(57)【要約】【課題】本発明の目的は電力線を流れる電流の測定を改善することである。【解決手段】障害回路表示器（ＦＣＩ）は電力線を流れる電流の測定を改善するために複数コイル構成を用いる。ＦＣＩは障害警報モジュールと、電力線との第１の誘導結合に基づいて、電力線の内部を流れる電流を測定するように構成されたセンサとを含む。ＦＣＩは電力線との第２の誘導結合に基づいて少なくとも１つの供給電圧を供給するように構成された電源をさらに含む。ＦＣＩは、障害警報モジュールと、センサと、電源とに結合された検知器／コントローラモジュールとを含む。検知器／コントローラは、センサによって供給される測定値を監視して、電力線の障害状態が検知されたとき、障害警報モジュールに対して警報を供給する。【選択図】図２
2016206192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害警報モジュールと、
電力線との第１の誘導結合に基づいて、前記電力線の内部を流れる電流を測定するセンサと、
前記電力線との第２の誘導結合に基づいて、少なくとも１つの供給電圧を供給する電源と、
前記障害警報モジュールと、前記センサと、前記電源とに結合された検知器／コントローラモジュールと備え、
前記検知器／コントローラモジュールは、前記センサによって供給される測定値を監視して、前記電力線の障害状態が検知されたとき、前記障害警報モジュールに対して警報を供給する障害回路表示器デバイス。
【請求項２】
前記検知器／コントローラモジュールは、命令を記憶するメモリと、前記メモリに結合されたプロセッサを備え、
前記プロセッサは前記メモリに記憶された前記命令を実行して、前記センサから前記電力線を流れる電流の測定値を受け取り、前記受け取った電流の測定値の変化を識別し、前記識別された変化が障害状態を示しているかどうか判断し、前記識別された変化が前記障害状態を示していると判断したとき警報を供給するように処理する、請求項１に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項３】
前記障害警報モジュールは、少なくとも１つの内蔵障害表示器または無線通信インターフェースを備え、前記内蔵障害表示器は、機械的フラグまたは光表示器のうち少なくとも１つを備える視覚的障害表示器をさらに備える、請求項１に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項４】
前記電源は、前記電力線を流れる前記電流によって生成された磁界に露出されたとき主供給電圧を生成するように、第１の積層コアのまわりに配置されている電力コイルを備える、請求項１に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項５】
前記センサは、前記電力線を流れる前記電流によって生成された前記磁界に露出されたとき測定電圧を生成するように、第２の積層コアのまわりに配置されている感知コイルを備え、前記第２の積層コアが前記第１の積層コアから電気的に絶縁されている、請求項４に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項６】
前記電力コイルは、前記第１の積層コアのまわりに第１の複数の巻線を備え、前記第１の複数の巻線が１０，０００よりも多く、
前記感知コイルは、前記第２の積層コアのまわりに第２の複数の巻線を備え、前記第２の複数の巻線が１００よりも多い、請求項５に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項７】
前記第２の積層コアは、前記第１の積層コアとの接点に絶縁体を備えて電気的絶縁をもたらす、請求項５に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項８】
前記感知コイルに隣接して設けた温度センサをさらに備え、前記温度センサは前記測定電圧を補償するための温度値を供給し、前記測定電圧は、前記電力線を流れる前記電流の振幅または流れの方向のうち少なくとも１つを特徴づける、請求項５に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項９】
前記感知コイルは前記電力線の近位に配置されており、さらに、前記電力コイルは前記電力線の遠位に配置されている、請求項５に記載の障害回路表示器デバイス。
【請求項１０】
電力線の内部を流れる電流を監視する方法であって、
電力線を流れる電流によって生成された磁界を受け取るステップと、
感知コイルにおいて、前記受け取られた磁界によって誘導される測定電圧を生成するステップと、
電力コイルにおいて、前記受け取られた磁界によって誘導される供給電圧を生成するステップと、
前記測定電圧に基づいて、前記電力線を流れる前記電流の測定値を求めるステップと、
前記求められた電流測定値の変化を識別するステップと、
前記識別された変化が障害状態を示しているかどうか判断するステップと、
