JP2002530653A

JP2002530653A - 電流遠隔感知装置および電流遠隔感知方法

Info

Publication number: JP2002530653A
Application number: JP2000582810A
Authority: JP
Inventors: ノエルパトリックトビン
Original assignee: サパルールスリミテッド; ノエルパトリックトビン
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2002-09-17
Also published as: EP1129359B1; BR9915331A; DE69905385D1; IES990947A2; AU1071500A; EP1129359A1; CA2350535A1; WO2000029858A1; AU771915B2; US6727682B1; ATE232607T1; DE69905385T2; CN1153976C; CN1333874A

Abstract

(57)【要約】Ｎ個の独立したＡＣ電流を搬送する一組の実質的に平行な導体中の電流を遠隔感知するための装置は、導体によって生成された磁界の相互独立の測定値を取得し、対応する信号を提供するように配置されたＮ個の磁界センサＭ１、Ｍ２を備える。処理手段１２’または１２”は、センサ信号と、各導体に対する各センサの場所および角度配向とに基づいて、それぞれの導体電流に対応する信号を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の属する技術分野）本発明は、一組の実質的に平行な導体中の交流電流（ＡＣ）を、これらの電流
によって導体の付近で生成された磁界から遠隔感知するための装置および電流遠
隔感知方法に関する。

【０００１】（発明の開示）本発明によれば、Ｎ個の独立したＡＣ電流を搬送する、一組の実質的に平行な
導体中を流れる電流を遠隔感知するための装置が提供される。この装置は、導体
によって生成された相互に独立した磁界の測定値を取得し、対応する信号を提供
するように配置されたＮ個の磁界センサと、センサ信号ならびに各導体に対する
各センサの場所および角度配向に基づいて、それぞれの導体電流に対応する信号
を取り出すための処理手段とを備える。

【０００２】前記信号が導体電流の基本周波数の高調波成分を含む場合、処理手段は、前記
導体電流信号の高調波成分を取り出し、高調波成分の振幅を調節して、センサ中
で高調波成分によって生成されたひずみを低減し、調節された周波数成分を基本
周波数成分と再結合して、ひずみが低減された前記信号を生成するための手段を
含むことが好ましい。

【０００３】センサ信号の高調波成分を取り出すための手段は、フーリエ解析手段を含むこ
とが好ましい。

【０００４】「相互に独立した磁界の測定値を取得するように配置された」とは、どのセン
サも、他のセンサから提供されるデータとほぼ同じかまたはそれらの一次結合で
あるデータを提供しないことを意味する。これは実際には、導体に対して相対的
に同じ角度配向にある軸を有し、かつ導体に対して垂直な面上にまっすぐ投影さ
れたときに近接するセンサが、２つとしてないことを意味する。

【０００５】なお、磁気センサの軸は、センサを通る変動磁界の力線と平行に配向されたと
きにセンサ中でその磁界に対する最大誘導信号をもたらすことになる、センサに
対する方向であり、センサの面は、その軸に対して直角にセンサを通る面である
ことに留意されたい。

【０００６】各センサの面は、導体と実質的に平行であることが好ましい。

【０００７】センサはコイルであることが好ましく、コイルの面は、コイルの巻きと平行な
コイルの幾何学的中心を通る面であり、コイルの軸は、そのような面と直角なコ
イル中心を通る方向である。

【０００８】本発明はまた、Ｎ個の独立したＡＣ電流を搬送する、一組の実質的に平行な導
体中を流れる電流を遠隔感知する方法も提供する。この方法は、導体によって生
成された相互に独立した磁界の測定値を取得し、対応する信号を提供するように
Ｎ個の磁界センサを配置することと、センサ信号ならびに各導体に対する各セン
サの場所および角度配向に基づいて、それぞれの導体電流に対応する信号を取り
出すことを含む。

【０００９】（発明の実施の形態）次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【００１０】図１〜６は、２トラックＡＣレール牽引システムの場合の電流を測定するため
の装置であり、この装置は計器１０および関連するＰＣ１２’または１２”を含
む。計器１０は、２つの磁界センサＭ１およびＭ２を収めた格納容器またはハウ
ジング１４を含む。この実施の形態では、センサはコイルである。計器１０は、
ＡＣレール牽引システムのカテナリ支柱（図示せず）に取り付けらてもよく、ま
たは、ＡＣレール牽引システムに隣接する柱に取り付けられてもよい。

【００１１】図２に見られるように、この実施の形態では、この牽引システムは、実質的に
平行な２本の架空カテナリ５０−１、５０−２を備え、各カテナリは、それぞれ
一組づつの平行なレール５２−１、５２−２に対応している。各カテナリは、そ
れぞれ一組づつのレールと共に、カテナリ中の一次電流およびレール中の復路電
流で電流ループを構成する。２本のカテナリ５０−１、５０−２の中の電流は独
立しているので、この実施の形態では、相互に独立した測定値を取得するように
配置された２つの感知コイル、すなわちコイルＭ１およびＭ２が必要である。た
だし、本発明は、任意のＮ個の独立電流を有する平行導体ＡＣシステムに適用可
能であり、その場合、対応する数Ｎ個の磁界センサが使用されて、相互に独立し
た測定値を取得するように配置される。本発明のこの一般化を、付録１に示す。
当然ながら本発明は、ＡＣ牽引システムにおける電流の感知に限定されるもので
はなく、付録１にはまた、図５と関連させて、一般に架空電力線、具体的には例
えば３つの磁界センサが必要な４本までのワイヤ（導体）を備える三相架空電力
線に本発明を適用する場合も示す。

【００１２】再び図２を参照すると、計器１０は、基準点Ｐと、この基準点Ｐを通る概念的
だが既知の基準面Ｓとを有する。計器１０は、基準面Ｓが、カテナリ５０−１、
５０−２、およびレール５２−１、５２−２（以後すべて導体と呼ぶ）と実質的
に平行になるように固定される。実際には、基準面Ｓは図示のように実質的に垂
直であるが、これは必須ではない。コイルＭ１およびＭ２は、各コイルの面もま
た導体と実質的に平行になるように、ハウジング１４内に配置される。

【００１３】ハウジング１４内では、基準点Ｐに対する各コイルＭ１およびＭ２の場所は既
知である（製造中に決定される）。各コイルの場所をΔＸ_cおよびΔＹ_c（図２）
で示すが、これらは、計器基準点Ｐからの、それぞれのコイルＭ１またはＭ２の
中心までのオフセットであり、ΔＹの値は計器基準面Ｓに平行に測定され、ΔＸ
の値は計器基準面Ｓに垂直に測定される。これらは、従来どおりの方向を正に、
すなわち基準点から右および上に正に測定される。基準面Ｓに対する各コイルの
角度配向θ_cもまた既知であり、θ_cは、コイルＭ１またはＭ２の面と計器基準面
Ｓとの間の角度である。これらの角度は、基準面から反時計回り方向に正に測定
される。

