JP4869245B2 - 簡潔な光ファイバ・ファラデー効果センサの補償 - Google Patents
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Description
LEDベースの光源または白熱光源である光源を設けるステップと、
第1の光ファイバであり、前記光源から放射された光を案内する第1の光経路を設けるステップと、
第1の開放端および前記第1の開放端と反対側の第2の開放端を定めているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第1の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、前記第1の光ファイバを受け入れるように適合された開口をさらに有している第1のシーリング手段と、
前記第1の光ファイバを固定するための第1の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第1の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第1の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第1の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第1の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第2の偏光フィルタと、
前記第2の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第2の固定手段を受け入れるように適合されている第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズに受け入れられ、第2の光ファイバを固定するための第2の固定手段と、
第2の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第2の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第2の端部を密封するための第2のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第1および第2の端部へと固定されるように適合され、それぞれ前記第1および第2の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第1および第2の蓋と
を有しており、前記第1の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置を設けるステップと、
前記第2の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第2の光経路を設けるステップと、
前記第2の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段を設けるステップと、
前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段を設けるステップと、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムを設けるステップと、
第1の通信手段を設けるステップと
を有する方法に関する。
高電圧電流を伝える導電体を設けるステップと、
光源を設けるステップと、
前記光源が接続された第1の端部および反対側の第2の端部を定めており、前記光源の放射する光が進入する第1の光経路を設けるステップと、
第1の端部および反対側の第2の端部を定めており、該第1の端部が前記第1の光経路の前記第2の端部に接続されており、前記第1の光経路からの前記光を受信するファラデー電流測定装置を設けるステップと、
第1の端部および反対側の第2の端部を定めており、該第1の端部が前記ファラデー電流測定装置の前記第2の端部に接続されている第2の光経路を設けるステップと、
前記第2の光経路の前記第2の端部に接続され、前記光を電気信号に変換するための光検出手段を設けるステップと、
前記導電体中の電流の測定を実行する電流測定システムを設けるステップと、
前記導電体中の前記電流の前記測定を実行し、前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって較正定数を計算し、前記電流測定システムを取り除くステップと
を含んでいる方法に関する。
前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって、前記電気信号のACおよびDC成分を測定することによって前記較正定数を周期的または非周期的に再計算するステップをさらに含んでいて、システムの測定精度を大幅に向上させる。
最初に前記光信号のDC成分を割り出し、次いで前記光信号のDC成分を周期的に割り出すステップと、
測定したAC成分を前記最初に割り出されたDC成分と前記周期的に割り出されたDC成分との比で乗算することによって、実際のAC成分を割り出すステップ
をさらに含んでいる。
−管理、
−制御、および
−状態監視
のための費用効果に優れたモジュール式のシステムである。このシステムを、以下では「本システム」と呼ぶ。本システムは、既存および新規のMV/LV変電所へと設置されるように設計されている。さらに、本システムは、将来の用途のための基盤をもたらす。例は、変圧器の状態監視、および詳細な電力品質の管理である。本明細書において、本発明による装置を備えるシステムの特徴を説明する。
万能性
−種々のレイアウトの新設および既設のMVおよび/またはLV変電所における使用。
−モジュラー設計ゆえ、システムを特定の用途へと容易にカスタマイズ可能である。
−変電所にいかなる電流または電圧測定も存在する必要がない。
−迅速な故障位置の特定、迅速な電力の回復、計画目的でのデータ収集、および最適な毎日の運転のための幅広い範囲の監視および制御機能を備える。
−種々のMV接地原理への対応(消弧リアクトル接地、非接地、抵抗接地)。
設置および使用の容易性
−システム・モジュールおよびセンサのために必要な空間が小さく、最近の小型開閉装置を備える小型の変電所に設置可能とする。
−顧客を停電させることなく、システムをリング・メイン・ユニット(RMU)に設置可能とする。
−統合された端子ブロックを使用する安全かつ迅速なモジュールの相互接続。
−グラフィカルなパラメータ設定用および較正用ツール。
−遠隔でのパラメータ設定の提供。
信頼性
−すべてのモジュールおよびセンサが連続的に監視され、システム警報または保守要求を発することが可能。
−時間切れおよび再送信の特徴。
−持続的な通信の喪失または深刻なシステム故障が、周期的な点検コールを使用して検出される。
−不可欠な告知(例えば、短絡の表示)が、モジュールHMI/MMI、ヒューマンまたはマン・マシン・インターフェイスにて現場にも表示される。
−定期的な検査または再較正が不要。実用的な構成部品の容易な後付け。
モジュールA
MV回路および変圧器ベイの監視/制御モジュール。特徴は次のとおり。
−MVおよびLV電流の3相の光学的測定。
−回路遮断器(CB)の制御(開閉)。
−CBフィードバック位置。
モジュールB
LV配電盤/ネットワークへの変圧器インフィードのための監視モジュール。特徴は次のとおり。
−3相の電圧の監視(LV)。
−充電装置の制御。
−バックアップ電池の状態監視。
−2つの多目的アナログ入力。
−2つの多目的バイナリ入力。
−2つの多目的コマンド・リレー。
モジュールC
通信モジュール。特徴は次のとおり。
−SMSを使用する制御センターとの2方向動作可能な通信。
−遠方からのパラメータ設定およびデータ・アップロードのためのGPRS通信。
時間切れおよび再送信の特徴。
制御センターとシステム・モジュールとの間の日々の通信は、標準的なSMSメッセージによって取り扱われる。
内部において、本システムのモジュールは、産業用CANネットワークを介して通信する。通信速度は、125kbpsである。
本システムは、回線ごとの光電流センサによってMV/LV現場とインターフェイスする。光電流センサからの出力が、モジュールAにて監視される。
2 タイ‐ブレーカステーション(tie‐breaker station)/変圧器なしのステーションにおいては、二次電圧が存在しない
1.消弧リアクトル接地のネットワークにおいて地絡事故が生じたとき、MVの電圧およびMVの電流の両者において、高調波の過渡の中身が生じる。この過渡は、きわめて短い時間(1〜2電力システム周期)だけ継続し、ネットワークの特性に応じて数百〜数千Hzの範囲の周波数を有する。
