JP7396809B2 - 位置依存的な非接触電圧及び電流測定 - Google Patents
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Description
[発明が解決しようとする課題]
以下で論じる内容では、絶縁(例えば、絶縁電線)又はブランク非絶縁導体(例えば、バスバー)の交流(AC)電圧を、導体と試験電極又はプローブとのガルバニック接続を必要とすることなく測定するためのシステム及び方法の例を提供する。本セクションで開示される実施形態は、本明細書では「基準信号型電圧センサ」又はシステムという場合がある。一般に、非ガルバニック接触(又は「非接触」)電圧測定装置が提供され、システムは、接地に対する絶縁導体内のAC電圧信号を、容量センサを使用して測定する。ガルバニック接続を必要としないそのようなシステムを本明細書では「非接触」という。本明細書で使用するとき、「電気的に結合された」は、特記のない限り、直接及び間接の両方の電気的結合を含む。以下の論述は、非接触基準信号型測定装置に焦点を当てるが、本明細書に開示される較正システム及び方法が、接触基準信号電圧測定装置(例えば、基準信号を生成及び検出するデジタルマルチメータ(DMM))を較正するために、追加的又は代替的に使用されてもよいことが認識されよう。したがって、以下の論述は、1つ以上の較正係数及び/又は試験中の導体の位置を決定するために使用することができる測定装置の較正サブシステム、並びに1つ以上の電気パラメータ(例えば、電圧、電流、電力)の測定値を取得するために使用される測定装置の測定サブシステムに適用することができる。
上記のように、電圧測定装置によって生成された基準電圧(VR)及び基準周波数(fR)は、既知であり、基準電圧源130の出力で測定され得る(図2)。出力電圧(VO)は、上記の方程式(1)によって定義される。理想的な状況において、基準電圧(VR)が既知である場合、必要とされる全ての他のパラメータは、IO/IR及びfR/fOであり、その後、電圧測定装置の較正は、要求されないことになる。しかしながら、実際には、信号処理回路の帯域幅、リーク容量、及び測定装置に対する試験中の導体の特定の位置などのいくつかの影響因子が存在し、これらは、試験中の導体内の実際の出力電圧から出力される電圧測定値の偏差につながる。1つの因子は、センサ126(又は複数のセンサ)と環境との間の迷走リーク容量であり、これは、基準電流(IR)の増加、したがって、比率IO/IRの低減をもたらす傾向がある。また、センサ126と基準遮蔽体134との間の直接容量結合は、基準電流(IR)を更に増加させるオフセットにつながる。このような理想状態からの基準電流(IR)の増加は、試験中の導体内の実際の出力電圧未満である出力電圧(VO)の計算をもたらす。故に、本明細書で論じられる較正システム及び方法は、結合容量(CO)に、又は等価的に1つ以上のセンサの各々と試験中の導体との間の距離に依存する、決定された較正パラメータ又は係数を使用して、試験中の導体内の出力電圧(VO)又は他のパラメータの正確な測定を可能にする。下で更に論じられるように、少なくともいくつかの実施形態では、複数のセンサが利用され、試験中の導体の位置は、複数のセンサによって測定される基準電流の三角測量によって決定される。
Claims (18)
- 電気パラメータ測定装置であって、
試験中の導体を受容するようにサイズ決定及び寸法決定された開口部を含む前端部と、
前記前端部に近接して位置付けられた複数の導電センサと、
前記複数の導電センサに結合された1つ以上の基準電圧源であって、前記導電センサの各々内の基準電圧を出力するように動作する、1つ以上の基準電圧源と、
前記1つ以上の基準電圧源及び前記複数の導電センサに通信的に結合された制御回路であって、前記制御回路が、動作中に、
前記1つ以上の基準電圧源を制御して、前記導電センサの各々内の基準電圧を出力し、
前記それぞれの基準電圧源が前記導電センサ内の前記基準電圧を出力し、試験中の前記導体が前記電気パラメータ測定装置の前記前端部の前記開口部内に位置付けられたときに、前記導電センサによって測定される基準信号を示す、基準電流信号データ点を取得し、
前記複数の導電センサの各々について取得した前記基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて、試験中の前記導体の電気パラメータ測定値に適用されるべき較正係数を決定する、制御回路と、を備える、電気パラメータ測定装置。 - 前記制御回路が、動作中に、前記較正係数を前記電気パラメータ測定値に適用して、較正された電気パラメータ測定値を生成する、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記電気パラメータ測定値が、電圧、電流、又は電力のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記複数の導電センサが、2つ又は3つの導電センサを備える、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記電気パラメータ測定装置が、非接触電圧測定装置、電流クランプ、又はスプリットコア変圧器を備える、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記制御回路が、動作中に、前記基準電流信号データ点を使用して複数の以前に決定された較正点の間を補間して、前記電気パラメータ測定値に適用されるべき前記較正係数を決定する、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