專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的夾緊式電流和電壓模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并具體地涉及一種用于在這些系
統(tǒng)中使用的電流和電壓模塊(CVM)。
背景技術(shù)：
用于翻新電氣設(shè)備中的電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)有方案包括使用電流輸 出為1或5安培的夾緊式電流互感器(CT)，這需要CT接線、短路 塊、電壓輸入連接、電壓斷開(kāi)和電壓保護(hù)裝置。在三相四線電路中， 該方案需要多于30根線(具有61個(gè)連接點(diǎn))。使用夾緊式電子CT降 低了標(biāo)準(zhǔn)CT的安全隱患，從而消除了對(duì)短路塊的需要。然而，在三 相四線構(gòu)造中，該方案仍需要多于22根線(具有45個(gè)連接點(diǎn))。該方 案的另一個(gè)局限在于系統(tǒng)精度降低，因?yàn)榈碗妷狠敵鯟T比標(biāo)準(zhǔn)CT 的精度低，因而降低了電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體精度。
夾緊式測(cè)量裝置(例如"Enercept"裝置)可以在市場(chǎng)上獲得， 但卻具有顯著的局限，這些局限包括需要用于電壓輸入的外部連 接，精度差(例如，由于在CT內(nèi)定位導(dǎo)線的可重復(fù)性差)，以及單 個(gè)方案對(duì)專(zhuān)門(mén)的部件數(shù)目的要求(例如，"Enercept"需要三個(gè)CT， 并且不能應(yīng)對(duì)單相應(yīng)用)。此外，對(duì)于該方案，儀表和CT是在工廠 組裝的，這導(dǎo)致在安裝后CT和接線懸掛在主導(dǎo)線上。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的夾緊式電流和電壓模塊，該電力監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述模塊包 括具有芯部的電流互感器，所述芯部被分成至少兩個(gè)部分，使得所 述芯部能夠繞供電導(dǎo)線安裝而無(wú)需切開(kāi)導(dǎo)線。該電流互感器產(chǎn)生對(duì) 應(yīng)于穿過(guò)供電導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中， 一對(duì)夾緊元件在導(dǎo)線的相反側(cè)裝配在電流互感器外殼上，用于夾緊導(dǎo)線。這 些夾緊元件利用壓按裝置(例如線夾)壓靠在導(dǎo)線上。在另一個(gè)實(shí) 施例中， 一對(duì)夾緊元件在導(dǎo)線的相反側(cè)裝配在電流互感器芯部和供 電導(dǎo)線之間，用于緊夾導(dǎo)線?；ジ衅餍静坎糠趾蛫A緊元件具有接合 表面，所述接合表面防止電流互感器芯部部分沿橫向于供電導(dǎo)線的 軸線的方向壓靠在夾緊元件上時(shí)所述接合表面之間在平行于供電導(dǎo) 線的軸線的方向上的相對(duì)移動(dòng)。在上述兩個(gè)實(shí)施例中，電壓傳感器 與供電導(dǎo)線電接觸，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，夾緊式電流和電壓模塊包括沿橫向于供電導(dǎo) 線的軸線的方向延伸穿過(guò)所述夾緊元件中的一個(gè)的電壓探針，該電 壓探針與供電導(dǎo)線電接觸，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于供電導(dǎo)線上的電壓的電 壓信號(hào)。
一個(gè)特定的實(shí)施例包括集成到所述夾緊元件中的至少一個(gè)中用
于接收電壓信號(hào)并集成到CT外殼中用于接收電流信號(hào)并將這些信 號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路。該電路還包括用于電流互感器的負(fù)載電 阻和用于電壓傳感器的分壓器，并還可包括用于將來(lái)自交流供電導(dǎo) 線的線電壓轉(zhuǎn)換為用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的降低的直流控制電壓的供電 模塊。
另一個(gè)特定的實(shí)施例包括集成到所述互感器芯部部分中的至少 一個(gè)中的電路，該電路用于接收電流和電壓信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)。該電路還包括用于電流互感器的負(fù)載電阻和用于電 壓傳感器的分壓器，并還可包括用于將來(lái)自供電導(dǎo)線的交流線電壓 轉(zhuǎn)換為用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的降低的直流控制電壓的供電電路。
在一個(gè)實(shí)例中，夾緊供電導(dǎo)線的相反側(cè)的夾緊元件表面形成交 叉組合型肋，所述交叉組合型肋在夾緊元件在供電導(dǎo)線的相反側(cè)壓 靠在供電導(dǎo)線上的絕緣層上時(shí)咬入絕緣層中。在一個(gè)替代性實(shí)施例 中，夾緊元件能夠通過(guò)使兩個(gè)顎部繞一個(gè)軸線樞轉(zhuǎn)而打開(kāi)或關(guān)閉， 以適應(yīng)不同的導(dǎo)線直徑。
在一個(gè)特定的實(shí)例中，夾緊元件和互感器芯部部分的接合表面 是傾斜的，并且在夾緊元件上比在互感器芯部部分上長(zhǎng)，以適應(yīng)夾 緊元件之間的不同間距而無(wú)需改變互感器芯部部分的尺寸?；ジ衅餍静坎糠值目v向位置可簡(jiǎn)單地相對(duì)于夾緊元件進(jìn)行調(diào)節(jié)。


