JP2012507944A - 電気システム内の断続的電気故障を検出して位置特定するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

電気ネットワーク内に位置する少なくとも１つの送信機から信号を送信する。送信した信号が、電気ネットワーク内に位置する単一の受信機における少なくとも１つの単一の受信機により受信される。この単一の受信機において、受信した信号を分析し、この受信信号の分析から、電気ネットワーク内に故障が発生しているかどうかを判定する。
【選択図】図１、２

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２００８年１０月３１日に出願された米国特許出願第１２／２６２，６６４号の継続出願であるとともに該特許出願の利益を主張するものであり、また２００８年１０月３１日に出願された米国特許出願第１２／２６２，７１７号の一部継続出願であるとともに該特許出願の利益を主張するものであり、これらの両特許出願の内容は引用によりその全体が本明細書に組み入れられる。

本出願は、電気システム又はネットワーク内の電気故障を検出及び／又は位置特定する方法に関する。

断続的電気故障は、時として電気システム又はネットワーク内で、及びしばしば予測不能に発生する物理事象である。システムに断続的故障が発生すると、システムは誤った結果を生じる恐れがあり、或いは機能しなくなる場合もある。ネットワーク内で発生する特定の電気故障のいくつかの特定例を挙げると、配線が近くの配線と擦れ合い、この接触の結果、わずかな電気アークが生じることがある。別の例では、クランプが配線を取り巻く絶縁体を突き破り、配線に触れて故障を生じることがある。さらに別の例では、コネクタ後端の配線が遮断されることにより故障を生じることがある。さらに別の例では、腐食により、所与のシステム内の配線とピンの間に断続的な非接触が生じることがある。別の例では、システム内の配線の亀裂によって配線上に水が滴る（或いは、配線が他の物質に接触する）ことにより電気故障を生じることがある。電気コイルを含むシステムでは、電気機械内の内部コイル巻間絶縁が機能しなくなって電気故障を生じることもある。

断続的電気故障は深刻な結果を引き起こすことがあり、多くの場合、電気設備に重大なダメージを与え、ユーザが怪我をしたり、或いは人命が失われたりする恐れもある。例えば、いくつかの電気故障の発生が原因で電気火災が起きることがある。この故障が航空機で発生すると、電気故障が燃料タンク近くで発生した場合には燃料タンクが爆発する恐れがある。大きなダメージ又は怪我が生じなかったとしても、断続的電気故障が発生した結果、機械又はシステムの動作寿命が縮むことがある。断続的故障の１つの特徴は、これらが無作為かつ予測不能な点である。これらの再発も予測不能である。しかしながら、断続的故障が検出されず修復されないままであると、後で死亡、障害、又は破壊を引き起こす可能性のある重大な、壊滅的な、及び恒久的な故障となる恐れがある。

電気故障を識別する従来の試みは、視覚的な又は器具を活用した電気システムの検査に依拠してきた。しかしながら、これらの従来の方法には様々な欠点がある。例えば、故障の存在を判定するためにシステムの動作をしばしば停止する必要があり、この結果システムの所有者又はオペレータに利益の損失などの様々な問題が生じていた。さらに、既存のシステム内には到達及び／又は観察が難しい場所が多く、これによりこれらの方法の有効性が大幅に制限されていた。故障期間は短いことが多く、システムは、この束の間の断続的故障イベントの後にはまるで何事もなかったかのように通常通りに挙動するので、これらの従来の方法は、多くの場合に故障を検出できないことが証明されている。従って、観察者が故障の発生を見逃すのは比較的容易である。また、これらの方法は、使用する装置の煩わしい配置に依拠することが多く、これがしばしば既存のシステムの少なくとも何らかの中断の原因となる。

他の従来の方法は、観察中のネットワーク全体に電磁波を送信することに依拠していた。１つの従来の例では、ネットワークにパルスを送信し、あらゆる反射を分析して故障が存在するかどうかを判定していた。より詳細には、入射定在波又はインパルスを送信し、これがネットワーク内で反射され、入射パルスと反射パルスの間の時間を計算して、パルスが反射された場所までの距離を判定していた。このとき、様々な基準を使用して、その反射が潜在的な故障であるかどうかを判定していた。この技術に伴う１つの問題点は、入射波を反射した配線材料の（ネットワークの分岐などの）いずれかの変化により、故障を誤って判定してしまう点であった。この技術に伴う別の問題点は、高電圧パルスの送信が必要となる点であり、（短い配線又は薄い巻き線などの）薄いコイルを含む電気システムには、これに耐えることができないものもあった。他には、拡散スペクトル技術を採用する時間領域反射率測定法も存在したが、この方法も、依然として高電圧パルス送信を必要とし、電気ネットワークの分岐上で反射が起きるので、上述の問題を解決するものではなかった。

