタイプの実装において、モジュールは、さらにユーザインターフェイス入力‐出力ポート９６を備えており、プロトタイプ版において入力‐出力９６は、ＲＳ‐２３２シリアル通信ポートである。入力‐出力ポート９６は、システムの設定および初期の較正において使用されるユーザインターフェイス・モジュール１０６に接続されている。
【０１１６】
検出システム２０および４００ＡＣモジュール９８からのデータは、信号およびデータ処理ユニット１０４へと送られ、信号およびデータ処理ユニット１０４が、電流と電圧との間の面角を割り出すための位相整合を実行する。測定システムのプロトタイプの実装においては、信号およびデータ処理ユニットが、組み込みのデュアル・プロセッサ・アプリケーションとして実装されている。システムの機能が、測定部と通信部とに分割されている。測定部が、６つの電流チャネルの走査、３つの電圧チャネルの走査、および収集したデータについての計算を取り扱っている。
【０１１７】
モジュールは、プロセッサ・ユニット１０４のデータ処理ユニットによって収集されたデータを通信するための通信モジュール１０６をさらに有している。システムを遠方の位置へと据え付けて、変電所の運転の自動監視に使用することができるため、システムを、配電ネットワークの安全な動作のために複数の変電所からデータを収集する中央のデータ収集サイトに接続することができる。通信モジュール１０６は、データ処理ユニット１０４からのデータをＧＳＭおよび／またはＩＳＤＮなどの通信プロトコルおよび／または他の通信または媒体、あるいはＴＣＰ／ＩＰなどのデータ通信プロトコルへと変換するよう適合されたモジュールによって構成できる。モジュールは、通信モジュールがＧＳＭモジュールである場合はアンテナであり、あるいは構内通信網ポートなどである送信器ユニット１０８をさらに備えている。モジュール１００は、モジュールに電力を供給する電源１１０をさらに備えている。電力は、電力をシステムの動力として分配するとともに、電源故障時のモジュール１００の安全な動作のためにバッテリ・モジュール１１４を充電する電力管理ユニット１１２へと供給される。
【０１１８】
モジュール１００のプロトタイプの実装において、変電所の状態を通信するためのプロトコルを、以下でいくつかの図表で詳しく説明する。
【０１１９】
図１３〜１８は、本発明によるプロトタイプ版の概略のブロック図である。図において、すべての構成部品は名称および製品番号で記載されており、上記の説明を考慮に入れたとき自明であると考えられる。
【０１２０】
図１３は、本発明による１０ｋＶ信号強度（ＳＳ）システムのプロトタイプ版の概略のブロック図である。
【０１２１】
図１４Ａは、ＤＣ電流センサの概略のブロック図である。プロトタイプ版においては、ＤＣセンサは６つのチャネルを有し、各チャネルに、図１４Ｂに詳細に示されているセンサ回路からの信号が供給されている。
【０１２２】
図１５Ａは、電流センサの概略のブロック図である。プロトタイプ版においては、センサは６つのチャネルを有し、各チャネルに、図１５Ｂに詳細に示されているセンサ回路からの信号が供給されている。
【０１２３】
図１６は、電圧センサ回路の概略のブロック図である。
【０１２４】
図１７Ａは、電力管理回路を示した概略のブロック図である。
【０１２５】
図１７Ｂは、図１７Ａに示した電力管理回路と協働する電力管理回路を示した概略のブロック図である。
【０１２６】
図１８は、ＲＳ‐２３２通信ポートおよびこれに関連する信号についての概略のブロック図である。
【０１２７】
以下では、本発明の別の実施形態を説明する。図１〜１８に関して説明され、この実施形態において再登場する部品には、同様の参照番号が添えられている。
【０１２８】
図１９は、図１、２および３に類似する図示である。
【０１２９】
図２０および２１は、本発明によるセンサ１０’の第２の実施形態を示している。センサ・ハウジング１２’が、センサ１０’における主たる要素である。ハウジング１２’は、ケーブルへの取り付けおよび光学系の固定を扱う。ハウジング１２’は、溶接可能に設計されている。プラスチックが、−４０℃〜２５０℃の温度に耐え、かつ電気および熱の絶縁効果を有するように設計される。現時点での好ましい実施形態において、センサ１０’は、ガラス補強なしのＰＥＥＫからできている。ＰＥＥＫのグレードは、ＰＰＳと同様の化学および加水分解耐性を提供するが、より高い温度で機能できる。補強なしの圧縮成型ＰＥＥＫは、高度の耐摩耗性を提供する。
【０１３０】
ＰＥＥＫは、物理的特性が恒久的に損なわれることなく、熱湯または蒸気中で最大４８０°Ｆ（２５０℃）で連続的に使用することができる。ＰＥＥＫは、Ｖ‐Ｏの可燃性格付けを有し、炎にさらされたときに煙および有毒ガスの放出がきわめて少ない。
【０１３１】
センサの羽根４４’が、装置を電気ケーブルへと取り付けるために使用される。羽根４４’は、装置をケーブルへと固定するために最大５ｍｍの帯を使用することができるように形成される。帯は、好ましくは、幅広い温度範囲および厳しい環境の影響に耐えることができるよう、テフロン（登録商標）製である。センサの羽根４４’は、センサ・ハウジング１２’に一体化され、成型できるように設計されている。
【０１３２】
ケーブルに面するセンサ１０’の表面において、センサ１０’は、直径がセンサ１０’の残りの領域に比べて小さくなっている領域４６’を有している。この領域４６’が、ケーブルに近接させたファラデー回転器の配置、およびケーブルに対するセンサ１０’の９０°配置を可能にする。
【０１３３】
磁界の強度が、ほぼ１をケーブルからの距離で除算した値で小さくなっていくことから、導体とセンサ１０’との間隔が短いことが重要である。
【０１３４】
ファラデー光回転器２８’が、ハウジング１２’内に取り付けられる。ガラス棒２８’が軽い締まり嵌めで取り付けられるよう、公差はきつめに保たれる。
【０１３５】
偏光フィルタ２６’および３０’が、ガラス棒２８’と光学的に連続してハウジング１２’内に取り付けられる。フィルタ２６’および３０’は、お互いに対して４５°回転させられている。これは、最大の信号帯域幅を得るために行われている。
【０１３６】
フィルタ２６’および３０’をガラス棒２８’へ接着することも可能であり、これにより、光学マトリクスを通過する光の４〜５％の増加がもたらされるはずである。ガラス、接着剤、およびフィルタにおける異なる温度勾配ゆえ、フィルタが応力検査に不合格であった。また、製造コストの点で効率的ではない。しかしながら、この実施形態を適切に機能するようにでき、かつ妥当なコストにすることができる材料を見つけることが可能であると考えられる。
【０１３７】
現時点での好ましい実施形態においては、ポラロイド・フィルタ２６’および３０’を固定するため、センサ・ハウジング１２’に小さな下降部が設計されている。フィルタ２６’および３０’は、温度変化に従って移動可能でありながら、依然として妥当な光学的構成を有している。フィルタ２６’および３０’は、正方形状でレンズの中に固定される。
【０１３８】
ポラロイド・フィルタが、光の角度回転を眺めるために使用される。ポラロイド・フィルタはプラスチックでできていて、わずか０．２ｍｍの厚さである。ポラロイド・フィルタは、−４０℃〜８０℃の温度範囲において強度を保持するような材料からなる。このフィルタは直線偏光であり、製造において打ち抜き工具によって作られる。このフィルタは、ガラス棒へと直接蒸気付けできる。
【０１３９】
レンズ２４’および３２’が、それぞれフィルタ２６’および３０’と光学的に連続してハウジング１２’内に取り付けられる。レンズ２４’および３２’が、ポラロイド・フィルタ２６’および３０’を正方形中に保持する。レンズ２４’、３２’は、小さな締まり嵌めで取り付けられ、したがって光学マトリクスに固定される。
【０１４０】
光ファイバが、図２６に示されているファイバ固定具１２８へと配置される。ファイバ固定具が光学レンズ・システムへとはめ込まれたとき、ファイバの端部が、焦点に位置する。ファイバ固定具は、光学レンズ内に配置されたとき、ファイバの周囲を締め付けて機械的応力を管理する。
【０１４１】
シリコン・シーリング１８’および３６’が、ハウジング１２’の両端に配置される。シーリング・プラグ１８’および３６’は、センサ１０’を密封してセンサ１０’を塵埃、蒸気、水、および他の劣化要因から保護するために使用される。シーリングは、ここには示されていないが、光ファイバの締め付けとしても機能する。
【０１４２】
シーリングの機能は、センサ１０’の光学部分を主として水および塵埃に対して保全することにある。蓋がセンサ・ハウジング１２’へとプレスされたとき、シーリングが、機械的応力を取り扱うべくファイバに向かって押し付けられる。シーリングは、−４０℃〜１２０℃の温度範囲において強度を維持するように設計されている。化学品およびオゾンに対する良好な耐性を有している。
【０１４３】
図１９および２３に、２つのセンサ蓋４０’および４２’が示されている。センサ蓋４０’、４２’は、ハウジング１２’へと固定することができる。センサ蓋は、ハウジング１２’へと容易にはめ込むことができる。
【０１４４】
それぞれのセンサ蓋は、ファイバの固定およびセンサ１０’の密封のために使用される。蓋４０’、４２’は、プラスチック溶接が可能であるように構成および設計されている。
【０１４５】
蓋は、現在のところ、ガラス補強なしのＰＥＥＫでできており、好ましくはハウジング１２’と同じ材料である。センサ蓋４０’、４２’は、センサ・ハウジングとの１回の固定を可能にする円錐を備えた設計である。
【０１４６】
センサ蓋は、丸められた短い底部を有しており、シーリングでセンサ・ハウジング１２’に取り付けられるとき、シーリングをファイバの周囲に圧迫して、センサ１０’を閉じ、塵埃または他の汚染物質から保護する。
【０１４７】
光ファイバが、光放射器からの光をセンサ１０’へと運び、センサ１０’から光検出器へと運ぶ。
【０１４８】
本発明の現時点の好ましい実施形態においては、光ファイバは、張力緩和のためのケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）補強を有する全二重ファイバである。光ファイバは、４００〜７００ｎｍの領域の可視赤色光に合っている。１ｍｍのコア直径、および２．２ｍｍの全体直径を有している。動作温度範囲は、連続的には−２５度から＋１００度までであり、短期的には最大１２０度である。ファイバ端の切断および研磨が、システムにとって重要である。ファイバは、９ｍｙスタンダードに従って３回の研磨ラウンドで研磨される。この研磨粒子サイズは、価格および光の減衰に関して最適である。ファイバ端のセンサ・ハウジング１２’において、ファイバはシリコンで密封され、湿気がファイバに進入することがなく、ファイバ内部の沿面距離も生じ得ない。
【０１４９】
ガラス棒の機能は、光回転器であり、センサ１０’における「モータ」である。ガラス棒は、６２０ｎｍの波長で０．０２３ｍｉｎ／Ｇ‐ｃｍという低いベルデ定数を有するＢＫ７材料で構成されている。ガラス棒は、端部において、Ｓ：Ｄが４０：６０に従って研磨され、材料は、成型後の製造において張力緩和されている。この材料は、温度に関して小さいベルデ定数の変化、信号のために小さいが充分なベルデ定数、および低いコストゆえに選択されている。
【０１５０】
ガラス棒の幅は、レンズとの最適さから選択されている。磁界と光ビームとの間の角度は、コサイン関数として記載できる。磁界が光を前にして９０度である場合、回転作用は生じない。ガラス棒の長さは、信号出力に線形である。円形導体１２２におけるＢ磁場１２０が、図２５に示されている。
【０１５１】
磁界による回転作用は、光と磁界との間の角度がより大きくなると減少する。システムにおける光の減衰も、良好な信号のために重要である。光がレンズによって曲げられるとき、それは最適な方向に対して完璧に真っ直ぐではなく、したがってガラス棒が長くなれば通過する光が少なくなる。ガラス棒の長さは、磁界の効果と光の減衰との間の最適さを見つけるための試験から、決定されている。
【０１５２】
図２７には、ファイバ離間クリップ１２４が示されている。ファイバ離間クリップ１２４の機能は、ファイバを高電圧ケーブルから或る距離に固定することにある。クリップ１２４は、ファイバを圧迫して保持するように設計され、ファイバをパンドウイット・テフロン（登録商標）帯でケーブルへと固定するように設計されている。
【０１５３】
ファイバとケーブルとの間の距離は、熱的および電気的絶縁の理由で必要である。今日の光ファイバは、約１２０度のピーク温度に耐えることしかできない。電気ケーブルは、最大２５０度の温度にも達しうるため、熱的な絶縁距離が必須である。さらに、ファイバは、湿気の橋絡および生じうる沿面距離を避けるためにも、ケーブルから離間される。ファイバ離間クリップ１２４は、センサ・ハウジング１２’に使用される材料と同じ材料であるＰｅｅｋで成型される。
【０１５４】
センサ・クリップが、図２８に示されている。クリップ１２６は、ケーブルとセンサ１０’との間により大きな熱抵抗を生む。したがって、センサ１０’が配線に直接取り付けられる場合、クリップ１２６が、センサの羽根４４’へと圧入される。このクリップ１２６によれば、センサ１０’の内部の温度が１２０度を超えることなく、３００度のケーブル温度を可能にできる。
【０１５５】
図２９および３０は、本発明によるセンサを６つ含む試験において得られた試験結果を示している。グラフは、センサが導電体における電流の関数として直線的な特性を呈することを示している。
【０１５６】
図３０は、６つのセンサの直線性の度合いを示している。
【０１５７】
図３１は、センサの出力信号を、周囲の環境およびセンサの温度の関数として示したグラフである。
【０１５８】
本発明の理論的背景
単純な光ファイバ・ファラデー効果センサが、例えば変電所の導体または据え付けケーブルに取り付けられたとき、出力される光信号は、近傍のシステムからの磁界の干渉、導体の形状、センサの配置および導体までの距離の影響を受けやすい。さらに、出力される光信号は、システムの取り付けおよび構成の影響も受けやすい。
【０１５９】
本発明の目的は、近傍のインダクタからの磁界の干渉、導体の形状、測定装置からセンサまでの距離、さらには取り付けおよび設定について現場で補償を行うことによって、電流をファラデー効果によって測定するための正確な装置を実現することにある。
【０１６０】
この目的は、現場でのシステムの構成の際に、当該光ファイバ・システムによって測定されたデータを第三者の電流測定システムと比較することによって達成される。
【０１６１】
光ファイバ・システムによって測定されたＢ磁場を、Ｂｍｅａｓｕｒｅｄと称する。実際の電流は、方程式
【数２】
2008521374.tif 000004
によって決定される。
【０１６２】
この較正方法は、近傍の導体からの線形な磁界の干渉、およびＢ磁場と電流との間の変換係数を解決する。この較正方法は、さらに製造公差、導体の形状、導体の直径およびバックグラウンドノイズを、すべて動作中の適用先に取り付けられたときに解決する。
【０１６３】
較正の後、第三者のシステムは取り去られ、光ファイバ電流測定システムが、単独の測定システムである。
【０１６４】
ともかくも、センサを使用することに加え、現場で較正されることが重要である。第三者の測定装置が、電流を測定するために使用される。この装置は、電流コイルまたは他の電流測定装置であってよく、較正されていて、それらについて周囲の磁界は無視でき、あるいは少なくとも測定が周囲の磁界によって影響されない。第三者の電流測定装置からの信号またはデータが、第三者の測定システムにおいて計算され、信号処理ユニットへと送られる。
【０１６５】
信号処理ユニットが、２つの装置からのデータを比較し、そのデータを保存する。或る期間の後、較正が停止され、各装置から保存されたデータが、合計される。第三者の電流測定システムからの合計データが、光学式センサからの合計データで除算される。この値が較正値として使用され、信号処理ユニットに保存される。第三者の測定システムおよび装置は、取り外すことができる。光学式システムが、今や自身が取り付けられている用途について正確な較正値を有している。
【０１６６】
３つの導体を備える構成においては、近傍の導体からの磁界が測定に影響を及ぼす可能性がある。導体に光ファイバ・ファラデー効果センサが取り付けられる。３つすべての導体からの磁界が、センサに影響を及ぼす。センサｘによって測定されるＢ磁場は、
【数３】
2008521374.tif 000005
である。
【０１６７】
較正中、
【数４】
2008521374.tif 000006
が第三者の測定装置からのデータと比較される。この較正から、較正定数
【数５】
2008521374.tif 000007
が割り出される。この定数は、３相すべてからの寄与を含んでおり、この定数が線形なＢ磁場についてのみ有効であるということを意味している。
【０１６８】
Ｂ磁場は、円形の導体については比較的知られているが、矩形の導体については知られていない。光ファイバ・ファラデー効果センサは、点の測定のみを生み、これは、Ｂ磁場の形状およびインダクタからの距離が重要なパラメータであることを意味する。センサの現場での較正は、さまざまなＢ磁場の形状およびインダクタからの距離を補償する。
【０１６９】
光学式ファラデー効果電流センサからの信号は、ＡＣおよびＤＣ成分で構成されている。ＡＣ成分は、時間変化する磁界がセンサへと加えられているときに存在する。ＤＣ成分は、ＤＣまたは非磁界がセンサへ印加された場合に存在する。
【０１７０】
本発明の目的は、ＡＣおよびＤＣ成分を電気的に測定して光学系の経時劣化をソフトウェアで補償することにより、ファラデー効果によってＡＣシステムにおける電流を測定するための正確な装置を実現することにある。この補償は、上述の補償に結び付けられている。
【０１７１】
ＤＣ成分の大きさは、センサへと磁界が印加されていないときは、光源から照射される光の出力、光学系における「光抵抗」、および検出器回路によって決まる。信号のＡＣ成分とＤＣ成分との間には、センサにＤＣ磁界が印加されておらず、検出システムの長期変動が存在せず、かつ周囲の環境の温度に変化がないと仮定すれば、線形な一貫性が存在する。
【０１７２】
補償済みの光信号Ｕａｃ＿ａｃｔｕａｌは、
【数６】
2008521374.tif 000008
によって決定され、ここで、
Ｕａｃ＿ａｃｔｕａｌは、補償済みの光ＡＣ信号であり、
Ｕｄｃ＿ａｃｔｕａｌは、実際に測定されたＤＣ成分であり、
Ｕｄｃ＿ｃａｌｉｂは、システムが較正されたときに測定されたｄｃ信号であり、
Ｕａｃ＿ｍｅａｓｕｒｅｄは、実際に測定された光ＡＣ信号である。
【０１７３】
上記の方程式は、光学的変化、温度、光源の性能の変化、検出器の性能の変化、および経時ゆえのセンサの光抵抗の変化に起因するＤＣ成分の変化が、どのように補償されるのかを示している。
【０１７４】
以下は、本発明のプロトタイプ版についての説明である。
【０１７５】
