JPH1127183A - リンクにおいて電力を輸送するための方法及び装置 - Google Patents

リンクにおいて電力を輸送するための方法及び装置

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JPH1127183A
JPH1127183A JP4553298A JP4553298A JPH1127183A JP H1127183 A JPH1127183 A JP H1127183A JP 4553298 A JP4553298 A JP 4553298A JP 4553298 A JP4553298 A JP 4553298A JP H1127183 A JPH1127183 A JP H1127183A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】電力伝送リンクの状態及び関連の電流定格能力
制御の分析方法及び装置に関する。 【解決手段】電流導通リンクに電力の輸送方法で、リン
クに所定値の電流の供給段階、リンクを所定数のセグメ
ントの分割段階、第一の所定予知モデルをセグメントの
各々に関係づける段階、複数の温度検知器の少なくとも
2つがセグメントの各々に作動可能に係合し電流値で影
響される温度検知器をリンクに沿って敷設する段階、第
一回目に検知器から各検知器値の受信段階、セグメント
に関係づけられた第一予知モデルに従って、第二回目に
セグメントの1つで予想作動条件を第一回目の検知器の
電流値の関数の決定段階、第二回目に発生した検知器値
に関連した第二回目のセグメントの実際の作動条件の決
定段階、実際の作動条件の予想作動条件と比較段階、実
際の作動条件と所定値を超える予想作動条件との差の存
在下でセグメント或いはそのサブセグメントに第二の所
定予知モデルを関係づけ段階を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リンクにおいて電力を
輸送するための方法及び装置に関し、特に電力伝送リン
クの状態及び関連の電流定格能力制御の分析のための方
法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明の目的のために、電力伝送リンク
は、発電機等の発源から都市、工場或いは電力の供給を
必要とする他の種類の統一体等のユーザに電流を輸送す
る手段を含む装置を意味しており、これらの電流輸送手
段は、所要電力輸送能力を提供するように構成されたケ
ーブル、空中導体等の電気導体、接合部、端末、接続部
等の電気導体の付属品を含んでいる。
【0003】一般的に、リンクは高圧或いは超高圧(一
般的に10乃至500kV)で作動する構成部品を含ん
でいる。
【0004】リンクのケーブル、付属品及び類似の構成
部品の導体及び絶縁材の作動温度はリンクの負荷輸送能
力を制限する臨界因子である。
【0005】過大に高い作動温度は、特に、ケーブル又
は付属品の中に用いられている一般的に重合体の性質を
有する絶縁材料の劣化に因るケーブル又は付属品の突発
事故或いは早期老化のどちらかを引き起こす。
【0006】ケーブル及び付属品の使用温度は、主に輸
送された電流によってケーブル又は付属品に発生した熱
及び周囲大気の放熱能によって決定される。
【0007】ケーブル及び付属品の環境条件は経時変化
を起こし得る。この変化はケーブルの回りの人間の活動
並びに季節的な条件に因って起き得る。
【0008】ケーブル、及び関連のリンク負荷輸送能力
は、一般的に、使用環境に関する悲観的仮定を用いて設
計される。
【0009】特に、リンクの負荷輸送能力はケーブル及
びリンクに用いられている付属品の寿命にわたって妥当
に予想され得る最悪条件に基づいている。
【0010】この理由により、それらは通常、安全な温
度限度よりかなり下で作動しており、その結果、リンク
中の電流定格は一般的に実際に実行できる値よりもさら
に限定される。
【0011】更に、増大するエネルギ需要に鑑みて、ケ
ーブルリンクの使用を増大して、リンクの構成部品を過
負荷或いは過熱しないように、現在適用されている安全
限界を低減することが時々好ましくなる。
【0012】欧州特許出願EP0,466,155は分布
型温度検知器及び特にラマン後方散乱光ファイバ分布型
温度検知器(Raman backscattering
optical fiber distributio
n type temperature sensor)
を用いることにより電力ケーブルの問題発生位置を検出
するための装置に関する。
【0013】「実時間ケーブルシステム監視装置に適用
されるケーブル定格方法」の題名を有するエス.ティ
ー.ラーセン、シー.エル.オングーハル、ピー.エ
ル.ステフェンソンの論文(1993年11月23−2
5日の電力ケーブルに関するI.E.E.大会)には、ケ
ーブルシステム監視装置(CSM)が記載されている。
このCSMはラインにシステム測定及び実時間熱モデル
成形に基づくケーブルの連続的な過負荷熱定格を与え、
且つこのCSMによって制御技術者は装置の現在の安全
を評価し、装置の作動を翌日或いは多分、翌週のために
計画することが出来る。
【0014】このシステムは、ケーブルの最大5個の潜
在的に制限するセクションを表す定格評価を提供する。
光ファイバ検知器を使用する分布型温度検知器装置を用
いるこの技術は、一度、作動試行を通して証明された新
しいケーブル装置に適用可能であると言われている。斯
くして、正確な初期条件を計算用に確立することが出来
る。
【0015】本出願者は、上記の書類に記載のシステム
は所定データに基づいて作動するため、環境変化、例え
ば、ケーブル等の回りの環境の熱輸送特性の予期されな
い変化を検出して且つこの環境変化に反応することが出
来ないことを観察している。
【0016】米国特許第4,728,887号には、1つ
又はそれ以上のオーバーヘッド電力伝送ラインの電流輸
送能力を決定するためのシステムであって、各ラインの
1つ又はそれ以上のスパンを監視し、全ラインの最大容
量を確立する最低電流輸送容量を有するスパンを特定す
るシステムが開示されている。各々の監視されたライン
スパンの熱的状態は、導体温度、ライン電流、太陽光
線、周囲温度、及び特定の場合では風速並びに風向を測
定することにより決定される。これらのパラメータは、
寸法が直径で1インチ(2.54センチ)乃至数インチ
の範囲となり得るライン導体に取り外し可能に挟むこと
が出来、検知データを受信サブステーションに送信する
ための無線送信器を含む検知器−送信器ユニット(se
nsor−transmiter unit)によって
監視される。この検知器−送信器から出たデータは多重
化されて、通信リンクによってコンピュータに送信さ
れ、このコンピュータは実時間データを用いてライン容
量を自動的に計算し、また、最低電流容量を有する「臨
界スパン」が負荷需要の幾つかの段階変化のどれかに基
づくその最大安全温度に到達するのに要する時間を計算
する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明によると、本出
願者は、リンク自体の作動中に送信リンクにおける予期
しない異常な状態に遭遇するという問題、加えて、その
瞬間的負荷輸送能力を決定するために、熱評価モデルを
時宜的に送信リンクのこれらの予期しない状態に再規定
するという問題を見出した。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明によると、リンク
に輸送された電流に関連したリンクの瞬間的作動パラメ
ータとこれらのパラメータの過去の値の両方に関する情
報を受信することにより、リンクの実際の作動条件及び
予想作動条件を高い精度で決定することが出来かつリン
クの臨界構成成分の最大許容値にかなり近い安全値に応
じて、必要に応じて、調整作用を起こすことが出来るこ
とが分かった。
【0019】加うるに、リンクに輸送される電流の効果
的な制御、例えば、最大負荷輸送能力が必要な時に用い
られるような制御は、作動中にリンクを、時宜的に検出
された場合のリンクの作動に影響するあり得る予期しな
い環境変化に応答して、非所定の数のセグメント及びサ
ブセグメントに分割することによって為され得ることが
分かった。これは、サブセグメントの数よりも大きな数
になる場合の検知器、特に温度検知器を用いることによ
り、少なくとも1つの検知器が常に1つのサブセグメン
トに係合され得るようにすることによって為され得るこ
とが了解された。本発明の目的のために、上記の検知器
によって検知される温度がリンク中の実際の電流値に相
関関係を有することが更に了解された。
【0020】同時に、ケーブルに沿って、その導体に対
して所定の半径方向位置に敷設されている光ファイバ等
の延長素子の形の温度検知器は、その数が計器縦分解能
によって除算されたケーブル長に等しい複数の検知器と
して用いられ得ることが了解されている。例えば、この
分解能が1メートル台である場合、1キロメートルの長
さのケーブルに係合する検知器の数は千台(ケーブル1
メートルに対して1つの検知器)である。本発明の目的
のためにリンク又はケーブルを分ける能力は対応して決
定される。
【0021】1つの特徴によると、本発明は、電流導通
リンクに電力を輸送するための方法において、リンクに
所定値の電流を供給する段階、上記リンクを所定数のセ
