(57)【要約】【課題】配電線路から引外し機構を介して負荷へ流れる電流を監視する際に用いるための回路保護装置を提供する。【解決手段】回路保護装置は、センサから電流信号を受け取るように構成された入力導体を含む。少なくとも１つの抵抗器が、入力導体から電流信号を受け取るように配置されると共に、電流信号に比例する電圧信号を供給するように構成される。回路保護装置は、抵抗器と並列に結合された制御回路と、抵抗器から電流信号を受け取り且つ電流信号に基づいて制御回路に電力を供給するように構成された電源装置とを含む。制御回路は、電圧信号を受け取って、電圧信号に基づいて引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定するように構成される。制御回路はまた、所定の電流閾値を超えたかどうか決定し且つ引外し機構を作動するための制御信号を発生するように構成される。【選択図】図１
2013223420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線路から引外し機構を介して負荷へ流れる電流を監視する際に用いるための回路保護装置であって、
センサから電流信号を受け取るように構成された入力導体と、
前記入力導体に結合された少なくとも１つの抵抗器であって、前記電流信号を受け取るように配置されていると共に、前記電流信号に比例する電圧信号を供給するように構成されている少なくとも１つの抵抗器と、
前記少なくとも１つの抵抗器と並列に結合された制御回路であって、
前記電圧信号を受け取り、
前記電圧信号に基づいて前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定し、
所定の電流閾値を超えたかどうか決定し、また
前記引外し機構を作動するための制御信号を発生するように
構成されている制御回路と、
前記抵抗器に結合された電源装置であって、前記少なくとも１つの抵抗器から前記電流信号を受け取り、且つ前記電流信号に基づいて前記制御回路に電力を供給するように構成されている電源装置と、
を有する回路保護装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅が前記所定の電流閾値を超えたとき前記制御信号を発生するように構成されている、請求項１記載の回路保護装置。
【請求項３】
前記電流信号は交流（ＡＣ）信号であり、この場合、前記電源装置は、前記電流信号を直流（ＤＣ）へ変換して、前記変換された電流信号を用いて前記制御回路へＤＣ電力を供給するように構成されている、請求項１記載の回路保護装置。
【請求項４】
前記電流信号は交流（ＡＣ）信号であり、前記少なくとも１つの抵抗器が前記電圧信号としてＡＣ信号を前記制御回路に供給する、請求項１記載の回路保護装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定する際に用いるためのデータに前記電圧信号を変換するように構成されたアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）を有している、請求項４記載の回路保護装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記ＡＤＣに結合されていて、前記ＡＤＣで用いるために前記電圧信号の振幅を調節するように構成された利得回路を有している、請求項５記載の回路保護装置。
【請求項７】
前記制御回路は前記ＡＤＣに結合されたプロセッサを有しており、この場合、前記プロセッサは前記データを受け取って、前記データを使用して、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定する、請求項５記載の回路保護装置。
【請求項８】
配電線路から負荷へ供給される電流を監視する際に用いるための回路保護システムであって、
配電線路及び負荷に結合された引外し機構であって、前記配電線路から受け取った電流を当該引外し機構を通って前記負荷へ流れさせることができるように構成されていると共に、前記負荷へ流れる電流を遮断するように作動されるように構成されている引外し機構と、
前記引外し機構を通って流れる電流を測定し且つ該測定された電流を表す電流信号を発生するように構成されたセンサと、
前記センサに結合された回路保護装置であって、
ａ）前記センサから電流信号を受け取るように構成された入力導体、
ｂ）前記入力導体に結合された少なくとも１つの抵抗器であって、前記電流信号を受け取るように配置されていると共に、前記電流信号に比例する電圧信号を供給するように構成されている少なくとも１つの抵抗器、
ｃ）前記少なくとも１つの抵抗器と並列に結合された制御回路であって、（イ）前記電圧信号を受け取り、（ロ）前記電圧信号に基づいて前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定し、（ハ）所定の電流閾値を超えたかどうか決定し、また（ニ）前記引外し機構を作動するための制御信号を発生するように構成されている制御回路、並びに
