JP2000171492A - 自己給電型電力線センサ - Google Patents
自己給電型電力線センサInfo
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- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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- Y04S10/30—State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非侵入的な手法で交流電力線の内部及び周囲
の状態を監視する自己給電型電力線センサを提供する。 【解決手段】 交流電力線12の近傍に配置され、交流
電力線12の内部又は周囲の状態を監視する手段(セン
サ51,52,53,54)と、交流電力線12の近傍
に配置され、監視する手段(センサ51,52,53,
54)に接続され、監視した状態を表す信号を受信する
手段であって、受信した信号をある時間周期で平均化し
て公称の状態レベルを決定する手段(マイクロコントロ
ーラ48)と、交流電力線12の近傍に配置され、前記
受信する手段に応答し、前記受信した信号の前記公称の
レベルからの変化量を検出する手段(マイクロコントロ
ーラ48)とからなることを特徴としている。
の状態を監視する自己給電型電力線センサを提供する。 【解決手段】 交流電力線12の近傍に配置され、交流
電力線12の内部又は周囲の状態を監視する手段(セン
サ51,52,53,54)と、交流電力線12の近傍
に配置され、監視する手段(センサ51,52,53,
54)に接続され、監視した状態を表す信号を受信する
手段であって、受信した信号をある時間周期で平均化し
て公称の状態レベルを決定する手段(マイクロコントロ
ーラ48)と、交流電力線12の近傍に配置され、前記
受信する手段に応答し、前記受信した信号の前記公称の
レベルからの変化量を検出する手段(マイクロコントロ
ーラ48)とからなることを特徴としている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力線の内部
及び周囲の状態を非侵入的に監視する自己給電型電力線
センサに関する。さらに、本発明は、上記交流電力線か
ら電力を得るとともに、上記交流電力線を介する信号の
送信及び受信を可能としたセンサに関する。
及び周囲の状態を非侵入的に監視する自己給電型電力線
センサに関する。さらに、本発明は、上記交流電力線か
ら電力を得るとともに、上記交流電力線を介する信号の
送信及び受信を可能としたセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】高架及び地下、及び第1次及び第2次利
用において、不完全な設備及び交流電力線の過負荷によ
り生じ、潜在的に多数の顧客に対するサービスの停止を
もたらす供給停止を予測するために、交流電力線を監視
するのは電気事業会社にとって有益である。供給停止及
び大多数の顧客へのサービスの停止の可能性は、電力使
用が最大であり、連続した電力供給が最も不確実である
ピーク期間において増加する。設備の不完全性や電力線
の過負荷によって生じた供給停止を回復するには多額の
費用を要し、停止したサービスに対する金銭の損害や評
判の低下の影響の観点から電気事業会社にとって損失が
大きく、事業会社の従業員にとっても危険となりうる。
用において、不完全な設備及び交流電力線の過負荷によ
り生じ、潜在的に多数の顧客に対するサービスの停止を
もたらす供給停止を予測するために、交流電力線を監視
するのは電気事業会社にとって有益である。供給停止及
び大多数の顧客へのサービスの停止の可能性は、電力使
用が最大であり、連続した電力供給が最も不確実である
ピーク期間において増加する。設備の不完全性や電力線
の過負荷によって生じた供給停止を回復するには多額の
費用を要し、停止したサービスに対する金銭の損害や評
判の低下の影響の観点から電気事業会社にとって損失が
大きく、事業会社の従業員にとっても危険となりうる。
【0003】電力線が地下にある場合、電力線の不完全
性や過負荷の結果としての予測不可能な供給停止の影響
は悪化する。損傷した地下の電力線の取り替えを行うた
めにはより多くの人員及び時間を要し、必要な大部分の
作業は、窮屈であり、しばしば濡れた状態であり、いつ
も理想的な状態ではない状態で行われるという事実に基
づいて安全に対する予防手段を増す必要がある。結果と
して、そのような損傷した地下の電力線の修理はさらに
多くのコストを必要とし、時間を消費し、危険である。
性や過負荷の結果としての予測不可能な供給停止の影響
は悪化する。損傷した地下の電力線の取り替えを行うた
めにはより多くの人員及び時間を要し、必要な大部分の
作業は、窮屈であり、しばしば濡れた状態であり、いつ
も理想的な状態ではない状態で行われるという事実に基
づいて安全に対する予防手段を増す必要がある。結果と
して、そのような損傷した地下の電力線の修理はさらに
多くのコストを必要とし、時間を消費し、危険である。
【0004】このように、電力、電圧、及び電流のよう
な電気的状態を監視する交流電力線センサは、不完全性
や電力線の過負荷によって生ずる予測不可能な供給停止
の可能性を良く予測するために交流電力線を監視するこ
とにおいて電気事業会社にとって非常に有益である。電
力事業会社が電力線の状態を監視できれば、過負荷や不
完全性の結果として電気を切ることになりそうな電力線
の保守や取り替えをさらに行うことができ、それによっ
て予測していない供給停止の回数が少なくなる。そのよ
うな設備の取り替え及び保守を行うことにより、事業会
社は最終顧客への供給停止時間を極めて短くすることが
できる。また、損傷したケーブルの取り替えや修繕に関
する費用が安くなる。通常の予定の保守や取り替えに比
べて、損傷したケーブルの取り替えや修繕に対する費用
は、残業費が含まれるので極めて高くなる。
な電気的状態を監視する交流電力線センサは、不完全性
や電力線の過負荷によって生ずる予測不可能な供給停止
の可能性を良く予測するために交流電力線を監視するこ