前記識別された変化が前記障害状態を示していると判断されたとき警報を供給するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線の内部を流れる電流を監視するための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
障害回路表示器（ＦＣｌ、Ｆａｕｌｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は電力線に接続され、電力配分システムにおける電気的障害を検知するのに使用され得る。ＦＣＩは、電力線波形の電流および／または電圧の異常を検知して、電力配分システムの故障の場所を絶縁するよう努めている技術者に対して障害の表示を提供し得る。検知された障害の表示は内蔵の障害表示器によって提供することができる。たとえば、機械的表示器（「フラグ」など）、明滅する発光ダイオード（ＬＥＤ）、ネットワーク（セルラー・ネットワークなど）経由の通信用インターフェース、またはこれらの組み合わせを使用する視覚的なやり方で提供することができる。
【０００３】
従来型のＦＣＩは、障害を誘導的に監視するとともに電力線によって生成された磁界によって電力を生成するのに、単一コイルに依拠するものである。しかしながら、単一コイル構成は、電力効率と測定精度の間の設計上のトレードオフを含むことがある。そのようなトレードオフは、電力線を流れる電流を正確に測定することができる一方で内部の構成要素類に対して効率的に電力を供給することができる単一ＦＣＩの実現を妨げる可能性がある。したがって、監視の精度と電力効率に関する一様でない顧客要件を満たすために、従来型のＦＣＩは複数のバージョンで製造されることがある。各バージョンが、用途に応じて精度または効率の要件のいずれかを別個に重要視するために、様々なパラメータを有する単一コイルのみを使用することになる。ＦＣＩの複数のバージョンを生産してサポートすると、生産および保守整備のコストと複雑さの両方が増加する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術における前述の難点を克服するために、本発明の目的の１つは電力線を流れる電流の測定を改善することである。本発明のさらなる目的は、電力線を流れる電流を正確に測定するとともに構成要素に対して電力を効率的に供給するために、電力線の内部を流れる電流を監視するための改善された方法およびデバイスを提供することである。本発明の他の目的は、以下で説明される実施形態を参照することによって理解され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によって提供される障害回路表示器（ＦＣＩ）デバイスは、障害警報モジュールと、電力線との第１の誘導結合に基づいて、電力線の内部を流れる電流を測定するように構成されたセンサと、電力線との第２の誘導結合に基づいて、少なくとも１つの供給電圧を供給するように構成された電源と、障害警報モジュールと、センサと、電源とに結合された検知器／コントローラモジュールであって、センサによって供給される測定値を監視して、電力線の障害状態が検知されたとき、障害警報モジュールに対して警報を供給するように構成された検知器／コントローラモジュールとを備える。
【０００６】
本発明の別の態様によって提供される、電力線の内部を流れる電流を監視するための方法は、電力線を流れる電流によって生成された磁界を受け取るステップと、感知コイルにおいて、受け取られた磁界によって誘導される測定電圧を生成するステップと、電力コイルにおいて、受け取られた磁界によって誘導される供給電圧を生成するステップと、測定電圧に基づいて、電力線を流れる電流の測定値を求めるステップと、求められた電流の測定値の変化を識別するステップと、識別された変化が障害状態を示しているかどうか判断するステップと、識別された変化が障害状態を示していると判断されたとき警報を供給するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】複数コイル構成を用いる障害回路表示器（ＦＣＩ）を実施する例示的環境の図である。
【図２】一実施形態による複数コイル構成を有するＦＣＩ用の例示的構成要素を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による感知コイルおよび電力コイルを含んでいるコイル組立体の透視図である。
【図４Ａ】例示的感知コイルの様々な詳細を示す透視図である。
【図４Ｂ】例示的感知コイルの様々な詳細を示す透視図である。
【図４Ｃ】例示的感知コイルの様々な詳細を示す透視図である。
【図５】コイル組立モジュールの一実施形態を電力線に関連して示す透視図である。
【図６】蝶番でとめられた積層構成要素を含んでいるコイル組立モジュールの別の実施形態を示す透視図である。
【図７】一実施形態によって電力線の内部の電流を監視する例示的処理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明は添付図面を参照するものである。様々な図面における同一の参照番号は、同一または類似の要素を識別し得る。
【０００９】
