(57)【要約】  本発明は多相電力線を有する電力配電システムにおける参照位相電圧に対する未知位相電圧の配線位相の検出に関する。遠隔地点が参照地点から比較的遠距離にあっても、参照配線位相に対する遠隔地点における配線位相を信頼度良く検出するために、参照地点と遠隔地点との間に少なくとも１箇所の中継地点が設けられ、多相電力線の配線位相に接続される。第１の位相関係は参照地点の参照配線位相電圧と中継地点の配線位相電圧との間で検出される。第２の位相関係は中継地点の配線位相電圧と遠隔地点の配線位相電圧との間で検出される。参照地点の配線位相に対する遠隔地点の配線位相は、第１の位相関係と第２の位相関係に基づいて検出される。本発明は、位相関係を検出するための遠隔地点と参照地点との間の直接の通信チャネルが必要でないことにおいて有利である。
2008500519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相または多相配線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を持つ電力線を有する電力配電システムにおける参照地点の参照配線位相（Ｒ）に対する遠隔地点の配線位相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための方法であって、
前記参照地点と前記遠隔地点との間の地点の前記多相電力線の配線位相に少なくとも１箇所の中継地点を接続する工程と、
前記参照地点（１）の前記参照配線位相電圧と前記中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する工程と、
前記中継地点の配線位相電圧と前記遠隔地点の配線位相電圧との間の第２の位相関係を検出する工程と、
前記第１の位相関係および前記第２の位相関係に基づき、前記参照地点の前記配線位相に対する前記遠隔地点の前記配線位相を判定する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の位相関係を検出する前記工程が、
前記参照配線位相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、前記参照地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する工程、
前記中継地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する工程と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記中継地点の配線位相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照配線位相電圧（Ｒ）と前記配線位相電圧（Ｔ）との間の前記第１の位相関係（Ｍ１）を取得する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の位相関係を検出する前記工程が、
前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）に参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記中継地点から中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を送信する工程と、
前記遠隔地点において前記中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を受信する工程と、
前記中継タイムスタンプ信号の発生と前記遠隔地点の前記配線位相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を前記遠隔地点において測定する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記遠隔地点が、前記参照地点(１)へ該遠隔地点の配線位相を伝達するための返信メッセージ（Ｓ４）を生成する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記参照ポイントが個々の前記位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記参照ポイントが特定符号の傾斜（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）を有する前記個々の位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、区別すべき配線位相の候補の数により除した前記位相電圧の期間と比較して短いことを特徴とする、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記タイムスタンプ信号が、位相不連続（ＴＳ）、振幅不連続、および周波数不連続の少なくともいずれかを含む反復信号パターン（Ａ、Ｂ）であることを特徴とする、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、容量性（ＣＣＲ、ＣＣＳ、ＣＣＴ）または誘導性結合による前記電力線（Ｌ）の１以上の導線に送入されることにより、前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を介して送信されることを特徴とする、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、前記電力線（Ｌ）の前記位相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）に送入され、該位相電圧に対して前記送入タイムスタンプ信号（ＴＳ）が参照ポイント（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）の発生を示すことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記位相関係の情報が、前記地点間で無線通信チャネルまたは光ケーブルを通じて送信されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記中継地点から前記遠隔地点に向けて、検出された前記第１の位相関係を送信する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記遠隔地点に向けて前記第１の位相関係を送信する前記工程が、
前記第１の位相関係の情報（Ｍ１）を含む中継メッセージ（Ｓ２）を生成し、前記中継地点から前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）、光ケーブルまたは無線通信チャネルを介して前記中継メッセージ（Ｓ２）を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中継地点（２）と前記遠隔地点との間に設けられる更なる中継地点(３)において前記中継メッセージ（Ｓ２、Ｍ１）を受信する工程と、
前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）と前記更なる中継地点(３)の前記配線位相電圧（Ｒ）との間の更なる位相関係を検出する工程と、
前記更なる位相関係の情報と前記中継メッセージに含まれる前記位相関係の情報とを結合する工程(Ｍ２)と
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
以前に得られた全ての位相関係の情報の結合(Ｍ２)を含む更なる中継メッセージ(Ｓ３)を生成し、前記遠隔地点に向けて前記更なる中継メッセージ(Ｓ３)を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
各位相関係の情報がそれぞれの位相角の値を含み、前記位相関係の情報および前記更なる位相関係の情報が前記それぞれの位相角の値のモジュロ和により結合されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記メッセージ(Ｓ２からＳ４)が、タイムスタンプ信号（ＴＳ）を含むタイムスタンプフィールド（Ａ、Ｂ）と、前記位相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含む情報フィールド（Ｆ）とを含むことを特徴とする、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記タイムスタンプフィールド（Ａ）が、前記情報フィールド（Ｆ）がビット同期を確立するためのヘッダ（Ｈ）として動作することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記情報フィールド（Ｆ）が、前記位相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含むデュアルトーン多機能信号（ＤＴＭＦ）を有することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
各メッセージ(Ｓ１からＳ４)が、該メッセージの送信者（１；２；３；４）を識別するための情報を含むことを特徴とする、請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
各タイムスタンプ信号（ＴＳ）および各メッセージ(Ｓ１からＳ４)の少なくともいずれかが、以前に前記タイムスタンプ信号を中継したノード(Ｎ１、．．．、Ｎｉ)のリストを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
単相または多相配線を持つ電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照地点（１）の参照配線位相電圧（Ｒ）に対する遠隔地点の配線位相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための中継装置（１、２、３）であって、
前記参照地点（１）の参照配線位相電圧と中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する回路（ＴＭ）と、
前記中継地点の配線位相電圧と前記遠隔地点の配線位相電圧との間の第２の位相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２３】
前記検出された第１の位相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する回路を備えることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記参照地点（１）の参照配線位相電圧と中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する回路（ＴＭ）が、
第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）を受信する回路（ＴＭ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）の発生と前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋；Ｓ＋)の発生との間の時間間隔（Ｔ１；Ｔ２；Ｔ３）を測定し、前記参照地点（１）の前記参照配線位相電圧と前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を取得する回路（ＴＭ）、
を備えることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記検出された第１の位相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する前記回路が、
前記第１の位相関係の情報(Ｍ１；Ｍ２)を含む中継メッセージ(Ｓ２；Ｓ３)を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の位相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路が、
前記中継地点の前記配線位相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋)が生じると、中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ；Ｓ３、ＴＳ）を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
位相関係の情報(Ｍ１)を受信する回路（ＴＲ）を備え、
前記検出された第１の位相関係を送信する前記回路が、前記第１の位相関係と前記第２の位相関係を結合し、前記遠隔地点に向けて送信するように適合されていることを特徴とする
請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の装置（２，３）。
【請求項２８】
中継メッセージ(Ｓ３)を生成する前記回路（ＭＣ）が、受信した前記位相関係の情報(Ｍ１)と、前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）と任意の位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を示す情報（Ｔ２）とを結合し、該結合された情報を含むような前記中継メッセージ(Ｓ３)を生成するように適合されていることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
単相または多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照位相電圧（Ｒ）に対する任意の未知位相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）の配線位相を検出するための装置（４）であって、
タイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する回路（ＴＲ）と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）の発生と前記電力線（２）の前記任意の未知配線位相電圧（Ｓ）における参照ポイント（Ｓ＋）の発生との間の時間間隔(Ｔ３)を測定し、前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の未知位相電圧（Ｓ）との間の位相関係を示す位相関係情報を取得する回路（ＴＭ）と、
前記参照位相電圧（Ｒ）と前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）との間の位相関係を示す位相関係情報を含む中継メッセージ(Ｍ２)を受信する回路と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の位相電圧（Ｓ）との間の位相関係を示す前記位相関係情報と前記受信位相関係情報とを結合する回路と、
結合された前記位相関係情報(Ｍ２、Ｔ３)から前記任意の未知位相電圧（Ｓ）の前記配線位相を判定する回路と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３０】
多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照位相電圧（Ｒ）に対する未知位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）の前記配線位相を検出するためのシステムであって、
前記参照位相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、第１の地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する手段（ＴＲ）と、
第２の地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する手段（ＴＲ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記電力線の第１の任意の配線位相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照位相電圧（Ｒ）と前記第１の任意の配線位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を示す第１の位相関係情報（Ｍ１）を取得する手段（ＴＭ）と、
前記第２の地点（２）において、前記第１の位相関係情報(Ｍ１)を含む中継メッセージ(Ｓ２)を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
前記第１の任意の位相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記第２の地点（２）において中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
を備えることを特徴とする、システム。
【請求項３１】
