JP2009545745A - アーク現象の位置を特定し解析するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力配電システム内のアーク現象の位置を特定し、解析するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】電力配電システムにおけるアーク現象の部分放電を検出するためのシステム及び方法であって、広帯域アンテナ、振幅検出信号を受信するコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、及び当該システムの位置データを提供する全地球測位システムを含む移動可能な受信用組立体を使用するシステム及び方法。前記振幅検出出力はデジタル化され、デジタルシグナルプロセッサを用いて、前記デジタル化された振幅検出出力が高速フーリエ変換され、電力配電システムの基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数が抽出されるように解析処理が行われる。前記狭帯域信号の周波数のピーク振幅が解析され、前記アーク現象に関連するメンテナンスメリット値を取得すべく前記解析されたピーク振幅が合計される。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーク現象の位置を特定し、解析するためのシステム及び方法に関するものである。

＜関連出願との相互参照＞

本出願は、２００７年３月７日付出願の米国特許仮出願番号第６０／９０５，４２４号、及び２００６年７月３１日付出願の米国特許仮出願番号第６０／８３４，４７５号の優先権を主張する。これらに言及することをもって、その内容の全体を本出願の一部とするものとする。

電気事業者は、工業、商業及び住宅レベルのエネルギ消費者に対する最大のエネルギ供給者である。米国内の１億３１００万人（件）の消費者へのエネルギ供給を支えるインフラ構造は、現在のようになるまで１００年以上かけて発達してきたものである。この間に、配電電圧のレベルは、６９ｋＶ、３４．５ｋＶ、１７．２ｋＶ、１２ｋＶ、７．２ｋＶ、４．７ｋＶ、及び２．７ｋＶで規格化されるようになった。これらの電圧は、機械、システム及び家庭で使用するために、４８０、２４０、及び１２０ボルトの電圧に変換される。

電力配電ネットワークは、ＵＰＳのバンによる配送サービスと比較することができる。ＵＰＳのバンは、配送する製品を製造しているわけではなく、前記製品を全国に配送しているわけでもない。ＵＰＳのバンは、地方レベルで荷物を配送するのに用いられている。

電力配電システム又はネットワークは、エンドユーザにエネルギを供給すべく電力送電システムと接続している。前記送電システムは、電気エネルギが生成される発電システムと接続している。これら３つのシステムが一体となって、需要に応じて全ての消費者に対してエネルギを即座に供給している。しかしながら、需要があまりにも大きくなった場合や、前記配電システムが故障した場合は、エンドユーザにエネルギを供給するための別の方法がないため、停電や電力供給停止が発生する。

配電システムは、送電システムとは異なるものである。送電システムは、幹線道路沿いや、地方でよく見かけられるものである。前記送電システムには、大きな建造物、全国に張り巡らされた長い送電線、及び発電所が含まれる。これに対して、配電システムは都市景観の一部である。

配電システム又はネットワークは、２０〜４０フィートの木製或いは鉄製の柱に、送電線又は導体、遮断装置、避雷器、キャパシタ、碍子（絶縁体）、及び様々な電柱架線金具が懸架されて構成されている。これらのものはそれぞれ、電気の供給を維持し、工場を稼動し続けるのに重要な役割を果たす。この電力システム又はネットワークの稼働時間は、「信頼性」という一語で定義される。

配電システムは、送電電圧を配電レベルまで下げる変電所を介して電気事業者と接続する。１つの送電回路は、複数の配電回路にエネルギを供給する。変電所は、長距離用大型トラックの荷物を、ＵＰＳの小型バンが受け取り、配送するように仕分けするＵＰＳの貨物集積所のようなものである。電柱で支持される送電線は、架空送電線と呼ばれる。

１９９０年代の規制緩和により、発電は電気の送電から分離されたため、電力配電システムの補修管理費用は、電気事業者の基本料金にはもはや全く含まれていない。その結果、１９９０年以降、電力配電の補修管理支出が５０％も減少するという結果をもたらした。

電気事業者は、料金設定、顧客満足度、及び信頼性に関する監視を行う州政府の機関や連邦政府の機関によって大きく制限されている。州政府のＰＵＣは、エネルギの独占的な供給者である電気事業者の料金設定の調整や消費者の意見の調査を業務としている。ＰＵＣは、或る部類の消費者に対してエネルギ料金の値上げを行いたいとする電気事業者の要求を、公聴会や消費者の意見に基づいて却下する権利及び資格を有する。主要な電気事業者の最近の料金値上げは、オハイオ州のＰＵＣ（ＰＵＣＯ）によれば、「その配電回路のベースライン性能レベルが７５％で維持されなかった」という理由で２００６年４月に却下された。ベースライン性能は、州政府のＰＵＣへ消費者から苦情がこないように十分な時間にわたって電気を供給し続けることと言い換えることができる。

消費者が電気エネルギにアクセスすることができるようにするために、米国内には３００万マイルを越える地上及び地下電力配電回路がある。電気サービスの全障害のうちの９０％は、配電システムの構成要素が故障したときに発生している。

エネルギ省のホームページに掲載されている下記のレポートでは、適切なレベルの注意や修繕が行われることなく継続的に張られている老朽化したインフラ構造として電力配電ネットワークに対して特別の注意が払われている。エネルギ省のホームページ「www.energetics.com/gridworks/grid.html」を参照されたい。

電気事業者が請求できるエネルギ料金に関して公共電気事業者協会（ＰＵＣ：Public Utility Commissions）が行う決定は、消費者が信頼性の低いサービスに対して負担しなければならないコストの影響を受けることが多い。２００４年に行われたエネルギ省（ＤＯＥ）の調査によれば、消費者は停電のために１年間に７９０億ドルの費用を負担した。

３９の州が、顧客満足度及び電力サービスの提供範囲内の停電発生数に基づいて反映される何らかの懲罰的な料金形態を有する。これらの州はそれぞれ、停電の報告義務と信頼性の測定対象を有している。

自然災害によって発生する停電は避けようのないものであるが、全国エネルギ規制委員会（ＮＥＲＣ）が行った調査によれば、回路素子又は構成要素の故障によって発生した回避可能な停電が全停電の３１％を占めていた。

２００３年の場合、ＰＵＣにおいて係属中の電気料金の問題は、金額にすると２４億ドルにのぼった。サービスの信頼性及び顧客満足度に基づいて、前記料金の問題のうち、２４億ドルの５４％、即ち１３億ドルが支払猶予又は減額された。

米国の電気事業者では、電力配電機器の機械的な故障に関連する停電が、毎年６００万件発生していると推測されている。このことは、電気事業者が、２００３年に信頼性性能を満たせなかったことによって最大で１３億ドルにのぼる料金値上げを受け入れられなかったことに加えて、１年間に７億５千万ドルの損失を被ったということである。

したがって、電気事業者は、州の規制当局に対して信頼性性能をますます高めていくということを提供しつつ、投資家に対して強い財務実績を実現するという相反する目標に対処している。

配電システムは、製鋼所や自動車製造工場などの大口の法人顧客を除く電気事業者の全消費者に対する供給点である。大口の法人顧客は、１３８ｋＶ、２３０ｋＶ、３４５ｋＶ、５００ｋＶ、又は７６５ｋＶの送電電圧レベルのエネルギを卸売りベースで購入している。これらの卸売り顧客には、電力卸売市場で電力を売買する他の電気事業者も含まれる。

電力は、エネルギの瞬間的な大きさである。エネルギは、時間とともに消費される電力であり、一般家庭などの小口の顧客が購入しているのはこのエネルギである。電力は、何千ワット又はキロワット（ｋＷ）で測定される。エネルギは、時間とともに使用された電力の量であり、１時間あたり何千ワット使用したか、すなわちキロワット時（ｋＷｈ）で測定される。家庭では、我々はｋＷｈ単位でエネルギ料金を支払っており、１ｋＷｈ当たりの料金は、平均で約１０セントである。典型的な家庭の負荷では、１ヵ月当たり１，０００ｋＷｈ又は約１００ドルのエネルギを消費し得る。

配電システムで故障が発生した場合、消費者は電気のサービスを受けられなくなる。同時に、電気事業者は様々な点で影響を受ける。第１に、消費者にエネルギを販売することができなくなる。第２に、消費者がすぐに電気事業者に苦情を言ってくるので、電気事業者は、これらの苦情に対応しなくてはならない。電気事業者は、電話で苦情を受け付けるためのスタッフを配置し、補修担当者に残業手当を支払い、問題が発生した位置を突き止め、その問題が発生した地域に担当者を派遣し、故障した回路素子を交換するために予定になかった回路素子を購入し、連邦エネルギ規制委員会（ＦＥＲＣ）及びＰＵＣに、問題の発生原因、問題の再発を防止するための対策、広報活動及び広告を通じて利用者の信頼回復に努めることなどを説明しなくてはならない。

停電又は信頼性の低いサービスという経歴は、競争という問題も生じさせる。ほとんどの州では、電気利用者は、どこからエネルギの供給を受けるかを選択する機会を有している。このことは、エネルギ規制撤廃条例の一部としてもたらされた。これにより、投資家が所有する規模の大きな電気事業者（ＩＯＵ）（例えば、AEP、Con Ed and Duke Energy、その他の１００の電気事業者）と、連邦政府所有の電気事業者（例えば、Bonneville Power Administration (BPA)、Tennessee Valley Authority (TVA)、Western Area Power Administration (WAPA)など）と、２，０００を越える地方電気連合会（ＣＯＯＰ）と、１，０００を越える市営の電気事業者（例えば、オハイオ州コロンバスのコロンバス市など）との間で激しい競争が発生した。これらの各団体は、顧客に対して誠実さを保ち、顧客の移動リスクに対処しなくてはならない。

配電回路又はシステムは、多様なハードウェア素子で支えられている。これらの素子が全て動作しているとき、これらの素子は適切な稼働を維持する。使用年数、振動、気象、大気汚染、雷、負荷などがすべて、これらの素子に対して不利に働くので、これらの素子において緩み、亀裂、故障が発生する。これらの素子又は構成要素が壊れ始めると、それらは高周波信号（ＥＭＩ）を発信する。これらの信号は、壊れ始めた素子の壊滅的な故障やフラッシュオーバが近づくにつれて顕著になる。故障の結果として、多数の消費者へ電力を供給する回路において機能停止が生じる。

電圧が印加された構成要素が故障すると、電気エネルギが回路から漏出することによって警告発信（telltale emission）が発生する。これは、差し迫った故障を送信するラジオのアンテナのようなものである。これらの発信を高価なコンピュータベースの通信ネットワークへ報告することができるように設計された装置がある。故障の基本的なシグネチャは、非常に急激な立ち上がり時間の後に減衰するＲＦ出力を示すアーク現象である。関連する重要なエネルギは、立ち上がり時間に生じるものであり、減衰時に生じるものではない。いくつかの構成要素の故障について見てみると、配電用碍子が故障した場合、前記碍子の周辺の電場では、前記碍子の故障した部分から漏出が始まり、前記故障した碍子の破砕部の鋭いエッジから、検出可能なＥＭＩ信号を発信する。故障したデバイスは、前記碍子のフラッシュオーバや、関連する配電回路の機能停止という危機的な状況をもたらす。導体ブラケットは、電圧が印加された導体を所定の位置に固定し、配電システムの他の全素子から適切に離間して保持するように設計されている。そのブラケットが故障した場合、導体は緩み始め、近傍の草木などの構造物に向かって揺れ動くことがある。前記導体が、何らかの構造物（木や地面との間に経路を有するもの）と接触した場合、停電が発生する。天気による凍結融解サイクルは、導体ブラケットを緩ませる原因となり得る。導体自体は、過負荷又は他の機械的な損傷により部分的に故障する場合がある。導体の故障したストランドは、前記導体が電気的に故障する前は支持することができていた負荷を制限してしまう。これらのストランドは、特定の信号を発信する小型アンテナとしての役割を果たすこともある。