別の従来の方法は、高電圧信号の代わりに直接シーケンス拡散スペクトラム変調信号を送信するものであり、電気故障を発見して位置特定する試みにおいて信号処理技術を採用していた。しかしながら、これらの方法は、入射信号を送信し、反射された信号及びこれらのタイミングを受信して距離計算を行う反射率測定法に依拠していた。この結果、この方法は、状況によっては、高電圧入射電圧パルスを使用する必要性を克服することができたが、ネットワーク及び接続された装置内の分岐の全てのポイントで反射が起きるという問題を依然として抱えていた。

反射率測定法のさらに別の問題点は、装置の場所が、電気システムのラインエンド又はソースエンドのいずれかの一端に近くなければならない点であった。そうでないと、注入信号が両方の端部から反射され、結合した、歪んだ、及び反射された信号が生じるようになる。多くの電気ネットワークは、複雑なフォーマットで、しばしばメッシュアーキテクチャで接続されているので、装置をいずれかの端部に配置するというこの要件を満たすのは非常に困難である。

本発明の様々な実施形態による故障判定システムを示すブロック図である。 本発明の様々な実施形態による故障判定システムで使用されるバイトマップの一例を示す図である。 本発明の様々な実施形態による、故障判定のための１つの方法を示すブロック図及び故障判定テーブルである。 本発明の様々な実施形態による故障判定装置を示すブロック図である。 本発明の様々な実施形態による、故障を判定するための１つの方法を示すフロー図である。 本発明の様々な実施形態による、故障を判定するための１つの方法を示すフロー図である。 本発明の様々な実施形態による、電気故障を判定するための１つの方法を示すブロック図及びフロー図である。 本発明の様々な実施形態による送信機及び受信機を示すブロック図である。 本発明の様々な実施形態による送信機又は受信機を示すブロック図である。

当業者であれば、図中の要素は、単純かつ明快にするために示すものであり、必ずしも縮尺通りでないことを理解するであろう。例えば、本発明の様々な実施形態を理解しやすくするために、図中の要素のいくつかの寸法及び／又は相対的位置を他の要素に対して強調している場合がある。また、商業的に実施可能な実施形態において有用な又は必要な、共通ではあるが汎用的な要素については、本発明のこれらの様々な実施形態を見やすくするために図示していないことが多い。いくつかの動作及び／又はステップを、発生する特定の順序で説明又は図示していることをさらに理解するであろうが、当業者であれば、実際は順序に関するこのような特異性が必要でないことを理解するであろう。本明細書で使用する用語及び表現は、特定の意味を本明細書で別様に示す場合を除き、このような用語及び表現の対応するそれぞれの調査及び研究の範囲に関する用語及び表現に従う通常の意味を有することも理解されよう。

電気システム内の故障の存在及び場所を検出する方法を提供する。この方法は、１又はそれ以上の送信機を利用して（パケットなどの）信号を１つの受信機へ送信し、一次的な断続的故障により生じた信号送信の歪みに起因する、送信した信号と受信機において受信した信号の不一致に基づいて、電気故障の存在を判定し及び／又は場所を特定する。本明細書で説明する方法は、使用が容易であるとともにコスト効率が良く、高電圧信号の送信に依拠せずに、電気ネットワーク内のいずれの場所にも導入することができ、送信機と受信機の間に発生する故障の予測不能な断続的事象に対する効果的な検出手法であり、従来の方法で得られた偽の故障指示の影響を受けない。

これらの実施形態の多くでは、電気ネットワーク内に位置する複数の送信機から信号を送信する。送信機により送信された信号を、電気ネットワーク内に位置する単一の受信機において受信する。この単一の受信機において、受信した信号を分析し、この受信信号の分析から、電気ネットワーク内の送信機と受信機の間に故障が発生しているかどうかを判定する。故障の場所を特定することもできる。

いくつかの例では、連続して送信される信号間にランダムな休止期間が挿入される。複数の送信機の各々は、送信機を一意に識別する関連する一意のビットの組み合わせを有し、この一意の組み合わせビットは、受信機へ送信される信号に含まれる。受信機が、受信したビットの組み合わせを分析し、このビットの組み合わせを、（送信機から受信すると予想される）予想されるビットの組み合わせと比較し、一致が存在しない場合、電気ネットワーク内の送信機と受信機の間の部分に電気故障が存在すると判定する。この分析に基づいて、電気故障の場所を特定することもできる。