ｅ）前記少なくとも１つの抵抗器に結合された電源装置であって、前記少なくとも１つの抵抗器から前記電流信号を受け取り、且つ前記電流信号に基づいて前記制御回路に電力を供給するように構成されている電源装置、を含んでいる回路保護装置と、
を有する回路保護システム。
【請求項９】
前記制御回路は、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅が前記所定の電流閾値を超えたとき前記制御信号を発生するように構成されている、請求項８記載の回路保護装置。
【請求項１０】
前記電流信号は交流（ＡＣ）信号であり、この場合、前記電源装置は、前記電流信号を直流（ＤＣ）へ変換して、前記変換された電流信号を用いて前記制御回路へＤＣ電力を供給するように構成されている、請求項８記載の回路保護システム。
【請求項１１】
前記電流信号は交流（ＡＣ）信号であり、前記少なくとも１つの抵抗器が前記電圧信号としてＡＣ信号を前記制御回路に供給する、請求項１０記載の回路保護システム。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定する際に用いるためのデータに前記電圧信号を変換するように構成されたアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）を有している、請求項１１記載の回路保護システム。
【請求項１３】
前記制御回路は、前記ＡＤＣに結合されていて、前記ＡＤＣで用いるために前記電圧信号の振幅を調節するように構成された利得回路を有している、請求項１２記載の回路保護システム。
【請求項１４】
前記制御回路は前記ＡＤＣに結合されたプロセッサを有しており、この場合、前記プロセッサは前記データを受け取って、前記データを使用して、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定する、請求項１２記載の回路保護システム。
【請求項１５】
前記回路保護システムは更に、前記制御回路に結合されたフラックス・シフタを有しており、この場合、前記フラックス・シフタは、前記制御信号を受け取って、前記制御信号に応答して前記引外し機構を作動するように構成されている、請求項８記載の回路保護システム。
【請求項１６】
回路保護装置を用いて配電線路から負荷へ供給される電流を監視する方法であって、
引外し機構を通って負荷へ流れる電流の量を表す電流信号を受け取る段階と、
前記電流信号に比例する電圧信号を供給するために少なくとも１つの抵抗器を通るように前記電流信号を伝送する段階と、
前記電圧信号に基づいて前記引外し機構を通って負荷へ流れる電流の振幅を決定する段階と、
電流閾値を超えたかどうかを決定する段階と、
前記負荷へ電流が供給されるのを防止するように前記引外し機構を作動するための制御信号を発生する段階と、
を有する方法。
【請求項１７】
前記電流信号は交流（ＡＣ）信号であり、前記方法は更に、前記少なくとも１つの抵抗器から前記電流信号を受け取る段階と、前記電流信号を直流（ＤＣ）へ変換する段階と、前記変換された電流信号を用いて前記回路保護装置の少なくとも１つの構成部品にＤＣ電力を供給する段階とを有している、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は更に、前記制御信号に応答して磁界を発生する段階を有し、該磁界によって前記引外し機構が作動される、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
更に、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定する前に、前記電圧信号を調整する段階を有している、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
更に、前記引外し機構を通って流れる電流の振幅が所定の電流閾値を超えたときに前記制御信号を発生する段階を有している、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般的に云えば、監視システムに関し、より詳しく云えば、負荷に供給される電流を監視する際に使用するための方法、装置及びシステム  に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既知の配電回路は、１つ以上の負荷に結合された複数の開閉装置又は他の遮断器を含んでいる。開閉装置及び／又は遮断器は、典型的には、負荷へ流れる電流が電流閾値を超える場合、さもなければ該電流が許容動作条件の外側にある場合、該電流を遮断する引外し(trip)機構を含んでいる。
【０００３】
少なくとも幾種類かの遮断器及び／又は開閉装置は、引外し機構の接点を通って流れる電流を測定する一次変流器を含む。このような遮断器及び／又は開閉装置はまた、負荷に供給される電流を遮断するために引外し機構をプログラム可能に作動する自己出力型電子式引外しユニット（ＥＴＵ）を含む。このような自己出力型ＥＴＵは、典型的には、電流を監視するために電源装置と直列に結合され且つ該電源装置を配電回路から電気的に切り離す二次変流器を含む。しかしながら、二次変流器は、望ましくないことに、自己出力型ＥＴＵのコスト及び／又は寸法を増大させることがあり、また該ＥＴＵを、二次変流器を含まないＥＴＵと比べて、よりノイズに影響され易くすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７９０７３７５号