2.消弧リアクトル接地のネットワークにおける地絡事故の際に、MVの電圧およびMVの電流における高調波のレベルは、非対称の地絡状態へのネットワークの応答ゆえ、事故がない運転中に比べて有意に高くなる。
3.高調波のレベルの変化は、MV供給部の「上流」においてのみ生じ、すなわち供給部の送り込み点と事故位置との間においてのみ生じる。高調波のレベルの変化は、MV供給部の「下流」においては有意ではない。
−すべてのメッセージ種(警報、通知、測定量、コマンド、および設定)に対して、ただ1つのメッセージ・フォーマットしか必要でない。
−すべての関連情報を、1つの電信(例えば、SMSメッセージ)のみで表わすことができる。
−高レベルのセキュリティが保証される。
−プロトコルを、例えば標準的なラップトップなどに容易に実装できる。
−システムの新規な特徴によるプロトコルの変更を、多用途のフォーマットゆえに容易に実現できる。
−潜在的に危険なMVと測定回路との分離。
−種々の一次電圧のための幅広い動作範囲の提供。
−正規化された出力(例えば、110V AC)の測定回路への提供。
−空間。多くの種類のMV開閉装置においては、電圧(および電流)を設置することができず、あるいは工場においてしか設置することができない。
−接続性。現代の気密に閉じられたMV開閉装置キュービクルにおいては、MV導体への接続が不可能であり、あるいは工場においてのみ設置可能である。
−MVネットワークへと直接またはヒューズを介して接続される電圧変圧器が、それ自身ネットワーク故障を引き起こす恐れを本質的に有する構成部品である。
光送信器および光受信器を、電界を検出するためのセンサを有している光経路によって接続して備えており、前記センサが、変圧器の第2の側のケーブルに配置されている光学ユニットと、
変圧比および/または変圧器ベクトル群および/または変圧器負荷などの変圧器関連の情報を保存するためのメモリ・ユニットと、
光送信器から光ガイドを通って光受信器で受信される光パワーの伝達に基づき、ケーブルの電流を測定するためのプロセッサ・ユニットと、
を有している。
1.MV/LV電力変圧器のLV側の電圧へのアクセスは、比較的容易である。接続を、適切な手段をとりつつ動作の際、すなわち通電された導体について行うことさえ可能である。これは、MVレベルにおいては実質的に不可能である。
2.MV/LV電力変圧器の公称の一次および二次電圧の間に、どちらも振幅および電気角度の変位に関して確立された関係が存在している。この関係は、変圧器のデータ・シートから分かるとおり、変圧比および変圧器ベクトル群によって定められている。
3.電力変圧器の負荷と一次および二次電圧の間の上述の関係の変位との間に、確立された関係が存在している。この関係は、変圧器の短絡および無負荷インピーダンス、ならびに電圧に対する変圧器の負荷電流および角度によって定められている。
単純な光ファイバ・ファラデー効果センサが、例えば変電所の導体または据え付けケーブルに取り付けられたとき、出力される光信号は、近傍のシステムからの磁界の干渉、導体の形状、センサの配置および導体までの距離の影響を受けやすい。さらに、出力される光信号は、システムの取り付けおよび構成の影響も受けやすい。
Uac_actualは、補償済みの光AC信号であり、
Udc_actualは、実際に測定されたDC成分であり、
Udc_calibは、システムが較正されたときに測定されたdc信号であり、
Uac_measuredは、実際に測定された光AC信号である。
モジュールAは、図32に示されるモジュール構造を有している。
説明:
データの収集は、ハードウェアによってもたらされる入力をサンプリングすることによって行われる。それぞれの入力チャネルが、20msの期間の間に32回サンプリングされる。50Hzではない周波数を使用する実施形態においては、他の動作周波数期間が適用される。これは、本明細書の全体に当てはまる。データは、データのさらなる取り扱いを可能にする構造化されたやり方で保存される。図33が参照される。
データの収集
モジュールは、サンプリングが3つの電圧および3つの電流線のそれぞれについて正確に20msの期間について32回行われるように保証する内部タイマーを有している。それぞれのサンプルが、後の使用のために保存される。これにより、同じ線についての2つのサンプルの間が625ナノ秒である192個のサンプルがもたらされる。
高電圧および低電圧の両者の計算は、変圧器の低電圧側について行われる測定(図35のV2)に基づく。以下の式の連鎖が、変圧器の両側についての線‐中性点電圧および線間電圧の計算において行われる各段階を説明している。式における下付きxは、特定の線(A、B、またはC)を示している。
図36の太線が、線Aについての線‐中性点電圧を示している。
KCalibrationは、較正の際にそれぞれの線について見いだされる較正係数(較正のセクションを参照)であり、
KGainは、ハードウェアの電流利得の選択によって定まる係数(利得のセクションを参照)である。
図37の太線が、線AおよびBの間の線間電圧を示している。
Ix‐0.4kVは、当該特定の線について変圧器の低電圧側を流れている電流であり、
KTrafImpは、変圧器のインピーダンス(図35のZL)である。
電流が、高電圧側または低電圧側のいずれかにおいて測定される。計算に使用される式は、両側について同じである。
線がゼロ基準と交差する時間の計算は、ゼロ基準を下回っていない最後のサンプルのサンプル番号、ならびに交差の直前および直後のサンプルの値の間の線形補間にもとづく。図39が、補間を太線で示している。
Vsample xは、交差後のサンプルの値であり、
TSameLineSampleは、同じ線の2つのサンプルの間の時間であり、625ナノ秒に等しい。
XU‐sampleは、基準線を交差する直前の電圧サンプルのサンプル番号であり、
XI‐sampleは、基準線を交差する直前の電流サンプルのサンプル番号であり、
Tsampleは、2つのサンプル間の時間であって、20ms/192サンプルに等しい。
Θ3phEffectは、2つの他の電流線によって実行される誘導による影響である。
モジュールの設定の際に、正確な測定を保証するためにモジュールを較正しなければならない。作業者は、これをPCベースの較正プログラムを使用することによって実行する。この較正を実行するために、較正用装置を取り付けなければならない。較正の際に、PCが、モジュールおよび較正用装置によってもたらされる測定電圧、電流、および位相差を収集する。充分なデータを集めた後で、PCは、電圧および電流の測定値ならびに位相変位の定数についての較正係数を計算する。
電流の較正は、3つのセンサのすべてが、後述の図43に示すようにケーブルによって生成される磁界を測定するという事実ゆえ、電圧の較正よりも複雑である。
モジュールは、電力ケーブルの電流を測定するために、発光ダイオード(LED)を磁界によって引き起こされる光の偏向に組み合わせて使用している。経年劣化ゆえ、LEDによって発せられる光の強度が、時間がたつにつれて低下する。
モジュールは、精密さを失うことなく広い範囲の電流および電圧を測定することができるよう、利得機構を使用する。この機構は、電流測定について4つの利得レベルを有し、電圧測定について2つの利得レベルを有している。モジュールは、通常の測定においては、最大の範囲の電流および電圧を測定できるよう、高利得の領域で動作している。しかしながら、考えられるエラーが検出された場合には、モジュールは、収集データのオンライン評価を実行し、それに応じて利得レベルを調節する。これにより、エラーの計算を実行するときに、考えられる最大の精密さが保証される。
(利得Xにおいて測定された値)/(利得Xの総範囲)<(所定の割合)
である場合には、利得をより低いレベルへと調節し、
(利得Xにおいて測定された値)/(利得Xの総範囲)>(所定の割合)
である場合には、利得をより高いレベルへと調節する。
説明:
データの分析は、収集したデータに基づく。モジュールが、収集したデータについて種々の計算を実行し、監視対象の電力ネットワークにおいてデータ・センターへと報告すべきエラー状態が生じたか否かを判断する。図45を参照されたい。
入力値が、種々の計算の実行に使用される。以下のリストは、実行される計算のそれぞれを記載する。
モジュールは、監視対象の電力ケーブルに存在する有効および無効電力を計算することができる。有効電力(P)および無効電力(Q)の計算は、各線について同一であり、式
モジュールは、地絡(EF)が発生したか否かを検出するために、高調波電流の量を使用する。モジュールは、EFを検出するために、運転員の定める3つの値を使用する。