とにおいて電気事業会社にとって非常に有益である。電
力事業会社が電力線の状態を監視できれば、過負荷や不
完全性の結果として電気を切ることになりそうな電力線
の保守や取り替えをさらに行うことができ、それによっ
て予測していない供給停止の回数が少なくなる。そのよ
うな設備の取り替え及び保守を行うことにより、事業会
社は最終顧客への供給停止時間を極めて短くすることが
できる。また、損傷したケーブルの取り替えや修繕に関
する費用が安くなる。通常の予定の保守や取り替えに比
べて、損傷したケーブルの取り替えや修繕に対する費用
は、残業費が含まれるので極めて高くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
商用の電力線センサは、一般的に、監視を行う電力回路
に対して侵入する電気的な接続を必要とする。この種の
取り付けは、事業会社にとって高価であり、取付者に対
して潜在的に危険であり、最終利用者に対するサービス
の中断が生じる。これらの制限によって、電力線センサ
は電気事業産業には広く利用されていなかった。
商用の電力線センサは、一般的に、監視を行う電力回路
に対して侵入する電気的な接続を必要とする。この種の
取り付けは、事業会社にとって高価であり、取付者に対
して潜在的に危険であり、最終利用者に対するサービス
の中断が生じる。これらの制限によって、電力線センサ
は電気事業産業には広く利用されていなかった。
【0006】従って、本発明は、非侵入的な手法で交流
電力線の内部及び周囲の状態を監視する自己給電型電力
線センサを提供することを1つの目的とする。
電力線の内部及び周囲の状態を監視する自己給電型電力
線センサを提供することを1つの目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の自己給電型電力線センサは、交流電力線
(12)の近傍に配置され、当該交流電力線(12)の
内部又は周囲の状態を監視する手段(51,52,5
3,54)と、交流電力線(12)の近傍に配置され、
前記監視する手段(51,52,53,54)に接続さ
れ、監視した状態を表す信号を受信する手段であって、
受信した信号をある時間周期で平均化して公称の状態レ
ベルを決定する手段(48)と、交流電力線(12)の
近傍に配置され、前記受信する手段に応答し、前記受信
した信号の前記公称のレベルからの変化量を検出する手
段(48)とからなることを特徴としている。
に、本発明の自己給電型電力線センサは、交流電力線
(12)の近傍に配置され、当該交流電力線(12)の
内部又は周囲の状態を監視する手段(51,52,5
3,54)と、交流電力線(12)の近傍に配置され、
前記監視する手段(51,52,53,54)に接続さ
れ、監視した状態を表す信号を受信する手段であって、
受信した信号をある時間周期で平均化して公称の状態レ
ベルを決定する手段(48)と、交流電力線(12)の
近傍に配置され、前記受信する手段に応答し、前記受信
した信号の前記公称のレベルからの変化量を検出する手
段(48)とからなることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】他の目的、特徴、及び利益は、以
降の好ましい実施形態及び以下の添付した図面の記載か
ら、当業者に思い出されるであろう。図1に示されたよ
うに、単一巻自己給電型電力線センサ10は交流電力線
12の周囲に配置されている。電力線12は導電撚り線
(又は単一の心線)14及び絶縁ゴム層16を含む。図
示されている上記交流電力線12は一般的には地下の第
2次電力分配利用に用いられる種類のケーブルである。
しかしながら、これは本発明の必要とする限定ではな
く、本発明の電力線としては高架の第2次電圧利用や高
架及び地下の第1次電圧利用に用いられる絶縁された又
は絶縁されていないケーブルを利用することができる。
降の好ましい実施形態及び以下の添付した図面の記載か
ら、当業者に思い出されるであろう。図1に示されたよ
うに、単一巻自己給電型電力線センサ10は交流電力線
12の周囲に配置されている。電力線12は導電撚り線
(又は単一の心線)14及び絶縁ゴム層16を含む。図
示されている上記交流電力線12は一般的には地下の第
2次電力分配利用に用いられる種類のケーブルである。
しかしながら、これは本発明の必要とする限定ではな
く、本発明の電力線としては高架の第2次電圧利用や高
架及び地下の第1次電圧利用に用いられる絶縁された又
は絶縁されていないケーブルを利用することができる。
【0009】センサ10のコア層18は、高透過性の強
磁性体材料又は電気モータの薄板や変成器の薄板に対し
て用いられる一般的な種類の鋼鉄である。コア層18は
完全に非侵入的な手法で交流電力線12の絶縁ゴム層1
6の周囲に単一巻の形状に巻かれる。コア層18は電力
線12の周囲に巻き付けられるので、種々のサイズの電
力線に調節することができる。上記コア層18は一般的
には長さが6インチ、幅が4インチ、及び厚さが0.0
25インチである。しかしながら、これらの寸法は、異
なったサイズの電力線や異なる用途に対しては変化す
る。複数のワインディング(winding)20はコア層1
8の周囲に巻き付けられ、交流電力線の方向に対して実
質的に平行に配置される。複数のワインディング20
は、28ゲージマグネットワイヤ(28 gauge magnet wi
re)等のワイヤをコア層18の周囲に1回巻き付けるこ
とによって形成される。
磁性体材料又は電気モータの薄板や変成器の薄板に対し
て用いられる一般的な種類の鋼鉄である。コア層18は
完全に非侵入的な手法で交流電力線12の絶縁ゴム層1
6の周囲に単一巻の形状に巻かれる。コア層18は電力
線12の周囲に巻き付けられるので、種々のサイズの電
力線に調節することができる。上記コア層18は一般的
には長さが6インチ、幅が4インチ、及び厚さが0.0
25インチである。しかしながら、これらの寸法は、異
なったサイズの電力線や異なる用途に対しては変化す
る。複数のワインディング(winding)20はコア層1
8の周囲に巻き付けられ、交流電力線の方向に対して実
質的に平行に配置される。複数のワインディング20
は、28ゲージマグネットワイヤ(28 gauge magnet wi