在參照附圖閱讀下面的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的前述及其他優(yōu)點(diǎn)
將顯而易見(jiàn)，其中
圖1是安裝在三相電力分配系統(tǒng)的四根導(dǎo)線上的一組四個(gè)夾緊 式電流和電壓模塊的透視圖。
圖2是圖1所示的夾緊式電流和電壓模塊中的一個(gè)的放大的分 解透視圖， 一起示出了在所述模塊的安裝中使用的工具。
圖3是圖1所示的夾緊式電流和電壓模塊中的一個(gè)的進(jìn)一步放 大透視圖。
圖4是沿圖3的線4-4的截面圖。
圖5是圖2所示的工具的進(jìn)一步放大透視圖。
圖6是圖1-4所示的電流和電壓模塊的一個(gè)特定實(shí)施例的內(nèi)部 構(gòu)架的框圖。
圖7是安裝在三相電力分配系統(tǒng)的三根導(dǎo)線上的一組三個(gè)夾緊 式電流和電壓模塊的透視圖。
圖8是圖7所示的夾緊式電流和電壓模塊中的一個(gè)的放大的分 解透視圖。
圖9是圖7所示的夾緊式電流和電壓模塊中的一個(gè)(具有供電 模塊)的進(jìn)一步放大透視圖。
圖10是圖9所示的模塊的頂視平面圖。
圖ll是沿圖10的線11-11的截面圖。
圖12是圖ll所示的電壓傳感器的進(jìn)一步放大透視圖。
圖13是一個(gè)夾緊式電流和電壓模塊的頂視平面圖，示出了不同 的開(kāi)度(a-安裝，b-最小導(dǎo)線直徑，c-最大導(dǎo)線直徑)。
圖14是圖7-13的CVM中的夾緊組件和電壓探針的放大透視雖然本發(fā)明能夠有多種變型和替代形式，但這里在附圖中僅以 示例的方式示出特定的實(shí)施例，并將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng) 當(dāng)理解，并不意在使本發(fā)明限于所公開(kāi)的具體形式。相反，本發(fā)明 意在覆蓋落在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有變 型、等同設(shè)置及替代形式。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在來(lái)看附圖，首先參照?qǐng)D1， 一組四個(gè)相同的CVMIO、 11、 12和13耦接于三相電力分配系統(tǒng)的四個(gè)具有絕緣層的導(dǎo)線L1、L2、 L3和N。各個(gè)CVM 10-13繞供電導(dǎo)線Ll-L3和N中的一個(gè)的絕緣 層夾緊，使得任何在該導(dǎo)線中流動(dòng)的電流被該CVM感測(cè)到，該CVM 產(chǎn)生相應(yīng)的用于在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的電流信號(hào)。另外，每個(gè) CVM還包括電壓傳感器，該電壓傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的用于在電力監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)中使用的電壓信號(hào)。
來(lái)自CVM中的電流傳感器和電壓傳感器兩者的模擬輸出信號(hào) 在置于CVM 10-13中的模-數(shù)("A/D")轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 產(chǎn)生自該A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出信號(hào)能夠被饋送到執(zhí)行一 系列計(jì)算 程序的處理器，所述計(jì)算程序設(shè)計(jì)成監(jiān)測(cè)經(jīng)由導(dǎo)線Ll-L3和N分配 的電力的多種特性。CVM還包含位于所述傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器之 間的內(nèi)置的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，以調(diào)節(jié)用于發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器的傳感器 輸出信號(hào)。
當(dāng)使用多于一個(gè)CVM時(shí)，如在圖l所示的應(yīng)用中，多個(gè)CVM 的數(shù)字輸出可連接到包含電源的傳感器基部模塊或者被聯(lián)串 (daisy-chain)起來(lái)，使得這些輸出在單個(gè)通信信道中順次地與下 游的處理器通信。在圖l的示例性實(shí)施例中，四個(gè)CVM 10-13通過(guò) 四個(gè)電纜節(jié)段14-17聯(lián)串起來(lái)，其中最后一個(gè)節(jié)段17耦接到下游的 處理器，或耦接到包含該處理器的模塊。
如將從下面的描述中顯見(jiàn)的，所示的CVM相比于先前所使用 或提出的CVM提供了大量的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括安裝的容易性和 靈活性、腳印的減少、接線需求最小化、以及部件數(shù)量減少。
在圖2-4中能夠更清楚地看到圖1所示的CVM中每個(gè)CVM的各個(gè)部件。包圍導(dǎo)線21的絕緣層20在相反側(cè)上被一對(duì)夾緊元件22 和23夾住，所述一對(duì)夾緊元件22和23在其相對(duì)的內(nèi)表面上分別形 成間隔肋24和25的交叉組合型組。所有的交叉組合型肋24和25 均,皮切槽，以形成一對(duì)相對(duì)的、基本V形的通道26和27，通道26 和27平行于導(dǎo)線21的縱向軸線延伸。當(dāng)兩個(gè)夾緊元件22和23壓 靠在絕緣層20的相反側(cè)上時(shí)，交叉組合型肋24和25的外部在彼此 之間滑動(dòng)，使得肋24和25的內(nèi)部的窄的表面咬入絕緣層中。在所 述兩組肋已經(jīng)緊緊地壓靠在絕緣層上之后，只要夾緊元件繼續(xù)緊緊 地壓靠在具有絕緣層的導(dǎo)線的相反側(cè)上，那么在具有絕緣層的導(dǎo)線 和所述兩個(gè)夾緊元件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