本発明のプロトタイプ版においては、システムが、変電所を出入りする実際の電流および４００Ｖの電圧を測定し、測定値をＧＳＭモデムを介するＳＭＳメッセージによって報告する。
【０１７６】
測定値は、すべてのチャネルについての実際の電流（直近の１秒について平均されている）、すべてのチャネルについてのピーク電流またはエネルギとその方向および時刻スタンプ、４００Ｖの状態と最近のドロップアウトの時刻スタンプ、ならびにシステムの状態であってよい。
【０１７７】
値は、要求に応じて、さらには警報限界を超えたときに、保守技術員へと送信され、あるいはサーバへと送信される。
【０１７８】
多少複雑な計算も実装可能であり、またサンプリングレート、電流チャネルの数などを変えることもできる。基本的な構成ブロックは、電流の計算、ならびにＤＣ信号による較正および補正である。
【０１７９】
本発明のプロトタイプ版は、組み込みのソフトウェアまたはファームウェアを有するプロセッサ・システムを備えている。システムのファームウェアの主たる仕事を、いくつかの仕事に分割することができる。すなわち、電流の測定および線形化、電流の方向および／または電力の方向の計算、ＤＣ信号による補正、およびサーバまたは保守員との通信である。
【０１８０】
本発明のプロトタイプ版では、６つの電流チャネルおよび３つの電圧チャネルが、光カプラーおよびＡＤコンバータを介してファームウェアを有するプロセッサ・システム内に供給される。電流と電圧との間の位相が、電流または電力の方向を割り出すために使用される。
【０１８１】
システムの各電流チャネルは、主として、増幅器およびフィルタ部ならびに後続のＡＤコンバータから構成されている。信号がＡＤコンバータを通過したのち、ファームウェアが、信号のすべての後処理を実行する。
【０１８２】
各電流チャネルは、２つの信号に分割される。それらは、ＡＣ電流信号およびＤＣ成分であり、両者ともＡＤコンバータを通って供給される。光電流信号（ＵＡＣ）が、実際の電流を計算するために使用される。光電流信号のＤＣ成分が、劣化係数を計算するために使用される。
【０１８３】
ＤＣ成分と組み合わされた光学式センサからのＤＣ信号（ＵＤＣ）が、劣化係数を計算し、そこから実際の較正定数（ＫＣａｌｉｂ）を計算するために使用される。
【数７】
2008521374.tif 000009
【０１８４】
信号のＤＣ成分が取り除かれ、ＲＭＳ値が、数値の積分として計算される。この値が、較正定数（ＫＣａｌｉｂ）によって乗算され、結果が実際のチャネルを流れている電流である。
【０１８５】
本明細書の例では５０Ｈｚであるが、例えば６０Ｈｚなど、他の周波数も使用可能である。
【０１８６】
計算は、５０Ｈｚの周期のそれぞれについて行われる。結果の後処理は、システムの通信部によって行われる。
【０１８７】
電流および電力の方向の検出または割り出しは、実際のチャネルについて電流と電圧との間の位相角を測定することによって行われる。
【０１８８】
位相角は、負荷の種類および電流または電力の方向によって決まる。実際の変電所の負荷の種類は、較正の際に選択される。インダクタ負荷において位相差が−９０°と＋９０°との間である場合、電流または電力の方向は正である。
【０１８９】
電流の位相は、１０ｋＶ回線上の光学式センサから把握される。電圧の位相は、１０ｋＶの電圧は監視されていないという事実ゆえ、４００Ｖ回線から捉えられる。
【０１９０】
これに関しては、１０ｋＶが、中電圧レベルの例であり、４００Ｖが、低電圧レベルの例である。本発明によるシステムは、中電圧および低電圧の両方を測定し、すなわち中電圧を低電圧へと変換する変圧器の両側で測定を行う。
【０１９１】
電圧の位相は、１０ｋＶから４００Ｖへの変圧によって遅延する。したがって、位相は、変圧器ベクトル群の数値指数の３０°倍で修正される。
【０１９２】
システムのファームウェアが、信号のＤＣ成分を観察することによってシステムの劣化を補償する。これは、初期の較正定数を劣化係数で補正することによって行われる。
【０１９３】
本発明の現時点において好ましい実施形態においては、以下の方程式が使用される。
【数８】
2008521374.tif 000010
【０１９４】
測定されたＡＣ値のＤＣ成分が、測定されたＤＣ信号から減算され、インダクタ中を流れる電流のＤＣ成分が除かれる。
【０１９５】
ＵＤＣおよびＵＡＣの両者は、長時間（例えば、１分間）にわたってサンプリングされる。
【０１９６】
較正定数は、実際の電流の計算に使用されるほか、システム全体の状態の表示としても使用される。これの監視は、通信部において行われる。
【０１９７】
実際の電流および方向を計算した後、測定システムは、システム特有の計算を処理する。これらは、或る実装例と他の実装例とでは異なるであろう。
【０１９８】
モジュールＡの説明
モジュールＡは、図３２に示されるモジュール構造を有している。
【０１９９】
データの収集
説明：
データの収集は、ハードウェアによってもたらされる入力をサンプリングすることによって行われる。それぞれの入力チャネルが、２０ｍｓの期間の間に３２回サンプリングされる。５０Ｈｚではない周波数を使用する実施形態においては、他の動作周波数期間が適用される。これは、本明細書の全体に当てはまる。データは、データのさらなる取り扱いを可能にする構造化されたやり方で保存される。図３３が参照される。
2008521374.tif 000011
【０２００】
方法：
データの収集
モジュールは、サンプリングが３つの電圧および３つの電流線のそれぞれについて正確に２０ｍｓの期間について３２回行われるように保証する内部タイマーを有している。それぞれのサンプルが、後の使用のために保存される。これにより、同じ線についての２つのサンプルの間が６２５ナノ秒である１９２個のサンプルがもたらされる。
【０２０１】
それぞれのサンプル値が、所定のゼロ基準と比較され、サンプル値が基準を下回る場合、前のサンプルのサンプル番号が保存される。その線の２つの後続のサンプルが基準に対して比較され、その一方がゼロ基準以上である場合には、サンプル番号および検出がリセットされる。これは、ハードウェアの歪みによる「偽」のゼロ公差の検出を防止するために行われる。図３４は、６つの線のうちの１つから収集された理論データの図式的表示である。
【０２０２】
完全な２０ｍｓの期間が過ぎたとき、電圧（Ｕ）、電流（Ｉ）、および位相差（Θ）が、収集されたデータに基づいて計算される。式については後述する。
【０２０３】
計算において使用される種々の定数は、以下のセクションにおいて詳しく説明される。
【０２０４】
電圧の計算：
高電圧および低電圧の両者の計算は、変圧器の低電圧側について行われる測定（図３５のＶ２）に基づく。以下の式の連鎖が、変圧器の両側についての線‐中性点電圧および線間電圧の計算において行われる各段階を説明している。式における下付きｘは、特定の線（Ａ、Ｂ、またはＣ）を示している。
【０２０５】
低電圧側についての線‐中性点電圧の計算：
図３６の太線が、線Ａについての線‐中性点電圧を示している。
【０２０６】
値Ｕｘ ｃａｌｃが、サンプリングされた値の生の平均である。
【数９】
2008521374.tif 000012
【０２０７】
線‐中性点電圧は、
【数１０】
2008521374.tif 000013
として計算され、
ＫＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎは、較正の際にそれぞれの線について見いだされる較正係数（較正のセクションを参照）であり、
ＫＧａｉｎは、ハードウェアの電流利得の選択によって定まる係数（利得のセクションを参照）である。
【０２０８】
低電圧側についての線間電圧の計算：
図３７の太線が、線ＡおよびＢの間の線間電圧を示している。
【０２０９】
線間電圧を計算するために、以下の式が使用される。
【数１１】
2008521374.tif 000014
【０２１０】
高電圧側についての線‐中性点電圧の計算：
【数１２】
2008521374.tif 000015
ＫＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒは、１０ｋＶから０．４ｋＶへの変換時に使用される変圧器からの変換係数であり、
Ｉｘ‐０．４ｋＶは、当該特定の線について変圧器の低電圧側を流れている電流であり、
ＫＴｒａｆＩｍｐは、変圧器のインピーダンス（図３５のＺＬ）である。
【０２１１】
高電圧側についての線間電圧の計算：
高電圧側の線間電圧の計算は、低電圧側についてと同じやり方で実行される。以下の式が、線間電圧を計算するために使用される。
【数１３】
2008521374.tif 000016
【０２１２】
電流：
電流が、高電圧側または低電圧側のいずれかにおいて測定される。計算に使用される式は、両側について同じである。
【０２１３】
図３８が、３つの線Ａ、Ｂ、およびＣについての電流ＩＡ、ＩＢ、およびＩＣの測定を示している。
【０２１４】
使用される式は、
【数１４】
2008521374.tif 000017
である。
【０２１５】
線Ａについて、以下の式が使用される。
【数１５】
2008521374.tif 000018
これが、各線について電流の計算：
【数１６】
2008521374.tif 000019
を与え、ＫＡＡ、ＫＡＢ、およびＫＡＣは、較正の際に計算される較正定数（較正のセクションを参照）である。
【０２１６】
位相差（Θ）：
線がゼロ基準と交差する時間の計算は、ゼロ基準を下回っていない最後のサンプルのサンプル番号、ならびに交差の直前および直後のサンプルの値の間の線形補間にもとづく。図３９が、補間を太線で示している。
【０２１７】
補間による線の勾配が、ゼロ交差の正確な時間を計算するために使用される。勾配は、以下のとおり計算される。
【数１７】
2008521374.tif 000020
Ｖｓａｍｐｌｅ ｘ−１は、交差前のサンプルの値であり、
Ｖｓａｍｐｌｅ ｘは、交差後のサンプルの値であり、
ＴＳａｍｅＬｉｎｅＳａｍｐｌｅは、同じ線の２つのサンプルの間の時間であり、６２５ナノ秒に等しい。
【０２１８】
基準線の上方の最後のサンプルから、補間による線が基準線を横切る時刻までの時間は、以下のとおり計算される。
【数１８】
2008521374.tif 000021
【０２１９】
それぞれの電圧および電流線についてゼロ基準交差の正確な時間が計算されると、電流線と電圧線との間の位相差を計算することが可能である。
【０２２０】
図４０が、１組の電圧および電流測定結果について、位相差（Θ）を示している。
【０２２１】
以下の式
【数１９】
2008521374.tif 000022
が使用され、
ＸＵ‐ｓａｍｐｌｅは、基準線を交差する直前の電圧サンプルのサンプル番号であり、
ＸＩ‐ｓａｍｐｌｅは、基準線を交差する直前の電流サンプルのサンプル番号であり、
Ｔｓａｍｐｌｅは、２つのサンプル間の時間であって、２０ｍｓ／１９２サンプルに等しい。
【０２２２】
補間の差が、
【数２０】
2008521374.tif 000023
として計算され、これによって低電圧の線‐中性点について測定された合計の位相差がもたらされ、
【数２１】
2008521374.tif 000024
ΘＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎは、モジュールによって引き起こされ、較正時に見い出される位相歪みであり、
Θ３ｐｈＥｆｆｅｃｔは、２つの他の電流線によって実行される誘導による影響である。
【０２２３】
線‐中性点の位相差を使用し、線間の低電圧の位相差を計算することが可能である。
【数２２】
2008521374.tif 000025
ΘΔは、線の測定から位相の測定への変換によって生じる位相差である。
【０２２４】
位相差が、変圧器の高電圧側に関する計算に使用される場合、２つのさらなる係数を考慮に入れなければならない。
【０２２５】
ΘＴｒａｆｏは、高電圧から低電圧への変換時に変電所によって引き起こされる位相の移動または変位である。この値は、変圧器のデータ・シートから取得できる変圧器ベクトル群の数値によって決定される。
【０２２６】
ΘＴｒａｆｏＬｏａｄは、変圧器の内部インピーダンスおよび低電圧側の電流負荷によって引き起こされる低電圧の線‐線の測定の位相歪みである。この歪みは、低電圧側における電圧角度イメージと高電圧側における電圧角度イメージとの間の差である。モジュールは、低電圧側においてのみ電圧を測定するため、この歪みが考慮されなければならない。
【０２２７】
図４１が、線Ａの電圧歪みを示している。破線が高電圧側の電圧であり、実線が低電圧側の電圧である。
【０２２８】
低電圧側の線間電圧の実際の角度を使用し、これを線測定についての理論的角度から位相測定変換へと減算することによって、ΘＴｒａｆｏＬｏａｄが計算される。
【数２３】
2008521374.tif 000026
【０２２９】
これが、高電圧の線‐中性点の電圧と電流との間の真の位相差を、
【数２４】
2008521374.tif 000027
としてもたらし、高電圧の線間の電圧と電流との間の真の位相差を、
【数２５】
2008521374.tif 000028
としてもたらす。
【０２３０】
較正
モジュールの設定の際に、正確な測定を保証するためにモジュールを較正しなければならない。作業者は、これをＰＣベースの較正プログラムを使用することによって実行する。この較正を実行するために、較正用装置を取り付けなければならない。較正の際に、ＰＣが、モジュールおよび較正用装置によってもたらされる測定電圧、電流、および位相差を収集する。充分なデータを集めた後で、ＰＣは、電圧および電流の測定値ならびに位相変位の定数についての較正係数を計算する。
【０２３１】
図４２が、較正のデータを表示している。
【０２３２】
電圧の較正：
電圧の係数は、以下の式を使用して計算される。
【数２６】
2008521374.tif 000029
【０２３３】
電流の較正：
電流の較正は、３つのセンサのすべてが、後述の図４３に示すようにケーブルによって生成される磁界を測定するという事実ゆえ、電圧の較正よりも複雑である。
【０２３４】
各ケーブルの磁界が他のケーブルの測定値に及ぼす影響を割り出すために、３つの線のすべてについて、以下の行列方程式を解かなければならない。以下の例は、線Ａについての式を示している。
【数２７】
2008521374.tif 000030
【０２３５】
ＫＡＡ、ＫＡＢ、およびＫＡＣを計算するために、モジュールは、異なる電流レベルにおいて３つの測定を実行しなければならない。値Ａ１、Ｂ１、およびＣ１が、センサによって行われた測定にもとづいて計算され、値ＩＡ∠θＡ＝（ＸＡ，ＹＡ），ＩＢ∠θＢ＝（ＸＢ，ＹＢ），  およびＩＣ∠θＣ＝（ＸＣ，ＹＣ）が、較正用設備によって行われた測定に基づいて計算される。これらの値が計算されたとき、行列方程式が解かれて、定数が明らかになる。
【０２３６】
これらの工程が、線Ｂおよび線Ｃについても実行され、これらの線に関する定数を与える。
【０２３７】
位相の較正：
モジュールの位相変位定数は、
【数２８】
2008521374.tif 000031
として計算される。
【０２３８】
計算された係数および定数が、モジュールへと保存され、モジュールは、将来の測定のすべてにおいて、これらの係数および定数を使用して測定を調節する。
【０２３９】
ＬＥＤの経年劣化の補償
モジュールは、電力ケーブルの電流を測定するために、発光ダイオード（ＬＥＤ）を磁界によって引き起こされる光の偏向に組み合わせて使用している。経年劣化ゆえ、ＬＥＤによって発せられる光の強度が、時間がたつにつれて低下する。
【０２４０】
図４４が、このような低下を示している。
【０２４１】
モジュールによって行われる測定が、強度の変化に比例して変化し、測定を無効にしてしまう。
【０２４２】
この影響に対抗するため、モジュールは、較正時の各ＬＥＤの光の強度を保存している。ＬＥＤ補償係数が
【数２９】
2008521374.tif 000032
として常に計算される。
【０２４３】
ＬＥＤの強度は、内部の監視にも使用される（内部監視のセクションを参照）。
【０２４４】
利得の調節
モジュールは、精密さを失うことなく広い範囲の電流および電圧を測定することができるよう、利得機構を使用する。この機構は、電流測定について４つの利得レベルを有し、電圧測定について２つの利得レベルを有している。モジュールは、通常の測定においては、最大の範囲の電流および電圧を測定できるよう、高利得の領域で動作している。しかしながら、考えられるエラーが検出された場合には、モジュールは、収集データのオンライン評価を実行し、それに応じて利得レベルを調節する。これにより、エラーの計算を実行するときに、考えられる最大の精密さが保証される。
【０２４５】
調節に使用される一般的な式は、以下のとおりである。すなわち、
（利得Ｘにおいて測定された値）／（利得Ｘの総範囲）＜（所定の割合）
である場合には、利得をより低いレベルへと調節し、
（利得Ｘにおいて測定された値）／（利得Ｘの総範囲）＞（所定の割合）
である場合には、利得をより高いレベルへと調節する。
【０２４６】
好ましくは、高低の所定の割合について２つのしきい値が定められる。
【０２４７】
電圧および電流の計算に使用される定数Ｋｇａｉｎは、現在選択されている利得に依る。
【０２４８】
データの分析
説明：
データの分析は、収集したデータに基づく。モジュールが、収集したデータについて種々の計算を実行し、監視対象の電力ネットワークにおいてデータ・センターへと報告すべきエラー状態が生じたか否かを判断する。図４５を参照されたい。
【０２４９】
これに関連して、エラーという用語は、エラーおよび故障の両者を包含して使用される。
2008521374.tif 000033
【０２５０】
方法：
入力値が、種々の計算の実行に使用される。以下のリストは、実行される計算のそれぞれを記載する。
【０２５１】
有効および無効電力
モジュールは、監視対象の電力ケーブルに存在する有効および無効電力を計算することができる。有効電力（Ｐ）および無効電力（Ｑ）の計算は、各線について同一であり、式
【数３０】
2008521374.tif 000034
を使用してリアルタイムで実行される。
【０２５２】
総電力の計算に使用される式は、モジュールが変電所の高電圧側または低電圧側のいずれを監視しているのかに応じて異なる。これは、モジュールが、常に変圧器の低電圧側の電圧を測定しているという事実ゆえである。
【０２５３】
高電圧側については、総電力を計算するために以下の式が使用される。
【数３１】
2008521374.tif 000035
【０２５４】
低電圧系においては、以下の式が使用される。
【数３２】
2008521374.tif 000036
【０２５５】
高電圧側を監視しているモジュールにおいては、計算された電力は、データ・センターがそれを特に要求した場合にのみ、データ・センターへと送られる。低電圧系においては、１５分間にわたる平均による日々のピーク電力が、１日について１回保存され、８日間にわたって保管される。
