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TW201638593A - 用於故障電路指示器的多線圈配置 - Google Patents

用於故障電路指示器的多線圈配置 Download PDF

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TW201638593A
TW201638593A TW105112121A TW105112121A TW201638593A TW 201638593 A TW201638593 A TW 201638593A TW 105112121 A TW105112121 A TW 105112121A TW 105112121 A TW105112121 A TW 105112121A TW 201638593 A TW201638593 A TW 201638593A
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power
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sensor
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威廉Ｊ 德茲
巴曼 柯荷施努德
大衛 馬汀
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通貝國際有限公司
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Abstract

本發明是用於故障電路指示器的多線圈配置。故障電路指示器(FCI)可以使用多線圈配置來提高流過電力線的電流的測量。FCI可以包括故障警報模組及感測器，其配置為基於及電力線的第一感應耦合，測量在電力線內流過的電流。FCI可以進一步包括電源，其配置為基於及電力線的第二感應耦合，提供至少一個供應電壓。FCI可以包括檢測器/控制器模組，其耦合於故障警報模組、感測器及電源。該檢測器/控制器可以配置為監控感測器提供的測量，並當電力線中的故障條件被檢測時，向故障警報模組提供警告信號。

Description

用於故障電路指示器的多線圈配置
本發明關於一種多線圈配置。更具體而言，本發明關於一種用於故障電路指示器的多線圈配置。
故障電路指示器(FCI)可以附著於電力線並用於檢測配電系統中的電氣故障。該FCI可以檢測電力線波形中電流及/或電壓的異常，並向技術人員提供故障指示，該技術人員工作以隔離配電系統中失靈的位置。該檢測出的故障指示可以由板載故障指示器提供(例如，使用機械指示器(如“旗幟”)及/或閃爍的發光二極體(LED)的視覺化的方式，及/或通過網路(如蜂窩網路)上的通信介面)。
常規FCI依賴單線圈來電感地監控故障及通過電力線產生的磁場產生電力。然而，單線圈配置可能包括電力效率及測量精度之間的設計權衡。此權衡可阻止如下單FCI的實現，即，一邊高效率地向單FCI中的原件部分供電一邊精確地測量流過電力線的電流。因此，為了滿足關於監控精度及功率效率的不同客戶需求，常規FCI可以以多個版本製備。根據應用，每個版本將僅使用有不同參數的單線圈，來分別地強調要麼精度要麼效率的要求。製備及支援多版本的FCI可以同時增加製造與維護的成本及 複雜度。
本發明之一目的在於提供一種故障電路指示器(FCI)設備。該故障電路指示器設備包括一故障警報模組、一感測器、一電源及一檢測器/控制器模組。該感測器配置為基於及電力線第一感應耦合，測量在該電力線內流過的電流。該電源配置為基於及該電力線的第二感應耦合，提供至少一個供應電壓。該檢測器/控制器模組耦合於該故障警報模組、該感測器及該電源，其中該檢測器/控制器模組配置為監控該感測器提供的測量，並當該電力線中的故障條件被檢測時，向該故障警報模組提供警告信號。