グメントに分割する段階、第一の所定予知モデルを上記
セグメントの各々に関係づける段階、複数の温度検知器
であって、それらの少なくとも2つが上記セグメントの
各々に作動可能に係合しており且つ上記電流値によって
影響される温度検知器をリンクに沿って敷設する段階、
第一回目に上記検知器からそれぞれの検知器値を獲得す
る段階、上記セグメントに関係づけられた上記第一予知
モデルに従って、第二回目に上記セグメントの1つにお
ける予想作動条件を上記第一回目における上記検知器の
且つ上記電流値の関数として決定する段階、上記第二回
目に発生した検知器値に関連した上記第二回目における
上記セグメントの実際の作動条件を決定する段階、上記
実際の作動条件を上記予想作動条件と比較する段階、上
記実際の作動条件と所定値を超える上記予想作動条件と
の差の存在下で上記セグメント或いはそのサブセグメン
トに第二の所定予知モデルを関係づけ或いは関係づけら
れる段階を含む方法に関する。
【0022】第二の所定予知モデルを関係づける或いは
関係づけられる段階は、上記実際の作動条件と所定値を
超える上記予想作動条件との差の存在下で、上記セグメ
ントを各々が少なくとも1つの検知器に係合している少
なくとも2つのサブセグメントに分割し或いは分割せし
められる段階を含むことが好ましい。
【0023】特に、上記方法は更に、セグメントの予想
作動条件を選定された時点において所定値内に維持すべ
く上記電流値を調整する段階を含むことが好ましい。
【0024】上記の予想作動条件を決定する段階は、与
えられた時間より早いそれぞれの時間において幾つかの
測定された検知器値を記録する段階、上記第二回目にお
いてセグメントの予想作動条件を上記第一モデルに従っ
て、上記第一回目における上記検知器値の且つ上記電流
値の且つ上記の記録された検知器値の関数として評価す
る段階を含むことが好ましい。
【0025】上記リンクは、所定長の絶縁ケーブルを含
み、この絶縁ケーブルは少なくとも1つのセグメントを
含むことが好ましい。
【0026】上記検知器値に関連するセグメントの上記
作動条件はセグメントにおける所定定位の温度を含むこ
とが好ましい。
【0027】特に、上記検知器値に関連するセグメント
の上記作動条件は、ケーブルに沿った選択された縦定位
におけるケーブル絶縁内の点の温度を含んでいる。
【0028】上記検知器値は、所定の縦分解能で測定さ
れたセグメントに沿った縦熱分布を含むことが好まし
い。
【0029】上記検知器値は、ケーブル導体から所定の
半径方向距離において測定されたセグメントに沿った温
度の縦分布を含むことが好ましい。
【0030】特に、セグメントに沿った温度の上記縦分
布はケーブル表面において測定される。
【0031】好ましい実施例では、上記の温度分布は上
記セグメントに作動可能に係合された光ファイバを通し
て得られたOTDR足跡を含んでいる。
【0032】上記セグメントの各々は予想された実質的
に均一な熱的挙動を有する。
【0033】本発明の方法の好ましい特徴によると、上
記第二予知モデルに関係づけられた上記サブセグメント
は、少なくとも上記の分布の上記第一検知器値及び上記
第一予知モデルから決定された予想温度が上記第二検知
器値及び上記第一予知モデルから決定された実際の温度
と異なる部分を含む長さ部分に縦方向に延設されてい
る。
【0034】実際の作動条件を決定する上記段階は、所
定の回数頻度で反復されることが好ましい。
【0035】セグメントの作動条件を決定する上記段階
は、セグメントにおける所定の数の定位における温度を
決定する段階及び上記の決定された温度の最高温度をセ
グメントの作動条件として選択する段階を含むことが好
ましい。
【0036】上記検知器値に関連したセグメントの実際
の作動条件を決定する上記段階は、一度に幾つかの検知
器値を獲得する段階、上記検知器値に関連した幾つかの
状態パラメータを決定する段階、上記状態パラメータの
中から臨界値を選択する段階、セグメントの作動条件を
上記臨界値の関数として評価する段階を含むことが好ま
しい。
【0037】好ましい実施例では、この方法は更に、上
記セグメントに係合した熱制御手段であって上記セグメ
ントの作動条件を所定値内に維持する手段を作動する段
階を含む。
【0038】好ましい実施例では、電流値を調整する段
階は、電流をリンク内に再発送してリンクにおけるセグ
メントの電流定格を低減する段階を含む。
【0039】上記検知器値に関連したセグメントの作動
条件を決定する段階は、検知器値が測定される上記セグ
メントに沿った場所を定位する段階を含むことが好まし
い。
【0040】この方法は更に、セグメントの熱交換能力
に関する更なる検知器値を獲得する段階を含むことが好
ましい。
【0041】第二の特徴によると、本発明は、電力を輸
送するためのシステムにおいて、少なくとも1つのケー
ブルを含むリンク、電力を上記リンクに供給する発電
機、上記リンクに作動可能に係合された複数の検知器で
あって、光ファイバを含む縦に分布された温度検知器を
含む検知器、上記検知器に接続されたデータ獲得ユニッ
ト、上記データ獲得ユニットに作動可能に係合されたデ
ータ処理ユニット、上記データ処理ユニットに作動可能
に係合された制御アクチュエータであって、上記データ
処理ユニットによって処理された時に上記検知器によっ
て発生されたデータに応答して制御信号を発生するよう
に構成されている制御アクチュエータを含むシステムに
言及している。
【0042】上記光ファイバは上記ケーブルに近接して
定位していることが好ましい。
【0043】上記光ファイバは上記ケーブル内に定位し
ていることがより好ましい。
【0044】好ましい実施例では、上記分布温度検知器
は上記光ファイバに接続されたOTDR装置を含む。
【0045】上記制御信号は上記発電機に作用する調整
信号であることが好ましい。
【0046】上記制御信号は上記リンクの一部分に関連
した熱制御手段に作用する調整信号であることが好まし
い。
【0047】
【実施例】図1では、本発明に係る電力伝送リンク(p
ower transmission line)におけ
る電流定格能力の管理のためのシステムの略図が示され
ている。電力伝送リンクは、エネルギ伝送網の一部分と
して考慮され且つケーブル及びケーブル付属品、例え
ば、接続部、端末、分岐部等から構成され得る。図1で
は、論証のために、接続部J1乃至J11によって接続
されている幾つかのケーブルC1乃至C8のみが図示さ
れている。
【0048】このシステムは、データ伝送リンクL1乃
至L3によってローカル制御ユニットLC1乃至LC3
(システムの内3個が例示されている)に接続されてい
る遠隔制御ユニットRUを含み、このユニットは電力伝
送リンクのそれぞれの異なった部分を制御する。ローカ
ル制御ユニットLC1乃至LC3が電力リンクノードの
近くに適切に配置されている場合、幾つかのラインをま
とめて監視することが出来る。一般的に、ローカル制御
ユニットLC1乃至LC3の各々によって数十キロメー
トルを監視することが出来る。
【0049】各ローカル制御ユニットLC1乃至LC3
はそれぞれのデータ受信及び駆動器ユニットDAD1乃
至DAD3に接続されている。斯かるデータ受信及び駆
動器ユニットDAD1乃至DAD3は、SA1乃至SA
3で全体的に示されている複数のそれぞれの検知器及び
アクチュエータに接続されている。これらの検知器及び
アクチュエータSA1乃至SA3は、種々の位置、即
ち、ケーブルC1乃至C8及び接続部J1乃至J11の
内側、表面上、或いは近接の位置に定位され得る。
【0050】データ受信及び駆動器ユニットDAD1乃
至DAD3は、ケーブルC1乃至C8及び接続部J1乃
至J11を制御下に置くために、検知器及びアクチュエ
ータSA1乃至SA3から信号を受け且つこれらに信号
を供給する。
【0051】図2には、本発明に係る電力伝送リンクに
おける電流定格能力の管理のためのシステムの詳細部分
が図示されている。図2では、図1に既に示されている
主ブロックを見ることが可能である。
【0052】本明細書の論証のために、ケーブルという
用語は、ケーブルそのもの及び電力伝送リンクに用いら
れるケーブル付属品、例えば、接続部、端末、分岐部等
の両方を示している。。
【0053】図2は、論証のために、唯1つのリンクを
意図している。
【0054】リンクは、各々が種々のケーブルから構成
され且つ/或いは多くの種々の構成に敷設、例えば、空
中に敷設するか、或いは、直接埋設するか、地下ダクト
及びパイプに敷設するか、或いは地下埋戻し等に敷設さ
れ得るCS1乃至CS7からのケーブルの多くの長さ部
分或いはセグメントを含み得る。
【0055】それ故、このリンクは、各々が適切な共通
の熱的挙動と共に説明されるように選択される連続的な
長さ或いはセグメントCS1乃至CS7の合成として見
なすことにより図式化される。接続部J1〜J11及び明
確な熱挙動を示すケーブルC〜18の他の部分は、それ
自体、リンクの長さ部分或いはセグメントとして定義さ
れる。
【0056】ローカル検知器S1乃至S6は電流、電
圧、温度及び他の作動パラメータ検知器を含む。これら
の検知器の種類及び数は特定のローカル装置に依存す
る。
【0057】これらは、関連のプロセスパラメータの特
定の値が必要となるリンクの全ての作動パラメータを監
視するために、周知の定位、例えば、リンク素子の内部