本明細書に記述する実施形態は、電流の正確な測定または電力の効率的な供給のいずれかに用いられる個別のコイルを備える障害回路表示器（Ｆａｕｌｔｅｄ  ＣｉｒｃｕｉｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ、以下「ＦＣＩ」と記す）に係る。例えば、一実施形態ではＦＣＩは感知コイルおよび電力コイルを含み得る。感知コイルは、電力線電流を正確に測定することに重点を置いて設計されてよい。電力コイルは、ＦＣＩの動作のために構成要素に給電するための供給電圧を効率的に生成することに重点を置いて設計されてよい。各コイルがいくらかの度合いの電磁結合を含んでいる可能性があるが、本明細書に実施形態は、電流測定の精度を改善するために電力コイルから感知コイルを電気的に絶縁してよい。
【００１０】
図１に、複数コイル構成を有する１つまたは複数のＦＣＩを使用し得る例示的配電環境１００を示す。配電環境は、電流の測定および供給電圧の生成のために複数コイル構成を有する１つまたは複数のＦＣＩを使用してよい。配電環境１００は、発電所１１０、複数のＦＣＩ１２０（本明細書では一括して記載する場合は「ＦＣＩ１２０」、個別に記載する場合は「ＦＣＩ１２０−ｘ」と記す）、送電線１３０、変電所１４０および配電線１５０を含み得る。配電環境１００は大電力配分システムの一部分であっても良い。また、図１に例示されている構成にさらに別の構成を加えることも可能である。
【００１１】
発電所１１０は変電所１４０までの長い距離にわたって送電線１３０上で電力を伝送してよい。電力配送の効率を改善するために、送電線１３０において、たとえば６６ｋＶおよびそれ以上（たとえば１１０ｋＶ）の高電圧が採用されてよい。したがって、安全上の理由で、送電線１３０は送電塔を使用して地面から高いところに懸架されてよい。ＦＣＩ１２０−１〜１２０−Ｍは、従来型の電力監視システムと一致する間隔を用いて、また、いくつかの実施形態では、少なくとも隣接したＦＣＩ１２０の間の無線通信が可能な距離で、送電線１３０上に直接取り付けられてよい。図１に示されたＦＣＩ１２０の間隔は同一であるように見えるが、隣接したＦＣＩ１２０の間の長さは等配分である必要はない。送電線１３０の高さおよび電圧の大きさが移されていると想定すれば、バッテリー交換などの保守整備のためにＦＣＩ１２０−１〜１２０−Ｍに接近するのが困難かつ危険になる可能性がある。そのため、各ＦＣＩ１２０に必要な保守整備を最小限にするのが望ましいと言える。送電線１３０は、たとえば下位の送電（ｓｕｂ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の顧客、主要な顧客、および／または２次的な顧客（たとえば住宅および小企業など）などの様々な等級の顧客に配電するために送電線１３０にわたって供給される高電圧を逓降し得る変電所１４０において終端となり得る。したがって、配電線１５０は、３３ｋＶ〜６６ｋＶの範囲で、より低い電圧を採用してよい。変電所１４０から通じる配電線１５０も、配電線１５０から直接懸架され得る複数のＦＣＩ１２０−Ｎ〜１２０−Ｏを用いて監視されてよい。本明細書で用いられる「電力線」という用語は、電力を伝送するのに使用される任意のタイプの導通するラインを示すのに用いられ得る。従って、送電線１３０と配電線１５０は、どちらも「電力線」と称され得る。
【００１２】
ＦＣＩ１２０は、電力配分システムにおいて地絡または短絡を突きとめるために使用され得る。ＦＣＩ１２０の各々が、地絡および／または短絡の状態に関して電力線を絶えず監視してよい。トリップ値よりも大きい障害電流が検知されると、直ちに障害が表示されることになる。誤って表示するのを避けるために、ＦＣＩ１２０は、たとえばプロセッサを使用して、測定された信号をサンプリングして分析してよく、このことは図２に関してより詳細に説明する。
【００１３】
図２は一実施形態による複数コイル構成を有するＦＣＩ２００用の例示的構成要素を示すブロック図である。ＦＣＩ２００は、センサ２１０、検知器／コントローラ２３５、障害警報モジュール２５５、および電源２８５を含み得る。一実施形態では、ＦＣＩ２００は任意選択で温度センサ２９０を含んでよく、温度センサ２９０は、その任意選択性を示すために図２では破線を用いて示されている。
【００１４】
センサ２１０は、電力線の内部に流れる電流（本明細書では「電力線電流」と記す）を誘導結合に基づいて測定して、測定値を表す信号を供給するように構成され得る。誘導結合は、センサ２１０（またはその一部分）を、電力線電流によって生成される磁界に露出するように、電力線に近接して配置することによって形成され得る。センサ２１０は、磁界に応答して、その１つまたは複数のパラメータ（たとえば振幅、位相など）を特徴づけることにより、電力線電流を測定する情報を包含している信号を生成することができる。センサ２１０によって生成される信号は、電力線によって生成された磁界に応答して測定電圧を生成する専用の感知トランスデューサに基づくものでよい。この信号を供給され得る検知器／コントローラ２３５は、信号を監視して電力線の内部の障害状態を検知してよい。一実施形態では、障害は、電力線電流が仕様から外れていること、および／または電力線電流が適切な動作を妨げる異常状態（たとえば開回路、過電圧など）を経験していることを示す信号の変化が観測されるのに基づいて検知され得る。