【０２５６】
消弧リアクトル（ピターソンコイル）／共振接地のＭＶネットワークにおける地絡検出
モジュールは、地絡（ＥＦ）が発生したか否かを検出するために、高調波電流の量を使用する。モジュールは、ＥＦを検出するために、運転員の定める３つの値を使用する。
【０２５７】
ＥＦｒｅｆは、どの検出法を使用すべきかを決定するために使用される基準値である。
【０２５８】
ＥＦｆａｃｔｏｒは、平均の高調波電流の量がＥＦｒｅｆを超える場合にＥＦを検出するために使用される係数である。
【０２５９】
ＥＦｃｏｎｓｔは、平均の高調波電流の量がＥＦｒｅｆを下回る場合にＥＦを検出するために使用される定数である。
【０２６０】
ＥＦ検出は、高調波値の長期および短期の平均に基づく。モジュールは、１０分間の平均（Ｈ１０ｍｉｎ）および１００ｍｓの平均（Ｈ１００ｍｓ）を常に計算している。
【０２６１】
ＥＦの検出に使用される方法は、Ｈ１０ｍｉｎおよびＥＦｒｅｆに依り、後述のとおりである。
【０２６２】
方法１（Ｈ１０ｍｉｎ＞ＥＦｒｅｆ）
分数Ｈ１００ｍｓ／Ｈ１０ｍｉｎがＥＦｆａｃｔｏｒよりも大きい場合、エラーが検出され、このエラー（すなわち、地絡警報）が、データ・センターへと送信される。次いで、Ｈ１０ｍｉｎが保存され、分数Ｈ１００ｍｓ／Ｈ１０ｍｉｎが再びＥＦｆａｃｔｏｒよりも小さくなるまで更新されない。分数Ｈ１００ｍｓ／Ｈ１０ｍｉｎが再びＥＦｆａｃｔｏｒよりも小さくなると、モジュールは、ＥＦ警報をリセットし、再びＥＦを検出できるようになる。
【０２６３】
図４６が、方法１を使用したエラー検出を示している。
【０２６４】
方法２（Ｈ１０ｍｉｎ≦ＥＦｒｅｆ）
Ｈ１００ｍｓｔｈｅ ｆｒａｃｔｉｏｎがＥＦｃｏｎｓｔよりも大きくなる場合に、エラーが検出され、このエラーが、データ・センターへと送信される。
【０２６５】
Ｈ１００ｍｓが当該ＥＦｃｏｎｓｔよりも小さくなるとき、またはＨ１０ｍｉｎがＥＦｒｅｆよりも大きくなるときに、ＥＦがリセットされる。
【０２６６】
図４７が、方法２を使用したエラー検出を示している。
【０２６７】
地絡検出‐非接地または抵抗接地のＭＶネットワーク
センサおよびモジュールは、中性点が非接地または抵抗接地であるＭＶネットワークの地絡検出にも適している。
【０２６８】
これらのネットワークにおける地絡の検出は、線または変圧器ベイを流れるゼロ・シーケンス電流の存在および大きさに基づく。ゼロ・シーケンス電流は、３相の電流ベクトルからスカラー和によって導出される。
【数３３】
2008521374.tif 000037
【０２６９】
地絡事故のないネットワークにおいては、ゼロ・シーケンス電流は、ほぼゼロであり、ネットワークの自然の非対称のみがゼロ・シーケンス電流の原因である。地絡の場合には、ゼロ・シーケンス電流の大きさが、数レベル上昇する。
【０２７０】
中性点非接地のネットワークにおいては、ゼロ・シーケンス電流が、容量性の地絡電流の合計に等しくなる。中性点抵抗接地のネットワークにおいては、ゼロ・シーケンス電流が、接地抵抗の選択に応じて同じ大きさ、またはさらに大きくなる。
【０２７１】
電力系統の保護の実務に応じて、これらの種類のネットワークにおける地絡は、手作業による位置特定の後に解消されないままに残され、あるいは約１００ｍｓ以上の後に自動的にトリップされる。これは、完全に本システムの能力の範囲内である。
【０２７２】
ゼロ・シーケンス電流の大きさおよび継続時間をユーザによって設定できる限界と比較することによって、本システムは、地絡に対して地絡警報を発することによって応答することができる。
【０２７３】
短絡の検出
モジュールは、短絡エラー（ＳＣＥ）について電力ネットワークを常に監視する。モジュールは、運転員の定める３つの電流レベル（ＩＳＣ‐Ｘ）であって、各線においてＳＣＥが生じたときに存在する最小の電流レベルを示している３つの電流レベル（ＩＳＣ‐Ｘ）を有している。
【０２７４】
ＳＣＥが生じたとき、モジュールは、エラーを検出し、エラーの方向および距離を計算するために必要なデータを測定するために、約１００ｍｓすなわち５つの電力系統周期を有する。図４８は、ＳＣＥの際の電流および電圧の挙動を示している。ＳＣＥの際に電圧が低下し、電圧が低下しすぎるとモジュールが電圧がゼロ基準を交差する時間を検出できなくなる点に、注意することが重要である。この場合には、最後に検出されたゼロ交差時間が、理想的な２０ｍｓの期間を使用して外挿される。
【０２７５】
モジュールは、ＳＣＥ時の５周期の間に以下の行為を実行する。
【０２７６】
ＳＣＥの継続時間の最初の完全な１周期が、モジュールによってエラーを検出するために使用される。エラーは、Ｉｘ＞ＩＳＣ‐Ｘとして定められる。
【０２７７】
ＳＣＥの継続時間の第２の完全な１周期が、短絡エラーにおいて存在するおおよその電流を測定するために使用される。この近似値が、エラーの測定のためにモジュールが使用する利得レベルの決定に使用される。
【０２７８】
ＳＣＥの第３の完全な１周期は、モジュールがこの周期をすべての電流線について正しい利得レベルを設定するために使用するので、使用されない。
【０２７９】
ＳＣＥの第４および第５の周期が、先の周期においてなされた利得の変更ゆえに、可能な最高の分解能で測定される。測定されたデータは、エラーの方向および距離に関するさらなる計算のために保存される。
【０２８０】
ＳＣＥの第５の周期の後、モジュールは、測定されたデータを評価する。第４および第５の周期からの測定値が、精度向上のために平均される。各線について平均された電流が、ＩＳＣ‐Ｘ値と比較され、平均電流がこの値を上回っている場合、その線においてエラーが生じている。
【０２８１】
エラーの方向および距離が計算されたとき、それぞれの線についてのピーク電流、エラー方向、およびエラー距離が、データ・センターへと送信される。
【０２８２】
短絡エラーの方向
各線の短絡エラーの方向は、エラーの際の電流と電圧との間の平均の位相差（Θａｖｇ）に基づいて計算される。運転員が、どちらの位相差が前方方向を表わす信号を与え、どちらの位相差が後方方向を表わす信号を与えるのかを定める定数（ＫＭＴＡ）を決定する。
【０２８３】
使用される位相差は、エラーが２相であるか、あるいは３相であるかに依る。
【０２８４】
図４９が、ＭＴＡに依存する前方および後方の通知を説明している。前方通知の領域は、ＭＴＡベクトルを中心とする半円の領域である。後方または反対方向の通知の領域は、ＭＴＡベクトルの反対側の半円領域である。
【０２８５】
前方方向は、Θａｖｇ≦ＭＴＡ＋／−９０°として定義され、後方方向は、−Θａｖｇ＝ＭＴＡ＋／−９０°として定義される。
【０２８６】
短絡エラーまでの距離
短絡エラーまたは故障位置までの距離は、エラーの際に集められた平均の電圧、電流、および位相差を使用して計算される。計算は、エラーの種類に依存する。距離は、リアクタンスまたはインダクタンスとして定義される故障までの電気的な距離として決定される。
【０２８７】
エラーが２相のエラーである場合、以下の式が使用される。
【０２８８】
エラーが、相１と相２との間である場合
【数３４】
2008521374.tif 000038
【０２８９】
エラーが、相２と相３との間である場合
【数３５】
2008521374.tif 000039
【０２９０】
エラーが、相３と相１との間である場合
【数３６】
2008521374.tif 000040
【０２９１】
考えられるアーク抵抗およびインダクタ抵抗の温度依存性の影響は、故障までの抵抗ではなくて、故障までのリアクタンスまたはインダクタンスを使用することによって除かれる。
【０２９２】
図５０が、相Ａと相Ｂとの間のエラーを示している。
【０２９３】
エラーが３相のエラーである場合、以下の式が使用される。
【数３７】
2008521374.tif 000041
【０２９４】
図５１が、全３相の間のエラーを示している。
【０２９５】
故障方向の検出の現時点における好ましい実施形態を、以下に説明する。
【０２９６】
故障の方向の割り出し
故障の方向（すなわち、電力の流れの方向）は、基準電圧とベイを通過して流れるＭＶ故障電流との間の角度に注目することによって割り出される。短絡の際、電圧および電流の位相ベクトルの間の角度は、主としてＤＩＳＣＯＳステーションと故障位置との間の線のリアクタンス（Ｘｌｉｎｅ）および線の抵抗（Ｒｌｉｎｅ）によって決定される。単線図においてＭＶ短絡の際のＭＶの電圧および電流の位相ベクトルを示している図１３１を参照されたい。
【０２９７】
最大トルク角（ＭＴＡ）が、方向の通知が最大の感度を有する相対角度を決定し、
ＭＴＡ＝Ａｒｃｔａｎ（Ｘｌｉｎｅ／Ｒｌｉｎｅ）
として計算することが可能である。相対角度が、ＭＴＡ±９０°である場合、「Ｆ」（前方）であるとの通知が、故障した相について発せられる。相対角度が、÷ＭＴＡ±９０°である場合、「Ｂ」（反対／後方）であるとの通知が、故障した相について発せられる。ＭＴＡの正確な計算は必要とされず、切り替わりの角度がＭＴＡ±９０°である。ＭＶのケーブルおよび架空線のネットワークについては、ＭＴＡの典型的な値は、それぞれ２５°〜４５°および３５°〜５５°である。「幅広い」方向性の特徴が、方向の決定を劣らせることなく最大±９０°までの位相の偏移を可能にする。したがって、近くの故障に電圧メモリを使用して導入される誤差は重大でない。
【０２９８】
ＭＶ電圧の代替としてのＬＶ電圧の使用
理論的には、ＭＶ電圧を基準電圧として使用すべきである。これは、変圧器を通常は送り込みのステーションにおいてのみ見つけることができる配電ネットワークにおいては、好都合でない。ＭＶ／ＬＶ変圧器を備えるステーションにおいて、代わりに、本システムは、変圧器の二次電圧を基準電圧として使用する。電圧ベクトルが変圧器ベクトル群および変圧比について補正される。基準電圧およびベクトル群の補正の選択は、後述のように故障の種類に依る。
【０２９９】
３相短絡
線ベイの３相のすべての電流が、短絡ピックアップ値を超えた場合、３相短絡状態が検出される。故障が対称的であるため、電圧および電流システムも、対称であると見なすことができる。したがって、ＵＬ１，０．４ｋＶを、ＵＬ１，１０ｋＶなどの代わりに基準電圧として使用することができる。ＭＶ電圧の位相角Ａｒｇ（ＵＬ１，１０ｋＶ）が、ＬＶ電圧の位相角Ａｒｇ（ＵＬ１，０．４ｋＶ）から計算され、ｖ×３０°を通って転向され、ここで「ｖ」は変圧器のベクトル群であり、すなわちＤｙｎ５の変圧器について「５」である。
【０３００】
例：
−  Ｄｙｎ  ５の変圧器においては、ＬＶ電圧の位相角は＋１５０°（正のシーケンス、反時計方向）にわたって転向される。
−  Ｄｙｎ  １１の変圧器においては、ＬＶ電圧の位相角は＋３３０°（正のシーケンス、反時計方向）にわたって転向される。
【０３０１】
方向の決定は、以下の電圧および電流の位相ベクトルの相に関する比較によって実行される。
【表２】
2008521374.tif 000042
【表３】
2008521374.tif 000043
【０３０２】
次いで、基準電圧と電流との間の相対角度Ａｒｇ（ＺＬ）が、相に関して計算される。
【０３０３】
例：
−  Ｄｙｎ  ５の変圧器；相Ｌ１：
【数３８】
2008521374.tif 000044
−  Ｄｙｎ  １１の変圧器；相Ｌ１：
【数３９】
2008521374.tif 000045
【０３０４】
次いで、相対角度がＭＴＡに対して比較される。
−  Ａｒｇ（ＺＬｘ）が、ＭＴＡ±９０°の範囲にある場合、「Ｆ」（前方）であるとの通知が、相ｘについて発せられる。
−  Ａｒｇ（ＺＬｘ）が、÷ＭＴＡ±９０°の範囲にある場合、「Ｂ」（反対／後方）であるとの通知が、相ｘについて発せられる。
【０３０５】
３相の短絡については、故障位置は通常は３相すべてについて同じである、したがって、通知は、通常は「ＦＦＦ」または「ＢＢＢ」である。
【０３０６】
故障の際の変圧器負荷ゆえの電圧低下は、無視される。
【０３０７】
２相短絡および２重地絡（「クロス‐カントリー」故障）
線ベイの２相の電流が、短絡ピックアップ値を超えた場合、２相短絡状態が検出される。１相の電流のみがピックアップ値を超えた場合、「クロス‐カントリー」故障状態が想定される。遠方の故障について、ＭＶの電圧および電流の位相ベクトル（太い矢印および開いた矢印）の間の相対角度が、図１３１に示されている。
【０３０８】
近い故障、すなわちＤＩＳＣＯＳステーションの付近の故障においては、故障した相の間の残りのＭＶ線電圧は、例えばＬ１‐Ｌ２故障の際のＵＬ１２，１０ｋＶであるが、ゼロまたはゼロの付近になりうる。ＭＶの電圧および電流の位相ベクトルの間の相対角度が、図１３３に示されている。
【０３０９】
故障の位置にかかわらず正しい方向の決定を保証するために、例えばＬ１‐Ｌ２故障の際のＵＬ２３，１０ｋＶであるが、「健全」なＭＶ線電圧のうちの１つが分極のために使用されなければならない。この方法は、「交差分極」としても知られている。
【０３１０】
基準電圧は、故障電圧に対して直角である。これが、次のとおり補正される。
−  ＵＬ２３ １０ｋＶは、９０°だけＵＬ１２ １０ｋＶに遅れている。したがって、ＵＬ２３ １０ｋＶが、＋９０°にわたって転向される。
−  ＵＬ３１ １０ｋＶは、９０°だけＵＬ２３ １０ｋＶに遅れている。したがって、ＵＬ２３ １０ｋＶが、＋９０°にわたって転向される。
−  ＵＬ１２ １０ｋＶは、９０°だけＵＬ３１ １０ｋＶに遅れている。したがって、ＵＬ２３ １０ｋＶが、＋９０°にわたって転向される。
【０３１１】
ＭＶ線電圧に代え、同様のＬＶ位相電圧が使用される。例えば、
−  Ｄｙｎ  ５の変圧器において、ＵＬ１ ０．４ｋＶがＵＬ１２，１０ｋＶと同様である。したがって、ＬＶ電圧の位相角度が、ＭＶ電圧の角度を直接置き換える。
−  Ｄｙｎ  １１の変圧器において、÷ＵＬ１ ０．４ｋＶがＵＬ１２，１０ｋＶと同様である。したがって、ＬＶ電圧の位相角度が＋１８０°にわたって転向され、ＭＶ電圧の角度を置き換える。
【０３１２】
方向の決定は、以下の電圧および電流の位相ベクトルを相に関して比較することによって実行される。
【０３１３】
故障ループおよび基準電圧の選択；２相短絡、Ｄｙｎ５の変圧器：
【表４】
2008521374.tif 000046
【０３１４】
故障ループおよび基準電圧の選択；２相短絡、Ｄｙｎ１１の変圧器：
【表５】
2008521374.tif 000047
【０３１５】
次いで、基準電圧と電流との間の相対角度Ａｒｇ（ＺＬＸ）が、相に関して計算される。
【０３１６】
Ｄｙｎ５の変圧器；相Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３：
【数４０】
2008521374.tif 000048
【０３１７】
Ｄｙｎ１１の変圧器；相Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３：
【数４１】
2008521374.tif 000049
【０３１８】
次いで、相対角度がＭＴＡに対して比較される。
−  Ａｒｇ（ＺＬｘ）が、ＭＴＡ±９０°の範囲にある場合、「Ｆ」（前方）であるとの通知が、相ｘについて発せられる。
−  Ａｒｇ（ＺＬｘ）が、÷ＭＴＡ±９０°の範囲にある場合、「Ｂ」（反対／後方）であるとの通知が、相ｘについて発せられる。
【０３１９】
故障までの距離が、電圧低下の程度を決定する。電圧降下が完全でない場合、交差分極がＡｒｇ（ＺＬｘ）を最大±３０°にわたって転向させうる。しかしながら、「幅広い」方向性の特徴ゆえ、方向の決定が損なわれることはない。
【０３２０】
「真」の２相短絡（同じ故障位置）においては、通知が、故障した相について同じ方向を示し、すなわち「ＦＦ‐」、「Ｆ‐Ｆ」、「‐ＦＦ」、「ＢＢ‐」、「Ｂ‐Ｂ」、または「‐ＢＢ」である。「クロス‐カントリー故障」（異なる故障位置）においては、通知が、故障した相について同じまたは反対の方向を示す（各相の電力の流れの方向に従って）。
【０３２１】
故障までの電気的距離
測定された電圧および電流に基づき、モジュールＡは、故障までの電気的な距離を定めることができる。故障までの距離の計算は、２相および３相の故障の際にのみトリガされる。地絡および「クロス‐カントリー」故障については、測定が地絡電流の戻り経路によって左右されてしまうため、故障までの距離は計算されない。
【０３２２】
３相短絡
３相短絡については、以下の故障ループが考慮される。図１３４を参照されたい。
【０３２３】
図１３４に示されているとおり、システム測定点から故障位置までの見掛けのインピーダンスＺＬＸを、それぞれのＭＶ電圧ＵＬＸおよび電流ＩＬＸから計算することができる。
【０３２４】
故障が対称的であるため、電圧および電流システムも、対称であると見なすことができる。したがって、ＵＬ１，０．４ｋＶを、ＵＬ１，１０ｋＶなどの代わりに電圧として使用することができる。
【０３２５】
ＭＶ電圧ＵＬ１，１０ｋＶが、ｎ倍されたＬＶ電圧ＵＬ１，０．４ｋＶで代用される。「ｎ」は、一次の相電圧と二次の相電圧との間の変圧比である。
【０３２６】
次いで、見掛けのインピーダンスが、以下の電圧および電流の位相ベクトルから計算される。
【０３２７】
故障ループならびに電圧および電流の位相ベクトルの選択；３相短絡：
【表６】
2008521374.tif 000050
【０３２８】
故障位置までのインピーダンスが、平均値として計算される。
【数４２】
2008521374.tif 000051
【０３２９】
インピーダンスＺ（および、抵抗Ｒ）は、どちらの量も接地システムならびに地絡戻り経路の抵抗、導体の抵抗（温度に依存する）、および故障位置のアーク抵抗によって異なってくるため、電気的距離の測定には適していない。他方で、リアクタンスＸは、故障ループの導体の幾何にのみ依存する。これは一定であるため、見掛けのリアクタンスが、故障までの電気的距離の指標として理想的である（単位はオーム）。
【数４３】
2008521374.tif 000052
【０３３０】
２相短絡
２相短絡については、以下の故障ループが考慮される。（例は、Ｌ１‐Ｌ２の故障を示している）。ＭＶ２相短絡の際のＭＶ電圧および電流の位相ベクトルについては、図１３５を参照されたい。
【０３３１】
すでに示したように、システム測定点から故障位置までの見掛けのインピーダンスＺＬＸを、それぞれのＭＶ電圧ＵＬＸｙおよび電流ＩＬＸから計算することができる。ＭＶ線電圧の代わりに、同様のＬＶ相電圧が使用される。例えば、
−  Ｄｙｎ  ５の変圧器において、ＵＬ１ ０．４ｋＶがＵＬ１２，１０ｋＶと同様である。したがって、変圧比「ｎ」および√３で乗算したＬＶ相電圧が、ＭＶ線電圧を置き換える。
−  Ｄｙｎ  １１の変圧器において、÷ＵＬ１ ０．４ｋＶがＵＬ１２，１０ｋＶと同様である。したがって、変圧比「ｎ」および√３で乗算し、＋１８０°にわたって転向させたＬＶ相電圧が、ＭＶ線電圧を置き換える。
【０３３２】