他の例では、複数の送信機の各々が、単一の受信機からコマンド信号を受信する。個々の送信機は、選択した送信機においてコマンド信号を受信したときにのみ信号を単一の受信機へ送信する。送信機からの予想されるメッセージが全く存在しなかったり、或いは受信したいずれかのメッセージが、コマンド信号に応答して送信されたメッセージと（予想される値と比較して）一致しなかったりする場合、これらは開回路又は潜在的な故障の存在を示す。

ここで図１を参照すると、電気ネットワーク１００内の電気故障を判定して検出する方法の一例を示している。電気的相互接続基幹回線１０２が、電気分岐１２０、１２２、１２４、１２６、１２８及び１３０を介して、それぞれ送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６に結合される。電気的相互接続基幹回線１０２は、受信機１１８にも接続される。電気的相互接続基幹回線１０２は、いずれの電圧レベルの、又は直流又は交流などのいずれの電流タイプのいずれの種類の電気接続であってもよい。例えば、基幹回線１０２は、（一方が接地であり、他方がＤＣ電流及び電圧を送信する配線などの）２つの配線を含むことができる。他の基幹回線構成の例及びいずれの数の配線によっても電力を供給することができる。１つの例では、基幹回線１０２及びネットワーク１００の分岐全体に、約１００ｖＲＭＳ（又は２８Ｖ ＤＣ）の電圧を有する電源が分配される。

送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６は、電気ネットワーク１０２の電力供給機能を危うくすることなく電気回路１０２を介してあらゆる種類の情報を含むあらゆる種類の変調通信信号を送信できるいずれかの種類の装置である。例えば、送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６は、パケット又はメッセージを生成するためのコントローラと、送信のために（適切な電圧レベルなどの）変調を通じてメッセージを適当な信号に変換するためのモデムと、送信機のいずれかを電気的相互接続基幹回線１０２に接続するためのフィルタリング及び保護機能を提供する結合ネットワークとを含むことができる。上述したように、送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６は、電気的相互接続基幹回線１０２に適したあらゆる電圧レベルで動作してパケット又はメッセージを送信することができる。

受信機１１８は、送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６のいずれかから電気的相互接続基幹回線１０２を介して変調通信信号を受信できるいずれかの装置である。送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６と同様に、受信機１１８も、コントローラ、モデム及び結合ネットワークを含むことができる。上述したように、結合ネットワークは、受信機又は送信機をフィルタリング機能により電気的相互接続基幹回線１０２からバッファし、これにより受信機又は送信機が電気的相互接続基幹回線１０２を電気ネットワークの高電圧から絶縁して、変調信号を効果的に送信及び受信するようになる。送信機内のモデムは、コントローラにより生成されたデジタル信号を変調し、変調された信号が結合ネットワークを通じて電気ネットワーク内へ移動する。受信機のモデムは、送信機から送信された変調信号を結合ネットワークを介して受け入れ、この信号をデジタルバイトフォーマットに復調し、このデジタルデータを受信機のコントローラへ送信する。受信機コントローラは、データエラー又は不一致に関して信号を処理し、故障を検出したかどうか、或いは故障が検出された可能性及び／又は考えられる故障の場所を判定する。この処理から、様々なエラー率を求めることができる。

受信機１１８はポート１３２と通信し、ポート１３２は外部装置１３４に結合される。外部装置１３４は、パーソナルコンピュータ、ディスプレイ、宣言器（ｅｎｕｎｃｉａｔｏｒ）、又はネットワーク１００のどこかで故障が検出されたことをユーザに警告できる他のいずれかの種類の装置とすることができる。故障の場所、及びこの場所に関して計算したメッセージエラー率を表示して、故障の進行の深刻度（可能性）又は状態を提供することもできる。代替の方法では、受信機１１８が不一致又はエラーの発生のみを提供するように制限されている場合、受信機１１８ではなく外部装置１３４が、この故障判定処理能力の一部又は全てを提供することができる。

図１のシステムの動作の一例では、送信機１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４及び１１６が、受信機１１８へメッセージを送信する。受信機１１８は、受信したメッセージを分析し、この分析結果に基づいて、故障が存在するかどうか、故障が存在する可能性を判定し、及び／又は（ネットワーク１００の特定の分岐１２０、１２２、１２４、１２６及び１２８又は１３０内などの）考えられる（又は判定された）（単複の）故障の場所を特定する。図１の例には１つの受信機を示しているが、ネットワーク１００内ではあらゆる数の受信機を使用できることが理解されよう。また、ネットワーク１００内ではあらゆる数の送信機を利用することもできる。