【００１５】
検知器／コントローラ２３５は、一旦、障害状態が存在すると判断すると、障害警報モジュール２５５に警報を供給してよい。障害警報モジュール２５５は、受け取った警報を基に、内蔵の障害表示器２４０を起動して、ＦＣＩ２００の近傍の技術者によって観測され得る障害状態の表示を提供してよい。それに加えて、またはその代わりに、障害警報モジュール２５５は、無線通信インターフェース２５０を起動して、無線ネットワークを通じて送信するための警告メッセージを供給してよい。一実施形態では、警告メッセージは発電所１１０のゲートウェイおよび／または変電所１４０によって受け取られてよく、現場の技術者が携帯しているモバイルデバイスへ転送されてよい。それに加えて、またはその代わりに、モバイルデバイスがあらかじめ確立されているネットワークの範囲の外にある場合、警告メッセージは、アドホック・ネットワークを用いて現場の技術者のモバイルデバイスに直接送信されてよい。いくつかの実施形態では、障害警報モジュール２５５が無線通信インターフェース２５０を含まないこともあり、したがって、検知器／コントローラ２３５によって供給された警報が、内蔵の障害表示器２４０によって生成された障害の表示（たとえば視覚表示）を起動するためにのみ用いられてもよい。
【００１６】
電源２８５はＦＣＩ２００が前述の機能を遂行するように、センサ２１０、検知器／コントローラ２３５、障害警報モジュール２５５および／または温度センサ２９０に対して１つまたは複数の供給電圧を供給してよい。電源２８５は、電力線によって生成された磁界に応答して主供給電圧を生成する専用の電力トランスデューサに基づいて、１つまたは複数の供給電圧を生成してよい。
【００１７】
センサ２１０は、電力線との誘導結合に基づいて電力線電流を感知するための専用のトランスデューサを含み得る。センサ２１０は、電力線電流を特徴づける（すなわち「測定する」）信号を供給するための追加の電子装置および／またはプロセッサをさらに含み得る。信号は、電力線電流を特徴づける、たとえば振幅、周波数、位相、力率、および／または電力線の内部の流れの方向を含む１つまたは複数のパラメータの測定値でよい。
【００１８】
一実施形態では、専用のトランスデューサは、積層コアのまわりに配置され得る感知コイルとして実現されてよい。感知コイルは、電力線電流によって生成された磁界に露出されたとき、クリーンで（たとえば低ノイズの）正確な測定電圧を生成するように設計され得る。この目的を達成するために、感知コイルおよび／または積層コアは、測定電圧がノイズで損なわれるのを防ぐように、ＦＣＩ２００の他の構成要素から電気的に絶縁されてよい。たとえば、感知コイルおよび／または感知コイルの積層コアは、電力コイルおよび／または使用されている他のパワーエレクトロニクスを含み得る電源２８５のサブコンポーネントから電気的に絶縁されてよい。
【００１９】
センサ２１０は一旦感知コイルによって測定電圧が生成されると、測定電圧に対して、ノイズを低減し、精度を改善し、かつ／または検知器／コントローラ２３５とのインターフェースを容易にするための信号処理を遂行する、追加の電子装置および／またはプロセッサを含み得る。たとえば、検知器／コントローラ２３５に供給される信号が電力線電流よりも優れた測定値を表すように、測定電圧がフィルタリングされ、較正され、かつ／または増幅されてよい。一実施形態では、センサ２１０から検知器／コントローラ２３５に供給される信号はアナログ信号でよい。あるいは、センサ２１０は、検知器／コントローラ２３５にデジタル信号を供給するように、アナログ・デジタル変換器および他のインターフェース回路を含み得る。加えて、センサ２１０は、一旦測定電圧がデジタル化されると、デジタル信号処理演算をさらに遂行して出力信号の精度を改善し得る。
【００２０】
別の実施形態では、センサ２１０は、検知器／コントローラ２３５に対して、コイルからの測定電圧またはその増幅されたバージョンを信号として単に供給して、検知器／コントローラに、アナログ・デジタル変換と（アナログおよび／またはデジタルの）信号処理演算とを遂行させ、測定された電圧の品質を改善し、したがって電力線電流をより正確に反映させてよい。
【００２１】
必要不可欠ではないが、温度センサ２９０によって供給される温度を用いて、測定電圧に温度補償をすることができる。一実施形態では、図２に示されるように、センサ２１０が温度センサ２９０から温度データを直接受け取ってよく、センサ２１０の内部で温度補償が遂行されてよい。あるいは、温度センサ２９０が検知器／コントローラ２３５に温度値を供給してよく、検知器／コントローラ２３５は、センサ２１０から信号を受け取った後に温度補償を遂行することができる。電力線電流の正確な測定値を得るために、センサ２１０の感知コイルは、以下でより詳細に説明されるように、たとえば一次電圧を生成する電源２８５に存在するコイルなどのＦＣＩ２００の他の構成要素に対して電力線の近位に配置されてよい。
【００２２】