請求項２乃至１７のいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
ユーティリティ給配システムにおける電気、水またはガスを含むユーティリティの消費を遠隔測定するための遠隔メータであって、請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の装置を含む、メータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相電力線を有する電力配電システムにおける参照位相電圧に対する未知位相電圧の配線位相を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の配電システムは電力配電に多相電力線を使用する。多相電力線は、複数の、代表的に３本の導線を含み、各導線は特定の位相電圧を有する。良く知られるように、多相電力線はニュートラルの導線を持つこともあれば、持たないこともあり、もし持てば、ニュートラルの導線は多相電力線の追加導線を構成する。さらに、代表的な多相電力線のこれらの導線に加えて、接地電位を有する更なる導線が存在する、または存在しないことがある。
【０００３】
多相電力線はある種の負荷、例えば回転磁場を使用する電気機器に対して多くの利点を提供するが、所与の多相電力線において利用可能な全ての位相に接続されない多くの電気の消費者が存在する。多くの種類の負荷にとって、負荷は２つの位相の間、またはさらに代表的には１つの利用可能な位相とニュートラルの導線との間に接続されることで十分である。この配線方式は、家庭用消費者機器に電気を供給するために使用される低電圧ネットワークに特に広く普及している。ヨーロッパでは、低電圧配電ネットワークは３つの配線位相を有し、それぞれはニュートラルに対して２２０ボルトから２４０ボルトの電圧にあり、３つの位相は１２０゜の角度の間隔で分離されている。特に家庭用では、大部分の電気負荷は３つの配線位相Ｒ、Ｓ、Ｔの１つとニュートラル導線Ｎとの間に接続され、負荷が実際に接続される特定の位相ＲまたはＳまたはＴは、大部分の種類の単相のアプリケーションおよび負荷には意味がなく、それ故代表的には未知である。
【０００４】
ある場合には、しかし所与の負荷が接続される位相を検出することが望ましい。例えば、通信の目的に既存の電力線配電ネットワークを使用する電力線通信システムでは、電力線を介する送信機と受信機との間の通信は、両者が位相間の容量性または誘導性クロストークを通じて異なる位相を介して互いに通信する場合より、両者が同相に接続される場合良好であると考えられるので、送信機にとり受信機が接続される位相電圧を知ることは極めて望ましいことがある。
【０００５】
複数の消費者により消費される電気エネルギーを測定するための電気測定システムでは、消費者宅内の内または外にある電気メータの配線位相を検出するのに十分な根拠がある。例えば配線位相の検出により、消費者が電気メータを不法に再配線し、メータの消費エネルギーの正確な測定を妨害したかの判断をすることができる。メータが電力線通信を通じて遠隔測定システムにおける他のノードと通信すれば、消費者宅内の個々の遠隔メータが接続される位相が分かることは、遠隔測定システムの通信性能の全体としての最適化に貴重な情報である。
【０００６】
特許文献１によれば、未知位相の多相ネットワークの既知参照位相との比較により多相ネットワーク内において未知位相を特定することが知られている。システムは参照位相に接続される第１のデバイスおよび別の地点の未知位相に接続される第２のデバイスを含む。第１および第２のデバイスはそれぞれ２台のデバイス間の電話接続を確立するためのモデムを含む。第１のデバイスは参照位相の交流電圧を表すディジタル信号を生成する回路を含む。この表現信号は２台のモデムおよび第１から第２のデバイスへの電話接続を通して送信される。第２のデバイスは、参照位相の交流電圧と未知位相の交流電圧との間の位相角を検出することにより未知位相を特定するための位相検出回路を含む。
【０００７】
この文書から知られる方法およびシステムは、多相ネットワークのある点の既知配線位相の参照地点、例えばサブステーションの変圧器の出力端子が、位相が未知の地点から遠い場合の未知位相の特定を実行するのに適するが、この方法およびシステムは、第１と第２のデバイスとの間に独立の電話接続が必要である欠点を有する。多くの場合、独立の電話接続は利用可能ではない。
【０００８】
非特許文献１は、第１の参照点、例えばゼロ交差が参照位相電圧に生じる場合、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号を多相ネットワークに送入することにより多相ネットワーク内の未知位相を特定する方法を規定する。多相ネットワーク自体は、未知位相が特定されるべき地点へのショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の伝達の役割を果たす。未知位相の地点では、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号は多相電力線から抽出され、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の発生と参照点との間の時間間隔、例えば未知位相電圧におけるゼロ交差が測定される。その時間間隔は、その場合参照位相と未知位相との間の位相角を示す。このようにして判定される位相角により未知位相配線を特定することができる。
【特許文献１】米国特許第４，６２６，６２２号明細書
【非特許文献１】ＩＥＣ ６１３３４−５−２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この規格において規定される位相特定方法は既知位相地点と未知位相地点との間に独立の電話回線を必要としないが、この方法には電力線通信が一般に限られた範囲に留まる欠点がある。電力線の電気的特性は通信信号の伝送に理想的には適していない。さらに電力線に接続される多くの電気的負荷はかなりの雑音最低値を生成する傾向にあり、送信機地点から適度の距離においても既に信号対雑音比はショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の検出には受け入れがたく低くなる。これによりＩＥＣ規格による位相検出方法の使用は制限される。
【００１０】
従って、電気的多相電力配電システムにおける参照位相電圧に対する未知位相電圧の配線位相を検出するための方法および装置を提供することが、本発明の目的であり、本発明の方法およびデバイスにより、未知配線位相地点が既知参照位相から比較的遠距離にあり、既知位相地点と未知配線位相地点を接続する直接通信チャネルが利用可能でなくても、配線位相を検出することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は独立請求項に規定されるように本発明により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に与えられる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、単相または多相電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を有する電力配電システムにおける参照地点の参照位相電圧（Ｒ）に対する遠隔地点の未知位相電圧の配線位相を検出するためには、前記参照地点と前記遠隔地点との間で信号を中継する少なくとも１箇所の中継地点が前記参照地点と前記遠隔地点との間に設けられ、多相電力線の配線位相に接続される。第１の位相関係は、参照地点の参照配線位相と前記中継地点の配線位相との間で検出される、さらに第２の位相関係は、中継地点の配線位相と遠隔地点の配線位相との間で検出される。第１および第２の位相関係に基づいて、参照配線位相に対する遠隔地点の配線位相を得ることができる。
【００１３】
第１の位相関係は幾つかの異なる方法において得ることができる。遠隔地点において新しいノードが新たに加えられ、既存ネットワークを拡張するとしても、ネットワークの以前からの既存ノードは、配線位相が以前の検出から既知である中継地点の機能を取るかもしれない。この場合、中継地点は中継地点の配線位相と新たに加えられた遠隔地点との間の第２の位相関係の検出を実行すれば十分である。遠隔地点の配線位相は、次いでこのようにして検出された第２の位相関係および中継地点の既知の配線位相に基づいて、遠隔地点または中継地点において判定することができる、または中継地点は検出した第２の位相関係を参照地点に送信し、参照地点で遠隔地点の配線位相を中継地点の配線位相の知識を使用して判定することができる。
【００１４】
参照地点と遠隔地点のとの間の少なくとも１地点の中継地点に未知の任意の配線位相がある場合、参照地点の配線位相と中継地点の配線位相との第１の位相関係を検出し、それを前記遠隔地点に送信することは有利でありうる。前記中継地点と前記遠隔地点との間の第２の位相関係が検出される。前記第１の位相関係および前記第２の位相関係に基づいて、参照地点の配線位相に対する前記遠隔地点の配線位相を検出することができる。
【００１５】
有利には諸地点は、電力線を通信信号送信メディアとして使用するネットワークのノードでありうる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、単相または多相電力線を有する電力配電システムにおける参照位相電圧に対する未知位相電圧の配線位相は、参照配線位相電圧に第１の参照ポイントが生じると、参照地点から第１のタイムスタンプ信号を送信することにより検出される。第１のタイムスタンプ信号は中継地点において受信され、中継地点では第１のタイムスタンプ信号の発生と電力線の第１の任意の配線位相における参照ポイントの発生との間の第１の時間間隔が測定され、参照位相電圧と第１の任意の位相電圧との間の位相関係を示す第１の位相関係情報を得る。中継地点から、この位相関係情報を含む中継メッセージが送信される。第１の任意の位相電圧に第２の参照ポイントが生じると、さらに中継地点から中継タイムスタンプ信号が送信される。
【００１７】
本発明のこの実施形態によれば、前記位相関係情報を含む中継メッセージと共に中継タイムスタンプ信号の生成により、参照地点と遠隔地点との間の直接通信チャネルを必要とすることなく、中継地点において参照位相情報を遠隔地点に中継することができる。
【００１８】
中継地点に追加中継地点が続き、参照地点と遠隔地点との間の比較的遠距離の橋渡しをすることができる。有利には、第３の地点の更なる中継により先行する中継地点から中継タイムスタンプ信号と中継メッセージを受信し、中継タイムスタンプ信号の発生と第３の地点の第２の任意の位相電圧における参照ポイントの発生との間の第２の時間間隔を測定し、連続する中継地点の配線位相電圧間の位相関係を示す第２の位相関係情報を得る。第３の地点において、第２の位相関係情報と先行する中継地点から受信した第１の位相関係情報が次いで結合される。結合位相関係情報は参照位相電圧と第３の地点の配線位相電圧との間の位相関係を示す。この情報は更なる中継メッセージの形式で更なる地点に送信することができる、またはこの情報は第３の地点において未知配線位相の判定に使用することができる。
【００１９】
用語「参照地点」は、３相変圧器の出力端子の場合のように単に定義によるにしても、電力線の配線位相が既知である地点またはノードを意味することができる。用語、遠隔地点は、次いで配線位相が未知である地点またはノードを意味する。しかしながら注意すべきは、別の場合には用語「参照地点」は、また配線位相が未知である地点またはノードを意味することがあり、用語「遠隔地点」は配線位相が既知である地点またはノードを意味する。上記の実施形態では、隣接地点間の結合位相関係は遠隔地点の方に沿ってとられる。この位相関係が既知配線位相を持つ地点から未知配線位相を持つ地点の方向に沿って、または逆の方向に取られても、未知配線位相の検出に大きな相違は出ない。前者の場合、未知配線位相を判定するのに必要な情報は未知配線位相の地点で利用可能であり、一方後者の場合この情報は既知配線位相の地点において利用可能である。
【００２０】
位相関係情報は時間、位相角または多相システムを記述する位相ダイヤグラムにおいて区別すべき連続する位相間の「ホップ」により表すことができる。３相システムでは、各ホップは１２０゜の位相角に対応する。逆配線の検出も必要である場合、その場合３相システムでは、区別すべき６つの異なる配線の候補があり、各ホップは６０゜に対応するが、これはこの場合３つの通常の位相に加えて、考慮すべき別の３つの逆位相が存在するからである。
【００２１】
受信中継メッセージの位相関係情報および受信タイムスタンプ信号と受信機地点の配線位相電圧の参照ポイントとの間の時間間隔の測定から得られる位相関係情報は種々の方法で結合することができ、好ましくはそれぞれの時間間隔、関連する位相角の値またはホップ数の単に和算により結合する。この和算は有利にはモジュロＭの和算であり得る。位相関係情報が時間により表されれば、その場合Ｍは多相電力線で搬送される交流電圧の期間を示す。位相関係情報が位相角により表されれば、Ｍは完全なサイクル、即ち２πまたは３６０゜に関連する位相角の値を示す。位相関係情報が位相間のホップ数により表されれば、その場合Ｍは、多相システムにおいて区別すべき配線位相の候補の数を示す。
【００２２】
好ましくは、タイムスタンプ信号の発生と参照ポイントの発生との間の時間間隔は冗長に測定され、最終測定結果の信頼性を増す。好ましくは特定の時間間隔の測定のために、送信機は複数のタイムスタンプ信号を送信し、各タイムスタンプ信号は送信機の位相電圧における参照ポイントと同期する。これにより受信機は、タイムスタンプ信号と受信機の位相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔の測定を繰り返すことができ、多数決に基づいて測定時間間隔を決定する、あるいは、明確な多数決が得られない場合、時間間隔測定障害を送信機に通知する。
【００２３】
有利には、タイムスタンプ信号と位相関係情報を中継する同じ中継を、未知位相配線の遠隔地点から参照位相地点への返信メッセージの中継に使用することができ、遠隔地点の検出配線位相を参照位相地点に通知する。
【００２４】
好ましくは、それぞれの中継地点および遠隔地点の参照位相および任意の配線位相におけるそれぞれの参照ポイントは所定の反復イベントであり、これらは多相電力配電ネットワークの交流電圧期間、例えば５０Ｈｚシステムの場合２０ｍｓである期間Ｔにより生じる。特定符号の傾斜を持つ個々の位相電圧のゼロ交差は参照ポイントとして特に適する。
【００２５】
タイムスタンプ信号はショートバーストまたは任意の種類の適するデータパケットまたは記号シーケンスであって良く、これらは区別すべき配線位相の候補の数により除した位相電圧期間Ｔと比較して短い。タイムスタンプ信号は、またより複雑な信号、ビットシーケンスまたはメッセージ信号における位相不連続および振幅不連続の少なくともいずれかであることができる。
【００２６】
好ましくは奇数Ｎの位相を持つ多相システムでは、位相関係情報は例えばＮ＝３の場合、６０゜の間隔で２Ｎの異なる配線位相に対応付けられ、中継地点または未知位相配線を持つ遠隔地点において特定の位相が逆極性に接続されることがある可能性を考慮する。この特徴は、遠隔電気測定のアプリケーションにおいて特に有用であり、消費者宅内における遠隔メータの配線誤りまたは不法再配線を検出することができる。
【００２７】
種々の地点において生成されるタイムスタンプ信号およびメッセージは、好ましくは電力線通信または次中継地点への距離を橋渡しするに十分な通信範囲を提供する他の通信技術、例えば光ケーブルまたは無線通信により１つの地点から次地点へ送信することができる。電力線通信が１つの地点から次地点へのタイムスタンプ信号およびメッセージの送信に使用されれば、これらの信号は多相電力線のＮ位相全てに送入されることができる、または代表的な多相電力線では種々の位相間に存在する確かに強い容量性および誘導性結合により、これらの信号を単相にのみ送入すれば十分であることがある。多数の利用可能な中継地点を持つアプリケーション、例えば同じ低電圧ネットワーク部分に接続されるかなりの数の消費者を有する遠隔電気測定システムでは、ブルートゥース通信または他の有限範囲の無線通信が、位相配線を検出すべき遠隔地点までの種々の連続する地点間の適する通信技術でありうる。
【００２８】
本発明は、本発明による方法を実行する、または関与するための装置にも関する。任意の未知位相電圧の位相配線を検出するための中継装置の実施形態は、第１のタイムスタンプ信号を受信するための回路、前記タイムスタンプ信号の発生と前記電力線の任意の配線位相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を測定し、前記タイムスタンプ信号と前記任意の位相電圧との間の位相関係を示す位相関係情報を得るための回路、前記位相関係情報を含む中継メッセージを生成し、送信するための回路、および前記任意の位相電圧に第２の参照ポイントが生じると、中継タイムスタンプ信号を生成し、送信するための回路を含む。この実施形態による中継装置は、好ましくはまた前記第１のタイムスタンプ信号に帰属する位相関係情報を受信するための回路を含み、位相関係情報は先行する中継地点の中継装置からの中継メッセージの形式でありうる。中継メッセージを生成するための回路は、次いで好ましくは受信位相関係と時間間隔の測定から得られた位相関係情報とを結合し、結合位相関係情報を含むような中継メッセージを生成する。