通道26和27的V形使得夾緊元件22和23能夠適應(yīng)具有絕緣 層的導(dǎo)線的大范圍的不同直徑。具體而言，能夠被夾緊元件22和 23適應(yīng)的最小直徑等于所述兩組肋24和25彼此完全交錯(cuò)時(shí)形成的 六邊形開(kāi)口 28的最小橫向尺寸，如圖2b所示。
相對(duì)的夾緊元件22和23通過(guò)兩個(gè)相配的C形構(gòu)件30和31壓 靠在具有絕緣層的導(dǎo)線的相反側(cè)上，C形構(gòu)件30和31在其開(kāi)口端 具有相應(yīng)的墊30a、 30b和31a、 31b。每個(gè)C形構(gòu)件形成電流互感 器的芯部32的半部，使得當(dāng)兩對(duì)相配的墊30a、 31a和30b、 31b 彼此壓靠時(shí)，360。的芯部32圍繞具有絕緣層的導(dǎo)線。所述兩個(gè)夾 緊構(gòu)件通過(guò)兩個(gè)緊固螺釘(每個(gè)墊上一個(gè))保持在一起。
應(yīng)當(dāng)注意到，盡管兩個(gè)夾緊元件22和23之間的空間能夠變化 以適應(yīng)具有絕緣層的導(dǎo)線的不同直徑，但是所述兩個(gè)C形構(gòu)件30 和31具有固定的尺寸。通過(guò)在構(gòu)件30、 31中的每個(gè)和所述相對(duì)的 夾緊元件22或23之間設(shè)置傾斜的界面來(lái)適應(yīng)構(gòu)件30和31的固定 尺寸，這在圖4中能夠最清楚地看到。C形構(gòu)件30形成傾斜內(nèi)表面 32，該傾斜內(nèi)表面32與夾緊元件22上類(lèi)似傾斜但更長(zhǎng)的表面22a 接合。類(lèi)似地，C形構(gòu)件31形成傾斜內(nèi)表面33，該傾斜內(nèi)表面33 與夾緊元件23上類(lèi)似傾斜但更長(zhǎng)的表面23a接合。應(yīng)當(dāng)注意，隨著 兩個(gè)夾緊元件22和23之間的徑向間距發(fā)生變化，僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)構(gòu) 件30和31相對(duì)于夾緊元件22和23的相對(duì)縱向位置，表面22a和 23a仍能夠保持與C形構(gòu)件的相對(duì)的表面32和33接合。因此，與 夾緊元件22和23之間的徑向間距無(wú)關(guān)，構(gòu)件30和31的墊能夠緊緊地彼此接合，同時(shí)交界表面22a、 32和23a、 33也能夠緊緊地彼 此接合。
當(dāng)電流在供電導(dǎo)線21中流動(dòng)時(shí)，在電流互感器的繞組中感應(yīng)出 電流，這在本行業(yè)中是公知的?；ジ衅骼@組中的電流用作電流信號(hào)， 該電流信號(hào)被進(jìn)行處理并最終饋送到電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的處理器。
通過(guò)使供電導(dǎo)線21與導(dǎo)電的徑向探針40 (見(jiàn)圖2和4)接合， 還產(chǎn)生電壓信號(hào)。探針40穿過(guò)形成在C形構(gòu)件30、相鄰的夾緊元 件22以及導(dǎo)線21上的絕緣層中的引導(dǎo)孔41、 42和43。探針40的 端部上的尖端40a使得探針能夠微微地刺入導(dǎo)線21的金屬，以確保 良好的電接觸。探針40通過(guò)螺紋連接在最靠外的孔41 (形成在C 形構(gòu)件30中)中的金屬螺釘44被壓靠在導(dǎo)線21上，該金屬螺釘 44之后是由塑料、陶瓷或類(lèi)似材料制成的非導(dǎo)電性螺釘45，使得探 針40和金屬螺釘44上的電壓不暴露在CVM的外部上。
圖5示出了用于在供電導(dǎo)線21上的絕緣層中形成孔43時(shí)使用 的工具46。工具46穿過(guò)引導(dǎo)孔41和42插入，從而與絕緣層接合， 然后工具46被旋轉(zhuǎn)，4吏得工具46的端部上的鋸齒狀的齒47切穿絕 緣層。
圖6示出了包含在CVM內(nèi)的電路。該電路通過(guò)安裝在C形構(gòu) 件30和31 (包含電流互感器的芯部)中的一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)內(nèi)的一 個(gè)或多個(gè)小的印刷電路板(PCB)來(lái)設(shè)置。具體而言，所述PCB可 嵌入在由構(gòu)件30和31形成的一個(gè)或多個(gè)墊30a、 30b和31a、 31b 中，或者嵌入在形成傾斜表面32和33的構(gòu)件的中央部分中的一個(gè) 或全部?jī)蓚€(gè)中。如圖6所示，內(nèi)置的電路包括用于電流互感器的負(fù) 載電阻50、用于來(lái)自電壓感測(cè)探針40的電壓信號(hào)的測(cè)量電壓分壓 器51、將交流線電壓轉(zhuǎn)換為用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V直流電壓的 電源52，以及一對(duì)模-數(shù)("A/D")轉(zhuǎn)換器53和54，所述一對(duì)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器53和54將模擬電流和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被饋送到儀表 座56中的下游處理器55的數(shù)字信號(hào)。CVM還包含存儲(chǔ)器裝置， 例如圖6中所描繪的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM) 57，以 用于存儲(chǔ)識(shí)別CVM及其電學(xué)特性的資料?？蛇x地，該電路可以包 括信號(hào)調(diào)節(jié)電路。