配電回路又はシステムは、家庭、会社、工場へエネルギを供給するための１つの経路である。配電回路又はシステムは、変電所のステップダウントランスを起点とする。ステップダウントランスは、前記回路の伝送レベルの電圧をより低い配電電圧まで下げる。ネットワーク全体の中の１つ或いは複数の関連する導体には、配電トランスが電圧を適切な低い配電電圧にもう一度低下させるまで、配電電圧レベルの電圧が印加される。家庭では、通常、導線とニュートラルとの間に１２０ボルトの電圧の供給を受ける、或いは導線間に２４０ボルトの電圧の供給を受ける。

配電回路又は配電システムの接続、絶縁、或いは保護を担ういずれかのハードウェアが故障した場合、その故障の下流側の全ての負荷に影響を及ぼす。木の枝が導線上に落下したり、動物が２つの導体をブリッジしたことによって電気的な事故を発生させたりするなどの問題が生じたために、停電が発生することもある。しかしながら、回路の故障の主要な原因は、設備又は構成要素の故障である。設備又は構成要素の故障が発生した場合、故障した素子のある場所を特定し、その素子を交換しなくてはならない。

停電は、住宅所有者にとって迷惑なものである。停電が発生した後に、自分の家のデジタル時計を再び設定する必要のない人はいないだろう。長期間にわたる停電（設備の故障により生じた停電）は、特に、作業をするのに電気に依存している企業に対して深刻なダメージを与える。

Decision Analysts for Emersonが２００４年１月に４１１人の小企業経営者に対して実施した全国調査では、小企業が長期間にわたる停電に対処するための能力について大きな課題が提起された。その調査（精度は±５％）によれば、２００３年には小企業の８０％で停電が発生していたことが明らかになった。さらに、小企業の６０％が、いかなる種類のバックアップ電源も備えていないことが明らかになった。また、Small Business Power Pollでは、米国の小企業の７５％は、競争（７９％）、コンピュータの故障や火災によるダメージ（７７％）よりも、むしろ停電を僅かに低く評価していることがわかった。２００４年３月１４日付けのThe Cincinnati Enquirerに掲載されたEckberg, Johnによる「Power failures: Small companies, big losses」を参照されたい。

気象は、電力配電設備の故障に関して大きな影響を与えるものである。悪天候のとき、停電は迷惑というだけではすまなくなる。これに関連して、カナダの住宅暖房システムの多くは電力に依存している。送電線及び送電設備は、氷晶雨、大嵐、強風などによってダメージを受ける。このダメージは、数時間から数日にわたって電力の供給停止をもたらす。冬季に長期間にわたって停電し、その結果により暖房が失われると、住宅は冷えて、湿気を帯びてしまい、生活環境は厳しくなり、壁、床及び配管にダメージが生じる。

停電が原因の訴訟は、二次的な影響であることが多い。道路上の安全のためのインフラ構造、緊急警報システム、生命維持装置などの大半は、信頼性の高いエネルギに依存している。

予測的に回路点検を行うというコンセプトに対応するシステムがある。しかし、このシステムは、利用者が容易に観察できるようにしなければならないという問題がある。そのようなものとしては、回路素子の紫外線（ＵＶ）画像及び赤外線（ＩＲ）画像がある。ＵＶカメラ（例えば、ＯＦＩＬ社（イスラエル国）製のもの）や、ＩＲカメラ（例えば、ＦＬＩＲ社製のもの）を使用することができる。

既存の監視用製品は、基本料金が比較的高く、専門技能、専任作業者、及び有効な事後解析を必要とする。これらの方法の効果は、既に故障している回路素子をたまたま発見するかどうかに左右される。これらのものを使用しての発見に関する調査はない。

本明細書では、電力配電ネットワークなどで発生した、例えば、アーク現象の部分放電の位置を特定し、解析するためのシステム及び方法について開示する。それらのネットワークは、米国の所与の基本周波数（例えば、Amtrackの場合は６０Ｈｚ又は２５Ｈｚ）を有する。アーク現象検出アプローチは、アーク信号の振幅検出出力を有する１つ或いは複数のコンピュータ制御可能な広帯域ＡＭラジオレシーバが用いられる。その出力はデジタル化され、デジタル信号プロセッサを用いて高速フーリエ変換により分析されたデジタルサンプルを提供し、調査中のネットワークの基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数が抽出されるようにする。その狭帯域周波数は、さらにピーク振幅が解析され、前記解析されたピーク振幅はメンテナンスメリット値を取得するために合計される。制御コンピュータは、振幅検出出力の位置を特定するために、１つ或いは複数のラジオレシーバを制御するように応答し、全地球測位システムのデータによりメンテナンスメリット値をコンパイルし、記憶装置に保存する。前記システムの場合、アーク現象の表示又は地図を生成することができ、メンテナンスメリット値が強度の指標となり、結果としてアーク現象の臨界の指標となる。

本発明のシステム及び方法は、コンパクトなものであり、また所与の地理的領域内で作業するのに技術者の介在を必要としない。好適な構成では、本発明のシステムは、バッテリ電源及び当該システムを搭載した車のイグニションスイッチ機能部と有線で接続される。そのような構成によって、本発明のシステムは、前記車のイグニションスイッチをオフ位置からオン位置へ作動させるのに伴ってオン状態になる。前記車が所与の地理的領域内での操作を終了し、イグニションスイッチをオフにしたとき、本発明のシステムは、携帯電話システム内のセルラーモデムを利用して全収集データをサーバなどにアップロードするまでバッテリ電源との接続が保持される。

或る実施形態では、本発明のシステムは、２つのコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバを備え、第１のレシーバは、アーク現象の高周波数の値に専用のものであり、第２のレシーバは、より低い周波数の現象を探すものである。より低い周波数をベースとするラジオは、計算されたメンテナンスメリット値に基づいてコンピュータにより調整され、より高い周波数に専用のラジオは、より低い周波数のメンテナンスメリット値及びラジオ周波数応答に基づくルックアップテーブルを調整することによって調整される。

また本発明のシステムの別の方法では、アーク現象の特性は更に、デジタルサンプルの高速フーリエ変換、ネットワークの基本周波数と調和関係にある抽出された狭帯域信号の周波数、解析されたピーク振幅、解析された無線周波数スペクトル、許可／拒否シグネチャイベントの指示、シグネチャの部品種類、シグネチャの部品番号及び製造者を含む解析されたアークデータが保存された故障シグネチャライブラリを利用して解析される。

開示された実施形態の他の目的は、以下の説明で明らかな場合もあれば、想致される場合もある。したがって、本発明の開示は、以下の詳細な説明で例示される構造、素子の組み合わせ、部品の構成、及びステップを有するシステム及び方法の実施形態を含むものである。

本明細書に含まれる特性及び目的をより十分に理解するために参照されたい。

本発明のシステムが備えられたキャリングケースの閉じた状態を示す斜視図である。 図１のキャリングケースの側面図である。 本発明のシステムを示すブロック図である。 図１のキャリングケースの開いた状態を示す平面図である。 配電ネットワーク内で故障した絶縁部品の斜視図である。 本発明のシステムを示すブロック図である。 本発明のシステムによって作成された地図の略図である。 気象条件データが組み込まれている本発明のシステムを示すブロック図である。 本発明のシステムを象徴的な表示で示す図である。 本発明のシステムを象徴的な表示で示す図である。 本発明のシステムに対する電力供給方法を示すブロック図である。 図１１の電源制御回路の一部を示す電気回路図である。 本発明のシステムの１つのラジオを備える実施形態のソフトウェアのブロック図である。 図１３で図示の実施形態のＦＦＴ及び高調波の強度の計算に関連するソフトウェアのブロック図である。 図１３に関連して説明されるような高調波のピーク検出のブロック図である。 図１３に関連して説明されるようなメンテナンスメリットの計算のブロック図である。 図１３に関連して説明されるようなＦＩＲフィルタ機能のブロック図である。 図１３に関連して説明されるような記録制御機能のブロック図である。 図１３に関連して説明されるようなアーク近接性の計算のブロック図である。 本発明のシステムの２つのラジオを備える実施形態のソフトウェアのブロック図である。 図２０に関連して説明されるようなアーク近接性の計算方法のブロック図である。 本発明のシステムのシグネチャ解析の実施形態を備える１つのラジオのソフトウェアのブロック図である。 図２２に関連して説明されるようなＦＦＴ、高調波の強度及び相関関係の計算のブロック図である。 図２２に関連して説明されるようなシグネチャの相関関係及びフィルタ選択のブロック図である。

本発明の方法及びシステムの顕著な特徴としては、そのシステムの携帯性に加えて、技術者の人的な介在がなくても「自立して」動作する能力があるというものがある。このことは、本発明のシステムが所望の地理的領域内へ車で運ばれ、その領域内にある限り実行されるようにする。本発明のシステムは、運転者が車のイグニションスイッチをオンの位置へ切り替えるのに連動して自動的に起動し、そのスイッチが切られるまで、受信して処理したアーク識別及び位置データを、例えばアーク用サーバにアップロードする。車の運転者は、対象の地理的領域内をランダムに或いは予め指定されたルートで運転することができる。技術的には若干複雑であるが、本発明のシステムが便利なものであることは、その携帯性の高さより明らかである。

図１の符号１０で概略が示されるシステムを参照すれば、その携帯性の高さは明らかである。システム１０は、主に車で運ばれる移動可能なユニットに関するものである。符号１２で概略が示される前記移動可能なユニットのハウジングは、ハンドル１４を備えるポリマ製の業務用キャリングケースである。上部構成要素１６及び下部構成要素１８は、互いにヒンジ接続され、中央をまたぐラッチ（２０及び２２）によって閉じた状態で保持される。ハウジング１２に接続されている車の電源入力ケーブル２４を図示する。ケーブル２４は、車の、例えばヒューズボックスに有線で接続されるのが好ましい。ケーブル２４に隣接するケーブル２６は、システムのセルラーアンテナ２８まで延びている。アンテナ２８は、例えば、アンテナの磁石式基部（magnetic base）を用いて車の屋根に取り付けられる。ケーブル２６に隣接するケーブル３０は、ハウジング１２から全地球測位システム受信機構３２まで延びている。全地球測位システム受信機構３２もまた、車の屋根に取り付けるための磁石式基部が備えられるようにすることができる。最後に、ハウジング１２から広帯域ラジオアンテナ３６までケーブル３４が延びている。広帯域ラジオアンテナ３６もまた、車両の屋根に取り付けることを目的として、磁石式基部が備えられるようにすることができる。さらにハウジング１２の下部構成要素１８には、ファン式ベント３８が備えられることが図示されている。