エラーが検出され、及び／又はこれらの場所が特定されると、是正動作をとることができる。例えば、ユーザが、潜在的なエラー部位にアクセスして問題が存在するかどうかを判定し、問題が存在する場合には、（配線を交換したりして）この問題を是正することができる。

ここで図２を参照すると、本明細書で説明する方法に基づいて送信されるメッセージのメッセージフォーマットの一例を示している。メッセージ又はパケット２００は、プリアンブルバイト２０２、受信機情報バイト２０４、送信機情報バイト２０６、及びｍを４よりも大きな整数とする４〜ｍのメッセージバイト２０８を含む。１つの方法では、システム内の（図１の送信機１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、又は１１６などの）個々の送信機が、受信機に知られていて（図１の受信機１１８などの）送信機を一意に識別する一意に識別可能なメッセージバイト（例えば、バイナリ１及び０の何らかの一意のパターン）を有する。メッセージ又はパケット２００内の全ての情報は、受信機へ送信されるデータストリームに含まれる。

エラー又は故障を検出するために、１つの方法では、受信機が、送信機から受信したデータを、個々の送信機に関する事前に割り当てられた記憶済みのデータと比較する。受信したデータと予想されるデータが一致しない場合、故障が潜在的に検出される。受信機において、予想されるメッセージ又は送信機から送信されると予想されるパケットが受信されなければ、これもネットワーク内に開回路の形の故障が存在することを示すことができる。

ネットワークにわたる送信では、様々な方法を使用して信号の完全性を保証する（例えば、複数の送信機により送信された信号が互いに干渉しないことを確実にする）ことができる。使用するいずれの方法においても、個々の送信機のモデムが、配線上にいずれかの変調された信号が存在するかどうかを検出する「キャリア検出」法を通じて配線をモニタし、配線に信号が存在しなくなるまで信号の送信を待つ。従って、いずれの瞬間にも、１つの送信機しか信号を送信することができない。１つの方法では、受信機の制御を伴わずに複数の送信機が信号を送信する。信号の完全性を保証するために、個々の信号送信後にランダムな休止期間が挿入される。個々の送信機は、受信機へ信号を送信する可能性を等しく有し、従って（ネットワークの各分岐などの）個々の配線部分が、他のあらゆる電気分岐と比較してエラー検出の可能性が等しい同じ優先順位でモニタされる。

信号調停を行うために使用できる別の方法では、受信機により命令された送信機のみが信号を送信することができる。換言すれば、受信機が、このシングルマスタ及びマルチスレーブプロトコルのマスタとなる。受信機は、図２のメッセージのようなメッセージ又は（コマンドなどの）パケットを送信機へ送信する。送信機が受信機からメッセージ又はパケットを受信した後に、このメッセージがコピーされて受信機へ戻される。受信機において受信したメッセージと送信したメッセージとを比較して、受信機と命令された送信機との間の配線部分に故障が存在することを示すエラーが信号内に存在するかどうかを判定する。いくつかの方法では、及び本明細書の他の箇所で説明するように、受信機が（所定の時間内などに）リターンメッセージを検出できない場合、切断、開回路の可能性を示すエラーが検出される。

ここで図３を参照すると、これらの方法を使用してネットワーク３００内のエラー又は故障を検出する一例を示している。この例では、電気基幹回線３０２が、送信機３０４、３０６及び３０８、及び受信機３１０に結合される。ネットワーク３００は、部分Ｓ１、Ｓ２及びＳ３、及び分岐Ｂｒ１、Ｂｒ２及びＢｒ３に分割される。

受信機のメモリにはテーブル３１２が記憶され、これを使用してネットワーク３００内の考えられる１又は複数の電気故障の場所を特定する。例えば、本明細書で説明する技術を使用して、特定の送信機に関連する分岐の１つに特定のエラーが存在するかどうかを判定する。例えば、送信機３０４からの予想されるデータが予想されるデータと一致せず、送信機３０６及び３０８からの不一致が存在しなければ、これは分岐Ｂｒ１に故障が存在することを示すことができる。