re)等のワイヤをコア層18の周囲に1回巻き付けるこ
とによって形成される。
【0010】電力線12中の交流電力は、非侵入的な変
成器の動作によってワインディング20中に電流を誘導
する。交流電力線にエネルギーが与えられたときにワイ
ンディング20に所望の電流が誘導されるように適切な
巻き付けの比が選択される。ワインディング20の巻数
は、コア層18が飽和レベルと等しい又はより小さい誘
導電束密度を含む点までのワインディング20に誘導さ
れる電流と電力線12の電流との比によって決定され
る。上記ワインディング20はワインディング中の電流
の誘導が最も効率的に行われるよう交流信号線12の方
向に実質的に平行に配置される。しかしながら、ワイン
ディング20及びコア層18によって形成される変成器
の効率は根本的関心事ではなく、体積、重量、及びコス
トを低下させることによって犠牲にされる。ワインディ
ング20及びコア層18によって形成される上記変成器
は、複数のセンサ及び電力線12を介した通信のために
十分な電力を供給するサイズのみが必要である。
成器の動作によってワインディング20中に電流を誘導
する。交流電力線にエネルギーが与えられたときにワイ
ンディング20に所望の電流が誘導されるように適切な
巻き付けの比が選択される。ワインディング20の巻数
は、コア層18が飽和レベルと等しい又はより小さい誘
導電束密度を含む点までのワインディング20に誘導さ
れる電流と電力線12の電流との比によって決定され
る。上記ワインディング20はワインディング中の電流
の誘導が最も効率的に行われるよう交流信号線12の方
向に実質的に平行に配置される。しかしながら、ワイン
ディング20及びコア層18によって形成される変成器
の効率は根本的関心事ではなく、体積、重量、及びコス
トを低下させることによって犠牲にされる。ワインディ
ング20及びコア層18によって形成される上記変成器
は、複数のセンサ及び電力線12を介した通信のために
十分な電力を供給するサイズのみが必要である。
【0011】電気構成要素22は、電圧、電流、又は、
例えば、温度、圧力、放射、湿度等の本質的な多くの物
理現象を監視する複数のセンサ、非接触の変成器の動作
によって電力線12中の交流電力からエネルギーが与え
られるワインディングによって電力が供給される電力供
給器、マイクロコンピュータ、及び以下においてさらに
詳細に説明する種々の他の構成要素を含む。これらの構
成要素22はフレキシブル印刷回路基板(図示省略)に
添付される。フレキシブル印刷回路基板はワインディン
グ20の表面に配置され、ワインディング20から電気
構成要素22への別々のワイヤ線(図示省略)によって
ワインディング20との電気的接続が確立される。ある
種類センサのようなある電気構成要素22は印刷回路基
板に添付されないが、むしろそれらはワインディング2
0に直接又は所望の現象を監視するためにより有利な他
の位置へ配置される。図1に一般的に示され、簡単に説
明されたこれらの電気構成要素22については、以下で
さらに詳細に説明する。
例えば、温度、圧力、放射、湿度等の本質的な多くの物
理現象を監視する複数のセンサ、非接触の変成器の動作
によって電力線12中の交流電力からエネルギーが与え
られるワインディングによって電力が供給される電力供
給器、マイクロコンピュータ、及び以下においてさらに
詳細に説明する種々の他の構成要素を含む。これらの構
成要素22はフレキシブル印刷回路基板(図示省略)に
添付される。フレキシブル印刷回路基板はワインディン
グ20の表面に配置され、ワインディング20から電気
構成要素22への別々のワイヤ線(図示省略)によって
ワインディング20との電気的接続が確立される。ある
種類センサのようなある電気構成要素22は印刷回路基
板に添付されないが、むしろそれらはワインディング2
0に直接又は所望の現象を監視するためにより有利な他
の位置へ配置される。図1に一般的に示され、簡単に説
明されたこれらの電気構成要素22については、以下で
さらに詳細に説明する。
【0012】ワインディング20上に設けられ、電気構
成要素22をカバーするのは保護カバー24である。電
気的絶縁性を有するこの保護カバー24は、一般的には
ゴムによって形成され、粘着性を有する自己硬化テープ
(self valcanizing tape)、又は他のある適切な手段
によってワインディング20に添付される。取り外しが
可能な保持ひも26によって、電力線センサ10は交流
電力線12の周囲に確実に配置される。フレキシブル印
刷回路基板上に配置される電気構成要素及びフレキシブ
ル印刷回路基板から離れて配置される電気構成要素はワ
インディング20に固定されないので、保護カバーはワ
インディング20との間に電気構成要素22を効果的に
挟む。しかしながら、上記離れて配置される電気構成要
素は、製作及び取扱いを容易にするため適当なフレキシ
ブル基板に固定されてもよい。
成要素22をカバーするのは保護カバー24である。電
気的絶縁性を有するこの保護カバー24は、一般的には
ゴムによって形成され、粘着性を有する自己硬化テープ
(self valcanizing tape)、又は他のある適切な手段
によってワインディング20に添付される。取り外しが
可能な保持ひも26によって、電力線センサ10は交流
電力線12の周囲に確実に配置される。フレキシブル印
刷回路基板上に配置される電気構成要素及びフレキシブ
ル印刷回路基板から離れて配置される電気構成要素はワ
インディング20に固定されないので、保護カバーはワ
インディング20との間に電気構成要素22を効果的に
挟む。しかしながら、上記離れて配置される電気構成要
素は、製作及び取扱いを容易にするため適当なフレキシ
ブル基板に固定されてもよい。
【0013】電力線センサ10は交流電力線12(この
電力線はサイズが変わっても良い)の周囲に単に巻かれ
ることによって容易に取り付けられ、保持ひも26の手
段によってそこへ添付される。さらに、電力線センサ1
0は取り付けの際に最終顧客へのサービスを中断するこ
とを必要としなく、且つ安全である。非接触の変成器の
動作によって、非侵入的な手法で動作し、電力線、電気
的接地、中性線、又は他のいかなる電源との直接的な電