に、或いは、それらの表面上に、或いは電力リンク、接
続部、臨界長さ部分等の近接部分に設置される。
【0058】特に、これらの評価結果は主に電力伝送リ
ンクの熱状態及び挙動に関係するために、関連性が温度
獲得に与えられる。しかしながら、例えば、土壌の湿
分、屋外設置及び/又はトンネルにおける風速、強制冷
却装置における冷却器流速及びポンプ速度、機械的変位
或いは歪が測定されるかも知れない。
【0059】一般的にはアナログ式である全ての関連の
ローカル検知器S1乃至S6のデータは、デジタル入力
データ受信ユニットDAUに供給され、ここで、これら
のデータは都合よくデジタル形に変換される。
【0060】ローカル検知器S1乃至S6の各々に対応
するこれらのデジタル化データはローカルプログラマブ
ル論理制御装置ユニットPLCに転送される。
【0061】データ受信ユニットDAUにおけるデジタ
ル及びローカルプログラマブル論理制御装置ユニットP
LCはデータ受信及び駆動器ユニットDADに含まれて
いる。
【0062】分布検知器(distributed s
ensor)DSを用いてリンクの特定の特徴に関する
分布情報を収集する。特に、検知器として光ファイバを
用いている分布温度検知器DSが便利に用いられる。
【0063】斯かる光ファイバは、電力伝送リンク作動
によって誘起される温度変化を適切に監視出来るような
位置に定位されることが好ましい。
【0064】これは設計変更におけるケーブルの内側或
いは外側の両方にリンクに沿って直線的に敷設される
か、ケーブル表面の内側或いは上に或いはそれに近接し
て螺旋状に巻かれるか、或いは他の任意の都合のよい様
式に配置され得る。
【0065】光ファイバはケーブル外装の下にケーブル
絶縁材に極めて近接してケーブル構造体の中に封入され
ているのが好ましい。光ファイバは、保護構造体、例え
ば金属菅に封入されると都合が良い。
【0066】或いは、保護閉鎖容器中に配置されると都
合が良い光ファイバはケーブルの回りに螺旋状に巻かれ
るか或いは同様の溝などに独立して敷設される。光ファ
イバを含むケーブルの例は欧州特許EP0,203,24
9に記載されている。
【0067】用いられている温度検知原理は、ラマン後
方散乱を測定する周知の光時間領域反射測定OTDRで
ある。
【0068】レーザパルスがファイバ中に注入される
と、入射光は一部分、後方散乱する。散乱光のスペクト
ルはレイリー散乱に占められているが、その内の反スト
ークス成分(anti−Stokes compone
nt)がローカル温度に相関関係を有するラマン散乱の
小さな寄与をも含んでいる。ラマン散乱は光ファイバの
分子構造の熱的振動に因るため、その強度は光ファイバ
温度に大きく依存する。ラマン散乱は、それが入射光と
は異なる波長を有するため検出され得る。
【0069】温度測定は、後方散乱された反ストークス
ピークの振幅の測定を通して実行される。上記の振幅
は、後方散乱信号を発生した分子構造の温度に依存する
ため、且つレーザパルスによって到達された時に光ファ
イバの全ての点が後方散乱信号を発生するため、これは
ファイバの温度分布を与える時間の関数となる。
【0070】後方散乱信号の期間時間は、後方散乱信号
を発生した光ファイバの分子構造とレーザパルスの原点
との距離についての指示を与える。従って、ファイバに
沿ったローカル温度の位置(測定時間からの)及び値
(振幅からの)を知ることが可能となる。
【0071】この技術は、例えば、「高電圧ケーブルの
分布温度検知−オーストラリア、シドニーからのケース
スタディ」(CIGRE、1992年分化会議)の題名
を有するエッチ.ケント、ジー.ブーシャの論文から周
知である。
【0072】分布検知器DSは分布検知器受信ユニット
DSAUに接続されている。斯かるユニットは光送信
器、光受信器、及び信号処理デバイスを含んでいる。パ
ルス光はファイバ中を伝送される。パルス反復周波数は
ファイバへの伝播時間によって決定される。帰還信号
は、ノイズレベルを低減するために且つファイバにおけ
る減衰を補償するために電力入力及び所要分解能に応じ
て多くのパルスにわたって平均化されなければならな
い。
【0073】この信号処理システムは各読みをケーブル
のそれぞれの部分に関連せしめ、この情報をデジタルデ
ータに変換する。
【0074】デュアル端末測定(dual ended
measure)を用いて測定を行うと都合が良い。
【0075】斯かる作動条件では、分布検知器DSとし
て用いられる光ファイバの両端は分布検知器受信ユニッ
トDSAUに接続されており、2つの測定はこれら2つ
の端部から連続して実施される。
【0076】両端からの後方散乱信号レベルを読むこと
により、(2つの方向に得られる各点の読みだしの単純
な直接平均化により)ファイバに沿った添え継ぎ或いは
集中した減衰のような全ての非一定の減衰を解消するこ
とが可能である。
【0077】更に、これにより、分布検知器DSとして
用いられる光ファイバの1つの時たまの破壊の後でも測
定を(より低い精度で)実施し続ける能力が可能にな
る。
【0078】いずいれにしても、より精度の高いデュア
ル端末作動モードが何かの理由で適用可能とならない時
にシングル端末測定(single ended mea
surement)でさえも適用出来る。
【0079】分布検知器の使用により、ローカル検知器
の場合のように特定の位置に到達する必要なしに、その
セグメントに沿って連続的にケーブル温度の測定値を収
集することが可能となる。
【0080】分布検知器受信ユニットDSAUの出力デ
ータはプログラマブル論理制御装置ユニットPLCに伝
送される。いずいれにしても、それらをローカル処理ユ
ニットLPUに或いは遠隔ユニットRUに直接伝送する
ことが可能となる。
【0081】図2は、1つのデータ受信ユニットDA
U、1つの分布検知器受信ユニットDSAU及び1つの
ローカルプログラマブル論理制御装置ユニットPLCの
みを示しているが、ローカル検知器S1乃至S6及び分
布検知器DSの数に応じて且つ冗長の目的のために、斯
かるユニット及び制御装置の数個が用いられ得る。
【0082】リンクによって送られる電流の値は電流測
定変圧器ATを通して監視され、ATも又、データ受信
ユニットDAUに接続されている。いずいれにしても、
監視されたリンクへの電流の実時間値についての情報
は、他の手段によって、或いは、例えば、エネルギ供給
源から直接、システムに入手可能となる。
【0083】制御アクチュエータA1乃至A3と呼ばれ
る広範囲の出力デバイスがシステムに実施出来る。これ
らの制御アクチュエータA1乃至A3は、スイッチン
グ、再発送、電圧及び電流制御、送風機、流量弁等を含
む。これらの制御アクチュエータは、データ受信及び駆
動器ユニットDADに含まれる電力ライン制御装置ユニ
ットEPLCによって駆動される。
【0084】図2には、プログラマブル論理制御装置P
LC及び電力ライン制御装置ユニットEPLCが2つの
明確なブロックとして示されているが、これらは両機能
を実施する同じユニットであり得る。
【0085】プログラマブル論理制御装置ユニットPL
C及び電力ライン制御装置ユニットEPLCはローカル
エリアネットワークLANに接続される。
【0086】ローカルエリアネットワークLANにはロ
ーカル処理ユニットLPUがローカル精巧化のために接
続される。パーソナルコンピュータが用いられてきた
が、いかなる種類のコンピュータも用いることが出来
る。
【0087】この作動システムは、多重タスク処理作動
を可能にする顧客/サーバモードで作動するのが好まし
い。
【0088】ローカル処理ユニットLPUを直接用いて
制御入力及び出力信号を発生してプログラマブル論理制
御装置ユニットPLC及び電力ライン制御装置ユニット
EPLCがローカル処理ユニットLPUの内部インター
フェースとなるようにすることが可能なことは勿論であ
る。
【0089】バックアップローカル処理ユニットBLP
Uは、冗長の目的のために、ローカルエリアネットワー
クLANに接続できるので都合が良い。
【0090】このシステムに有用な如何なる汎用ユニッ
トもローカルエリアネットワークLAN、例えば、プリ
ンタあるいはプロッタ、大データ記憶デバイスMSD等
の出力デバイスODに接続することが出来る。これらは
通常、ローカル処理ユニットLPUによって駆動され
る。
【0091】ローカルエリアネットワークLANに接続
されている全ての構成成分は、接続されたユニットから
の全てのデータを共有し送信することが出来るようにな
るために顧客/サーバ環境で作動する。
【0092】このシステムには遠隔ユニットRU1乃至
RU4が広域ネットワークWANによって接続される。
【0093】この遠隔接続はダイアルアップDL或いは
貸借ラインLLと通して実行される。図2には図示され
ていない光ラインリンクである無線リンクを用いること
が出来る。特に、接続は固定及び移動遠隔ユニットRU
1乃至RU4の両方から受けられる。
【0094】特に、このシステムには基本的にはデータ
処理の3層が考慮されている。
【0095】勿論、計算プロセスの3層による表現が一
例である。これは、システムの要求、複雑性及び/或い
はユーザの要求に従って種々の数のレベルに減ずるか分
割し得る。
【0096】第一層では、プログラマブル論理制御装置
ユニットPLCは、データ受信ユニットDAU及び分布