検知器／コントローラ２３５は、ＦＣＩ２００の中の構成要素を制御してよく、電力線の内部で生じる障害状態を検知するための処理をもたらし得る。一実施形態では検知器コントローラ２３５はプロセッサ２２０およびメモリ２３０を含み得る。プロセッサ２２０に結合され得るメモリ２３０は、電力線を流れる電流の測定値をセンサ２１０から信号の形式で受け取るようにプロセッサ２２０を構成する命令を記憶してよい。プロセッサ２２０は、受け取られる電流測定値の変化を識別して、識別された変化が障害状態を示すかどうか判断してよい。プロセッサ２２０は、識別された変化が障害状態を示していると判断したとき、警報を生成して障害警報モジュール２５５に供給してよい。プロセッサ２２０は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、または命令を解釈して実行し得る処理ロジックを含んでよい。あるいは、プロセッサ２２０は、論理演算および／または数学演算を遂行するためのＡＳＩＣなどの専用ハードウェアを含み得る。プロセッサ２２０は、バス（図示せず）を使用して、または特定の内蔵デバイスに専用であり得る他のインターフェースを通じて、他の構成要素に対してインターフェースしてよい。メモリ２３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはマイクロコントローラ４３０によって実行するための情報および命令を記憶することができる何らかの他のタイプの記憶デバイスを含み得る。メモリ２３０は、共通パッケージの中にプロセッサ２２０と一体化されてよく、または外部に収容されてよく、またはその組合せでもよい。代替実施形態では、アナログおよび／またはデジタルの回路を含んでいる専用ハードウェア回路が、ＦＣＩ２００の検知動作および／または制御動作を遂行するのに使用されてよい。
【００２３】
電源２８５は、パワーマネージメント・ハードウェア２６０、電力結合器２７０、およびバックアップ電源を含み得る。電力結合器２７０は、電力線との誘導結合に基づいて主供給電圧を生成することができる専用のトランスデューサを含み得る。一実施形態では、トランスデューサは電力コイルでよく、積層構造体のまわりに巻き付けられて、電力線を流れる電流によって生成された磁界に露出されたとき主供給電圧を生成してよい。電力結合器２７０は、いくつかの電力調節動作（たとえばフィルタリング）を遂行して、主供給電圧をＦＣＩ２００の内部の構成要素による利用に適切な１つまたは複数の供給電圧に変換し得るパワーマネージメント・ハードウェア２６０に、主供給電圧を供給してよい。たとえば、パワーマネージメント・ハードウェア２６０は、サージおよび／またはスパイクを除去するように主供給電圧を調整して、ＦＣＩ２００の電子部品に給電するのに適切な１つまたは複数のＤＣ供給電圧を生成し得る。
【００２４】
バックアップ電源２８０は、電力線信号が存在しないとき、または必要に応じて、付加的な電源としてＦＣＩ２００の他の構成要素に給電するのに使用され得る。ＦＣＩ２００は、通常動作の間、電力線から誘導的に電力を引き出してよく、この電力が初期の構成要素に給電してよく、いくつかの実装形態ではバックアップ電源２８０を充電してもよい。バックアップ電源は、１つまたは複数のタイプの再充電が可能または不可能なエネルギー蓄積デバイス（たとえばバッテリー）を含み得る。
【００２５】
障害警報モジュール２５５は、内蔵の障害表示器２４０および／または無線通信インターフェース２５０を含み得る。障害警報モジュール２５５は検知器／コントローラ２３５によって障害状態が検知されたことを示す警報を含んでいる１つまたは複数のタイプの信号を、検知器／コントローラ２３５から受け取ってよい。警報は、無線通信インターフェース２５０によるメッセージの生成と無線ネットワークを通じての送信とを起動するのに用いられ得る。さらに、無線通信インターフェース２５０は、無線ネットワーク上の他のネットワーク要素と情報をやりとりするため、状態および／または他のメッセージを伝送するため、ならびに／あるいはデータおよび／またはソフトウェアの更新を受け取るために使用されてよい。それに加えて、またはその代わりに、実施形態は、検知器／コントローラ２３５によって与えられる警報を、内蔵の障害表示器２４０を使用して視覚的障害表示を起動するのにも用いてよい。
【００２６】
無線通信インターフェース２５０は、他のＦＣＩ２００と通信してもよく、および／または１つまたは複数の無線チャネルを通じてゲートウェイと直接通信してもよい。ＦＣＩ２００はたとえばクロストーク干渉を防止するために全二重モードで動作してよく、従って、周波数分割多重化および／または符号分割多重化を用いる複数のチャネルを有する。無線チャネルのタイプはＦＣＩ２００が動作する環境に依拠してよい。送電塔から懸架された電力線にＦＣＩ２００が結合されている一実施形態では、通信インターフェースは無線ローカルエリア・ネットワーキング（ＲＦ、赤外線、視覚的光学系など）および／または無線広域ネットワーキング（ＧＰＲＳ、３Ｇ、ＨＳｘＰＡ、ＨＳＰＡ＋、ＬＴＥを含むセルラー技術、ＷｉＭａｘなど）を含む任意の適切な無線通信に基づくものでよい。無線通信インターフェース２５０は、ベースバンド信号をＲＦ信号に変換する送信器および／またはＲＦ信号をベースバンド信号に変換する受信器を含み得る。無線通信インターフェース２５０は、ＲＦ信号の送受信のための１つまたは複数のアンテナに結合されてよい。他の環境では、無線通信インターフェース２５０は、（地面および／または水に侵入するために）無線通信ベースの低周波数の電磁搬送波および／または音響搬送波に依存してよく、（電磁および／または音響の）様々な周波数および／または波形タイプにわたって送受信するための適切なハードウェアおよびトランスデューサを有し得る。