本發明之另一目的在於提供一種用於監控在電力線內流過的電流的方法，包括下列步驟：(a)接收流過電力線的電流產生的磁場，(b)在感測線圈處產生測量電壓，該測量電壓由所接收的磁場引起，(c)在電源線圈處產生供應電壓，該供應電壓由所接收的磁場引起，(d)基於該測量電壓，確定流過該電力線的電流的測量，(e)識別所確定的電流的測量中的變化，(f)確定所識別的變化是否為故障條件的指示，以及(g)若確定所識別的變化為該故障條件的指示，則提供警告信號。
以下結合圖式闡述本發明之詳細技術及實施例，俾使本發明所屬技術領域中具有通常知識者能理解所請求保護之發明之特徵。
本案圖式的符號說明列載如下：
100‧‧‧配電環境
110‧‧‧發電站
120-1、120-2、120-3、120-M、120-N、120-O‧‧‧FCI
130‧‧‧傳輸線
140‧‧‧變電站
150‧‧‧配電線
200‧‧‧FCI
210‧‧‧感測器
220‧‧‧處理器
230‧‧‧記憶體
235‧‧‧檢測器/控制器
240‧‧‧板載故障指示器
250‧‧‧無線通訊介面
255‧‧‧故障警報模組
260‧‧‧電源管理硬體
270‧‧‧功率耦合器
280‧‧‧備用電源
285‧‧‧電源
290‧‧‧熱感測器
300‧‧‧線圈元件
310‧‧‧電源線圈
320‧‧‧感測線圈
330‧‧‧層疊結構
340‧‧‧層疊芯
410‧‧‧非導電絕緣端
500‧‧‧線圈元件模組
510‧‧‧電力線
520‧‧‧外殼
530‧‧‧熱感測器
600‧‧‧線圈組件
610‧‧‧鉸鏈層疊構件
710~770‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一或多個實施例例示使用多線圈配置的故障電路指示器(FCI)的示例性環境的示意圖； 第2圖為根據本發明一或多個實施例例示具有多線圈配置的FCI的示例性部件的示意圖；第3圖為根據本發明一或多個實施例例示包括感測線圈及電源線圈的線圈元件的透視圖；第4A-4C圖根據本發明一或多個實施例例示感測線圈的各種細節的透視圖；第5圖是根據本發明一或多個實施例例示與電力線相關來示出線圈元件模組的透視圖；第6圖根據本發明一或多個實施例例示包括鉸鏈層疊部件的、線圈元件模組的透視圖；以及第7圖根據本發明一或多個實施例例示用於監控電力線內電流流動的示例性過程的流程圖。
以下詳細描述參考各個圖式。在不同圖式中的相同參考編號可以識別相同或類似的元件。
本文描述的實施例涉及故障電路指示器(FCI)，該FCI包括不同線圈，該不同線圈專用於要麼電流的精確測量要麼高效的供電。例如在實施例中，FCI可以包括感測線圈及電源線圈。感測線圈可設計為強調電力線中電流的精確測量。電源線圈可設計為強調高效地產生供應電壓以對部件供電來使FCI運轉。然而各線圈可以包括某種程度上的磁耦合，本文中的實施例可將感測線圈從電源線圈電隔離，以提高電流測量的精度。
第1圖為可使用具有多線圈配置的一個或多個故障電路指示 器(FCI)的示例性配電環境100的示意圖。配電環境可以使用一個或多個FCI，該FCI有用於測量電流及產生供應電壓的多線圈配置。配電環境100可以包括發電站110、多個FCI 120(這裡統稱為“FCI 120”及單獨稱為“FCI 120-x”)、傳輸線130、變電站140及配電線150。配電環境100可以為更大的配電系統的一部分，並且與第1圖所例證的相比，可按照替代性配置來包括額外或不同的實體。