図２を一時的に参照すると、構成要素１６及び１８の間のピボット接続部或いはヒンジ接続部は、符号４０で概略が示されている。この接続部４０の上方には、切替式電源及びバッテリ電源の両方が入力される電源入力コネクタ４２がある。コネクタ４２に隣接して、移動アンテナ用のカップリング（接続部）４４がある。冷却ファン４６が備えられている。冷却ファン４６の上方には、全地球測位システム（ＧＰＳ）用のコネクタ４８がある。そのコネクタの上方には、広帯域ラジオレシーバのアンテナ５０用のカップリングがある。符号５１で音声出力コネクタが示されている。

図３を参照すると、システム１０の概略ブロック図が図示されている。図３では、広帯域ラジオアンテナ３６は、ＧＰＳレシーバ３２及びセルラーアンテナ２８とともに象徴的に再び示されている。またアンテナ３６から延びているケーブル３４は、符号５２で概略が示される広帯域ラジオレシーバの広帯域アンテナ入力から延びるラインとして再び示されている。レシーバ５２には、例えば、ＩＣ−ＰＣＲ１５００（Icom Americaから市販されている、ウェブサイト：http://www.icomamerica.com/product/receivers/per1500/specs.asp）などが用いられる。ブロック５６で示される制御コンピュータから延びているライン５４を介して、レシーバ５２をコンピュータで制御することができる。コンピュータ５６には、Ampro Ready System（登録商標）2 U Computer（Ampro Computers, Inc.（San Jose, CA）から市販されている）などが用いられる。広帯域ラジオレシーバ５２の音声出力は、制御コンピュータ５６まで延びる矢印５８で示されていることに留意されたい。また、上述したＧＰＳレシーバ３２のケーブル３０も制御コンピュータ５６まで延びている。ＧＰＳレシーバ３２の前記入力に、アンテナ２８、ケーブル２６及びセルラーモデム６０を含むセルラーアンテナ組立体が近接している。セルラーモデム６０と制御コンピュータ６０との間の接続は、ライン６２で示されている。セルラーモデム６０には、ＭＴＣＢＡ−Ｃタイプ（Multi-Tech Systems, Inc.（Mounds View, MN）から市販されている）のモデムなどが用いられる。

システム１０には、ブロック６４で概略が示される電源制御回路も組み込まれる。回路６４は、ライン６６で示されるように、遮断コマンドを送信することによって制御コンピュータ５６と接続され、またライン６８で示されるように、制御コンピュータ５６でモニタされる。そして、システム１０には、音声出力機能が組み込まれることがある。そのようなものとして、特に診断の実施に関連するプロンプトなどを提供するためのＦＭ音声の伝達を表すライン７０、矢印７２、及び点線ブロック７４が示されている。

図４を参照すると、ハウジング１２の内部が示されている。上述した構成要素は、同一の符号で表示されている。また、回路に関連する構成要素は、概ね点線で示されている。このため、点線８０は、広帯域受信アンテナ３６のコネクタと広帯域ラジオレシーバ５２のコネクタとの間に延びていることを示す。点線８２で示される音声出力は、コネクタ５１から制御コンピュータ５６まで延びている。制御コンピュータ５６へのＧＰＳ入力は、点線８４で示されている。ファン４６に供給される電力は、点線８６で示されている。図２を参照しつつ説明した上述の車の電源とのコネクタ４２は、点線８８で示されるように、電源制御基板６４と接続される。セルラーモデム６０と制御コンピュータ５６との間の接続は、点線９０で示されている。制御コンピュータ５６への電源の入力は、点線９２で示され、電力のモニタリングは、点線９４で示されている。モデム６０と上述したコネクタ４４（図２）との通信は、点線９６で示されている。

アーク現象は、所与の電力配電回路ネットワーク内の多様な構成要素又は構造体に関連して発生する。アーク現象は急速に上昇し、その後に減衰する波形を有することを特徴としている。このことは、多くの場合、配電ネットワークの或る領域の機能停止の前兆である無線周波数の緩衝状態を発生させる。アーク現象及びその後の機能停止は、ネットワークの多様な構成要素に関連して発生する。これに関連して、故障した構成要素の例を図５で図示している。ここでは、符号１０２で概略が示される破壊された配電用碍子が図示されている。このような碍子１０２は、例えば、１３．５ｋＶの導体を支持することができる。損傷部は符号１０４で概略が示されていることに留意されたい。そのような損傷部がある場合、前記碍子の周辺の電場では、損傷した領域より漏出が始まり、損傷部の鋭いエッジ付近で検出可能な特定の信号（ＥＭＩ）を発信するような部分放電が観察される。前記損傷部を修復しないままにしておくと、最終的な結果として、前記碍子のフラッシュオーバや、配電回路の機能停止を引き起こす。このような構成要素の不良に関する詳細な調査結果が、Loftnessによる「A.C. Power Interference Handbook」（Second Edition Revised、2003、Percival Technology（Tumwater WA 98501））に記載されている。

一般に、本発明のシステム及び方法は、図６に示されるようなものである。図６を参照すると、符号１１０で示されるアーク現象（ＥＭＩ）は、符号１１２で示されるように検知され、次に矢印１１４及びブロック１１６で示されるように、「メンテナンスメリット」と呼ばれる多次元のパラメータに変換される発信の有意性と組み合わせて、全地球位置に対するアーク現象の解析が行われる。メンテナンスメリットとは、アーク発生源からの発信の有意性の測定であり、例えば、Ｒ．Ｆ．発信スペクトル、狭帯域の発信強度、復調された狭帯域の放電の発信スペクトル、狭帯域の放電の発信シグネチャ、基本波及び第２高調波の検出（典型的には、２５／５０Ｈｚ（Ａｍｔｒａｃｋ）、５０／１００Ｈｚ（欧州）、６０／１２０Ｈｚ（米国））などを評価することを含む。さらに、前記パラメータには、検出信号の時間的情報が組み込まれる。これらの構成要素により、アーク現象の有意性のレベルが検出され、優先順位がつけられる。次に、矢印１１８及びブロック１２０で示されるように、メンテナンスメリットの位置に関連するデータが、セルラーモデムを介して送信され、矢印１２２及びブロック１２４で示されるように、サーバで処理される。そのような処理が終了すると、矢印１２６及び１２８で示されるように、対象領域の地図が作成される或いは表示される。一般に、前記地図は、例えば、色分けスキームを用いてメンテナンスメリットのレベルを表示するとともに、アーク現象の発生場所を特定する。このような地図が、図７で概略的に示される。図７を参照すると、メンテナンスメリットのレベルは、象徴的に識別することができ、例えば、最も高いレベルは、黒塗りの四角１３０で示される。優先順位が２番目に高いレベルは、黒い点１３２で示される。メンテナンスメリットが３番目に高いレベルは、白い四角１３４で示され、メンテナンスメリットが最も低いレベルは、白い点１３６で示される。

図８を参照すると、本発明のシステムの次のステップの詳細が示されている。電力は、ブロック１４０及び矢印１４２で示されるように、輸送車両から供給される。前記システムの受信用組立体は、ブロック１４４及びアンテナ１４６で示される。受信データは、振幅検出出力として、ライン１４８で示されるように、当該システムの内蔵コンピュータ１５０へ送信される。また、ブロック１５２及びライン１５４で示されるように、全地球測位システムのデータが、ブロック１５０の制御コンピュータ機能部に提供される。アーク現象は、気象条件に影響されるため、円１５６〜１５８及びライン１６０〜１６２でそれぞれ図示されるような気温、湿度及び気圧のデータが、ブロック１６４及びライン１６６で示されるように、制御コンピュータ１５０へ提供される。そして、全地球位置、メンテナンスメリット及び気象データは、セルラーネットワークへ発信され、前記セルラーネットワークを介して、両向き矢印１６８、ブロック１７０及びアンテナ１７２で示されるように、図６を参照しつつ説明した処理機能部１２４へ送信される。

図９を参照すると、システム１０の一般化された表現が図示されている。図９では、符号１８０で示されるコレクタ機能部が中心に配置されている。様々なデータが機能部１８０で収集される。これに関連して、広帯域アンテナはブロック１８２で示され、矢印１８４で示されるように、符号１８６で示される広帯域振幅検出ラジオと接続する。ラジオ機能部１８６とコレクタ機能部１８０との接続は、ライン１８８で示されている。コレクタ機能部１８０への温度の入力は、符号１９０及びライン１９２で示されている。符号１９４及びライン１９６で示されるように、湿度のデータがコレクタ機能部１８０へ提供され、同様に、符号１９８及びライン２００で示されるように、気圧のデータも送信される。全地球測位システムの情報は、符号２０２で示されている。符号２０２は、ブロック２０４及び矢印２０６で示されるように、適切なアンテナと接続するものとして示されていることに留意されたい。また、符号２０８及びライン２１０で示されるように、機能部２０２は、グリニッジ標準時及び日付データと関連付けられる。

システムの電源制御は符号２１２で示され、矢印２１４で示されるように、コレクタ機能部１８０と接続することが示されている。上述したとおり、電源機能部２１２への入力電力は、符号２１６及び矢印２１８で示されるように、関連する車のバッテリから供給される。その入力電力は、符号２２０及び矢印２２２で示されるように、前記車のイグニションスイッチにより論理的に制御される。

符号２２４及び双方向の矢印２２６と２２８で示されるように、データコレクタ機能部１８０は、評価機能部又はエバリュエータ機能部と相互作用するように接続される。シンボル２３０及び双方向の矢印２３２と２３４で示されるように、評価機能部２２４は、アーク現象のシグネチャライブラリと共に機能する。汎用記憶機能部が双方向の矢印２３８と２４０を伴って符号２３６で示されている。セルラーモデムをベースとするアップロード機能部が双方向の矢印２４４と２４６を伴って符号２４２で示されている。一般に、車のイグニションスイッチがオフの位置に回動されると、アップローディングが実行される。そのアップローディングが成功しなかった場合、ループ矢印２４８で示されるように、システム１０がリトライを実行する（３回繰り返す）。両向き矢印２５０及び符号２５２で示されるように、アップローディングに加えて、ダウンローディングもウェブ上の情報ポータル又はサーバと連携して実行される。

システム１０は、さらに図１０で図示される。図１０を参照すると、ブロック２６０及び関連するＲＦ発信２６２は、符号２６４で示される広帯域アンテナ機能部と相互作用するものとして示されている。広帯域アンテナ機能部２６４は、ブロック２６６で示されるコンピュータ制御式のプログラム可能な広帯域ＡＭラジオと共に機能する。ブロック２６６の機能部は、矢印２６８で示されるように、振幅検出されたアーク信号を、ブロック２７０で示されるアナログ−デジタルコンバータ機能部へ提供する。機能部２７０は、矢印２７２で示されるように、デジタルサンプルをブロック２７４で示される機能部へ提供する。ブロック２７４において、アーク現象の検出及び解析を実施するように構成されたデジタルシグナルプロセッサが提供される。前記アーク現象の検出及び解析としては、デジタルサンプルの高速フーリエ変換、前記高速フーリエ変換したデジタルサンプルからの送電システムの基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数の抽出、前記調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析、そのピーク振幅を合計することによるメンテナンスメリット値の取得等が含まれる。機能部２７４は、さらに制御コンピュータを含む。前記制御コンピュータは、特に、矢印２７６で示されるように、広帯域ＡＭラジオ機能部２６６の無線周波数の制御を行う。さらに機能部２７４には、符号２７６及び矢印２７８で示されるように、全地球測位システムのデータが提供される。さらに機能部２７４は、ブロック２８０及び矢印２８２で示されるように、気象又は環境データが利用可能である。前記アーク解析を実行する場合、機能部２７４は、符号２８４及び矢印２８６で示されるように、故障シグネチャライブラリと連携して実行される。この機能部２８４には、検出された及び解析されたアーク現象のデータが保存される。そのようなアーク現象のデータとしては、デジタルサンプルの高速フーリエ変換、ネットワークの基本周波数と調和関係にある抽出された狭帯域信号の周波数、当該解析によるピーク振幅、当該解析によるラジオ周波数スペクトル、許可／拒否のシグネチャイベントの表示、シグネチャの部品種類、シグネチャの部品番号、関連する製造社名などが含まれる。メンテナンスメリット値又はアーク強度は、符号２８８及び矢印２９０で示されるように、コンピュータの記憶装置へ送信される。電力はシステム１０全体へ上述したような方法で供給されるが、図１０では、ブロック２９２及び矢印２９４で示されている。