【発明の概要】
【０００５】
一面において、配電線路から引外し機構を介して負荷へ流れる電流を監視する際に用いるための回路保護装置が提供される。この回路保護装置は、センサから電流信号を受け取るように構成された入力導体を含む。前記入力導体には少なくとも１つの抵抗器が結合される。前記少なくとも１つの抵抗器は、前記電流信号を受け取るように配置されると共に、前記電流信号に比例する電圧信号を供給するように構成される。前記回路保護装置は、前記抵抗器と並列に結合された制御回路と、前記抵抗器に結合されていて、前記抵抗器から前記電流信号を受け取り且つ前記電流信号に基づいて前記制御回路に電力を供給するように構成された電源装置(power supply)とを含む。前記制御回路は、前記電圧信号を受け取って、該電圧信号に基づいて前記引外し機構を通って流れる電流の振幅を決定するように構成される。前記制御回路はまた、所定の電流閾値を超えたかどうか決定し且つ前記引外し機構を作動するための制御信号を発生するように構成される。
【０００６】
別の面において、配電線路から負荷へ供給される電流を監視する際に用いるための回路保護システムが提供される。この回路保護システムは引外し機構を含み、前記引外し機構は、配電線路及び負荷に結合されて、前記配電線路から受け取った電流を当該引外し機構を通って前記負荷へ流れさせることができるように構成されている。前記引外し機構は更に、前記負荷へ流れる電流を遮断するように作動されるように構成される。前記回路保護システムはまた、前記引外し機構を通って流れる電流を測定し且つ該測定された電流を表す電流信号を発生するように構成されたセンサと、前記センサに結合された回路保護装置とを含む。前記回路保護装置は、前記センサから電流信号を受け取るように構成された入力導体と、前記入力導体に結合された少なくとも１つの抵抗器を含む。前記少なくとも１つの抵抗器は、前記電流信号を受け取るように配置されると共に、前記電流信号に比例する電圧信号を供給するように構成される。前記回路保護装置はまた、前記少なくとも１つの抵抗器と並列に結合されていて、前記電圧信号を受け取り且つ該電圧信号に基づいて前記引外し機構を通って前記負荷へ流れる電流の振幅を決定するように構成された制御回路を含む。前記制御回路はまた、所定の電流閾値を超えたかどうか決定し且つ前記引外し機構を作動するための制御信号を発生するように構成される。前記回路保護装置はまた、前記抵抗器に結合されていて、前記抵抗器から電流信号を受け取り且つ該電流信号に基づいて前記制御回路に電力を供給するように構成された電源装置を含む。
【０００７】
別の面において、回路保護装置を用いて配電線路から負荷へ供給される電流を監視する方法が提供される。本方法は、引外し機構を通って負荷へ流れる電流の量を表す電流信号を受け取る段階と、前記電流信号に比例する電圧信号を供給するために少なくとも１つの抵抗器を介して前記電流信号を伝送する段階とを含む。本方法はまた、前記電圧に基づいて前記引外し機構を通って負荷へ流れる電流の振幅を決定する段階と、電流閾値を超えたかどうかを決定する段階と、前記負荷へ電流が供給されるのを防止するように前記引外し機構を作動するための制御信号を発生する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、典型的な電力系統の概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示された電力系統で用いることのできる典型的な配電系統の概略ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示された配電系統で用いることのできる典型的な回路保護システムの概略ブロック図である。
【図４】図４は、図３に示された回路保護システムで用いることのできる、負荷に供給される電流を監視する典型的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