【００２７】
内蔵の障害表示器２４０は、たとえば電磁的に作動するフラグおよび／またはＬＥＤ表示器など、従来型の障害表示器を含み得る。技術者が現場において電力配分システムの障害を解決するとき、無線チャネルに設けられたものに加えて従来型の表示器を有することは有用であり得る。
【００２８】
図７に関連して以下で説明され得るように、ＦＣＩ２００は特定の動作または処理を遂行してよい。ＦＣＩ２００は、プロセッサ２２０がメモリ２３０などのコンピュータ可読媒体に包含されているソフトウェア命令を実行するのに応答して、これらの動作のサブセットを遂行してよい。コンピュータ可読媒体は、物理的メモリ・デバイスまたは論理的メモリ・デバイスとして定義され得る。論理的メモリ・デバイスは、単一の物理的メモリ・デバイスの内部の記憶空間を含んでよく、または複数の物理的メモリ・デバイスにわたって分散されてもよい。ソフトウェア命令は、別のコンピュータ可読媒体または別のデバイスから障害警報モジュール２５５経由でメモリ２３０に読み取られてよい。メモリ２３０に包含されているソフトウェア命令は、図７に関して詳細に説明される動作または処理の１つまたは複数をプロセッサ２２０に遂行させてよい。あるいは、実施形態の原理と整合性のある処理を実行するために、ハードワイヤード回路がソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて使用されてよい。従って、例示的実装形態は、ハードウェア回路とソフトウェアのいかなる特定の組合せにも限定されることはない。
【００２９】
図２に示されたＦＣＩ２００の構成要素の構成は、説明のみを目的とするものである。他の構成が実施され得ることを理解されたい。したがって、ＦＣＩ２００は、図２に示したものに対して追加の構成要素、より少数の構成要素および／または異なる構成要素を含み得る。さらに、図２は、主として説明のために、例示的ＦＣＩ２００を機能的な観点から示すものであり、実現されたＦＣＩ２００のハードウェア構成要素の実際の物理的配置は、図２に示された構成要素とは異なる可能性がある。
【００３０】
図３は一実施形態によるコイル組立体３００の透視図である。コイル組立体３００は、電力コイル３１０、感知コイル３２０、積層構造体３３０、および積層コア３４０を含み得る。
【００３１】
電力コイル３１０は、積層構造体３３０の一部分のまわりに巻き付けられたワイヤの巻線を含み得、感知コイル３２０は、個別の積層コア３４０のまわりに巻き付けられている分離した巻線を含み得る。電力コイル３１０は、感知コイル３２０よりも多い巻数を有してよい。たとえば、電力コイル３１０は１０，０００を上回る巻数を有し得る。感知コイル３２０は１００を上回る巻数を有し得る。電力コイル３１０の設計および配置により、電力線電流によって生成された磁界に露出されたとき主供給電圧の効率的な生成が助長され得る。電力コイル３１０および／または感知コイル３２０の材料は、銅またはアルミニウム（重さが関心事であればアルミニウムが用いられ得る）などの高導電性材料から製作された単線または編組線でよい。あるいは、用途に応じて銅および／またはアルミニウムの様々な合金が用いられ得る。巻線を備えるワイヤは、短絡を防ぐ絶縁体としてのエナメルでコーティングされてよい。
【００３２】
積層構造体３３０は全体的に「Ｕ」形に構成されてよく、図３に示されるような「Ｕ」形の下部のまわりに電力コイル３１０が巻きつけられ得る。感知コイル３２０は電力線に対して近接するように「Ｕ」形の積層構造体３３０の「脚部」の内部に配置されてよい。さらに、たとえば電力線電流を正確に特徴づけ得る低レベルで最小限の干渉しかない測定電圧を生成することによって電力線電流の品質測定を支援するために、積層構造体３３０の脚部は、感知コイル３２０の配置を容易にするように、電力線を（図５に示されるように）部分的に閉じ込めるように使用されてよい。
【００３３】
積層構造体３３０は、渦電流を減少させるようにコーティングを用いて互いに絶縁された複数の金属層を含み得る。金属層は、鉄あるいはニッケル、モリブデン、および／または他の適切な元素を含み得る鉄の合金でよい。感知コイル３２０および積層コア３４０は、図４に関連して以下でより詳細に論じる。
【００３４】