【００１４】Ｎ個の独立した電流が感知される一般的な場合には、Ｎ個の感知コイルが配置
および配向されて、導体付近の磁界の独立した測定値が得られるようにする。こ
れを達成するために、コイルの配向角度が通常９０°までで変えられて、同じ場
所の近くで異なる磁界測定値が得られる。次いで、コイルが十分に異なる場所に
変位されて、検出部間の追加の差別化が得られる。このような変位は、外部導体
の配置、計器の所望の感度および所望のコンパクト性に応じて、具体的な用途に
合わせられることになる。データ解析を容易にするために、コイルは、それらの
面を計器基準面に平行および垂直、すなわち配向角度θ_cを０°および９０°に
配向することができる。しかし、これらの面が導体に対して実質的に平行であれ
ば、これらは、望むなら任意の配向角度θ_cに配向することもできる。重要な点
は、すべてのコイルが正確に配向されるかまたはそれらの配向が正確に測定され
ること、および、それらの場所が好ましくは少なくとも１ｍｍの精度まで正確に
分かることである。この実施の形態では、２つのコイルＭ１およびＭ２は、それ
ぞれ基準面に平行および垂直に配向されている。コイルは、相互の干渉を避ける
ために、導体に対して平行方向に離すこともできる。

【００１５】ハウジング１４が前述の位置に固定されているとき、基準点Ｐから各導体まで
のそれぞれの半径方向距離Ｒ_wと、基準面Ｓから各導体までのそれぞれの角変位
α_wも知ることが必要である。これは、内部に超音波測定装置を設置できる連結
ステーションを計器１０に設けて、導体までの半径方向距離を測定し、超音波測
定装置を回転させて角度を測定することにより、最も好ましく達成される。これ
らの角度は、基準面から反時計回り方向に正に測定される。

【００１６】これらの値がすべて分かったときに、各導体に対する各コイルＭ１、Ｍ２の場
所および角度配向が正確に分かることが理解される。

【００１７】使用時に、それぞれの瞬時電圧Ｖ_c（ｔ）が各コイルＭ１、Ｍ２に誘導される
ことになり、この値は、それぞれのコイルにおける磁界の瞬時値に比例する。コ
イルセンサの場合、誘導電圧は、磁界中の個々の成分または高調波の周波数にも
比例する。コイルは、２つのコイルが接近している場合にそれらの間で相互にひ
ずみを生じなければ、フェライト鉄心に巻いて感度を高めることができる。

【００１８】格納容器１４には、電源３０から電力が供給される電子処理部２８が収められ
ており、標準的なＲＳ２３２インタフェース３２が備えられ、このインタフェー
ス３２により、ＰＣ１２”、例えばラップトップＰＣのシリアルポートとの直接
ケーブル接続１００を介して通信するか、または、モデムやＧＳＭモジュール１
０２など、ＰＣ１２’への通信リンクを経由し、ＰＣ１２’のモデム１０４を介
して通信するようになっている。ＰＣ１２’およびＰＣ１２”は、ＰＣを計器１
０に接続する異なる２つの方式を示すものであり、一般には、通常このようなＰ
Ｃが１つだけ使用されることに留意されたい。インターフェース３２は、ボーレ
ートの範囲（１２００〜３３０００ｂｐｓ）に対してプログラム可能であり、適
切なフロー制御およびエラーチェックを実施する。

【００１９】計器１０は、ＰＣ１２’または１２”中の主制御部１０６（図４）と通信して
、要求に応じてＰＣにデータをダウンロードすることができる。計器１０はまた
、計器クロックをチェックさせるかリセットさせたり、データが記録されたタイ
ムスパンを示したりする、後で述べる積分時間間隔などのユーザが選択可能なパ
ラメータをＰＣから受信することもできる。

【００２０】主制御部１０６は、計器の状況およびそのデータの内容を評価するために計器
１０と通信することができる。計器からのデータのダウンロードを開始し、デー
タフローを制御することもできる。当該の現場についての幾何学的データ（後で
述べる）を受信して処理することもできる。生の計器データを必要に応じて電流
値に変換することもできる。ある現場についてのすべてのデータを、その現場に
対するデータベースエントリに保存することもできる。ある現場についてのデー
タを、必要に応じて検索、表示、およびグラフ化することもできる。

【００２１】図３は、電子処理部２８のブロック図である。まず、外乱があった場合に計器
の電子処理部が損傷するのを回避するために、コイルＭ１およびＭ２からの電圧
が保護回路３４中でクランプされて、過電圧保護が実現される。これらは、２０
０００アンペアの障害電流と同等のものから保護される。計器は、このような電
流を測定する必要はない。それらによって損傷を受けるのを避けることのみが必
要である。

【００２２】次いで、コイルからの電圧は、基本波５０〜６０Ｈｚの電流および関係するす
べての高調波を通すフィルタ３６によって適切にフィルタリングされる。これは
、通常第４０次までの高調波、すなわち２〜２．４ｋＨｚを含む。したがって、
３０〜２５００Ｈｚの通過帯域が適切である。

【００２３】次に、感知コイル電圧は、同時サンプル・ホールド回路３８中に取り込まれる
。逐次サンプリングは、遅延に対応する位相角エラーを導入することになり、こ
れは結果の精度に影響を及ぼす。５０００Ｈｚの最小サンプリング周波数を用い
ることが好ましい。

【００２４】データのブロックがサンプリングされる。これは通常５サイクルとなるが、具
体的な適用例に応じて、下は１サイクルから、５サイクルよりも多いかまたは少
なくてもよい。後でデータの実効値（ｒｍｓ値）計算およびフーリエ変換を正確
に行うために、整数の基本サイクルをサンプリングすることが重要である。様々
な供給周波数の場合にデータのブロックにおいて、整数のサンプルおよびサイク
ルを達成するために、サンプリング周波数を供給周波数に適合させるべきである
。これは、分離アナログフィルタを使用し、コイルの１つから基本波５０〜６０
Ｈｚ成分を抽出し、この信号上のゼロ交差をカウントして周波数を測定すること
を伴う場合がある。

【００２５】次いで、サンプリングされた信号は、多重化装置（マルチプレクサ）４０を通
されて、さらにディジタル処理されるようにＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変
換器（ＡＤＣ）４２中でディジタル形式に変換される。次いで、サイクルが繰り
返される。連続して監視するためには、２つのプロセッサが並列で稼動すべきで
ある。一方は、コイルデータのブロックを連続してサンプリングし、これらをバ
ッファに転送する。他方は、これらのバッファを読み取り、データを処理した結
果、すなわち電流値を導く。

【００２６】瞬時ディジタル値Ｖ_c（ｔ）は、プロセッサ４４内でディジタル処理される。
この際、まず、コイル定数Ｆ_cを用いて電圧が換算されて、磁界強度Ｈ_c（ｔ）が
出され、次いで、コイルに対する導体幾何形状の影響を打ち消すための一次変換
が行われる（図４のブロック６０参照）。これを付録１に詳述する。換算係数（
スケーリングファクタ）は、計器の定期的な再較正を容易にするために、外的に
定義可能な較正係数を組み込む。これにより、個々の導体電流に近い信号ｈ_w（
ｔ）が求められる。