分数H100ms/H10minがEFfactorよりも大きい場合、エラーが検出され、このエラー(すなわち、地絡警報)が、データ・センターへと送信される。次いで、H10minが保存され、分数H100ms/H10minが再びEFfactorよりも小さくなるまで更新されない。分数H100ms/H10minが再びEFfactorよりも小さくなると、モジュールは、EF警報をリセットし、再びEFを検出できるようになる。
H100msthe fractionがEFconstよりも大きくなる場合に、エラーが検出され、このエラーが、データ・センターへと送信される。
センサおよびモジュールは、中性点が非接地または抵抗接地であるMVネットワークの地絡検出にも適している。
モジュールは、短絡エラー(SCE)について電力ネットワークを常に監視する。モジュールは、運転員の定める3つの電流レベル(ISC‐X)であって、各線においてSCEが生じたときに存在する最小の電流レベルを示している3つの電流レベル(ISC‐X)を有している。
各線の短絡エラーの方向は、エラーの際の電流と電圧との間の平均の位相差(Θavg)に基づいて計算される。運転員が、どちらの位相差が前方方向を表わす信号を与え、どちらの位相差が後方方向を表わす信号を与えるのかを定める定数(KMTA)を決定する。
短絡エラーまたは故障位置までの距離は、エラーの際に集められた平均の電圧、電流、および位相差を使用して計算される。計算は、エラーの種類に依存する。距離は、リアクタンスまたはインダクタンスとして定義される故障までの電気的な距離として決定される。
故障の方向(すなわち、電力の流れの方向)は、基準電圧とベイを通過して流れるMV故障電流との間の角度に注目することによって割り出される。短絡の際、電圧および電流の位相ベクトルの間の角度は、主としてDISCOSステーションと故障位置との間の線のリアクタンス(Xline)および線の抵抗(Rline)によって決定される。単線図においてMV短絡の際のMVの電圧および電流の位相ベクトルを示している図131を参照されたい。
MTA=Arctan(Xline/Rline)
として計算することが可能である。相対角度が、MTA±90°である場合、「F」(前方)であるとの通知が、故障した相について発せられる。相対角度が、÷MTA±90°である場合、「B」(反対/後方)であるとの通知が、故障した相について発せられる。MTAの正確な計算は必要とされず、切り替わりの角度がMTA±90°である。MVのケーブルおよび架空線のネットワークについては、MTAの典型的な値は、それぞれ25°〜45°および35°〜55°である。「幅広い」方向性の特徴が、方向の決定を劣らせることなく最大±90°までの位相の偏移を可能にする。したがって、近くの故障に電圧メモリを使用して導入される誤差は重大でない。
理論的には、MV電圧を基準電圧として使用すべきである。これは、変圧器を通常は送り込みのステーションにおいてのみ見つけることができる配電ネットワークにおいては、好都合でない。MV/LV変圧器を備えるステーションにおいて、代わりに、本システムは、変圧器の二次電圧を基準電圧として使用する。電圧ベクトルが変圧器ベクトル群および変圧比について補正される。基準電圧およびベクトル群の補正の選択は、後述のように故障の種類に依る。
線ベイの3相のすべての電流が、短絡ピックアップ値を超えた場合、3相短絡状態が検出される。故障が対称的であるため、電圧および電流システムも、対称であると見なすことができる。したがって、UL1,0.4kVを、UL1,10kVなどの代わりに基準電圧として使用することができる。MV電圧の位相角Arg(UL1,10kV)が、LV電圧の位相角Arg(UL1,0.4kV)から計算され、v×30°を通って転向され、ここで「v」は変圧器のベクトル群であり、すなわちDyn5の変圧器について「5」である。
− Dyn 5の変圧器においては、LV電圧の位相角は+150°(正のシーケンス、反時計方向)にわたって転向される。
− Dyn 11の変圧器においては、LV電圧の位相角は+330°(正のシーケンス、反時計方向)にわたって転向される。
− Arg(ZLx)が、MTA±90°の範囲にある場合、「F」(前方)であるとの通知が、相xについて発せられる。
− Arg(ZLx)が、÷MTA±90°の範囲にある場合、「B」(反対/後方)であるとの通知が、相xについて発せられる。
線ベイの2相の電流が、短絡ピックアップ値を超えた場合、2相短絡状態が検出される。1相の電流のみがピックアップ値を超えた場合、「クロス‐カントリー」故障状態が想定される。遠方の故障について、MVの電圧および電流の位相ベクトル(太い矢印および開いた矢印)の間の相対角度が、図131に示されている。
− UL23 10kVは、90°だけUL12 10kVに遅れている。したがって、UL23 10kVが、+90°にわたって転向される。
− UL31 10kVは、90°だけUL23 10kVに遅れている。したがって、UL23 10kVが、+90°にわたって転向される。
− UL12 10kVは、90°だけUL31 10kVに遅れている。したがって、UL23 10kVが、+90°にわたって転向される。
− Dyn 5の変圧器において、UL1 0.4kVがUL12,10kVと同様である。したがって、LV電圧の位相角度が、MV電圧の角度を直接置き換える。
− Dyn 11の変圧器において、÷UL1 0.4kVがUL12,10kVと同様である。したがって、LV電圧の位相角度が+180°にわたって転向され、MV電圧の角度を置き換える。
− Arg(ZLx)が、MTA±90°の範囲にある場合、「F」(前方)であるとの通知が、相xについて発せられる。
− Arg(ZLx)が、÷MTA±90°の範囲にある場合、「B」(反対/後方)であるとの通知が、相xについて発せられる。
測定された電圧および電流に基づき、モジュールAは、故障までの電気的な距離を定めることができる。故障までの距離の計算は、2相および3相の故障の際にのみトリガされる。地絡および「クロス‐カントリー」故障については、測定が地絡電流の戻り経路によって左右されてしまうため、故障までの距離は計算されない。
3相短絡については、以下の故障ループが考慮される。図134を参照されたい。
2相短絡については、以下の故障ループが考慮される。(例は、L1‐L2の故障を示している)。MV2相短絡の際のMV電圧および電流の位相ベクトルについては、図135を参照されたい。
− Dyn 5の変圧器において、UL1 0.4kVがUL12,10kVと同様である。したがって、変圧比「n」および√3で乗算したLV相電圧が、MV線電圧を置き換える。
− Dyn 11の変圧器において、÷UL1 0.4kVがUL12,10kVと同様である。したがって、変圧比「n」および√3で乗算し、+180°にわたって転向させたLV相電圧が、MV線電圧を置き換える。
モジュールAによって計算された故障までの距離は、オームを単位とする電気的な距離である。電気的距離を物理的な距離に変換するためには、比リアクタンス(Ω/km)およびシステム測定点と故障位置との間のすべてのMV線の実際の長さ(km)についての情報が必要である。
説明:
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力(I/O)を有している。これらのI/Oは、あらかじめ定められた機能は有しておらず、任意の汎用目的に使用することが可能である。
入力の監視
モジュールは、2つのバイナリ入力を常に監視する。入力のいずれかに変化が検出されたとき、モジュールはデータ・センターへとメッセージを送信する。また、両方の入力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される(通信のセクションを参照)。
モジュールは、出力状態を変化させるための選択肢をデータ・センターに提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、データ・センターからのメッセージを受け取ると、それに従って出力を変化させる。
モジュールは、4〜20mAの入力および0〜5Vの入力という2つのアナログ入力を常時監視している。警報のためのレベルを設定することができ、実際の値を要求に応じて与えることができる。
説明:
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力(I/O)を有している。これらのI/Oは、現在のところ変電所の遮断器回路へとマップされているが、多数の他の目的に使用することが可能である。図53が参照される。
遮断器の監視