【００２９】
本発明の更なる実施形態によれば、任意の未知位相電圧の位相配線を検出するための装置は、タイムスタンプ信号を受信するための回路、タイムスタンプ信号の発生と前記任意の未知配線位相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を測定し、前記タイムスタンプ信号と前記任意の未知位相電圧との間の位相関係を示す位相関係情報を得るための回路、参照位相とタイムスタンプ信号との間の位相関係を示す位相関係情報を含む中継メッセージを受信するための回路、およびタイムスタンプ信号と前記任意の未知位相電圧との間の位相関係を示す位相関係情報と前記受信位相関係情報を結合するための回路、および前記結合位相関係情報から前記未知の任意の位相電圧の位相配線を判定するための回路を含む。本発明のこの実施形態による装置は先行する中継地点と通信することができ、装置の地点において未知の任意の位相電圧の位相配線を判定する。
【００３０】
本発明の特に有利なアプリケーションは、公共電気配電システムを通じて多数の消費者に配電される電気消費の遠隔測定の分野にある。この種の遠隔測定システムは、例えば中位電圧配電ネットワークで搬送される電圧、例えば２０ｋＶを低電圧、例えば２３０Ｖに変圧するための２次サブステーションに例えば位置するコンセントレータを含むことがある。２次サブステーションは、複数の消費者が接続される低電圧多相ネットワークに給電する。各消費者は、接続されるネットワーク部分のコンセントレータと通信可能な電気メータを有する。コンセントレータがその低電圧ネットワーク部分に接続される遠隔メータの配線位相を検出するのを支援するために、各遠隔メータは好ましくは本発明による中継装置および本発明による任意の未知位相電圧の位相配線を検出するための装置のすくなくともいずれかを含む。
【００３１】
以下に本発明の有利な実施形態を添付の図面を参照して説明する。以下の説明は本発明の個々の実施形態を説明するのに役立つが、本発明を制限するとは考えられない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明による電力配電システムにおける未知位相電圧の配線位相を検出するためのシステムの概要を示す。図１において、Ｌは電力配電システムの一部としての多相電力線を示す。図１の多相電力線Ｌは、Ｒ、ＳおよびＴとして示される３相、および中立導線Ｎを有する３相電力線である。３相Ｒ、ＳおよびＴのいずれか２相の間に、３相電力配電システムに関してよく知られるように、１２０゜の位相推移がある。図１のＰＣは多相電力線Ｌの３相Ｒ、ＳおよびＴ間の寄生分布結合容量を示す。
【００３３】
参照番号１は第１の地点において電力線Ｌに接続されるノードを示す。図１の実施形態では、ノード１は３相Ｒ、ＳおよびＴの全て、および電力線Ｌの中立導線Ｎに接続され、電力線通信信号を電力線Ｌへ送入し、電力線Ｌから抽出することができるが、３相間の寄生容量性結合によるとはいえ、ノード１の３相全てより少ない相への接続で十分である。ノード１は３相Ｒ、ＳおよびＴの１相を参照位相として使用する。利用可能な相Ｒ、ＳおよびＴのいずれか１相をノード１において参照位相として選択することができる。一般性を失うことなく、Ｒは図１に示す配線位相検出システムにおける参照位相を示すものと想定できる。
【００３４】
図１の参照番号２および３は多相電力線Ｌの任意の、事前に未知の位相に接続された中継ノードを示す。図１に示す例では、中継ノード２は位相Ｔと中立Ｎとの間に接続され、一方中継ノード３は位相Ｒと中立Ｎとの間に接続される。これら中継ノードの配線位相は、電力線Ｌの利用可能ないずれの位相も使用可能であるという意味で任意であり、ノードが接続される位相を予め知る必要はない。注意すべきは、多相電力線がこの実施形態に示されるが、本発明は多相電力線の配線位相の検出に限られないことである。単相電力線の場合、遠隔地点の消費者の逆配線の検出に関心があることがある。本発明は、単相システムにも適用可能である。
【００３５】
参照番号４は多相電力線Ｌの未知の任意の位相に接続されたノードを示す。ノード４はあらゆる種類の装置または回路であり得るが、これらの回路のための情報はこれらの回路が３相Ｒ、ＳおよびＴのいずれに接続されるかに関する関心を含む。例としてノード４は単相または多相電気メータあることができ、電気メータのために例えば多相電力線Ｌにメータを接続する方法の誤りまたは不正を検出できるため、および／または電気遠隔測定のような電力線通信のアプリケーションにおけるノードとして最適な方法で遠隔メータ４を使用するために、参照位相Ｒに対するその配線位相を検出することが望まれる。
【００３６】
図１に示す実施形態では、ノード１の参照地点と配線位相が検出されるべきノード４の遠隔地点との間に直接通信チャネルの必要はない。この検出を行うことができるために、ノード２および３は中継として動作する。図１のこのシステムの動作は図２を参照して以下に説明する。
【００３７】
図２は本発明の実施形態による図１に示す配線位相検出システムの動作を説明するための時間ダイヤグラムを示す。
【００３８】
図２の上部は時間に対する３相電圧Ｒ、ＳおよびＴを示す。提示するように、３相電圧は正弦波であり、位相電圧Ｓは位相電圧Ｒに１２０゜遅れ、位相電圧Ｔは位相電圧Ｓに１２０゜遅れ、従って位相電圧Ｒに１２０゜先行する。３相電圧のそれぞれはサイクル当り２回ゼロ交差する、即ちサイクルあたり１回特定の傾斜を持つゼロ交差をする。図２のダイヤグラムにおいて、正傾斜を持つゼロ交差はそれぞれＲ＋、Ｓ＋およびＴ＋で示され、一方負傾斜を持つゼロ交差はそれぞれＲ−、Ｓ−およびＴ−で示される。提示する実施形態では、それぞれの位相電圧Ｒ、ＳおよびＴにおける正傾斜を持つゼロ交差はそれぞれの位相電圧の参照ポイントとして役立つように選択される。図２では、横軸ｔは時間軸を示し、一方図２の縦方向Ｙの鎖線は図２に示す種々のイベントを、以下に詳しく説明するように位相電圧Ｒ、ＳおよびＴのある点と相関させる。図２の矢印ＡおよびＢは画面用紙の空間のため、時間軸が３つの部分で重ねて引かれていることを示す。矢印Ａにより接続される２つの点は時間軸上で実際に一致する。矢印Ｂにより接続される２点についても同様である。Ｐは３相電圧Ｒ、ＳおよびＴの交流電圧期間を示し、５０Ｈｚシステムの場合２０ｍｓである。図２の右側部分の数字１から４は図１のノード１からノード４を意味し、図２に示すそれぞれのイベントが行われる地点を示す。
【００３９】
図２のノード４の配線位相の検出を行うために、参照位相Ｒに接続されたノード１は、参照位相Ｒのゼロ交差Ｒ＋と本質的に一致する点でタイムスタンプＴＳを持つメッセージＳ１を送信する。図１に示す実施形態は電力線通信を使用して、ノード１のメッセージＳ１のこのタイムスタンプＴＳを中継ノード２に送信する。中継ノード２はタイムスタンプＴＳを持つメッセージＳ１を受信し、受信メッセージＳ１のタイムスタンプＴＳとノード２が接続される任意の位相電圧Ｔにおける参照ポイントＴ＋の発生との間の、図２においてＴ１で示す時間間隔を測定する。ノード２は、次いで測定時間間隔Ｔ１を受け取り、受信メッセージＳ１のタイムスタンプ信号ＴＳとノード２の配線位相との間の位相関係に関する情報を含むメッセージＭ１（Ｔ１）を生成する。ノード２は、ノード２の配線位相Ｔの位相電圧における別の参照ポイントＴ＋の発生と一致するタイムスタンプ信号ＴＳを含むメッセージＳ２を生成する。ノード２により生成され、電力線Ｌを介して送信されるメッセージＳ２は、さらに位相関係情報メッセージＭ１（Ｔ１）を含む。
【００４０】
メッセージＳ２は中継ノード３において受信され、中継ノード３は、次いでノード２からの受信メッセージＳ２のタイムスタンプＴＳとノード３が接続される位相電圧における参照ポイントＲ＋の発生との間の、図２においてＴ２で示す時間間隔を測定する。この例では、時間間隔Ｔ２はＴ＋からＲ＋に達する。
【００４１】
ノード３において、メッセージＳ２に含まれる位相関係情報メッセージＭ１（Ｔ１）および測定時間間隔Ｔ２は適切に結合され、以下で詳細に例示されるように、結合位相関係情報を得る。ノード３は、次いでタイムスタンプＴＳおよび結合位相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）を含むメッセージＳ３を生成する。このメッセージＳ３は、タイムスタンプＴＳが、提示する実施形態においてノード３が接続される位相電圧Ｒにおけるその後の参照ポイントＲ＋と一致するようなタイミングでノード３により電力線Ｌを介して送信される。
【００４２】
ノード４において、タイムスタンプＴＳを含むメッセージＳ３が受信され、ノード４は、メッセージＳ３のタイムスタンプＴＳとノード４が接続される位相電圧Ｓにおける参照ポイントＳ＋との間の、図２においてＴ３で示す時間間隔を測定する。メッセージＳ２の結合位相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）と時間間隔Ｔ３は、ノード４が参照ノード１の配線位相に対する配線位相を判定するのに十分である。ノード４は受信メッセージＳ３の位相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）と測定時間間隔Ｔ３を結合することによりその相対配線位相を判定することができる。ノード４は、次いでこのようにして結合された位相関係情報を持つメッセージＭ３（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）を含む返信メッセージＳ４を生成することができる。このメッセージＳ４はノード３およびノード２を介してノード１に中継されることができ、ノード１にノード４の配線位相に関する通報を行う。
【００４３】
提示する実施形態において、それぞれ時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の測定のために得られた位相関係情報は、好ましくは測定時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３をそれぞれ、配線位相検出において区別すべき配線位相の候補の数である、Ｎ個の整数の１つに対応させることにより得られる整数により表される。この対応演算は測定時間間隔をＰ／Ｎによる除算に対応する。図２に示す実施形態では、Ｎ＝３のような３つの配線位相の候補が考慮される。従って説明する例では、Ｔ１は２（two）に、Ｔ２は１（one）に、およびＴ３は１（one）に対応付けられる。この対応演算により得られる整数は位相関係情報の適する表現である。位相関係情報の結合は、有利には単にこれらの整数の和算、最も好ましくはモジュロＮの和算により行うことができる。図３に示す実施形態では、これにより次の結果が得られる：メッセージＭ１（Ｔ１）は整数２を有する。メッセージＭ２（Ｔ１＋Ｔ２）の持つ結合位相関係情報は２＋１mod３＝０であり、これはノード３が参照位相と同じ配線位相に接続されていることを示す。ノード４において行われる演算０＋１mod３は、次いでノード４が参照位相に１位相遅れる、即ちノード４は位相電圧Ｓに接続されていることを明らかにする。従って、参照ノード１に返信されるメッセージＭ３は単に整数１を含む。
【００４４】
注意すべきは、直前に説明した位相関係情報の整数表現は、計算の複雑さに関して特に有利な実装であるが、勿論時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の測定から得られる位相関係情報を表現する可能性が他に存在することである。他の表現には、秒または位相角または他の適する表現による明示的時間間隔が含まれる。図３の例示的実施形態は、３つの配線位相Ｒ、ＳおよびＴの間の区別を行う。逆位相配線を追加配線の候補として考えるとすれば、その場合これは６つの異なる位相、即ちＮ＝６を得る。この場合、逆位相電圧の参照ポイント（図示せず)は図２に示すポイントＲ−、Ｓ−およびＴ−と一致する。
【００４５】
図２の実施形態では、メッセージ部分Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３およびタイムスタンプＴＳはそれぞれ単一メッセージＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４に組み込まれる。あるいはタイムスタンプ信号ＴＳと関連メッセージ部分Ｍ１を別のメッセージで送信することは可能であり、メッセージ部分Ｍ１からＭ３を特定のタイミングで送信する必要はない。
【００４６】
図２に示すメッセージＳ１はメッセージ部分を含まないが、これはこのメッセージが参照ノードにより生成され、追加位相関係情報を有する必要がないからである。にもかかわらず統一通信プロトコルを得るために、ダミー情報を含むメッセージ部分を持つメッセージＳ１を提供することも有利であることがある。メッセージＳ４が図２にタイムスタンプ信号ＴＳを持たずに示されるが、これはこのメッセージが、ノード４で得られる結合位相関係情報を特定のタイミングを必要としない参照ノード１に返報する役割を果たすからである。にもかかわらず再度統一通信プロトコルのために、他のメッセージに類似するタイムスタンプを持つメッセージＳ４を構成し、そのタイムスタンプがノード４の配線位相の参照ポイントと一致するようにメッセージＳ４を送信することが有利であることもある。
【００４７】
図３はタイムスタンプ信号の実施形態を示す。図３に示す信号は第１の部分３１および第２の部分３２を含む。第１の部分３１は特定周波数の交流信号パターンを含む。第２の部分３２は同じ特定周波数の信号パターンを含むが、信号パターン３１の位相に対する逆位相を持つ。第１の部分３１と第２の部分３２との間の位相不連続性がタイムスタンプＴＳを構成する。
【００４８】
図４はタイムスタンプ信号とメッセージ部分を統合するメッセージ信号の実施形態を示す。図４で、参照番号３１および３２は図３を参照して上記の信号部分を示す。ＴＳは信号部分３１と３２との間の位相不連続形式のタイムスタンプを示す。２つの信号部分３１と３２はビット同期の確立に有用なヘッダＨを構成する。図４の参照文字Ｆはメッセージフィールドを示す。メッセージフィールドＦは複数のメッセージサブフィールドＮ１、Ｎ２、．．．、Ｎｉを含むことができる。有利には、図２に示すメッセージＳ１からＳ４は図４の実施形態に従って構成される。メッセージサブフィールドＮ１からＮｉのそれぞれは、図２に関係して説明したように位相関係情報と、さらに上記のように位相関係情報が得られるノードのアドレスを、即ち受信位相関係情報と測定時間間隔を結合することにより含む。有利には、位相関係情報を受信し、タイムスタンプとその配線位相に関する参照ポイントとの間の時間間隔の測定から得られる情報と受信位相関係情報を結合する各ノードは、このようにして得られる結合位相関係情報をそれ自身のノードアドレスと共に次ノードに中継するメッセージに添付する。このようにして、ノード４から図１のノード１に返される図２のメッセージＳ４は、ノード１がノード４の配線位相検出に関係する全ノードの配線位相を取得できる位相関係情報を含む。
【００４９】
図５は図１に示すシステムの一部を構成するノードのブロック図である。図５で、参照文字Ｒ、Ｓ、ＴおよびＮは以前に説明したように電力線Ｌの３つの位相および中立をそれぞれ示す。提示するノードは３つの位相の１つまたは全てに接続することができる。ＴＲは電力線Ｌを介する電力線通信を確立するための送受信機回路を示す。ＣＣＴ、ＣＣＳおよびＣＣＲは結合容量を示し、これらにより送受信機回路ＴＲは、ノードが接続される電力線Ｌのこれらの位相から電力線通信信号を送受信することができる。勿論別途、誘導性結合手段、例えばそのようなものとして良く知られるように、結合トランスをこの目的のために使用することができる。電力線通信信号は、１本の導線のみから、または電力線のさらに多くの、または全ての導線へ／から送入および抽出でき、各位相に別の送受信機フロントエンドまたは平行な全線路に１つの送受信機フロントエンドを伴う。ＺＤは参照ポイント検出器、例えば図５に示すノードが接続される３つの位相Ｒ、ＳおよびＴの内の特定の１つにおけるゼロ交差を検出するために接続されるゼロ交差検出器回路を示す。特定位相は、配線を検出するノードの位相である。ＭＣはマイクロコントローラ回路を示す。ＭＥＭはメモリ部分を示し、ＴＭはタイマ回路を示す。ＩＦは図５に示すノードを、図示しない他の回路、例えば電気消費の測定、または本発明の原理に直接関係しない他の機能の実行のための回路とインタフェースさせるためのインタフェース回路を示す。ＢはマイクロコントローラユニットＭＣ、メモリ部分ＭＥＭ、送受信機回路ＴＲ、ゼロ交差検出器ＺＤ、タイマＴＭおよびインタフェース回路ＩＦ間におけるデータおよびアドレス情報の交換のためのバスを示す。ＩＲＱは、以下で説明するようにそれぞれ送受信機回路ＴＲおよびゼロ検出器回路ＺＤにより生成される割り込みをマイクロコントローラユニットＭＣに通知するための割り込み要求線を示す。
【００５０】