發電站110可以在傳輸線130上長距離傳輸電力，其可終止於變電站140。高電壓，如66kV及以上(如110kV)，可以在傳輸線130中採用以提高電力遞送的效率。相應地，出於安全原因，可以用傳輸塔(transmission tower)將傳輸線130懸掛于高離地面。FCI 120-1到120-M可以使用及常規電力監控系統一致的間隔來直接安裝在傳輸線130上，並且，在一些實施例中，該間隔的距離允許至少相鄰FCI 120之間的無線電通信。雖然如第1圖所示的FCI 120之間的間隔顯得相同，但相鄰FCI 120之間的長度不必為等距離。鑒於傳輸線130的高度及要傳輸的電壓的大小，用於維護的對FCI 120-1到120-M的訪問，如電池更換，可以是艱難及危險的。例如，最小化每個FCI 120要求的維護是期待的。傳輸線130可以終止於變電站140，為了給各種級別的客戶配電，變電站140可以將在傳輸線130上提供的高壓降壓，諸如，例如中壓輸電客戶、初級客戶及/或次級客戶(諸如，例如家庭及小商業)。相應地，配電線150可以採用低電壓，範圍從33kV到66kV。從變電站140引出的配電線150也可以用多個FCI(120-N到120-O)監控，其可以直接從配電線150懸掛。如本文中使用的，術語“電力線”可以用於指示任何種類的用於電力傳輸的導電線。相應地，傳輸線130及配電線150可 以表示為“電力線”。
FCI 120可以用於定位配電系統中的接地故障或短路。FCI 120中的每一個可以一直地監控電力線的接地故障及/或短路狀態。一旦檢測到高於跳閘值的故障電流，該故障將被指示。為避免錯誤的指示，FCI 120可以採樣及分析所測量的信號，使用例如處理器，參照第2圖將更詳細地解釋該處理器。
第2圖是描繪根據實施例的、具有多線圈配置的FCI 200的示例性部件的示意圖。FCI 200可以包括感測器210、檢測器/控制器235、故障警報模組255及電源285。在實施例中，FCI 200可以選擇性地包括熱感測器290，其如第2圖所示，使用虛線代表為其可選擇性的。
感測器210可以配置為基於感應耦合測量電力線內部流動的電流(其可以在這裡代表為“電力線電流”)，及提供代表測量的信號。該感應耦合可以通過靠近電力線放置感測器210(或其一部分)來接收朝向電力線電流產生的磁場的暴露而形成。響應於磁場，感測器210可以產生包含資訊的信號，該資訊為通過特徵化一個或多個其中的參數(如振幅、相位等)來測量電力線電流。感測器210產生的信號可以基於專用的傳感換能器，該傳感變送器響應於電力線產生的磁場，生成測量電壓。信號可以提供給檢測器/控制器235，檢測器/控制器235可以監控該信號來檢測在電力線內的故障條件。在一個實施例中，可以基於在信號中觀察到的變化檢測故障，該變化指示電力線電流顯示超出規格及/或正在經歷著阻止正常運轉的異常條件(例如開路、過壓等)。
一旦檢測器/控制器235確定故障條件存在，報警信號可以由 檢測器/控制器235提供給故障警報模組255。故障警報模組255可以基於收到的警告資訊，觸發板載故障指示器240來提供故障條件的指示，該指示可以被FCI 200周邊的技術人員所觀察。額外地或可替換地，故障警報模組255可以觸發無線通訊介面250，來為在無線網路上的傳輸提供警告消息。在實施例中，該警告消息可以通過發電站110及/或變電站140處的閘道接收，並且可以轉發至場內技術人員攜帶的手機設備。額外地或可替換地，如果手機設備在預先建立的網路範圍外，警告消息可以使用ad-hoc網路直接發送至現場技術人員的手機設備。在一些實施例中，故障警報模組255可能不包括無線通訊介面250，因此檢測器/控制器235提供的警告信號可能僅用來觸發板載故障指示器240產生的故障指示(如視覺指示)。