積層コア３４０は電力コイル３１０および積層構造体３３０から電気的に絶縁されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、感知コイル３２０と電力コイル３１０は電気的に絶縁される一方で磁気的に結合されてよい。他の実施形態では、感知コイル３２０と電力コイル３１０も、磁気遮蔽（たとえば感知コイル３２０と電力コイル３１０の間の鉄の障壁および／または積層の障壁）および／または図３に示されたものとは異なるコイルの物理的構成を用いることによって、磁気的に絶縁されてよい。たとえば、これらのコイルは、図６に示される例に類似の積層構造体を使用して、たとえばコイル組立体などの電力線を取り囲み得る積層構造体の電力線の両側に配置することができ、一方のコイル（恐らくより小さい信号のコイル）は、積層構造体（たとえば図６の６１０）の旋回する部材に配置してもよい。
【００３５】
前述の説明では、コイル組立体３００は、感知コイル３２０が電力線電流を測定する電力線の用途の状況で使用されているが、コイル組立体３００はそのような用途に限定されないことを理解されたい。たとえば、コイル組立体は、交流電流を正確に測定しながら、測定すべき交流電流によって生成された磁束から電力を導出することが望まれる他の設定において使用され得る。そのような用途には、たとえば、家庭および／または事務所の電力システム向けの低電力の用途、通信機器（たとえば遠隔の位置および／または携帯電話の基地局など、近づくのが困難な位置の機器）、および／または監視の用途向けの無線周波数の用途が含まれ得る。
【００３６】
図４Ａ〜図４Ｃは、例示的感知コイル３２０の様々な詳細を示す透視図である。図４Ａは、感知コイル３２０用のコアとして働く積層コア３４０を備える分離した層を示す。積層コア３４０は、渦電流を減少させるようにコーティングを用いて互いに絶縁された複数の金属層を含み得る。金属層は、鉄あるいはニッケル、モリブデン、および／または他の適切な元素を含み得る鉄の合金でよい。各金属層上のコーティングは、たとえば樹脂および繊維材料、エポキシ樹脂などの混合物など、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料などの誘電材料を含み得る。
【００３７】
積層コア３４０なしで図４Ｂに示されている感知コイル３２０は、電力線電流を測定するパラメータを正確に特徴づけることができる測定電圧の生成を助長する複数の巻線およびワイヤ素材を備えてよい。そのようなパラメータには、たとえば電力線電流の振幅および／または流れの方向が含まれ得る。感知コイル３２０の材料は、一般に、より低い周波数の用途向けに単線でよく、またはより高い周波数に遭遇する場合、表皮効果を低減するために、個々に絶縁された編組線（たとえばいわゆる「リッツ」ワイヤ）が使用されてもよい。ワイヤは、一般に、その高い導電率のために銅線（またはその合金）から製作され得るが、重さおよび／またはコストが関心事になり得る用途ではアルミニウム（またはその合金）を用いて形成されてもよい。巻線を構成するワイヤは、感知コイルの短絡を防ぐために絶縁されてよく、絶縁材はたとえばエナメルコーティングでよい。
【００３８】
図４Ｃは、感知コイル３２０と積層コア３４０が組み立てられた状態の一実施形態を示す（非導電性の絶縁された終端または縁端部４１０を含む）。絶縁された終端４２０は、積層コア３４０が積層構造体３３０に接触する接点であり、したがって感知コイル３２０の測定精度を改善するための電気的絶縁をもたらす働きをする。その代わりに、またはそれに加えて、積層コア３４０と物理的に接触する積層構造体３３０の表面の一部分も、非導電性（絶縁）材料でコーティングされてよく、同材料から製作されてもよい。
【００３９】
図５は、コイル組立モジュール５００の一実施形態を電力線５１０に関連して示す透視図である。コイル組立モジュール５００に含まれ得るハウジング５２０は、電力コイル３１０、感知コイル３２０、および積層コア３４０を完全に囲んでよい。ハウジング５２０は、図２に関連して上記で説明されたようにＦＣＩ２００の追加の構成要素をさらに含んでよく、またはＦＣＩ２００の他の構成要素とインターフェースするように別のモジュール（図示せず）に取り付けられてもよい。ハウジング５２０は積層構造体３３０を部分的に囲むのみでよく、その結果、感知コイル３２０と電力コイル３１０の両方が電力線電流によって生成された磁界に十分に露出されるように、電力線５１０が配置される。ハウジング５２０は、感知コイル３２０および／または電力コイル３１０を物理的に固定し、および／またはその振動を防ぐように、部分的にまたは完全に注封材料で満たされてよい。
【００４０】
積層構造体３３０は少なくとも部分的に電流の方向に対して横向きの次元において電力線５１０を閉じ込めてよい。一実施形態では、積層構造体３３０は、図５に示されるように、固定端においてハウジングによって部分的に囲まれている実質的に「Ｕ」形の構造体でよく、電力線を受けるようにハウジングから突出する開放端を有する。任意であるが、感知コイル３２０の温度を正確に測定するために、温度センサ５３０を感知コイル３２０の近傍に配置してもよい。温度センサ５３０は、完全にハウジング５２０の内部に配置してもよく、または図５に示されるようにハウジング５２０の外部へ部分的に延在してもよい。
【００４１】