図５に示すノードはメモリ部分ＭＥＭに格納されたプログラムデータに従いソフトウエア制御の下で動作し、図２を参照して上記のような動作を行う。図５のノードが参照地点のノード１として動作するように制御されれば、ゼロ交差検出器ＺＤの入力ＩＮＩが接続されるその位相は配線位相の検出を実行するための参照位相である、即ち図５の位相Ｒである。ゼロ交差検出器ＺＤが正傾斜を持つゼロ交差を検出するたびに、ＺＤは線路ＩＲＱ上にマイクロコントローラＭＣに対する割り込み要求を生成し、特定の傾斜を持つセロ交差が生じたとの情報をバスＢに出す。割り込み要求に応答して、マイクロコントローラは割り込み元に関する情報をバスＢから読み、次いで送受信機回路ＴＲに指示して、例えば図３または図４に関して以上に説明したように、タイムスタンプを含む所定の信号パターンを電力線Ｌに出す。参照地点１のノードは好ましくはまた位相配線を検出する遠隔ノード４のアドレスを含むメッセージを送信する。有利には、ノードにより送信される各メッセージは遠隔ノードのアドレスのみならず、遠隔ノード４の配線位相の検出に関係する全ノードのノードアドレスリストおよびメッセージが宛て先指定されるそれぞれの次ノードのアドレスを含むアドレスポインタフィールドを含む。リストに含まれる各ノードはノードアドレスリストの入力に従いアドレスポインタフィールドを更新し、中継メッセージがノードアドレスリストに規定されるノードのシーケンスに従うことを達成する。
【００５１】
送受信機回路ＴＲは電力線Ｌ上の通信に耳を傾ける。送受信機回路ＴＲがそれ自身のノードにアドレス指定されたメッセージを受信するたびに、必要な復調および復号化工程を実行し、マイクロコントローラＭＣに新規メッセージの受信について通知し、受信データをバスＢに出す。マイクロコントローラＭＣが、メッセージが位相配線を検出する遠隔ノードからの返信メッセージＳ４であると特定すれば、遠隔ノードの位相配線を取得するために、マイクロコントローラＭＣは上記の動作に従い受信メッセージに含まれる情報を評価し、メモリ部分ＭＥＭに結果を格納する。
【００５２】
図５に示すノードが配線位相検出メッセージを受信すれば、送受信機回路ＴＲはそのメッセージを受信し、割り込み要求を介してマイクロコントローラＭＣに受信メッセージを通知し、以前のようにその内容をデータバスＢに出す。マイクロコントローラＭＣはアドレスおよびメッセージの内容を評価し、メッセージを別のノードに中継すべきか判断する。もし中継すべきなら、マイクロコントローラＭＣは、次いでタイマＴＭに指示し、時間測定動作を開始する。ノードのゼロ検出器回路が接続される位相に参照ポイントが発生すると、さらに割り込み要求が今度はゼロ交差検出器によりマイクロコントローラに対して生成され、この割り込み要求に応じてマイクロコントローラは、次いでタイマ回路ＴＭの時間測定動作を停止し、上記の原則に従いタイマ回路ＴＭにより測定した時間間隔に関するデータを適切に処理する。このようにして得られた時間情報および受信メッセージから抽出された位相関係情報は、次いでマイクロコントローラＭＣによるプログラム制御の下に結合され、得られる結合位相関係情報を含む新規メッセージがマイクロコントローラＭＣにより組み立てられる。このメッセージはデータバスＢを介して送受信機回路ＴＲに利用可能とされる。ゼロ交差検出器ＺＤが接続される位相にさらに参照ポイントが発生すると、マイクロコントローラＭＣは、次いで送受信機回路ＴＲに指示し、タイムスタンプと結合位相関係情報および配線位相を検出するノードの、以前に受信したメッセージに含まれるアドレスを含むメッセージを生成し、送信する。有利には以前に説明したように、メッセージは、またメッセージに次ノードのアドレスを示すために、ノードにより更新された前記アドレスポインタフィールドの前記アドレスリストを含む。
【００５３】
一方マイクロコントローラが受信メッセージのアドレスと内容からメッセージがそれ自身のノードに関する配線位相検出要求を含むと判断すれば、マイクロコントローラＭＣは受信メッセージに含まれる位相関係情報を抽出し、以前に説明したのと同じ原理に従い、タイマ回路ＴＭを使用して、受信メッセージのタイムスタンプとゼロ交差検出器ＺＤが接続される位相における参照ポイントの発生との間の時間を測定する。この時間間隔測定の結果は、次いでマイクロコントローラＭＣにより受信メッセージの位相関係情報と結合される。このようにして得られる結合位相関係情報は、次いで送受信機回路ＴＲにより生成される返信メッセージに、マイクロコントローラにより組み入れられ、要求ノードの参照位相に対する現ノードの位相配線について参照ノードに通知する。
【００５４】
図５に示す実施形態によれば、ノード１から４のそれぞれは本質的に同じ構成を有し、マイクロコントローラが受信したメッセージの内容に従いマイクロコントローラによるソフトウエア制御の下で動作する。少なくとも１つのノードは、説明したように特定の遠隔ノードに宛てた配線位相検出要求メッセージを生成するように適応する。自身ではなく、異なるノードへの配線位相検出要求メッセージを受信する中継プロセスに関係するノードは受信メッセージを受け取り、前に説明したように中継動作を実行する。自身への配線位相検出要求メッセージを受信するノードは説明したような動作を実行し、配線位相検出要求メッセージが発生した要求ノードへメッセージを返送し、要求ノードの配線位相に対する受信ノード自身の配線位相をそのノードに通知する。
【００５５】
ゼロ交差がタイムスタンプ信号の生成を起動すると、ゼロ交差とタイムスタンプとの間に時間の相違が生じることがある。この相違は図３の例に示すように実際のタイムスタンプに先行するヘッダによる、または、マイクロコントローラＭＣの処理速度の限界によることがある。この影響は、タイムスタンプおよび関連するゼロ交差が完全には一致しないことである。位相配線の可能数が低ければ（例えばＮ＝３）、この相違は無視することができる。ゼロ交差と関連するタイムスタンプとの間の遅延を補償する簡単なソリューションは各測定時間間隔に既知の相違を加えることである。
【００５６】
図６Ａは、図３に示すタイムスタンプ信号を検出するためのタイムスタンプ検出器回路の実施形態を示す。  図６Ａのタイムスタンプ検出器回路は図５の送受信機回路ＴＲの一部でありうる。図６Ａで、ＩＮ２はタイムスタンプ検出器回路の入力を示す。この入力は、図５の送受信機回路ＴＲの受信機および復調器(図示せず)から入力信号を受信するために接続される。Ｒ１およびＲ２は、分圧器を構成するために接続される２つの抵抗を示す。Ａは動作増幅器または比較器を示し、その正の入力は分圧器Ｒ１およびＲ２の出力に接続され、負の入力は接地される。Ｃ１およびＲ３は容量および抵抗をそれぞれ示し、これらは動作増幅器Ａの正の出力における出力信号を微分するために接続される。同様にＣ２およびＲ４は微分器を示し、これは増幅器Ａの負の出力における出力信号を微分するために接続される。Ｄ１は抵抗Ｒ３と並列に接続されるダイオードを示し、このダイオードの陰極は容量Ｃ１に接続され、一方陽極は接地される。Ｄ３は抵抗Ｒ４と並列に接続されるダイオードを示し、ダイオードＤ３の陰極は容量Ｃ２に接続され、一方ダイオードＤ３の陽極は接地される。ダイオードＤ１の陰極はさらにダイオードＤ２を通じて抵抗Ｒ５と接続される。ダイオードＤ３の陰極はダイオードＤ４を通じて抵抗Ｒ５の同じ節点に接続される。抵抗Ｒ５のこの節点は再起動可能なモノフロップＭＦの入力に接続される。抵抗Ｒ５の他の出力は接地される。このモノフロップの出力はタイムスタンプ検出器回路の出力ＯＵＴを構成する。再起動可能なモノフロップは図４に示す信号部分３１の２つの正規の連続する端部間の継続時間の約１．５倍の時間期間を有する。
【００５７】
図６Ｂは図６Ａのタイムスタンプ検出器の動作を説明する。図６Ｂの上部の図はタイムスタンプ検出器の入力ＩＮ２における電圧波形を示す。動作増幅器Ａはこの入力信号をその正および負の出力における補足ディジタル信号に変換する。微分器およびそれぞれの出力に接続された後続のダイオードネットワークはそれぞれの出力の出力信号の正の端部のみを強調する。これら微分され、整流された信号は抵抗Ｒ５において結合され、図６Ｂの中央に示すように抵抗Ｒ５を経て出力信号に達する。抵抗Ｒ５を経た信号は再起動可能なモノフロップを起動し、モノフロップは、提示するように抵抗Ｒ５を経たパルスが正常に間隔を保つ限りその起動状態を維持する。タイムスタンプが発生すると直ちに、即ち入力ＩＮ２にける信号に位相反転が生じると直ちに、抵抗Ｒ５を経たパルスは消え、モノフロップＭＦはリセット状態に戻り、従って出力ＯＵＴに検出信号を生成する。出力ＯＵＴにおける擬似出力パルスを回避するために、タイムスタンプ信号のプリアンブル３１を検出すると、ロック状態を示す制御信号を持つＡＮＤゲートによりＯＵＴにおける出力信号をマスクすることが好ましい。
【００５８】
タイムスタンプ検出器回路の別の実装は入力ＩＮ２における信号の統合および統合信号の、一定振幅の信号セグメントの継続時間が通常より長い、即ち位相反転が生じると到達する閾値との比較に基づく。図３の実施形態によるタイムスタンプ信号の検出に関する他の形態はディジタル信号パターン検出器またはそのものが既知の他の適する回路の採用でありうる。
【００５９】
ゼロ交差検出器ＺＤは種々のその種の良く知られた方法で実装することができる。ゼロ交差検出器ＺＤの適する実装は、比較器を有する回路、本質的に容量に類似の、その出力に接続された微分器および整流器、図６Ａに示す比較器Ａの２つの出力の１つに接続される抵抗およびダイオードネットワークを含む。
【００６０】
本発明は説明した特定の位相関係検出機構に制限されない。当業者の理解するように、２つの連続する地点間の位相関係情報を提供する位相関係検出機構は本発明による配線位相検出に用いることができる。本発明は本明細書で説明したタイムスタンプ信号または特定のタイムスタンプ検出回路に制限されない。強調すべきは、提示した回路および信号は本発明の個々の実施形態を説明する目的に単に役立つだけであることである。特許請求の範囲における参照記号はその明瞭さを増すことに役立つ。それらは特許請求の範囲を制限するとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による電力配電システムにおける未知位相電圧の配線位相を検出するためのシステムの概要を示す。
【図２】本発明の実施形態による図１に示す配線位相検出システムの動作を説明するための時間ダイヤグラムを示す。
【図３】タイムスタンプ信号の実施形態を示す。
【図４】タイムスタンプ信号およびメッセージ部分を含むメッセージ信号を示す。
【図５】図１に示すシステムの部分を形成するノードのブロック図を示す。
【図６Ａ】位相電圧におけるタイムスタンプを検出するための回路の実施形態を示す。
【図６Ｂ】図６Ａに示す回路の動作を説明する時間ダイヤグラムである。
【図１】
2008500519.tif 000003
【図２】
2008500519.tif 000004
【図３】
2008500519.tif 000005
【図４】
2008500519.tif 000006
【図５】
2008500519.tif 000007
【図６Ａ】
2008500519.tif 000008
【図６Ｂ】
2008500519.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相または多相配線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を持つ電力線を有する電力配電システムにおける参照地点の参照配線位相（Ｒ）に対する遠隔地点の配線位相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための方法であって、
前記参照地点と前記遠隔地点との間の地点の前記多相電力線の配線位相に少なくとも１箇所の中継地点を接続する工程と、
前記参照地点（１）の前記参照配線位相電圧と前記中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する工程と、
前記中継地点の配線位相電圧と前記遠隔地点の配線位相電圧との間の第２の位相関係を検出する工程と、
前記第１の位相関係および前記第２の位相関係に基づき、前記参照地点の前記配線位相に対する前記遠隔地点の前記配線位相を判定する工程と
前記中継地点から前記遠隔地点に向けて、検出された前記第１の位相関係を送信する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の位相関係を検出する前記工程が、
前記参照配線位相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、前記参照地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する工程、
前記中継地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する工程と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記中継地点の配線位相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照配線位相電圧（Ｒ）と前記配線位相電圧（Ｔ）との間の前記第１の位相関係（Ｍ１）を取得する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の位相関係を検出する前記工程が、
前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）に参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記中継地点から中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を送信する工程と、
前記遠隔地点において前記中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を受信する工程と、
前記中継タイムスタンプ信号の発生と前記遠隔地点の前記配線位相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を前記遠隔地点において測定する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記遠隔地点が、前記参照地点(１)へ該遠隔地点の配線位相を伝達するための返信メッセージ（Ｓ４）を生成する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記参照ポイントが個々の前記位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記参照ポイントが特定符号の傾斜（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）を有する前記個々の位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、区別すべき配線位相の候補の数により除した前記位相電圧の期間と比較して短いことを特徴とする、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記タイムスタンプ信号が、位相不連続（ＴＳ）、振幅不連続、および周波数不連続の少なくともいずれかを含む反復信号パターン（Ａ、Ｂ）であることを特徴とする、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、容量性（ＣＣＲ、ＣＣＳ、ＣＣＴ）または誘導性結合による前記電力線（Ｌ）の１以上の導線に送入されることにより、前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を介して送信されることを特徴とする、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、前記電力線（Ｌ）の前記位相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）に送入され、該位相電圧に対して前記送入タイムスタンプ信号（ＴＳ）が参照ポイント（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）の発生を示すことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記位相関係の情報が、前記地点間で無線通信チャネルまたは光ケーブルを通じて送信されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記遠隔地点に向けて前記第１の位相関係を送信する前記工程が、
前記第１の位相関係の情報（Ｍ１）を含む中継メッセージ（Ｓ２）を生成し、前記中継地点から前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）、光ケーブルまたは無線通信チャネルを介して前記中継メッセージ（Ｓ２）を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記中継地点（２）と前記遠隔地点との間に設けられる更なる中継地点(３)において前記中継メッセージ（Ｓ２、Ｍ１）を受信する工程と、
前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）と前記更なる中継地点(３)の前記配線位相電圧（Ｒ）との間の更なる位相関係を検出する工程と、
前記更なる位相関係の情報と前記中継メッセージに含まれる前記位相関係の情報とを結合する工程(Ｍ２)と