為了讓FCI 200執行上述的功能，電源模組285可以給感測器210、檢測器/控制器235、故障警報模組255及/或熱感測器290提供一個或多個供應電壓。電源模組285可以基於專用的功率換能器產生供應電壓，該功率換能器響應於電力線產生的磁場而生成初級供應電壓。
感測器210可以包括專用的換能器，以基於及電力線的感應耦合來感測電力線電流。感測器210可以進一步包括額外電子設備及/或處理器，來提供將電力線電流特徵化(即“測量”)的信號。該信號可以是一個或多個參數的測量，該參數將電力線電流特徵化，包括例如振幅、頻率、相位、功率因數及/或在電力線內的流向。
在一個實施例中，該專用的換能器可以實現為感測線圈，該感測線圈可以圍繞層疊芯(laminate core)佈置。該感測線圈可以設計為在暴露於電力線電流產生的磁場時，產生乾淨(如，低雜訊)及精確的測量 電壓。為此，感測線圈及/或層疊芯可以從FCI 200中的其他部件電隔離，以避免雜訊污染測量電壓。例如，感測線圈及/或其層疊芯可以從電源285的子部件電隔離，該子部件可以包括電源線圈及/或這裡使用的其他電源電子設備。
一旦測量電壓由感測線圈產生，感測器210可以包括額外電子設備及/或處理器來對測量電壓執行信號處理以降低雜訊、提高精度及/或幫助與檢測器/控制器235介面。例如，測量電壓可以被濾波、校準及/或放大，以便向檢測器/控制器235提供的信號代表更好的電力線電流的測量。在一個實施例中，從感測器210提供給檢測器/控制器235的信號可以是類比信號。可替換地，感測器210可以包括模數轉換器及其他介面電路，以向檢測器/控制器235提供數位信號。額外地，一旦測量電壓在數位域內，感測器210可以額外地執行數位信號處理操作以提高輸出信號的精度。
在另一實施例中，感測器210可以簡單從線圈向檢測器/控制器235提供作為信號的測量電壓，或其放大版，並讓檢測器/控制器執行模數轉換及信號處理操作(類比及/或數位)來提高測量電壓的品質，並因此更精確地反映電力線電流。
可選地，通過使用熱感測器290提供的溫度，溫度補償可以在測量電壓上執行。在一些實施例中，如第2圖所示，溫度補償可以在感測器210內執行，該感測器210可以直接接收來自熱感測器290的溫度資料。可替換地，熱感測器290可以向檢測器/控制器235提供溫度值，檢測器/控制器235可以在接收來自感測器210的信號後執行溫度補償。為了獲得精確的電力線電流測量，相比於FCI 200中其他部件，感測器210內的感測線圈可以接 近電力線進行置於，其他部件例如存在於電源285中的產生初級電壓的線圈，這將會在下文做更詳細的描述。
檢測器/控制器235可以控制FCI 200中的部件及提供處理以檢測發生在電力線內的故障條件。在實施例中，檢測器/控制器235可以包括處理器220及記憶體230。處理器220可以耦合於記憶體230，該記憶體可以儲存有指令以配置處理器220以信號方式從感測器210接收流過電力線的電流的測量。處理器220可以識別在接收的電流測量中的變化，並確定該識別的變化是或否為故障條件的指示。一旦確定識別的變化為故障條件的指示，則處理器220可以產生警告信號並向故障警報模組255提供警告信號。處理器220可以包括可以解釋及執行指令的處理器、微處理器或處理邏輯。可替換地，處理器220可以包括專用的硬體，諸如ASIC，用於執行邏輯及/或數學運算。處理器220可以連接到其他元件，該連接使用匯流排(bus)(未示出)或通過其他可以專用於特定板載設備的介面。記憶體230可以包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)及/或其他類型的存放裝置，該設備可以存儲資訊及用於微控制器430執行的指令。記憶體230可以與處理器220在一個共同的包中集成，或可以被外部收容，或他們的組合。在可替代實施例中，可以使用專用的硬體電路，包括類比及/或數位電路來執行對於FCI 200的檢測及/或控制操作。