負荷に供給される電流を監視する際に用いるための方法、装置及びシステムの典型的な実施形態を以下に記述する。配電線路から受け取った交流（ＡＣ）電流が引外し機構を通って負荷へ伝送される。センサが、引外し機構を通って伝送された電流の量を測定して、該測定された電流量を表す電流信号を発生する。センサは電流信号を回路保護装置へ送る。回路保護装置は電流信号を受け取って、該電流信号を分流抵抗器に通すように送って、該抵抗器の両端間に電圧を発生させる。電源装置が、回路保護装置の構成部品へＤＣ電力を供給するのに用いるために、電流信号を受け取って、該信号を直流（ＤＣ）へ変換する。分流抵抗器と並列に結合された制御回路が、該抵抗器で発生された電圧を受け取る。制御回路は電圧の振幅を調節して、該電圧を、引外し機構を通って流れる電流の量を表す電流データに変換する。制御回路は、電流の振幅を含む電流データを分析し、且つ電流の振幅が所定の閾値を超えたかどうかを決定するプロセッサを含む。電流の振幅が電流閾値を超えた場合、プロセッサは制御信号をフラックス・シフタ(flux shifter)へ送って、引外し機構を作動する。従って、典型的な実施形態では、回路保護装置は、費用効果が高く且つコンパクトな態様で、引外し機構を通って流れる電流を監視する自己出力型電子式引外しユニットである。更に、電源装置で電流信号をＤＣに変換する前に電流データを受け取ることによって、１つ以上の故障状態が生じたかどうか分析する際に用いるために電流信号の位相角が保持される。更に、抵抗器が完全な正弦波のＡＣ信号を電源装置へ供給するので、（ゼロ交差検出回路のような）追加の回路が必要とされない。
【００１０】
図１は、機器保護システム１０２及び配電系統１０４を含む典型的な電力系統１００の概略ブロック図である。典型的な一実施形態では、配電系統１０４は複数の開閉装置ユニット１０６（これは、遮断器とも呼ぶ）を含む。この代わりに、配電系統１０４は、電力系統１００を本書に述べられるように機能させることのできる任意の他の回路保護システムを含む。保護システム１０２は中央制御装置１０８を含み、中央制御装置１０８はプロセッサ１１０と該プロセッサ１１０に結合されたメモリ１１２とを含む。プロセッサ１１０は、開閉装置ユニット１０６の動作を制御及び／又は監視する。より具体的に述べると、プロセッサ１１０は、開閉装置ユニット１０６内の複数の引外し機構及び回路保護装置（いずれも図１に示していない）の動作を制御及び／又は監視する。プロセッサ１１０は、ネットワーク１１４を介して開閉装置ユニット１０６と通信する。例えば、中央制御装置１０８は、ネットワーク１１４を介してプロセッサ１１０と開閉装置ユニット１０６との間でデータ及び／又は指令を送信及び受信させることのできる中央通信ユニット１１６を含む。
【００１１】
ここで、用語「プロセッサ」とは、一般に、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理回路、及び本書で述べる機能を実行することのできる任意の他の回路又はプロセッサを含む任意のプログラム可能なシステムを表すことを理解されたい。上記の例は典型的なものに過ぎず、従って、いずれにしても用語「プロセッサ」の定義及び／又は意味を制限しようとするものではない。
【００１２】
メモリ１１２は、開閉装置ユニット１０６を制御及び／又は監視するためにプロセッサ１１０によって実行可能であるプログラム・コード及び命令を記憶する。メモリ１１２として、限定するものではないが、非揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、磁気ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ及び／又は電気的消去可能なプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を挙げることができる。任意の他の適当な磁気、光学及び／又は半導体メモリを、単独で又は他の形態のメモリと組み合わせて、メモリ１１２に含めることができる。メモリ１１２はまた、限定するものではないが、適当なカートリッジ、ディスク、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ又はＵＳＢメモリを含む取外し可能な又は着脱可能なメモリとするか又はそれを含むことができる。
【００１３】
典型的な一実施形態では、保護システム１０２は表示装置１１８及びユーザー入力装置１２０を含み、これらは、保護システム１０２を用いて配電系統１０４を監視し制御するためのユーザー・インターフェースを提供する。ユーザー入力装置１２０は、制限無しに、キーボード、キーパッド、接触感応スクリーン、マウス、スクロール・ホイール、ポインティング装置、音声認識ソフトウエアを用いる音声入力装置、及び／又はユーザーが配電系統１０４にデータを入力することを可能にする任意の適当な装置を含む。
【００１４】
表示装置１１８は、制限無しに、モニタ、テレビジョン表示装置、プラズマ表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した表示装置、 複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を利用した表示装置、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を利用した表示装置、複数の表面伝導型電子エミッタ（ＳＥＤ）を利用した表示装置、投射及び／又は反射画像を含む表示装置、或いは任意の他の適当な電子装置又は表示機構を含むことができる。一実施形態では、表示装置１１８は、ユーザー入力装置１２０が少なくとも部分的に表示装置１１８と一体化されるように、関連したタッチ・スクリーン制御器を備えたタッチ・スクリーンを含む。