次いで、見掛けのインピーダンスが、以下の電圧および電流の位相ベクトルから相に関して計算される。
【０３３３】
故障ループならびに電圧および電流の位相ベクトルの選択；２相短絡、Ｄｙｎ５の変圧器：
【表７】
2008521374.tif 000053
【０３３４】
故障ループならびに電圧および電流の位相ベクトルの選択；２相短絡、Ｄｙｎ１１の変圧器：
【表８】
2008521374.tif 000054
【０３３５】
故障位置までのインピーダンスが、下記のとおり計算される（例は、Ｌ１‐Ｌ２の故障、Ｄｙｎ５の変圧器を示している）。
【数４４】
2008521374.tif 000055
係数０．５は、故障位置までのインピーダンスの２倍であるループのインピーダンスを補正している。既に述べた理由のため、見掛けのリアクタンスが、故障までの電気的距離の指標として使用される（単位はオーム）。
【数４５】
2008521374.tif 000056
【０３３６】
電気的距離の物理的距離への変換
モジュールＡによって計算された故障までの距離は、オームを単位とする電気的な距離である。電気的距離を物理的な距離に変換するためには、比リアクタンス（Ω／ｋｍ）およびシステム測定点と故障位置との間のすべてのＭＶ線の実際の長さ（ｋｍ）についての情報が必要である。
【０３３７】
線データは、通常は、例えば企業のＥＲＰシステムにおいてサーバ・レベルで入手可能である。
【０３３８】
外部とのやりとり
説明：
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力（Ｉ／Ｏ）を有している。これらのＩ／Ｏは、あらかじめ定められた機能は有しておらず、任意の汎用目的に使用することが可能である。
2008521374.tif 000057
【０３３９】
方法：
入力の監視
モジュールは、２つのバイナリ入力を常に監視する。入力のいずれかに変化が検出されたとき、モジュールはデータ・センターへとメッセージを送信する。また、両方の入力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３４０】
出力の制御
モジュールは、出力状態を変化させるための選択肢をデータ・センターに提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、データ・センターからのメッセージを受け取ると、それに従って出力を変化させる。
【０３４１】
さらに、両方の出力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３４２】
アナログ入力
モジュールは、４〜２０ｍＡの入力および０〜５Ｖの入力という２つのアナログ入力を常時監視している。警報のためのレベルを設定することができ、実際の値を要求に応じて与えることができる。
【０３４３】
開放相の検出
モジュールは、監視対象の電力ネットワークの開放相の故障を検出することができる。開放相の故障は、以下の計算を使用して検出する。
【数４６】
2008521374.tif 000058
【０３４４】
割合Ｉｍｉｎ／Ｉｍａｘが、運転員の定める値よりも小さく、かつＩａｖｒｇが、運転員の指定する値よりも大きく、測定された電圧のいずれもが、先に定められた「電圧なし」しきい値を下回らない場合、モジュールは、開放相のエラーが生じたものと想定する。これにより、モジュールがデータ・センターへと警報メッセージを送信する。図５２が、線Ａについての開放相のエラーを示している。
【０３４５】
外部とのやりとり
説明：
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力（Ｉ／Ｏ）を有している。これらのＩ／Ｏは、現在のところ変電所の遮断器回路へとマップされているが、多数の他の目的に使用することが可能である。図５３が参照される。
2008521374.tif 000059
【０３４６】
方法：
遮断器の監視
モジュールは、遮断器回路を常に監視している。現在の構成は、遮断器が閉じている場合に第１の入力を高（ハイ）にし、遮断器が開いている場合に第２の出力を（高）ハイにする。遮断器の状態に変化が検出された場合には、モジュールは、データ・センターへとメッセージを送信する。また、現在の遮断器の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３４７】
遮断器の制御
モジュールは、遮断器を開放する選択肢をデータ・センターへと提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、遮断信号を受け取ると、バイナリ出力を高（ハイ）に設定する。バイナリ出力は、モジュールが遮断器の開放を検出するまで高（ハイ）に保たれ、あるいはモジュールが、２０秒間または他のユーザ定義の時間期間にわたって、遮断器を開こうと試みる。この２つの出来事のどちらかが生じると、モジュールは、現在の遮断器の状態についてのメッセージをデータ・センターへと送り返す。モジュールが、遮断器の状態を変化させようと試みているとき、それがマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３４８】
内部の監視
説明：
モジュールは、継続的に正しい挙動を保証するとともに、欠陥の場合にそれらを検出して欠陥の深刻さに応じてインテリジェントに動作する自己サービスの特徴を有している。モジュールの状態が、マン‐マシン‐インターフェイスに表示され、同時にデータ・センターへと通信される（通信のセクションを参照）。図５２が参照される。
2008521374.tif 000060
【０３４９】
方法：
内部の電圧
サンプルされた内部電圧が、運転員が定める一組の値に対して照合される。電圧が値を下回っている場合、警報イベントがトリガされる。警報は、電圧が低電圧トリガよりも有意に高いとき、キャンセルされる。図５５が、この挙動を示している。
【０３５０】
モジュールの温度
サンプルされた温度は、電圧とは少し異なる様相で取り扱われる。運転員が、認容される温度「帯」を定める。この帯が破られた場合に警報がトリガされ、温度が再び有意に帯の内側にある場合に、警報がリセットされる。図５６が、この挙動を示している。
【０３５１】
発光ダイオードの監視
ＬＥＤの光の強度が監視され、運転員によって定められる２つの値ＬＥＤＳｅｒｖｉｃｅおよびＬＥＤＤｅｆｅｃｔと比較される。ＬＥＤ強度のうちの１つが、ＬＥＤＳｅｒｖｉｃｅを下回って低下する場合、システムは「保守（点検）」状態に入り、データ・センターへの通知が行われる。ＬＥＤ強度のうちの１つが、ＬＥＤＤｅｆｅｃｔを下回って低下する場合、システムは「不良」状態に入り、データ・センターへの通知が行われる。
【０３５２】
ソフトウェアの監視
モジュールのソフトウェアにおける種々の動作が、エラー事象を引き起こしうる。これらのエラーのうちのいくつかは重要ではなく、時々生じうる。これらのエラーについての統計が集められ、頻繁に生じている場合、または重要なエラーが生じている場合に、メッセージがデータ・センターへと送信され、モジュールの状態が更新される。
【０３５３】
モジュールの状態
モジュールの状態は、エラーおよび通常の製品の動作によって変化する。モジュールの状態は、モジュールがどのように機能するかを決定する。４つの状態が存在する。
・受動
・保守
・能動
・不良
【０３５４】
図５７が、各状態および考えられる各状態の間の移行を示している。
【０３５５】
不良状態へは、エラーが通常の動作を妨げている場合に移行する。保守技術者のみが、不良状態から能動状態への変更を行うことができる。
【０３５６】
保守状態へは、重要でないエラーのしきい値に達したときに移行する。保守状態にあるとき、すべての測定は通常どおり行われるが、この状態は、問題が重大になる前に補修のために手作業による保守が必要である旨を示している。保守技術者が、モジュールを保守状態から能動状態へと変化させる。
【０３５７】
能動状態は、モジュールが設置、較正、および通常どおりに動作するときの標準的な状態である。能動状態からの変化は、エラーまたは技術者によって引き起こされる。
【０３５８】
受動状態は、未較正のモジュールが出発する状態である。モジュールが較正を必要としていることを示している。モジュールのこの状態は、較正されたときに能動状態へと変化する。
【０３５９】
システムの状態および警報は、マン‐マシン‐インターフェイスと密に協働する（通信のセクションを参照）。
【０３６０】
通信
説明：
モジュールの通信は、２つの機能を含んでいる。
１）１０個のＬＥＤで構成されるマン‐マシン‐インターフェイス。これらのＬＥＤが、モジュールの現在の状態を現場の運転員にとって視認可能にするために使用される。
２）モジュールは、ＣＡＮバスに接続されている。これにより、モジュールは、ＣＡＮバス上の他のモジュールと通信でき、モジュールが較正されるときにＰＣと通信することができる。図５８が参照される。
2008521374.tif 000061
【０３６１】
方法：
マン‐マシン‐インターフェイス
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス（ＭＭＩ）が、ユニットの現在の状態を表示する。ＭＭＩは、図５９のようである。
【０３６２】
ＭＭＩは、以下の機能を有する１０個のＬＥＤを有している。
１〜３）  これらのＬＥＤは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットＯＫ」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
４）  ４番目のＬＥＤは、前方方向のエラー、すなわち短絡が生じたことを示している。
５）
５番目のＬＥＤは、後方方向のエラー、すなわち短絡が生じたことを示している。
６）
６番目のＬＥＤは、地絡エラーが生じたことを示している。
７〜９）
これら３つのＬＥＤは、それぞれ「遮断器開放」、「遮断器閉鎖」、および「遮断器開放中」または「遮断器がモジュールによってトリップされた」をそれぞれ表わしている。
１０）
１０番目のＬＥＤは他のＬＥＤよりも大きく、システムがＰＣの較正ソフトウェアによって較正されているときに点滅する。また、ユニットが外部のＧＳＭ通信を送信または受信しているときにも点滅する。さらに、このＬＥＤはボタンとしても機能し、５秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
【０３６３】
ＣＡＮ通信
システムのすべてのモジュールは、産業用の形式のＣＡＮバスによって互いに接続されている。このバスは、運転員がユニットの較正を望むときに使用される。モジュールの較正に先立ち、較正用ソフトウェアを有するＰＣが、ＣＡＮバスへと接続される。
【０３６４】
ソフトウェアは、開始されると、ＣＡＮバス上のすべてのモジュールと通信し、各モジュールに固有のＩＤ番号を提供する。このＩＤ番号が、当該特定のモジュールへの将来のすべてのメッセージ、および当該特定のモジュールからの将来のすべてのメッセージにおいて使用される。
【０３６５】
さらに、ＣＡＮバスは、モジュールＡが電力ネットワークの遮断器またはトリップを動作させたい場合にも使用される。動作は、システム・バスを介して供給される電力を必要とし、遮断またはトリップの際の電力の使用を最小限にするため、任意の所与の時点においては、ただ１つのモジュールＡのみが遮断器を動作させることを許される。これは、「遮断器トークン」によって保証される。トークンは、通常の動作の際にはモジュールＢによって保持されており、モジュールＡは、遮断器を動作させたいと望む場合にトークンを要求する。モジュールＢがトークンを有している場合、そのトークンを要求元のモジュールＡへと与える。モジュールＡは、遮断が実行されると、トークンをモジュールＢへと戻す。
【０３６６】
最後に、ＣＡＮバスは、モジュールＣとの通信のためにモジュールによって使用される。データ・センターへと送信されるべきすべての情報が、ＣＡＮバス上のメッセージとしてモジュールＣへと送信される。データ・センターから送信されるすべてのメッセージは、モジュールＣによって受信され、ＣＡＮバスを使用することによって正しいモジュールへと転送される。これらのＣＡＮメッセージがデコードされ、モジュールが、データ・センターによって要求された動作を実行する。データ・センターは、現在のモジュール測定値を要求でき、遮断器の状態を要求でき、さらには遮断器の状態の変化を要求できる。
【０３６７】
モジュールＢの説明
モジュールＢは、図６０に示すようなモジュール構造を有している。
【０３６８】
データの収集
説明：
データの収集は、ハードウェアによってもたらされる入力をサンプリングすることによって行われる。それぞれの入力チャネルが、２０ｍｓの期間の間に３２回サンプリングされる。データは、データのさらなる取り扱いを可能にする構造化されたやり方で保存される。図６１が参照される。
2008521374.tif 000062
【０３６９】
方法：
データの収集
モジュールは、サンプリングが３つの電圧線のそれぞれにおいて正確に２０ｍｓの期間について３２回行われるように保証する内部タイマーを有している。それぞれのサンプルが、後の使用のために保存される。これにより、同じ線についての２つのサンプルの間が６２５ナノ秒である９６個のサンプルがもたらされる。
【０３７０】
それぞれのサンプル値が、所定のゼロ基準と比較され、サンプル値が基準を下回る場合、前のサンプルのサンプル番号が保存される。その線の２つの後続のサンプルが基準に対して比較され、その一方がゼロ基準以上である場合には、サンプル番号および検出がリセットされる。これは、ハードウェアの歪みによる「偽」のゼロ公差の検出を防止するために行われる。図６２は、３つの線のうちの１つから収集された理論データの図式的表示である。
【０３７１】
完全な２０ｍｓの期間が過ぎたとき、真の電圧（Ｕ）が、収集されたデータに基づいて計算される。式については後述する。
【０３７２】
計算において使用される種々の定数は、以下のセクションにおいて詳しく説明される。図６３が参照される。
【０３７３】
モジュールＢは、変圧器の低電圧側の電圧（図６３のＶ２）のみを興味の対象としており、以下の式の連鎖が、線‐中性点電圧および線間電圧の計算において行われる各段階を説明している。式における下付きｘは、特定の線（Ａ、Ｂ、またはＣ）を示している。
【０３７４】
線‐中性点電圧の計算：
図６４の太線が、線Ａについての線‐中性点電圧を示している。
【０３７５】
値Ｕｘ ｃａｌｃが、サンプリングされた値の生の平均である。
【数４７】
2008521374.tif 000063
【０３７６】
線‐中性点電圧は、
【数４８】
2008521374.tif 000064
として計算され、
ＫＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎは、較正の際にそれぞれの線について見い出される較正係数（較正のセクションを参照）であり、
ＫＧａｉｎは、ハードウェアの電流利得の選択によって定まる係数（利得のセクションを参照）である。
【０３７７】
線間電圧の計算：
図６５の太線が、線ＡおよびＢの間の線間電圧を示している。
【０３７８】
線間電圧を計算するために、以下の式が使用される。
【数４９】
2008521374.tif 000065
【０３７９】
較正
モジュールの設定の際に、正確な測定を保証するためにモジュールを較正しなければならない。作業者は、これをＰＣベースの較正プログラムを使用することによって実行する。この較正を実行するために、較正用装置を取り付けなければならない。較正の際に、ＰＣが、モジュールおよび較正用装置によってもたらされる測定電圧、電流、および位相差を収集する。充分なデータを集めた後で、ＰＣは、電圧についての較正係数を計算する。
【０３８０】
図６６が、較正のデータを表示している。
【０３８１】
電圧の較正：
電圧の係数は、以下の式を使用して計算される。
【数５０】
2008521374.tif 000066
【０３８２】
利得の調節
モジュールは、精密さを失うことなく広い範囲の電圧を測定することができるよう、利得機構を使用する。この機構は、電圧測定について２つの利得レベルを有している。モジュールは、収集データのオンライン評価を実行し、それに応じて利得レベルを調節する。これにより、考えられる最高の精密さが常に保証される。
【０３８３】
調節に使用される一般的な式は、以下のとおりである。すなわち、
（利得Ｘにおいて測定された値）／（利得Ｘの総範囲）＜（所定の割合）
である場合には、利得をより低いレベルへと調節し、
（利得Ｘにおいて測定された値）／（利得Ｘの総範囲）＞（所定の割合）
である場合には、利得をより高いレベルへと調節する。
【０３８４】
電圧の計算に使用される定数Ｋｇａｉｎは、現在選択されている利得に応じて決まる。
【０３８５】
好ましくは、高低の所定の割合という２つのしきい値が定められる。
【０３８６】
データの分析
説明：
データの分析は、収集したデータに基づく。モジュールが、収集したデータについて電圧の監視を実行し、監視対象の電力ネットワークにおいてデータ・センターへと報告すべきエラー状態が生じたか否かを判断する。図６７を参照されたい。
2008521374.tif 000067
【０３８７】
方法：
電圧が、電圧故障が生じたか否かを判断するために使用される。
【０３８８】
電圧の監視
モジュールは、変圧器の低電圧側を監視している場合、電圧レベルを常に監視している。電圧レベルが、運転員の指定する測定の限界を超えると、モジュールは、データ・センターへと警報メッセージを送信する。以下の３つの限界が、現在のところ実装されている。
【０３８９】
高電圧：
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を超える場合、モジュールは、「高電圧」警報をデータ・センターへと送信する。
【０３９０】
低電圧：
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を下回る場合、モジュールは、「低電圧」警報をデータ・センターへと送信する。
【０３９１】
電圧なし：
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を下回る場合、モジュールは、「電圧なし」警報をデータ・センターへと送信する。
【０３９２】
電圧なしの警報は、ユーザ設定可能な最少電流が発電所のＭＶ？？？１の１つ以上の相を流れている場合には、妨げられてもよい。その目的は、例えばトリップしたＭＶ変圧器の保護に起因する供給の局所的喪失のみに対する警報を制限することである。
【０３９３】
図６８が、警報のレベルを示している。
【０３９４】
外部とのやりとり
説明：
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力（Ｉ／Ｏ）を有している。これらのＩ／Ｏは、あらかじめ定められた機能は有しておらず、したがって任意の汎用目的に使用することが可能である。