検知器受信ユニットDSAUからデータを受ける。
【0097】PLCは、例えば、受けたデータを可能な
範囲の容認される値と比較することによって受けたデー
タの妥当性を検査するので、あり得る検知器の誤機能を
認識し得る。
【0098】更なる活動には、後に説明される適切な規
則に従う各セグメントの幾つかの臨界データの識別が含
まれている。
【0099】プログラマブル論理制御装置ユニットPL
Cは、そのデータをローカル処理ユニットLPUに伝送
する。
【0100】プログラマブル論理制御装置ユニットPL
Cの同じ層には、ローカル処理ユニットLPUから制御
データをデジタル形で受け、このデジタルデータを制御
アクチュエータA1乃至A3の制御信号に変換する電力
ライン制御装置ユニットEPLCがある。
【0101】第二層には、ローカル処理ユニットLPU
はプログラマブル論理制御装置ユニットPLCからデー
タを受け、このデータを電力ライン制御装置ユニットE
PLCに発送し、ローカルエリアネットワークLANの
中で接続されている出力デバイスOD及び大データ記憶
デバイスMSDと通信し、遠隔ユーザRU1乃至RU4
と通信する。
【0102】ローカル処理ユニットLPUは、受けたデ
ータを処理し、各セグメントの且つ各リンクの臨界デー
タを識別し、警告発生を実行し、履歴及び実時間データ
を記憶する。
【0103】第三層では、遠隔ユニットRU1乃至RU
4はデータを収集して1組のローカル処理ユニットLP
Uを管理する。これらはシステム全体を再構成し、オフ
ライン及びオンライン進化システム分析を実行すること
が出来る。
【0104】図3は本発明に係る精巧化モジュールの一
例の説明図である。
【0105】図3は、計算の最大部分を与えられる各ロ
ーカル処理ユニットLPUに実行される作動の例に適用
される。プログラマブル論理制御装置PLC及び遠隔装
置RUには全ての一般的な概念も適用可能であり、最も
関連のある相違が後に説明される。
【0106】この例においては、5種類のモジュールが
破線内に図示されている。それらは、入力モジュールI
M、データ分析モジュールDAM、出力モジュールO
M、管理モジュールMM、及びデータベースモジュール
DBMである。
【0107】入力モジュールIMは次のサブモジュール
を含む。
【0108】データ受信インターフェース駆動器DAI
はプログラマブル論理制御装置PLCからデータを受
け、受けたデータを有効化する。即ち、DAIは限度値
から認識するために上記データに所定の選択された規則
を適用することによって全ての受信データを分析する。
DAIは又、故障の場合にパリティビット、エラービッ
ト、送信状態及び要求データ再送信を検査する(適用可
能な場合)。そして、DAIは、これらのデータを受信
データフォーマットとは独立した適切な共通フォーマッ
トに変換する。
【0109】入力マンマシンインターフェースIMMI
は、スイッチボード、キーボード、マウス、パッド等の
入力ユニットから全ての入力を受ける。
【0110】入力マンマシンインターフェースIMMI
は、作業量を低減するために、ローカル処理ユニットL
PUが無人の場合に使用状態化されるか或いはディスエ
ーブル(disable)され得る別個のモジュールで
あることが好ましい。
【0111】出力モジュールOMは次のサブモジュール
を含んでいる。
【0112】システム制御ハードウエアインターフェー
スSCHIは、システムによって電力ライン制御装置ユ
ニットEPLCに発生された全ての制御データを適切な
フォーマットで伝送する。
【0113】出力マンマシンインターフェースOMMI
は、電力送信リンク及びシステム自体の両方の状態及び
挙動を適切に示すのに必要な全てのデータを表す。出力
データは監視装置、LEDパネル等の出力デバイス上に
与えられる。このインターフェースは又、適切な条件で
警告を表すために音を出すことが好ましい。
【0114】通信網インターフェース駆動器NIDは、
種々の選択された通信網プロトコルを用いて、データを
変換して通信網、ローカルエリアネットワークLAN及
び広域ネットワークWANを通して伝送せしめ、全ての
ユニットの通信網ハードウエアを管理する。
【0115】出力デバイスインターフェースODIはプ
リンタ、データカートリッジ、テープユニット等の出力
デバイスとインターフェースを取る。
【0116】管理モジュールMMは次のサブモジュール
を含む。
【0117】第一サブモジュールは、停電或いは同様の
事例の際に自主システム使用状態化或いは回復を実行す
る自動システム開始及び保護手順サブモジュールASS
Uである。これを行うには、最新のシステム構成を用
い、開始作動のためにこれを用いる。
【0118】システム開始時にリンクの履歴データが入
手されない時、このモジュールは電力リンク挙動評価に
利用される全てのデータの発生にも責任がある。充分な
量のデータが入手されるまで安全に作動するには、所定
の安全値がその代わりに用いられる。例えば、開始時に
リンク設計の予想値を用いることが出来る。
【0119】全ての精巧化サブモジュールの完全な組の
作動は、第二サブモジュール、即ち、モジュール手順制
御装置MPCと呼ばれるシステムスケジューラ及び制御
装置によって組織化される。
【0120】このサブモジュールは、評価方法をオンボ
ードで実行し且つ電力リンク状態及び挙動分析に利用さ
れる別個の組の作動に使用可能状態に。特に、LPUに
よって監視される電力送信リンクの各々の1つに対し
て、このサブモジュールは、そのリンクからの関連のフ
ィールドデータ及び/又はリンク記憶説明を両方用いる
プロセスを形成し、この新しいプロセスは全ての他のプ
ロセスと並列に作動する。
【0121】これにより、モジュール手順制御装置MP
Cは、全てのサブモジュールの且つそれが発生した全て
のプロセスの使用状態化及び不使用状態化することも出
来る。
【0122】データ分析モジュールDAMは次のサブモ
ジュールを含む。
【0123】統計分析モジュールDAMは、要求の際或
いは通常の作動サイクルの期間中、システムデータに対
して全ての統計分析を実行する。一例をあげると、前に
記録された絶縁材温度に基づいた統計分析モジュールS
AMは、老化即ち、現時点において、リンク構成成分に
よって「消費」されたライフスパン(life spa
n)の百分率を予知する。即ち、電力リンク構成成分の
設計ライフスパンから始まって、サブモジュールは、場
合に応じて、種々の構成成分に残されたライフスパン百
分率を評価して、保守プロセスを故障の前に且つ先制的
に駆動してシステムの稼働率を増大せしめる。適用され
た方法は後に説明される。
【0124】警告発生手順モジュールAGPは、適切に
監視される選択データを閾値及び/又は非許容値と比較
して、誤機能及び故障フラグを認識する。前に規定され
た規則によると、AGPは警告を発生し全ての発生警告
をシステム全体にわたって分配する。
【0125】履歴データ管理手順モジュールHDMP
は、全ての種類の履歴データ記憶を管理する。特に、H
DMPは、各単一データ傾向に対して選択された予め規
定された抽出規則に従って、ユーザが記憶用に選択した
データの中からどのデータを実際の時点で記憶すべきか
を実時間で認識する。一例として、高速変化データは高
抽出速度で、例えば分毎に記憶され、低速変化データは
低抽出速度で、例えば時間毎に記憶される。
【0126】システム誤機能及び故障監視サブモジュー
ルSMが存在する。このサブモジュールはシステム状態
及び作動挙動を連続的に制御して故障ユニットや非許容
挙動を認識し、再構成要求を発生する。例えば、システ
ムのユニットが故障した場合、SMはシステムをセット
してバックアップユニットを使用させる。種々のユニッ
トに関するものに対しては、それらの挙動及び状態を検
査することが出来る。それらの状態レジスタに分析を行
うか、それらに作動を実行して、次に予期されたように
これらの要求に応答しているかを検査するように要求す
ることを両方行うことが好ましい。
【0127】これらのサブモジュールに関するものに対
しては、それらの活動は、例えば、それらを所定の組の
入力データに定期的に適用して出力を前の出力とクロス
チェックすることにより、検査することが出来る。
【0128】如何なる認識された誤動作の場合でも警告
が発生され、並列のバックアップユニット或いはサブモ
ジュールの間のスイッチングが行われる可能性もあり、
これにより、誤動作ユニットを解消或いはそれを許容挙
動(acceptablebehavioor)に戻
す。
【0129】システムの誤動作及び故障監視モジュール
SMによって発生された再構成要求によって、システム
再構成及び更新手順SRUPが駆動される。
【0130】これにより、システムの構成が制御され
る。即ち、システムにおける使用可能なユニット、サブ
モジュール及び通信網が制御され、説明されボードに登
録された所定規則が適用され、ユニット、サブモジュー
ル及び通信網が再構成される。これは、バックアップ
(ユニット及び通信網構成成分のための)を使用可能状
態化するか或いは故障したユニット及びサブモジュール
をリセットすることの両方によって実施される。
【0131】このシステム再構成及び更新手順SRUP
サブモジュールは又、再構成の後にシステムの関連作動
条件についての全ての情報をボードに記憶する。
【0132】これらの情報は、一般的な故障の際に開始
構成として用いられる開始保護手順モジュールASSU