【００１５】
図２は、複数の回路保護装置１２２を含む配電系統１０４の概略ブロック図である。各々の回路保護装置１２２は開閉装置ユニット１０６内に取外し可能に結合されて、１つ以上の負荷１２４への電力をプログラム可能に制御するように構成される。典型的な一実施形態では、回路保護装置１２２は電子式引外しユニット（ＥＴＵ）１２２である。
【００１６】
負荷１２４としては、限定するものではないが、機械、モータ、照明器具、及び／又は製造、発電又は配電施設の他の電気及び機械機器を挙げることができる。電力が配電線路１２６から開閉装置ユニット１０６へ供給され、これはまた回路保護装置１２２に結合される。
【００１７】
各々の回路保護装置１２２は、回路保護装置１２２を制御するためのプロセッサ１２８を含む。また、各々の回路保護装置１２２は少なくとも１つのセンサ１３０及び（１台以上の遮断器装置又はアーク閉込め装置のような）少なくとも１つの引外し機構１３２に結合される。典型的な遮断器装置は、例えば、回路スイッチ、接点アーム、及び／又は遮断器装置に結合された負荷へ遮断器装置を通って流れる電流を遮断する回路遮断器を含む。典型的なアーク閉込め装置は、例えば、閉込め集成体、複数の電極、プラズマ銃及びトリガ回路を含み、該トリガ回路により、プラズマ銃から電極間のギャップの中へ融蝕性プラズマを放出させて、アークから又は回路上の検出された他の電気的故障からのエネルギを閉込め集成体の中へ方向転換させる。
【００１８】
典型的な一実施形態では、センサ１３０は、変流器、ロゴスキー・コイル、ホール効果センサ及び／又は分流器のような、引外し機構１３２を通って流れる電流を測定する電流センサである。この代わりに、センサ１３０は、配電系統１０４を本書で述べたように機能させることのできる任意の他のセンサを含むことができる。典型的な一実施形態では、各々のセンサ１３０は、関連した引外し機構１３２通って流れる測定電流又は検出電流を表す信号（以後、「電流信号」と呼ぶ）を発生する。更に、各々のセンサ１３０は、引外し機構１３２に関連した又は結合されたプロセッサ１２８へ電流信号を送信する。各々のプロセッサ１２８は、電流信号（又は、電流信号によって表される電流）がプログラム可能な電流閾値を超えた場合に、引外し機構１３２を作動して、負荷１２４に供給される電流を遮断するようにプログラムされる。
【００１９】
典型的な一実施形態では、プロセッサ１２８はまた中央制御装置１０８に通信可能に結合される。例えば、プロセッサ１２８は通信のために中央制御装置１０８と直接結合することができ、或いは通信のために通信ユニット１３４を介して中央制御装置１０８と結合することができる。プロセッサ１２８と中央制御装置１０８との間の通信は、また、有線通信リンク又は無線通信リンクを介して行うこともできる。プロセッサ１２８は、対応する引外し機構１３２に関する測定された動作状態データを収集する。例えば、各々のプロセッサ１２８は、プロセッサ１２８に結合された引外し機構１３２に関連したセンサ１３０から、電流信号を表すデータ（以後、「電流データ」とも呼ぶ）のような測定された動作状態データを集める。プロセッサ１２８は、プロセッサ１２８に結合されたメモリ１３６に電流データを記憶させ、及び／又は中央制御装置１０８へ電流データを送る。
【００２０】
メモリ１３６は、回路保護装置１２２及び／又は引外し機構１３２を制御及び／又は監視するためにプロセッサ１２８によって実行可能であるプログラム・コード及び命令を記憶する。典型的な一実施形態では、メモリ１３６は、メモリ１３６に記憶されているデータを停電後も保持できるようにする非揮発性ＲＡＭを含む。その代わりに又はそれに加えて、メモリ１３６は、磁気ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ及び／又は電気的消去可能なプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含むことができる。任意の他の適当な磁気、光学及び／又は半導体メモリを、単独に又は他の形態のメモリと組み合わせて、メモリ１３６に含めることができる。メモリ１３６はまた、限定するものではないが、適当なカートリッジ、ディスク、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ又はＵＳＢメモリを含む、取外し可能な又は着脱可能なメモリとするか又はそれを含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、回路保護装置１２２はまた、プロセッサ１２８に結合された表示装置１３８を含む。特定の実施形態では、表示装置１３８は、回路保護装置１２２及び／又は引外し機構１３２の状態を表示する１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。例えば、プロセッサ１２８は、回路保護装置１２２及び／又は引外し機構１３２がアクティブであり及び／又は正常に動作していること、故障又は障害が発生したこと、並びに／或いは引外し機構１３２及び／又は回路保護装置１２２の任意の他の状態を表示するために、表示装置１３８の１つ以上の構成部品（例えば、ＬＥＤ）を作動することができる。