モジュールは、遮断器回路を常に監視している。現在の構成は、遮断器が閉じている場合に第1の入力を高(ハイ)にし、遮断器が開いている場合に第2の出力を(高)ハイにする。遮断器の状態に変化が検出された場合には、モジュールは、データ・センターへとメッセージを送信する。また、現在の遮断器の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される(通信のセクションを参照)。
モジュールは、遮断器を開放する選択肢をデータ・センターへと提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、遮断信号を受け取ると、バイナリ出力を高(ハイ)に設定する。バイナリ出力は、モジュールが遮断器の開放を検出するまで高(ハイ)に保たれ、あるいはモジュールが、20秒間または他のユーザ定義の時間期間にわたって、遮断器を開こうと試みる。この2つの出来事のどちらかが生じると、モジュールは、現在の遮断器の状態についてのメッセージをデータ・センターへと送り返す。モジュールが、遮断器の状態を変化させようと試みているとき、それがマン‐マシン‐インターフェイスに表示される(通信のセクションを参照)。
説明:
モジュールは、継続的に正しい挙動を保証するとともに、欠陥の場合にそれらを検出して欠陥の深刻さに応じてインテリジェントに動作する自己サービスの特徴を有している。モジュールの状態が、マン‐マシン‐インターフェイスに表示され、同時にデータ・センターへと通信される(通信のセクションを参照)。図52が参照される。
内部の電圧
サンプルされた内部電圧が、運転員が定める一組の値に対して照合される。電圧が値を下回っている場合、警報イベントがトリガされる。警報は、電圧が低電圧トリガよりも有意に高いとき、キャンセルされる。図55が、この挙動を示している。
サンプルされた温度は、電圧とは少し異なる様相で取り扱われる。運転員が、認容される温度「帯」を定める。この帯が破られた場合に警報がトリガされ、温度が再び有意に帯の内側にある場合に、警報がリセットされる。図56が、この挙動を示している。
LEDの光の強度が監視され、運転員によって定められる2つの値LEDServiceおよびLEDDefectと比較される。LED強度のうちの1つが、LEDServiceを下回って低下する場合、システムは「保守(点検)」状態に入り、データ・センターへの通知が行われる。LED強度のうちの1つが、LEDDefectを下回って低下する場合、システムは「不良」状態に入り、データ・センターへの通知が行われる。
モジュールのソフトウェアにおける種々の動作が、エラー事象を引き起こしうる。これらのエラーのうちのいくつかは重要ではなく、時々生じうる。これらのエラーについての統計が集められ、頻繁に生じている場合、または重要なエラーが生じている場合に、メッセージがデータ・センターへと送信され、モジュールの状態が更新される。
モジュールの状態は、エラーおよび通常の製品の動作によって変化する。モジュールの状態は、モジュールがどのように機能するかを決定する。4つの状態が存在する。
・受動
・保守
・能動
・不良
説明:
モジュールの通信は、2つの機能を含んでいる。
1)10個のLEDで構成されるマン‐マシン‐インターフェイス。これらのLEDが、モジュールの現在の状態を現場の運転員にとって視認可能にするために使用される。
2)モジュールは、CANバスに接続されている。これにより、モジュールは、CANバス上の他のモジュールと通信でき、モジュールが較正されるときにPCと通信することができる。図58が参照される。
マン‐マシン‐インターフェイス
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス(MMI)が、ユニットの現在の状態を表示する。MMIは、図59のようである。
1〜3) これらのLEDは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットOK」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
4) 4番目のLEDは、前方方向のエラー、すなわち短絡が生じたことを示している。
5)
5番目のLEDは、後方方向のエラー、すなわち短絡が生じたことを示している。
6)
6番目のLEDは、地絡エラーが生じたことを示している。
7〜9)
これら3つのLEDは、それぞれ「遮断器開放」、「遮断器閉鎖」、および「遮断器開放中」または「遮断器がモジュールによってトリップされた」をそれぞれ表わしている。
10)
10番目のLEDは他のLEDよりも大きく、システムがPCの較正ソフトウェアによって較正されているときに点滅する。また、ユニットが外部のGSM通信を送信または受信しているときにも点滅する。さらに、このLEDはボタンとしても機能し、5秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
システムのすべてのモジュールは、産業用の形式のCANバスによって互いに接続されている。このバスは、運転員がユニットの較正を望むときに使用される。モジュールの較正に先立ち、較正用ソフトウェアを有するPCが、CANバスへと接続される。
モジュールBは、図60に示すようなモジュール構造を有している。
説明:
データの収集は、ハードウェアによってもたらされる入力をサンプリングすることによって行われる。それぞれの入力チャネルが、20msの期間の間に32回サンプリングされる。データは、データのさらなる取り扱いを可能にする構造化されたやり方で保存される。図61が参照される。
データの収集
モジュールは、サンプリングが3つの電圧線のそれぞれにおいて正確に20msの期間について32回行われるように保証する内部タイマーを有している。それぞれのサンプルが、後の使用のために保存される。これにより、同じ線についての2つのサンプルの間が625ナノ秒である96個のサンプルがもたらされる。
図64の太線が、線Aについての線‐中性点電圧を示している。
KCalibrationは、較正の際にそれぞれの線について見い出される較正係数(較正のセクションを参照)であり、
KGainは、ハードウェアの電流利得の選択によって定まる係数(利得のセクションを参照)である。
図65の太線が、線AおよびBの間の線間電圧を示している。
モジュールの設定の際に、正確な測定を保証するためにモジュールを較正しなければならない。作業者は、これをPCベースの較正プログラムを使用することによって実行する。この較正を実行するために、較正用装置を取り付けなければならない。較正の際に、PCが、モジュールおよび較正用装置によってもたらされる測定電圧、電流、および位相差を収集する。充分なデータを集めた後で、PCは、電圧についての較正係数を計算する。
モジュールは、精密さを失うことなく広い範囲の電圧を測定することができるよう、利得機構を使用する。この機構は、電圧測定について2つの利得レベルを有している。モジュールは、収集データのオンライン評価を実行し、それに応じて利得レベルを調節する。これにより、考えられる最高の精密さが常に保証される。
(利得Xにおいて測定された値)/(利得Xの総範囲)<(所定の割合)
である場合には、利得をより低いレベルへと調節し、
(利得Xにおいて測定された値)/(利得Xの総範囲)>(所定の割合)
である場合には、利得をより高いレベルへと調節する。
説明:
データの分析は、収集したデータに基づく。モジュールが、収集したデータについて電圧の監視を実行し、監視対象の電力ネットワークにおいてデータ・センターへと報告すべきエラー状態が生じたか否かを判断する。図67を参照されたい。
電圧が、電圧故障が生じたか否かを判断するために使用される。
モジュールは、変圧器の低電圧側を監視している場合、電圧レベルを常に監視している。電圧レベルが、運転員の指定する測定の限界を超えると、モジュールは、データ・センターへと警報メッセージを送信する。以下の3つの限界が、現在のところ実装されている。
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を超える場合、モジュールは、「高電圧」警報をデータ・センターへと送信する。
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を下回る場合、モジュールは、「低電圧」警報をデータ・センターへと送信する。
測定された電圧のレベルが、所与の時間期間にわたってこの値を下回る場合、モジュールは、「電圧なし」警報をデータ・センターへと送信する。
説明:
モジュールは、周囲の環境の制御に使用することができる複数の外部の入力および出力(I/O)を有している。これらのI/Oは、あらかじめ定められた機能は有しておらず、したがって任意の汎用目的に使用することが可能である。
入力の監視