気的な接続を必要としない。
電力線はサイズが変わっても良い)の周囲に単に巻かれ
ることによって容易に取り付けられ、保持ひも26の手
段によってそこへ添付される。さらに、電力線センサ1
0は取り付けの際に最終顧客へのサービスを中断するこ
とを必要としなく、且つ安全である。非接触の変成器の
動作によって、非侵入的な手法で動作し、電力線、電気
的接地、中性線、又は他のいかなる電源との直接的な電
気的な接続を必要としない。
【0014】図2中の螺旋状に巻かれた自己給電型電力
線センサは、図1の自己給電型の実施形態を変形したも
のである。この実施形態においては、コア層18aは交
流電力線12の絶縁ゴム層16の回りに螺旋状に巻かれ
て示されている。コア層18aは一般的には図1のコア
層18(0.025インチ)と厚さが同一である。しか
しながら、その長さは約40インチであり、その幅は約
0.5インチである。これらの寸法は、異なったサイズ
の電力線及び異なる用途に対して調節するために変わ
る。上記コア層18aは上記交流電力線12に数回螺旋
状に巻き付けられる。
線センサは、図1の自己給電型の実施形態を変形したも
のである。この実施形態においては、コア層18aは交
流電力線12の絶縁ゴム層16の回りに螺旋状に巻かれ
て示されている。コア層18aは一般的には図1のコア
層18(0.025インチ)と厚さが同一である。しか
しながら、その長さは約40インチであり、その幅は約
0.5インチである。これらの寸法は、異なったサイズ
の電力線及び異なる用途に対して調節するために変わ
る。上記コア層18aは上記交流電力線12に数回螺旋
状に巻き付けられる。
【0015】複数のワインディング20はワインディン
グ層を形成するためにコア層18aの周囲に配置され、
これらのワインディングは非接触の変成器の動作によっ
て交流電力線12からエネルギーが供給される。電気構
成要素22は同様にワインディング20上(フレキシブ
ル印刷回路基板は図示省略)に配置され、電気構成要素
22をカバーする保護カバー24aは粘着性を有する自
己硬化テープ(self valcanizing tape)、又は他のあ
る適切な手段によってワインディング20上に配置され
る。
グ層を形成するためにコア層18aの周囲に配置され、
これらのワインディングは非接触の変成器の動作によっ
て交流電力線12からエネルギーが供給される。電気構
成要素22は同様にワインディング20上(フレキシブ
ル印刷回路基板は図示省略)に配置され、電気構成要素
22をカバーする保護カバー24aは粘着性を有する自
己硬化テープ(self valcanizing tape)、又は他のあ
る適切な手段によってワインディング20上に配置され
る。
【0016】図3に示されたように、自己給電型電力線
センサ30は、単相又は多相電力線である交流電力線1
2と非接触の変成器の動作による変成器ワインディング
20によって電気的に接続される。上記変成器ワインデ
ィング20は線41,42の手段によって電力供給器4
4と接続される。電力供給器44は線45,46を介し
てマイクロコントローラ48へ5Vの直流を供給する交
流−直流レギュレータ集積回路である。マイクロコント
ローラ48はディジタルアナログ変換器を備える8ビッ
トの埋め込みコントローラである。マイクロコントロー
ラ48に接続されたセンサ50〜56の何れもは、必要
である場合には電力供給器44によって電力が供給され
る。しかしながら、図3中のセンサ55は電力供給器4
4によって電力が供給される唯一のセンサである。これ
らのセンサは電力線12の内部又は周囲の監視した特定
の状態を表すアナログ又はディジタル信号をマイクロコ
ントローラ48へ供給する。電圧センサ50は変成器ワ
インディング20からの線41,42と接続されたリー
ド線59,60を含み、交流信号線の電圧を表す信号を
マイクロコントローラ48へ直接入力する。
センサ30は、単相又は多相電力線である交流電力線1
2と非接触の変成器の動作による変成器ワインディング
20によって電気的に接続される。上記変成器ワインデ
ィング20は線41,42の手段によって電力供給器4
4と接続される。電力供給器44は線45,46を介し
てマイクロコントローラ48へ5Vの直流を供給する交
流−直流レギュレータ集積回路である。マイクロコント
ローラ48はディジタルアナログ変換器を備える8ビッ
トの埋め込みコントローラである。マイクロコントロー
ラ48に接続されたセンサ50〜56の何れもは、必要
である場合には電力供給器44によって電力が供給され
る。しかしながら、図3中のセンサ55は電力供給器4
4によって電力が供給される唯一のセンサである。これ
らのセンサは電力線12の内部又は周囲の監視した特定
の状態を表すアナログ又はディジタル信号をマイクロコ
ントローラ48へ供給する。電圧センサ50は変成器ワ
インディング20からの線41,42と接続されたリー
ド線59,60を含み、交流信号線の電圧を表す信号を
マイクロコントローラ48へ直接入力する。
【0017】このセンサ50は参照電圧がないので、読
み込んだ絶対電圧値を供給しないが、ある瞬間の非参照
電圧レベルを示す信号をマイクロコントローラへ供給す
る。公称電圧レベルは電圧センサ50によって供給され
るある瞬間の電圧レベルをある時間間隔にわたって監視
することにより決定され、公称電圧レベルからの変動
は、上記公称レベルが得られた後に電圧センサ50から
のある瞬間の入力から求まる。この手順は図4を留意し
て詳細に述べる。
み込んだ絶対電圧値を供給しないが、ある瞬間の非参照
電圧レベルを示す信号をマイクロコントローラへ供給す
る。公称電圧レベルは電圧センサ50によって供給され
るある瞬間の電圧レベルをある時間間隔にわたって監視
することにより決定され、公称電圧レベルからの変動
は、上記公称レベルが得られた後に電圧センサ50から
のある瞬間の入力から求まる。この手順は図4を留意し
て詳細に述べる。
【0018】センサ51,52は回路基板領域58の外
側であって保護カバー24の内側に配置される。このよ
うにして、これらのセンサは物理的に変成器ワインディ
ング20の表面に配置される。センサ53,54は回路
基板58上に配置され、センサ55,56は保護カバー