に将来使用可能となる。
【0133】データ分析計算が実施されるケーブルモデ
ルモジュールCMMが後に説明される。
【0134】データベースモジュールDBMは次のデー
タベースを含む。ケーブルの敷設条件データ及びシステ
ムの構成データが、必要な時はいつでも使用され、更新
され且つユーザに示されるために、使用説明データベー
スSDDBに記憶される。
【0135】このシステム説明データベースSDDB
は、多重電力伝送リンク説明を記憶するように且つシス
テムの作動サイクルを妨害する必要なしに、ローカル処
理ユニットLPUの通常の作動内でシステム再構成更新
手順モジュールSRUPによって実時間で完全に更新可
能となるように設計される。
【0136】有効化の後の全ての実時間データは連続的
にボードに記憶され且つ実時間データデータベース(R
TDDB)にリフレッシュされる。即ち、上記のデータ
ベースは、共有されたデータを読み出すために或いはデ
ータを書き込んで実時間データデータベースRTDDB
を(新しいデータ受信、評価データ又は新しい事象の故
に)修正するために全てのサブモジュール及びユーザか
らアクセスされ得る。
【0137】許可されないユーザがプロセスデータをむ
やみにいじらないように防止するためにアクセス及び作
動が一般的に異なったレベルによって限定される。即
ち、これは、これも又、システムに埋め込まれている標
準の作動システム能力及びルーチンを用いて実施され
る。ユーザの許可及びアクセスレベルは専用のシステム
ユーザデータベースSUDBに記憶され維持される。
【0138】全ての実時間データ(フィールド検知器測
定値、計算結果、ユーザ活動、警告及びユーザの警告に
対する応答)の中で、履歴分析に関連したデータはボー
ド(boad)で専用の履歴データHDBに連続的に記
憶される。即ち、このデータベースは履歴データ管理手
順モジュールHDMPによって管理される。
【0139】履歴データベース作業量は、履歴ファイル
に記憶される選択されたデータが羅列される且つ記憶規
則(抽出速度等)が全ての選択された変数に対して完全
に説明されている予備構成によって組織される。
【0140】特に、記憶される各変数に対して、変数の
一般的説明及び原点、即ち、その原点となるシステムに
おけるユニット或いはサブモジュールとは別に、履歴ア
ーカイブでの表現及び記憶されたデータの量の両方を最
適化するために、変化範囲である抽出速度が規定され
る。履歴データのボードでの記憶は電力伝送リンク構成
成分の熱的過渡を考慮するために処理において使用され
る。システムの開始時において、使用可能な履歴データ
は無く、システム開始保護手順モジュールASSUは、
充分な量のデータが得られるまで、制御を支配する。
【0141】履歴データの記憶は、ユーザの且つシステ
ムの要求に従って、選択された履歴データの各々の1つ
に対して、別々に妨害され使用状態化される。
【0142】履歴データベースHDBのメモリ及び大容
量充填は履歴データ管理手順モジュールHDMPによっ
て監視される。即ち、より古い値を外部デバイスに退避
するために履歴データベースHDBダンピングが要求さ
れるといつでも先制的警告及び警報が発生される。いず
れにしても、システムは長期データを記憶することが出
来、介入(intervention)が何も実施され
ない場合、より古い値が上書きされる。
【0143】上記のように、システムは、ユーザに発生
される警報発生手順モジュールAGPによって警報の自
主的な発生が可能である。全ての警報は、ユーザの警報
に対する応答と並列して、ボードでシステム警報データ
ベースSADBに記憶される。
【0144】システム警報データベースは、全ての警報
が羅列され且つ完全に説明されている構成ファイルに基
づいている。即ち、各警報はそれ自信の独特な説明、重
要度のレベル、起点ユニット/サブモジュール及び幾つ
かの状態フラグを有している。これらのフラグは、一例
として、警報状態が依然として有効か否かと指示する現
在の状態、ユーザによる認知、即ち、少なくとも1人の
ユーザ(非常に重要な警報に対してそのようにする資格
を有する可能性がある)が入力マンマシンインターフェ
ースIMMIを通してそれになんとか反応したという事
実であり得る。
【0145】全ての認知活動がボードに登録されるだけ
でなく、それを実施するユーザの名前も登録される。こ
れは、システム上に実施されるユーザの活動の後の制御
のために且つシステムの誤動作と欠点のオフライン分析
のために為される。
【0146】各警報のための別の組のフラグは、選択さ
れた警報を自動的に印刷する可能性、音声を発生する可
能性、手順を使用可能状態化する可能性、図形的勧告を
ユーザに与え或いは新しい組のデータを与えてシステム
状態を更に良く洞察する可能性を指示することが好まし
い。
【0147】ローカル及び遠隔通信網活動を維持し管理
するのに用いられる別のボードデータベースは通信網デ
ータベースNDBである。このデータベースはローカル
エリアネットワークLAN及び広域ネットワークWAN
についての全ての情報を記憶し、一般的には通信網中の
全てのユニットの自動接続に用いられる。
【0148】上記のケーブルモデルモジュールCMMに
関するものに対しては、これは、再び述べられたデータ
分析モジュールDAMの最も重要なサブモジュールの一
つである。このモジュールがシステムデータに対して最
も進化した特定の分析を実施することを思い起こすこと
が注目に値する。
【0149】ケーブルモデルモジュールCMMは実時間
データデータベースRTDDB及びシステム説明データ
ベースSDDBから入力データを読み出す。係るデータ
は、例えば、プログラマブル論理制御装置ユニットPL
Cによって、所定の時間頻度で、例えば、毎分、或い
は、分布検知器受信ユニットDASU及びデータ受信ユ
ニットDAUからそれらが入手されるとすぐに、実時間
データベースRTDDBに書き込まれる。これは、この
データベースの連続更新が存在することを意味する。そ
の代わりに、システム説明データベースSDDBにおけ
るデータをユーザ或いは特定の再構成作動のどちらかに
よって変化することが出来る。
【0150】ケーブルモデルモジュールCMMは、、ケ
ーブル及び付属構成成分が直列の熱抵抗及び並列の熱容
量の網状構造として表現される周知の集中定数熱回路
(lumped constants thermal circuit)を有する各セグ
メントを説明する。
【0151】ケーブルの加熱を生じる熱は電力発生器に
よりモデル内に表示される。
【0152】リンクの各選択セグメントに対しては、そ
れぞれの挙動によると、異なった構成状態に因って、本
システムは電力リンクの実際の熱状態についての且つそ
の熱的過渡による更なる挙動の予知についての全ての必
要な評価を実施するのに用いられる異なったモデルを利
用する。
【0153】これらの受信されたデータにより、セグメ
ントの作動条件はモデルによって評価される。
【0154】ケーブルモデルモジュールCMMの評価は
2つのプロセスに分離されていると見なされる。即ち、
第一のプロセスはケーブルへの(且つ付属品の)熱点を
評価し、第二プロセスは環境の挙動を評価する。
【0155】ケーブル温度、そして特にケーブル導体温
度の評価、即ち、しばしば、熱的過渡状態におけるケー
ブルの熱点を評価出来る。これは、基本的にケーブル自
体の熱的及び幾何学的特徴に依存するからである。上記
の特徴は先験的に知られており、設置パラメータから容
易に得ることが出来る。更に、これらの特徴は時間的に
安定であり、それ故、周知の依存性により局部温度にの
み依存すると見なすことが出来る。それ故、導体温度
は、ケーブル及びその過去の歴史、即ち、その使用状態
化から或いは静置温度規則性が確立されてからケーブル
に流れる電流の両方を説明する完全な組のデータが存在
すると、それ自体において精密に評価することが出来
る。
【0156】外部環境の熱的挙動に関するものに対し
て、物事は率直ではない。即ち、外部環境は、一般的
に、先験的に完全に知られている挙動ではなく、更に、
時々、予期されない様式で可変となる。季節的変化に加
えて、人間の活動に因る変化を考慮すべきである。即
ち、セクションの独立加熱(例えば、都市の混雑した地
下におけるエネルギリンク構成成分近くの蒸気或いはガ
スパイプの後続敷設に因る加熱等)、ケーブル回りの磁
気的挙動を変えることにより発熱をローカル的に増大す
る極、管或いは箱のような強磁性素子の挿入によって起
こされるホットスポットである。これら全ての予期しな
い環境変化は予知出来ず、別々に監視される。
【0157】ケーブルの「内側」或いは「外側」のセク
ションの部分における過渡間の別の基本的相違は現象の
時定数である。例えば、ケーブル内の過渡は数時間台で
あるのに対して、例えば埋め戻しに敷設されるケーブル
の場合のようなケーブルの外側の過渡は数日或いは週台
の時定数を有する。加うるに、湿分移動に因るような環
境変化が数週間のうちに発生し得る。典型的なエネルギ
ユーザ要求は、約2又は3時間毎の要求された電流変化
の値の段階を示す。これは、この期間中は、ケーブルの
温度の発生を予知するために、ケーブルの「内側」或い
は「外側」のセクションの熱的過渡を考慮することが重
要であることを意味している。
【0158】外部抵抗の評価は、適応性の計算を実施す
るためにこれらの定数が連続的に制御されるという点で