図６は蝶番でとめられた積層部材６１０を含む、コイル組立体６００の別の実施形態示す透視図である。コイル組立体６００が備え得るハウジング５２０は電力コイル３１０、感知コイル３２０、および積層コア３４０を完全に囲んでよい。積層構造体３３０は固定端においてハウジングによって部分的に囲まれている実質的に「Ｕ」形の構造体でよく、電力線を受けるようにハウジングから突出する開放端を有する。蝶番でとめられた積層部材６１０は、「Ｕ」形の構造体によって受け取られた後に電力線５１０を完全に閉じ込めるために、「Ｕ」形の積層構造体３３０の開放端を閉じ得るように、「Ｕ」形の積層構造体３３０の開放端のうちの１つに対して枢動可能に結合されてよい。
【００４２】
他の実施形態では、感知コイル３２０はハウジング５２０に囲まれるのでなく、蝶番でとめられた積層部材６１０のまわりに巻き付けられてよい。そのような構成（図６には示されていない）では、感知コイル３２０と電力コイル３１０は、コイル間の電気的相互作用および／または磁気的相互作用を低減するために電力線５１０の反対側に配置されてよい。
【００４３】
図７は、一実施形態によって電力線の内部の電流を監視する例示的処理を示す流れ図である。ＦＣＩ２２０は、最初に、電力線５１０を流れる電流によって生成された磁界を受け取る（ブロック７１０）。磁界は感知コイル３２０と電力コイル３１０の両方によって受け取られ得る。感知コイル３２０は、受け取った磁界によって誘導される測定電圧を生成する（ブロック７２０）。電力コイル３１０は、受け取った磁界によって誘導される供給電圧を生成する（ブロック７３０）。測定電圧の表示は、検知器／コントローラ２３５に供給される信号で表され得る。検知器／コントローラ２３５は、測定電圧に基づいて、電力線５１０を流れる電流の測定値を求め（ブロック７４０）、次いで、求められた電流の測定値の変化を識別する（ブロック７５０）。次いで、検知器／コントローラ２３５は識別された変化が障害状態を示しているかどうか判断する（ブロック７６０）。検知器／コントローラ２３５は、識別された変化が障害状態を示していると判断すると、次いで障害警報モジュール２５５に警報を供給する（ブロック７７０）。
【００４４】
例示的実装形態の前述の説明は、具体例および説明を提供するものであるが、網羅的であること、または本明細書で説明された実施形態を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。修正形態および変形形態が、上記の教示を考慮すると可能であり、または実施形態の実践から取得され得る。たとえば、図７に関して一連のブロックが説明されてきたが、他の実施形態ではブロックの順番は変更されてよい。さらに、独立したブロックは並行して遂行されてよい。
【００４５】
上記で説明された特定の特徴は、１つまたは複数の機能を遂行する「ロジック」または「ユニット」として実施されてよい。このロジックまたはユニットは、１つまたは複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路、もしくはフィールドプログラマブルゲートアレイなどのハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せを含み得る。
【００４６】
本発明が上記で詳細に説明されてきたが、本発明の精神から逸脱することなく本発明が変更され得ることが当業者には明白なはずであることが、明らかに理解される。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に対して、形態、設計、または構成の様々な変更がなされ得る。したがって、前述の説明は、限定ではなく例示であると考えられるべきであり、本発明の真の範囲は以下の特許請求の範囲で定義されるものである。
【００４７】
本明細書で用いられる「備える」および／または「備えている」という用語は、明示された特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、構成要素、もしくはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。さらに、（たとえば「例示的実施形態」、「例示的構成」などの）「例示的」という用語は、「一例として」という意味であり、「好ましい」、「最善の」などを意味するものではない。
【００４８】
本出願の説明において用いられるいかなる要素、動作、または命令も、本発明にとって決定的または不可欠なものと（そのように明記されていなければ）解釈されるべきではない。また、本明細書で用いられる「１つの（ａ）」という冠詞は、１つまたは複数の項目を含むように意図されている。さらに、「〜に基づいて」という慣用句は、別様に明記されていなければ、「少なくとも部分的に〜に基づいて」という意味が意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図７】
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【図３】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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