【００２７】ブロック６０は、いくつかの幾何学的因子Ｇ^-1 _wcを必要とする。付録１に詳述
するとおり、これらは、導体に対する外的幾何学的パラメータＲ_w、α_w、および
コイルに対する内的幾何学的データΔＸ_c、ΔＸ_c、θ_cなどから導かれる。外的
幾何学的パラメータは、ＰＣ１２’または１２”上にロードされた主制御部１０
６に手作業で入力される。内的幾何学的データは、計器に対して内的に記憶され
ている。主制御部は、複合幾何学的因子（図４、７２）を計算し、それらを計器
１０にアップロードする。

【００２８】磁気センサがコイルの場合は、感知コイルＭ１、Ｍ２中に誘導される電圧は、
導体電流の絶対値に加えて周波数によって決定される。感知される電圧は、電流
の絶対値と周波数の積に比例する。したがって、高調波電流は、それらの周波数
または高調波の次数で増幅された信号成分を生み出し、例えば、第１０次高調波
は、同等の基本波電流よりも１０倍大きい信号を生み出す。この場合、元の電流
を正確かつ完全に取り出すために、この高調波増幅によって生み出されるひずみ
を補償するように、信号ｈ_w（ｔ）を調節しなければならない。

【００２９】信号ｈ_w（ｔ）はフーリエ解析６２を受けるが、図６にこれをより詳細に示す
。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することができ、この場合、データブロッ
ク中のサンプルの数は２の累乗すなわち２^Nに等しく、Ｎは整数である。これを
達成するように、サンプリング周波数を構成することができる。例えば、公称５
０Ｈｚの電流および５サイクルのデータブロックの場合、これは、５１２０Ｈｚ
すなわち１ブロックにつき５１２サンプルのサンプリング周波数で達成すること
ができる。フーリエ変換により、信号ｈ_w（ｔ）中の個々の周波数成分が分離さ
れる。例えば、信号の基本波成分は通常、ＦＦＴされたデータ中で５番目の要素
として発生することになり、ここでは、１データブロックにつき５サイクルがあ
る。高調波成分は、この場所の整数倍数、すなわち１データブロックにつき５サ
イクルの場合には第２次高調波に対する位置１０にあることになり、以下同様と
なる。次いで、各周波数成分の大きさを高調波次数で、すなわちｆ／ｆ_sで分周
して、周波数増幅効果を取り消すことができる。ここでｆ_sは供給周波数である
。

【００３０】次いで、調整されたデータに逆フーリエ変換が適用されて、元の電流が再度生
成される。ＦＦＴは、各周波数における複素数の値を生成して、各周波数におけ
る信号の大きさと位相角の両方を取り込むことに留意されたい。逆ＦＦＴは、調
節された大きさと元の位相角の両方を取り込んで、ある期間にわたる一連の値と
して導体電流を正確に再現すべきである。

【００３１】ＦＦＴおよびその逆は、標準的な数学的手法である。これらは、ディジタル信
号処理（ＤＳＰ）の解説書で説明されており、大部分のＤＳＰソフトウェアライ
ブラリにおける標準関数として利用可能である。高調波増幅作用（ｈａｒｍｏｎ
ｉｃａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓ）を補正するためのディジ
タル信号処理は、ＤＳＰチップにおいて、または、ＤＳＰエレメントを格納する
複合制御プログラムのＤＳＰコンポーネントで実施することができる。これは、
また、組み込まれたＰＣ環境のソフトウェアにおいても、または、ハイパワーマ
イクロコントローラにおいても実施することができる。

【００３２】結果の値Ｉ_w（ｔ）は、独立した導体の電流を、サンプリングのブロックによ
ってカバーされる期間の瞬時値のシーケンスとして記述する。副産物としてのＦ
ＦＴは、また、導体の各々に関する、基本的な電流の絶対値と位相角も生成する
。三相の架空電力線の場合における三相の電流に関しては、基本周波数値は、対
称分値に変換することができる（６４、図４）。すなわち、導体電流の正相分、
逆相分、および零相分を記述することができる。これは、方程式の概要で説明し
たように、従来の位相シーケンス変換を使用して行われる。ＦＦＴは、また、導
体電流の高調波成分に関する絶対値と位相角も生成する。このデータのどれか、
またはすべては、図４のブロック６６から７０によって示されるように、電力品
質分析または事象記録、負荷記録または障害分析などのさらなる処理のために使
用することができる。例えば、事象トリガに応答して、外乱または障害などの事
象に関連付けられた電流波形を、すなわち外乱／事象記録計器（ｄｉｓｔｕｒｂ
ａｎｃｅ／ｅｖｅｎｔｒｅｃｏｒｄｅｒ）またはオシログラフィーのアプリケ
ーションで記録するために、電流の瞬時値が保存される。障害通過インジケータ
のアプリケーションに障害を表示するために、正シーケンス電流と零シーケンス
電流を監視することができる。どのデータも、後の検索および処理のために、タ
イムスタンプされ、メモリ４６に記録される。

【００３３】別法として、通常１０分のユーザ定義時間間隔を通してそのデータを平均化す
ることによって、データを圧縮することができる。この場合、まず各ブロックに
関して、次いで、関係する時間帯に関して、実効値（ｒｍｓ値）を計算するため
に、瞬時値が合計される。その電流情報または関係するパラメータに関する計算
結果の実効値（ｒｍｓ値）は、後続の検索および分析のために、タイムスタンプ
され、または定義された時間系列に構造化され、かつメモリ４６に記録される。
このような場合、少なくとも１０分間隔で４週間分のデータを記録するための十
分なメモリを必要とする。

【００３４】ケーブル接続１００または通信リンク１０２／１０４を介した主制御部１０６
の要求に応じて、計器１０は、メモリ４６に格納されているデータをＰＣ１２’
または１２”にアップロードし、そこでそのデータは、７４に記録される。この
場合、データは、さらなる処理７６に関して利用可能であり、かつ／または記録
または表示７８される。主制御部１０６は、計器１０の代わりに、６６から７０
までの１つまたは複数の機能を実行することができる。

【００３５】計器１０を定期的に再校正する必要があるので、その計器からのデータに関す
る計算および分析を実行することに加え、主制御部は、感知コイルに関して、プ
ログラム可能なソフトウェア校正係数も提供する。

【００３６】また、次の接続で主制御部にその状態の信号を送るために、低電源電圧ソフト
ウェアフラグを計器１０に有することが望ましい。

【００３７】計器１０は、０〜１０００アンペアの導体電流を計測するように定格されるこ
とが好ましく、０〜５００アンペアや０〜１０００アンペアのようなユーザの選
択可能な範囲で作動するように構成されてもよい。

【００３８】計器１０は、平衡線電流に関して、１％の計器精度を達成するように、感知コ
イルからの信号を処理することができる。外部の幾何学的因子および主制御部に
おける処理を考慮に入れた、結果の総合的な精度は５％である。