2008521374.tif 000068
【０３９５】
方法：
入力の監視
モジュールは、２つのバイナリ入力を常に監視している。入力のいずれかに変化が検出されたとき、モジュールはデータ・センターへとメッセージを送信する。また、両方の入力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３９６】
出力の制御
モジュールは、出力状態を変化させるための選択肢をデータ・センターに提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、データ・センターからのメッセージを受け取ると、それに従って出力を変化させる。さらに、両方の出力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される（通信のセクションを参照）。
【０３９７】
アナログ入力
モジュールは、４〜２０ｍＡの入力および０〜５Ｖの入力という２つのアナログ入力を常時監視している。警報のためのレベルを設定することができ、実際の値を要求に応じて与えることができる。
【０３９８】
内部の監視
説明：
モジュールは、継続的な正しい挙動を保証するとともに、欠陥の場合にそれらを検出して欠陥の深刻さに応じてインテリジェントに動作する自己サービスの特徴を有している。モジュールの状態が、マン‐マシン‐インターフェイスに表示され、同時にデータ・センターへと通信される（通信のセクションを参照）。図７０が参照される。
2008521374.tif 000069
【０３９９】
方法：
内部の電圧
サンプルされた内部電圧が、運転員が定める一組の値に対して照合される。電圧が値を下回っている場合、警報イベントがトリガされる。警報は、電圧が低電圧トリガよりも有意に高いとき、キャンセルされる。図７１が、この挙動を示している。
【０４００】
モジュール温度
サンプルされた温度は、電圧とは少し異なる様相で取り扱われる。運転員が、認容される温度「帯」を定める。この帯が破られた場合に警報がトリガされ、温度が再び有意に帯の内側にある場合に、警報がリセットされる。図７２が、この挙動を示している。
【０４０１】
電池電圧
モジュールは、常に電池によってバックアップされており、供給幹線からのこの電池の充電をリレーによって制御している。この電池について、所定の周期（毎週１回）でチェックが行われる。チェックは、充電器および供給幹線を短時間の間無効にし、電池の放電を監視する。電池の放電が速すぎる場合、その電池は不良であると考えられる。これにより、モジュールの状態が保守へと変化し、モジュールは、データ・センターへと知らせるメッセージを送信する。
【０４０２】
ソフトウェアの監視
モジュールのソフトウェアにおける種々の動作が、エラー事象を引き起こしうる。これらのエラーのうちのいくつかは重要ではなく、時々生じ得る。これらのエラーについての統計が集められ、頻繁に生じている場合、または重要なエラーが生じている場合に、メッセージがデータ・センターへと送信され、モジュールの状態が更新される。
【０４０３】
モジュールの状態
モジュールの状態は、エラーおよび通常の製品の動作によって変化する。モジュールの状態は、モジュールがどのように機能するかを決定する。４つの状態が存在する。
・受動
・保守
・能動
・不良
【０４０４】
図７３が、各状態および考えられる各状態の間の移行を示している。
【０４０５】
不良状態へは、エラーが通常の動作を妨げている場合に移行する。保守技術者のみが、不良状態から能動状態への変更を行うことができる。
【０４０６】
保守状態へは、重要でないエラーのしきい値に達した場合に移行する。保守状態にあるとき、すべての測定は通常どおり行われるが、この状態は、問題が重大になる前に補修のために手作業による保守が必要である旨を示している。保守技術者が、モジュールを保守状態から能動状態へと変化させる。
【０４０７】
能動状態は、モジュールが設置、較正、および通常どおりに動作するときの標準的な状態である。能動状態からの変化は、エラーまたは技術者によって引き起こされる。
【０４０８】
受動状態は、未較正のモジュールが開始する状態であり、モジュールが較正を必要としていることを示している。モジュールのこの状態は、較正されたときに能動状態へと変化する。
【０４０９】
システムの状態は、マン‐マシン‐インターフェイスと密に協働する（通信のセクションを参照）。
【０４１０】
通信
説明：
モジュールの通信は、２つの機能を含んでいる。
１）１０個のＬＥＤで構成されるマン‐マシン‐インターフェイス。これらのＬＥＤが、モジュールの現在の状態を現場の運転員にとって視認可能にするために使用される。
２）モジュールは、ＣＡＮバスに接続されている。これにより、モジュールは、ＣＡＮバス上の他のモジュールと通信でき、モジュールが較正されるときにＰＣと通信することができる。図７４が参照される。
2008521374.tif 000070
【０４１１】
方法：
マン‐マシン‐インターフェイス
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス（ＭＭＩ）が、ユニットの現在の状態を表示する。ＭＭＩは、図７５のようである。
【０４１２】
ＭＭＩは、以下の機能を有する１０個のＬＥＤを有している。
１〜３）  これらのＬＥＤは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットＯＫ」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
４）  ４番目のＬＥＤは、バイナリ出力１の状態を示している。出力が高（ハイ）である場合に、ＬＥＤがオンである。
５）  ５番目のＬＥＤは、現在のところ使用されていない。
６）  ６番目のＬＥＤは、バイナリ入力１の状態を示している。入力が高（ハイ）である場合に、ＬＥＤがオンである。
７）  ７番目のＬＥＤは、バイナリ出力２の状態を示している。出力が高（ハイ）である場合に、ＬＥＤがオンである。
８）  ８番目のＬＥＤは、現在のところ使用されていない。
９）  ９番目のＬＥＤは、バイナリ入力２の状態を示している。入力が高（ハイ）である場合に、ＬＥＤがオンである。
１０）  １０番目のＬＥＤは他のＬＥＤよりも大きく、システムがＰＣの較正ソフトウェアによって較正されているときに点滅する。また、ユニットが外部のＧＳＭ通信を送信または受信しているときにも点滅する。さらに、このＬＥＤはボタンとしても機能し、５秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
【０４１３】
ＣＡＮ通信
システムのすべてのモジュールは、産業用の形式のＣＡＮバスによって互いに接続されている。このバスは、運転員がユニットの較正を望むときに使用される。モジュールの較正に先立ち、較正用ソフトウェアを有するＰＣが、ＣＡＮバスへと接続される。
【０４１４】
ソフトウェアは、開始されると、ＣＡＮバス上のすべてのモジュールと通信し、各モジュールに固有のＩＤ番号を提供する。このＩＤ番号が、当該特定のモジュールへの将来のすべてのメッセージ、および当該特定のモジュールからの将来のすべてのメッセージにおいて使用される。
【０４１５】
さらに、ＣＡＮバスは、モジュールＡが電力ネットワークの遮断器を動作させたい場合にも使用される。動作は電力を必要とし、遮断の際の電力の使用を最小限にするため、任意の所与の時点においては、ただ１つのモジュールＡのみが遮断器を動作させることを許される。これは、「遮断器トークン」によって保証される。トークンは、通常の動作の際はモジュールＢによって保持されており、モジュールＡは、遮断器を動作させたいと望む場合にトークンを要求する。モジュールＢは、トークンを有している場合、そのトークンを要求元のモジュールＡへと与える。モジュールＡは、遮断が実行されると、トークンをモジュールＢへと戻す。
【０４１６】
最後に、ＣＡＮバスは、モジュールＣとの通信のためにモジュールによって使用される。データ・センターへと送信されるべきすべての情報が、ＣＡＮバス上のメッセージとしてモジュールＣへと送信される。データ・センターから送信されるすべてのメッセージは、モジュールＣによって受信され、ＣＡＮバスを使用することによって正しいモジュールへと転送される。これらのＣＡＮメッセージがデコードされ、モジュールが、データ・センターによって要求された動作を実行する。データ・センターは、現在のモジュール測定値を要求でき、遮断器の状態を要求でき、さらには遮断器の状態の変化を要求できる。
【０４１７】
モジュールＣの説明
モジュールＣは、データ・センターとシステムの他のモジュールとの間のブリッジとして機能する。これが、図７６に示されている。
【０４１８】
通信
説明：
このモジュールは、他のモジュールとデータ・センターとの間のブリッジとして機能する。このブリッジは、２つの機能で構成されている。
１）ＣＡＮバス上において他のモジュールから受け取られるメッセージの受信およびエンコード、ならびにそれらのデータ・センターへの送信。
２）データ・センターからのメッセージの受信およびデコード、ならびにそれらメッセージのＣＡＮバスを介しての他のモジュールへの転送。図７７が参照される。
2008521374.tif 000071
【０４１９】
方法：
外部へのメッセージの送信
このモジュールは、Ａ型およびＢ型である他のモジュールへとＣＡＮバスを介して接続されている。これら他のモジュールは、データ・センターとの通信を望むときに、モジュールＣへとＣＡＮメッセージを送信する。データ・センターへのデータは、１つのＣＡＮメッセージに含ませることができるよりも多くの情報で構成されていることが多いため、モジュールＣは、ＣＡＮメッセージの収集を取り扱って、すべてのデータが受信されたときに情報を送信する。メッセージは、ＳＭＳおよびＧＰＲＳなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してデータ・センターへと送信可能である。
【０４２０】
外部からのメッセージの受信
データ・センターは、ＳＭＳおよびＧＰＲＳなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してモジュールＣへとメッセージを送信する。モジュールは、メッセージを受信すると、それをデコードして、複数のＣＡＮメッセージへと分割する。これらのＣＡＮメッセージが、ＣＡＮバス上の適切なＡ型またはＢ型のモジュールへと送信される。メッセージは、ＳＭＳ、ＧＰＲＳなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してデータ・センターへと送信可能である。
【０４２１】
マン‐マシン‐インターフェイス
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス（ＭＭＩ）が、ユニットの現在の状態を表示する。ＭＭＩは、図７８のようである。
【０４２２】
ＭＭＩは、以下の機能を有する１０個のＬＥＤを含んでいる。
１〜３）  これらのＬＥＤは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットＯＫ」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
４〜６）  これら３つのＬＥＤは、現在のところ使用されていない。
７）  ７番目のＬＥＤは、外部へのメッセージの送信、または外部からのメッセージの受信が行われているときに点滅する。
８、９）  これら２つのＬＥＤは、現在のところ使用されていない。
１０）  １０番目のＬＥＤはボタンとして機能し、５秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
【０４２３】
以下に、以下モジュールＡと称される本発明による装置のハードウェアの実装を説明する。この文書は、装置へと接続される信号についての種々の要求を説明する。
【０４２４】
この文書は、以下のセクションに分割されている。
−  モジュールについての全体的要求
−  それぞれの入力／出力に関する特定の要求
【０４２５】
図８２に示されているモジュールＡは、同時に３つのＭＶ相について電流を測定するために使用される。それぞれの測定は、光ファイバ・ファラデー効果センサ（Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃ  Ｆａｒａｄａｙ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｓｅｎｓｏｒ）を使用することによって行うことができる。この文書においては、このセンサをＦＦＥＳと称する。
【０４２６】
モジュールは、以下の入力および出力を有している。
・３つの光出力、波長は６２０ｎｍ
・３つの光入力、波長は６２０ｎｍ
・外部のリレーを取り扱う２４Ｖ  ＤＣ出力
・２つの２４Ｖ  ＤＣ入力、外部のリレーの状態用
・ユニット間のデータの送信および受信に使用されるＣＡＮバス
・３つの１２Ｖ  ＡＣ入力（Ｒ、Ｓ、Ｔ）
・１つのアナログ電力（２４Ｖ  ＤＣ）
【０４２７】
モジュールは、アナログ電力から供給を受けている。この電力線は、システムへと接続されたすべてのユニットへとつながる２４Ｖ  ＤＣ電力である。
【０４２８】
種々のモジュール間の通信のため、ＣＡＮバスが使用されている。相電圧Ａ、Ｂ、およびＣの複製が、３つの１２Ｖ  ＡＣ系統を介してシステムへと接続されている。相電圧は、角度の測定およびＲＭＳの計算のために使用される。これらの信号が、モジュールＢと称されるマスタによって生成される。ケーブル故障の場合、システムは、ＭＶ遮断器を接続または切り離すことができる。これは、２４ＶのＤＣ出力電圧信号によって行われる。外部のリレーの現在の状態を検出するために、２つの２４Ｖ  ＤＣ入力が利用可能である。
【０４２９】
ＡＣ電力線の電流を測定するために、図８３に示されているＦＦＥＳが使用される。このセンサは、ケーブルを通って流れている電流の大きさを表わすために、光を使用する。このために、光出力および光入力が利用可能である。使用される光は、６２０ｎｍの波長を有していなければならない。図８４に示した供給ブロックが、モジュールにデジタル電力および２つの電圧基準を供給するユニットである。これらの基準は、正確であって温度の変化に大きく影響されることがないように設計されている。使用されている電圧は、２．０４８Ｖおよび４．０９６Ｖである。
【０４３０】
システムの内部において、モジュールは、産業用ＣＡＮネットワークを介して通信する。通信速度は、１２５ｋｂｐｓである。すべてのコマンドは、いくつかのＣＡＮパッケージとして送信されるＳＭＳメッセージを除き、１つのＣＡＮパッケージにカプセル化される。モジュールＢのｕＣが、通信を実行するためにＣＡＮコントローラおよびＣＡＮドライバを使用する。図８５に示されているＣＡＮドライバが、ＳＰＩバスからＣＡＮバスへとデータを変換するために使用される。
【０４３１】
ＣＡＮバスのＩ／Ｏを保護するために、その出力に保護回路が配置されている。この保護回路は、誤った配線の接続、ＥＳＤ、および過電流に対してモジュールを保護する。
【０４３２】
レベル変換器が、論理レベルの信号をＣＡＮバス信号へと変換するために使用される。
【０４３３】
ＳＰＩプロトコルをＣＡＮプロトコルへと変換するために、ＣＡＮコントローラが使用される。
【０４３４】
外部の信号への接続のために、Ｉ／Ｏブロックが使用される。外部のリレーを可能または不可能とするために、２４ＶのＤＣ出力が利用可能である。この出力は、１２ＡのＤＣを届けることができる。遮断器の現在の状態を検出するために、２つの２４Ｖ  ＤＣ入力が利用可能である。
【０４３５】
出力：オンおよびオフが可能な２４ＶのＤＣ電力線。
入力：２つの２４Ｖ  ＤＣデジタル入力。
【０４３６】
すべてのＩ／Ｏは、ＥＳＤおよび過電流に対して保護されている。すべての内部Ｉ／Ｏは、高周波を取り除くために１．オーダの低域通過フィルタを有している。２４Ｖ  ＤＣ出力をオンおよびオフするために、リレーが使用される。これは、２４Ｖ  ＤＣ出力がアナログ電力線から物理的に切り離されていることを保証するために行われる。２４Ｖ  ＤＣ入力は、電子機器を安全にするために電気的に分割されている。Ｉ／Ｏブロックは、２４ＶのＤＣ信号を届けるためにアナログ電力線に接続されている。
【０４３７】
各モジュールは、それぞれ同じ仕様を有している３つのファイバ・モジュールを有している。ファイバのＩ／Ｏは、２つの光ファイバを介してＦＦＥＳへと接続されている。送信ダイオードが、一定の光出力を有している。光がＦＦＥＳを通って送られるとき、その出力における大きさは、ケーブルを通って流れている電流に依存する。オフセットをゼロよりも大きくするために、一定の電流が出力ダイオードを通って送られなければならない。ケーブルの電流が変化し得るとき、ＦＦＥＳを通過する光が比例して変化し得る。
【０４３８】
ファイバ出力が、図８７に示すとおりＦＦＥＳを通って光を送るために使用される。光は、一定の光出力を有していなければならない。これは、光ダイオードを通過する電流が一定でなければならないことを意味する。
【０４３９】
図８８に示したセンサから受信される光が、電流の大きさを検出するために使用される。検出器ダイオードとして機能し、光の量が多いということは、より高い前方電圧に等しい。ダイオードおよびフィルタへの供給のため、デジタル電力が利用可能である。増幅器の利得を変更するために、４つの利得制御入力が使用される。増幅器も、２．０４８Ｖ  ＤＣおよび４．０９６Ｖ  ＤＣの基準を有さなければならない。
【０４４０】
光ダイオード検出器によって生成された信号が、使用可能になる前にフィルタを通って送られる。
【０４４１】
送信ダイオードおよびセンサにおける効率を測定するため、ＤＣ電圧レベルが測定される。ＤＣ電圧レベルが、システムが較正されたときに測定された電圧レベルと比較され、製品の経年による変化を制御することが可能である。フィルタのカットオフ周波数は、０．５Ｈｚである。
【０４４２】
ＤＣ成分なしで電流および位相を測定するために、１０Ｈｚの高域通過フィルタが使用される。
【０４４３】
信号中の高調波の量を検出するために、帯域通過フィルタを使用しなければならない。通過帯は、作動対象の異なる２つの領域を有していなければならない。第１の領域は、地中ケーブルについての２００Ｈｚ〜７５０Ｈｚの周波数であってよい。第２の領域は、架空線についての６００Ｈｚ〜１６００Ｈｚであってよい。領域を変化させるために、２つの入力が利用可能でなければならない。
【０４４４】