モジュールは、2つのバイナリ入力を常に監視している。入力のいずれかに変化が検出されたとき、モジュールはデータ・センターへとメッセージを送信する。また、両方の入力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される(通信のセクションを参照)。
モジュールは、出力状態を変化させるための選択肢をデータ・センターに提供する。これは、モジュールへとメッセージを送信することによって行われる。モジュールは、データ・センターからのメッセージを受け取ると、それに従って出力を変化させる。さらに、両方の出力の状態が、モジュールのマン‐マシン‐インターフェイスに表示される(通信のセクションを参照)。
モジュールは、4〜20mAの入力および0〜5Vの入力という2つのアナログ入力を常時監視している。警報のためのレベルを設定することができ、実際の値を要求に応じて与えることができる。
説明:
モジュールは、継続的な正しい挙動を保証するとともに、欠陥の場合にそれらを検出して欠陥の深刻さに応じてインテリジェントに動作する自己サービスの特徴を有している。モジュールの状態が、マン‐マシン‐インターフェイスに表示され、同時にデータ・センターへと通信される(通信のセクションを参照)。図70が参照される。
内部の電圧
サンプルされた内部電圧が、運転員が定める一組の値に対して照合される。電圧が値を下回っている場合、警報イベントがトリガされる。警報は、電圧が低電圧トリガよりも有意に高いとき、キャンセルされる。図71が、この挙動を示している。
サンプルされた温度は、電圧とは少し異なる様相で取り扱われる。運転員が、認容される温度「帯」を定める。この帯が破られた場合に警報がトリガされ、温度が再び有意に帯の内側にある場合に、警報がリセットされる。図72が、この挙動を示している。
モジュールは、常に電池によってバックアップされており、供給幹線からのこの電池の充電をリレーによって制御している。この電池について、所定の周期(毎週1回)でチェックが行われる。チェックは、充電器および供給幹線を短時間の間無効にし、電池の放電を監視する。電池の放電が速すぎる場合、その電池は不良であると考えられる。これにより、モジュールの状態が保守へと変化し、モジュールは、データ・センターへと知らせるメッセージを送信する。
モジュールのソフトウェアにおける種々の動作が、エラー事象を引き起こしうる。これらのエラーのうちのいくつかは重要ではなく、時々生じ得る。これらのエラーについての統計が集められ、頻繁に生じている場合、または重要なエラーが生じている場合に、メッセージがデータ・センターへと送信され、モジュールの状態が更新される。
モジュールの状態は、エラーおよび通常の製品の動作によって変化する。モジュールの状態は、モジュールがどのように機能するかを決定する。4つの状態が存在する。
・受動
・保守
・能動
・不良
説明:
モジュールの通信は、2つの機能を含んでいる。
1)10個のLEDで構成されるマン‐マシン‐インターフェイス。これらのLEDが、モジュールの現在の状態を現場の運転員にとって視認可能にするために使用される。
2)モジュールは、CANバスに接続されている。これにより、モジュールは、CANバス上の他のモジュールと通信でき、モジュールが較正されるときにPCと通信することができる。図74が参照される。
マン‐マシン‐インターフェイス
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス(MMI)が、ユニットの現在の状態を表示する。MMIは、図75のようである。
1〜3) これらのLEDは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットOK」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
4) 4番目のLEDは、バイナリ出力1の状態を示している。出力が高(ハイ)である場合に、LEDがオンである。
5) 5番目のLEDは、現在のところ使用されていない。
6) 6番目のLEDは、バイナリ入力1の状態を示している。入力が高(ハイ)である場合に、LEDがオンである。
7) 7番目のLEDは、バイナリ出力2の状態を示している。出力が高(ハイ)である場合に、LEDがオンである。
8) 8番目のLEDは、現在のところ使用されていない。
9) 9番目のLEDは、バイナリ入力2の状態を示している。入力が高(ハイ)である場合に、LEDがオンである。
10) 10番目のLEDは他のLEDよりも大きく、システムがPCの較正ソフトウェアによって較正されているときに点滅する。また、ユニットが外部のGSM通信を送信または受信しているときにも点滅する。さらに、このLEDはボタンとしても機能し、5秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
システムのすべてのモジュールは、産業用の形式のCANバスによって互いに接続されている。このバスは、運転員がユニットの較正を望むときに使用される。モジュールの較正に先立ち、較正用ソフトウェアを有するPCが、CANバスへと接続される。
モジュールCは、データ・センターとシステムの他のモジュールとの間のブリッジとして機能する。これが、図76に示されている。
説明:
このモジュールは、他のモジュールとデータ・センターとの間のブリッジとして機能する。このブリッジは、2つの機能で構成されている。
1)CANバス上において他のモジュールから受け取られるメッセージの受信およびエンコード、ならびにそれらのデータ・センターへの送信。
2)データ・センターからのメッセージの受信およびデコード、ならびにそれらメッセージのCANバスを介しての他のモジュールへの転送。図77が参照される。
外部へのメッセージの送信
このモジュールは、A型およびB型である他のモジュールへとCANバスを介して接続されている。これら他のモジュールは、データ・センターとの通信を望むときに、モジュールCへとCANメッセージを送信する。データ・センターへのデータは、1つのCANメッセージに含ませることができるよりも多くの情報で構成されていることが多いため、モジュールCは、CANメッセージの収集を取り扱って、すべてのデータが受信されたときに情報を送信する。メッセージは、SMSおよびGPRSなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してデータ・センターへと送信可能である。
データ・センターは、SMSおよびGPRSなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してモジュールCへとメッセージを送信する。モジュールは、メッセージを受信すると、それをデコードして、複数のCANメッセージへと分割する。これらのCANメッセージが、CANバス上の適切なA型またはB型のモジュールへと送信される。メッセージは、SMS、GPRSなど、いくつかある通信規格のいずれかを使用してデータ・センターへと送信可能である。
モジュールのマン‐マシン‐インターフェイス(MMI)が、ユニットの現在の状態を表示する。MMIは、図78のようである。
1〜3) これらのLEDは、緑色、黄色、および赤色であり、ユニットの状態を表わしている。それらは、「ユニットOK」、「保守が必要」、および「ユニット不良」をそれぞれ表わしている。
4〜6) これら3つのLEDは、現在のところ使用されていない。
7) 7番目のLEDは、外部へのメッセージの送信、または外部からのメッセージの受信が行われているときに点滅する。
8、9) これら2つのLEDは、現在のところ使用されていない。
10) 10番目のLEDはボタンとして機能し、5秒間にわたって押し下げられた場合にシステムをリセットする。
− モジュールについての全体的要求
− それぞれの入力/出力に関する特定の要求
・3つの光出力、波長は620nm
・3つの光入力、波長は620nm
・外部のリレーを取り扱う24V DC出力
・2つの24V DC入力、外部のリレーの状態用
・ユニット間のデータの送信および受信に使用されるCANバス
・3つの12V AC入力(R、S、T)
・1つのアナログ電力(24V DC)
入力:2つの24V DCデジタル入力。
・外部からの供給の状態
・ユニットの状態
・通信
・3つの短絡の方向
である。
・モジュールについての全体的要求
・それぞれの内部モジュールに関する特定の要求
・2つの24V DC電力線、2つのリレーによってオンおよびオフが可能
・2つの24V DCデジタル入力
・4〜20mAのアナログ入力
・0〜5VのDCアナログ入力
DISCOSシステムは、プロトコル変換器(通信ユニット)を通してサーバ・システムと通信する。サーバ・システムとDISCOSシステムとの間の通信媒体はトランスペアレントであり、新規な通信媒体を、通信ユニットに代えて容易に実装することが可能である。内部において、DISCOSシステムはCANネットワークを介して通信する。