24の外側に配置され、保護カバー24の表面又は保護
カバー24から離れた位置に配置される。これらのセン
サは、例えば、電流、温度、圧力、ガス、湿度、放射、
又は光(可視又は赤外)を監視することができる。つま
り、ほとんど全ての物理現象を監視するセンサを用いる
ことができる。温度センサ又は放射センサのようなある
センサは、センサ53,54が取り付けられて示されて
いるように、直接回路基板58上に取り付けられる。セ
ンサ51,52のような他のセンサは、ホール効果電流
センサのように、印刷回路基板から離れて一層効果的に
動作する。センサ55,56として図示されたように、
ガスや光センサは、例えば、保護カバー24の外側での
み動作する。
側であって保護カバー24の内側に配置される。このよ
うにして、これらのセンサは物理的に変成器ワインディ
ング20の表面に配置される。センサ53,54は回路
基板58上に配置され、センサ55,56は保護カバー
24の外側に配置され、保護カバー24の表面又は保護
カバー24から離れた位置に配置される。これらのセン
サは、例えば、電流、温度、圧力、ガス、湿度、放射、
又は光(可視又は赤外)を監視することができる。つま
り、ほとんど全ての物理現象を監視するセンサを用いる
ことができる。温度センサ又は放射センサのようなある
センサは、センサ53,54が取り付けられて示されて
いるように、直接回路基板58上に取り付けられる。セ
ンサ51,52のような他のセンサは、ホール効果電流
センサのように、印刷回路基板から離れて一層効果的に
動作する。センサ55,56として図示されたように、
ガスや光センサは、例えば、保護カバー24の外側での
み動作する。
【0019】センサ50〜56は、交流電力線12の内
部及び周囲の種々の状態を連続的に監視し、これらの監
視された状態を表すアナログ信号やディジタル信号をマ
イクロコントローラ48へ供給する。複数のセンサによ
って供給された上記信号は、必要に応じてマイクロコン
トローラ48によってディジタル信号に変換される。マ
イクロコントローラ48は通信コードを生成し、この通
信コードは線61,62を介し、ハイパスフィルタ6
3,64を通過して変成器20に接続された線41,4
2へ送出される。
部及び周囲の種々の状態を連続的に監視し、これらの監
視された状態を表すアナログ信号やディジタル信号をマ
イクロコントローラ48へ供給する。複数のセンサによ
って供給された上記信号は、必要に応じてマイクロコン
トローラ48によってディジタル信号に変換される。マ
イクロコントローラ48は通信コードを生成し、この通
信コードは線61,62を介し、ハイパスフィルタ6
3,64を通過して変成器20に接続された線41,4
2へ送出される。
【0020】ハイパスフィルタ63,64は高周波通信
コードを通過させる。この高周波通信コードは非接触の
変成器の動作によって交流電力線12と結合された変成
器ワインディング20を通過し、交流電力線12に送信
され、観測した状態を表す情報を提供するものである。
マイクロコントローラ48から送信されたデータは、特
定の自己給電型電力線センサ40を識別する1つの識別
コード及び特定のセンサ50〜56各々を識別する1つ
の識別コードを含み、電力線センサ40によって送ら
れ、送信されたデータの種類が示される。つまり、上記
送信は、どこからその送信がされたを示す情報(本発明
による多くの自己給電型電力線センサは電気事業会社の
配電システムの至る所の様々な位置に配されて利用され
る)、及び送信されたデータの種類に関する情報;即
ち、そのデータは電圧、電流、温度、放射等のどのデー
タであるか、を含む。識別コード及び興味のある上記デ
ータの送信は、特定の閾値が監視された時、又は所望の
特別のアルゴリズムに従った規則的な基準、時間的な基
準に基づいて生ずる。
コードを通過させる。この高周波通信コードは非接触の
変成器の動作によって交流電力線12と結合された変成
器ワインディング20を通過し、交流電力線12に送信
され、観測した状態を表す情報を提供するものである。
マイクロコントローラ48から送信されたデータは、特
定の自己給電型電力線センサ40を識別する1つの識別
コード及び特定のセンサ50〜56各々を識別する1つ
の識別コードを含み、電力線センサ40によって送ら
れ、送信されたデータの種類が示される。つまり、上記
送信は、どこからその送信がされたを示す情報(本発明
による多くの自己給電型電力線センサは電気事業会社の
配電システムの至る所の様々な位置に配されて利用され
る)、及び送信されたデータの種類に関する情報;即
ち、そのデータは電圧、電流、温度、放射等のどのデー
タであるか、を含む。識別コード及び興味のある上記デ
ータの送信は、特定の閾値が監視された時、又は所望の
特別のアルゴリズムに従った規則的な基準、時間的な基
準に基づいて生ずる。
【0021】通信コードは選択された形式的な通信シス
テムの詳細又はプロトコルに従う。このプロトコルはス
イス国のジュネーブのISO(International Organiza
tionfor Standardization)によって発展された通信の
ためのOSI(Open SystemInterconnect)参照モデル
に基づく。電力線通信に適切な他の異なった通信コード
も用いることができる。自己給電型電力線センサ40か
ら送信されたデータは、遠隔基地局68によって受信さ
れる。基地局68は、変成器ワインディング69を含
み、変成器ワインディング69は非接触の変成器の動作
によって、送信されたデータをハイパスフィルタ69,
70に結合させ、ハイパスフィルタ69,70は送信さ
れた高周波周波数データをマイクロコントローラインタ
ーフェイス74へ通信させる。基地局68において受信
された送信情報は、非接触の変成器の動作による結合を
必要としない。他の異なる結合手段が利用できる。送信
データはコンピュータ76へ送られ、センサ情報が評価
される。
テムの詳細又はプロトコルに従う。このプロトコルはス
イス国のジュネーブのISO(International Organiza
tionfor Standardization)によって発展された通信の
ためのOSI(Open SystemInterconnect)参照モデル