を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
以前に得られた全ての位相関係の情報の結合(Ｍ２)を含む更なる中継メッセージ(Ｓ３)を生成し、前記遠隔地点に向けて前記更なる中継メッセージ(Ｓ３)を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各位相関係の情報がそれぞれの位相角の値を含み、前記位相関係の情報および前記更なる位相関係の情報が前記それぞれの位相角の値のモジュロ和により結合されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記メッセージ(Ｓ２からＳ４)が、タイムスタンプ信号（ＴＳ）を含むタイムスタンプフィールド（Ａ、Ｂ）と、前記位相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含む情報フィールド（Ｆ）とを含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記タイムスタンプフィールド（Ａ）が、前記情報フィールド（Ｆ）がビット同期を確立するためのヘッダ（Ｈ）として動作することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記情報フィールド（Ｆ）が、前記位相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含むデュアルトーン多機能信号（ＤＴＭＦ）を有することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
各メッセージ(Ｓ１からＳ４)が、該メッセージの送信者（１；２；３；４）を識別するための情報を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
各タイムスタンプ信号（ＴＳ）および各メッセージ(Ｓ１からＳ４)の少なくともいずれかが、以前に前記タイムスタンプ信号を中継したノード(Ｎ１、．．．、Ｎｉ)のリストを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
単相または多相配線を持つ電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照地点（１）の参照配線位相電圧（Ｒ）に対する遠隔地点の配線位相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための中継装置（１、２、３）であって、
前記参照地点（１）の参照配線位相電圧と中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する回路（ＴＭ）と、
前記中継地点の配線位相電圧と前記遠隔地点の配線位相電圧との間の第２の位相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路と、
検出された前記第１の位相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する回路と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記参照地点（１）の参照配線位相電圧と中継地点（２）の配線位相電圧との間の第１の位相関係を検出する回路（ＴＭ）が、
第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）を受信する回路（ＴＭ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）の発生と前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋；Ｓ＋)の発生との間の時間間隔（Ｔ１；Ｔ２；Ｔ３）を測定し、前記参照地点（１）の前記参照配線位相電圧と前記中継地点（２）の前記配線位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を取得する回路（ＴＭ）、
を備えることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記検出された第１の位相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する前記回路が、
前記第１の位相関係の情報(Ｍ１；Ｍ２)を含む中継メッセージ(Ｓ２；Ｓ３)を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の位相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路が、
前記中継地点の前記配線位相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋)が生じると、中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ；Ｓ３、ＴＳ）を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
位相関係の情報(Ｍ１)を受信する回路（ＴＲ）を備え、
前記検出された第１の位相関係を送信する前記回路が、前記第１の位相関係と前記第２の位相関係を結合し、前記遠隔地点に向けて送信するように適合されていることを特徴とする
請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の装置（２，３）。
【請求項２６】
中継メッセージ(Ｓ３)を生成する前記回路（ＭＣ）が、受信した前記位相関係の情報(Ｍ１)と、前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）と任意の位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を示す情報（Ｔ２）とを結合し、該結合された情報を含むような前記中継メッセージ(Ｓ３)を生成するように適合されていることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
単相または多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照位相電圧（Ｒ）に対する任意の未知位相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）の配線位相を検出するための装置（４）であって、
タイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する回路（ＴＲ）と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）の発生と前記電力線（２）の前記任意の未知配線位相電圧（Ｓ）における参照ポイント（Ｓ＋）の発生との間の時間間隔(Ｔ３)を測定し、前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の未知位相電圧（Ｓ）との間の位相関係を示す位相関係情報を取得する回路（ＴＭ）と、
前記参照位相電圧（Ｒ）と前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）との間の位相関係を示す位相関係情報を含む中継メッセージ(Ｍ２)を受信する回路と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の位相電圧（Ｓ）との間の位相関係を示す前記位相関係情報と前記受信位相関係情報とを結合する回路と、
結合された前記位相関係情報(Ｍ２、Ｔ３)から前記任意の未知位相電圧（Ｓ）の前記配線位相を判定する回路と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照位相電圧（Ｒ）に対する未知位相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）の前記配線位相を検出するためのシステムであって、
前記参照位相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、第１の地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する手段（ＴＲ）と、
第２の地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する手段（ＴＲ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記電力線の第１の任意の配線位相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照位相電圧（Ｒ）と前記第１の任意の配線位相電圧（Ｔ）との間の位相関係を示す第１の位相関係情報（Ｍ１）を取得する手段（ＴＭ）と、
前記第２の地点（２）において、前記第１の位相関係情報(Ｍ１)を含む中継メッセージ(Ｓ２)を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
前記第１の任意の位相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記第２の地点（２）において中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
を備えることを特徴とする、システム。
【請求項２９】
請求項２乃至１７のいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３０】
ユーティリティ給配システムにおける電気、水またはガスを含むユーティリティの消費を遠隔測定するための遠隔メータであって、請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の装置を含む、メータ。
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月22日(2007.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相または多相配線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を持つ電力線を有する電力配電システムにおける参照地点の参照配線相（Ｒ）に対する遠隔地点の配線相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための方法であって、
前記参照地点と前記遠隔地点との間の地点の前記多相電力線の配線相に少なくとも１箇所の中継地点を接続する工程と、
前記参照地点（１）の前記参照配線相電圧と前記中継地点（２）の配線相電圧との間の第１の相関係を検出する工程と、
前記中継地点の配線相電圧と前記遠隔地点の配線相電圧との間の第２の相関係を検出する工程と、
前記第１の相関係および前記第２の相関係に基づき、前記参照地点の前記配線相に対する前記遠隔地点の前記配線相を判定する工程と
前記中継地点から前記遠隔地点に向けて、検出された前記第１の相関係を送信する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の相関係を検出する前記工程が、
前記参照配線相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、前記参照地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する工程、
前記中継地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する工程と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記中継地点の配線相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照配線相電圧（Ｒ）と前記配線相電圧（Ｔ）との間の前記第１の相関係（Ｍ１）を取得する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の相関係を検出する前記工程が、
前記中継地点（２）の前記配線相電圧（Ｔ）に参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記中継地点から中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を送信する工程と、
前記遠隔地点において前記中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を受信する工程と、
前記中継タイムスタンプ信号の発生と前記遠隔地点の前記配線相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を前記遠隔地点において測定する工程と
を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記遠隔地点が、前記参照地点(１)へ該遠隔地点の配線相を伝達するための返信メッセージ（Ｓ４）を生成する工程を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記参照ポイントが個々の前記相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記参照ポイントが特定符号の傾斜（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）を有する前記個々の相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）のゼロ交差であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、区別すべき配線相の候補の数により除した前記相電圧の期間と比較して短いことを特徴とする、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記タイムスタンプ信号が、位相不連続（ＴＳ）、振幅不連続、および周波数不連続の少なくともいずれかを含む反復信号パターン（Ａ、Ｂ）であることを特徴とする、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、容量性（ＣＣＲ、ＣＣＳ、ＣＣＴ）または誘導性結合による前記電力線（Ｌ）の１以上の導線に送入されることにより、前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を介して送信されることを特徴とする、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）が、前記電力線（Ｌ）の前記相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）に送入され、該相電圧に対して前記送入タイムスタンプ信号（ＴＳ）が参照ポイント（Ｒ＋；Ｓ＋；Ｔ＋）の発生を示すことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記相関係の情報が、前記地点間で無線通信チャネルまたは光ケーブルを通じて送信されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記遠隔地点に向けて前記第１の相関係を送信する前記工程が、
前記第１の相関係の情報（Ｍ１）を含む中継メッセージ（Ｓ２）を生成し、前記中継地点から前記電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）、光ケーブルまたは無線通信チャネルを介して前記中継メッセージ（Ｓ２）を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記中継地点（２）と前記遠隔地点との間に設けられる更なる中継地点(３)において前記中継メッセージ（Ｓ２、Ｍ１）を受信する工程と、
前記中継地点（２）の前記配線相電圧（Ｔ）と前記更なる中継地点(３)の前記配線相電圧（Ｒ）との間の更なる相関係を検出する工程と、
前記更なる相関係の情報と前記中継メッセージに含まれる前記相関係の情報とを結合する工程(Ｍ２)と
を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
以前に得られた全ての相関係の情報の結合(Ｍ２)を含む更なる中継メッセージ(Ｓ３)を生成し、前記遠隔地点に向けて前記更なる中継メッセージ(Ｓ３)を送信する工程、