現在は、SMSメッセージングが通信媒体として選択され、したがって通信ユニットにGSMモデムが装備されている。通信ユニットは、DISCOSおよびサーバ・システムの両者についてトランスペアレントであり、したがってこの文書は、媒体および初期化としてのみこれに関係し、他の考慮については他で行われる。
DISCOS‐CANネットワークは、プライマリ・マスタ、0〜2つのセカンダリ・マスタ、0〜8つのOPTIユニット・プライマリ・マスタ、および通信ユニットで構成される。設置、デバッグ、およびブート・ローディングの際に、PCがDISCOSネットワークへと接続される。図128を参照されたい。
ネットワークは、実際のステーションIDと実際のユニットが監視するベイとの組み合わせによってアドレス指定される。サーバは、種々のステーションの携帯電話番号ならびにステーションに設置されたすべてのユニットについてのCAN IDを追跡する。
変電所全体(通信ユニット上のすべての接続されたDISCOSユニット)へのブロードキャスティングは、CAN‐idをゼロに設定して行われる。ブロードキャスト・メッセージがサーバから受信された場合、メッセージにおいてベイIDのフィールドはチェックされず、すべての接続されたユニットが、それが通常の要求であるかのように応答する。
DISCOSプロジェクトのためのプロトコルは、物理レイヤー、データ・リンク・レイヤー、およびアプリケーション・レイヤーを実装する。OSIモデルの他のレイヤーは、この用途においては必須であるとは考えられない。
物理レイヤー
サーバとDISCOSシステムとの間の通信を運ぶ物理レイヤーは、DISCOSシステムの第一世代においては、SMSメッセージングに基づいている。
データ・リンク・レイヤーは、サーバとDISCOSシステムとの間のすべての受領確認を担当する。
アプリケーション・レイヤーは、サーバ・メッセージからCANパッケージへのプロトコル変換、またはその反対のプロトコル変換を取り扱う。これは、CANパッケージがわずか8バイトのデータしか運ぶことができないという事実ゆえに行われる。
物理レイヤー
CAN2.0bが、物理レイヤーのための基本的なプラットフォームとして使用される。通信速度は、125kbpsに設定される。
CANバスのネットワーク・レイヤーは、CAN規格に従う。このレイヤーは、不完全なパッケージの場合のエラーの取り扱いを担当し、さらにバスのコンフリクトも取り扱う。メッセージ・フレームは、CAN2.0b規格によって説明される。拡張データ・フレームが使用される。
アプリケーション・レイヤーは、データ・パケット・レベルのすべての通信の取り扱いを実現する。これは、コマンドの取り扱いを含んでいる。アプリケーション・レイヤーは、CAN2.0b拡張フレームのIDおよびデータ部分を使用する。2.0b拡張フレームについての情報は、http://www.kvaser.com/can/protocol/canport1.htmに見い出すことができる。
サーバとDISCOSシステムとの間のすべてのメッセージは、生のバイナリ・データまたはASCIIキャラクタとして伝達される。すべての数字は、ビッグ・エンディアンで表現される時刻スタンプを除き、リトル・エンディアンで表現される。
DISCOSユニットは、4つの異なる機能レベル(能動、受動、保守、および不良)を有している。これらのレベルは、実際のユニットの状態を示し、ユニットのサーバ・システム上の登録との整列を維持している。種々のレベルは、以下のように使用される。
− 受動
DISCOSユニットは、サーバに対して登録プロセス(マッチング)が実行されない限り受動であり、あるいはサーバからのモード変更メッセージ(SERV15)が受信された場合に受動である。ユニットは、設置または設置の再構成の際にのみ受動である。DISCOSユニットが受動である間は、測定は行われない。受動のユニットは、毎週の生存メッセージ(serv4)をサーバへと送信する。すべてのDISCOSユニットは、最初は受動である。
− 能動
DISCOSユニットのマッチングが行われ、通常どおりに機能している。
− 保守
DISCOSユニットが機能しているが、保守しきい値を超えており、ユニットが保守を必要としている。保守レベルは、保守技術者によって現場でのみ変更できる。通常の動作は、依然として維持される。
− 不良
DISCOSユニットが不良である。ユニットが不良である間は、測定は行われない。不良レベルは、保守技術者によって現場でのみ変更することができる。
以下の例は、古い過電流警報通知を伴う供給ベイからの「ベイ状態取得」に対する応答を示している。
DISCOS CANは、拡張CANメッセージングに基づいている。メッセージは、29ビットのIDフィールド、8バイトのデータ・フィールド、およびフレーミングで構成されている。このコマンド構造は、IDフィールドおよびデータ・フィールドを使用している。ネットワーク・レイヤーが、すべてのフレーミングを取り扱う。
メッセージの種類を定義し、優先度を設定する。数字が小さいほど、優先度は高くなる。
0001:外部警報メッセージ
0011:ユニットID設定メッセージ
0101:内部警報メッセージ
0111:ブートローディング・メッセージ
1000:通常動作メッセージ
1001:較正メッセージ
1010:データ・メッセージ
1011:デバッグ・メッセージ
受信ユニットのID。
0:全ユニットへのブロードキャスト
1:PC
2:将来の使用のために予約
3:通信ユニット
4〜126:他のユニット
127:未設定のユニット
コマンドについては、後のCANコマンドのセクションで説明する。
1:PC
2:将来の使用のために予約
3:通信ユニット
4〜126:他のユニット
以下のエンコーディングを有する特殊機能のビット。
将来の使用のために予約
テキスト終端(EXT)ビット。このパケットが、一連のうちの最後のパケットであることを知らせるために使用される。例として、サーバ・メッセージの送信が挙げられる。これは、完全なサーバ・メッセージが通信ユニットへと送信される前に複数のCANメッセージを必要とする。最後のパッケージにおいてEXTビットが設定され、通信ユニットが、サーバ・メッセージを自動的に送信する。完全なメッセージが5秒以内に受信されない場合、パケットは破損したものと判断され、消去される。その後に、サーバ・メッセージの再送信が処理される。
‐0‐:メッセージが一連のメッセージの一部であるが、最後ではない。
‐1‐:メッセージが単一のメッセージであるか、あるいは一連における最後のメッセージである。
‐‐0:メッセージがリモート要求ではない。
‐‐1:メッセージがリモート要求である。受信者は、適切なデータで応答しなければならない。
コマンドの表は、DISCOS_Protocol.xlsに記載されている。
バスへと接続されるすべての新規ユニットは、ID 127を有している。ひとたび新規ユニットが接続されると、設定およびその後のサーバへの登録が行われなければならない。これは、設定プログラムDISCMANを使用して行われる。DISCMANが、ユニットへと新しいIDを割り当てる。このIDはバスにおいて固有でなければならない。IDの重複が発見された場合には、DISCMANから運転員へと警報が与えられる。
1.PCが、ID 127を有するユニットが存在するか否かを尋ねるメッセージをバス上に送信する。
2.或るユニットがID 127を有している場合、そのユニットがメッセージにて応答する。このメッセージは、18ビットのIDフィールドにユニットの固有のシリアル番号を含んでいる。さらに多くのユニットがID 127を有している場合、シリアル番号が最小であるユニットが調停を勝ち取る。
3.PCが、シリアル番号を含んでいるメッセージを受信する。次いで、PCは、新たなメッセージを送信する。このメッセージは、応答してきたユニットの固有のシリアル番号および新たなIDを、データ・フィールドに含んでいる。
4.データ・フィールドにシリアル番号を有しているユニットが、自身のIDをデータ・フィールドにおいて受信したIDに変更する。
サーバ・メッセージの送信および受信は、CANメッセージがわずか8バイトのデータしか含まず、1つのサーバ・メッセージ当たりに複数のCANパッケージを必要とする。
バイト・サイズ:
S:メッセージ
i
サーバ・メッセージを送信するとき、全パッケージの最初のCANメッセージは、250msに送信ユニットのCAN IDを乗算した時間だけ遅延されなければならない。これは、ブロードキャストにおけるバッファ・オーバーフローおよび複数警報の状況を防止するために行われる。少なくとも30msの各CANメッセージ間の遅延も、必要とされる。