修正されている集中された定数方法にこれも基づいてい
る。電流の効果−及び発熱−は、温度と電流の両方の時
間履歴を知ることにより充分に認知出来るため、如何な
るこれ以上の変化も実際は外部環境の温度拡散率、即
ち、環境が熱を放散する能力の変化に因る。それ故、ケ
ーブル挙動を予知するために外部環境の温度抵抗及び拡
散率を評価すると都合が良い。
【0159】実際の熱流に且つ土壌の既知特性に関連し
た計算された熱抵抗により、地下セクションからの可能
な乾燥を予知することが可能である。
【0160】空中ケーブルの場合、空気流規則性の変化
に因る外部抵抗の知識は、環境がリンク構成成分を冷却
する能力に影響し、それ故、この変化は容認された電流
負荷に影響する。
【0161】ケーブルモデルモジュールCMMの評価は
以下の通りである。
【0162】− 直接導体温度が測定される場合、集中
定数熱回路モデルは、ケーブルに近接して配置された温
度検知器によって発生された温度から始まる導体の温度
を評価する。モデルが検知器とケーブル導体との間の材
料特性を正しく考慮出来るようにするために検知器の精
密位置及び原点を知ることは都合が良い。これは、検知
器がケーブルの外側に配置されている時に特に適切であ
る。
【0163】この計算は温度とケーブルによって輸送さ
れる電流の現在値と履歴データとの両方に基づく。特
に、考慮されたセグメント上に起きた全ての過去の過渡
が考慮される。セグメントの完全な過去の履歴挙動を説
明する1組のデータの使用により、その実際の挙動に関
する高程度の精度及び知識に達することが可能となる。
【0164】− 環境の熱抵抗、及び可能な土壌乾燥条
件は埋められたセグメントに対して計算される。これ
は、前に述べたように、電力負荷及び温度の履歴値を用
いることにより実施される。従って、熱的不安定状態
(熱的逃げ状態)を避けるために、ユーザに警告及び警
報を自主的に発生するシステムによって土壌乾燥が予想
される。
【0165】− 規定された時間インターバルで最大導
体許容温度に至る最大電流負荷が評価される。
【0166】− 実際の負荷条件を仮定することにより
最大許容導体温度に到達する時間が評価される。
【0167】− リンクの各部分の老化が可変ケーブル
構成成分の実際の測定された或いは評価された温度に基
づいて評価される。上記の温度値は統計分析モジュール
SAMに供給される。測定された温度値のリンクの諸部
分の老化への効果は適切なモデル、例えば、アーレニウ
スの法則(Arhenius Law)に基づいて統計
分析モジュールSAMによって評価される。ケーブル及
び付属品に現在利用されている材料に対して種々の温度
で老化を測定出来るため、作動の期間中に、その評価さ
れた或いは測定された温度によって各構成成分に対して
老化の速度を評価することが可能となる。更に、残留ラ
イフスパンはケーブル絶縁材への電気的勾配に統計的に
依存する。即ち、これは、監視される各ケーブルに対し
て、例えば、ウエイブル統計分析を適用することによ
り、考慮に入れることが出来る。これにより、ケーブル
及び付属品の残存確率を評価し且つその残留ライフスパ
ンを計算することが可能となる。
【0168】全ての上記の分析はリンクがシステム説明
データベースSDDBに分割され説明される各セグメン
トに対して連続的に実施される。
【0169】ケーブルモデルモジュールCMMは更に、
全リンクに対して、全体の一般的状態を計算する。例え
ば、(特定の場合、リンクの電流制限因子と見なされ得
る)リンクの最大温度はリンクの各選択特性に対してリ
ンクの各セグメントの最大温度のうちの最大値と等しく
なる。
【0170】リンクへのケーブルの挙動の評価は、全評
価時間を低減するために並列のプロセスに分割すると都
合が良い。
【0171】各並列プロセスでは、関連のシステム説明
データベースSDDBに記憶されているリンクセグメン
トの系列が注意される。
【0172】休止ケーブルに対するプロセスを停止し
て、全ての努力を作動中のケーブルに2集中することが
可能である。新しいケーブル監視の使用状態化も可能で
ある。何となれば、これらは以前のタスクに干渉しない
新しい並列計算タスクのみを使用するからである。新し
いリンクが監視されたケーブルに加えられた時にシステ
ムを停止する必要がない。
【0173】ケーブルモデルモジュールCMMは更に、
予想された挙動からの矛盾或いは異常なデータが存在す
るセグメントの点を識別する。
【0174】一例として、斯かる矛盾は適当な温度信頼
区間外にある温度或いは予想値を大きく外れた温度、或
いは上記セグメントにおけるより高い温度に関連つけら
れ得る。
【0175】これらの矛盾は、セグメントが唯1つの共
通挙動によって表されるべきでないことを指示してい
る。従って、セグメントは、満足な表現に到達するま
で、通常の作動中に、2つ又はそれ以上のサブセグメン
トに分割し得る。サブセグメントの長さは、例えば、斯
かる異常なデータが検出される全ての点を含む程度に長
くなるであろう。
【0176】一例として、ケーブルの近くに新しく埋め
られた強磁性物体の出現に因り或いはケーブルの熱挙動
を修正することが出来るケーブルに近接して配置された
任意のなる構成成分に因り集中した損失がセグメントの
ある点に生じた場合、上記の点の予想挙動に対する矛盾
或いは異常データがシステムによって認識され、ユーザ
に対する警告が発生される。その結果、より詳細な分析
が実施されるように、関連の新しい熱的パラメータを導
入することにより1つ又はそれ以上の新しいセグメント
が規定される。このようにして、システムは、変化した
作動条件、予想されない事象及び設置変更に、手動或い
は自動的に、容易に適合され得る。これにより、例えば
検知器の分布に応じて、斯かる矛盾が発見され且つ収集
されるセグメント中の場所を正確に定位することが可能
となる。
【0177】実施例1 典型的な設置を試験するために且つシステム設計の一部
分として、全スケール原型が開発され作動された。
【0178】電力伝送リンクとして、絶縁された160
0mm2アルミニュウム導体XLPEを有する2本の並
列エネルギケーブルの閉ループが用いられた。ループの
全長は約250mであり、ループの2本の並列ケーブル
間が0.3m同軸分離されて敷設された。
【0179】ケーブルの監視された部分は敷設条件に応
じて4つのセグメントに再分割された。即ち、地下ダク
ト中のケーブル、セメントモルタル中のケーブル、選択
された埋め戻し中のケーブル、及び選択されない埋め戻
し中のケーブルである。
【0180】システムの土壌の乾燥、即ち、良く選択さ
れた埋め戻しを予想する能力を示すために後者の2つの
条件が選択された。即ち、適当な粒度分析値を有する土
壌は選択されない条件よりも湿度を良く保持することが
出来る。土壌湿分移動は基本的には温度勾配(ケーブル
による加熱に因る)及び土壌粒子間の毛管力によって駆
動される。土壌湿分はケーブルの熱交換に大きく影響す
る。
【0181】ケーブルループにおける電流は12個の加
熱変圧器(ミラノ、コログノモンゼセ、ドリア8のスペ
シャルトラスフォビアA製造のTRL26型)によって
発生された。これらの変圧器の各々は26.5kVAが
可能であり、二次コイルが閉ケーブルループによって構
成されている。各変圧器は、それ自身の組のコンデンサ
(ミラノ、コルソマゼンタ85のICAR製造のスーパ
ーリファソ(定格電力20kVAR、各々400μFの
容量に達する)に並列に置かれており、これにより、電
流を再位相化し、ループを付勢するのに必要な電流を低
減した。ループにおける電流は、公称電力40kVAR
を有する電圧可変器(上述のスペシャルトラスフォ社製
造のV40型)によって変圧器が供給する電圧を変化す
ることによって制御された。
【0182】原型においては、分布温度検知器及び熱電
対が両方とも用いられた。分布検知器を含む温度検知器
の幾つかがシステム作動に用いられ、他の温度検知器
が、所定点における評価された温度を所定点における実
温度と比較するために所定点を検査するのに用いられ
た。熱電対は銅/コンスタンタン型であった。これら
は、捩れ型であり、あり得る電磁雑音干渉を低減するた
めに二重スクリーンが加えられた。
【0183】分布温度検知器DSAUは、英国ハンプシ
ャー、シャンドラーズフォード、スクールレーン、ヨー
クハウスのヨークセンサリミテッド製造のDTS800
MRであった。これは、1mの空間分解能でもって、2
本のファイバループにわたって12Kmの距離まで温度
を測定することが可能である。
【0184】二重端末測定が、デュアル単端末測定への
自主切り替えでもって実施され、あり得る一回のファイ
バ破壊の後に通常の作動を継続した。ファイバの2個の
ループが用いられた。即ち、第一ループはケーブル被覆
材の外部層上に定位され、第二ループはケーブル表面の
外側に一定の距離で定位されており、これにより、モデ
ル適用をデュアル検知器構成で立証した。
【0185】ループにおける電流は電流測定変圧器AT
によって監視された。即ち、ミラノ、オペラ、ビアラン
ブロ26のテクノトランスフォーマトリSrl製造のA
OS型(3000/5の比率を有する)が用いられた。
【0186】プログラマブル論理制御装置ユニットPL
C及び電力ライン制御装置ユニットEPLCを含むデー
タ受信は、ジェノバ、スパコルソヨーロッパ799のオ