儀表座56包含處理器55，處理器55經(jīng)由串行總線57接收來(lái)自 CVM的電流和電壓信號(hào)，并產(chǎn)生期望的顯示、報(bào)告和遠(yuǎn)程通信所 需的輸出。處理器55還可經(jīng)由連接電路58接收來(lái)自選擇模塊的輸 入信號(hào)，并可經(jīng)由1/0端口 59接收并傳遞通信信號(hào)，1/0端口 59 耦接于諸如MODBUS總線60的標(biāo)準(zhǔn)通信總線，用于與遠(yuǎn)程設(shè)擬例 如與電力監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的工作站)進(jìn)行通信。處理器55 產(chǎn)生代表將要在顯示模塊61上顯示的數(shù)據(jù)的輸出信號(hào)。直流電源 62接收來(lái)自CVM中的電源或外部電源的4氐壓直流電(例如，24 V 直流電)，并產(chǎn)生處理器和其他儀表座部件所需的不同電壓等級(jí)。
對(duì)于示例性的CVM，無(wú)需使用短路塊或熔絲。該CVM能夠與 承載的電流范圍在100-630安培之間并且承載的電壓高達(dá)770 V的 供電導(dǎo)線一起使用。
圖1-6的CVM能夠使用在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的初始安裝中，或用來(lái) 對(duì)已安裝的系統(tǒng)進(jìn)行翻新。該CVM將多個(gè)部件集成到單個(gè)單元中， 以便于安裝和減少要處理和安裝的部件的數(shù)量。多個(gè)CVM能夠容 易地聯(lián)串起來(lái)，以用于多相的應(yīng)用。該CVM顯著地減小了整體監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)的尺寸、所需的連接數(shù)量、以及安裝的復(fù)雜性。能夠使用單 個(gè)連接器來(lái)提供電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的所有輸入信號(hào)，以及控制用于 系統(tǒng)的功率。該CVM是具有低電壓輸出的雙隔離設(shè)備，這使得它 成為感測(cè)電流和電壓兩者的獨(dú)立的安全方案。相比于替代性方案， 該CVM還使得腳印減少，安裝時(shí)間減少，接線誤差降低，安裝的 靈活性增大，安裝的簡(jiǎn)易性增大，安全性升高，總的系統(tǒng)精度提高， 并且降低了總的方案成本。
在圖7-14中示出了 CVM的修改的實(shí)施例。在圖7中， 一組三 個(gè)相同的CVM310、 311和312耦接于三相電力分配系統(tǒng)的三根具 有絕緣層的導(dǎo)線Ll、L2和L3。各個(gè)CVM 310-312繞供電導(dǎo)線Ll-L3 中的 一個(gè)的絕緣層夾緊，使得任何在該導(dǎo)線中流動(dòng)的電流都被該 CVM感測(cè)到，該CVM產(chǎn)生相應(yīng)的用于在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的電 流信號(hào)。另外，每個(gè)CVM還包括產(chǎn)生相應(yīng)的用于在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 中使用的電壓信號(hào)的電壓傳感器。
來(lái)自CVM中的電流傳感器和電壓傳感器兩者的模擬輸出信號(hào) 被置于CVM 310-312中的模-數(shù)("A/D")轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。產(chǎn)生的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出信號(hào)能夠被饋送到執(zhí)行一 系列計(jì) 算程序的處理器，所述計(jì)算程序凈皮設(shè)計(jì)成監(jiān)測(cè)經(jīng)由導(dǎo)線Ll-L3分配 的電力的多個(gè)特性。該CVM還包含位于傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器之間 的內(nèi)置信號(hào)調(diào)節(jié)電路，以調(diào)節(jié)用于發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器的傳感器輸出 信號(hào)。
當(dāng)使用多于一個(gè)CVM時(shí)，如在圖7所示的應(yīng)用中，多個(gè)CVM 的數(shù)字輸出可連接到傳感器基部模塊313 (電源)或被聯(lián)串起來(lái)， 使得這些輸出在單個(gè)通信信道中順次地與下游的處理器通信。在圖 7的示例性實(shí)施例中，三個(gè)CVM 310-312由六個(gè)電纜節(jié)段聯(lián)串起來(lái)， 三個(gè)節(jié)段314a-314c用于電流信道且三個(gè)節(jié)段317a-317c用于電壓信 道線纜節(jié)段，其中最后的節(jié)段317c耦接到下游的處理器，或耦接到 包含該處理器的模塊。
如將從下面的描述中顯見(jiàn)的，所示的CVM相比于先前所使用 或提出的CVM提供了大量的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括安裝的容易性和 靈活性、腳印的減少、接線需求最小化、以及部件數(shù)量減少。