保存機能部２８８に戻って、関連する車のイグニションスイッチのオフ位置への作動により、符号２９６及び矢印２９８で示されるように、セルラーモデムを利用して、コンピュータ制御されたアップリフティングが実施される。矢印３００で示されるように、セルラーモデム機能部２９６は、データを故障シグネチャライブラリ機能部２８４に追加するという機能も行う。セルラーモデム機能部２９６によるデータのアップローディングも、両向き矢印３０２及び符号３０４で示されるように、携帯電話ネットワークを介して送信する働きをする。携帯電話ネットワーク３０４は、さらに、ブロック３０６及び両向き矢印３０８で示されるように、アーク記憶サーバと情報のやりとりを行う働きをする。両向き矢印３０８は、機能部２７４がリモートサーバのある位置からアップグレードされ得るという特徴を示す。アーク記憶サーバ機能部３０６は、符号３１０及び双方向の矢印３１２で示されるように、インターネットと接続して実行される。インターネットは、ブロック３１４及び両向き矢印３１６で示されるように、アークイベントの強度の高い場所と通信し、ウェブポータル表示機能部に表示する。表示機能部３１４は、例えば、図７を参照しつつ説明したような地図を生成する。

システム１０の電源機能部は、例えば、図３を参照しつつ説明されている。図１１を参照すると、システム１０の電源機能部がより詳細に図示されている。図１１では、符号３２０で示される車のグラウンドが、ブロック３２６で示されるコネクタまで延びるライン３２２及び３２４とともに示されている。また、符号３２８で示されるＤＣ＋１２ボルト切替式電源入力が、コネクタ３２６まで延びている。符号３２８は、符号３３０及びライン３３２で示されるように、１アンペアのヒューズ機能部が接続されることが示されている。ヒューズ機能部３２２からコネクタ３２６への接続は、ライン３３４で示されている。＋１２ボルト非切替式の車の電源は、符号３３６で示されている。この非切替式の電源機能部は、符号３３８及びライン３４０で示されるように、１０アンペアのヒューズを通過し、次いでコネクタ３２６と接続されることがライン３４２で示されている。

コネクタ３２６は、ハウジング１２を示す点線の境界線で、図２と同じ符号が付与されてブロック形態で示されている図２で説明したようなコネクタ４２と接続する。コネクタ４２は、ライン３４４及び３４６で示されるように、車のグラウンドを提供するほか、ライン３４８で示されるように、上述したＤＣ１２ボルト切替式電源入力、及びライン３５０で示されるように、非切替式の電源入力を提供する。ライン３４４、３４６、３４８及び３５０は、電源制御回路６４の対応する入力まで延びている。機能部６４は、再びブロック５６で示されている制御コンピュータで制御される。これに関連して、電源モニタの矢印６８が、電源入力又は遮断コマンドの矢印６６とともに再び示されている。ＤＣ１２ボルトは、矢印３５２で示されるように、制御コンピュータ機能部５６に供給され、同様に矢印３５４で示されるように、グラウンドが提供される。図３を参照しつつ上述した広帯域ラジオレシーバ機能部５２は、矢印３５６で示されるように、ＤＣ１２ボルトが供給され、矢印３５８で示されるように、対応するグラウンドが提供されることが示されている。同様に、冷却ファン４６は、矢印３６０で示されるように、ＤＣ１２ボルトが供給され、矢印３６２で示されるように、グラウンドが提供される。

図１２を参照すると、上述した電源制御回路機能部６４が、より詳細に図示されている。図１２では、車のプラス（＋）側のバッテリ入力がライン３７０で供給され、対応するマイナス（−）側のバッテリの接続は、ライン３７４でグラウンドまで延びるライン３７２で示されている。ライン３７０には、１０アンペアのヒューズＦ１が組み込まれ、バッテリ入力は、ノイズの制御を目的として、キャパシタＣ１〜Ｃ３及びインダクタＬ１によりフィルタリングされる。バッテリ入力のフィルタリングされた出力は、ライン３７８で示されるように、半導体スイッチ３７６のＶｃｃ端子に供給される。スイッチ機能部３７６は、例えば、ＩＲ３３１４タイプのスイッチを使用することができ、その電流の制御は、ライン３８０上でデバイス３７６とグラウンドとの間に配置されたレジスタＲ１によって行われる。スイッチ３７６の出力は、符号３８２で概略が示されている。この出力は、制御ボード上で５回繰り返される。スイッチ３７６は、電界効果トランジスタＱ１によってオン／オフされる。電界効果トランジスタＱ１のドレインは、ライン３８４を介してデバイス３７６と接続され、電界効果トランジスタＱ１のソースは、ライン３８６を介してグラウンドに接続される。トランジスタＱ１は、車のイグニションスイッチのオン位置への作動、又はシステムの制御コンピュータの出力のいずれかによってオン状態になる。車のイグニションスイッチのオン位置への作動によって制御コンピュータの電源３８２に電圧が印加されるとすぐに、制御コンピュータ機能部５６は出力信号を生成する。イグニションスイッチの信号は、レジスタＲ２及びステアリングダイオードの形態のダイオードＤ１が組み込まれたライン３８８においてトランジスタ１のゲートに入力される。ライン３８８の入力は、レジスタＲ７、Ｒ８、及びフィルタリングキャパシタＣ６が組み込まれたネットワークによって分割される。レジスタＲ９が組み込まれたライン３９０は、端子３９２まで延びており、図３を参照しつつ説明したライン６６に対応する制御コンピュータへの入力を表す。このようにして、コンピュータ機能部には、イグニションがオフ状態にされたことを示す信号が供給される。ライン３９４も、端子３９２まで延びている。車のイグニションがオフ状態にされたという信号を受信すると、コンピュータ制御機能部５６は、セルラーモデムのデータアップロード機能（図１０のブロック２９６）が完了するまで、トランジスタＱ１をオン状態のままにしておくために、ライン３８８まで延びるライン３９６及び３９８上に出力を供給し続け、コンピュータ制御機能部５６からの信号が止まった時点で、トランジスタＱ１はオフ状態となる。この制御コンピュータは、ステアリングダイオードＤ２、分割レジスタＲ３及びＲ４、並びにフィルタリングキャパシタＣ４が組み込まれた回路４００を提供する。ライン３９６は、上述の図３を参照しつつ説明したライン６８に対応する。

また、デバイス３７６の出力に接続された調整回路が提供される。これに関連して、デバイス３７６の出力は、さらに、ライン４０４を介して符号４０２で概略が示される回路と接続されることに留意されたい。回路４０２は、ライン４０８の入力及びライン４１０の出力を備えるレギュレータ４０６を含む。前記レギュレータ４０６としては、例えば、ＬＭ３１７Ｔタイプを使用することができる。デバイス４０６は、レジスタＲ５、Ｒ６、及びキャパシタＣ５を用いて設定される。グラウンドは、ライン４１２、４１４から提供される。

以下の説明では、システム１０のソフトウェア動作を説明するブロック図が示される。１つのＡＭラジオ機能部を使用する方法、２つの前記ＡＭラジオ機能部を使用する方法、シグネチャ解析機能部と共に１つのラジオを使用する方法の３つの方法について説明を行う。ブロック図を構成するブロック及び符号は、ＳＤＬ−２０００の標準仕様及び記述言語を用いて提供される。

図１３を参照すると、１つのラジオを使用する実施形態の全体ブロック図が示されている。符号４４０で示される広帯域アンテナは、ブロック４４２で示されるコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバと機能的に連携するように接続される。矢印４４４で示されるようなラジオ４４２の検出された振幅出力は、０〜６ｋＨｚの間の大きさである。検出された振幅出力は、次に、ブロック４４６で示されるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ機能部でデジタル形式に変換される。サンプリングレートが得られたデジタルサンプルは、次に、矢印４４８及び符号４５０で示されるように利用できる。そのようなデジタルデータは、矢印４５２及び符号４５４で示されるように、未加工データストレージで利用可能となる。符号４５４の真上には、図１３の全てのブロックに対するパラメータの設定が行われることが、符号４５６及び矢印４５８で示されている。符号４５０に戻って、矢印４６０及びブロック４６２で示されるように、前記デジタルサンプルは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び高調波の強度の計算機能部へ送られる。ブロック４６２は、変換ブロック４４６におけるサンプリングレートの制御を矢印４６４を介して行うことに留意されたい。

ここでＦＦＲについて検討すると、ＦＦＴの１つの周波数ビンの幅は、「サンプリングレートＳＲ＋ＦＦＴのシーケンス長さ」として計算することができる。したがって、正確に６０Ｈｚのビンを提供するために、及び１秒当たり２つの計算を行うという要件を満たすために、好適な組み合わせは、「サンプリングレート＝２＊ＦＦＴのシーケンス長さ」である。このため、周波数ビンの分解能は、２．０Ｈｚであり、ＦＦＴのビンは、２、４、６、・・・、６０、・・・、１２０Ｈｚなどである。

ＦＦＴを高速且つ効率的な方法で実行するために、ＦＦＴのシーケンス長さは、２の累乗でなければならない。所望の周波数の正確なＦＦＴ値を抽出できるようにするために、また所望のデータレートを提供するために、サンプリングレート及びＦＦＴ長さには、予め定められた値が用いられる。３つの周波数（６０Ｈｚ（米国）、５０Ｈｚ（欧州）、及び２５Ｈｚ（アムトラック））に対する、１秒当たりのサンプルのサンプリングレート、ＦＦＴ長さ（サンプル）及び１秒当たりのＦＦＴの回数を、次の表１に示す。

前記表の作成後に、以下のパラメータが調整され、システム１０に設定される。
１．チャンネル数を１か２（各ラジオに１つづつ）にする。
２．送電線の主要周波数（２５、５０又は６０Ｈｚ）。
３．計算する高調波の数（１〜１００）。
４．検討されるべき複数のＦＦＴ値のフィルタ幅（０は正確な周波数値を意味し、１は正確な値及びその左右の隣接値を意味する）。１つの高調波の出力値は、次のように計算される。

ただし、
ＦＷ＝フィルタ幅
Ｈｉ＝高調波の大きさの値（ただし、ｉはＦＦＴにおける高調波の数）
Ｆｉ＝ＦＦＴの大きさの値（ただし、ｉはＦＦＴにおける値のインデックス）