【００２２】
ここで、図２において回路保護装置１２２を配電系統１０４の開閉装置ユニット１０６に関連して述べたが、回路保護装置１２２又はその構成部品は、配電系統を本書で述べたように機能させることのできる任意の装置又はシステムに用いることができることを理解されたい。
【００２３】
図３は、配電系統１０４（図２に示す）に用いることのできる典型的な回路保護システム２００の概略ブロック図である。図２の構成部品と同様である図３の構成部品は、図２に用いられたのと同じ参照数字で図３に示されている。
【００２４】
典型的な一実施形態では、回路保護システム２００は、引外し機構１３２と、引外し機構１３２に結合されたフラックス・シフタ２０２と、センサ１３０と、回路保護装置１２２とを含む。引外し機構１３２は配電線路１２６に結合され、配電線路１２は負荷１２４に電力を供給する。引外し機構１３２は、典型的な一実施形態では、負荷１２４を配電線路１２６から電気的に切断するために、回路保護装置１２２及びフラックス・シフタ２０２によって作動又は制御される。
【００２５】
フラックス・シフタ２０２は、プロセッサ１２８に結合されていて、プロセッサ１２８から受け取った制御信号に応答して磁界を発生する電気機械装置である。フラックス・シフタ２０２は引外し機構１３２に近接して配置されていて、磁界によりフラックス・シフタ２０２が引外し機構１３２を作動して、電流が引外し機構１３２及び／又は回路保護装置１２２を通って負荷１２４へ流れるのを防止する。この代わりに、プロセッサ１２８から受け取った制御信号に応答して引外し機構１３２を作動する任意の適当なアクチュエータを使用することができる。
【００２６】
センサ１３０は引外し機構１３２と回路保護装置１２２とに結合される。典型的な一実施形態では、センサ１３０は、配電線路１２６から供給される電流の量を検出して、配電線路１２６を通って流れる電流に比例する電流信号を回路保護装置１２２へ送る。
【００２７】
回路保護装置１２２は、典型的な一実施形態では、分流抵抗器２０４、電源装置２０６及び制御回路２０８を含む。典型的な一実施形態では、回路保護装置１２２は、一体の電源装置２０６を含む自己出力型ＥＴＵであり、以下により詳しく述べる。
【００２８】
分流抵抗器２０４は、典型的な一実施形態では、回路保護装置１２２の第１の（すなわち、入力）導体２１０と第２の（すなわち、供給）導体２１２との間に結合される。入力導体２１０はセンサ１３０に結合され、また供給導体２１２は電源装置２０６に結合される。より具体的に述べると、電源装置２０６は供給導体２１２によって分流抵抗器２０４と直列に結合される。一実施形態では、複数の分流抵抗器２０４が入力導体２１０と供給導体２１２との間に互いに並列に結合される。典型的な一実施形態では、入力導体２１０を通る電流を受け取ったとき、分流抵抗器２０４の両端間には電圧が発生される。
【００２９】
典型的な一実施形態では、電源装置２０６は、回路保護装置１２２内に一体化されたスイッチ・モード電源装置２０６であり、複数のトランジスタのような複数のスイッチング装置を含む。電源装置２０６は分流抵抗器２０４を介して入力導体２１０から交流（ＡＣ）電流を受け取って、該電流を整流することによって交流電流を直流（ＤＣ）電流へ変換する。電源装置２０６は、ＤＣ電力を、制御回路２０８のような回路保護装置１２２の構成部品に供給する。更に、電源装置２０６は第３の（すなわち、出力）導体２１４を介してセンサ１３０へ出力信号を送って、電流信号のための電気通路を完成する。
【００３０】
典型的な一実施形態では、電源装置２０６は、電流信号が電源装置２０６によって整流される前に抵抗器２０４を通って伝送されるように、分流抵抗器２０４の下流側に結合される。従って、分流抵抗器２０４を通って伝送される電流信号は、センサ１３０から受け取った完全な正弦波状のＡＣ信号であり、従って電流信号は、回路保護システム２００及び／又は配電系統１０４（図２に示す）内で１つ以上の故障が生じたかどうかを決定する際に用いるための位相情報を保持する。
【００３１】
制御回路２０８は分流抵抗器２０４と並列に結合されていて、抵抗器２０４の両端間に発生された電圧信号（又は電圧）を受け取る。ここで、電圧信号が、分流抵抗器２０４を通って流れる交流電流から発生されたＡＣ信号であることに留意されたい。制御回路２０８は、利得回路２１６と、利得回路２１６に結合された調整回路２１８と、調整回路２１８に結合されたプロセッサ１２８とを含む。
【００３２】
典型的な一実施形態では、利得回路２１６は、受け取った電圧を、調整回路２１８及びプロセッサ１２８に使用するのに適した電圧に調節する演算増幅器を含む。調整回路２１８は、受け取った電圧を、引外し機構１３２を通って流れる電流を表す又は該電流に比例する１つ以上のデータ値に変換するアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。一実施形態では、プロセッサ１２８は、引外し機構１３２を通って流れる電流の振幅を求めるために、データ値を分流抵抗器２０４の抵抗値で割り算する。