【００３９】前述のように、実際には、コイル面と計器基準面Ｓとの間の角度θ_Cは、０°
または９０°に設定される。それは、この場合、添付の方程式においてＣｏｓθ _C およびＳｉｎθ_Cが、０または１になり、その結果、それに応じて、その項が単
純化されるからである。この結果、計算は著しく簡素化され、また高速化される
。ただし、前述のように、コイルは、基準面Ｓに対してどのような角度の向きを
有することもでき、したがって、完全な方程式が与えられる。

【００４０】たとえそうであっても、添付の方程式は、各コイルの面が導体に平行な場合だ
けを扱う。しかし、ワイヤに必ずしも平行である必要のないコイルの面にさらに
対応するために、方程式を発展させることは大いに可能であり、本発明は、その
可能性をカバーすることを意図している。

【００４１】以上、前述のＡＣレール牽引システムまたは架空電力線のような広範な状況に
おいて、電流を計測することができる汎用計器について説明した。

【００４２】次に説明する本発明の第２の実施の形態は、最高４つの実質的に平行な電線（
したがって、最高３つの独立した電流）を持つＡＣ架空電力線に流れる電流を遠
隔計測することを目的として、特別に設計されている。

【００４３】図７から図１０を参照すると、本発明の第２の実施に形態に係る装置は、計器
１１０および関連するＰＣ１１２’または１１２”を含む。計器１１０は、３つ
の磁界センサａ、ｂおよびｃを含む格納容器またはハウジング１１４を備える。
この実施の形態においては、センサはコイルである。計器１１０は、電流が計測
される４本の実質的に平行なワイヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮを有するＡＣ架空電力線
より下で、柱（図示せず）に取り付けられている。計器が取り付けられる柱は、
電線を支持するのと同じポールまたは鉄塔（パイロン）であってよい。

【００４４】この装置は、４本未満の架空ワイヤを使用するＡＣ電力分配システムにおける
ワイヤ電流を計測することができる。図には、ワイヤＲ、Ｙ、Ｂがそれぞれに三
電流相を搬送し、ワイヤＮがニュートラルワイヤである、４本の実質的に平行な
架空電線Ｒ、Ｙ、ＢおよびＮを使用するシステムで使用される装置を示す。ワイ
ヤは、実質的に相互に平行であれば、どのような配置であってもよい。ワイヤは
、通常、互いに１メートル離して、水平に、隣り合わせに取り付けられる。その
場合、計器１１０は、それらから、３から５メートル、通常は約４メートル下に
取り付けられるのが好ましい。なお、計器１１０は、ワイヤに対して必ずしも対
称的に配置される必要はない。

【００４５】図８を参照すると、計器１１０は、基準点Ｐと、この基準点Ｐを通過する、概
念上の、ただし既知の基準面Ｓを有する。計器１１０は、この基準面Ｓが、ワイ
ヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮに平行になるように固定される。実際には、基準面Ｓは、
図示されているようにほぼ垂直であるが、これは必ずしも必須ではない。コイル
ａ、ｂおよびｃは、各コイルの面もワイヤに平行になるように、ハウジング１１
４内に配置される。

【００４６】ハウジング１１４内における基準点Ｐに対する各コイルの位置は、既知である
（製造中に決定される）。コイルの位置は、計器基準点Ｐから、コイルａ、ｂお
よびｃそれぞれの中心までのオフセットである、（ΔＸ_a、ΔＹ_a）、（ΔＸ_b、Δ
Ｙ_b）および（ΔＸ_c、ΔＹ_c）によって与えられる。なお、ΔＹの値は、計器の基
準面Ｓに対して平行に計測され、ΔＸの値は、計器の基準面Ｓに対して垂直に計
測される。

【００４７】基準面Ｓに対する各コイルの角度の向きも、既知である。θ_a、θ_bおよびθ_c
は、それぞれ、コイルａ、ｂおよびｃの面と計器基準面との間の角度である。図
８に示されているように、後述する簡素化の理由から、コイルは、θ_a＝０°、
θ_b＝９０°およびθ_c＝０°になるように配置されているが、実際には、これは
必ずしも必須ではない。コイルは、その面が変わることなく実質的にワイヤに対
して平行であるならば、どのような向きに配置してもよい。小型のハウジング１
１４にパッケージングするためには、コイルａとｂは、近接させ、互いに直角に
なるように配置し、コイルｃは、コイルａとｂの上または下に配置することが、
好適であるが、必ずしも必須でない。コイルは、相互干渉を回避するために、ワ
イヤに平行な方向に分離することができる。

【００４８】ハウジング１１４が、前述のように所定の位置に固定される際は、各ワイヤＲ
、Ｙ、ＢおよびＮから基準点Ｐまでのそれぞれの半径方向の距離Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃
およびＲ₄と、また、基準面Ｓから各ワイヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮのそれぞれの角
度の変位α₁、α₂、α₃およびα₄を知ることが必要である。ワイヤへの半径方向
の距離を計測するために超音波計測デバイスを取り付けることができ、また、こ
れを回転して角度を計測するドッキングステーションを、計器１１０に設けるこ
とによって、これを達成することが最適である。

【００４９】別法として、この計器は、ポールに揃えるように、すなわち、計器の基準面が
ポールの中心線に沿うように、ポールに取り付けてもよい。中央のワイヤから下
の高さは、超音波計器などによって計測される。ワイヤの横変位は、ポールの中
心線を構成し、中央のワイヤの上または下へのどのような垂直変位も、構造物の
規格から把握できる。このデータは、計器に対するワイヤの幾何学的配置を導き
出すために、ＰＣの主制御部に入力することができる。

【００５０】これらすべての値が把握されると、各ワイヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮに対する各コ
イルａ、ｂおよびｃの位置および角度の向きが正確に認識されることが理解され
よう。

【００５１】それぞれの瞬時電圧Ｈ_a（ｔ）、Ｈ_b（ｔ）およびＨ_c（ｔ）は、各コイルａ、
ｂおよびｃにおいて誘導され、この電圧は、それぞれのコイルの磁界の瞬時値に
比例する。２つのコイルａとｂが近接している場合、コイルをフェライト鉄心に
巻き付けても両者の間に相互のひずみが生じないならば、感度を向上させるため
に、コイルをフェライト鉄心に巻き付けることができる。

【００５２】格納容器１１４には、電源１３０から電力が供給される電子処理部が収められ
ており、標準ＲＳ２３２インタフェース１３２が備えられ、このインターフェー
ス１３２により、ＰＣ１１２”、例えばラップトップＰＣとのシリアルポートと
の直接ケーブル接続２００を介して通信するか、のまたは、モデムやＧＳＭモジ
ュール２０２など、ＰＣ１１２’への通信リンクを経由し、ＰＣのモデム２０４
を介して通信するようになっている。。ＰＣ１１２’および１１２”は、ＰＣを
計器１１０に接続する異なる２つの接続法を示すものであり、一般には、通常こ
のようなＰＣが１つだけ使用されることを理解されたい。ポート１３２は、ボー
レートの範囲（１２００〜１９２００ｂｐｓ）に対してプログラム可能であり、
適切なフロー制御とエラーチェックを実施する。