在圖8-10中能夠更清楚地看到圖7所示的CVM中每個(gè)CVM 的各個(gè)部件。包圍導(dǎo)線321的絕緣層320在相反側(cè)上被包括夾緊元 件322、 323和324的夾緊組件夾住，夾緊元件322、 323和324在 其相對(duì)的內(nèi)表面上形成相對(duì)的凹口。當(dāng)夾緊元件322-324壓靠在絕 緣層20的相反側(cè)上時(shí)，夾緊元件的相對(duì)的內(nèi)邊緣咬入絕緣層中。在 所述兩組肋已經(jīng)緊緊地壓靠在絕緣層上之后，只要夾緊元件繼續(xù)緊 緊地壓靠在具有絕緣層的導(dǎo)線的相反側(cè)上，那么在具有絕緣層的導(dǎo) 線和夾緊元件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在圖14中更詳細(xì)地示出了夾緊組件的各個(gè)部件。兩個(gè)夾緊子組 件325和326安裝用于繞軸327限定的>^共軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖 14所示，右手邊的子組件326包括兩個(gè)夾緊元件322和324，夾緊 元件322和324的外表面被蓋子328和329覆蓋。如圖14所示，左 手邊的子組件325包括笫三夾緊元件323和一對(duì)端板330和331。 能夠看到夾緊元件323位于所述兩個(gè)另外的夾緊元件322和324之 間，使得左邊和右邊的元件具有交叉組合型關(guān)系，該交叉組合型關(guān) 系使得它們能夠在繞軸327朝向彼此樞轉(zhuǎn)時(shí)相互交疊。在圖13a-13c 中能夠看到，由夾緊元件322-324的內(nèi)表面形成的基本V形凹口結(jié)合夾緊元件的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及交叉組合型關(guān)系 一起，使得夾緊組件能
夠適應(yīng)具有絕緣層的導(dǎo)線的大范圍不同直徑。圖13a示出了兩個(gè)子 組件325和326敞開(kāi)，其中中等直徑的供電導(dǎo)線321準(zhǔn)備好接合， 圖13b示出了子組件微微交疊，以接合相對(duì)較小直徑的供電導(dǎo)線 321，并且圖13c示出了子組件處于與較大直徑的供電導(dǎo)線321接合 的中間位置。
通過(guò)繞兩個(gè)子組件延伸的一對(duì)線夾332和333施加夾緊壓力到 兩個(gè)子組件325和326，并因此施加到夾緊元件322-324。這些線夾 332和333在子組件325和326已經(jīng)樞轉(zhuǎn)成與供電導(dǎo)線接合后應(yīng)用， 并且繞子組件被拉緊，從而拉動(dòng)夾緊元件322-324與供電導(dǎo)線的絕 緣層320緊密接合。這將具有絕緣層的導(dǎo)線320牢牢地捕獲在夾緊 元件之間。
參照?qǐng)D8，用于圖7-13的CVM的電流互感器包含在殼體340 中，殼體340還支撐夾緊組件。該電流互感器包括芯部341，芯部 341由兩個(gè)C形的芯部部分341a和341b形成，并具有繞芯部的相 對(duì)的腿部纏繞的兩個(gè)繞組342a、 342b。繞組342a、 342b電連接到 殼體340的后部中的PCB343上的電路。當(dāng)電流在供電導(dǎo)線321中 流動(dòng)時(shí)，在繞組342a、 342b中感應(yīng)出電流，該電流是被處理并最終 饋送到電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的處理器的電流信號(hào)。
殼體340由兩個(gè)部分340a和340b形成，這兩個(gè)部分通過(guò)銷(xiāo)343 鉸接在一起。當(dāng)部分340b樞轉(zhuǎn)到其閉合位置時(shí)，部分340b的自由 端上的鉤子344卡合在部分340a上的內(nèi)部凸緣345上。
通過(guò)使供電導(dǎo)線321與導(dǎo)電探針350接合(見(jiàn)圖8、 11、 12和 14)，還產(chǎn)生電壓信號(hào)。探針350包括配合在拇指旋輪353中的相配 的插座352中的六角形柄351，拇指旋輪353配合在安裝支架354 中。柄351延伸穿過(guò)支架354中的一對(duì)孔354a和354b，以將拇指 旋輪353保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。支架配合在兩個(gè)夾緊元件322和324 之間，并與安裝在夾緊元件324的表面上的塊357配合。當(dāng)拇指旋 輪353旋轉(zhuǎn)時(shí)，拇指旋輪353使探針350旋轉(zhuǎn)并使探針350的螺紋 355與延伸穿過(guò)塊357的孔中的相配的螺紋接合。螺紋355使探針 350前進(jìn)而與供電導(dǎo)線320上的絕緣層321接合。探針350的內(nèi)端 356形成多個(gè)齒，所述齒在探針旋轉(zhuǎn)時(shí)切穿絕緣層321并在絕緣層被刺破時(shí)咬合到金屬導(dǎo)線320中。
拇指旋輪353足夠厚，以允許探針充分地徑向運(yùn)動(dòng)以刺破絕緣層321而不從拇指旋輪中的六角形插座352中脫出。該拇指旋輪優(yōu)選由非導(dǎo)電性材料制成，如玻璃加強(qiáng)的塑料、陶瓷或類(lèi)似材料，使得探針340上的電壓不暴露在CVM的外部上。電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電螺釘(或螺母)(圖11的355b)和插入在非導(dǎo)電性CT外殼中的接線從傳感器被輸送到PCB 343上的電壓調(diào)節(jié)電路。
包含在圖7-15的CVM內(nèi)的電路與上面關(guān)于圖6所描迷的相同。所設(shè)的CVM能夠使用在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的初始安裝中，或用來(lái)對(duì)先前安裝的系統(tǒng)進(jìn)行翻新。該CVM將多個(gè)部件集成到單個(gè)單元中，以便于安裝和減少要處理和安裝的部件的數(shù)量。多個(gè)CVM能夠容易地聯(lián)串起來(lái)，以用于多相的應(yīng)用。該CVM顯著地減小了整體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的尺寸、所需的連接數(shù)量、以及安裝的復(fù)雜性。能夠使用單個(gè)連接器來(lái)提供電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的所有輸入信號(hào)，以及控制用于系統(tǒng)的功率。該CVM是具有低電壓輸出的雙隔離設(shè)備，這使得它成為感測(cè)電流和電壓兩者的獨(dú)立的安全方案。相比于替代性方案，該CVM還使得腳印減少，安裝時(shí)間減少，接線誤差降低，安裝的靈活性增大，安裝的簡(jiǎn)易性增大，安全性升高，總的系統(tǒng)精度提高，并且降低了總的方案成本。
盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例和應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此處公開(kāi)的精確構(gòu)造和組成，多種修改、改變和變型能夠從上面的描述中顯見(jiàn)而不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
1權(quán)利要求
1.一種用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的夾緊式電流和電壓模塊，該電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述模塊包括具有芯部的電流互感器，所述芯部被分為至少兩個(gè)部分，使得所述芯部能夠繞供電導(dǎo)線安裝而無(wú)需切開(kāi)導(dǎo)線，所述電流互感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)所述供電導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)；一對(duì)夾緊元件，其適于在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上裝配在所述電流互感器芯部和所述供電導(dǎo)線之間，用于夾緊所述導(dǎo)線，所述互感器芯部部分和所述夾緊元件具有接合表面，所述接合表面防止在所述互感器芯部部分沿橫向于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向壓靠在所述夾緊元件上時(shí)所述接合表面之間在平行于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向上的相對(duì)移動(dòng)；以及電壓傳感器，該電壓傳感器用于與所述供電導(dǎo)線電接觸，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的夾緊式電流和電壓模塊，其包括在橫向于所 述供電導(dǎo)線的軸線的方向上延伸穿過(guò)所述夾緊元件中的一個(gè)的電壓探 針，該電壓探針與所述供電導(dǎo)線電接觸，用以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線 上的電壓的電壓信號(hào)。
3.如權(quán)利要求l所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述互感器 芯部部分中的至少一個(gè)包括位于所述芯部上的繞組。
4.如權(quán)利要求1所述的夾緊式電流和電壓模塊，其包括集成到所述 互感器芯部部分中的至少一個(gè)中的電路，該電路用于接收所述電流和電 壓信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述電路包 括用于所述電流互感器的負(fù)載電阻和用于所述電壓傳感器的分壓器。
6. 如權(quán)利要求4所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述電路包 括用于將來(lái)自所述供電導(dǎo)線的交流線電壓轉(zhuǎn)換為用于所述電力監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)的減小的直流控制電壓的供電電路。
7. 如權(quán)利要求l所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述夾緊元 件的夾緊所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)的表面形成交叉組合型肋，所述交叉組 合型肋在所述夾緊元件在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上壓靠所述供電導(dǎo)線上的 絕緣層時(shí)咬入在所述絕緣層中。
8. 如權(quán)利要求l所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述夾緊元 件和所迷互感器芯部部分的所述接合表面是傾斜的，并且在所述夾緊元 件上比在所述互感器芯部部分上長(zhǎng)，以便通過(guò)調(diào)節(jié)所述互感器芯部部分 相對(duì)于所述夾緊元件的縱向位置來(lái)適應(yīng)所述夾緊元件之間的不同間距， 而無(wú)需改變所述互感器芯部部分的尺寸。
