1. コアソリューションの概念：共有絶縁体を備えたモジュール式プラットフォーム
- 設計： 一貫性のあるモジュール式プラットフォームを開発し、単一の最適化された構造内で電流と電圧のセンシング機能を統合する。
- 絶縁体： 共有絶縁エンベロープを使用。以下の2つのオプションが設計されている：
- SF6ガス： 高電圧クラス（例えば、72.5 kV以上）で実証された高誘電強度と優れた消弧特性を持つ。設計にはガス密度監視と確立されたシーリング技術が含まれる。
- 複合ハウジング（固体絶縁体）： シリコーンシェッドを使用した高品質ポリマー材料による環境に優しいソリューション。低〜中電圧またはSF6の使用が禁止されている場合に理想的。這行距離と汚染性能が最適化されている。
- モジュラリティ： 内部コンポーネントとインターフェースを以下のように設計する：
- 異なる電圧クラス間でのスケーラビリティ（例えば、絶縁子長さの調整を通じて）。
- 特定のブッシングインターフェース要件への適合。
- 将来のセンサ技術アップグレードの可能性。
2. 統合センシング技術の実装
- 電流測定：
- センサー： 高精度、温度補償付きロゴウスキコイル。選択理由は以下の通り：
- 広いダイナミックレンジ： 名目電流の小さな分数から高故障電流（例えば、>40 kA）まで優れた直線性。
- 飽和なし： 鉄心CTに対する基本的な利点であり、故障時の飽和リスクを排除する。
- 軽量： 構造全体に対する機械的ストレスを大幅に軽減する。
- 統合： コイルは一次導体と同心に絶縁エンベロープ内に配置され、振動に耐える堅牢な機械的な取り付けが行われる。
- 電圧測定：
- センサー： 標準として高安定性キャパシティブ電圧分割器（CVDs）。高速トランジェント応答が必要な特定のDCまたはワイドバンドアプリケーションでは抵抗性分割器（RVDs）も考慮される。
- 統合： CVDセンシング電極（低インピーダンス）は直接絶縁体構造に組み込まれる。精密なグレーディング電極により均一な電界分布と熱/汚染安定性が確保され、重要なシールディングにより外部電界干渉が防止される。
3. 高度な電磁界モデリングと分離（重要なエンジニアリング課題）
- モデリング： 必須の高精度3D有限要素法（FEM）モデリングをプラットフォーム全体に対して行う：
- 正弦波、トランジェント、歪んだ波形を含むすべての動作条件下での内部電磁界を正確に特徴付ける。
- 導体、エンクロージャ、および隣接するフェーズからの近接効果を評価する。
- クロストークの最小化：
- 物理的分離： モデリング結果に基づいてセンシング要素（コイル、CVD電極）の最適な幾何学的配置を行う。制約内で最大距離を確保する。
- アクティブシールディング： 電界シミュレーションデータに基づいてセンサ要素間に接地静電シールドを戦略的に配置する。
- ガードリング： ロゴウスキコイル出力周囲に導電性ガードリングを使用して移動電流を排出する。
- 精密な測定分離：
- 専用信号パス： 個々のセンサーからの信号を直ちにキャプチャ後、エンクロージャ内でシールドされたツイステッドペアケーブルを使用して配線する。
- 補償回路設計： FEMモデルに基づいたクロストークキャンセレーション技術を採用した電子制御回路を設計する。
- 検証： 隔離マージンとクロストークレベル（< 0.1%指定）を特徴付けて確認するための厳格な工場テスト（ハーモニック注入テストを含む）を行う。
4. 統合デジタル処理と標準化インターフェース
- オンボード信号処理：
- センサープラットフォームまたは隣接する密封モジュールに直接統合された専用低消費電力ASICまたは高信頼性マイクロコントローラ。
- 機能には、ロゴウスキコイルインテグレータ、スケーリング、ADC変換、ハーモニック計算（該当する場合）、線形化、温度補償、タイムスタンプが含まれる。
- 標準化されたデジタル出力：
- 組み込みインターフェース： IEC 61869準拠のデジタル出力回路を直接CITユニット内に組み込む。
- プロトコル： 以下の標準サポート：
- IEC 61850-9-2： イーサネット（通常マルチキャスト）を介したサンプリング値（SV）ストリーム。
- IEC 61850-9-3LE： 低遅延決定性を保証するライティングエディションSVプロファイル。
- 追加オプション： 必要に応じてオプションモジュールを介してレガシー出力（アナログ、IEC 60044-8 FT3）を提供する。
- データ品質： 関連するIEC 61869の精度（TPE/TPMクラス）とタイミング（PLL同期）基準を満たす統合マージングユニット（MU）機能。
5. 工学設計と統合に関する考慮事項
- 熱管理： モデルには熱性能分析が含まれる。電子機器からの電力損失は、低消費電力コンポーネント、潜在的な局所ヒートシンク、および絶縁体内の最適化された対流パスを使用して能動的に管理される。
- EMC/EMI耐性： 内部電子機器には共形コーティング、シールドエンクロージャ、フェライト、および最適化された接地戦略が適用される。関連する規格（IEC 61000-4-5）に準拠したサージ保護が行われる。
- 機械的整合性： 地震荷重、風荷重、氷荷重、および故障時の動的力に対する構造解析が行われる。材料（複合材/磁器/SF6）の最適化使用により、地震質量が低減される。
- 工場校正とテスト： 参照基準（光学/VTBI方法）に対する包括的な校正が行われる。EM分離効果、タイミング精度、プロトコル準拠、および全電力誘電体テストの検証が含まれる。
- ライフサイクルとサービス性： 最小限のメンテナンス（特にSF6または固体絶縁体）を目的とした設計。主要な分解なしにアクセス/テスト可能なモジュール電子機器が考慮される。寿命終了時の廃棄パス（SF6回収/リサイクル）が考慮される。
この設計と統合アプローチによって実現される利点：
- フットプリントの削減： 別々のCT/VTと比較して最大40-50%のスペース節約 - リニューアルやコンパクトGIS/AIS設計に重要。
- 精度と安全性の向上： 伝統的なCT飽和リスクを排除し、トランジェント応答（ロゴウスキ/CVD）を改善し、外部接続/リスクを削減する。
- 簡単なインストール： 単一ユニットの取り付けとコミッショニングにより、現場作業とケーブル複雑性が大幅に削減される。
- ライフサイクルコストの削減： インストール、ケーブル、土木工事、メンテナンスオーバーヘッドの削減。
- デジタルサブステーションの準備完了： 直接IEC 61850-9-2/3LE出力により、現代の保護、制御、監視システム（SAS）とのシームレスな統合が可能になる。
- 将来に向けたプラットフォーム： モジュール設計により、進化するセンサ技術と通信標準に対応できる。
- 環境負荷の削減（固体絶縁体オプション）： SF6の使用とそれに関連するリスクを排除する。
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