他のノイズ発生源に対する送電線のアーク識別を最適化するために、フィルタ幅は、できる限り狭くするべきである。フィルタ幅は、ＦＦＴのシーケンス長さに反比例するため、アーク信号の識別を改善するために、より長いＦＦＴのシーケンス長さ（及びサンプリング時間）が選択される。

ここで一時的に図１４を参照すると、ブロック４６２をより詳細に説明するためのさらなる図が示されている。図１４を参照すると、符号４７０は、メイン及び転送ソフトウェアのスレッドの開始を示している。転送ソフトウェアのスレッドの開始に関して、ブロック４７２で示されるように、転送スレッドは、高調波アレイのバッファの初期化を実行する。

ブロック４７０に戻ると、矢印４７４及びブロック４７６で示されるように、アナログ−デジタル変換レートが設定される。次に、矢印４７８及びブロック４８０で示されるように、１つのＦＦＴが初期化され、矢印４８２及びブロック４８４で示されるように、Ａ／Ｄ変換処理で得られたデジタルサンプルが読み込まれる。このＦＦＴに対する収集手順が終了したか否かを判断することにより、この収集手順は、矢印４８６及び符号４８８で示されるように継続される。前記収集手順が終了していないと判断された場合、ループ矢印４９０で示されるように、前記収集手順は継続される。データの収集が終了した場合、次に矢印４９２及びブロック４９４で示されるように、高速フーリエ変換が実行される。ＦＦＴは、以下のような手順で実行される。矢印４９６及びブロック４９８で示されるように、調和関係にある高調波アレイのスカラ値が計算され、矢印５００及び符号５０２で示されるように、転送スレッド（ブロック４７２）用にデータレディが設定され、ループ矢印５０４で示されるように、次のＦＦＴを開始すべくこの手順がループされる。

ブロック４７２に戻ると、矢印５０６及び符号５０８で示されるように、手順は、ブロック５０２で設定されたようなデータレディ状態になるまで待機する。データレディ状態になると、矢印５１０及びブロック５１２で示されるように、データはバッファに転送され、矢印５１４及び符号５１６で示されるように、ディスプレイ及び高調波ピーク検出器が警告を発生し、それに従って、矢印５１８で示されるように、手順は符号５０８へループされる。

再び図１３を参照すると、ブロック４６２で示されるようなＦＦＴ及び高調波の強度の計算が終了することにより、矢印５２０及びブロック５２２で示されるように、システムは、調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅を解析する。

図１５を一時的に参照すると、このピーク検出機能部が、より詳細に図示されている。図１５では、手順は、開始符号５２４及び符号５２８へ延びる矢印５２６で開始される。符号５２８は、高調波のバッファのレディ信号（例えば、図１４を参照しつつ説明した符号５１６で生成される）を待つために提供される。高調波のバッファにレディ指示が来ている場合、矢印５３４及びブロック５３６で示されるように、最大値が検出され、矢印５３８及びブロック５４０で示されるように、その高調波の最大ピーク振幅が記憶される。次に、矢印５４２及び符号５４４で示されるように、Ｈ０（電力ネットワークの基本周波数）が最大か否かを判断する。Ｈ０が最大ではない場合、矢印５４６及び符号５４８で示されるように、最大振幅は、基本周波数の高調波において生じているものか否かを判断する。符号５４４又は５４８のいずれかで提起された問合せに対して、肯定的な判断結果が得られた場合、次に矢印５５０又は矢印５５２のいずれかで示されるように、基本周波数フラグ又は高調波フラグを符号５５４において設定する。符号５４８において否定的な判断がされた場合、矢印５５６及び符号５５８で示されるように、手順は、図１３の矢印５６０に戻る。符号５５４におけるフラグの設定について検討すると、アーク現象に関する時間的情報が、本発明のシステムのごく基本的なシグネチャとして利用可能になる。例えば、最大振幅が、予測される正弦波の正側又は負側を進行する要素のいずれかにのみ関連している場合、Ｈ０フラグが設定される。一方、その振幅が、前記波形の正側及び負側を進行する要素の両方に現れる場合、Ｈ１が設定される。

再び図１３を参照すると、矢印５６０は、メンテナンスメリット値の計算を要求するブロック５６２へ進むように示されている。一般に、メンテナンスメリット値は、上述したピーク振幅を合計することによって生成される。さらに図１６を参照すると、このメンテナンスメリットの計算機能部がより詳細に図示されている。この機能部は、シンボル５７０及びブロック５７４まで延びる矢印５７２で示されるように開始することが示されている。ブロック５７４は、全高調波の合計を指示し、その後、矢印５７６及びブロック５７８で示されるように、前記合計された高調波の平均が計算される。全ての高調波はサブスケールであるため、矢印５８０及びブロック５８２で示されるように、前記計算された平均はフルスケールに調整され、矢印５８４及び符号５８６で示されるように、前記調整された平均は、現在のメンテナンスメリット値として保存される。しかしながら、本発明のシステムで使用可能となるように、この値をフィルタリングすることがあり得る。ブロック５６２で示される手順は、次に、矢印５８８及び符号５９０で示されるように戻る。このようにして図１３に戻ると、矢印５９２は、ブロック５６２からブロック５９４まで延びることが示されている。ブロック５９４は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）を利用してメンテナンスメリットの計算結果をフィルタリングすることを指示する。そのようなフィルタは、平均化フィルタと呼ばれることもあり、ノイズを識別するための機能を果たす。一般に、ユーザは、メンテナンスメリット値のフィルタ長を決定する。例えば、そのようなフィルタ長は、最大で２０である。図１７を参照すると、ブロック５９４のフィルタリング機能部が、より詳細に図示されている。図１７では、フィルタリング機能部は、符号６００及び矢印６０２で開始することが示されている。矢印６０２は、現在のメンテナンスメリット値をフィルタアレイに保存するために提供される符号６０４に接続され、フィルタリングのために、その値の限界値が選択される。次に、矢印６０６及びブロック６０８で示されるように、ｎ個のメンテナンスメリット値を合計し、その合計された値を限界値で除算する計算を行うことによって、フィルタリングが実行される。このコンピュータによるフィルタリングが実行されると、次に、矢印６１０及び符号６１２で示されるように、前記フィルタリングされたメンテナンスメリット（ＭＭ）値が保存される。矢印６１４及びブロック６１６で図示されるように、前記インデックスは１だけ増える。次に、矢印６１８及び符号６２０で示されるように、インデックス（ｎ）が限界値から１を引いた値よりも大きいか否かを判断する。前記インデックス（ｎ）の方が大きい場合、次に、矢印６２２及びブロック６２４で示されるように、前記インデックス（ｎ）は、ゼロに設定され、矢印６２６、６２８及び符号６２９で示されるように、手順は図１３のブロック５９４に戻る。矢印６２８及び符号６２９で示されるように、手順は、図１３で図示のブロック５９４へ戻る。ブロック５９４に戻ると、矢印６３２が、ブロック５９４から符号６３４まで延びていることが示されている。符号６３４は、現在のメンテナンスメリット値は、ＦＩＲフィルタリングにより、結果として得られたメンテナンスメリット値であることを示している。システムの手順は、次に、矢印６４０及びブロック６４２で示されるように、記録制御を行うように継続される。これに関連して、記憶装置４５４に延在する矢印６４４は、記録が開始されるという指示であることに留意されたい。これはシグネチャ解析のための未加工データであることを思い出されたい。

図１８を参照すると、記録制御機能部６４２が、より詳細に図示されている。図１８では、機能部６４２は、符号６５０及び矢印６５２で示されるように開始される。矢印６５２は、メンテナンスメリット値が所定の設定値よりも大きいか否かについての問合せを提起する符号６５４まで延びている。メンテナンスメリット値の方が小さい場合、そのメンテナンスメリット値は記録されず、手順は、ライン６５６及び出口６５８で図示されるように継続される。一方、符号６５４における問合せに対して、その時点のメンテナンスメリット値が、所定の設定値よりも大きい場合、矢印６６０及び符号６６２で示されるように、Ｈ０又はＨ１フラグが設定されているか否かを判断する。Ｈ０は、送電線の基本周波数を表し、Ｈ１はその高調波を表していることを思い出されたい。それらフラグのどちらも設定されていない場合、前記データは記録もされなければ、利用もされない。そして、手順は、矢印６６４、６５６及び符号６５８で示されるように継続される。一方、それらフラグのうちのいずれかのフラグが設定されている場合、矢印６６６及びブロック６６８で示されるように、システムは、グリニッジ標準時間、ＧＰＳ位置、温度、湿度及び大気圧を読み出す。矢印６７０及び符号６７２で示されるように、その全てのデータがアークイベントとして保存され、機能部６４２は、矢印６７４及び符号６７６で示されるように、記録を開始させるべく信号を提供する。手順は、次に、矢印６７８で示されるように、矢印６５６及び符号６５８に戻る。

再び図１３を参照すると、矢印６８０及びブロック６８２で示されるように、システムは、ラジオ４４２の周波数応答をコンピュータで制御して変化させることにより、アーク近接性に関する計算を実行する。この関連は、矢印６８４で示されている。機能部６８２は、受信されたフィンガープリントに基づいて、ラジオ機能部４４２の周波数応答を変化させる。これに関連して、強力な信号が受信された場合、より高い無線周波数応答が必要とされるであろう。このことは、発見したアーク信号の特性に伴うものであり、その信号の無線周波数が高いほど、システムからアーク現象までの距離がより近い可能性が高い。一方、アーク現象の信号は、より低い無線周波数において、より長い距離を進む。このようなことから、周波数応答の調整とは逆の方式の調整が必要とされる。図１９を参照すると、アーク近接性の計算機能部６８２が、より詳細に図示されている。機能部６８２は、符号６８６及び矢印６８８で示されるように開始される。矢印６８８は、符号６９０まで延びている。符号６９０では、問合せが提起され、現在のメンテナンスメリット値は下限設定値よりも小さいか否かを判断する。現在のメンテナンスメリット値の方が小さい場合、矢印６９２及び符号６９４で示されるように、ＲＦ周波数は、低周波数レジームに設定済みか否かを判断する。そのような設定がまだされていない場合、矢印６９６及びブロック６９８で示すように、ラジオ機能部４４２の周波数応答は、より低く設定され、矢印７００、７０２及び符号７０４で示されるように、システムは、図１３の５２２で示される高調波ピーク検出機能部に戻る。符号６９４で提起された問合せに対して、ＲＦ周波数が既に低く設定されていると示された場合、同様の結果が得られる。そのような設定の場合、システムは、矢印７０６、７０２及び符号７０４で示されるように、高調波ピーク検出機能部５２２（図１３）に戻る。

符号６９０で提起される問合せに戻ると、現在のメンテナンスメリット値は、下限設定値以上である場合、次に、矢印７０８で示されるように、システムは、符号７１０の問合せを参照し、ＲＦ周波数は、最大値であるか否かを判断する。ＲＦ周波数が最大値である場合、システムは、矢印７０２及び符号７０４で示されるように、再び高調波ピーク検出機能部５２２に戻る。一方、ＲＦ周波数が最大値ではない場合、矢印７１２及びブロック７１４で示されるように、コンピュータは、ラジオ機能部４４２の周波数応答を高くし、矢印７１６、７０２及び符号７０４で示されるように、システムは、図１３のブロック５２２の機能部に再び戻る。