２、３の例を挙げてテーブル３１２を利用すると、送信機３０４、３０６及び３０８に関してエラーが判定されなければ、ネットワーク内に故障は存在しない。別の例では、送信機３０４及び３０８においてエラーが検出されずに、送信機３０６においてエラーが検出された場合、故障が部分Ｓ２及び／又は分岐Ｂｒ２及びＢｒ３の両方に存在する可能性がある。テーブル３１２は、いずれの種類のデータ構造であってもよく、図３に示すフォーマットに限定されないことも理解されよう。さらに、テーブル３１２に示す例は、送信機及び受信機の配置、及びネットワークの正確な構成又はその他の状況に大きく依存し得る。

ここで図４を参照すると、送信機又は受信機４００の一例を示している。装置４００は、送信機又は受信機のいずれかとして動作するように構成することができ、コントローラ４０２、モデム４０４、結合ネットワーク４０６、及びメモリ４０８を含む。

送信機として使用する場合、（パケットなどの）メッセージを生成して、コントローラ４０２が、モデム４０４及び結合ネットワーク４０６を介して受信機へ送信することができる。モデム４０４は、適当な電圧レベル又はプロトコルに基づいて信号を生成し、結合ネットワーク４０６は、基幹回線上に存在する（過電圧状態などの）電気的障害からモデム４０４及びコントローラ４０２を保護する適当なバッファリング及び／又はフィルタリング機能を提供すると同時に、変調信号を基幹回線に効果的に注入する。

受信機として使用する場合、結合ネットワーク４０６が、基幹回線からの変調信号のみをフィルタリングして取り込み、モデム４０４が、この信号をデジタルデータに復調してコントローラ４０２へ送信する。受信機として使用する場合、装置４００は、図３に関して上述したテーブルをメモリ４０８に記憶することができる。この結果、コントローラ４０２は、特定のネットワーク内の潜在的な１又は複数の故障個所を判定するための分析を行うことができるようになる。さらに、潜在的な故障の存在及び場所をユーザに示すように外部装置と通信するポートにコントローラ４０２を結合することができる。さらに、コントローラ４０２、モデム４０４、及び／又は結合ネットワーク４０６を外部電源に接続することができる。

ここで図５を参照すると、送信調停プロトコルの一例を示している。ステップ５０２において、送信機からメッセージ又はパケットを送信する。例えば、このメッセージは、図２に示すようなフォーマットとすることができる。ステップ５０４において、メッセージを送信した後、メッセージの後にランダムな休止期間を挿入する。その後、再度同じメッセージを送信してこの処理を継続するが、一例を挙げると、受信機が、受信したメッセージと予想されるメッセージを比較して、不一致が存在する場合、故障が存在すると判定する。不一致が存在する場合、メッセージを送信した送信機に関連するネットワークの一部に潜在的な故障が存在する可能性がある。

ここで図６を参照すると、送信調停プロトコルの別の例を示している。ステップ６０２において、送信機が、受信機からメッセージを受信するのを待つ。ステップ６０４において、メッセージを受信した後、送信機が同じメッセージを受信機にエコーバックする。その後、送信機は、受信機からの別の命令を待つ。その間、受信機が（所定の時間待った後などに）エコーバックメッセージを受信せず、或いは受信機に戻されたメッセージが（受信したメッセージと予想されるメッセージを比較することによって示されるような）エラーを含む場合、（開回路を含む）故障が存在することが示される。

ここで図７を参照すると、故障判定方法の別の例を示している。図７に示すように、結合ネットワーク及びモデム７６１を介して、送信機７０２、７０４、及び７０５から受信機のコントローラ７０３へ（プリセット値を有する）パケット７０１が送信され、これがコントローラ７０３のシリアル通信ポート７３６を通じて読み取られる。

パケット７０１は、例えば、プリアンブルバイト７３２、及び送信機識別バイト７３３、及びパケット番号バイト７３４、その後Ｄ１〜Ｄｎのｎデータバイト７３５を含む。ｎはいずれの整数値であってもよい。１つの例では、ｎ＝２４であり、この結果２４バイトのデータが使用される。データ送信レート、又はビットレートは、モデムに適したあらゆる速度又はあらゆる変調方式とすることができる。いくつかの例では、約１３０ｋＨｚの周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）変調を提供する２４００ｂｐｓ電力線モデムが使用される。しかしながら、その他の数のデータバイトをその他のビットレート及びその他の変調方式とともに使用することもできる。いくつかの例では、長いパケットを遅いビットレートで変調する方式の方が、短いパケットを高いビットレートで変調する別の方式よりも断続的故障を検出する可能性が高いことがある。