9. 一種產(chǎn)生用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電流和電壓信號(hào)的方法，該電路監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述方法包 括..將供電導(dǎo)線夾緊在位于所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)上的一對(duì)夾緊元件 之間，靠著所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)上的所迷?shī)A緊元件的外表面安裝分成 至少兩個(gè)部分的電流互感器芯部，所述互感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)所述供電 導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)，所述互感器芯部部分和所述夾緊元件具有接合 表面，所述接合表面防止在所述互感器芯部部分沿橫向于所述供電導(dǎo)線 的軸線的方向壓靠在所述夾緊元件上時(shí)所述接合表面之間在平行于所 述供電導(dǎo)線的軸線的方向上的相對(duì)移動(dòng)，以及使所述供電導(dǎo)線與電壓傳感器電接觸，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線 上的電壓的電壓信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其包括電壓探針，該電壓探針沿橫向于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向延伸穿過(guò)所述夾緊元件中的一個(gè)，并與 所述供電導(dǎo)線電接觸，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信 號(hào)。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述互感器芯部部分中的至 少一個(gè)包括位于所述芯部上的繞組。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述電流和電壓信號(hào)在集成 到所述互感器芯部部分中的至少一個(gè)中的電路中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電路包括用于所述電流 互感器的負(fù)載電阻和用于所述電壓傳感器的分壓器。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，來(lái)自所述供電導(dǎo)線的所述交 流線電壓在集成到所述互感器芯部部分中的至少一個(gè)中的電路中被轉(zhuǎn) 換為用于所述電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的減小的直流控制電壓。
15. 如權(quán)利9所述的方法，其中，所述夾緊元件的夾緊所述供電導(dǎo) 線的相反側(cè)的表面形成交叉組合型肋，所述交叉組合型肋在所述夾緊元 件在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上壓靠所述供電導(dǎo)線上的絕緣層時(shí)咬入所述絕 緣層中。
16. 如權(quán)利9所述的方法，其中，通過(guò)對(duì)所述夾緊元件和所述互感 器芯部部分設(shè)置傾斜的并且在所述夾緊元件上比在所述互感器芯部部 分上長(zhǎng)的接合表面，以及通過(guò)調(diào)節(jié)所述互感器芯部部分相對(duì)于所述夾緊 元件的縱向位置以適應(yīng)所述夾緊元件之間的不同間距，在無(wú)需改變所述 互感器芯部部分的尺寸的情況下適應(yīng)所述夾緊元件之間的不同間距。
17. —種用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的夾緊式電流和電壓模塊，該電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述模塊包括具有芯部的電流互感器，所述芯部被分為至少兩個(gè)部分，使得所述 芯部能夠繞供電導(dǎo)線安裝而無(wú)需切開(kāi)導(dǎo)線，所述電流互感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于 穿過(guò)所述供電導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)；一對(duì)夾緊元件，其適于裝配在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上，用于夾緊所述 導(dǎo)線，所述一對(duì)夾緊元件具有接合表面，所述接合表面防止在所述互感 器夾緊元件沿橫向于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向凈皮擠壓時(shí)所述電流互 感器和所述供電導(dǎo)線之間在平行于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向上的相 對(duì)移動(dòng)；以及電壓傳感器，該電壓傳感器用于與所述供電導(dǎo)線電接觸，并產(chǎn)生對(duì) 應(yīng)于所述供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的夾緊式電流和電壓模塊，其包括在橫向于 所述供電導(dǎo)線的軸線的方向上延伸穿過(guò)所述夾緊元件中的一個(gè)的電壓 探針，該電壓探針與所述供電導(dǎo)線電接觸，用以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo) 線上的電壓的電壓信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述互感 器芯部部分中的至少一個(gè)包括位于所述芯部上的至少一個(gè)繞組。
20. 如權(quán)利要求17所述的夾緊式電流和電壓模塊，其包括用于所述 電流互感器的外殼和位于所述外殼中的電路，該電路用于接收所述電流 和電壓信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
21. 如權(quán)利要求20所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述電路 包括用于所述電流互感器的負(fù)載電阻和用于所述電壓傳感器的分壓器。