コンピュータ制御可能な広帯域ＡＭラジオを１つではなく２つ備えるシステム１０を使用することにより、アーク現象の検出及び位置の特定の改善を実現することができる。そのようなシステムは、図２０で示されるブロック図の符号７２０で概略が示されている。図２０では、システム７２０には、２つの広帯域ＡＭラジオ７２２及び７２４が組み込まれていることが示されている。２つの広帯域ＡＭラジオ７２２及び７２４はそれぞれ、アンテナ７２６及び７２８とともに動作する。ラジオ７２２及び７２４の周波数応答も、ブロック７３４で示されるアーク近接性の計算機能部から延びている各矢印７３６及び７３２で示されるように、コンピュータ制御可能である。上述したように、ラジオ７２２及び７２４はそれぞれ、振幅検出出力（例えば、０〜６ｋＨｚの間）に関連して動作する。便宜上、以下の説明では、コンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ７２２を、第１のラジオと呼び、矢印７３６で示されるその振幅検出出力を、第１の振幅検出出力と呼ぶこととする。同様に、以下の説明では、コンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ７２４を、第２のラジオレシーバと呼び、その振幅検出出力は、矢印７３８で示される。

図１３の場合のように、システム７２０のブロック図は、符号７５０の設定パラメータ及び矢印７５２を含み、この機能部が全てのブロックに対して適用されることが示されている。

ラジオ７２２からの矢印７３６で示されるように、第１の振幅検出出力は、ブロック７５４で示されるアナログ−デジタル変換が行われる。上述したように、この変換は、矢印７５６で示されるように、レート制御されるものであり、矢印７５８で示されるように、この変換の出力は、本説明において、第１の高周波数パラメータ・デジタルサンプルとして示されるものを提供する。第１の高周波数パラメータ・デジタルサンプルは、符号７６０で示されるように、第１のラジオからのデジタルデータを表す。

同様に、矢印７３８の第２のラジオの出力は、第２の振幅検出出力として示され、ブロック７６２で示されるように、アナログ−デジタル変換が行われる。コンバータ７６２のサンプリングレートは、矢印７６４で示されるように、コンピュータ制御されるものであり、矢印７６６で示されるその出力は、本説明において、第２の低周波数パラメータ・デジタルサンプルとして示され、符号７６８で示されるように、第２のラジオからのデジタルデータを表す。符号７６０で示される第１のラジオからの信号データは、図１３の場合のように、シグネチャ解析のための未加工データとして、矢印７７０及び符号７７２で示されるように、記憶装置又はメモリに送ることができる。しかしながら、矢印７７４及びブロック７７６で示されるように、ここで高速フーリエ変換動作及び高調波の強度の計算も行われる。これは図１３及び図１４のブロック４６２で説明した方法と同じ処理である。同様に、符号７６８で示される第２の低周波数パラメータ・デジタルサンプルは、矢印７７８及びブロック７８０で示されるように、高速フーリエ変換及び高調波の強度の計算の処理を行う。上述したように、この機能部は、図１３及び図１４を参照しつつ説明したブロック４６２で実行されるものと同じである。

ブロック７７６に戻ると、アーク現象の検出及び解析を実行するように構成された第１のデジタルシグナルプロセッサが提供される。前記アーク現象の検出及び解析には、第１のデジタルサンプルの高速フーリエ変換や、基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数（ビン）の抽出などが含まれる。次に、矢印７８２及びブロック７８４で示されるように、調和関係にある狭帯域周波数は、図１３のブロック５２２に関する説明及び図１５を参照しつつ行った説明における方法と同一の方法で、ピーク振幅の解析が行われる。

ブロック７８０に戻ると、アーク現象の検出及び解析を実行するように構成された第２のデジタルシグナルプロセッサが提供される。前記アーク現象の検出及び解析には、第２のデジタルサンプルの高速フーリエ変換や、前記高速フーリエ変換された第２のデジタルサンプルからの基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数（ビン）の抽出などが含まれる。そして、第１のラジオと同様に、矢印７８６及びブロック７８８で示されるように、図１３のブロック５２２に関する説明及び対応する図１５を参照しつつ行った説明における方法と同一の方法で、調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析が実行される。

矢印７９０はブロック７８４からブロック７９２まで延びており、ブロック７９２では、図１３のブロック５６２に関する説明及び図１６を参照しつつ行った詳細な説明における方法と同じ方法で、メンテナンスメリットの計算を行う。そのメンテナンスメリット値は、略符号「ＭＭ１」として識別されるであろう。これに関連して、矢印７９４及びブロック７９６で示されるように、有限インパルス応答フィルタリングが、図１３のブロック５９４に関する説明及び図１７を参照しつつ行った説明における方法と同じ方法で実行される。そして、矢印７９８及び符号８００で示されるように、メンテナンスメリットの結果ＭＭ１が送出される。

本ブロック図の第２のラジオの構成に戻ると、矢印８０２及びブロック８０４で示されるように、図１３のブロック５６２に関する説明及び図１６を参照しつつ行った説明における方法で、メンテナンスメリットの計算が行われる。次に、矢印８０６及びブロック８０８で示されるように、図１３のブロック５９４に関する説明及び図１７を参照しつつ行った説明における方法で、有限インパルス応答フィルタを利用してメンテナンスメリット値がフィルタリングされる。その結果は、矢印８１０及び符号８００で示されるように、結果として生じるメンテナンスメリットＭＭ２である。

次に、矢印８１２及びブロック８１４で示されるように、記録制御機能部は、図１３のブロック６４２に関する説明及び図１８を参照しつつ行った詳細な説明における方法で実行される。メンテナンスメリットの結果が、設定値よりも大きい場合、前記メンテナンスメリットの結果は、グリニッジ標準時間、ＧＰＳ位置、温度、湿度及び気圧と関連付けられ、矢印８１６で示されるように、記録が開始される。次に、矢印８２０及びブロック７３４で示されるように、アーク近接性の計算が実行される。第１のラジオ及び第２のラジオを使用する本実施形態では、アーク近接性の計算は、多少変更されている。まず、低周波数パラメータ・メンテナンスメリットＭＭ２の解析を参照し、次に高周波数の第１のラジオの周波数を設定するためにテーブルの検索が行われる。図２１を参照すると、この変更された方法が詳細に図示されている。図２１では、この機能部は、符号８２２及び矢印８２４で示されるように開始される。矢印８２４は、問合せが提起される符号８２６に向かって延びており、符号８２６は、メンテナンスメリットＭＭ２（低周波数）が、下限設定値よりも小さいか否かを判断する。メンテナンスメリットＭＭ２が下限設定値以上の場合、矢印８２８及び符号８３０で示されるように、第２のラジオの周波数が、最大値であるか否かを判断する。第２のラジオの周波数が最大値ではない場合、矢印８３２及びブロック８３４で示されるように、第２のラジオの周波数設定を高くし、矢印８３６で示されるように、プログラムを継続する。第２のラジオ（ブロック７２４）の調整が、最大値に設定されている場合、矢印８３８で示されるように、プログラムを継続する。

符号８２６に戻ると、現在のメンテナンスメリット（ＭＭ２）が下限設定値よりも小さい場合、矢印８４０及び符号８４２で示されるように、第２のラジオ（ＲＦ２）の周波数が下限設定値に設定済みか否かについて問合せが行われる。第２のラジオの周波数が下限設定値に設定されていない場合、矢印８４４及びブロック８４６で示されるように、第２のラジオ（ＲＦ２）の周波数の設定値を低くし、矢印８３８まで延びる矢印８４８で示されるように、プログラムを継続する。符号８４２に戻ると、第２のラジオの周波数の設定値が下限設定値に設定済みの場合、矢印８５０、８４８及び８３８で示されるように、プログラムを継続する。

矢印８３８は、ブロック８５２に向かって延びており、ブロック８５２は、コンピュータ制御可能な第１のラジオレシーバの広帯域無線周波数応答の範囲がルックアップテーブルに保存されていることを示す。前記ルックアップテーブルは、第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値と、第２の広帯域無線周波数応答との組み合わせによってアドレス可能である。このようなルックアップを実行した後に、矢印８５４及びブロック８５６で示されるように、第１のラジオの無線周波数を設定して、矢印８５８及び符号８６０で示されるように、プログラムを継続し、図２０を参照しつつ説明したこの二本立てのプログラムのブロック７８４及び７８８へ再び入る。

図１３の機能部及びシステム１０を含む本発明のシステムの別のアプローチは、シグネチャ相関及び選択フィルタを伴って実行される故障シグネチャライブラリを備えることにより機能が強化される。これに関連して、図１０では、新規のシグネチャは、セルラーモデム機能部から故障シグネチャライブラリへ送られていたことを思い出されたい。図２２を参照すると、機能が強化されたこのシステムの概略が符号８７０で示されている。図２２では、広帯域アンテナ８７２は、ブロック８７４で示されるコンピュータ制御可能なラジオレシーバと機能的に連携するように接続されることが示されている。そのコンピュータ制御は、矢印８７６で示されるように、ラジオ機能部８７４に対して行われる。ラジオ装置８７４からの振幅検出出力（０〜６ｋＨｚ）は、ブロック８８０で示されるアナログ−デジタル変換に向かって延びる矢印８７８で示される。変換機能部８８０のサンプリングレート制御は、矢印８８２で示されている。符号８８４で示されるように、パラメータの設定も実行される。その設定は、矢印８８６で示されるように、図中の全てのブロックに対して適用される。変換機能部８８０に戻ると、矢印８８８で示されるように、デジタルサンプルが生成され、符号８９０で示されるように、ラジオ機能部８７４からのデジタルデータが提供される。矢印８９２は、そのデジタルデータを、符号８９４で示される未加工データ記憶装置で利用できるようにすることを示す。

符号８９０に戻ると、矢印８９６及びブロック８９８で示されるように、アーク現象の検出及び解析を実行するように構成されたデジタルシグナルプロセッサが提供される。前記アーク現象の検出及び解析には、デジタルサンプルの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や、前記高速フーリエ変換されたデジタルサンプルからのネットワークの基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数（ビン）の抽出などが含まれる。

図２３を参照すると、ブロック８９８の機能部が、より詳細に図示されている。符号９０２で示されるメインソフトウェアのスレッドが開始される一方で、ブロック９０４で示される転送スレッド機能部は、高調波アレイのバッファの初期化を実行する。符号９０２から矢印９０６がブロック９０８まで延びている。ブロック９０８は、図２２の矢印８８２で示される機能部である、アナログ−デジタル変換レートの設定を行う。次に、矢印９１０及びブロック９１２で示されるように、１つのＦＦＴが初期化され、矢印９１４及びブロック９１６で示されるように、デジタルサンプルをベースとするＡ／Ｄデータが読み出される。矢印９１８、符号９２０及びループ矢印９２２で示されるように、その読み出しは、デジタルサンプルの収集が終了するまで継続される。前記収集が終了すると、矢印９２４及びブロック９２６で示されるように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が実行される。ＦＦＴ１について終了すると、矢印９２８及びブロック９３０で示されるように、システムは、図１４のブロック４９８に関して説明した方法で、高調波アレイのスカラ値を計算する。その計算を行った後に、矢印９３２及び符号９３４で示されるように、転送スレッドのためのデータレディが設定され、戻り矢印９３６で示されるように、プログラムはブロック９１２へ戻る。