受信機のコントローラ７０３は、プリアンブルバイト７３２に続き識別バイト７３３を検出した後、バイトの休止を１つずつ読み取って（ステップ７６０）、パケットを内部メモリ空間７４１に記憶する。メモリ７４１の別の部分には、パケット７０１がパケット７４２として記憶されて、予想される（及び以前に記憶された）パケット７４３との比較に使用される。予想されるパケット７４３は、パケット７４２に関する情報の予想される値を含む。送信機の各々に対して、メモリに記憶されたパケット情報を比較することができる。

ステップ７６２において、コントローラ７０３が、記憶されたパケット７４２及び７４３を読み取り、パケット７４２及び７４３間のプリセットされたｎデータバイトの値に対して全てのｎデータバイトをビット毎に比較する。最初の分析は、いずれの送信機がパケットを送信したかを特定することであり、パケット不一致に関する次の分析結果を記憶してその送信機に関連付ける。２つのパケットが同じものである場合、この送信機に関してエラー無しという結果が登録される。次に、例えば図３の判定テーブルを使用して故障検出及び場所特定を行い、これを表示７５３し、又は上位レベルコンピュータにアップロード７５５する。その後、ステップ７６２において、送信機から送信された次のパケットを読み取る。

ステップ７６４において、（パケットを送信した送信機の識別情報を含む）エラーの詳細を記憶することができる。ステップ７６６において、ユーザに警告すべきかどうかを判定するために、十分な数のパケットを受信したかどうかを判定する。ステップ７６６における回答が否定的なものである場合、制御はステップ７６０へ戻る。回答が肯定的なものである場合、ステップ７６８において実行が継続され、閾値７７０との比較が行われる。エラーパケットの数が閾値を超える場合、図３のテーブルのように、特定の送信機の故障（例えば「１」）又は故障無し（例えば「０」）の結果として結果７７２が生成される。（メモリに記憶された）テーブルを使用して故障判定に関する最終決定が行われ、これが（宣言器７５１上に表示するための）ポート７５０、（ディスプレイ７５３に表示するための）通信ポート７５２及び／又は（パーソナルコンピュータ７５５に表示するための）ポート７５４の１又はそれ以上に通信される。ディスプレイの種類によっては、グラフィック画像を生成して、上述した外部装置のいくつか又は全てにおいて表示することができる。

本明細書で説明したように、送信するパケット間には休止を挿入することができる。１つの例では、８ビット及び２０ＭＨｚの速さのマイクロコントローラを使用するシステムでは、２つの連続パケット間の休止が約１００ミリ秒である。休止時間は、処理を行うのに十分なものとなるように選択される。例えば、故障判定処理を完了できるように、及び（宣言器７５１、ディスプレイ７５３、及び／又はパーソナルコンピュータ７５５などの）外部装置へエラーメッセージを送信できるように休止時間を選択することができる。休止時間は、１０００パケットなどの所定数のパケットを処理できるようにする時間を含むこともできる。

（「１」などの）故障又は（「０」などの）故障無しを起動するエラー率の閾値レベルはいずれの所定の値であってもよく、或いは欠点の無い配線状態下でシステムを実行した後に決定することができる。さらに、実際の／標準的な動作状態中のエラー率と実際の断続的故障状態のエラー率とを比較することによりエラー率を使用して、閾値を自動的に決定することができる。上述した方法を展開する前に、故障又は故障無しの境界の閾値レベルを設定した段階的な断続的故障条件でテストランを実行することができ、これにより検出確率を高めると同時に偽のアラーム及び不快な読み取りを減少させる。

様々なエラー率を特定することができる。例えば、計算できる第１のエラータイプに、全ての受信したパケット数の中のエラーを含むパケットの割合であるネットパケットエラー率（ＮＰＥＲ）がある。ＮＰＥＲの場合、（単複の）識別バイトにおけるエラーによる損失パケットは無視される。

或いは、トータルパケットエラー率（ＴＰＥＲ）を計算することもできる。この率は、全ての送信されたパケット数の中のエラーを伴って受信されたパケット数の割合である。

別の例では、ネットバイトエラー率（ＮＢＥＲ）を計算することができる。ＮＢＥＲは、受信したエラーを伴わないパケットの中の、バイト中の１又は２ビットのエラーにより引き起こされるほんの１データバイトのエラーを伴って受信したパケット数の割合である。ＮＢＥＲは、ＮＰＥＲ又はＴＰＥＲとは異なり、非常に短い寸断を対象とする。断続的故障に起因する非常に短い時間の寸断は、データバイト全体ではなく、バイトデータ中に１ビット又は２ビットのエラーを生じることがある。