電源285可以包括電源管理硬體260、功率耦合器270及備用電源。功率耦合器270可以包括專用的換能器，該換能器基於及電力線的感應耦合，可以產生初級供應電壓。在實施例中，該換能器可以為圍繞層疊結構纏繞的電源線圈，並且一旦暴露於電力線電流產生的磁場則產生初級 供應電壓。功率耦合器270可以執行一些電源調節操作(如濾波)及向電源管理硬體260提供初級供應電壓，該電源管理硬體260可以將初級供應電壓轉換為一個或多個供應電壓，該轉換後的供應電壓適合FCI 200內的部件使用。例如，電源管理硬體260可以調節初級供應電壓以去除浪湧及/或劍鋒，並產生一個或多個直流供應電壓，該直流供應電壓適合給FCI 200中的電子部件供電。
當沒有電力線信號時，備用電源280可以用於給FCI 200中的其他部件供電，或如果需要可作為額外的電源。在正常運轉期間，FCI 200可以感應地從電力線提取電力，其可以供電給初始的部件，並在一些應用中也給備用電源280充電。該備用電源可以包括一個或多個類型的可再充電或不可再充電的儲能裝置(如電池)。
故障警報模組255可以包括板載故障指示器240及/或無線通訊介面250。故障警報模組255可以接收來自檢測器/控制器235的一個或多個類型的信號，該信號包括警告信號，該警告信號指示故障條件已經被檢測器/控制器235檢測到。該警告信號可以用於觸發消息的產生及由無線通訊介面250在無線網路上傳輸。額外地，無線通訊介面250可以用於及在無線網路上的其他網路元件交換資訊，來傳輸狀態及/或其他消息，及/或接收資料及/或軟體更新。額外地或可替代地，實施例也可以使用檢測器/控制器235提供的警告信號來觸發使用板載故障指示器240的視覺故障指示。
無線通訊介面250也可以及其他FCI 200通信，及/或直接地通過一個或多個無線通道及閘道通信。FCI 200可以以全雙工模式運轉，因此擁有使用頻分複用及/或碼分複用的多通道，例如來避免串擾。無線通道 的類型可以取決於FCI 200運轉的環境。在實施例中，FCI 200與懸掛於傳輸塔的電力線210耦合，通信介面270可以基於任何適合的無線通訊，包括無線區域網路(如，RF、紅外及/或視覺光學等)及/或無線廣域網路(如，WiMax，包括GPRS、3G、HSxPA、HSPA +、LTE的蜂窩技術，等)。無線通訊介面250可以包括發射器及/或接收器，該發射器將基帶信號轉換為RF信號，該接收器將RF信號轉換到基帶信號。無線通訊介面250可以耦合於一個或多個傳輸及接收RF信號的天線。在其他環境中，無線通訊介面250可以依靠基於低頻電磁載波及/或聲學載波(用於穿透地面及/或水)的無線通訊，及擁有用於在頻率及/或波形類型(電磁及/或聲學)範圍上傳輸及接收的適當的硬體及換能器。
板載故障指示器240可以包括常規故障指示器，諸如例如，電磁觸發標誌及/或LED指示器。當技術人員在現場對配電系統進行故障排除，除了那些在無線通道上提供的以外擁有常規指示器可以是有用的。
FCI 200可以執行某些操作或處理，下文將做與第7圖相關的解釋。回應於處理器220執行包含在電腦可讀介質如記憶體230中的軟體指令，FCI 200可以進行這些操作的子集。電腦可讀介質可以定義為物理的或邏輯的記憶體設備。邏輯記憶體設備可以包括在單一物理記憶體設備的記憶體空間，或跨越多物理記憶體設備散佈的記憶體空間。軟體指令可以從另外的電腦可讀介質或另外的設備通過故障警報模組255讀入至記憶體230。包含在記憶體230中的軟體指令可以引起處理器220執行一個或多個操作或處理，其將會與第7圖相關來進行細節描述。可替代地，為實現與實施例原則一致的處理，硬體電路可以替代軟體指令或與之結合使用。因此， 示例性的實現不限於任何特定的硬體電路及軟體的結合。