【００３３】
動作中、配電線路１２６から受け取ったＡＣ電流が、引外し機構１３２及びセンサ１３０を通って負荷１２４へ伝送される。センサ１３０が、引外し機構１３２を通って流れる電流の量を表す電流信号を発生して、該電流信号を回路保護装置１２２へ送信する。
【００３４】
回路保護装置１２２は入力導体２１０を介して電流信号を受け取る。電流信号は分流抵抗器２０４を通って伝送されて、抵抗器２０４の両端間に電圧を発生する。電源装置２０６は分流抵抗器２０４からＡＣ電流信号を受け取って、該信号をＤＣへ変換し、ＤＣ電力を回路保護装置１２２の構成部品へ供給する。
【００３５】
制御回路２０８は分流抵抗器２０４の両端間に発生された電圧を受け取って、プロセッサ１２８で用いるために該電圧を調整する。より具体的に述べると、利得回路２１６は、電圧振幅を、調整回路２１８及び／又はプロセッサ１２８で用いるのに適した振幅に調節する。調整回路２１８は、電圧を、引外し機構１３２を通って流れる電流の量を表す電流データに変換する。調整回路２１８は電流データをプロセッサ１２８へ送信する。この代わりに、調整回路２１８は、電圧を、複数のディジタル電圧値に変換し、またプロセッサ１２８が該電圧値から電流データ（例えば、引外し機構１３２を通って流れる電流を表すデータ）を発生する。
【００３６】
典型的な一実施形態では、プロセッサ１２８は、電流の振幅及び電流の位相角を含む電流データを分析して、回路保護システム２００及び／又は配電系統１０４内に故障が生じたかどうか決定し、並びに／或いは回路保護システム２００及び／又は配電系統１０４が許容できない状態又は望ましくない状態で動作しているかどうか決定する。例えば、プロセッサ１２８は電流振幅を所定の電流閾値と比較して、電流振幅が電流閾値を超えているかどうか決定する。引外し機構１３２を通って流れる電流の振幅が電流閾値を超えた場合、プロセッサ１２８は制御信号をフラックス・シフタ２０２へ送信し、これにより引外し機構１３２を作動する。
【００３７】
フラックス・シフタ２０２は制御信号を受け取って、該制御信号に応答して磁界を発生する。この磁界の作用によりフラックス・シフタ２０２は引外し機構１３２を引外し又は作動して、電流が引外し機構１３２を通って流れるのを防止し、従って負荷１２４を配電線路１２６から電気的に切断する。
【００３８】
回路保護システム２００が単一のセンサ１３０、単一の入力導体２１０及び単一の分流抵抗器２０４を含む単相システムとして図３に示されているが、任意の数の相を回路保護システム２００内に含めることができる。例えば、回路保護システム２００は、各相について別々のセンサ１３０、別々の入力導体２１０及び別々の分流抵抗器２０４を含む３相システムとすることができる。
【００３９】
図４は、回路保護システム２００（図３に示す）で用いることのできる、負荷１２４（図１に示す）のような負荷に供給される電流を監視するための典型的な方法３００の流れ図である。方法３００は、プロセッサ１２８のようなプロセッサによって少なくとも部分的に実行される。例えば、複数のコンピュータ実行可能な命令は、メモリ１３６（図２に示す）のようなコンピュータ読取り可能な媒体内に具現化される。それらの命令は、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに方法３００の諸段階を実行させ及び／又はプロセッサを本書で述べたように機能させる。
【００４０】
典型的な一実施形態では、配電線路１２６（図２に示す）のような配電線路を通るＡＣ電流を、回路保護システム２００によって受け取る（段階３０２）。電流は引外し機構１３２を通って負荷１２４へ流れる。センサ１３０により、引外し機構１３２を通って流れる電流の量を測定し（段階３０４）、引外し機構１３２を通って流れる電流の測定された量を表す電流信号を発生する。
【００４１】
回路保護装置１２２が電流信号を受け取り（段階３０６）、電流信号は分流抵抗器２０４を通るように伝送されて、引外し機構１３２を通って流れる電流に比例する電圧信号を抵抗器２０４の両端間に形成し又は発生する（段階３０８）。電源装置２０６が、分流抵抗器２０４を通って伝送された電流信号を受け取って、該電流信号をＤＣへ変換する（段階３１０）。電源装置２０６は、変換された電流信号を用いて、ＤＣ電力を回路保護システム２００の構成部品へ供給する（段階３１２）。
【００４２】
制御回路２０８が、分流抵抗器２０４の両端間に形成され又は発生された電圧信号を受け取って（段階３１４）、該電圧信号をプロセッサ１２８で使用するために調節する。より具体的に述べると、利得回路２１６が、電圧信号の振幅を、調整回路２１８及び／又はプロセッサ１２８で使用するのに適した振幅に調節する。調整回路２１８が、電圧信号を、引外し機構１３２を通って流れる電流の量を表すディジタル電流データに変換する（段階３１６）。電流データは、引外し機構１３２を通って流れる電流の振幅及び位相角を含む。調整回路２１８は電流データをプロセッサ１２８へ伝送する。
【００４３】