ブロック９０４に戻ると、矢印９３８及びブロック９４０で示されるように、本実施形態では対照シグネチャが初期化され、矢印９４２及び符号９４４で示されるように、システムの転送スレッドはデータレディの入力を待つ。データレディが入力された後、矢印９４６及びブロック９４８で示されるように、データはバッファに移動され、矢印９５０及び符号９５２で示されるように、システムは図２２で図示のシグネチャ相関及び選択フィルタと通信する。符号９５４、矢印９５６及び符号９５８で示されるように、ディスプレイ及び高調波ピーク検出器から警告が発信され、ループ矢印９６０で示されるように、スレッドは符号９４４へループし、次のデータレディの入力を待つ。

図２２に戻ると、この機能が強化された実施形態のための故障シグネチャライブラリが、符号９６２で示されている。図１０で説明したように、これらのシグネチャは、セルラーモデム機能部２９６から、特に、このライブラリにアップロードされることを思い出されたい。このため、図２２では、符号９７０及び矢印９７２でダウンローディングが示されている。故障シグネチャライブラリ９６２は、基本周波数と調和関係にある抽出された狭帯域信号の周波数（ビン）を含む上述したデジタルサンプルの高速フーリエ変換、解析によるピーク振幅、解析による無線周波数スペクトル、許可／拒否シグネチャイベントの指示、シグネチャの部品種類、シグネチャの部品番号、及び製造社名を含む解析アークデータを受け取り、保存する。矢印９７４、９７６及びブロック９７８で示されるように、シグネチャ相関及び選択フィルタは、ブロック８９８にて説明したピーク振幅の解析を行う前に、アークデータを保存する故障シグネチャライブラリを、アーク現象の検出及び解析の実行結果と互いに関連付けるように制御される。図２３のブロック９４０で説明したように、対照シグネチャは初期化されることを思い出されたい。図２４を参照すると、ブロック９７８で説明したような対照及び選択が、より詳細に示されている。フィルタは、符号９８０及び矢印９８２で示されるように開始される。矢印９８２は、ブロック９８４向かって延びている。ブロック９８４において、相互相関は、インデックス（ｎ）で識別されるシグネチャ毎に実行される。矢印９８６及び符号９８８で示されるように、相関値が保存され、矢印９９０及び符号９９２で示されるように、全ての信号が検査されたか否かについて問合せが行われる。全ての信号が検査されていない場合、ループ矢印９９４で示されるように、手順は繰り返し行われる。全ての信号が検査された場合、矢印９９６及びブロック９９８で示されるように、手順は、最適なシグネチャを選択する。そして、矢印１０００及び符号１００２で示されるように、前記最適なシグネチャの相関インデックスが保存され、図２２の矢印１００８及び符号１０１０で示されるように、利用することができるようにする。結果として生じるシグネチャのＩＤ及び相関は、図１０を参照しつつ説明したようにアップロードするために、メンテナンスメリットのデータと一緒に保存される。

ブロック８９８及び関連する矢印１０１２に戻ると、プログラムは、次に、ブロック１０１４で示されるように、高調波のピーク検出を実行する。この機能部は、図１５を参照しつつ詳細に説明したとおりのものである。次に、矢印１０１６及びブロック１０１８で示されるように、図１６を参照しつつ詳細に説明したように、メンテナンスメリットの計算が実行される。メンテナンスメリット値は、次に、矢印１０２０及びブロック１０２２で示されるように、有限インパルス応答フィルタリングが実行される。そのフィルタリングの結果は、矢印１０２４及び符号１０２６で示されるように、結果として生じるメンテナンスメリットであり、図１７を参照しつつ詳細に説明したようなものである。プログラムは、次に、矢印１０２８及びブロック１０３０で示されるように、記録制御に進む。記録制御では、矢印１０３２で示されるように、符号８９４で示される信号シグネチャの解析のための未加工データを保存する。また、ブロック１０３０の記録制御機能部は、図１８で説明した機能を実行し、その後、プログラムは、矢印１０３４及びブロック１０３６で示されるように、アーク近接性の計算の実行、図１９を参照しつつ説明したようなるラジオ８７４の周波数応答に関連する調整に進む。

上述した装置及び方法に対して、本発明の範囲を逸脱することなく、多様な変更を加えることができるため、上述の説明又は添付の図面に含まれる全ての内容は、説明を目的としたものであると解釈されるべきであり、本発明をこれらのものに限定しようとするものではないことを理解されたい。

Claims (42)