電力ケーブル上の電流および電圧の間の位相差を計算するために、３相Ｒ、Ｓ、およびＴが測定されなければならない。過電流およびＥＳＤに対する保護のため、保護回路が１２Ｖ  ＡＣ入力に配置される。次に、レベル変換器が存在しなければならない。レベル変換器は、１２Ｖ  ＡＣ信号を主ＣＰＵが測定できる電圧に変換する。主ＣＰＵが位相を測定できる前に、５０Ｈｚを超える雑音を取り除くために、フィルタが挿入されなければならない。フィルタは、５００Ｈｚに３ｄｂのカットオフ周波数を有する３×１．次の低域通過フィルタである。
【０４４５】
モジュールの内部の温度を測定するために、図８９に示されているＮＴＣ抵抗が存在しなければならない。これが、内部の温度が高すぎないかどうかを検出するために使用される。内部の温度が高すぎる場合、致命的なエラーが生じている可能性があり、おそらくはシステムをオフにすることができる。
【０４４６】
アナログおよびデジタル電圧が正しいか否かを検出するため、主ＣＰＵが、これらの信号のレベルを測定している。それらは、測定の前に、図９０に示されているように或る信号レベルへと変換されなければならない。
【０４４７】
モジュールは、自身の現在の状態について、いくつかの通知を有していなければならない。これらの通知は、最も重要な情報のみを示す。それらの情報は、
・外部からの供給の状態
・ユニットの状態
・通信
・３つの短絡の方向
である。
【０４４８】
ダイオードによる通知をリセットするために、リセット・ボタンが存在しなければならない。このボタンに誤って触れることができてはならない。
【０４４９】
主ＣＰＵは、モジュールの「脳」である。主ＣＰＵは、すべてのデジタルおよびアナログＩ／Ｏを取り扱っており、すべての計算を行っている。マイクロチップからのマイクロ・コントローラが使用できるかが前もって決定される。ＰＩＣ１８装置が、高速および大きなメモリゆえに選択される。何本のピンが必要とされるかを決定するために、必要とする入力および出力の数を検討しなければならない。図９１を参照されたい。
【０４５０】
この文書は、以下モジュールＢと称されるマスタについての全体的要求を説明する。装置へと接続される信号についての種々の要求を説明する。
【０４５１】
この文書は、以下のセクションに分割されている。
・モジュールについての全体的要求
・それぞれの内部モジュールに関する特定の要求
【０４５２】
図９２に示されているモジュールＢは、内部モジュールおよび外部モジュールの間のリンクである。
【０４５３】
このモジュールが、他のユニットに正しい電力を供給している。アナログ電力は、２４ＶのＤＣ電圧である。この電力は、外部の電池から届けられ、他のモジュールへと届けられる。また、モジュールＢは、システムの残りの部分に３つの１２Ｖ  ＡＣ電力線を供給している。これらは、２３０Ｖ  ＡＣ電力線に関して測定に使用される。
【０４５４】
モジュールＢは、いくつかのＩ／Ｏチャネルを有している。これらのチャネルは、外部への信号および外部からの信号を取り扱うために使用される。
【０４５５】
アナログ電力、３つの１２Ｖ  ＡＣ、およびＣＡＮバスが、システムに接続されたすべてのモジュールにおいて使用される。これは、いずれの端子も２回使用（例えば、１つの端子に２つの配線）されないよう、これらの出力端子が２で乗算されなければならないことを意味する。
【０４５６】
図９３に示した電力ブロックが、電源として機能し、システムの残りの部分へと電力を届けている。電力ブロックは、常に再充電されている外部の電池へと接続されている。これは、供給を可能な限り平滑にするために行われている。
【０４５７】
電池電圧は、保護回路を通って送られる。この回路は、過電流に対する保護のため、ヒューズを有していなければならない。さらに、スパイクを除去する保護回路を有している。この保護回路からの出力は、マスタ内の電力を要求しているモジュールによって使用される。外部のモジュールへの供給のため、電池電圧が出力へと直接送られ、そこから外部のユニットが供給を受けることができる。
【０４５８】
モジュールＢの低電力モジュールへの供給のため、電池電圧が、他の保護回路およびフィルタを通って送られる。これは、システムの保護およびノイズの除去のために行われる。内部のモジュールは、デジタル電力によって動作する。電力線を生成するため、電圧レベルの変換が行われなければならない。フィルタからの出力が、より低い電圧レベルへと変換される。これは、変換によって生じる熱の出力を最少にするため、ＤＣ／ＤＣスイッチ・モード・コンバータによって行われなければならない。デジタル電圧をより平滑にするため、線形レギュレータがコンバータに追加されなければならない。
【０４５９】
ＡＣ信号を測定するとき、他の電圧基準が使用されなければならない。この基準は、ゼロ通過を検出するために使用される。これは、４．０９６Ｖ基準の半分である２．０４８Ｖへと選択される。
【０４６０】
システムの内部において、モジュールは産業用ＣＡＮネットワークを介して通信する。通信速度は、１２５ｋｂｐｓである。すべてのコマンドは、いくつかのＣＡＮパッケージとして送信されるＳＭＳメッセージを除き、１つのＣＡＮパッケージにカプセル化される。モジュールＢのｕＣが、通信を実行するためにＣＡＮコントローラおよびＣＡＮドライバを使用する。図９４に示されているＣＡＮドライバが、ＳＰＩバスからＣＡＮバスへとデータを変換するために使用される。
【０４６１】
ＣＡＮバスのＩ／Ｏを保護するために、その出力に保護回路が配置されている。この保護回路は、誤った配線の接続、ＥＳＤ、および過電流に対してモジュールを保護する。
【０４６２】
レベル変換器が、論理レベルの信号をＣＡＮバス信号へと変換するために使用される。
【０４６３】
ＳＰＩプロトコルをＣＡＮプロトコルへと変換するために、ＣＡＮコントローラが使用される。
【０４６４】
外部の信号への接続のために、図９５に示したＩ／Ｏブロックが使用される。温度を異なるやり方で測定できるように保証するため、２つのアナログ入力が利用可能でなければならない。４〜２０ｍＡの入力および０〜５ＶのＤＣ入力である。
【０４６５】
電池を停止させるため、出力が利用可能でなければならない。電池の充電器を可能にするため、出力が利用可能でなければならない。
【０４６６】
必要な２４Ｖ  ＤＣのＩ／Ｏの使用を保証するため、オンおよびオフに切り替えることができる２つの２４Ｖ  ＤＣ出力を含め、他の２４Ｖ  ＤＣデジタル入力が追加されなければならない。
【０４６７】
これは、結局のところ以下の入力および出力となる。
【０４６８】
出力：
・２つの２４Ｖ  ＤＣ電力線、２つのリレーによってオンおよびオフが可能
【０４６９】
入力：
・２つの２４Ｖ  ＤＣデジタル入力
・４〜２０ｍＡのアナログ入力
・０〜５ＶのＤＣアナログ入力
【０４７０】
すべての外部Ｉ／Ｏは、ＥＳＤおよび過電流に対して保護されている。すべての内部デジタルおよびアナログ入力は、高周波を取り除くために１次の低域通過フィルタを有している。５つのデジタルＩ／Ｏおよび２つのアナログ入力が、使用されるマイクロ・コントローラにおいて利用可能である。２４Ｖ  ＤＣ出力をオンおよびオフするために、リレーが使用されなければならない。これは、２４Ｖ  ＤＣ出力がアナログ電力線から物理的に切り離されていることを保証するために行われる。２４Ｖ  ＤＣ入力は、電子機器を安全にするために電気的に分割されていなければならない。
【０４７１】
温度を測定するために、２つのアナログ入力が利用可能である。第１は、４〜２０ｍＡの入力である。この入力は、内部の電子機器から電気的に分離されている。また、電流‐電圧変換も必要とする。第２は、０〜５ＶのＤＣ入力である。これも、内部の電子機器から電気的に分離されている。
【０４７２】
図９６に示されているＡＣブロックが、他のモジュールにおいて測定および計算に使用される１２Ｖ  ＡＣ信号を生成している。また、モジュールＢが大きさの測定に利用できるＡＣ信号も生成する。
【０４７３】
３つの２３０Ｖ  ＡＣ電力線は、測定のためのみに使用され、いかなるモジュールへの供給にも使用されない。Ａ、Ｂ、およびＣ線が、２３０Ｖ  ＡＣ電力線の短絡を防止するため、すべて保護モジュールへと接続される。保護モジュールは、生じる可能性があるスパイクも除去する。
【０４７４】
２３０Ｖ  ＡＣ電力線は、使用される前に１２Ｖ  ＡＣ線へと変換される。これは、電気的なディバイダでもある。次に、１２Ｖ  ＡＣ信号は、他の保護回路に通される。この回路は、いずれかの１２Ｖ  ＡＣ線が短絡した場合に過電流に対して保護する。次に、１２Ｖ  ＡＣ電力線は、５００Ｈｚに３ｄｂのカットオフ周波数を有する１．次の低域通過フィルタに通される。このフィルタからの出力が、システムの他のモジュールによって使用される。
【０４７５】
主ＣＰＵが、モジュールＢのすべてのデジタルおよびアナログＩ／Ｏを取り扱っている。マイクロチップからのマイクロ・コントローラが使用できるか、前もって決定される。ＰＩＣ１８装置が、高速および大きなメモリゆえに選択される。図９７を参照されたい。
【０４７６】
以下の目的は、サーバ・システムとの通信を含むＤＩＳＣＯＳプロジェクトの種々のモジュール間の通信のためのネットワーク・プロトコルを定めることにある。
【０４７７】
図９８〜１２６が、本明細書の他の部分で説明されたモジュールの実装の概略のブロック図である。
【０４７８】
図１２７〜１３０は、以下に見い出される通信プロトコルに関して検討される対象の概略図である。
【０４７９】
ネットワークの概観
ＤＩＳＣＯＳシステムは、プロトコル変換器（通信ユニット）を通してサーバ・システムと通信する。サーバ・システムとＤＩＳＣＯＳシステムとの間の通信媒体はトランスペアレントであり、新規な通信媒体を、通信ユニットに代えて容易に実装することが可能である。内部において、ＤＩＳＣＯＳシステムはＣＡＮネットワークを介して通信する。
【０４８０】
ネットワークは、サーバをマスタとする分散マスタ・スレーブ・ネットワークとして構築される。図１２７を参照されたい。
【０４８１】
サーバ‐ＤＩＳＣＯＳの構成
現在は、ＳＭＳメッセージングが通信媒体として選択され、したがって通信ユニットにＧＳＭモデムが装備されている。通信ユニットは、ＤＩＳＣＯＳおよびサーバ・システムの両者についてトランスペアレントであり、したがってこの文書は、媒体および初期化としてのみこれに関係し、他の考慮については他で行われる。
【０４８２】
ＤＩＳＣＯＳ‐ＣＡＮの構成
ＤＩＳＣＯＳ‐ＣＡＮネットワークは、プライマリ・マスタ、０〜２つのセカンダリ・マスタ、０〜８つのＯＰＴＩユニット・プライマリ・マスタ、および通信ユニットで構成される。設置、デバッグ、およびブート・ローディングの際に、ＰＣがＤＩＳＣＯＳネットワークへと接続される。図１２８を参照されたい。
【０４８３】
この図は、右側において、変電所における典型的なＤＩＳＣＯＳ構成についての概要を提示している。
【０４８４】
ネットワーク・アドレス
ネットワークは、実際のステーションＩＤと実際のユニットが監視するベイとの組み合わせによってアドレス指定される。サーバは、種々のステーションの携帯電話番号ならびにステーションに設置されたすべてのユニットについてのＣＡＮ  ＩＤを追跡する。
【０４８５】
ステーションＩＤ、携帯電話番号、監視対象のベイのベイＩＤ、およびＣＡＮ  ＩＤが、設置の際にサーバに自動的に登録される。
【０４８６】
図の左側は、４つのＤＩＳＣＯＳ  ＯｐｔｌおよびＤＩＳＣＯＳマスタを備える変電所を示している。通信ユニットは、サーバにとってトランスペアレントであるため、図には記載していない。図１２９を参照されたい。
【０４８７】
ＤＩＳＣＯＳバス上でのブロードキャスティング
変電所全体（通信ユニット上のすべての接続されたＤＩＳＣＯＳユニット）へのブロードキャスティングは、ＣＡＮ‐ｉｄをゼロに設定して行われる。ブロードキャスト・メッセージがサーバから受信された場合、メッセージにおいてベイＩＤのフィールドはチェックされず、すべての接続されたユニットが、それが通常の要求であるかのように応答する。
【０４８８】
レイヤーの説明
ＤＩＳＣＯＳプロジェクトのためのプロトコルは、物理レイヤー、データ・リンク・レイヤー、およびアプリケーション・レイヤーを実装する。ＯＳＩモデルの他のレイヤーは、この用途においては必須であるとは考えられない。
【０４８９】
サーバ端における実装は、この文書には包含されず、実装は、サーバ・システムのサイズおよび種類に依る。
【０４９０】
サーバとの通信
物理レイヤー
サーバとＤＩＳＣＯＳシステムとの間の通信を運ぶ物理レイヤーは、ＤＩＳＣＯＳシステムの第一世代においては、ＳＭＳメッセージングに基づいている。
【０４９１】
データ・リンク・レイヤー
データ・リンク・レイヤーは、サーバとＤＩＳＣＯＳシステムとの間のすべての受領確認を担当する。
【０４９２】
ＤＩＳＣＯＳシステムからサーバへのすべてのパッケージは、サーバによって受領確認されなければならない。２分以内に受領確認が受信されない場合、パッケージが再送信される。これが、パッケージが消去される前に３回繰り返される。送信ユニットが、再送信および種々の受領確認の追跡に関与する。
【０４９３】
すべてのサーバ要求は、要求先のユニットからの応答を開始させるため、受領確認は不必要である。サーバも、応答なしの場合には、２分間隔で３回、パッケージを再送信する。
【０４９４】
アプリケーション・レイヤー
アプリケーション・レイヤーは、サーバ・メッセージからＣＡＮパッケージへのプロトコル変換、またはその反対のプロトコル変換を取り扱う。これは、ＣＡＮパッケージがわずか８バイトのデータしか運ぶことができないという事実ゆえに行われる。
【０４９５】
すべてのサーバ・メッセージは、通信ユニットおよび受信ユニットにおいて再度パッケージされる。これについては、ＤＩＳＣＯＳ  ＣＡＮプロトコルの説明においてさらに説明する。
【０４９６】
アプリケーション・レイヤーは、サーバ・メッセージの送信および受信時に、アドレスのチェックおよび生成を取り扱う。
【０４９７】
セキュリティの理由ゆえ、通信ユニットは、サーバ・システム以外の電話番号からのメッセージを消去する。同様に、ＤＩＳＣＯＳシステムからのすべてのメッセージは、特定の電話番号へと送信される。ＴＴＹインターフェイスを介し、ＧＰＲＳチャネルを通じ、ＣＡＮネットワークを通じていくつかのコンステレーション（立体配座）において認証済みの電話番号を変更することが可能である。
【０４９８】
ＤＩＳＣＯＳ‐ＣＡＮの通信
物理レイヤー
ＣＡＮ２．０ｂが、物理レイヤーのための基本的なプラットフォームとして使用される。通信速度は、１２５ｋｂｐｓに設定される。
【０４９９】
ネットワーク・レイヤー
ＣＡＮバスのネットワーク・レイヤーは、ＣＡＮ規格に従う。このレイヤーは、不完全なパッケージの場合のエラーの取り扱いを担当し、さらにバスのコンフリクトも取り扱う。メッセージ・フレームは、ＣＡＮ２．０ｂ規格によって説明される。拡張データ・フレームが使用される。
【０５００】
アプリケーション・レイヤー
アプリケーション・レイヤーは、データ・パケット・レベルのすべての通信の取り扱いを実現する。これは、コマンドの取り扱いを含んでいる。アプリケーション・レイヤーは、ＣＡＮ２．０ｂ拡張フレームのＩＤおよびデータ部分を使用する。２．０ｂ拡張フレームについての情報は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｖａｓｅｒ．ｃｏｍ／ｃａｎ／ｐｒｏｔｏｃｏｌ／ｃａｎｐｏｒｔ１．ｈｔｍに見い出すことができる。
【０５０１】
サーバの指令
サーバとＤＩＳＣＯＳシステムとの間のすべてのメッセージは、生のバイナリ・データまたはＡＳＣＩＩキャラクタとして伝達される。すべての数字は、ビッグ・エンディアンで表現される時刻スタンプを除き、リトル・エンディアンで表現される。
【０５０２】
一般的に云うと、サーバのメッセージは、受領確認または応答が受信されるまでは、消去されてはならない。この受領確認または応答が２分以内に受信されない場合、サーバ・メッセージが再送信される。警報メッセージが、応答メッセージに対して優先性を有しており、したがって警報が生じかつ要求への応答を送信しなければならない場合、応答が削除されて、代わりに警報が送信される。メッセージの待ち行列は存在せず、先の要求メッセージが取り扱われる前に新しい要求メッセージが受信された場合、新しい要求は処理されない。
【０５０３】
詳細なプロトコルの説明の後に、シナリオの説明が行われる。これは、種々のコマンド／シーケンスの背後の意図を説明するために行われる。
【０５０４】
コマンドの表
【表９】
2008521374.tif 000072
【表１０】
2008521374.tif 000073
【表１１】
2008521374.tif 000074
【０５０５】
フィールドの説明
【表１２】
2008521374.tif 000075
【表１３】
2008521374.tif 000076
【表１４】
2008521374.tif 000077
【表１５】
2008521374.tif 000078
【表１６】
2008521374.tif 000079
【表１７】
2008521374.tif 000080
【表１８】
2008521374.tif 000081
【表１９】
2008521374.tif 000082
【表２０】
2008521374.tif 000083
【０５０６】
シナリオの説明
サーバからＤＩＳＣＯＳへのシナリオ
【表２１】
2008521374.tif 000084
【表２２】
2008521374.tif 000085
【表２３】
2008521374.tif 000086
【０５０７】
ＤＩＳＣＯＳからサーバへのシナリオ
【表２４】
2008521374.tif 000087
【表２５】
2008521374.tif 000088
【０５０８】
ＳＭＳ通信の際のエラーの取り扱いの例
【表２６】
2008521374.tif 000089
【表２７】
2008521374.tif 000090
【表２８】
2008521374.tif 000091
【０５０９】
サーバにおけるユニット状態の変更（例えば、登録）
ＤＩＳＣＯＳユニットは、４つの異なる機能レベル（能動、受動、保守、および不良）を有している。これらのレベルは、実際のユニットの状態を示し、ユニットのサーバ・システム上の登録との整列を維持している。種々のレベルは、以下のように使用される。
−  受動
ＤＩＳＣＯＳユニットは、サーバに対して登録プロセス（マッチング）が実行されない限り受動であり、あるいはサーバからのモード変更メッセージ（ＳＥＲＶ１５）が受信された場合に受動である。ユニットは、設置または設置の再構成の際にのみ受動である。ＤＩＳＣＯＳユニットが受動である間は、測定は行われない。受動のユニットは、毎週の生存メッセージ（ｓｅｒｖ４）をサーバへと送信する。すべてのＤＩＳＣＯＳユニットは、最初は受動である。
−  能動
ＤＩＳＣＯＳユニットのマッチングが行われ、通常どおりに機能している。
−  保守
ＤＩＳＣＯＳユニットが機能しているが、保守しきい値を超えており、ユニットが保守を必要としている。保守レベルは、保守技術者によって現場でのみ変更できる。通常の動作は、依然として維持される。