DISCOSユニットからサーバへのすべてのメッセージは、受領確認を必要とし、したがって送信ユニットは、時間切れ期間の後にメッセージを常に再送信する。3つのメッセージが10分間でETXビットなしで送信された場合、通信ユニットは、serv14のメッセージを自動的に生成する(さらなる説明については、サーバのコマンドについてのセクションを参照されたい)。サーバとDISCOSユニットとの間のメッセージは、常に応答を必要とし、したがって送信者は、時間切れ期間の後にメッセージを常に再送信する。
警報は、常に要求よりも優先される。要求に応答しているときに警報イベントが生じた場合、要求メッセージは、不完全に送信される。実際のDISCOSユニットが、メッセージが不完全に送信されるように強い、通信ユニットへと設定されたEXTビットを有する空のパッケージを送信する。サーバが、時間切れ時の要求の再送信を担当する。先の警報を取り扱っている際に警報が生じた場合、最後の警報が無視される。
システムのクロックは、頻繁に同期される必要がある。プライマリDISCOSマスタが、毎日1回のクロック同期の要求(NOP_SYNC_CLK)を担当する。すべてのユニットは、起動時にクロックの同期を要求する。起動時、すべてのユニットは、クロックを00.00 9/9‐99へと初期化する。すべてのユニットは、起動後15分でクロックの同期を要求しなければならない。プライマリDISCOSマスタは、10分後にクロックの同期を要求しなければならない。
バイト・サイズ:
Y:年
M:月
D:日
H:時
m:分
i:メッセージを受信または送信しているユニットのID
本発明を、以下の要点によって特徴付けることができる。
第1の開放端および前記第1の開放端と反対側の第2の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第1の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに第1の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第1のシーリング手段と、
前記第1の光ファイバを固定するための第1の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第1の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第1の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第1の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第1の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第2の偏光フィルタと、
前記第2の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第2の固定手段を受け入れるように適合されている第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズに受け入れられ、第2の光ファイバを固定するための第2の固定手段と、
第2の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第2の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第2の端部を密封するための第2のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第1および第2の端部へと固定されるように適合され、それぞれ前記第1および第2の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第1および第2の蓋と
を有していることを特徴とする電流測定装置。
前記第1および前記第2の偏光フィルタが、実質的に平行な関係で取り付けられ、
前記第1の偏光フィルタおよび前記第2の偏光フィルタの偏光面が、それぞれ45°回転させられている、要点1に記載の電流測定装置。
前記ガラス棒がSF6からできている、要点1または2に記載の電流測定装置。
前記ハウジングが、少なくとも400nm〜1000nmの範囲において光学的非透過性を呈する材料からできている、要点1〜3のいずれか一つに記載の電流測定装置。
前記ハウジングが、UltermまたはPeekでできている、要点1〜4のいずれか一つに記載の電流測定装置。
前記ハウジング内に形成され且つ前記ハウジング内に取り付けられる前記ガラス棒の長さに対応する幅を有する、あるいは導電体を受け入れるように適合されている前記ハウジング内の溝をさらに有している、要点1〜5のいずれか一つに記載の電流測定装置。
前記ハウジングから延び、前記ハウジングを長円形の導電体に取り付けることができる少なくとも1つの羽根をさらに有している、要点1〜6のいずれか一つに記載の電流測定装置。
導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムであって、
LEDベースの光源または白熱光源である光源と、
第1の光ファイバであって、前記光源から放射された光を案内する第1の光経路と、
光学式電流測定装置であって、
第1の開放端および前記第1の開放端と反対側の第2の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第1の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに前記第1の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第1のシーリング手段と、
前記第1の光ファイバを固定するための第1の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第1の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第1の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第1の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第1の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第2の偏光フィルタと、
前記第2の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第2の固定手段を受け入れるように適合されている第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズに受け入れられ、第2の光ファイバを固定するための第2の固定手段と、
第2の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第2の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第2の端部を密封するための第2のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第1および第2の端部に固定されるように適合され、それぞれ前記第1および第2の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第1および第2の蓋とを有し、前記第1の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置と、
前記第2の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第2の光経路と、
前記第2の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段と、
前記導電体内の前記高電圧電流を割り出すため、前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段と、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムと、
第1の通信手段と
を有していることを特徴とするシステム。
第2の通信手段に接続され、中央の位置に配置されているコンピュータをさらに有しており、前記コンピュータが、導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムの状態を運転員へと通信するためのインターフェイスを備えている、要点8に記載の導電体中の高電圧電流を測定するためのシステム。