第2圖中示出的FCI 200的部件的配置僅為示出目的。應該被理解的是其他配置可以被實現。因此，與第2圖中所描繪的相比，FCI 200可以包括額外的、更少的及/或不同的部件。另外地，第2圖主要從功能方面示出示例性FCI 200以便於解釋目的，在實現的FCI 200中的硬體部件的實際物理佈置可以與第2圖中所示部件不同。
第3圖為根據本發明一或多個實施例例示的線圈組件300的透視圖。線圈元件300可以包括電源線圈310、感測線圈320、層疊結構330及層疊芯340。
電源線圈310可以包括圍繞層疊結構330的部分纏繞的電線繞組，感測線圈320可以包括圍繞單獨層疊芯340纏繞的單獨繞組。電源線圈310可以有比感測線圈320更大數量的繞組。例如，電源線圈310可以擁有超出10,000的數量的繞組。感測線圈320可以有超出100的數量的繞組。電源線圈310的設計及佈置可以有助於當暴露於電力線電流產生的磁場時的初級供應電壓的高效產生。用於電源線圈310及/或感測線圈320的材料可以為由高導電材料(如銅或鋁(這裡如果考慮重量，可以使用鋁))製備的實心線或編制線。可替代地，依據應用，可使用各種銅及/或鋁的合金。包括繞組的線可以塗覆有作為絕緣體的瓷釉來防止短路。
層疊結構330可以通常被配置為“U”形，並可以有圍繞“U”形低部分纏繞的電源線圈310，如第3圖所示。感測線圈320可以佈置在“U”形層疊結構330的“腿”內，以便靠近電力線。另外地，形層疊結構330的腿可以用於部分地約束電力線(如第5圖所示)來幫助感測線圈320的佈置，以便 通過產生測量電壓支援電力線電流的品質測量，該測量電壓擁有例如可以精確將電力線電流特徵化的低及最小的干擾。
層疊結構330可以包括使用塗層彼此絕緣的多個金屬層來減少渦電流。金屬層可以是鐵或它們的合金，其可以包括鎳、鉬及/或其他適合的元素。感測線圈320及層疊芯340將做更多細節的與第4圖相關的解釋。
層疊芯340可以從電源線圈310及層疊結構330電絕緣。然而，在一些實施例中，感測線圈320及電源線圈310雖然電絕緣但可以磁耦合。在其他實施例中，感測線圈320及電源線圈310也可以磁隔離，通過使用磁遮罩(如，感測線圈320及電源線圈310之間的含鐵的及/或層疊的阻擋)及/或通過使用不同於第3圖所示的線圈的物理配置。例如，線圈可以放置在層疊結構中的電力線的相反側，層疊結構可以圍繞電力線，諸如例如，使用類似於第6圖所示例子的層疊結構的線圈元件，其中線圈之一(可能為較小的單線圈)可以佈置於層疊結構的旋轉構件(即第6圖的610)上。
當在上述的描述中，線圈元件300被使用在感測線圈320測量電力線電流的電力線應用的環境中，應該知曉的是線圈組件300不限於此應用。例如，線圈元件可以在其他設置中使用，這裡其被期待為一邊從由要測量的交流電流產生的磁通傳遞電力一邊精確地測量交流電流。此應用可以包括，例如，用於家庭及/或辦公室電力系統的低電力應用，用於通信設備(如，在遠距離及/或難以訪問(如蜂窩塔)的地點的設備)的無線電頻率應用，及/或監控應用。
第4A-4C圖根據本發明一或多個實施例例示感測線圈320的各種細節的透視圖。第4A圖示出單獨的層，其包括充當感測線圈320的芯的 層疊芯340。層疊芯340可以包括使用塗層彼此絕緣的多個金屬層來減少渦電流。金屬層可以是鐵或鐵合金，其可以包括鎳、鉬及/或其他適合的元素。每個金屬層上的塗層可以包括電介質材料，諸如印刷電路板(PCB)材料，諸如例如樹脂及纖維材料的混物、環氧樹脂等。