−  不良
ＤＩＳＣＯＳユニットが不良である。ユニットが不良である間は、測定は行われない。不良レベルは、保守技術者によって現場でのみ変更することができる。
【０５１０】
レベルは、図１３０のグラフに示されている動作に従って変更される。
【０５１１】
ＤＩＳＣＯＳユニットの設置は、サーバ上でのユニットの表現が正しいことを必要とする。サーバ情報およびユニット設定が、マッチングのプロセスを通じて同期される。
【０５１２】
マッチング
サーバ情報およびＤＩＳＣＯＳユニットの設定のマッチングは、以下のように行われる。
【表２９】
2008521374.tif 000092
【０５１３】
ＤＩＳＣＭＡＮは、設置および保守の際にＤＩＳＣＯＳバスへと接続されるＰＣベースの設定ソフトウェア・ツールである。
【０５１４】
１．ｓｅｒｖ２の例
以下の例は、古い過電流警報通知を伴う供給ベイからの「ベイ状態取得」に対する応答を示している。
【０５１５】
以下の例のすべてのデータは、１６進フォーマットで表現されている。
【数５１】
2008521374.tif 000093
【０５１６】
色は、フィールドの区別としてのみ使用されている。
【表３０】
2008521374.tif 000094
【表３１】
2008521374.tif 000095
【０５１７】
ＤＩＳＣＯＳ  ＣＡＮプロトコルの説明
ＤＩＳＣＯＳ  ＣＡＮは、拡張ＣＡＮメッセージングに基づいている。メッセージは、２９ビットのＩＤフィールド、８バイトのデータ・フィールド、およびフレーミングで構成されている。このコマンド構造は、ＩＤフィールドおよびデータ・フィールドを使用している。ネットワーク・レイヤーが、すべてのフレーミングを取り扱う。
【表３２】
2008521374.tif 000096
【０５１８】
メッセージＩＤは、１１ビットの部分および１８ビットの部分で構成されており、これらが５つの部分へと分割される。
【表３３】
2008521374.tif 000097
【０５１９】
種類
メッセージの種類を定義し、優先度を設定する。数字が小さいほど、優先度は高くなる。
０００１：外部警報メッセージ
００１１：ユニットＩＤ設定メッセージ
０１０１：内部警報メッセージ
０１１１：ブートローディング・メッセージ
１０００：通常動作メッセージ
１００１：較正メッセージ
１０１０：データ・メッセージ
１０１１：デバッグ・メッセージ
【０５２０】
受信者
受信ユニットのＩＤ。
０：全ユニットへのブロードキャスト
１：ＰＣ
２：将来の使用のために予約
３：通信ユニット
４〜１２６：他のユニット
１２７：未設定のユニット
【０５２１】
コマンド
コマンドについては、後のＣＡＮコマンドのセクションで説明する。
【０５２２】
送信者
１：ＰＣ
２：将来の使用のために予約
３：通信ユニット
４〜１２６：他のユニット
【０５２３】
ｘＥＲビット
以下のエンコーディングを有する特殊機能のビット。
【０５２４】
Ｂｉｔ  ｘ：
将来の使用のために予約
【０５２５】
Ｂｉｔ  Ｅ：
テキスト終端（ＥＸＴ）ビット。このパケットが、一連のうちの最後のパケットであることを知らせるために使用される。例として、サーバ・メッセージの送信が挙げられる。これは、完全なサーバ・メッセージが通信ユニットへと送信される前に複数のＣＡＮメッセージを必要とする。最後のパッケージにおいてＥＸＴビットが設定され、通信ユニットが、サーバ・メッセージを自動的に送信する。完全なメッセージが５秒以内に受信されない場合、パケットは破損したものと判断され、消去される。その後に、サーバ・メッセージの再送信が処理される。
‐０‐：メッセージが一連のメッセージの一部であるが、最後ではない。
‐１‐：メッセージが単一のメッセージであるか、あるいは一連における最後のメッセージである。
【０５２６】
Ｂｉｔ  Ｒ：
‐‐０：メッセージがリモート要求ではない。
‐‐１：メッセージがリモート要求である。受信者は、適切なデータで応答しなければならない。
【０５２７】
コマンドの表
コマンドの表は、ＤＩＳＣＯＳ＿Ｐｒｏｔｏｃｏｌ．ｘｌｓに記載されている。
【０５２８】
以下に、いくつかのコマンドの意図を示すため、いくつかのシナリオを説明する。
【０５２９】
新規ユニットへのＩＤの割り当て
バスへと接続されるすべての新規ユニットは、ＩＤ  １２７を有している。ひとたび新規ユニットが接続されると、設定およびその後のサーバへの登録が行われなければならない。これは、設定プログラムＤＩＳＣＭＡＮを使用して行われる。ＤＩＳＣＭＡＮが、ユニットへと新しいＩＤを割り当てる。このＩＤはバスにおいて固有でなければならない。ＩＤの重複が発見された場合には、ＤＩＳＣＭＡＮから運転員へと警報が与えられる。
【０５３０】
ＩＤの再割り当ては、以下の各工程をとる。
１．ＰＣが、ＩＤ  １２７を有するユニットが存在するか否かを尋ねるメッセージをバス上に送信する。
２．或るユニットがＩＤ  １２７を有している場合、そのユニットがメッセージにて応答する。このメッセージは、１８ビットのＩＤフィールドにユニットの固有のシリアル番号を含んでいる。さらに多くのユニットがＩＤ  １２７を有している場合、シリアル番号が最小であるユニットが調停を勝ち取る。
３．ＰＣが、シリアル番号を含んでいるメッセージを受信する。次いで、ＰＣは、新たなメッセージを送信する。このメッセージは、応答してきたユニットの固有のシリアル番号および新たなＩＤを、データ・フィールドに含んでいる。
４．データ・フィールドにシリアル番号を有しているユニットが、自身のＩＤをデータ・フィールドにおいて受信したＩＤに変更する。
【０５３１】
これら４つの工程が、工程１でのＰＣからのメッセージにユニットが応答する限り反復される。
【０５３２】
通常の使用の際には、ＩＤの重複は、サーバ端においてのみチェックされる。これは、ユニットからのメッセージをサーバのデータベースに対して比較して行われる。
【０５３３】
サーバ・メッセージの送信および受信
サーバ・メッセージの送信および受信は、ＣＡＮメッセージがわずか８バイトのデータしか含まず、１つのサーバ・メッセージ当たりに複数のＣＡＮパッケージを必要とする。
【０５３４】
すべてのサーバ・メッセージは、高い優先度を有しており、それらのメッセージ種類は、外部警報である。
【０５３５】
通信ユニットは、ＣＡＮネットワークからサーバへと、あるいはその反対にパッケージをリロードする。通信ユニットは、フォーマットまたはチェックサムのエラーについて受信したデータをチェックせず、これはサーバまたは実際のＤＩＳＣＯＳユニットにおいて行われる。
【０５３６】
以下の例では、同じサーバ・メッセージがシステムにおいて両方向に送信される。
【表３４】
2008521374.tif 000098
【０５３７】
以下は、コマンドの表の、サーバのメッセージ送信に関する部分である。
【０５３８】
種類：０００１
受信者：ｉｉｉｉｉｉｉ
送信者：ｉｉｉｉｉｉｉ
【表３５】
2008521374.tif 000099
【０５３９】
凡例
バイト・サイズ：
Ｓ：メッセージ
【０５４０】
ビット・サイズ：
ｉ
【０５４１】
パッケージのタイミング：
サーバ・メッセージを送信するとき、全パッケージの最初のＣＡＮメッセージは、２５０ｍｓに送信ユニットのＣＡＮ  ＩＤを乗算した時間だけ遅延されなければならない。これは、ブロードキャストにおけるバッファ・オーバーフローおよび複数警報の状況を防止するために行われる。少なくとも３０ｍｓの各ＣＡＮメッセージ間の遅延も、必要とされる。
【０５４２】
エラーの取り扱い：
ＤＩＳＣＯＳユニットからサーバへのすべてのメッセージは、受領確認を必要とし、したがって送信ユニットは、時間切れ期間の後にメッセージを常に再送信する。３つのメッセージが１０分間でＥＴＸビットなしで送信された場合、通信ユニットは、ｓｅｒｖ１４のメッセージを自動的に生成する（さらなる説明については、サーバのコマンドについてのセクションを参照されたい）。サーバとＤＩＳＣＯＳユニットとの間のメッセージは、常に応答を必要とし、したがって送信者は、時間切れ期間の後にメッセージを常に再送信する。
【０５４３】
イベントの優先度：
警報は、常に要求よりも優先される。要求に応答しているときに警報イベントが生じた場合、要求メッセージは、不完全に送信される。実際のＤＩＳＣＯＳユニットが、メッセージが不完全に送信されるように強い、通信ユニットへと設定されたＥＸＴビットを有する空のパッケージを送信する。サーバが、時間切れ時の要求の再送信を担当する。先の警報を取り扱っている際に警報が生じた場合、最後の警報が無視される。
【０５４４】
クロックの更新
システムのクロックは、頻繁に同期される必要がある。プライマリＤＩＳＣＯＳマスタが、毎日１回のクロック同期の要求（ＮＯＰ＿ＳＹＮＣ＿ＣＬＫ）を担当する。すべてのユニットは、起動時にクロックの同期を要求する。起動時、すべてのユニットは、クロックを００．００  ９／９‐９９へと初期化する。すべてのユニットは、起動後１５分でクロックの同期を要求しなければならない。プライマリＤＩＳＣＯＳマスタは、１０分後にクロックの同期を要求しなければならない。
【０５４５】
通信ユニットのクロックは、起動時に００．００  １／１‐７０へと初期化される。起動後に、通信ユニットはクロックをネットワークのクロックに同期させ、クロックをＤＩＳＣＯＳネットワークにブロードキャストする（ＮＯＰ＿ＳＥＴ＿ＣＬＫ）。
【０５４６】
以下は、コマンドの表のクロック同期に関する部分である。
【０５４７】
種類：１０００
受信者：ｉｉｉｉｉｉｉ
送信者：０／ｉｉｉｉｉｉｉ
【表３６】
2008521374.tif 000100
【０５４８】
凡例
バイト・サイズ：
Ｙ：年
Ｍ：月
Ｄ：日
Ｈ：時
ｍ：分
【０５４９】
ビット・サイズ：
ｉ：メッセージを受信または送信しているユニットのＩＤ
【０５５０】
すでに述べたように、光ファイバ・ファラデー効果センサは、センサを導体に配置したときに点測定のみを生成する。これは、Ｂ磁場の形状、インダクタからの距離、および近傍のインダクタからの磁界が、センサのガラス棒を通過するＢ場に影響を及ぼすことを意味する。現場での較正が、ただ１つのインダクタについて行われる場合、センサが後に、種々のＢ磁場の形状、およびインダクタからの距離、ならびに他のインダクタからの影響を、それらが半バランス（ｅｎ  ｂａｌａｎｃｅ）である場合に補償する。それらがアンバランスである場合には、センサによって達成される信号が、電流がインダクタにおいて安定であるという事実ゆえ、変化する可能性がある。相互のインダクタンスを補償するため、較正を、３つの相のすべてにおいて同時に実行しなければならない。すべてのファラデー効果センサおよび３つの第三者の測定システムのすべてにおいて測定された信号を比較するとき、補償定数を有する３×３の行列を決定することができる。本発明は、単純な点センサを取り付けて他のインダクタからの相互のインダクタンスからの信号を補償する可能性を提供する。これは、インダクタが較正において使用され、それらが機械的に固定されている場合にのみ有効である。
【０５５１】
較正システムによって測定される３つのインダクタからの電流および位相角は、以下のとおり表現できる。
【数５２】
2008521374.tif 000101
【０５５２】
３つのインダクタからのＢ磁場は、以下のとおり表現できる。
【数５３】
2008521374.tif 000102
【０５５３】
３つのインダクタのうちの１つにおける電流を、以下に示すように実数値および虚数値によって表現できる。
【数５４】
2008521374.tif 000103
【０５５４】
定数が既知である場合、特定のインダクタを流れている電流を上記の式にて計算することができる。定数は、較正の際に以下に示す３×３の行列にて決定することができる。
【数５５】
2008521374.tif 000104
【０５５５】
この式が、３つの未知の変数を有する３つの式として解かれる。本発明は、線のうちの１本が短絡の状況である際に、アンバランスな線において電流を測定するという利点を提供する。
【０５５６】
本発明を特徴付けている要点
本発明を、以下の要点によって特徴付けることができる。
【０５５７】
要点１．
第１の開放端および前記第１の開放端と反対側の第２の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第１の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに第１の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第１のシーリング手段と、
前記第１の光ファイバを固定するための第１の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第１の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第１の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第１の光学レンズと、
前記第１の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第１の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第１の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第２の偏光フィルタと、
前記第２の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第２の固定手段を受け入れるように適合されている第２の光学レンズと、
前記第２の光学レンズに受け入れられ、第２の光ファイバを固定するための第２の固定手段と、
第２の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第２の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第２の端部を密封するための第２のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第１および第２の端部へと固定されるように適合され、それぞれ前記第１および第２の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第１および第２の蓋と
を有していることを特徴とする電流測定装置。
【０５５８】
要点２．
前記第１および前記第２の偏光フィルタが、実質的に平行な関係で取り付けられ、
前記第１の偏光フィルタおよび前記第２の偏光フィルタの偏光面が、それぞれ４５°回転させられている、要点１に記載の電流測定装置。
【０５５９】
要点３．
前記ガラス棒がＳＦ６からできている、要点１または２に記載の電流測定装置。
【０５６０】
要点４．
前記ハウジングが、少なくとも４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲において光学的非透過性を呈する材料からできている、要点１〜３のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【０５６１】
要点５．
前記ハウジングが、ＵｌｔｅｒｍまたはＰｅｅｋでできている、要点１〜４のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【０５６２】
要点６．
前記ハウジング内に形成され且つ前記ハウジング内に取り付けられる前記ガラス棒の長さに対応する幅を有する、あるいは導電体を受け入れるように適合されている前記ハウジング内の溝をさらに有している、要点１〜５のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【０５６３】
要点７．
前記ハウジングから延び、前記ハウジングを長円形の導電体に取り付けることができる少なくとも１つの羽根をさらに有している、要点１〜６のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【０５６４】
要点８．
導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムであって、
ＬＥＤベースの光源または白熱光源である光源と、
第１の光ファイバであって、前記光源から放射された光を案内する第１の光経路と、
光学式電流測定装置であって、
第１の開放端および前記第１の開放端と反対側の第２の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第１の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに前記第１の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第１のシーリング手段と、
前記第１の光ファイバを固定するための第１の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第１の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第１の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第１の光学レンズと、
前記第１の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第１の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第１の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第２の偏光フィルタと、
前記第２の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第２の固定手段を受け入れるように適合されている第２の光学レンズと、
前記第２の光学レンズに受け入れられ、第２の光ファイバを固定するための第２の固定手段と、
第２の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第２の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第２の端部を密封するための第２のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第１および第２の端部に固定されるように適合され、それぞれ前記第１および第２の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第１および第２の蓋とを有し、前記第１の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置と、