特定できるさらに別のエラー率には、全ての送信されたパケット数の中の、バイト中の１又は２ビットエラーにより引き起こされる１データバイトエラーを伴って受信されたパケット数の割合であるトータルバイトエラー率（ＴＢＥＲ）がある。ＴＢＥＲは、複数のデータバイト中にエラーを引き起こすほど十分に長い寸断を全て無視する。この率は、通常のスイッチング動作により生じる可能性がある長い寸断を含まず、又は考慮しないので、偽のアラーム数を低減することができる。

ここで図８を参照すると、受信機８０１が、送信機８０２により送信されたパケットを配線８１０及び８１１を介して受信する。配線がＤＣ電流を運ぶ場合、配線８１０又は８１１の一方を接地配線とすることができる。図８の例では、受信機８０１及び送信機８０２の両方が同じ機能構造を有し、電力線モデム８０２又は８０４及びコントローラ８０３又は８０５を含む。受信機８０１は、追加のインターフェイス出力又はポート８１２、８１３及び８１４を含む。出力８１３は、インジケータ／宣言器８０７に接続されて、断続的故障の検出時にアラームを送信する。このアラームは、（発光ダイオード（ＬＥＤ）などの）点滅光及び／又は可聴表示の形をとることができる。ポート８１３は、（液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの）ディスプレイ８０６上にテキスト及びグラフィクスでアラーム状態を表示するために使用される。さらに出力８１４は、コンピュータ画面上に表示するために、或いはアラーム状態データをさらに分析するために、シリアル通信ポート８０８を介してコンピュータシステム８２０へアラーム状態を送信するために使用される。本明細書で説明するエラー及びエラー率は、本明細書で説明する表示方法のいずれかに基づいて表示することができる。

送信機８０２は、電力線モデム８０４及びコントローラ８０５を含む。コントローラ８０５は、コンピュータコードを含むマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであり、デジタル論理を制御して、（パケットなどの）デジタルデータのバイトを送信する。コンピュータコードは、送信するパケット数及びパケットを送信する頻度を管理する。

ここで図９を参照すると、送信機９００の一例を示している。送信機９００内の電力線モデム９２１は、コントローラ９０３からシリアル送信されたデジタルデータストリームを受信し、デジタルデータをアナログデータに変換して、このアナログデータを（デジタル論理１を所定の周波数のアナログ信号に符号化してデジタル論理０を別の周波数に符号化する）ＦＳＫ（周波数偏移キーイング）方式で変調する。変調された信号は、増幅器９２２により増幅され、変調信号を送信して周波数帯域外の他の全ての信号をブロックする結合器９２３を介して配線９１０及び９１１へ送信される。

モデム９２１は、いずれの市販のモデムチップであってもよい。モデム９２１は、採用する特定のＦＳＫ方式で使用する周波数帯域のみをバンドパスするフィルタを含むことができる。モデム９２１は、コントローラ９０３との４つの制御及びデータ通信線を有する。これらは、デジタルデータの受信を制御するためのＲＸ制御９３０と、デジタルデータの送信を制御するためのＴＸ制御９３１と、モデム９２２が電気配線から変調信号を受信したかどうか及びいつ受信したかをコントローラ９０３に示すためのキャリア検出（ＣＤ）制御９３２と、デジタル信号を受信したかどうか及び送信する予定かどうかを示すためのＲＸ／ＴＸ制御９３３とを含む。

モデム９２１から変調信号が自動的に送信され、増幅回路９２２により増幅される。次に、この増幅された変調信号が、周波数帯域の信号を通過させて他の全ての信号をブロックする結合器９２３を介して電気配線に提供される。１つの例では、結合器９２３が、フィルタリングコンデンサ９２５及び９２６を含む変換器コイル９２４である。１つの方法では、受信機の構造が送信機９００の構造と同一（或いは、受信機が外部装置と通信するためのポートを有する場合にはほぼ同一）である。

様々な送信プロトコルを使用することができる。例えば、受信機からあらゆるデータのバイトを送信して、送信機にデータを送信することを示すことができる。

様々なデータのバイトでパケットを受信機へ送信することができる。例えば、プリアンブルバイトを含めることができる。次のバイトは、送信機及び受信機を識別するために送信される。一例を挙げると、識別バイトが１０１１００１１のバイトデータなどのプリセットしたデータ値である場合、受信機が、受信した識別バイトが１０１１００１１であるかどうかをチェックする。受信した識別バイトがプリセットデータと同じものであれば、ここで受信機は、後続するデータストリームを受信する準備が整う。１又はそれ以上のバイトを識別目的に使用することができる。