に基づく。電力線通信に適切な他の異なった通信コード
も用いることができる。自己給電型電力線センサ40か
ら送信されたデータは、遠隔基地局68によって受信さ
れる。基地局68は、変成器ワインディング69を含
み、変成器ワインディング69は非接触の変成器の動作
によって、送信されたデータをハイパスフィルタ69,
70に結合させ、ハイパスフィルタ69,70は送信さ
れた高周波周波数データをマイクロコントローラインタ
ーフェイス74へ通信させる。基地局68において受信
された送信情報は、非接触の変成器の動作による結合を
必要としない。他の異なる結合手段が利用できる。送信
データはコンピュータ76へ送られ、センサ情報が評価
される。
【0022】また、基地局68は、そのようなデータの
受信ができる自己給電型電力線センサ40へデータを送
信することができる。ここで、例えば、基地局68は、
自己給電型電力線センサ40、及び電力線センサからの
送信を受動的に待つ代わりにセンサ情報を必要に応じて
要求するシステムの複数の電力線センサを登録すること
ができる。さらに、電力線センサは基地局68から再プ
ログラムされる。基地局68は、ワインディング69を
通して交流電力線12へ非接触の変成器の動作によって
基地局68からの送信信号を結合するハイパスフィルタ
71,72を含む。これらの、送信信号はワインディン
グ20を通して非接触の変成器の動作により交流電力線
12から電力線センサ40へ結合される。ワインディン
グ20からのリード線41,42はハイパスフィルタ6
5,66へ接続され、ハイパスフィルタ65,66は送
信信号を線77,78を介してマイクロコントローラ4
8へ通過させる。
受信ができる自己給電型電力線センサ40へデータを送
信することができる。ここで、例えば、基地局68は、
自己給電型電力線センサ40、及び電力線センサからの
送信を受動的に待つ代わりにセンサ情報を必要に応じて
要求するシステムの複数の電力線センサを登録すること
ができる。さらに、電力線センサは基地局68から再プ
ログラムされる。基地局68は、ワインディング69を
通して交流電力線12へ非接触の変成器の動作によって
基地局68からの送信信号を結合するハイパスフィルタ
71,72を含む。これらの、送信信号はワインディン
グ20を通して非接触の変成器の動作により交流電力線
12から電力線センサ40へ結合される。ワインディン
グ20からのリード線41,42はハイパスフィルタ6
5,66へ接続され、ハイパスフィルタ65,66は送
信信号を線77,78を介してマイクロコントローラ4
8へ通過させる。
【0023】マイクロコントローラ48はセンサ50〜
56からの検出状態をアナログ−ディジタル変換し、以
前に監視された状態が貯蔵されたメモリ位置を操作して
更新し、動作時間平均等を決定するような数値操作を行
い、同期目的のための時間の記録を行い、自己給電型電
力線センサ40と基地局66との間の通信を制御する。
マイクロコントローラ48は特定の監視した状態、つま
り、実際の温度又は放射の読み込みの瞬間値を基地局6
8へ供給する。しかしながら、監視した特定の状態が公
称レベルから変化したことを示す信号、そのような変化
した量を示す信号も基地局68へ供給される。上記で簡
単に説明したように、実際の電圧値を決定するために、
監視された電圧と比較する参照レベルがないために、交
流電力線の電圧監視に関してこのような種のデータが必
要とされる。このように、監視された電圧と公称レベル
との比較が必ず行われ、公称レベルからの監視電圧の変
化が決定され、基地局68に送信される。この過程は全
ての種類のセンサで実行される必要はないが(多くのセ
ンサは出力として、監視された状態の絶対値を供給す
る)、実際の監視値を供給するよりもむしろ、監視され
た状態の公称レベルからの変化を供給した方が有用であ
る。これは、多くの例では、監視された状態はそれらの
実際の値に対して監視されたのではなく、むしろある公
称レベルからの変化に対して監視されたのであるからで
ある。
56からの検出状態をアナログ−ディジタル変換し、以
前に監視された状態が貯蔵されたメモリ位置を操作して
更新し、動作時間平均等を決定するような数値操作を行
い、同期目的のための時間の記録を行い、自己給電型電
力線センサ40と基地局66との間の通信を制御する。
マイクロコントローラ48は特定の監視した状態、つま
り、実際の温度又は放射の読み込みの瞬間値を基地局6
8へ供給する。しかしながら、監視した特定の状態が公
称レベルから変化したことを示す信号、そのような変化
した量を示す信号も基地局68へ供給される。上記で簡
単に説明したように、実際の電圧値を決定するために、
監視された電圧と比較する参照レベルがないために、交
流電力線の電圧監視に関してこのような種のデータが必
要とされる。このように、監視された電圧と公称レベル
との比較が必ず行われ、公称レベルからの監視電圧の変
化が決定され、基地局68に送信される。この過程は全
ての種類のセンサで実行される必要はないが(多くのセ
ンサは出力として、監視された状態の絶対値を供給す
る)、実際の監視値を供給するよりもむしろ、監視され
た状態の公称レベルからの変化を供給した方が有用であ
る。これは、多くの例では、監視された状態はそれらの
実際の値に対して監視されたのではなく、むしろある公
称レベルからの変化に対して監視されたのであるからで
ある。
【0024】図3のマイクロコントローラ48は、監視
した状態の公称レベルからの変化を検出し、送信するた
めに図4のフローチャート80に従って動作する。ステ
ップ82では、自己給電型電力線センサが取り付けら
れ、ステップ84において1つの状態又は複数の状態
(例えば、電圧、電流、温度、放射等)が継続して即座
に得られる。ステップ86では、自己給電型電力線セン
サが監視している交流電力線の状態に対する公称レベル
を決定するために、時間tに亘る監視状態の瞬時値の時
間平均が導かれる。この時点において、公称レベルが決
定され、初期の較正が完了する。この較正プロセスは、
正確な公称レベルの読み込みを得るために数秒から数週
又は1ヶ月以上のどの時点でも行われる。初期の校正プ
ロセスが完了すると、ステップ88において、ステップ