【００５３】計器１１０は、ＰＣ１１２’または１１２”の主制御部２０６（図１０）と通
信して、要求に応じてＰＣにデータをダウンロードすることができる。さらに、
計器１１０は、計器クロックをチェックさせるか、またはリセットさせたり、デ
ータがログされたタイムスパンを示したりする、後述する、積分時間間隔などの
ユーザが選択可能なパラメータをＰＣから受信することも可能である。

【００５４】次に、主制御部２０６は、計器の状況とそのデータ内容を評価するために、計
器１１０と通信することができる。主制御部は、計器からのデータのダウンロー
ドを開始すること、また、データフローを制御することができる。主制御部は、
当該の場所に関する幾何学的データ（後で述べる）を受信して処理することもで
きる。主制御部は、計器の生データを、必要に応じて電流値に変換することもで
きる。主制御部は、ある場所に関するすべてのデータを、その場所に対するデー
タベース・エントリに記録することもできる。主制御部は、必要に応じて、ある
場所に関するデータを、検索し、表示し、グラフ化することもできる。

【００５５】図９に、電子処理部１２８のブロック図を示す。外乱があった場合、計器の電
子処理部が損傷することを回避するために、コイルａ、ｂ、ｃからの電圧が保護
回路１３４でクランプされて、過電圧保護が実現される。これらは、架空線路に
おける２００００アンペアの障害電流と同等の電流から保護される。計器は、そ
のような電流を計測する必要はない。それらの電流によって損傷を受けることを
回避ことのみが必要である。

【００５６】次いで、コイルからの電圧は、基本波、すなわち５０から６０Ｈｚのデータを
通過させるため、また、この周波数レンジを超える高調波を分離するために、低
域フィルタ１３６によってフィルタされる。

【００５７】次に、感知コイルの電圧は、同時サンプル・ホールド回路１３８に取り込まれ
る。逐次サンプリングは、遅延に対応する位相角エラーを生じさせることになり
、これは結果の精度に影響を及ぼす。最小サンプリング周波数である５００Ｈｚ
は、好ましいサンプリング周波数である１０００Ｈｚと共に使用される。サンプ
リングされた信号は、次いで、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器（ＡＤＣ
）１４２でディジタル形式に変換するために、多重化装置（マルチプレクサ）１
４０を通される。

【００５８】図１０のステップ３００で、３つの瞬時ディジタルコイル値Ｈ_a（ｔ）、Ｈ_b（
ｔ）、Ｈ_c（ｔ）の各集合から、プロセッサ１４４は、６つの瞬時微分ディジタ
ル値ｈ₁（ｔ）、ｈ₂（ｔ）、ｈ₃（ｔ）、ｈ₁₂（ｔ）、ｈ₁₃（ｔ）およびｈ₂₃（
ｔ）のそれぞれの集合を引き出す。瞬時ディジタルコイル値から微分値を引き出
すための数式は、添付の付録２で与えられる。

【００５９】付録２において、微分値の計算は、特定の幾何学的因子Δ_1a、Δ_1b、Δ_1c、Δ _2a 、Δ_2b、Δ_2c、Δ_3a、Δ_3b、およびΔ_3cを必要とする。これらは、前述の幾何
学的パラメータＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、α₁、α₂、α₃およびα₄から引き出される
。これらの幾何学的パラメータは、ＰＣ１１２’または１１２”にロードされて
いる主制御部２０６（図１０）に手動で入力される。主制御部は、この幾何学的
パラメータを計算し、それらを計器１１０にアップロードする。

【００６０】このようにして計算された微分ディジタル値は、図１０のステップ３０２で、
ユーザが選択した時間間隔により、相当する実効値（ｒｍｓ値）を引き出すため
に、プロセッサ１４４によって合計される。時間間隔のオプションは、５分、１
０分、１５分、２０分および３０分であり、これらは、セットアップ時間に主制
御部２０６から計器１１０にプログム可能である。このｒｍｓデータは、ステッ
プ３０４で、後の検索のために、タイムスタンプされ、または定義された時間系
列に構造化され、かつメモリ１４６に記録される。このような場合、１０分間隔
で４週間分のデータを記録するための十分なメモリを必要とする。メモリ空き領
域を使い切った場合、計器は、記録されている最も古いデータに上書きする。

【００６１】ケーブル接続２００または通信リンク２０２／２０４を介した主制御部２０６
の要求に応じて、計器１１０は、メモリ１４６に記録されている実効値（ｒｍｓ
値）をＰＣ１１２’または１１２”にアップロードする。図１０のステップ３０
６に示されているように、主制御部２０６は、実効値（ｒｍｓ値）を使用して、
３つのいわゆるシーケンス電流を計算する。その３つシーケンス電流とは、ワイ
ヤの平均電流である正シーケンス電流Ｉ₊、負荷不平衡電流である負シーケンス
電流Ｉ_-および障害が生じた場合の大地への漏れ電流または４つの電線回路の場
合の中性電流である零シーケンス電流Ｉ₀である。主制御部２０６は、ステップ
３０８で、これらのシーケンス電流から、ワイヤ内の実際の電流Ｉ_R、Ｉ_Y、Ｉ_B
およびＩ_Nを計算する。主制御部がそれらを計算するために使用する数式を、付
録２に提示する。

【００６２】ステップ３１０で、このように計算された電流値は、主制御部２０６によって
ＰＣモニタに表示され、またはＰＣのメモリに記録される。

【００６３】計器を定期的に再校正する必要があるので、ワイヤの電流を計算するのに加え
、主制御部は、感知コイルに関するプログラム可能なソフトウェア校正係数も提
供する。

【００６４】また、次の接続で主制御部にその状態の信号を送るために、低電源電圧ソフト
ウェアフラグを計器１１０に有することが望ましい。

【００６５】計器１１０は、架空線路のすべての３つのワイヤの平衡電流として、または大
地を介した復路を持つどれか１つのワイヤの障害電流として、０〜１０００アン
ペアを計測するように定格されることが好ましく、０〜５００アンペアや０〜１
０００アンペアなどユーザが選択可能な複数の範囲を有するのがよい。ユーザは
、これらをセットアップ時間中に選択することができる。

【００６６】計器１１０は、平衡線電流に関して、１％の計器精度を達成するように、感知
コイルからの信号を処理することができる。外部の幾何学的因子および主制御部
における処理を考慮に入れた、結果の総合的な精度は５％である。

【００６７】ワイヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮの下に配置されているａからｃのすべての３つのコ
イルについて説明したが、これは、これらコイルを、単一の比較的小さな格納容
器１１４に収納することを容易にするためだけのものである。上述のように規定
された位置的用件を満たす場合には、コイルの各々は、ワイヤの上または下に配
置することができる。

【００６８】第２の実施の形態では、最も要求の多い４つの架空ワイヤＲ、Ｙ、ＢおよびＮ
を用いる場合について説明したが、二線配電システムまたは三線配電システムに
おける電流の計測にも使用することができる。例えば、ワイヤＲおよびＮまたは
２つの位相を使用する二線システムでは、幾何学的パラメータＲ₃およびＲ₄が無
限大にセットされ、ワイヤＲ、ＹおよびＢを使用する三線システムでは、幾何学
的パラメータＲ₄が無限大にセットされる。