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各相関係の情報がそれぞれの位相角の値を含み、前記相関係の情報および前記更なる相関係の情報が前記それぞれの位相角の値のモジュロ和により結合されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記メッセージ(Ｓ２からＳ４)が、タイムスタンプ信号（ＴＳ）を含むタイムスタンプフィールド（Ａ、Ｂ）と、前記相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含む情報フィールド（Ｆ）とを含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記タイムスタンプフィールド（Ａ）が、前記情報フィールド（Ｆ）がビット同期を確立するためのヘッダ（Ｈ）として動作することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記情報フィールド（Ｆ）が、前記相関係の情報(Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３)を含むデュアルトーン多機能信号（ＤＴＭＦ）を有することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
各メッセージ(Ｓ１からＳ４)が、該メッセージの送信者（１；２；３；４）を識別するための情報を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
各タイムスタンプ信号（ＴＳ）および各メッセージ(Ｓ１からＳ４)の少なくともいずれかが、以前に前記タイムスタンプ信号を中継したノード(Ｎ１、．．．、Ｎｉ)のリストを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
単相または多相配線を持つ電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照地点（１）の参照配線相電圧（Ｒ）に対する遠隔地点の配線相（Ｒ；Ｓ；Ｔ）を検出するための中継装置（１、２、３）であって、
前記参照地点（１）の参照配線相電圧と中継地点（２）の配線相電圧との間の第１の相関係を検出する回路（ＴＭ）と、
前記中継地点の配線相電圧と前記遠隔地点の配線相電圧との間の第２の相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路と、
検出された前記第１の相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する回路と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記参照地点（１）の参照配線相電圧と中継地点（２）の配線相電圧との間の第１の相関係を検出する回路（ＴＭ）が、
第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）を受信する回路（ＴＭ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（ＴＳ）の発生と前記中継地点（２）の前記配線相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋；Ｓ＋)の発生との間の時間間隔（Ｔ１；Ｔ２；Ｔ３）を測定し、前記参照地点（１）の前記参照配線相電圧と前記中継地点（２）の前記配線相電圧（Ｔ）との間の相関係を取得する回路（ＴＭ）、
を備えることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記検出された第１の相関係を、前記遠隔地点に向けて送信する前記回路が、
前記第１の相関係の情報(Ｍ１；Ｍ２)を含む中継メッセージ(Ｓ２；Ｓ３)を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の相関係を検出するのに、前記遠隔地点と通信するように適合された回路が、
前記中継地点の前記配線相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋；Ｒ＋)が生じると、中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ；Ｓ３、ＴＳ）を生成し、送信する回路（ＭＣ、ＴＲ）、
を備えることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
相関係の情報(Ｍ１)を受信する回路（ＴＲ）を備え、
前記検出された第１の相関係を送信する前記回路が、前記第１の相関係と前記第２の相関係を結合し、前記遠隔地点に向けて送信するように適合されていることを特徴とする
請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の装置（２，３）。
【請求項２６】
中継メッセージ(Ｓ３)を生成する前記回路（ＭＣ）が、受信した前記相関係の情報(Ｍ１)と、前記タイムスタンプ信号（ＴＳ）と任意の相電圧（Ｔ）との間の相関係を示す情報（Ｔ２）とを結合し、該結合された情報を含むような前記中継メッセージ(Ｓ３)を生成するように適合されていることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
単相または多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照相電圧（Ｒ）に対する任意の未知相電圧（Ｒ；Ｓ、Ｔ）の配線相を検出するための装置（４）であって、
タイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する回路（ＴＲ）と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）の発生と前記電力線（２）の前記任意の未知配線相電圧（Ｓ）における参照ポイント（Ｓ＋）の発生との間の時間間隔(Ｔ３)を測定し、前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の未知相電圧（Ｓ）との間の相関係を示す相関係情報を取得する回路（ＴＭ）と、
前記参照相電圧（Ｒ）と前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）との間の相関係を示す相関係情報を含む中継メッセージ(Ｍ２)を受信する回路と、
前記タイムスタンプ信号（Ｓ３、ＴＳ）と前記任意の相電圧（Ｓ）との間の相関係を示す前記相関係情報と前記受信相関係情報とを結合する回路と、
結合された前記相関係情報(Ｍ２、Ｔ３)から前記任意の未知相電圧（Ｓ）の前記配線相を判定する回路と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
多相電力線（Ｌ）を有する電力配電システムにおける参照相電圧（Ｒ）に対する未知相電圧（Ｒ；Ｓ；Ｔ）の前記配線相を検出するためのシステムであって、
前記参照相電圧（Ｒ）に第１の参照ポイント（Ｒ＋）が生じると、第１の地点（１）から第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を送信する手段（ＴＲ）と、
第２の地点（２）において前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）を受信する手段（ＴＲ）と、
前記第１のタイムスタンプ信号（Ｓ１、ＴＳ）の発生と前記電力線の第１の任意の配線相電圧（Ｔ）における参照ポイント(Ｔ＋)の発生との間の第１の時間間隔(Ｔ１)を測定し、前記参照相電圧（Ｒ）と前記第１の任意の配線相電圧（Ｔ）との間の相関係を示す第１の相関係情報（Ｍ１）を取得する手段（ＴＭ）と、
前記第２の地点（２）において、前記第１の相関係情報(Ｍ１)を含む中継メッセージ(Ｓ２)を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
前記第１の任意の相電圧（Ｔ）に第２の参照ポイント(Ｔ＋)が生じると、前記第２の地点（２）において中継タイムスタンプ信号（Ｓ２、ＴＳ）を生成し、送信する手段（ＭＣ、ＴＲ）と、
を備えることを特徴とする、システム。
【請求項２９】
請求項２乃至１７のいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
ユーティリティ給配システムにおける電気、水またはガスを含むユーティリティの消費を遠隔測定するための遠隔メータであって、請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の装置を含む、メータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相電力線を有する電力配電システムにおける参照相電圧に対する未知相電圧の配線相を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の配電システムは電力配電に多相電力線を使用する。多相電力線は、複数の、代表的に３本の導線を含み、各導線は特定の相電圧を有する。良く知られるように、多相電力線はニュートラルの導線を持つこともあれば、持たないこともあり、もし持てば、ニュートラルの導線は多相電力線の追加導線を構成する。さらに、代表的な多相電力線のこれらの導線に加えて、接地電位を有する更なる導線が存在する、または存在しないことがある。
【０００３】
多相電力線はある種の負荷、例えば回転磁場を使用する電気機器に対して多くの利点を提供するが、所与の多相電力線において利用可能な全ての配線相に接続されない多くの電気の消費者が存在する。多くの種類の負荷にとって、負荷は２つの配線相の間、またはさらに代表的には１つの利用可能な配線相とニュートラルの導線との間に接続されることで十分である。この配線方式は、家庭用消費者機器に電気を供給するために使用される低電圧ネットワークに特に広く普及している。ヨーロッパでは、低電圧配電ネットワークは３つの配線相を有し、それぞれはニュートラルに対して２２０ボルトから２４０ボルトの電圧にあり、３つの配線相は１２０゜の角度の間隔で分離されている。特に家庭用では、大部分の電気負荷は３つの配線相Ｒ、Ｓ、Ｔの１つとニュートラル導線Ｎとの間に接続され、負荷が実際に接続される特定の相ＲまたはＳまたはＴは、大部分の種類の単相のアプリケーションおよび負荷には意味がなく、それ故代表的には未知である。
【０００４】
ある場合には、しかし所与の負荷が接続される相を検出することが望ましい。例えば、通信の目的に既存の電力線配電ネットワークを使用する電力線通信システムでは、電力線を介する送信機と受信機との間の通信は、両者が相間の容量性または誘導性クロストークを通じて異なる相を介して互いに通信する場合より、両者が同相に接続される場合良好であると考えられるので、送信機にとり受信機が接続される相電圧を知ることは極めて望ましいことがある。
【０００５】
複数の消費者により消費される電気エネルギーを測定するための電気測定システムでは、消費者宅内の内または外にある電気メータの配線相を検出するのに十分な根拠がある。例えば配線相の検出により、消費者が電気メータを不法に再配線し、メータの消費エネルギーの正確な測定を妨害したかの判断をすることができる。メータが電力線通信を通じて遠隔測定システムにおける他のノードと通信すれば、消費者宅内の個々の遠隔メータが接続される相が分かることは、遠隔測定システムの通信性能の全体としての最適化に貴重な情報である。
【０００６】
特許文献１によれば、未知相の多相ネットワークの既知参照相との比較により多相ネットワーク内において未知相を特定することが知られている。システムは参照相に接続される第１のデバイスおよび別の地点の未知相に接続される第２のデバイスを含む。第１および第２のデバイスはそれぞれ２台のデバイス間の電話接続を確立するためのモデムを含む。第１のデバイスは参照相の交流電圧を表すディジタル信号を生成する回路を含む。この表現信号は２台のモデムおよび第１から第２のデバイスへの電話接続を通して送信される。第２のデバイスは、参照相の交流電圧と未知相の交流電圧との間の位相角を検出することにより未知相を特定するための相検出回路を含む。
【０００７】
この文書から知られる方法およびシステムは、多相ネットワークのある点の既知配線相の参照地点、例えばサブステーションの変圧器の出力端子が、相が未知の地点から遠い場合の未知相の特定を実行するのに適するが、この方法およびシステムは、第１と第２のデバイスとの間に独立の電話接続が必要である欠点を有する。多くの場合、独立の電話接続は利用可能ではない。
【０００８】
非特許文献１は、第１の参照点、例えばゼロ交差が参照相電圧に生じる場合、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号を多相ネットワークに送入することにより多相ネットワーク内の未知相を特定する方法を規定する。多相ネットワーク自体は、未知相が特定されるべき地点へのショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の伝達の役割を果たす。未知相の地点では、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号は多相電力線から抽出され、ショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の発生と参照点との間の時間間隔、例えば未知相電圧におけるゼロ交差が測定される。その時間間隔は、その場合参照相と未知相との間の位相角を示す。このようにして判定される位相角により未知相配線を特定することができる。
【特許文献１】米国特許第４，６２６，６２２号明細書
【非特許文献１】ＩＥＣ ６１３３４−５−２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この規格において規定される相特定方法は既知相地点と未知相地点との間に独立の電話回線を必要としないが、この方法には電力線通信が一般に限られた範囲に留まる欠点がある。電力線の電気的特性は通信信号の伝送に理想的には適していない。さらに電力線に接続される多くの電気的負荷はかなりの雑音最低値を生成する傾向にあり、送信機地点から適度の距離においても既に信号対雑音比はショートデータパケットまたはタイムスタンプ信号の検出には受け入れがたく低くなる。これによりＩＥＣ規格による相検出方法の使用は制限される。
【００１０】
従って、電気的多相電力配電システムにおける参照相電圧に対する未知相電圧の配線相を検出するための方法および装置を提供することが、本発明の目的であり、本発明の方法およびデバイスにより、未知配線相地点が既知参照相から比較的遠距離にあり、既知相地点と未知配線相地点を接続する直接通信チャネルが利用可能でなくても、配線相を検出することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は独立請求項に規定されるように本発明により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に与えられる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、単相または多相電力線（Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｎ）を有する電力配電システムにおける参照地点の参照相電圧（Ｒ）に対する遠隔地点の未知相電圧の配線相を検出するためには、前記参照地点と前記遠隔地点との間で信号を中継する少なくとも１箇所の中継地点が前記参照地点と前記遠隔地点との間に設けられ、多相電力線の配線相に接続される。第１の相関係は、参照地点の参照配線相と前記中継地点の配線相との間で検出される、さらに第２の相関係は、中継地点の配線相と遠隔地点の配線相との間で検出される。第１および第２の相関係に基づいて、参照配線相に対する遠隔地点の配線相を得ることができる。
【００１３】
第１の相関係は幾つかの異なる方法において得ることができる。遠隔地点において新しいノードが新たに加えられ、既存ネットワークを拡張するとしても、ネットワークの以前からの既存ノードは、配線相が以前の検出から既知である中継地点の機能を取るかもしれない。この場合、中継地点は中継地点の配線相と新たに加えられた遠隔地点との間の第２の相関係の検出を実行すれば十分である。遠隔地点の配線相は、次いでこのようにして検出された第２の相関係および中継地点の既知の配線相に基づいて、遠隔地点または中継地点において判定することができる、または中継地点は検出した第２の相関係を参照地点に送信し、参照地点で遠隔地点の配線相を中継地点の配線相の知識を使用して判定することができる。
【００１４】
参照地点と遠隔地点のとの間の少なくとも１地点の中継地点に未知の任意の配線相がある場合、参照地点の配線相と中継地点の配線相との第１の相関係を検出し、それを前記遠隔地点に送信することは有利でありうる。前記中継地点と前記遠隔地点との間の第２の相関係が検出される。前記第１の相関係および前記第２の相関係に基づいて、参照地点の配線相に対する前記遠隔地点の配線相を検出することができる。
【００１５】
有利には諸地点は、電力線を通信信号送信メディアとして使用するネットワークのノードでありうる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、単相または多相電力線を有する電力配電システムにおける参照相電圧に対する未知相電圧の配線相は、参照配線相電圧に第１の参照ポイントが生じると、参照地点から第１のタイムスタンプ信号を送信することにより検出される。第１のタイムスタンプ信号は中継地点において受信され、中継地点では第１のタイムスタンプ信号の発生と電力線の第１の任意の配線相における参照ポイントの発生との間の第１の時間間隔が測定され、参照相電圧と第１の任意の相電圧との間の相関係を示す第１の相関係情報を得る。中継地点から、この相関係情報を含む中継メッセージが送信される。第１の任意の相電圧に第２の参照ポイントが生じると、さらに中継地点から中継タイムスタンプ信号が送信される。