記制御回路が、動作中に、前記基準電流信号データ点を以前に決定された較正式に入力して、前記電気パラメータ測定値に適用されるべき前記較正係数を決定する、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記複数の導電センサについて取得した基準電流信号データ点の各組について前記制御回路が試験中の前記導体の単一の位置を決定するように、前記複数の導電センサが、前記電気パラメータ測定装置の前記前端部に近接して位置付けられる、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記制御回路が、試験中の前記導体の前記単一の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記較正係数を決定する、請求項8に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記複数の導電センサのうちの少なくとも2つが、互いに同一平面上にある、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記複数の導電センサの各々が、長さ寸法及び幅寸法を有し、前記長さ寸法が、前記幅寸法よりも大きい、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 前記制御回路が、動作中に、前記基準電流信号データ点の各々の較正係数を決定する、請求項1に記載の電気パラメータ測定装置。
- 電気パラメータ測定装置を較正するように動作する較正システムであって、前記電気パラメータ測定装置が、動作中に、複数の導電センサの基準電流信号を生成し、また、前記複数の導電センサを介して、試験中の導体内の前記基準電流信号を感知し、前記較正システムが、
較正導体内の電圧を選択的に出力するように動作する、制御可能な較正電圧源と、
較正中の電気パラメータ測定装置の前記複数の導電センサに対する前記較正導体の位置を選択的に制御するように動作する、導***置制御システムと、
前記制御可能な較正電圧源、前記導***置制御システム、及び前記電気パラメータ測定装置に通信的に結合可能な制御回路であって、前記制御回路が、動作中に、
複数の較正点を取得し、前記較正点の各々を取得するために、前記制御回路が、
前記導***置制御システムを制御して、前記較正導体を、前記電気パラメータ測定装置の前記複数の導電センサに近接する新しい物理的位置へ移動させ、
前記電気パラメータ測定装置を制御して、前記導電センサの各々内の基準電圧を出力し、
前記導電センサの各々について、前記導電センサによって測定される基準信号を示す基準電流信号データ点を取得し、
前記導電センサの各々について、前記導電センサについて取得した前記基準電流信号データ点、前記較正導体の既知の電圧、及び前記電気パラメータ測定装置から受信した前記較正導体の測定した電圧に少なくとも部分的に基づいて、較正係数を決定し、
前記較正係数を前記較正導体の現在位置と論理的に関連付け、
前記複数の較正点に基づいて、較正データを決定し、また、
1つ以上の電気パラメータ測定装置による以降の使用のために、前記較正データを少なくとも1つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に記憶する、制御回路と、を備える、較正システム。 - 前記較正データが、ルックアップテーブルを含み、ルックアップテーブルが、動作中に、電気パラメータ測定装置が、特定の基準電流信号測定値の較正係数を決定することを可能にする、請求項13に記載の較正システム。
- 前記較正データが、1つ以上の数式の係数を含む、請求項13に記載の較正システム。
- 電気パラメータ測定装置を較正するように較正システムを動作させる方法であって、前記電気パラメータ測定装置が、動作中に、複数の導電センサの基準電流信号を生成し、また、前記複数の導電センサを介して、試験中の導体内の前記基準電流信号を感知し、前記方法が、
各較正点について、
前記電気パラメータ測定装置が前記導電センサの各々内の基準電圧を出力する間に、較正導体を前記電気パラメータ測定装置の前記複数の導電センサに近接する新しい物理的位置へ移動させることによって、複数の較正点を取得することと、
前記電気パラメータ測定装置の前記導電センサの各々について、前記導電センサによって測定される基準信号を示す基準電流信号データ点を取得することと、
前記導電センサの各々について、前記導電センサについて取得した前記基準電流信号データ点、前記較正導体の既知の電圧、及び前記電気パラメータ測定装置から受信した前記較正導体の測定した電圧に少なくとも部分的に基づいて、較正係数を決定することと、
前記較正係数を前記較正導体の現在位置と論理的に関連付けることと、
前記複数の較正点に基づいて、較正データを決定することと、
1つ以上の電気パラメータ測定装置による以降の使用のために、前記較正データを少なくとも1つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に記憶することと、を含む、方法。 - 較正データを決定することが、ルックアップテーブルを生成することを含み、ルックアップテーブルが、動作中に、前記電気パラメータ測定装置が、特定の基準電流信号測定値の較正係数を決定することを可能にする、請求項16に記載の方法。
- 較正データを決定することが、1つ以上の数式の係数を決定することを含む、請求項16に記載の方法。
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