84で得られた瞬時値が公称レベルと比較される。ステ
ップ86において最初の時間平均が決定された後、上記
時間平均が新たな瞬時センサデータから絶えず再計算さ
れる。ステップ90では瞬時値が公称レベルから変化し
た場合、及び変化があったことを示す信号である場合に
は、決定され、ステップ92において上記変化の程度が
遠隔基地局へ送信される。変化が検出されていようとな
かろうと、システムはステップ84へ戻り、別の瞬時値
が得られ、自己給電型電力線センサが交流電力線から取
り外されるまで、又は特定の状態において検出されてい
る変化の決定が必要とされなくなるまで上記プロセスが
継続される。
した状態の公称レベルからの変化を検出し、送信するた
めに図4のフローチャート80に従って動作する。ステ
ップ82では、自己給電型電力線センサが取り付けら
れ、ステップ84において1つの状態又は複数の状態
(例えば、電圧、電流、温度、放射等)が継続して即座
に得られる。ステップ86では、自己給電型電力線セン
サが監視している交流電力線の状態に対する公称レベル
を決定するために、時間tに亘る監視状態の瞬時値の時
間平均が導かれる。この時点において、公称レベルが決
定され、初期の較正が完了する。この較正プロセスは、
正確な公称レベルの読み込みを得るために数秒から数週
又は1ヶ月以上のどの時点でも行われる。初期の校正プ
ロセスが完了すると、ステップ88において、ステップ
84で得られた瞬時値が公称レベルと比較される。ステ
ップ86において最初の時間平均が決定された後、上記
時間平均が新たな瞬時センサデータから絶えず再計算さ
れる。ステップ90では瞬時値が公称レベルから変化し
た場合、及び変化があったことを示す信号である場合に
は、決定され、ステップ92において上記変化の程度が
遠隔基地局へ送信される。変化が検出されていようとな
かろうと、システムはステップ84へ戻り、別の瞬時値
が得られ、自己給電型電力線センサが交流電力線から取
り外されるまで、又は特定の状態において検出されてい
る変化の決定が必要とされなくなるまで上記プロセスが
継続される。
【0025】本発明の特定の特徴はいくつかの図面に示
され、他には示されていないが、これは利便性だけのた
めであり、各々の特徴は本発明に従って他の特徴の幾つ
か又は全てを組み合わせることができる。他の実施形態
は当業者が思いつくであろうし、以下の請求の範囲に含
まれる。
され、他には示されていないが、これは利便性だけのた
めであり、各々の特徴は本発明に従って他の特徴の幾つ
か又は全てを組み合わせることができる。他の実施形態
は当業者が思いつくであろうし、以下の請求の範囲に含
まれる。
【0026】以上説明した実施形態によれば、非侵入的
な手法で交流電力線の内部及び周囲の状態を監視する自
己給電型電力線センサを提供することができる。また、
非接触の変成器の動作により交流電力線から低電力を引
き込むことによって動力を得る自己給電型電力線センサ
を提供することができる。また、電力線自身を介して交
流電力線の内部及び周囲の監視した状態の送信を可能と
した自己給電型電力線センサを提供することができる。
また、交流電力線に接続された非接触の変成器の動作に
よって、交流電力線を介して遠隔基地局へ送信でき、且
つ遠隔基地局からの通信を受信できる自己給電型電力線
センサを提供することができる。また、最終顧客への電
力サービスの中断又は影響を与えることなしに、迅速
に、容易に、且つ安全に取り付けられる自己給電型電力
線センサを提供することができる。また、種々のサイズ
の電力線に取り付けることができる自己給電型電力線セ
ンサを提供することができる。また、体積が制限され、
間隙がきっちりしたケーブルに取り付けることができる
自己給電型電力線センサを提供することができる。ま
た、目立たずコンパクトであり、軽量の自己給電型電力
線センサを提供することができる。また、交流電力線に
よって機械的に支持される自己給電型電力線センサを提
供することができる。また、安価であり使い捨ての自己
給電型電力線センサを提供することができる。
な手法で交流電力線の内部及び周囲の状態を監視する自
己給電型電力線センサを提供することができる。また、
非接触の変成器の動作により交流電力線から低電力を引
き込むことによって動力を得る自己給電型電力線センサ
を提供することができる。また、電力線自身を介して交
流電力線の内部及び周囲の監視した状態の送信を可能と
した自己給電型電力線センサを提供することができる。
また、交流電力線に接続された非接触の変成器の動作に
よって、交流電力線を介して遠隔基地局へ送信でき、且
つ遠隔基地局からの通信を受信できる自己給電型電力線
センサを提供することができる。また、最終顧客への電
力サービスの中断又は影響を与えることなしに、迅速
に、容易に、且つ安全に取り付けられる自己給電型電力
線センサを提供することができる。また、種々のサイズ
の電力線に取り付けることができる自己給電型電力線セ
ンサを提供することができる。また、体積が制限され、
間隙がきっちりしたケーブルに取り付けることができる
自己給電型電力線センサを提供することができる。ま
た、目立たずコンパクトであり、軽量の自己給電型電力
線センサを提供することができる。また、交流電力線に
よって機械的に支持される自己給電型電力線センサを提
供することができる。また、安価であり使い捨ての自己
給電型電力線センサを提供することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非侵入的な手法で交流電力線の内部及び周囲の状態を監
視することができるという効果がある。
非侵入的な手法で交流電力線の内部及び周囲の状態を監
視することができるという効果がある。
【図1】 交流電力ケーブルの周囲に配置された本発明
による単一巻自己給電型電力線センサの3次元図であ
る。
による単一巻自己給電型電力線センサの3次元図であ
る。
【図2】 交流電力ケーブルの周囲に配置された本発明
による自己給電型電力線センサの変形の螺旋巻実施例の
3次元図である。
による自己給電型電力線センサの変形の螺旋巻実施例の
3次元図である。
【図3】 本発明による自己給電型電力線センサを示