22. 如權(quán)利要求20所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述電路 包括用于將來(lái)自所述供電導(dǎo)線的交流線電壓轉(zhuǎn)換為用于所述電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的減小的直流控制電壓的供電電路。
23.如權(quán)利要求17所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述夾緊 元件的夾緊所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)的表面形成交叉組合型元件，所述交 叉組合型元件在所述夾緊元件在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上壓靠所述供電導(dǎo) 線上的絕緣層時(shí)》^所述絕緣層中。
24.如權(quán)利要求17所述的夾緊式電流和電壓模塊，其中，所述夾緊 元件安裝成進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以通過(guò)改變所述夾緊元件中不同元件之間的 角度來(lái)適應(yīng)供電導(dǎo)線的不同尺寸。
25. —種產(chǎn)生用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電流和電壓信號(hào)的方法，該電路 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述方法包 括將供電導(dǎo)線夾緊在位于所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)上的一對(duì)夾緊元件 之間，靠著所述供電導(dǎo)線的相反側(cè)上的所述夾緊元件的外表面安裝分成 至少兩個(gè)部分的電流互感器芯部，所述互感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)所述供電 導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)，所述互感器芯部部分和所述夾緊元件具有接合 表面，所述接合表面防止在所述夾緊元件沿橫向于所述供電導(dǎo)線的軸線 的方向壓靠在所述供電導(dǎo)線上時(shí)所述接合表面之間在平行于所述供電 導(dǎo)線的軸線的方向上的相對(duì)移動(dòng)，以及使所述供電導(dǎo)線與電壓傳感器電接觸，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線 上的電壓的電壓信號(hào)。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其包括電壓探針，該電壓探針沿橫 向于所述供電導(dǎo)線的軸線的方向延伸穿過(guò)所述夾緊元件中的一個(gè)，并與 所述供電導(dǎo)線電接觸，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信 號(hào)。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述互感器芯部部分中的至 少 一個(gè)包括位于所述芯部上的繞組。
28. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述電流互感器容納在外殼 中，并且所述電流和電壓信號(hào)在包含于所述外殼中的電路中被轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述電路包括用于所述電流 互感器的負(fù)載電阻和用于所述電壓傳感器的分壓器。
30. 如權(quán)利25所述的方法，其中，來(lái)自所述供電導(dǎo)線的所述交流線 電壓在集成到基部模塊中的電路中被轉(zhuǎn)換為用于所述電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的 減小的直流控制電壓。
31. 如權(quán)利25所述的方法，其中，所述夾緊元件的夾緊所述供電導(dǎo) 線的相反側(cè)的表面形成交叉組合型肋，所述交叉組合型肋在所述夾緊元 件在所述導(dǎo)線的相反側(cè)上壓靠所述供電導(dǎo)線上的絕緣層時(shí)咬入所述絕 緣層中。
全文摘要
一種用于電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的夾緊式電流和電壓模塊，該電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)供電導(dǎo)線分配的電力的特性，所述模塊包括具有芯部的電流互感器，所述芯部被分成至少兩個(gè)部分，使得所述芯部能夠繞供電導(dǎo)線安裝而無(wú)需切開(kāi)導(dǎo)線。該電流互感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)供電導(dǎo)線的電流的電流信號(hào)。一對(duì)夾緊元件在導(dǎo)線的相反側(cè)裝配在電流互感器外殼上，用于夾緊導(dǎo)線。互感器芯部部分和夾緊元件具有接合表面，所述接合表面防止CT外殼和供電導(dǎo)線之間在橫向于供電導(dǎo)線的軸線的方向上的相對(duì)移動(dòng)。電壓傳感器與供電導(dǎo)線電接觸，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于供電導(dǎo)線上的電壓的電壓信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R15/18GK101680916SQ200880016229
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
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