上述したように、１つの例では、プリアンブル、識別情報、及び実際のデータを含むデータバイトの群がパケットを形成する。１つの方法では、送信機から１つのパケットが送信され、受信機が同じ１つのパケットの受信を行う。１つの方法では、送信機が、例えば（９５６パケットなどの）設定したパケット数が送信されるまで、２つのパケット間に休止を挟んで同じ１つのパケットを繰り返し送信する。その後、パケット送信を再開する。断続的故障状態の下では、プリアンブルバイトがノイズアウトされ、又は識別情報バイトの質が低下する可能性があり、この場合、パケットが受信機に送信される予定のものではないと解釈されるので、受信機は、識別情報バイトの質が落ちたパケットを無視する。この場合、１つのパケットが失われパケットエラーが存在する。

このように、既存の電気ネットワーク内の故障の存在及び場所を検出する方法を提供する。この方法は、１又はそれ以上の送信機を利用して（パケットなどの）信号を１又はそれ以上の受信機へ送信し、受信機において受信した信号に基づいて電気故障の存在及び場所を判定する。本明細書で説明した方法は、使用が容易であるとともにコスト効率が良く、高電圧信号の送信に依拠せずに、電気ネットワーク内のいずれの場所にも導入することができ、従来の方法で得られた偽の故障指示の影響を受けない。

本明細書で開示する発明をその特定の実施形態及び応用によって説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく本発明に数多くの修正及び変更を行うことができる。

１０２ 電気的相互接続基幹回線
１０４ 送信機
１０６ 送信機
１０８ 送信機
１１０ 送信機
１１２ 送信機
１１４ 送信機
１１６ 送信機
１１８ 受信機
１２４ 電気分岐
１２６ 電気分岐
１２８ 電気分岐
１３２ ポート
１３４ 外部装置
２００ パケット

Claims (14)

1. 断続的電気故障を判定する方法であって、
   電気ネットワーク内に位置する複数の送信機から信号を送信するステップと、
   前記複数の送信機の各々により送信された前記信号を、前記電気ネットワーク内に位置する単一の受信機において受信するステップと、
   前記単一の受信機において、前記受信した信号を分析し、前記受信した信号の分析から、前記電気ネットワーク内に故障が発生しているかどうかを判定するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記信号を送信するステップが、連続して送信される信号間にランダムな休止期間を挿入するステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の送信機の各々が、該送信機を一意に識別する関連する一意のビットの組み合わせを有し、該一意の組み合わせビットが、前記受信機へ送信される前記信号に含まれる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記受信機が、前記受信したビットの組み合わせを分析し、前記ビットの組み合わせを予想されるビットの組み合わせと比較し、一致が存在しない場合に電気故障が存在すると判定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記分析ステップに基づいて前記電気故障の場所を特定するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記信号を送信するステップが、選択した送信機において前記単一の受信機からのコマンド信号を受信し、前記コマンド信号が前記選択した送信機において受信されたときにのみ、前記選択した送信機の各々から前記単一の受信機へ前記信号を送信するステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 各々が電気ネットワークの少なくとも一部にわたって信号を送信するように構成された複数の送信機と、
   前記複数の送信機の各々により送信された信号を受信し、該受信した信号を分析し、該受信した信号の分析から、前記電気ネットワーク内にいつ故障が生じたかを特定するように構成された、前記複数の送信機に通信可能に結合された単一の受信機と、
   を含むことを特徴とする故障判定システム。
8. 前記複数の送信機の前記各々が、連続して送信される信号間にランダムな休止期間を挿入するように構成される、
   ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記複数の送信機の各々が、個々の送信機を識別する一意のビットの組み合わせを有し、該一意のビットの組み合わせが、前記単一の受信機へ送信される信号に含まれる、
   ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記単一の受信機が、前記受信したビットを分析して前記受信したビットと予想されるビットとを比較し、前記受信したビットと前記予想されるビットとの間に一致が存在しない場合に故障が存在すると判定するように構成される、
    ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記単一の受信機が、前記受信したビットと前記予想されるビットとの比較に基づいて前記故障の場所を特定するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記複数の送信機の各々が、前記単一の受信機からコマンド信号を受信し、該コマンド信号を受信した後にのみ前記単一の受信機へ信号を送信するように構成される、
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
13. 前記単一の受信機に結合された外部装置をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
14. 前記外部装置が、宣言器、ディスプレイ、及びコンピュータ装置から成る群から選択される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。

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