ルシオートマジオネ製造のT−ラック型多重カードラッ
ク(4つの入力カード、1つのアナログ出力カード及び
2つのデジタル入力カードを有する)において結合され
た。即ち、I/Oチャンネルの合計数は144であっ
た。
【0187】プログラマブル論理制御装置ユニットPL
Cとして、既述のオルシオートマジオネ製造のデュアル
シリーズ8が選択された。
【0188】ローカル処理ユニットLPUとして、ペン
ティアム社のプロセッサに基づくデスクトップ形コンピ
ュータが選択された。
【0189】本発明の作動システムはウインドウズNT
である。
【0190】原型装置において、システムを多重ユニッ
トと共に作動せしめるアクティブハブを有するArcn
etLANが用いられる。これは、フランシア、セント
ジャーマンエンラエ、ルーシュナッパ、20クオータの
SMC製造のHUB03−240型である。
【0191】実験的構成において、V35標準を使用す
る専用ラインがローカル処理ユニットLPUを遠隔ユニ
ットRU1−RU4に接続するのに用いられており、高
速モデムを有する予備ダイアルアップラインが移動制御
ステーション(高速モデムカードを有するペンチナム社
の携帯ラップトップ)からの移動接続のために実施さ
れ、システム全体の遠隔制御を行い且つこの構成におけ
る作動手順を有効化した。
【0192】原型装置において、種々のセクションにお
ける導体温度が、ケーブル絶縁材の内側で直接測定され
たセクションに関して±1℃より小さい誤差で予知され
た。
【0193】熱電対によって形成された温度検知器の最
大許容長さは、適当な遮蔽及び保護が実施された時には
数百メートル台である。即ち、信号がローカル的にデジ
タル化されると、それらは数キロメートルにわたって伝
送され得る。
【0194】光学分布温度検知器に対しては、現在は幾
つかの形が、140kmの長さまで使用可能である。
【0195】ローカルエリアネットワークLANは一般
的に、光ファイバ通信網を用いた時は、数百メートルか
ら数Kmよりは広くない。
【0196】本発明によって実行される作動の一例が図
4乃至6に説明されている。
【0197】特に、図4は、例えば、温度分布Pに報告
されている関連の温度値T1乃至T4を与える係合され
た温度検知器S1乃至S4を有するケーブルC中に形成
されている電力伝送リンクのセグメントを示している。
ローカル検知器の場合、それぞれの定位l1乃至l4は
設計によって知られている。温度が光学時間領域反射測
定法OTDR(即ち、分布検知器)によって検出される
場合、ケーブルセグメントに沿った完全な温度分布Pは
使用された器具の分解能により知られる。
【0198】システムの最も単純な作動において、セグ
メントの作動条件は、臨界温度値と比較されるセグメン
トにおける最高測定温度(本例においてはT3)によっ
て決定される。T3がTcを超えた場合、リンクにおい
て調節作用を起こすための警報及び/又は制御信号が発
生される。
【0199】Tcはケーブル故障に関して安全限界を与
えるために選択される。即ち、通常、安全限界の幅は検
知器のケーブル内の臨界領域への近接度に依存する。
【0200】例をあげると、ケーブルの外面上に或いは
外面の近くに定位された検知器により且つ測定された温
度値に対する如何なる有意な更なる作動がないために、
Tcの便宜値は通常、絶縁材にわたる全温度分布を考慮
するために、ケーブル絶縁材に対して許容され得る最大
温度(一般的に70℃乃至90℃)の約50乃至60%
を超えない。
【0201】温度検知器Sが、ケーブルCに近接して、
例えば、埋め戻しBにおいて、ケーブルC内の臨界位置
Iからの距離dにおいて、即ち、図5に示すように、ケ
ーブル絶縁材ISと導体CCとの間の位置Iに配置され
ている場合、温度Te、即ち、ケーブルの実作動条件
は、他の検知器によって与えられる更なる値、例えば、
対応の検知器によって且つ所定の設計値によって与えら
れるようなケーブルによって輸送される電流、環境の熱
抵抗、土壌湿分、強制冷却パラメータ等を考慮すること
により、所定のモデルに従って、測定された温度Tmに
基づいて計算される。
【0202】更に、ケーブルの断面への及びケーブル自
体の回りの時間可変熱流を考慮するために、熱抵抗及び
セグメントにわたって生じる熱過渡を両方共、この計算
に考慮すると都合が良い。
【0203】断面への可変熱流の効果を評価するため
に、ケーブル及びその回りの作動条件が所定のインター
バルで作動中に記録される。即ち、例えば、温度は毎分
記録され、土壌湿分等のゆっくりと変化するパラメータ
は毎時記録される。
【0204】斯かる熱過渡は、ケーブル層にわたって生
じる変化温度が漸近値に達する時の現象に対応する。一
例をあげると、ケーブル絶縁材内の上記の過渡に関する
時間は、ケーブル寸法に応じて、4乃至8時間以上であ
り得る。その代わり、ケーブル、特に埋設ケーブルの外
部環境における熱過渡は、数日より長くなり得る。従っ
て、参照点Iの温度、及びその時間的展開は、瞬時に測
定されたパラメータと所定の期間、好ましくは、数日前
或いは多分、ケーブルの完全作動ライフに関連する対応
して記憶されたパラメータの両方を考慮することにより
評価される。
【0205】本発明の方法を用いることにより、即ち、
ケーブルの臨界位置Iにおける温度を評価することによ
り、考慮された値の時間依存性が充分に認知される。
【0206】ケーブルに支持され得る最大温度により近
くなり得るので都合が良い点Iの臨界温度T'cに関し
て比較を行うことが出来る。
【0207】加うるに、与えられた時点での温度の知識
とユーザによる電流の新しい要求の知識から、モデルは
温度を後の時点において予知する。従って、要求される
対応の活動は、ケーブルが臨界温度T'cを超えた瞬間
に対して前もって良く行われ得る。
【0208】これは、種々の負荷及び時間に対してケー
ブルセグメントの熱挙動を予知するために且つ応答を時
宜的に行い過負荷を防止するのに利用される。
【0209】特に、規定された時間インターバルにおい
て、最大導体許容温度及び最大導体許容過温度に至る最
大電流負荷が評価される。
【0210】実際の負荷条件を仮定することにより、最
大許容導体温度及び最大導体許容温度に達する時間も評
価される。
【0211】このようにして、ケーブルリンク温度を予
知することにより、ケーブルに過負荷を与えないように
或いは過熱しないように制御活動を期待することが可能
である。
【0212】ケーブルの幾つかの部分の温度に基づい
て、リンクの各部分の老化が統計的に評価される。
【0213】各セグメントにつけられた計算に基づい
て、全監視リンクの全体の一般状態が評価される。
【0214】加うるに、予想挙動からの矛盾或いは異常
値が存在するセグメントの諸点が、前の計算に基づい
て、評価される。
【0215】例えば、ケーブルの特定の点を考慮っし且
つ図6を参照すると、時点t1において温度はT1であ
る。モデルに基づくと、時点t2において予想温度はT
2であるべきであり、時点t5において予想温度はT5
であるべきであり、この温度は、時点t5において予想
されたケーブルの最大許容温度を表し得る。時点t2に
おける測定温度がT3であり、それが予想値T2よりか
なり遠い場合、例えば、予め規定された信頼レベルの外
側にある場合、これは、ケーブルの或いはその回りの異
常挙動が、既に述べた理由のどれかにより、その点で生
じることを意味し得る。
【0216】この場合、ケーブル挙動はもはや予想挙動
ではない。本発明によると、異常挙動を有するセグメン
トの部分は、新しい挙動を考慮するために、セグメント
を少なくとも2つのサブセグメントに分割することによ
り、隔離される。この新しいサブセグメントの長さは、
異常測定値を含むセグメントの部分の長さであり得る。
【0217】新しいサブセグメントに対して、時点t3
において適切な温度T4を予知するために、それ故、こ
の場合は時点t4、即ち、その前よりも早期に予想され
たケーブルT5の適切な最大許容温度を予知するため
に、新しいモデル、或いは新しい組のパラメータが用い
られ、早期の警報或いは調整を可能にする。
【0218】このようにして、ケーブルモデルモジュー
ルCMMは、セグメントに且つリンク識別臨界データに
関連した臨界作動条件を評価する。
【0219】これらの臨界データは、リンク上の諸セグ
メントの状態及び挙動に関連する情報である。
【0220】これらの臨界データは、既に述べたよう
に、例えば、セグメントの且つリンクの最大温度、或い
は他の臨界パラメータ、或いは予想挙動からの矛盾或い
は異常データであり得る。
【0221】評価に用いられる詳細な作動は、本明細書
に報告された情報によると、それらは当業者の能力の範
囲にあるため、本明細書では述べられない。
【0222】
【発明の効果】以上説明したように、リンクに輸送され
た電流に関連したリンクの瞬間的作動パラメータとこれ
らのパラメータの過去の値の両方に関する情報を受信す
ることにより、リンクの実際の作動条件及び予想作動条
件を高い精度で決定することが出来かつリンクの臨界構
成成分の最大許容値にかなり近い安全値に応じて、必要
に応じて、調整作用を起こすことが出来る。加うるに、
リンクに輸送される電流の効果的な制御、例えば、最大
負荷輸送能力が必要な時に用いられるような制御は、作
動中にリンクを、時宜的に検出された場合のリンクの作
動に影響するあり得る予期しない環境変化に応答して、