【００１７】
本発明のこの実施形態によれば、前記相関係情報を含む中継メッセージと共に中継タイムスタンプ信号の生成により、参照地点と遠隔地点との間の直接通信チャネルを必要とすることなく、中継地点において参照相情報を遠隔地点に中継することができる。
【００１８】
中継地点に追加中継地点が続き、参照地点と遠隔地点との間の比較的遠距離の橋渡しをすることができる。有利には、第３の地点の更なる中継により先行する中継地点から中継タイムスタンプ信号と中継メッセージを受信し、中継タイムスタンプ信号の発生と第３の地点の第２の任意の相電圧における参照ポイントの発生との間の第２の時間間隔を測定し、連続する中継地点の配線相電圧間の相関係を示す第２の相関係情報を得る。第３の地点において、第２の相関係情報と先行する中継地点から受信した第１の相関係情報が次いで結合される。結合相関係情報は参照相電圧と第３の地点の配線相電圧との間の相関係を示す。この情報は更なる中継メッセージの形式で更なる地点に送信することができる、またはこの情報は第３の地点において未知配線相の判定に使用することができる。
【００１９】
用語「参照地点」は、３相変圧器の出力端子の場合のように単に定義によるにしても、電力線の配線相が既知である地点またはノードを意味することができる。用語、遠隔地点は、次いで配線相が未知である地点またはノードを意味する。しかしながら注意すべきは、別の場合には用語「参照地点」は、また配線相が未知である地点またはノードを意味することがあり、用語「遠隔地点」は配線相が既知である地点またはノードを意味する。上記の実施形態では、隣接地点間の結合相関係は遠隔地点の方に沿ってとられる。この相関係が既知配線相を持つ地点から未知配線相を持つ地点の方向に沿って、または逆の方向に取られても、未知配線相の検出に大きな相違は出ない。前者の場合、未知配線相を判定するのに必要な情報は未知配線相の地点で利用可能であり、一方後者の場合この情報は既知配線相の地点において利用可能である。
【００２０】
相関係情報は時間、位相角または多相システムを記述する相ダイヤグラムにおいて区別すべき連続する相間の「ホップ」により表すことができる。３相システムでは、各ホップは１２０゜の位相角に対応する。逆配線の検出も必要である場合、その場合３相システムでは、区別すべき６つの異なる配線の候補があり、各ホップは６０゜に対応するが、これはこの場合３つの通常の相に加えて、考慮すべき別の３つの逆相が存在するからである。
【００２１】
受信中継メッセージの相関係情報および受信タイムスタンプ信号と受信機地点の配線相電圧の参照ポイントとの間の時間間隔の測定から得られる相関係情報は種々の方法で結合することができ、好ましくはそれぞれの時間間隔、関連する位相角の値またはホップ数の単に和算により結合する。この和算は有利にはモジュロＭの和算であり得る。相関係情報が時間により表されれば、その場合Ｍは多相電力線で搬送される交流電圧の期間を示す。相関係情報が位相角により表されれば、Ｍは完全なサイクル、即ち２πまたは３６０゜に関連する位相角の値を示す。相関係情報が相間のホップ数により表されれば、その場合Ｍは、多相システムにおいて区別すべき配線相の候補の数を示す。
【００２２】
好ましくは、タイムスタンプ信号の発生と参照ポイントの発生との間の時間間隔は冗長に測定され、最終測定結果の信頼性を増す。好ましくは特定の時間間隔の測定のために、送信機は複数のタイムスタンプ信号を送信し、各タイムスタンプ信号は送信機の相電圧における参照ポイントと同期する。これにより受信機は、タイムスタンプ信号と受信機の相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔の測定を繰り返すことができ、多数決に基づいて測定時間間隔を決定する、あるいは、明確な多数決が得られない場合、時間間隔測定障害を送信機に通知する。
【００２３】
有利には、タイムスタンプ信号と相関係情報を中継する同じ中継を、未知相配線の遠隔地点から参照相地点への返信メッセージの中継に使用することができ、遠隔地点の検出配線相を参照相地点に通知する。
【００２４】
好ましくは、それぞれの中継地点および遠隔地点の参照相および任意の配線相におけるそれぞれの参照ポイントは所定の反復イベントであり、これらは多相電力配電ネットワークの交流電圧期間、例えば５０Ｈｚシステムの場合２０ｍｓである期間Ｔにより生じる。特定符号の傾斜を持つ個々の相電圧のゼロ交差は参照ポイントとして特に適する。
【００２５】
タイムスタンプ信号はショートバーストまたは任意の種類の適するデータパケットまたは記号シーケンスであって良く、これらは区別すべき配線相の候補の数により除した相電圧期間Ｔと比較して短い。タイムスタンプ信号は、またより複雑な信号、ビットシーケンスまたはメッセージ信号における位相不連続および振幅不連続の少なくともいずれかであることができる。
【００２６】
好ましくは奇数Ｎの相を持つ多相システムでは、相関係情報は例えばＮ＝３の場合、６０゜の間隔で２Ｎの異なる配線相に対応付けられ、中継地点または未知相配線を持つ遠隔地点において特定の相が逆極性に接続されることがある可能性を考慮する。この特徴は、遠隔電気測定のアプリケーションにおいて特に有用であり、消費者宅内における遠隔メータの配線誤りまたは不法再配線を検出することができる。
【００２７】
種々の地点において生成されるタイムスタンプ信号およびメッセージは、好ましくは電力線通信または次中継地点への距離を橋渡しするに十分な通信範囲を提供する他の通信技術、例えば光ケーブルまたは無線通信により１つの地点から次地点へ送信することができる。電力線通信が１つの地点から次地点へのタイムスタンプ信号およびメッセージの送信に使用されれば、これらの信号は多相電力線のＮ相全てに送入されることができる、または代表的な多相電力線では種々の相間に存在する確かに強い容量性および誘導性結合により、これらの信号を単相にのみ送入すれば十分であることがある。多数の利用可能な中継地点を持つアプリケーション、例えば同じ低電圧ネットワーク部分に接続されるかなりの数の消費者を有する遠隔電気測定システムでは、ブルートゥース通信または他の有限範囲の無線通信が、相配線を検出すべき遠隔地点までの種々の連続する地点間の適する通信技術でありうる。
【００２８】
本発明は、本発明による方法を実行する、または関与するための装置にも関する。任意の未知相電圧の相配線を検出するための中継装置の実施形態は、第１のタイムスタンプ信号を受信するための回路、前記タイムスタンプ信号の発生と前記電力線の任意の配線相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を測定し、前記タイムスタンプ信号と前記任意の相電圧との間の相関係を示す相関係情報を得るための回路、前記相関係情報を含む中継メッセージを生成し、送信するための回路、および前記任意の相電圧に第２の参照ポイントが生じると、中継タイムスタンプ信号を生成し、送信するための回路を含む。この実施形態による中継装置は、好ましくはまた前記第１のタイムスタンプ信号に帰属する相関係情報を受信するための回路を含み、相関係情報は先行する中継地点の中継装置からの中継メッセージの形式でありうる。中継メッセージを生成するための回路は、次いで好ましくは受信相関係と時間間隔の測定から得られた相関係情報とを結合し、結合相関係情報を含むような中継メッセージを生成する。
【００２９】
本発明の更なる実施形態によれば、任意の未知相電圧の相配線を検出するための装置は、タイムスタンプ信号を受信するための回路、タイムスタンプ信号の発生と前記任意の未知配線相電圧における参照ポイントの発生との間の時間間隔を測定し、前記タイムスタンプ信号と前記任意の未知相電圧との間の相関係を示す相関係情報を得るための回路、参照相とタイムスタンプ信号との間の相関係を示す相関係情報を含む中継メッセージを受信するための回路、およびタイムスタンプ信号と前記任意の未知相電圧との間の相関係を示す相関係情報と前記受信相関係情報を結合するための回路、および前記結合相関係情報から前記未知の任意の相電圧の相配線を判定するための回路を含む。本発明のこの実施形態による装置は先行する中継地点と通信することができ、装置の地点において未知の任意の相電圧の相配線を判定する。
【００３０】
本発明の特に有利なアプリケーションは、公共電気配電システムを通じて多数の消費者に配電される電気消費の遠隔測定の分野にある。この種の遠隔測定システムは、例えば中位電圧配電ネットワークで搬送される電圧、例えば２０ｋＶを低電圧、例えば２３０Ｖに変圧するための２次サブステーションに例えば位置するコンセントレータを含むことがある。２次サブステーションは、複数の消費者が接続される低電圧多相ネットワークに給電する。各消費者は、接続されるネットワーク部分のコンセントレータと通信可能な電気メータを有する。コンセントレータがその低電圧ネットワーク部分に接続される遠隔メータの配線相を検出するのを支援するために、各遠隔メータは好ましくは本発明による中継装置および本発明による任意の未知相電圧の相配線を検出するための装置のすくなくともいずれかを含む。
【００３１】
以下に本発明の有利な実施形態を添付の図面を参照して説明する。以下の説明は本発明の個々の実施形態を説明するのに役立つが、本発明を制限するとは考えられない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明による電力配電システムにおける未知相電圧の配線相を検出するためのシステムの概要を示す。図１において、Ｌは電力配電システムの一部としての多相電力線を示す。図１の多相電力線Ｌは、Ｒ、ＳおよびＴとして示される３相、および中立導線Ｎを有する３相電力線である。３相Ｒ、ＳおよびＴのいずれか２相の間に、３相電力配電システムに関してよく知られるように、１２０゜の位相推移がある。図１のＰＣは多相電力線Ｌの３相Ｒ、ＳおよびＴ間の寄生分布結合容量を示す。
【００３３】
参照番号１は第１の地点において電力線Ｌに接続されるノードを示す。図１の実施形態では、ノード１は３相Ｒ、ＳおよびＴの全て、および電力線Ｌの中立導線Ｎに接続され、電力線通信信号を電力線Ｌへ送入し、電力線Ｌから抽出することができるが、３相間の寄生容量性結合によるとはいえ、ノード１の３相全てより少ない相への接続で十分である。ノード１は３相Ｒ、ＳおよびＴの１相を参照相として使用する。利用可能な相Ｒ、ＳおよびＴのいずれか１相をノード１において参照相として選択することができる。一般性を失うことなく、Ｒは図１に示す配線相検出システムにおける参照相を示すものと想定できる。
【００３４】
図１の参照番号２および３は多相電力線Ｌの任意の、事前に未知の相に接続された中継ノードを示す。図１に示す例では、中継ノード２は相Ｔと中立Ｎとの間に接続され、一方中継ノード３は相Ｒと中立Ｎとの間に接続される。これら中継ノードの配線相は、電力線Ｌの利用可能ないずれの相も使用可能であるという意味で任意であり、ノードが接続される相を予め知る必要はない。注意すべきは、多相電力線がこの実施形態に示されるが、本発明は多相電力線の配線相の検出に限られないことである。単相電力線の場合、遠隔地点の消費者の逆配線の検出に関心があることがある。本発明は、単相システムにも適用可能である。
【００３５】
参照番号４は多相電力線Ｌの未知の任意の相に接続されたノードを示す。ノード４はあらゆる種類の装置または回路であり得るが、これらの回路のための情報はこれらの回路が３相Ｒ、ＳおよびＴのいずれに接続されるかに関する関心を含む。例としてノード４は単相または多相電気メータあることができ、電気メータのために例えば多相電力線Ｌにメータを接続する方法の誤りまたは不正を検出できるため、および／または電気遠隔測定のような電力線通信のアプリケーションにおけるノードとして最適な方法で遠隔メータ４を使用するために、参照相Ｒに対するその配線相を検出することが望まれる。
【００３６】
図１に示す実施形態では、ノード１の参照地点と配線相が検出されるべきノード４の遠隔地点との間に直接通信チャネルの必要はない。この検出を行うことができるために、ノード２および３は中継として動作する。図１のこのシステムの動作は図２を参照して以下に説明する。
【００３７】
図２は本発明の実施形態による図１に示す配線相検出システムの動作を説明するための時間ダイヤグラムを示す。
【００３８】
図２の上部は時間に対する３相電圧Ｒ、ＳおよびＴを示す。提示するように、３相電圧は正弦波であり、相電圧Ｓは相電圧Ｒに１２０゜遅れ、相電圧Ｔは相電圧Ｓに１２０゜遅れ、従って相電圧Ｒに１２０゜先行する。３相電圧のそれぞれはサイクル当り２回ゼロ交差する、即ちサイクルあたり１回特定の傾斜を持つゼロ交差をする。図２のダイヤグラムにおいて、正傾斜を持つゼロ交差はそれぞれＲ＋、Ｓ＋およびＴ＋で示され、一方負傾斜を持つゼロ交差はそれぞれＲ−、Ｓ−およびＴ−で示される。提示する実施形態では、それぞれの相電圧Ｒ、ＳおよびＴにおける正傾斜を持つゼロ交差はそれぞれの相電圧の参照ポイントとして役立つように選択される。図２では、横軸ｔは時間軸を示し、一方図２の縦方向Ｙの鎖線は図２に示す種々のイベントを、以下に詳しく説明するように相電圧Ｒ、ＳおよびＴのある点と相関させる。図２の矢印ＡおよびＢは画面用紙の空間のため、時間軸が３つの部分で重ねて引かれていることを示す。矢印Ａにより接続される２つの点は時間軸上で実際に一致する。矢印Ｂにより接続される２点についても同様である。Ｐは３相電圧Ｒ、ＳおよびＴの交流電圧期間を示し、５０Ｈｚシステムの場合２０ｍｓである。図２の右側部分の数字１から４は図１のノード１からノード４を意味し、図２に示すそれぞれのイベントが行われる地点を示す。
【００３９】
図２のノード４の配線相の検出を行うために、参照相Ｒに接続されたノード１は、参照相Ｒのゼロ交差Ｒ＋と本質的に一致する点でタイムスタンプＴＳを持つメッセージＳ１を送信する。図１に示す実施形態は電力線通信を使用して、ノード１のメッセージＳ１のこのタイムスタンプＴＳを中継ノード２に送信する。中継ノード２はタイムスタンプＴＳを持つメッセージＳ１を受信し、受信メッセージＳ１のタイムスタンプＴＳとノード２が接続される任意の相電圧Ｔにおける参照ポイントＴ＋の発生との間の、図２においてＴ１で示す時間間隔を測定する。ノード２は、次いで測定時間間隔Ｔ１を受け取り、受信メッセージＳ１のタイムスタンプ信号ＴＳとノード２の配線相との間の相関係に関する情報を含むメッセージＭ１（Ｔ１）を生成する。ノード２は、ノード２の配線相Ｔの相電圧における別の参照ポイントＴ＋の発生と一致するタイムスタンプ信号ＴＳを含むメッセージＳ２を生成する。ノード２により生成され、電力線Ｌを介して送信されるメッセージＳ２は、さらに相関係情報メッセージＭ１（Ｔ１）を含む。
【００４０】
メッセージＳ２は中継ノード３において受信され、中継ノード３は、次いでノード２からの受信メッセージＳ２のタイムスタンプＴＳとノード３が接続される相電圧における参照ポイントＲ＋の発生との間の、図２においてＴ２で示す時間間隔を測定する。この例では、時間間隔Ｔ２はＴ＋からＲ＋に達する。
【００４１】
ノード３において、メッセージＳ２に含まれる相関係情報メッセージＭ１（Ｔ１）および測定時間間隔Ｔ２は適切に結合され、以下で詳細に例示されるように、結合相関係情報を得る。ノード３は、次いでタイムスタンプＴＳおよび結合相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）を含むメッセージＳ３を生成する。このメッセージＳ３は、タイムスタンプＴＳが、提示する実施形態においてノード３が接続される相電圧Ｒにおけるその後の参照ポイントＲ＋と一致するようなタイミングでノード３により電力線Ｌを介して送信される。
【００４２】
ノード４において、タイムスタンプＴＳを含むメッセージＳ３が受信され、ノード４は、メッセージＳ３のタイムスタンプＴＳとノード４が接続される相電圧Ｓにおける参照ポイントＳ＋との間の、図２においてＴ３で示す時間間隔を測定する。メッセージＳ２の結合相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）と時間間隔Ｔ３は、ノード４が参照ノード１の配線相に対する配線相を判定するのに十分である。ノード４は受信メッセージＳ３の相関係情報Ｍ２（Ｔ１＋Ｔ２）と測定時間間隔Ｔ３を結合することによりその相対配線相を判定することができる。ノード４は、次いでこのようにして結合された相関係情報を持つメッセージＭ３（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）を含む返信メッセージＳ４を生成することができる。このメッセージＳ４はノード３およびノード２を介してノード１に中継されることができ、ノード１にノード４の配線相に関する通報を行う。
【００４３】