1. 交流の基本周波数を有する電力配電システム内の所与の地理的領域内に位置する、前記電力配電システムの構成要素におけるアーク現象を検出し、その大まかな位置を特定するための方法であって、
   広帯域アンテナ、音声出力を有するコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、及び位置データを提供する全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバを含む移動可能な受信用組立体を提供するステップと、
   前記受信用組立体を前記地理的領域の周囲で操作するステップと、
   前記音声出力を所定のサンプリングレートでデジタル形式に変換し、デジタルサンプルを提供するステップと、
   デジタルシグナルプロセッサ、制御コンピュータ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）機能部、及び記憶機能部を含む制御用組立体を提供するステップと、
   前記制御用組立体を使用して、前記ＦＦＴ機能部により前記デジタルサンプルに応じて前記交流の基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の値を取得するステップと、
   前記信号の値を検出し、前記信号の値のアーク強度を分類し、前記分類された信号の値を提供するステップと、
   前記分類された信号の値、すなわちメンテナンスメリット値から得られた検出範囲に関して前記広帯域ラジオレシーバを制御するステップと、
   前記メンテナンスメリット値と前記ＧＰＳレシーバからの位置データとを互いに関連付けて、位置が関連付けられたメンテナンスメリット値を生成するステップと、
   前記位置が関連付けられたメンテナンスメリット値を前記記憶機能部に送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記制御用組立体は、前記受信用組立体と一緒に操作することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 電力配電システム内の所与の地理的領域内に位置する、前記電力配電システムの交流の基本周波数又はその高調波で変化する様々な振幅を有する広帯域の無線周波数を発信するアーク現象を検出し、その大まかな位置を特定するためのシステムであって、
   広帯域アンテナ、前記広帯域アンテナと機能的に連携するように接続され、振幅検出出力を有するコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、及びＧＰＳ位置データを提供する全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバを含む移動可能な受信用組立体と、
   前記振幅検出出力を所定のサンプリングレートでデジタル形式に変換するように前記振幅検出出力に応答し、デジタルサンプルを提供するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータと、
   前記デジタルサンプルの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、前記ＦＦＴされたデジタルサンプルからの前記基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数の抽出、前記調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析、及び前記ピーク振幅を合計することによるメンテナンスメリット値の取得を含むアーク現象の検出及び解析を実行するように構成されたデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、
   デジタル記憶装置を備え、前記振幅検出出力の位置を特定するために前記ラジオレシーバを制御するように応答し、前記ＧＰＳ位置データにより前記メンテナンスメリット値をコンパイルし、前記コンパイルされたデータを前記記憶装置に送信する制御コンピュータとを含むことを特徴とするシステム。
4. 前記アナログ−デジタルコンバータ、前記デジタルシグナルプロセッサ、前記制御コンピュータ及び前記ラジオレシーバは、持ち運び可能なハウジング内に備えられることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記持ち運び可能なハウジングは、車に搭載され、前記地理的領域の周囲で操作可能であり、
   前記広帯域アンテナ及びＧＰＳレシーバは、前記車に取り付け可能であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 携帯電話ネットワークから前記コンパイルされたメリットデータ及びＧＰＳ位置データを受信するように構成されたアークデータ記憶サーバと、
   前記ハウジング内に配置され、前記コンパイルされたメリット値及び位置データを前記アークデータ記憶サーバに送信すべく、前記制御コンピュータによって制御可能なセルラーモデムとを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム
7. 前記車は、蓄電池電源と、切替式電源を選択的に作動させるようにオン位置とオフ位置とに作動可能なイグニションスイッチとを含み、
   前記システムは、前記制御コンピュータの制御下で、前記イグニションスイッチのオン位置への作動に応答して、前記切替式電源から前記システムの全構成要素に電力を供給し、また前記イグニションスイッチのオフ位置への作動に応答して、前記コンパイルされたメリット値及び位置データを送信するのに必要な時間にわたって前記蓄電池電源から前記車に搭載された前記システムの構成要素に電力が供給されるように制御可能な電源回路を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
8. 前記デジタルシグナルプロセッサは、前記メンテナンスメリット値をフィルタリングする有限インパルス応答を実行して、前記ＧＰＳ位置データによりコンパイルするための結果として生じるメンテナンスメリット値を提供するように更に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
9. 前記結果として生じるメリット値が所定の設定値を越え、且つ前記基本周波数又はその高調波の存在下で得られる場合、前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値に応答し、前記コンパイルされたデータが前記記憶装置に送信されるようにすることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値を下限設定値と比較するように応答し、
    前記結果として生じるメリット値が前記下限設定値よりも小さい場合、可能な限り前記ラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を低くするようにすることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値が適用される前記下限設定値より大きいときに応答し、可能な限り前記ラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を高くするようにすることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記システムは、大気温度、湿度及び大気圧を含む気象出力を有する気象検知用組立体を更に含み、
    前記制御コンピュータは、前記コンパイルされたメリット値及びＧＰＳ位置データの送信と一緒に前記気象出力を前記記憶装置に送信するように応答することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
13. 前記システムは、ディスプレイ装置を更に含み、
    前記ディスプレイ装置は、前記アークデータ記憶サーバとデータ通信し、前記コンパイルされたメリット値及びＧＰＳ位置データを示す視覚的な表示と組み合わせて前記地理的領域の地図を表示するように構成され、また前記移動可能なシステムによりカバーされる地理的領域を示すＧＰＳ追跡情報を表示することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
14. 前記制御コンピュータは、前記アナログ−デジタルコンバータのサンプル長さを２の累乗に設定し、前記アナログ−デジタルコンバータのサンプリングレートを、前記高速フーリエ変換により前記基本周波数又はその高調波を含む前記狭帯域周波数を有する出力が出力されるように設定することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
15. 前記制御コンピュータは、シグネチャ解析が実行可能となるように、前記デジタルサンプルを未加工データとして前記記憶装置に送信するように応答することを特徴とする請求項３に記載の方法。
16. 電力配電システム内の所与の地理的領域内に位置する、前記電力配電システムの交流の基本周波数又はその高調波で変化する様々な振幅を有する広帯域の無線周波数を発信するアーク現象を検出し、その大まかな位置を特定するためのシステムであって、
    少なくとも１つの広帯域アンテナ、前記アンテナと機能的に連携するように接続され、第１の振幅検出出力を有する第１のコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、前記アンテナと機能的に連携するように接続され、第２の振幅検出出力を有する第２のコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、及びＧＰＳ位置データを提供する全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバを含む移動可能な受信用組立体と、
    前記第１の無線周波数振幅出力を所定のサンプリングレートでデジタル形式に変換するように前記第１の無線周波数振幅出力に応答し、第１の高周波数パラメータ・デジタルサンプルを提供する第１のアナログ−デジタルコンバータと、
    前記第２の無線周波数振幅出力を所定のサンプリングレートでデジタル形式に変換するように前記第２の無線周波数振幅出力に応答し、第２の低周波数パラメータ・デジタルサンプルを提供する第２のアナログ−デジタルコンバータと、
    前記第１のデジタルサンプルの高速フーリエ変換、前記高速フーリエ変換された第１のデジタルサンプルからの前記基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数の抽出、前記調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析、及び前記ピーク振幅を合計することによる第１の高周波数パラメータ・メンテナンスメリット値の取得を含むアーク現象の検出及び解析を実行するように構成された第１のデジタルシグナルプロセッサと、
    前記第２のデジタルサンプルの高速フーリエ変換、前記高速フーリエ変換された第２のデジタルサンプルからの前記基本周波数と調和関係にある狭帯域信号の周波数の抽出、前記調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析、及び前記ピーク振幅を合計することによる第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値の取得を含むアーク現象の検出及び解析を実行するように構成された第２のデジタルシグナルプロセッサと、
    デジタル記憶装置を備え、前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値が下限設定値より小さいとき、前記第２のコンピュータ制御可能なラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を低くするように応答し、前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値が下限設定値より大きいとき、前記第２のコンピュータ制御可能なラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を高くするように応答し、前記第１のコンピュータ制御可能なラジオレシーバの前記広帯域周波数応答を設定するように前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値に応答し、前記ＧＰＳ位置データにより前記第１及び第２のメンテナンスメリット値をコンパイルし、前記コンパイルされたデータを前記記憶装置へ送信するように応答する制御コンピュータとを含むことを特徴とするシステム。
17. 前記第１のコンピュータ制御可能なラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答の範囲は、前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値と第２の広帯域無線周波数応答との組み合わせによってアドレス可能なルックアップテーブルで保存されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 前記第１及び第２のアナログ−デジタルコンバータ、前記第１及び第２のデジタルシグナルプロセッサ、前記制御コンピュータ、及び前記第１及び第２のコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバは、持ち運び可能なハウジング内に備えられることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
19. 前記持ち運び可能なハウジングは、車に搭載され、前記地理的領域の周囲で操作可能であり、
    前記広帯域アンテナ及びＧＰＳレシーバは、前記車に取り付け可能であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
20. 携帯電話ネットワークから前記コンパイルされたメンテナンスメリット値及びＧＰＳ位置データを受信するように構成されたアークデータ記憶サーバと、
    前記ハウジング内に配置され、前記コンパイルされたメンテナンスメリット値及び位置データを前記アークデータ記憶サーバへ送信すべく、前記制御コンピュータによって制御可能なセルラーモデムとを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
21. 前記車は、蓄電池電源と、切替式電源を選択的に作動させるようにオン位置とオフ位置とに作動可能なイグニションスイッチとを含み、
    前記システムは、前記制御コンピュータの制御下で、前記イグニションスイッチのオン位置への作動に応答して、前記切替式電源から前記システムの全構成要素に電力を供給し、また前記イグニションスイッチのオフ位置への作動に応答して、前記コンパイルされたメンテナンスメリット値及び位置データを送信するのに必要な時間にわたって前記蓄電池電源から前記車に搭載された前記システムの構成要素に電力が供給されるように制御可能な電源回路を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
22. 前記第１のデジタルシグナルプロセッサは、前記第１の高周波数パラメータ・メンテナンスメリット値をフィルタリングする有限インパルス応答を実行して、前記ＧＰＳ位置データによりコンパイルするための結果として生じる第１の高周波数パラメータ・メンテナンスメリット値を提供するように更に構成され、
    前記第２のデジタルシグナルプロセッサは、前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値をフィルタリングする有限インパルス応答を実行して、前記ＧＰＳ位置データによりコンパイルするための結果として生じる第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値を提供するように更に構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
23. 前記第１の高周波数パラメータ・メンテナンスメリット値が所定の設定値を越え、且つ前記基本周波数又はその高調波の存在下で得られる場合、前記制御コンピュータは、前記第１の高周波数パラメータ・メンテナンスメリット値に応答し、前記コンパイルされたデータが前記記憶装置へ送信されるようにし、
    前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値が所定の設定値を越え、且つ前記基本周波数又はその高調波の存在下で得られる場合、前記制御コンピュータは、前記第２の低周波数パラメータ・メンテナンスメリット値に応答し、前記コンパイルされたデータが前記記憶装置へ送信されるようにすることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
24. 大気温度、湿度及び大気圧を含む気象出力を有する気性検知用組立体を更に含み、
    前記制御コンピュータは、前記コンパイルされたデータと一緒に前記気象出力を前記記憶装置へ送信するように応答することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
25. 携帯電話ネットワークから前記コンパイルされたデータを受信するように構成されたアークデータ記憶サーバと、
    前記ハウジング内に配置され、前記コンパイルされたデータを前記アークデータ記憶サーバに送信すべく、前記制御コンピュータによって制御可能なセルラーモデムとを更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
26. 前記アークデータ記憶サーバとデータ通信し、前記コンパイルされたデータを示す視覚的な表示と組み合わせて前記地理的領域の地図を表示するように構成されたディスプレイ装置を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
27. 前記制御コンピュータは、前記第１及び第２のアナログ−デジタルコンバータのサンプル長さを２の累乗に設定し、前記第１及び第２のデジタルシグナルプロセッサの前記高速フーリエ変換により前記基本周波数又はその高調波を含む前記狭帯域周波数を有する出力が出力されるようにすることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
28. 前記制御コンピュータは、シグネチャ解析が実行可能となるように、前記デジタルサンプルを未加工データとして前記記憶装置送信するように応答することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
29. 電力配電システム内の所与の地理的領域内に位置する、前記電力配電システムの交流の基本周波数又はその高調波で変化する様々な振幅を有する広帯域の無線周波数を発信するアーク現象を検出し、その大まかな位置を特定するためのシステムであって、
    少なくとも１つの広帯域アンテナ、前記広帯域アンテナと機能的に連携するように接続され、振幅検出出力を有する少なくとも１つのコンピュータ制御可能な広帯域ラジオレシーバ、及びＧＰＳ位置データを提供する全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバを含む移動可能な受信用組立体と、
    前記振幅出力を所定のサンプリングレートでデジタル形式に変換するように前記振幅検出出力に応答し、デジタルサンプルを提供するアナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）と、
    前記デジタルサンプルの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、前記高速フーリエ変換されたデジタルサンプルからの前記基本周波数と調和関係にある狭帯域周波数の抽出、前記調和関係にある狭帯域周波数のピーク振幅の解析、及び前記ピーク振幅を合計することによるメンテナンスメリット値の取得を含むアーク現象の検出及び解析を実行するように構成されたデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、
    前記デジタルサンプルの前記高速フーリエ変換、前記基本周波数と調和関係にある抽出された狭帯域周波数、解析されたピーク振幅、解析された無線周波数スペクトル、許可／拒否シグネチャイベントの指示、シグネチャの部品種類、シグネチャの部品番号及び製造者を含む検出及び解析されたアークデータを受信するための入力を有する故障シグネチャライブラリと、
    前記ピーク振幅の解析を行う前に、前記故障シグネチャライブラリに保存されているアークデータを前記アークデータの検出及び解析の実行結果と互いに関連付けるように制御可能なシグネチャ相関及び選択フィルタと、
    デジタル記憶装置を備え、前記振幅出力の位置を特定するために前記ラジオレシーバを制御するように応答し、前記メンテナンスメリット値の取得を良好に行うのに有効な期間にわたって前記シグネチャ相関及び選択フィルタを制御するように応答し、既知の故障シグネチャの指示を拒否して、前記ＧＰＳ位置データにより前記メンテナンスメリット値のシグネチャ相関データをコンパイルするように更に応答し、前記コンパイルされたデータを前記記憶装置に送信する制御コンピュータとを含むことを特徴とするシステム。
30. 前記アナログ−デジタルコンバータ、前記デジタルシグナルプロセッサ、前記制御コンピュータ及び前記ラジオレシーバは、持ち運び可能なハウジング内に備えられることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
31. 前記持ち運び可能なハウジングは、車に搭載され、前記地理的領域の周囲で操作可能であり、
    前記広帯域アンテナ及びＧＰＳレシーバは、前記車に取り付け可能であることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
32. 携帯電話ネットワークから前記コンパイルされたメリット値及びＧＰＳ位置データを受信するように構成されたアークデータ記憶サーバと、
    前記ハウジング内に配置され、前記コンパイルされたメリット値及び位置データを前記アークデータ記憶サーバに送信すべく、前記制御コンピュータによって制御可能なセルラーモデムとを更に含むことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
33. 前記セルラーモデム及び前記故障シグネチャライブラリは、前記検出及び解析されたアークデータを前記シグネチャ故障ライブラリの入力へダウンロードするように前記制御コンピュータによって制御可能であることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
34. 前記車は、蓄電池電源と、切替式電源を選択的に作動させるようにオン位置とオフ位置とに作動可能なイグニションスイッチとを含み、
    前記システムは、前記制御コンピュータの制御下で、前記イグニションスイッチのオン位置への作動に応答して、前記切替式電源から前記システムの全構成要素に電力を供給し、また前記イグニションスイッチのオフ位置への作動に応答して、前記コンパイルされたメンテナンスメリット値及び位置データを送信するのに必要な時間にわたって前記蓄電池電源から前記車に搭載された前記システムの構成要素に電力が供給されるように制御可能な電源回路を更に含むことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
35. 前記デジタルシグナルプロセッサは、前記メンテナンスメリット値をフィルタリングする有限インパルス応答を実行して、前記ＧＰＳ位置データによりコンパイルするための結果として生じるメンテナンスメリット値を提供するように更に構成されていることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
36. 前記結果として生じるメリット値が所定の設定値を越え、且つ前記基本周波数又はその高調波の存在下で得られる場合、前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値に応答し、前記コンパイルされたデータが前記記憶装置に送信されるようにすることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
37. 前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値を下限設定値と比較するように応答し、
    前記結果として生じるメリット値が前記下限設定値よりも小さい場合、可能な限り前記ラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を低くするようにすることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
38. 前記制御コンピュータは、前記結果として生じるメリット値が適用される前記下限設定値より大きいときに応答し、可能な限り前記ラジオレシーバの前記広帯域無線周波数応答を高くするようにすることを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
39. 前記システムは、大気温度、湿度及び大気圧を含む気象出力を有する気象検知用組立体を更に含み、
    前記制御コンピュータは、前記コンパイルされたメリット値及びＧＰＳ位置データの送信と一緒に前記気象出力を前記記憶装置に送信するように応答することを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
40. 前記システムは、ディスプレイ装置を更に含み、
    前記ディスプレイ装置は、前記アークデータ記憶サーバとデータ通信し、前記コンパイルされたメリット値及びＧＰＳ位置データを示す視覚的な表示と組み合わせて前記地理的領域の地図を表示するように構成されることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
41. 前記制御コンピュータは、前記アナログ−デジタルコンバータのサンプル長さを２の累乗に設定し、前記アナログ−デジタルコンバータのサンプリングレートを、前記高速フーリエ変換により前記基本周波数又はその高調波を含む前記狭帯域周波数を有する出力が出力されるように設定することを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
42. 前記制御コンピュータは、シグネチャ解析が実行可能となるように、前記デジタルサンプルを未加工データとして前記記憶装置に送信するように応答することを特徴とする請求項２９に記載の方法。

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