前記第1および第2の通信手段が、インターネット、構内通信網、無線構内通信網、広域通信網、地球的通信網または公衆交換電話網などの通信ネットワークであり、あるいは前記第1および前記第2の通信手段が、固定の無線ネットワークによって構成されている、要点8に記載の導電体中の高電圧電流を測定するためのシステム。
導電体中の高電圧電流を測定する方法であって、
LEDベースの光源または白熱光源を設けるステップと、
第1の光ファイバであって、前記光源から放射された光を案内する第1の光経路を設けるステップと、
光学式電流測定装置を設けるステップであって、該光学式電流測定装置が、
第1の開放端および前記第1の開放端と反対側の第2の開放端を形成しているハウジングと、
開口を有し、前記ハウジングの前記第1の開放端の幾何学的全体構成に対応する幾何学的全体構成を有し、さらに前記第1の光ファイバを受け入れるように適合された開口を有している第1のシーリング手段と、
前記第1の光ファイバを固定するための第1の固定手段と、
前記ハウジング内に取り付けられるとともに、前記第1の光ファイバを自身に光学的に連続させて取り付けるため前記第1の固定手段を受け入れるように適合された受け入れ部を有している第1の光学レンズと、
前記第1の光学レンズに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第1の偏光フィルタと、
磁気‐光学特性を有する材料から構成され、前記第1の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に収容および包囲されるガラス棒と、
前記ガラス棒に光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられる第2の偏光フィルタと、
前記第2の偏光フィルタに光学的に連続させて前記ハウジング内に取り付けられるとともに、第2の固定手段を受け入れるように適合されている第2の光学レンズと、
前記第2の光学レンズに受け入れられ、第2の光ファイバを固定するための第2の固定手段と、
第2の光ファイバを受け入れるための開口を有し、前記ハウジングの前記第2の端部に取り付けられ、前記ハウジングの前記第2の端部を密封するための第2のシーリング手段と、
それぞれ前記ハウジングの前記第1および第2の端部に固定されるように適合され、それぞれ前記第1および第2の光ファイバを受け入れるための開口を備えている第1および第2の蓋とを有し、前記第1の光経路から前記光を受信する光学式電流測定装置を設けるステップと、
前記第2の光ファイバであって、前記光学式電流測定装置から発せられる前記光を受信する第2の光経路を設けるステップと、
前記第2の光経路から発せられる前記光を検出し、該受信した光を電気信号に変換するための検出手段を設けるステップと、
前記検出手段からの前記電気信号を処理するための処理手段を設けるステップと、
当該システムのために較正用の測定を実行するための電流測定システムを設けるステップと、
第1の通信手段を設けるステップと
を有していることを特徴とする方法。
第2の通信手段に接続され、中央の位置に配置されているコンピュータを設けるステップをさらに含んでおり、前記コンピュータが、導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムの状態を運転員へと通信するためのインターフェイスを備えている、要点11に記載の方法。
前記第1および第2の通信手段が、インターネット、構内通信網、無線構内通信網、広域通信網、地球的通信網または公衆交換電話網などの通信ネットワークであり、あるいは前記第1および前記第2の通信手段が、固定の無線ネットワークによって構成されている、要点11に記載の方法。
導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムを較正する方法であって、
高電圧電流を伝える導電体を設けるステップと、
光源を設けるステップと、
第1の端部および反対側の第2の端部を形成しており、前記光源が前記第1の端部に接続されるとともに、前記光源の放射する光が進入する第1の光経路を設けるステップと、
第1の端部および反対側の第2の端部を形成しており、該第1の端部が前記第1の光経路の前記第2の端部に接続されており、前記第1の光経路からの前記光を受信するファラデー電流測定装置を設けるステップと、
第1の端部および反対側の第2の端部を形成しており、該第1の端部が前記ファラデー電流測定装置の前記第2の端部に接続されている第2の光経路を設けるステップと、
前記第2の光経路の前記第2の端部に接続され、前記光を電気信号に変換するための光検出手段を設けるステップと、
前記導電体中の電流の測定を実行する電流測定システムを設けるステップと、
前記導電体中の前記電流の測定を実行し、前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって較正定数を計算し、前記電流測定システムを取り除くステップと
を有することを特徴とする方法。
前記導電体中の高電圧電流を測定するためのシステムによって、前記電気信号のACおよびDC成分を測定することによって前記較正定数を周期的または非周期的に再計算するステップをさらに含んでいる、要点14に記載の方法。
最初に前記光信号のDC成分を割り出し、次いで前記光信号のDC成分を周期的に割り出すステップ、および
測定したAC成分を前記最初に割り出されたDC成分と前記周期的に割り出されたDC成分との比で乗算することによって、実際のAC成分を割り出すステップをさらに含んでいる、要点14または15に記載の方法。
前記ファラデー電流測定装置が、要点1〜7のいずれか一つに記載の装置である、要点14または15に記載の方法。
図98A
IC1
コネクタ
コネクタ.sch
リレーInOff
リレーInOn
リレーOutput
Vin
L1相
L2相
L3相
CANH
CANL
LEDD1
LEDD2
LEDD3
LEDD4
LEDD5
LEDD6
LEDD7
LEDD8
LEDD9
LEDDBLUE
リセットBIN
Vref 2,048
電流L1
電流L2
電流L3
ダイオード電流
IC2
電源
電源.sch
Vin
Vref 2,048
Vref 4,096
リセットBTN
IC3
CANバスコントローラCAN.sch
CANL
CANH
SDO
Claims (7)
- 電力供給網における地絡事故を検出するための監視システムであって、
いくつかの監視位置に取り付けられた複数の監視装置を有しており、
前記監視装置の各々は、前記電力の高調波のレベルを検出するための検出器を備えており、該高調波のレベルは所定の周波数範囲において検出され、
前記監視装置は、更に、高調波基準値を保持するためのメモリ装置を備え、更にまた前記監視装置は、前記高調波のレベルと前記基準レベルとを比較するためのプロセッサを備えるとともに、前記高調波のレベルが所定の時間にわたって前記基準レベルを上回る場合に警報を送信するための通信装置を備え、前記監視装置は、前記電力供給網の負荷状態の変化によって引き起こされる高調波の変動に合わせて前記基準値を連続的または定期的に適合させるためのソフトウェアをさらに有することを特徴とするシステム。 - 前記指定の時間期間が1または2サイクルである請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、高調波の絶対的な量および高調波の相対的な増加の少なくともいずれか一方を計算する請求項1または2に記載のシステム。
- 複数の監視装置が、多相の電力供給システムの複数の相を監視するために、前記監視位置のそれぞれに配置されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記システムは前記警報を受信するサーバを更に有しており、該サーバは、前記警報および該監視位置に関する情報に基づいて監視位置から事故の方向を割り出す請求項1〜4のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記監視位置は変電所であり、該変電所は、電力入力ケーブルの電力を第1の電圧レベルから該第1の電圧レベルよりも低い第2の電圧レベルへと変換するための変圧器に電気的に接続された電力入力ケーブルを備えるか、又は、前記監視位置が、前記電力供給網の線が分岐する分岐点である請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記検出器が、前記変圧器の一次側および/または前記変圧器の二次側に配置された請求項6に記載のシステム。
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