提示する実施形態において、それぞれ時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の測定のために得られた相関係情報は、好ましくは測定時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３をそれぞれ、配線相検出において区別すべき配線相の候補の数である、Ｎ個の整数の１つに対応させることにより得られる整数により表される。この対応演算は測定時間間隔をＰ／Ｎによる除算に対応する。図２に示す実施形態では、Ｎ＝３のような３つの配線相の候補が考慮される。従って説明する例では、Ｔ１は２（two）に、Ｔ２は１（one）に、およびＴ３は１（one）に対応付けられる。この対応演算により得られる整数は相関係情報の適する表現である。相関係情報の結合は、有利には単にこれらの整数の和算、最も好ましくはモジュロＮの和算により行うことができる。図３に示す実施形態では、これにより次の結果が得られる：メッセージＭ１（Ｔ１）は整数２を有する。メッセージＭ２（Ｔ１＋Ｔ２）の持つ結合相関係情報は２＋１mod３＝０であり、これはノード３が参照相と同じ配線相に接続されていることを示す。ノード４において行われる演算０＋１mod３は、次いでノード４が参照相に１相遅れる、即ちノード４は相電圧Ｓに接続されていることを明らかにする。従って、参照ノード１に返信されるメッセージＭ３は単に整数１を含む。
【００４４】
注意すべきは、直前に説明した相関係情報の整数表現は、計算の複雑さに関して特に有利な実装であるが、勿論時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の測定から得られる相関係情報を表現する可能性が他に存在することである。他の表現には、秒または位相角または他の適する表現による明示的時間間隔が含まれる。図３の例示的実施形態は、３つの配線相Ｒ、ＳおよびＴの間の区別を行う。逆相配線を追加配線の候補として考えるとすれば、その場合これは６つの異なる相、即ちＮ＝６を得る。この場合、逆相電圧の参照ポイント（図示せず)は図２に示すポイントＲ−、Ｓ−およびＴ−と一致する。
【００４５】
図２の実施形態では、メッセージ部分Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３およびタイムスタンプＴＳはそれぞれ単一メッセージＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４に組み込まれる。あるいはタイムスタンプ信号ＴＳと関連メッセージ部分Ｍ１を別のメッセージで送信することは可能であり、メッセージ部分Ｍ１からＭ３を特定のタイミングで送信する必要はない。
【００４６】
図２に示すメッセージＳ１はメッセージ部分を含まないが、これはこのメッセージが参照ノードにより生成され、追加相関係情報を有する必要がないからである。にもかかわらず統一通信プロトコルを得るために、ダミー情報を含むメッセージ部分を持つメッセージＳ１を提供することも有利であることがある。メッセージＳ４が図２にタイムスタンプ信号ＴＳを持たずに示されるが、これはこのメッセージが、ノード４で得られる結合相関係情報を特定のタイミングを必要としない参照ノード１に返報する役割を果たすからである。にもかかわらず再度統一通信プロトコルのために、他のメッセージに類似するタイムスタンプを持つメッセージＳ４を構成し、そのタイムスタンプがノード４の配線相の参照ポイントと一致するようにメッセージＳ４を送信することが有利であることもある。
【００４７】
図３はタイムスタンプ信号の実施形態を示す。図３に示す信号は第１の部分３１および第２の部分３２を含む。第１の部分３１は特定周波数の交流信号パターンを含む。第２の部分３２は同じ特定周波数の信号パターンを含むが、信号パターン３１の位相に対する逆位相を持つ。第１の部分３１と第２の部分３２との間の位相不連続性がタイムスタンプＴＳを構成する。
【００４８】
図４はタイムスタンプ信号とメッセージ部分を統合するメッセージ信号の実施形態を示す。図４で、参照番号３１および３２は図３を参照して上記の信号部分を示す。ＴＳは信号部分３１と３２との間の位相不連続形式のタイムスタンプを示す。２つの信号部分３１と３２はビット同期の確立に有用なヘッダＨを構成する。図４の参照文字Ｆはメッセージフィールドを示す。メッセージフィールドＦは複数のメッセージサブフィールドＮ１、Ｎ２、．．．、Ｎｉを含むことができる。有利には、図２に示すメッセージＳ１からＳ４は図４の実施形態に従って構成される。メッセージサブフィールドＮ１からＮｉのそれぞれは、図２に関係して説明したように相関係情報と、さらに上記のように相関係情報が得られるノードのアドレスを、即ち受信相関係情報と測定時間間隔を結合することにより含む。有利には、相関係情報を受信し、タイムスタンプとその配線相に関する参照ポイントとの間の時間間隔の測定から得られる情報と受信相関係情報を結合する各ノードは、このようにして得られる結合相関係情報をそれ自身のノードアドレスと共に次ノードに中継するメッセージに添付する。このようにして、ノード４から図１のノード１に返される図２のメッセージＳ４は、ノード１がノード４の配線相検出に関係する全ノードの配線相を取得できる相関係情報を含む。
【００４９】
図５は図１に示すシステムの一部を構成するノードのブロック図である。図５で、参照文字Ｒ、Ｓ、ＴおよびＮは以前に説明したように電力線Ｌの３つの相および中立をそれぞれ示す。提示するノードは３つの相の１つまたは全てに接続することができる。ＴＲは電力線Ｌを介する電力線通信を確立するための送受信機回路を示す。ＣＣＴ、ＣＣＳおよびＣＣＲは結合容量を示し、これらにより送受信機回路ＴＲは、ノードが接続される電力線Ｌのこれらの相から電力線通信信号を送受信することができる。勿論別途、誘導性結合手段、例えばそのようなものとして良く知られるように、結合トランスをこの目的のために使用することができる。電力線通信信号は、１本の導線のみから、または電力線のさらに多くの、または全ての導線へ／から送入および抽出でき、各相に別の送受信機フロントエンドまたは平行な全線路に１つの送受信機フロントエンドを伴う。ＺＤは参照ポイント検出器、例えば図５に示すノードが接続される３つの相Ｒ、ＳおよびＴの内の特定の１つにおけるゼロ交差を検出するために接続されるゼロ交差検出器回路を示す。特定相は、配線を検出するノードの相である。ＭＣはマイクロコントローラ回路を示す。ＭＥＭはメモリ部分を示し、ＴＭはタイマ回路を示す。ＩＦは図５に示すノードを、図示しない他の回路、例えば電気消費の測定、または本発明の原理に直接関係しない他の機能の実行のための回路とインタフェースさせるためのインタフェース回路を示す。ＢはマイクロコントローラユニットＭＣ、メモリ部分ＭＥＭ、送受信機回路ＴＲ、ゼロ交差検出器ＺＤ、タイマＴＭおよびインタフェース回路ＩＦ間におけるデータおよびアドレス情報の交換のためのバスを示す。ＩＲＱは、以下で説明するようにそれぞれ送受信機回路ＴＲおよびゼロ検出器回路ＺＤにより生成される割り込みをマイクロコントローラユニットＭＣに通知するための割り込み要求線を示す。
【００５０】
図５に示すノードはメモリ部分ＭＥＭに格納されたプログラムデータに従いソフトウエア制御の下で動作し、図２を参照して上記のような動作を行う。図５のノードが参照地点のノード１として動作するように制御されれば、ゼロ交差検出器ＺＤの入力ＩＮＩが接続されるその相は配線相の検出を実行するための参照相である、即ち図５の相Ｒである。ゼロ交差検出器ＺＤが正傾斜を持つゼロ交差を検出するたびに、ＺＤは線路ＩＲＱ上にマイクロコントローラＭＣに対する割り込み要求を生成し、特定の傾斜を持つセロ交差が生じたとの情報をバスＢに出す。割り込み要求に応答して、マイクロコントローラは割り込み元に関する情報をバスＢから読み、次いで送受信機回路ＴＲに指示して、例えば図３または図４に関して以上に説明したように、タイムスタンプを含む所定の信号パターンを電力線Ｌに出す。参照地点１のノードは好ましくはまた相配線を検出する遠隔ノード４のアドレスを含むメッセージを送信する。有利には、ノードにより送信される各メッセージは遠隔ノードのアドレスのみならず、遠隔ノード４の配線相の検出に関係する全ノードのノードアドレスリストおよびメッセージが宛て先指定されるそれぞれの次ノードのアドレスを含むアドレスポインタフィールドを含む。リストに含まれる各ノードはノードアドレスリストの入力に従いアドレスポインタフィールドを更新し、中継メッセージがノードアドレスリストに規定されるノードのシーケンスに従うことを達成する。
【００５１】
送受信機回路ＴＲは電力線Ｌ上の通信に耳を傾ける。送受信機回路ＴＲがそれ自身のノードにアドレス指定されたメッセージを受信するたびに、必要な復調および復号化工程を実行し、マイクロコントローラＭＣに新規メッセージの受信について通知し、受信データをバスＢに出す。マイクロコントローラＭＣが、メッセージが相配線を検出する遠隔ノードからの返信メッセージＳ４であると特定すれば、遠隔ノードの相配線を取得するために、マイクロコントローラＭＣは上記の動作に従い受信メッセージに含まれる情報を評価し、メモリ部分ＭＥＭに結果を格納する。
【００５２】
図５に示すノードが配線相検出メッセージを受信すれば、送受信機回路ＴＲはそのメッセージを受信し、割り込み要求を介してマイクロコントローラＭＣに受信メッセージを通知し、以前のようにその内容をデータバスＢに出す。マイクロコントローラＭＣはアドレスおよびメッセージの内容を評価し、メッセージを別のノードに中継すべきか判断する。もし中継すべきなら、マイクロコントローラＭＣは、次いでタイマＴＭに指示し、時間測定動作を開始する。ノードのゼロ検出器回路が接続される相に参照ポイントが発生すると、さらに割り込み要求が今度はゼロ交差検出器によりマイクロコントローラに対して生成され、この割り込み要求に応じてマイクロコントローラは、次いでタイマ回路ＴＭの時間測定動作を停止し、上記の原則に従いタイマ回路ＴＭにより測定した時間間隔に関するデータを適切に処理する。このようにして得られた時間情報および受信メッセージから抽出された相関係情報は、次いでマイクロコントローラＭＣによるプログラム制御の下に結合され、得られる結合相関係情報を含む新規メッセージがマイクロコントローラＭＣにより組み立てられる。このメッセージはデータバスＢを介して送受信機回路ＴＲに利用可能とされる。ゼロ交差検出器ＺＤが接続される相にさらに参照ポイントが発生すると、マイクロコントローラＭＣは、次いで送受信機回路ＴＲに指示し、タイムスタンプと結合相関係情報および配線相を検出するノードの、以前に受信したメッセージに含まれるアドレスを含むメッセージを生成し、送信する。有利には以前に説明したように、メッセージは、またメッセージに次ノードのアドレスを示すために、ノードにより更新された前記アドレスポインタフィールドの前記アドレスリストを含む。
【００５３】
一方マイクロコントローラが受信メッセージのアドレスと内容からメッセージがそれ自身のノードに関する配線相検出要求を含むと判断すれば、マイクロコントローラＭＣは受信メッセージに含まれる相関係情報を抽出し、以前に説明したのと同じ原理に従い、タイマ回路ＴＭを使用して、受信メッセージのタイムスタンプとゼロ交差検出器ＺＤが接続される相における参照ポイントの発生との間の時間を測定する。この時間間隔測定の結果は、次いでマイクロコントローラＭＣにより受信メッセージの相関係情報と結合される。このようにして得られる結合相関係情報は、次いで送受信機回路ＴＲにより生成される返信メッセージに、マイクロコントローラにより組み入れられ、要求ノードの参照相に対する現ノードの相配線について参照ノードに通知する。
【００５４】
図５に示す実施形態によれば、ノード１から４のそれぞれは本質的に同じ構成を有し、マイクロコントローラが受信したメッセージの内容に従いマイクロコントローラによるソフトウエア制御の下で動作する。少なくとも１つのノードは、説明したように特定の遠隔ノードに宛てた配線相検出要求メッセージを生成するように適応する。自身ではなく、異なるノードへの配線相検出要求メッセージを受信する中継プロセスに関係するノードは受信メッセージを受け取り、前に説明したように中継動作を実行する。自身への配線相検出要求メッセージを受信するノードは説明したような動作を実行し、配線相検出要求メッセージが発生した要求ノードへメッセージを返送し、要求ノードの配線相に対する受信ノード自身の配線相をそのノードに通知する。
【００５５】
ゼロ交差がタイムスタンプ信号の生成を起動すると、ゼロ交差とタイムスタンプとの間に時間の相違が生じることがある。この相違は図３の例に示すように実際のタイムスタンプに先行するヘッダによる、または、マイクロコントローラＭＣの処理速度の限界によることがある。この影響は、タイムスタンプおよび関連するゼロ交差が完全には一致しないことである。相配線の可能数が低ければ（例えばＮ＝３）、この相違は無視することができる。ゼロ交差と関連するタイムスタンプとの間の遅延を補償する簡単なソリューションは各測定時間間隔に既知の相違を加えることである。
【００５６】
図６Ａは、図３に示すタイムスタンプ信号を検出するためのタイムスタンプ検出器回路の実施形態を示す。  図６Ａのタイムスタンプ検出器回路は図５の送受信機回路ＴＲの一部でありうる。図６Ａで、ＩＮ２はタイムスタンプ検出器回路の入力を示す。この入力は、図５の送受信機回路ＴＲの受信機および復調器(図示せず)から入力信号を受信するために接続される。Ｒ１およびＲ２は、分圧器を構成するために接続される２つの抵抗を示す。Ａは動作増幅器または比較器を示し、その正の入力は分圧器Ｒ１およびＲ２の出力に接続され、負の入力は接地される。Ｃ１およびＲ３は容量および抵抗をそれぞれ示し、これらは動作増幅器Ａの正の出力における出力信号を微分するために接続される。同様にＣ２およびＲ４は微分器を示し、これは増幅器Ａの負の出力における出力信号を微分するために接続される。Ｄ１は抵抗Ｒ３と並列に接続されるダイオードを示し、このダイオードの陰極は容量Ｃ１に接続され、一方陽極は接地される。Ｄ３は抵抗Ｒ４と並列に接続されるダイオードを示し、ダイオードＤ３の陰極は容量Ｃ２に接続され、一方ダイオードＤ３の陽極は接地される。ダイオードＤ１の陰極はさらにダイオードＤ２を通じて抵抗Ｒ５と接続される。ダイオードＤ３の陰極はダイオードＤ４を通じて抵抗Ｒ５の同じ節点に接続される。抵抗Ｒ５のこの節点は再起動可能なモノフロップＭＦの入力に接続される。抵抗Ｒ５の他の出力は接地される。このモノフロップの出力はタイムスタンプ検出器回路の出力ＯＵＴを構成する。再起動可能なモノフロップは図４に示す信号部分３１の２つの正規の連続する端部間の継続時間の約１．５倍の時間期間を有する。
【００５７】
図６Ｂは図６Ａのタイムスタンプ検出器の動作を説明する。図６Ｂの上部の図はタイムスタンプ検出器の入力ＩＮ２における電圧波形を示す。動作増幅器Ａはこの入力信号をその正および負の出力における補足ディジタル信号に変換する。微分器およびそれぞれの出力に接続された後続のダイオードネットワークはそれぞれの出力の出力信号の正の端部のみを強調する。これら微分され、整流された信号は抵抗Ｒ５において結合され、図６Ｂの中央に示すように抵抗Ｒ５を経て出力信号に達する。抵抗Ｒ５を経た信号は再起動可能なモノフロップを起動し、モノフロップは、提示するように抵抗Ｒ５を経たパルスが正常に間隔を保つ限りその起動状態を維持する。タイムスタンプが発生すると直ちに、即ち入力ＩＮ２における信号に位相反転が生じると直ちに、抵抗Ｒ５を経たパルスは消え、モノフロップＭＦはリセット状態に戻り、従って出力ＯＵＴに検出信号を生成する。出力ＯＵＴにおける擬似出力パルスを回避するために、タイムスタンプ信号のプリアンブル３１を検出すると、ロック状態を示す制御信号を持つＡＮＤゲートによりＯＵＴにおける出力信号をマスクすることが好ましい。
【００５８】
タイムスタンプ検出器回路の別の実装は入力ＩＮ２における信号の統合および統合信号の、一定振幅の信号セグメントの継続時間が通常より長い、即ち位相反転が生じると到達する閾値との比較に基づく。図３の実施形態によるタイムスタンプ信号の検出に関する他の形態はディジタル信号パターン検出器またはそのものが既知の他の適する回路の採用でありうる。
【００５９】
ゼロ交差検出器ＺＤは種々のその種の良く知られた方法で実装することができる。ゼロ交差検出器ＺＤの適する実装は、比較器を有する回路、本質的に容量に類似の、その出力に接続された微分器および整流器、図６Ａに示す比較器Ａの２つの出力の１つに接続される抵抗およびダイオードネットワークを含む。
【００６０】
本発明は説明した特定の相関係検出機構に制限されない。当業者の理解するように、２つの連続する地点間の相関係情報を提供する相関係検出機構は本発明による配線相検出に用いることができる。本発明は本明細書で説明したタイムスタンプ信号または特定のタイムスタンプ検出回路に制限されない。強調すべきは、提示した回路および信号は本発明の個々の実施形態を説明する目的に単に役立つだけであることである。特許請求の範囲における参照記号はその明瞭さを増すことに役立つ。それらは特許請求の範囲を制限するとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による電力配電システムにおける未知相電圧の配線相を検出するためのシステムの概要を示す。
【図２】本発明の実施形態による図１に示す配線相検出システムの動作を説明するための時間ダイヤグラムを示す。
【図３】タイムスタンプ信号の実施形態を示す。
【図４】タイムスタンプ信号およびメッセージ部分を含むメッセージ信号を示す。
【図５】図１に示すシステムの部分を形成するノードのブロック図を示す。
【図６Ａ】相電圧におけるタイムスタンプを検出するための回路の実施形態を示す。
【図６Ｂ】図６Ａに示す回路の動作を説明する時間ダイヤグラムである。
【国際調査報告】
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