【００６９】前述のように、実際には、コイル面ａ、ｂおよびｃと計器基準面Ｓとの間の角
度θ_a、θ_b、θ_cは、それぞれにθ_a＝０°、θ_b＝９０°およびθ_c＝０°に設定
される。それは、この場合、添付の方程式においてＣｏｓθ_a、Ｓｉｎθ_aなどが
、０または１になり、その結果、それに応じて、Ｃｏｓα_a1などの項が単純化さ
れるからである。この結果、計算は著しく簡素化され、また高速化される。ただ
し、前述のように、コイルは、基準面Ｓに対してどのような角度の向きを有する
こともでき、したがって、完全な方程式が与えられる。

【００７０】たとえそうであっても、添付の方程式は、各コイルの面がワイヤに平行な場合
だけ扱う。しかし、ワイヤに必ずしも平行である必要のないコイルの面にさらに
対応するために、方程式を発展させることは大いに可能であり、本発明は、その
可能性をカバーすることを意図している。

【００７１】計器１０または１１０が格納される格納容器１４または１１４は、フィールド
で使用するために耐久性のある格納容器である。アクセスパネルを閉じることに
よって、ＩＥＣ標準５２９に従って、線路のＩＰ６４に対する保護を実現する。
格納容器とシールは、寿命の１０年間は、過度に劣化することなく、日光、雨、
凍結に対する連続的な暴露に耐えることができる。

【００７２】計器１０または１１０を取り付ける仕組みは、コーチネジで木のポールに設置
できる棚の形式を取ることができる。別法として、この計器をどのタイプのポー
ルにも設置するために、突起および取り付けバンドを使用することができる。計
器は、据え付けるのと同様に、取り外すのも容易であるべきである。取り付ける
仕組みは、風が吹いても、計器が、動いたり、傾いたりしないように、ポールの
安全な位置に計器を保持するべきである。

【００７３】外部インターフェース３２または１３２に加え、計器は、オン／オフスイッチ
を有する。このオン／オフスイッチは、計器のセットアップ中にロックアップが
生じた場合に対処するために、リセットスイッチとしても機能することができる
。インターフェースとオン／オフスイッチは、風防ガラスのドアなどの後ろに配
置することができる。計器の改ざんを回避するために、そのドアに、標準ワイヤ
シールを適用できるようにするべきである。

【００７４】計器は、１つは電源オンを表示するため、もう１つは計器が完全にセットアッ
プされ、データをロギング中であることを表示するための、２つの表示ＬＥＤを
有することが好ましい。これらは、また、透明ドアの後ろに据え付けることもで
きる。

【００７５】計器１０または１１０は、５年間、連続した標準的な動作をサポートするため
に、電源３０または１３０によって電力が供給される。電源は、標準的な、すぐ
に利用できるサイズのものである。電源は、フィールドにおいて、標準的な道具
によって取り替えることができるようにするべきである。装置は、新しい電源を
取り付けるために、ポールから取り外すことができる。

【００７６】計器１０または１１０は、以下の使用条件内で、正確に作動することが好まし
い。最高気温：４０℃ 最低気温：−１０℃ 相対湿度：０〜８５％海抜：０〜１０００ｍ最大風速：５０ｍ／ｓ本発明は、処理が、現場の計器と遠隔プロセッサに分割される装置に限定され
るものではない。装置全体は、現場の単一ハウジングに収納することができる。
計器とＰＣのホストソフトウェア間におけるデータ処理と機能の分割は、特定の
アプリケーションによって異なることがある。また、基本的な電流計測の機能は
、個別のエンティティとして実施され、また電力品質分析、障害表示などのさら
なる分析または処理をするため、遠隔感知された電流データを計器に供給するた
めに、他の従来型計測器内で、または他の従来型計測器によって、フロントエン
ドとして使用することもできる。

【００７７】また、この装置は、ポールなどのような位置に固定される必要はない。携帯端
末形式の実施の形態が可能である。その場合、幾何学的パラメータは、計器に組
み込まれている超音波、レーザなどの計測デバイスによって計測され、磁界の読
取りと同時に読み取られる。

【００７８】本発明は、本明細書で説明された実施の形態に限定されるものではなく、本発
明の範囲を逸脱することなく、修正し、または変更することができる。

【００７９】付録１幾何学的因子下記に定めるＮ個の独立した電流を搬送する一組の導体（ワイヤ）。これらの電流はそれぞ
れ、ワイヤ（ｗｉｒｅ）にあたる添字Ｗで示す一次導体中で流出する。各電流は
、１つまたは複数の復路導体中で戻ることができ、そのような第１の復路導体に
ついてはＷ’で、後続の導体があればそれについてはＷ”などで示す。

【００８０】Ｒ_w、α_wは、計器に対して、一次導体のうちの１つの導体幾何形状の測定値で
ある。これらの値はそれぞれ、計器基準点から導体の中心までの半径方向距離Ｒ _w と、計器基準面からの導体の角変位α_wである。角変位は、計器基準面から反時
計回り方向に正に測定される。Ｒ_w'、α_w'、Ｒ_w"、α_w"などは、計器に対して、
関連する復路導体の導体幾何形状の測定値である。これにより、以下のような導
体幾何形状のセットが得られる。Ｒ₁， α₁、Ｒ₂， α₂、Ｒ₃， α₃、．．．．．Ｒ_N，α_N Ｒ_1'，α_1'、Ｒ_2'，α_2'、Ｒ_3'，α_3'、．．．．．Ｒ_N'，α_N' Ｒ_1"，α_1"、Ｒ_2"，α_2"、Ｒ_3"，α_3"、．．．．．Ｒ_N"，α_N" ．．．．．．．．復路導体に加え、パラメータλ_w、λ_w'なども定義するが、これは、これらの
各導体の中に戻る当該の電流の割合を指定する。例えば、復路電流に対する２つ
のレールがある場合は、通常、λ_w'＝λ_w"＝０．５０である。

【００８１】Ｎ個の磁界センサまたは感知コイルの組。これらは、コイル（ｃｏｉｌ）にあ
たる添字Ｃで示す。ΔＸ_c、ΔＹ_cは、計器基準点からこれらの感知コイルの幾何
学的中心までのコイルオフセットである。これらは、従来どおりの方向すなわち
右および上に、基準点から正に測定される。θ_cは、計器基準面に対するこれら
のコイルの面の配向である。これらは、計器基準面から反時計回り方向に正に測
定される。例えば、基準面に平行な面を有するコイルでは、極性に応じてθ_c＝
０°または１８０°である。これにより、以下のコイル幾何形状のセットが得ら
れる。 ΔＸ₁，ΔＹ₁，θ₁、 ΔＸ₂，ΔＹ₂，θ₂、 ΔＸ₃，ΔＹ₃，θ₃．．．．．Δ
Ｘ_N，ΔＹ_N，θ_N 測定した導体幾何形状を、以下のように各感知コイルに変換する。