典型的な一実施形態では、プロセッサ１２８は、電流振幅が電流閾値を超えたかどうか決定する（段階３１８）。より具体的に述べると、プロセッサ１２８は、電流の振幅を含む電流データを分析して、電流閾値を超えたかどうか決定する。この代わりに、プロセッサ１２８は、電流の振幅及び／又は位相角を分析して、回路保護システム２００及び／又は配電系統１０４内に故障及び／又は望ましくない動作状態が存在すかどうか決定する。典型的な一実施形態では、引外し機構１３２を通って流れる電流の振幅が電流閾値を超えていない場合は、方法３００は、引外し機構１３２を通って流れる電流の量を測定する段階３０４へ戻る。
【００４４】
プロセッサ１２８により電流振幅が電流閾値を超えていると決定した場合（段階３１８）、プロセッサ１２８は制御信号を発生して、引外し機構１３２を作動するために該制御信号をフラックス・シフタ２０２へ送る（段階３２０）。フラックス・シフタ２０２は制御信号を受け取って、該制御信号に応答して磁界を発生する。この磁界の作用によりフラックス・シフタ２０２は引外し機構１３２を作動して、電流が引外し機構１３２を通って流れるのを防止し、従って負荷１２４を配電線路１２６から電気的に切断する。
【００４５】
本書で述べた方法、装置及びシステムの技術的効果は、（イ）引外し機構を通って負荷へ流れる電流の量を表す電流信号を受け取ること、（ロ）少なくとも１つの抵抗器を通るように電流信号を伝送して、電流信号に比例する電圧信号を形成すること、（ハ）電圧に基づいて引外し機構を通って負荷へ流れる電流の振幅を決定すること、（ニ）所定の電流閾値を超えているかどうか決定すること、（ホ）電流が負荷に供給されるのを防止するために引外し機構を作動するための制御信号を発生すること、の内の１つ以上を含むことができる。
【００４６】
以上、負荷に供給される電流を監視するための方法、装置及びシステムの典型的な実施形態を詳しく説明した。これらの方法、装置及びシステムは、本書に述べた特定の実施形態に制限されず、むしろ方法の様々な操作やシステム及び／又は装置の様々な構成部品は、本書に述べた他の操作及び／又は構成部品とは独立に且つ別々に利用することができる。更に、記載した操作及び／又は構成部品はまた、他のシステム、方法及び装置において定義し又はそれらと組み合わせて用いることができ、且つ本書で述べたシステム、方法及び装置のみで実施することに制限されない。
【００４７】
本発明を典型的な配電系統に関連して説明したが、本発明の実施形態は様々な他の電力系統、或いは他のシステム又は装置に使用することができる。本書で述べた回路保護システムは、発明のいずれかの面の利用範囲又は機能に関して何らかの制約を示唆しようとするものではない。また、本書で述べた回路保護システムは、典型的な動作環境で例示された構成部品のいずれか１つ又は組合せに関して何らかの従属性又は要件を持つものとして解釈すべきではない。
【００４８】
本書で例示し説明した本発明の実施形態における様々な操作の実行又は遂行の順序は、特に明記されていない限り不可欠なものではない。すなわち、様々な操作は、特に明記されていない限り任意の順序で行うことができ、また本発明の実施形態では本書に記載の操作に対して追加の又はより少ない操作を含むことができる。例えば、特定の操作を、別の操作の前に、又はそれと同時に、又はその後に実行又は遂行することは、本発明の範囲内なあると考えられる。
【００４９】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴は幾つかの図面に示されて他の図面に示されていないが、これは便宜のために過ぎない。本発明の原理に従って、ある図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて引用し及び／又は特許請求することができる。
【００５０】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施できるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００５１】
１００  電力系統
１０２  機器保護システム
１０４  配電系統
１０６  開閉装置ユニット
１０８  中央制御装置
１１０  プロセッサ
１１２  メモリ
１１４  ネットワーク
１１６  中央通信ユニット
１１８  表示装置
１２０  入力装置
１２２  回路保護装置
１２４  負荷
１２６  配電線路
１２８  プロセッサ
１３０  センサ
１３２  引外し機構
１３４  通信ユニット
１３６  メモリ
１３８  表示装置
２００  回路保護システム
２０２  フラックス・シフタ
２０４  分流抵抗器
２０６  電源装置
２０８  制御回路
２１０  入力導体
２１２  供給導体
２１４  出力導体
２１６  利得回路
２１８  調整回路
３００  方法
【図１】
2013223420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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