し、交流電力線及び遠隔基地局との電気的接続を示すブ
ロック図である。
し、交流電力線及び遠隔基地局との電気的接続を示すブ
ロック図である。
【図4】 交流電力線の内部及び周囲の公称の状態から
の変化を決定するための、監視された交流電力線の内部
及び周囲の状態に対する時間ベースの公称レベルを構成
するために図3中のマイクロコントローラによって用い
られるソフトウェアのフローチャートである。
の変化を決定するための、監視された交流電力線の内部
及び周囲の状態に対する時間ベースの公称レベルを構成
するために図3中のマイクロコントローラによって用い
られるソフトウェアのフローチャートである。
【符号の説明】 12 交流電力線 51,52,53,54 センサ 48 マイクロコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモスィー・ジェイ・メイソン アメリカ合衆国・マサチューセッツ・ 01569・アクスブリッジ・メンドン・スト リート・240
Claims (1)
- 【請求項1】 交流電力線の近傍に配置され、当該交流
電力線の内部又は周囲の状態を監視する手段と、 交流電力線の近傍に配置され、前記監視する手段に接続
され、監視した状態を表す信号を受信する手段であっ
て、受信した信号をある時間周期で平均化して公称の状
態レベルを決定する手段と、 交流電力線の近傍に配置され、前記受信する手段に応答
し、前記受信した信号の前記公称のレベルからの変化量
を検出する手段とからなることを特徴とする自己給電型
電力線センサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US23270294A | 1994-04-25 | 1994-04-25 | |
US232.702 | 1994-04-25 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7527806A Division JP3071220B2 (ja) | 1994-04-25 | 1995-04-21 | 自己給電型電力線センサ |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000171492A true JP2000171492A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=22874200
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7527806A Expired - Fee Related JP3071220B2 (ja) | 1994-04-25 | 1995-04-21 | 自己給電型電力線センサ |
JP2000017652A Pending JP2000171492A (ja) | 1994-04-25 | 2000-01-26 | 自己給電型電力線センサ |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7527806A Expired - Fee Related JP3071220B2 (ja) | 1994-04-25 | 1995-04-21 | 自己給電型電力線センサ |
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---|---|
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JP (2) | JP3071220B2 (ja) |
KR (1) | KR100250515B1 (ja) |
AU (1) | AU684945B2 (ja) |
CA (1) | CA2188305C (ja) |
WO (1) | WO1995029553A1 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007121215A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Hioki Ee Corp | 測定装置 |
JP2009530723A (ja) * | 2006-03-16 | 2009-08-27 | パワー・モニターズ・インコーポレーテッド | 地下監視システム及び方法 |
US8773108B2 (en) | 2009-11-10 | 2014-07-08 | Power Monitors, Inc. | System, method, and apparatus for a safe powerline communications instrumentation front-end |
US8775109B2 (en) | 2010-07-29 | 2014-07-08 | Power Monitors, Inc. | Method and apparatus for a demand management monitoring system |
JP2015001519A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 株式会社アセット・ウィッツ | 電流計測装置 |
US9202383B2 (en) | 2008-03-04 | 2015-12-01 | Power Monitors, Inc. | Method and apparatus for a voice-prompted electrical hookup |
US9595825B2 (en) | 2007-01-09 | 2017-03-14 | Power Monitors, Inc. | Method and apparatus for smart circuit breaker |
US10060957B2 (en) | 2010-07-29 | 2018-08-28 | Power Monitors, Inc. | Method and apparatus for a cloud-based power quality monitor |
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