【００８２】

【数１】

【００８３】これにより、各感知コイルの配向および位置に適合された幾何学的データの別
々のセットがもたらされる。したがって、Ｎ個の感知コイルでは、完全な外的導
体幾何形状はＮ回変換される。

【００８４】幾何形状の項を計算する。

【００８５】

【数２】

【００８６】これにより、Ｎ個の感知コイルと、導体のセット中のＮ個の独立した電流とに
対応する、Ｎ×Ｎ項の行列がもたらされる。

【００８７】上記の項におけるこのＮ×Ｎ行列を変換して、幾何学的因子Ｇ^-1 _wcを導く。

【００８８】３相４導体の回路（図５）である特定の場合では、独立した電流が３つしかな
いことに留意されたい。第４の導体中の電流は、三相導体中の電流から独立して
いる。したがって、すべての導体中の電流を特徴づけるのに、感知コイルは３つ
しか必要でない。

【００８９】この場合、各相電流ごとに別々の復路導体はない。ほとんどの電流、すなわち
すべての正および負のシーケンス電流は、負荷において合計０になる。第４の導
体は、三相すべてに対し、残留電流または０シーケンス電流に共通の復路導体と
して働く。この場合は、いくぶん異なる形で幾何学式を公式化する。第４のまた
は中立の導体中に戻る、残留電流または０シーケンス電流の割合をλとする。こ
れは、デフォルトで１．０とする。

【００９０】４つの導体すべてについて、外的な導体幾何形状Ｒ_w、α_wが、計器に対して相
対的に測定される。これにより、４対の値がもたらされる。このデータが、前述
のように３つの感知コイルそれぞれに変換され、以下の式が得られる。

【００９１】

【数３】

【００９２】この場合、実際には、上記のＣｏｓθ_cやＳｉｎθ_cが０と１のいずれかになる
ように、θ₁＝０°、θ₂＝９０°、およびθ₃＝０°とすることにも留意された
い。これにより、Ｃｏｓα_cwに対する式が単純化される。

【００９３】これにより、１２対の値がもたらされる。幾何形状の項もまた前述のように計
算される。

【００９４】

【数４】

【００９５】これにより、３行および４列の行列が得られる。第４の導体中の電流が三相導
体からの残留電流であるということ、すなわち、４つの導体すべての中の電流が
合計０になることを利用する。実際には残留電流のいくらかは接地を介して戻っ
ている可能性があることを考慮すると、以下のようになる。 λ（Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃）＋Ｉ₄＝０ここで、この式の係数を幾何行列、すなわち、Ｇ_4w＝［λ，λ，λ，１］に加
える。完全な４×４行列を逆数にして、Ｇ^-1 _w4を得る。この４×４行列中の最も
右の列は、これらの因子が掛けられることになる項が０であるため切り捨てる。
これにより、３つのコイルの示度から４つの導体電流それぞれを取り出すための
４×３行列Ｇ^-1 _wcが得られる。

【００９６】このとき、それぞれの場合に、感知コイル示度から導体幾何形状の影響を除去
するための幾何学的因子Ｇ^-1 _wcがある。得られる値は、導体電流に直接に関係づ
けられる。

【００９７】幾何形状の除去まず、コイルに換算係数（スケーリングファクタ）を加えて、信号を、例えば
ボルトで、磁界強度単位すなわちＡ／ｍに変換する。これらの換算係数または定
数Ｆ_cは、各コイル中の巻き数や較正定数などに対応する。したがって、Ｈ_c（ｔ）＝Ｆ_c．Ｖ_c（ｔ）である。換算された感知コイル示度Ｈ_c（ｔ）は、これらの示度を変換して、導体幾何形
状を除去する。

【００９８】

【数５】

【００９９】基本周波数（５０／６０Ｈｚ）量のみが処理される場合、これらの値ｈ_w（ｔ
）は、実際の導体電流Ｉ_w（ｔ）となる。したがって、Ｉ_w（ｔ）＝ｈ_w（ｔ）で
ある。

【０１００】フーリエ解析高度な適用例では、所望の電流はまた、高調波成分または過渡成分も有する可
能性がある。計器は、コイル中に誘導された電圧を監視している。これらは、電
流の絶対値に加えて周波数にも比例する。したがって、基本周波数より上または
下の電流成分に関連する信号成分は、それらの周波数と基本周波数の比率に比例
して、すなわちｆ／ｆ_sで増幅され、この場合にｆ_sは基本周波数である。この影
響によって生み出されるひずみを補償しなければならない。

【０１０１】フーリエ解析を用いて、電流信号の周波数成分を分離する。振幅を比率ｆ／ｆ _s で分周して、高調波振幅を取り消す。次いで、調節された値を逆フーリエ変換
で再結合して、真の導体電流Ｉ_wを表す完全に補償された信号を生み出すことが
できる。図６に、このプロセスを概略的に示す。

【０１０２】前述のプロセスは、各電流に対して個別に行うことができることに留意された
い。ただし、三相電流の場合に対称分電流を取り出すための相順変換では、当該
の三相についてのデータが変換プロセスに利用可能でなければならない。

【０１０３】データブロック中のサンプルの数は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）およびその
逆変換が使用できるよう、２の累乗となるように選択される。これにより、デー
タ処理における計算労力が削減される。

【０１０４】データの処理高調波増幅調整の処理により、個々の導体電流Ｉ_w（ｔ）を示す瞬時値のセッ
トがもたらされる。これらは、サンプリングレートによって許容される精度まで
、導体電流の波形を効果的に示す。この瞬時値は、直接に記憶または表示するこ
ともでき、あるいは、後続の解析のために、計器内でまたは他の計器に対して他
のプロセスに利用可能にすることもできる。

【０１０５】望むなら、以下のように指定の積分期間にわたる実効値（ｒｍｓ値）を計算す
ることもできる。

【０１０６】

【数６】

【０１０７】このデータは通常、タイムスタンプを押されてメモリに記憶されることになる
。

【０１０８】フーリエ解析は、副次的結果として、データのサンプリングブロックの期間に
わたる高調波電流およびそれらの位相角も抽出する。このデータも同様に、記憶
または表示することもでき、あるいは、後続の解析のために、計器内でまたは他
の計器に対して他のプロセスに利用可能にすることもできる。指定の積分期間に
わたり、実効値（ｒｍｓ値）を計算することができる。このデータもまた、タイ
ムスタンプを押してメモリに記憶することができる。

【０１０９】シーケンス電流フーリエ解析はまた、副次的結果として、データのサンプリングブロックの期
間にわたる基本電流Ｉ_Fおよびそれらの位相角θ_Fも抽出する。三相電流の場合、
このデータを、当該のデータブロックに対するシーケンス電流または対称分電流
に変換することができる。相電流の絶対値Ｉφおよびそれらの位相角θφ（φは
位相１、２、３またはＲ、Ｙ、Ｂに対応する添字）は、形式Ｘ＋ｉＹで位相角の
複素数表現を形成するように、最も好都合に組み合わせられる。