前記第２の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第２の光経路と、
前記第２の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段と、
前記導電体内の前記高電圧電流を割り出すため、前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段と、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムと、
第１の通信手段と
を有していることを特徴とするシステム。
【０５６５】
要点９．
第２の通信手段に接続され、中央の位置に配置されているコンピュータをさらに有しており、前記コンピュータが、導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムの状態を運転員へと通信するためのインターフェイスを備えている、要点８に記載の導電体中の高電圧電流を測定するためのシステム。
【０５６６】
要点１０．
前記第１および第２の通信手段が、インターネット、構内通信網、無線構内通信網、広域通信網、地球的通信網または公衆交換電話網などの通信ネットワークであり、あるいは前記第１および前記第２の通信手段が、固定の無線ネットワークによって構成されている、要点８に記載の導電体中の高電圧電流を測定するためのシステム。
【０５６７】
要点１１．
導電体中の高電圧電流を測定する方法であって、
ＬＥＤベースの光源または白熱光源を設けるステップと、
第１の光ファイバであって、前記光源から放射された光を案内する第１の光経路を設けるステップと、
光学式電流測定装置を設けるステップであって、該光学式電流測定装置が、
第１の開放端および前記第１の開放端と反対側の第２の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第１の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに前記第１の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第１のシーリング手段と、
前記第１の光ファイバを固定するための第１の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第１の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第１の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第１の光学レンズと、
前記第１の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第１の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第１の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第２の偏光フィルタと、
前記第２の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第２の固定手段を受け入れるように適合されている第２の光学レンズと、
前記第２の光学レンズに受け入れられ、第２の光ファイバを固定するための第２の固定手段と、
第２の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第２の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第２の端部を密封するための第２のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第１および第２の端部に固定されるように適合され、それぞれ前記第１および第２の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第１および第２の蓋とを有し、前記第１の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置を設けるステップと、
前記第２の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第２の光経路を設けるステップと、
前記第２の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段を設けるステップと、
前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段を設けるステップと、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムを設けるステップと、
第１の通信手段を設けるステップと
を有していることを特徴とする方法。
【０５６８】
要点１２．
第２の通信手段に接続され、中央の位置に配置されているコンピュータを設けるステップをさらに含んでおり、前記コンピュータが、導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムの状態を運転員へと通信するためのインターフェイスを備えている、要点１１に記載の方法。
【０５６９】
要点１３．
前記第１および第２の通信手段が、インターネット、構内通信網、無線構内通信網、広域通信網、地球的通信網または公衆交換電話網などの通信ネットワークであり、あるいは前記第１および前記第２の通信手段が、固定の無線ネットワークによって構成されている、要点１１に記載の方法。
【０５７０】
要点１４．
導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムを較正する方法であって、
高電圧電流を伝える導電体を設けるステップと、
光源を設けるステップと、
第１の端部および反対側の第２の端部を形成しており、前記光源が前記第１の端部に接続されるとともに、前記光源の放射する光が進入する第１の光経路を設けるステップと、
第１の端部および反対側の第２の端部を形成しており、該第１の端部が前記第１の光経路の前記第２の端部に接続されており、前記第１の光経路からの前記光を受信するファラデー電流測定装置を設けるステップと、
第１の端部および反対側の第２の端部を形成しており、該第１の端部が前記ファラデー電流測定装置の前記第２の端部に接続されている第２の光経路を設けるステップと、
前記第２の光経路の前記第２の端部に接続され、前記光を電気信号に変換するための光検出手段を設けるステップと、
前記導電体中の電流の測定を実行する電流測定システムを設けるステップと、
前記導電体中の前記電流の測定を実行し、前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって較正定数を計算し、前記電流測定システムを取り除くステップと
を有することを特徴とする方法。
【０５７１】
要点１５．
前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって、前記電気信号のＡＣおよびＤＣ成分を測定することによって前記較正定数を周期的または非周期的に再計算するステップをさらに含んでいる、要点１４に記載の方法。
【０５７２】
要点１６．
最初に前記光信号のＤＣ成分を割り出し、次いで前記光信号のＤＣ成分を周期的に割り出すステップ、および
測定したＡＣ成分を前記最初に割り出されたＤＣ成分と前記周期的に割り出されたＤＣ成分との比で乗算することによって、実際のＡＣ成分を割り出すステップをさらに含んでいる、要点１４または１５に記載の方法。
【０５７３】
要点１７．
前記ファラデー電流測定装置が、要点１〜７のいずれか一つに記載の装置である、要点１４または１５に記載の方法。
【０５７４】
付録
図９８Ａ
ＩＣ１
コネクタ
コネクタ.sch
リレーInOff
リレーInOn
リレーOutput
Ｖin
Ｌ１相
Ｌ２相
Ｌ３相
ＣＡＮＨ
ＣＡＮＬ
ＬＥＤＤ１
ＬＥＤＤ２
ＬＥＤＤ３
ＬＥＤＤ４
ＬＥＤＤ５
ＬＥＤＤ６
ＬＥＤＤ７
ＬＥＤＤ８
ＬＥＤＤ９
ＬＥＤＤＢＬＵＥ
リセットBIN
Ｖref 2,048
電流Ｌ１
電流Ｌ２
電流Ｌ３
ダイオード電流
ＩＣ２
電源
電源.sch
Ｖin
Ｖref 2,048
Ｖref 4,096
リセットBTN
ＩＣ３
ＣＡＮバスコントローラＣＡＮ.sch
ＣＡＮＬ
ＣＡＮＨ
ＳＤＯ
【図面の簡単な説明】
【０５７５】
【図１】ファラデー光電流センサの概略断面図である。
【図２】ファラデー光電流センサの拡大された概略断面図である。
【図３】ファラデー光電流センサのハウジングの溝を示す図である。
【図４】ファラデー光電流センサの一端の概略図である。
【図５】ファラデー光電流センサの一端の概略図である。
【図６】ファラデー光電流センサを有する電流測定用システムの概略ブロック図である。
【図７】図６に示したシステムの一部である検出システムの概略図である。
【図８】３つの導体と１つのファラデー光電流センサとを備える測定用構成の概略断面図である。
【図９】矩形の導体についての測定用構成を示す図である。
【図１０】円形の導体についての測定用構成を示す図である。
【図１１】絶縁層を備える円形の導体についての測定用構成を示す図である。
【図１２】図６に示したシステムの検出システムおよび処理ユニットについて、プロトタイプの実装の概略ブロック図である。
【図１３】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１４Ａ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１４Ｂ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１５Ａ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１５Ｂ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１６】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１７Ａ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１７Ｂ】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１８】本発明のプロトタイプ版の概略図である。
【図１９】センサの構成部品を概略的に示す図である。
【図２０】本発明によるセンサ・ハウジングの概略図である。
【図２１】本発明によるセンサ・ハウジングの概略図である。
【図２２】本発明によるセンサの断面の概略図である。
【図２３】２つのセンサ蓋の概略図である。
【図２４】光学フィルタの概略図である。
【図２５】電気ケーブルおよびそこから放射されるＢ磁場、ならびにガラス棒の概略図である。
【図２６】ファイバ固定具の概略断面図である。
【図２７】配線クリップの概略図である。
【図２８】離間用部品の概略図である。
【図２９】電流と光の大きさとの間の関係を示すグラフである。
【図３０】６つのセンサの直線性の度合いを示すグラフである。
【図３１】センサの温度と光の大きさとの間の関係を示すグラフである。
【図３２】本発明による装置のモジュールＡの構造を説明するブロック図である。
【図３３】図３２にも示されているモジュールＡの機能を説明するブロック図である。
【図３４】理論的なデータの収集を示すグラフである。
【図３５】変圧器ならびに変圧器による電圧および電流の変換を説明する図である。
【図３６】線‐中性点電圧の図である。
【図３７】線間電圧の図である。
【図３８】３つの導体の電流の測定を説明する概略図である。
【図３９】連続的な交差の補間を説明するグラフである。
【図４０】電圧および電流の図である。
【図４１】線間電圧の図である。
【図４２】較正データのグラフである。
【図４３】３つの導体の電流の測定および関連のモジュールＡの較正の概略図である。
【図４４】時間の関数であり且つ電流強度に依存する光強度を説明する図である。
【図４５】モジュールの分析動作を説明するブロック図である。
【図４６】エラーの検出の原理を説明するグラフである。
【図４７】図４６のグラフと同様であり、別の検出原理を説明するグラフである。
【図４８】電流および電圧の図である。
【図４９】前方および後方の通知を説明する図である。
【図５０】２つの相の間のエラーを説明する概略図である。
【図５１】３つの相の間のエラーを説明する図である。
【図５２】開放相のエラーを説明する図である。
【図５３】モジュールの入力および出力を説明するブロック図である。
【図５４】図５３のブロック図に類似したブロック図であり、さらなる入力およびエラーの出力を示す図である。
【図５５】モジュールのトリガ機能を説明する図である。
【図５６】認容可能および認容不可能な変動を説明するさらなる図である。
【図５７】モジュールがとり得る状態、およびそれらの状態間について考えられる移行を説明する図である。
【図５８】図５３および５４のブロック図に類似したブロック図であり、エラー入力およびさらなる出力を示す図である。
【図５９】ＭＭＩインターフェイス（マン‐マシン・インターフェイス）の図である。
【図６０】本発明による装置のモジュールＢの構造を説明するブロック図である。
【図６１】図３２にも示されているモジュールＢの機能を説明するブロック図である。
【図６２】理論的なデータの収集を示すグラフである。
【図６３】変圧器ならびに変圧器による電圧および電流の変換を説明する図である。
【図６４】線‐中性点電圧の図である。
【図６５】線間電圧の図である。
【図６６】電圧および電流の図である。
【図６７】モジュールのデータ分析機能を説明するブロック図である。
【図６８】警報レベルを説明する図である。
【図６９】モジュールの入力および出力を説明するブロック図である。
【図７０】図５３のブロック図に類似したブロック図であり、さらなる入力およびエラーの出力を示す図である。
【図７１】モジュールのトリガ機能を説明する図である。
【図７２】容認可能および容認不可能な変動を説明するさらなる図である。
【図７３】モジュールがとり得る状態、およびそれらの状態間について考えられる移行を説明する図である。
【図７４】図５３および５４のブロック図に類似した、エラー入力およびさらなる出力を示すブロック図である。
【図７５】ＭＭＩインターフェイス（マン‐マシン・インターフェイス）の図である。
【図７６】データ・センターと本システムのモジュールとの間のブリッジの図である。
【図７７】図５３および５４のブロック図に類似した、エラー入力およびさらなる出力を示すブロック図である。
【図７８】ＭＭＩインターフェイス（マン‐マシン・インターフェイス）の図である。
【図７９】制御センター、システム内モジュール、およびプロセス・インターフェイスの間のインターフェイスを説明する図である。
【図８０】変電所のブロック図である。
【図８１】ケーブルを流れる電流・電圧レベルを検出するセンサ、監視システムを備え、通信ユニットを介して外部と通信するシステムの概略図である。
【図８２】モジュールＡのブロック図である。
【図８３】ＦＦＥＳを説明する図である。
【図８４】電源のブロック図である。
【図８５】ＣＡＮドライバのブロック図である。
【図８６】Ｉ／Ｏブロックのブロック図である。
【図８７】ファイバ出力ドライバのブロック図である。
【図８８】ファイバ入力のブロック図である。
【図８９】温度センサのブロック図である。
【図９０】レベル変換器のブロック図である。
【図９１】主プロセッサを説明する図である。
【図９２】モジュールＢの概略ブロック図である。
【図９３】電源のブロック図である。
【図９４】ＣＡＮドライバのブロック図である。
【図９５】Ｉ／Ｏブロックのブロック図である。
【図９６】ＡＣ電力測定ブロックのブロック図である。
【図９７】主ＣＰＵのブロック図である。
【図９８】モジュールＡの全体ブロック図である。
【図９９】モジュールＡのダイオード部の全体ブロック図である。
【図１００】モジュールＡのマイクロ・コントローラ部の全体ブロック図である。
【図１０１】モジュールＡのＣＡＮ通信部の全体ブロック図である。
【図１０２】モジュールＡの電源部の全体ブロック図である。
【図１０３】モジュールＡの電圧入力部の全体ブロック図である。
【図１０４】モジュールＡの電流信号の概要の全体ブロック図である。
【図１０５】モジュールＡの高調波フィルタ線１の全体ブロック図である。
【図１０６】モジュールＡのフィルタ線２の全体ブロック図である。
【図１０７】モジュールＡの高調波フィルタ線３の全体ブロック図である。
【図１０８】モジュールＡの高調波信号整流器の全体ブロック図である。
【図１０９】モジュールＡのｄｃフィルタの全体ブロック図である。
【図１１０】モジュールＡのａｃ‐信号利得の全体ブロック図である。
【図１１１】モジュールＡのダイオード電流の制御の全体ブロック図である。
【図１１２】モジュールＡのリレーＩ／Ｏの制御の全体ブロック図である。
【図１１３】モジュールＡのコネクタの概要の全体ブロック図である。
【図１１４】モジュールＢの全体ブロック図である。
【図１１５】モジュールＢのマイクロ・コントローラ部の全体ブロック図である。
【図１１６】モジュールＢのＣＡＮ通信部の全体ブロック図である。
【図１１７】モジュールＢの電源の全体ブロック図である。
【図１１８】モジュールＢの電圧入力の全体ブロック図である。
【図１１９】モジュールＢのＩ／Ｏ部の全体ブロック図である。
【図１２０】モジュールＢのコネクタ部の全体ブロック図である。
【図１２１】ＧＳＭモジュールの全体ブロック図である。
【図１２２】モジュールＣの電源の全体ブロック図である。
【図１２３】モジュールＣのＣａｎモジュールの全体ブロック図である。
【図１２４】モジュールＣのマイクロ・コントローラ・モジュールの全体ブロック図である。
【図１２５】モジュールＣのＧＳＭインターフェイス１の全体ブロック図である。
【図１２６】モジュールＣのインターフェイス２の全体ブロック図である。
【図１２７】分散マスタ・スレーブ・ネットワークの概略図である。
【図１２８】ＣＡＮネットワークの概略図である。
【図１２９】変電所の概略図である。
【図１３０】動作グラフの概略図である。
【図１３１】単線図において、ＭＶ短絡の際のＭＶの電圧および電流の位相ベクトルを示す図である。
【図１３２】遠方の２相短絡（Ｌ１‐Ｌ２）の際の電圧および電流の位相ベクトルの概略図である。
【図１３３】近傍の２相短絡（Ｌ１‐Ｌ２）の際の電圧および電流の位相ベクトルの概略図である。
【図１３４】故障ループの概略図である。
【図１３５】故障ループの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【国際調査報告】
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