非所定の数のセグメント及びサブセグメントに分割する
ことによって為され得る。これは、サブセグメントの数
よりも大きな数になる場合の検知器、特に温度検知器を
用いることにより、少なくとも1つの検知器が常に1つ
のサブセグメントに係合され得るようにすることによっ
て為され得る。本発明の目的のために、上記の検知器に
よって検知される温度がリンク中の実際の電流値に相関
関係を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシステムの説明図である。
【図2】本発明に係るシステムの詳細の説明図である。
【図3】本発明に係る精密モジュールの説明図である。
【図4】その検知器及びその温度分布を有するケーブル
の略図である。
【図5】熱検知器に係合された環境に敷設されたケーブ
ル断面の略図である。
【図6】ケーブルのセグメントの特定の部分の挙動を示
すチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591011856 Pirelli Cavi e Sist emi S.p.A (72)発明者 ロベルト・ガスパリ イタリア共和国ミラノ,ヴィアーレ・ロマ ーニャ 37

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流導通リンクに電力を輸送するための
    方法において、 リンクに所定値の電流を供給する段階、 上記リンクを所定数のセグメントに分割する段階、 第一の所定予知モデルを上記セグメントの各々に関係づ
    ける段階、 複数の温度検知器であって、それらの少なくとも2つが
    上記セグメントの各々に作動可能に関連付けされており
    且つ上記電流値によって影響される温度検知器をリンク
    に沿って敷設する段階、 第一回目に上記検知器からそれぞれの検知器値を獲得す
    る段階、 上記セグメントに関係づけられた上記第一予知モデルに
    従って、第二回目に上記セグメントの1つにおける予想
    作動条件を上記第一回目における上記検知器の且つ上記
    電流値の関数として決定する段階、 上記第二回目に発生した検知器値に関連した上記第二回
    目における上記セグメントの実際の作動条件を決定する
    段階、 上記実際の作動条件を上記予想作動条件と比較する段
    階、 上記実際の作動条件と所定値を超える上記予想作動条件
    との差の存在下で上記セグメント或いはそのサブセグメ
    ントに第二の所定予知モデルを関係づけ或いは関係づけ
    られる段階を含む方法。
  2. 【請求項2】 第二の所定予知モデルを関係づける或い
    は関係づけられる段階は、上記実際の作動条件と所定値
    を超える上記予想作動条件との差の存在下で、上記セグ
    メントを各々が少なくとも1つの検知器に関連付さてい
    る少なくとも2つのサブセグメントに分割し或いは分割
    せしめられる段階を含むことを特徴とする請求項1の方
    法。
  3. 【請求項3】 セグメントの予想作動条件を選定された
    時点において所定値内に維持すべく上記電流値を調整す
    る段階を含むことを特徴とする請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 予想作動条件を決定する上記段階が、 与えられた時点より早いそれぞれの時点において測定さ
    れた幾つかの検知器値を記録する段階、 セグメントの予想作動条件を上記第一モデルに従って上
    記第二時点において上記第一時点における上記検知器値
    の及び上記電流値の及び上記記録された検知器値の関数
    として評価する段階、を含むことを特徴とする請求項1
    の方法。
  5. 【請求項5】 上記リンクが所定長さの絶縁ケーブルを
    含み、上記絶縁ケーブルが少なくとも1つのセグメント
    を含むことを特徴とする請求項1の方法。
  6. 【請求項6】 上記検知器値に関係づけられたセグメン
    トの上記作動条件がセグメントにおける所定位置におけ
    る温度を含むことを特徴とする請求項1の方法。
  7. 【請求項7】 上記検知器値に関係づけられたセグメン
    トの上記作動条件がケーブルに沿った選択された縦位置
    におけるケーブル絶縁材の内側の点の温度を含むことを
    特徴とする請求項5の方法。
  8. 【請求項8】 上記検知器値が所定の縦分解能で測定さ
    れたセグメントに沿った縦温度分布を含むことを特徴と
    する請求項1の方法。
  9. 【請求項9】 上記検知器値がケーブル導体からの所定
    半径方向距離で測定されたセグメントに沿った温度の縦
    分布を含むことを特徴とする請求項5の方法。
  10. 【請求項10】 セグメントに沿った温度の上記縦分布
    がケーブル表面で測定されることを特徴とする請求項9
    の方法。
  11. 【請求項11】 上記温度の分布が上記セグメントに作
    動可能に関連付けされた光ファイバを通して得られるO
    TDRトレースを含むことを特徴とする請求項1の方
    法。
  12. 【請求項12】 上記セグメントの各々が予想された実
    質的に均一な熱挙動を有することを特徴とする請求項1
    の方法。
  13. 【請求項13】 上記第二予知モデルに関係づけられた
    上記サブセグメントは、少なくとも上記の分布の上記第
    一検知器値及び上記第一予知モデルから決定された予想
    温度が上記第二検知器値及び上記第一予知モデルから決
    定された実際の温度と異なる部分を含む長さ部分に縦方
    向に延設されていることを特徴とする請求項8の方法。
  14. 【請求項14】 上記実際の作動条件を決定する上記段
    階が所定の時間頻度で反復されることを特徴とする請求
    項1の方法。
  15. 【請求項15】 上記のセグメントの作動条件を決定す
    る段階が、セグメントにおける所定数の位置における温
    度を決定する段階及び上記決定温度の最高値をセグメン
    トの作動条件として選択する段階を含むことを特徴とす
    る請求項1の方法。
  16. 【請求項16】 上記検知器値に関係づけられたセグメ
    ントの実際の作動条件を決定する上記段階が、 幾つかの検知器値を一度に獲得する段階、 上記検知器値に関係づけられた幾つかの状態パラメータ
    を決定する段階、 上記状態パラメータの中から臨界パラメータを選択する
    段階、 セグメントの作動条件を上記臨界値の関数として評価す
    る段階を含むことを特徴とする請求項1の方法。
  17. 【請求項17】 上記セグメントにおける作動条件を所
    定値内に維持するために上記セグメントに関連付けされ
    た温度制御手段を作動する段階を更に含むことを特徴と
    する請求項1の方法。
  18. 【請求項18】 上記電流値を調整する段階が、リンク
    中のセグメントにおける電流率を低減するために電流を
    リンク内で再発送する段階を含むことを特徴とする請求
    項3の方法。
  19. 【請求項19】 上記検知器値に関係づけられたセグメ
    ントの作動条件を決定する段階が検知器値が測定される
    上記セグメントに沿った場所を位置付けする段階を含む
    ことを特徴とする請求項1の方法。
  20. 【請求項20】 セグメントの熱交換能力に関連する更
    なる検知器値を獲得する段階を更に含むことを特徴とす
    る請求項1の方法。
  21. 【請求項21】 電力を輸送するためのシステムにおい
    て、 少なくとも1つのケーブルを含むリンク、 電力を上記リンクに供給する発電機、 上記リンクに作動可能に関連付けされた複数の検知器で
    あって、光ファイバを含む縦に分布された温度検知器を
    含む検知器、 上記検知器に接続されたデータ受信ユニット、 上記データ受信ユニットに作動可能に関連付けされたデ
    ータ処理ユニット、 上記データ処理ユニットに作動可能に関連付けされた制
    御アクチュエータであって、上記データ処理ユニットに
    よって処理された時に上記検知器によって発生されたデ
    ータに応答して制御信号を発生するように構成されてい
    る制御アクチュエータを含むシステム。
  22. 【請求項22】 上記光ファイバが上記ケーブルに近接
    して位置付けされていることを特徴とする請求項21の
    電力伝送システム。
  23. 【請求項23】 上記光ファイバが上記ケーブルの内側
    に位置付けされていることを特徴とする請求項21の電
    力伝送システム。
  24. 【請求項24】 上記分布温度検知器が上記光ファイバ
    に接続されたOTDR装置を含むことを特徴とする請求
    項21の電力伝送システム。
  25. 【請求項25】 上記制御信号が上記発電機に作用する
    調整信号であることを特徴とする請求項21の電力伝送
    システム。
  26. 【請求項26】 上記制御信号が上記リンクの一部分に
    関連付けされた温度制御手段に作用する調整信号である
    ことを特徴とする請求項21の電力伝送システム。
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