【０１１０】

【数７】

【０１１１】上式で、Ｉ₊は、平衡負荷状態を表す正のシーケンス電流であり、Ｉ_-は、三相
内の負荷不平衡を表す負のシーケンス電流であり、Ｉ₀は、負荷不平衡からくる
中立電流か、あるいは１つまたは複数の位相からくる障害電流としての、あるい
はそれら両方の結合としての残留電流を表す０シーケンス電流である。

【０１１２】また、これらの対称分電流をユーザ指定の時間間隔にわたって積分または平均
して、ある期間にわたるプロファイルとしての実効値（ｒｍｓ値）を提供するこ
ともできる。このデータもまた、タイムスタンプを押して記憶することができる
。

【０１１３】付録２幾何学的因子下記に定める λ＝中立の導体中に戻る０シーケンス電流の割合＝デフォルトで１．０。

【０１１４】（Ｒ₁，α₁）、（Ｒ₂，α₂）、（Ｒ₃，α₃）、（Ｒ₄，α₄）は、計器に対する
ワイヤ幾何形状の測定値である。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は、それぞれ計器基準点Ｐ
からワイヤＲ、Ｙ、Ｂ、Ｎまでの半径方向距離であり、α₁、α₂、α₃、α₄は、
それぞれ反時計回り方向に正に測定された、計器基準面ＳからのワイヤＲ、Ｙ、
Ｂ、Ｎの角度配向である。

【０１１５】（ΔＸ_a，ΔＹ_a）、（ΔＸ_b，ΔＹ_b）、（ΔＸ_c，ΔＹ_c）は、それぞれ計器基
準点Ｐからの、コイルａ、ｂ、ｃの中心のオフセットであり、ΔＹの値は計器基
準面Ｓに平行に測定され、ΔＸの値は計器基準面Ｓに垂直に測定される。これら
は、従来どおりの方向で正に、すなわち基準点Ｐから右および上に正に測定され
る。

【０１１６】 θ_a、θ_b、θ_cは、それぞれコイルａ、ｂ、ｃの面と計器基準面Ｓとの間の角
度であり、反時計回り方向に正に測定される。実際には、Ｃｏｓθ_aやＳｉｎθ_a などが０と１のいずれかになるように、θ_a＝０°、θ_b＝９０°、およびθ_c＝
０°とすることに留意されたい。したがって、Ｃｏｓα_a1などの項は相応に単純
化される。

【０１１７】測定したワイヤ幾何形状を各コイル位置に変換する。

【０１１８】

【数８】

【０１１９】幾何形状の項を計算する。

【０１２０】

【数９】

【０１２１】上記の項における３×３行列を変換して、幾何学的因子を導く。

【０１２２】

【数１０】

【０１２３】これらの幾何学的計算は、計器セットアップ時にのみ、あるいは計器が移動さ
れた場合、例えばモバイルユニットの場合にのみ行われる。

【０１２４】瞬時値コイル示度Ｈ_a（ｔ）、Ｈ_b（ｔ）、Ｈ_c（ｔ）を用いて、示度を変換して幾何
形状を除去する。

【０１２５】

【数１１】

【０１２６】ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₁₂、ｈ₁₃、ｈ₂₃に対する実効値（ｒｓｍ値）を導く。すな
わち、

【０１２７】

【数１２】

【０１２８】シーケンス電流ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₁₂、ｈ₁₃、ｈ₂₃を用いて、シーケンス電流値を導く。

【０１２９】

【数１３】

【０１３０】ワイヤ電流Ｉ₊、Ｉ_-、Ｉ₀、Ｓｉｎθ_-、Ｃｏｓθ_-、Ｓｉｎ（θ₀）、Ｃｏｓ（θ₀）を用
いて、個々のワイヤ電流を導く。

【０１３１】

【数１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの架空カテナリを有するＡＣレール牽引システム中の電流と、
レール中の復路電流とを測定するための、本発明の第１の実施の形態に係る装置
の概略図である。

【図２】図１に示した装置に関して測定され、付録１による計算で用いられ
る幾何学的パラメータを示す図である。

【図３】図１に示した計器内にある電子回路のブロック図である。

【図４】この実施の形態で、感知コイルからの信号の処理が計器とＰＣの間
でどのように分離されるかを示す図である。

【図５】架空電力線の場合に電流の遠隔感知に関して測定される幾何学的パ
ラメータを示す図である。

【図６】感知コイルから取り出された信号に対するフーリエ解析の使用を示
す図である。

【図７】柱に取り付けられた計器および関連するＰＣを含む、本発明の第２
の実施の形態に係る装置の概略図である。

【図８】測定され、付録２による計算で用いられる幾何学的パラメータを示
す図である。

【図９】図７の計器内にある電子回路のブロック図である。

【図１０】第２の実施の形態で、感知コイルからの信号の処理が計器とＰＣ
との間でどのように分離されるかを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 2G017 AA01 AD04 BA11 2G025 AA15 AB14 AC02 2G035 AA11 AB07 AC02 AD28 AD65 AD66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ個の独立したＡＣ電流を搬送する、一組の実質的に平行な導体中を流れる電
流を遠隔感知するための装置であって、前記導体によって生成された相互に独立
した磁界の測定値を取得し、対応する信号を提供するように配置されたＮ個の磁
界センサと、センサ信号ならびに各導体に対する各前記センサの場所および角度
配向に基づいて、それぞれの導体電流に対応する信号を取り出すための処理手段
とを備える電流遠隔感知装置。
【請求項２】前記処理手段が、前記導体電流信号の高調波成分を取り出し、該高調波成分の
振幅を調節して、前記センサ中で前記高調波成分によって生成されたひずみを低
減し、調節された周波数成分を基本周波数成分と再結合して、ひずみが低減され
た前記信号を生成するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記センサ信号の前記高調波周波数成分を取り出すための手段がフーリエ解析
手段を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】各前記センサの面が前記導体と実質的に平行である、請求項１ないし３のいず
れかの項に記載の装置。
【請求項５】３つの前記磁界センサを有し、３つの独立した前記ＡＣ電流を搬送する４本の
ワイヤを備える架空電力線中を流れる電流を遠隔感知するためのものである請求
項１ないし４のいずれかの項に記載の装置。
【請求項６】前記センサのうちの２つの軸が、実質的に相互に平行であり、第３のセンサの
軸が、第１の２つのセンサの軸に対して実質的に垂直である、請求項５に記載の
装置。
【請求項７】前記磁界センサがコイルである、請求項１ないし６のいずれかの項に記載の装
置。
【請求項８】Ｎ個の独立したＡＣ電流を搬送する、一組の実質的に平行な導体中を流れる電
流を遠隔感知する方法であって、該導体によって生成された相互に独立した磁界
の測定値を取得し、対応する信号を提供するようにＮ個の磁界センサを配置する
ことと、センサ信号ならびに各前記導体に対する各前記センサの場所および角度
配向に基づいて、それぞれの導体電流に対応する信号を取り出すことを含む電流
遠隔感知方法。