感測線圈320，第4B圖所示的沒有層疊芯340，可以包括一些說明測量電壓產生的繞組及線材料，該測量電壓可以精確地特徵化測量電力線電流的參數。此參數可包括，例如，電力線電流的振幅及/或流向。材料感測線圈320可以典型地為用於低頻應用的實心線，或如果遇到高頻，可以使用各自絕緣的編織線(即所謂“絞合(litz)”線)來減少趨膚效應。為了其高導電性，該線可以典型地由銅線(或其合金)製備，但在考慮重量及/或成本的應用中，也可用鋁(或其合金)形成。構成繞組的線可為絕緣來避免在感測線圈中的短路，其中，例如絕緣材料可以為瓷釉塗層。
第4C圖示出在組裝配置中的感測線圈320及層疊芯340的實施例，其包括非導電絕緣端(或邊緣)410。絕緣端420為接觸點，在那裡層疊芯340接觸層疊結構330，並因此可以用來對感測線圈320提供電隔離，來提高其測量精度。可替代地或額外地，層疊結構330的表面的一部分(其與層疊芯340物理接觸)也可以用非導電(絕緣)材料來塗覆或由其製造。
第5圖是根據本發明一或多個實施例例示與電力線510相關來示出線圈元件模組500的實施例的透視圖。線圈元件模組500可以包括外殼520，該外殼520可以完全圍住電源線圈310、感測線圈320及層疊芯340。外殼520可以進一步包括如上面與第2圖相關描述的額外FCI 200的部件，或可以附著於與FCI 200的其他部件介面的另一個模組(未示出)。外殼520可 以僅部分地包圍層疊結構330，以便電力線510被放置為感測線圈320及電源線圈310二者都充分暴露於電力線電流產生的磁場。外殼520可以部分地或全部地用灌封材料填充，以物理地保護感測線圈320及/或電源線圈310及/或防止振動。
層疊結構330在橫向於電流方向的維度，可以至少部分地約束電力線510。在實施例中，層疊結構330可以為大體上“U”形的結構，其在固定端部分地由外殼包圍，並有從外殼突出的開口端來接收電力線，如第5圖所示。可選擇地，熱感測器530可以接近感測線圈320放置來精確地測量其溫度。熱感測器530可以完全置於外殼520內，或可以部分延伸出外殼520，如第5圖所示。
第6圖根據本發明一或多個實施例例示線圈組件600的另一個實施例的透視圖，該線圈組件包括鉸鏈層疊構件610。線圈元件600可以包括外殼520，該外殼可以完全圍住電源線圈310、感測線圈320及層疊芯340。層疊結構330可以為大體上“U”形的結構，其在固定端部分地由外殼包圍，並有從外殼突出的開口端來接收電力線。鉸鏈層疊構件610可以周轉地耦合於“U”形層疊結構330開口端中的一個，以便鉸鏈層疊構件610可以閉合“U”形層疊結構330開口端，以在由“U”形結構接收電力線510後完全約束電力線510。
在另一實施例中，感測線圈320可以不包圍於外殼520內，但替代為圍繞鉸鏈層疊構件610纏繞。在此排布中(在第6圖中未示出)，感測線圈320及電源線圈310可以置於電力線510的相反的兩側，以便減少線圈之間電及/或磁的相互作用。
第7圖根據本發明一或多個實施例例示用於監控電力線內電流的示例性過程的流程圖。FCI 220可以初始地接收流過電力線510的電流產生的磁場(步驟710)。該磁場可以被感測線圈320及電源線圈310二者接收。感測線圈320可以產生測量電壓，該電壓由接收的磁場引起(步驟720)。電源線圈310可以產生供應電壓，該電壓由接收的磁場引起(步驟730)。測量電壓的表現可以在提供給檢測器/控制器235的信號中表現。檢測器/控制器235可以基於測量電壓，確定流過電力線510的電流的測量(步驟740)，並且然後識別在確定的電流的測量中的變化(步驟750)。檢測器/控制器235可以然後確定識別的變化是否為故障條件的指示(步驟760)。在確定識別的變化是故障條件的指示，檢測器/控制器235然後可以向故障警報模組255提供警告信號(步驟770)。
上述示例性實現的描述提供了圖式及描述，但並非意在窮舉或將本文描述的實施例限制在公開的確定形式。修改及變化根據上述教導是可能的，或者可以從實施例的實踐中獲得。例如，當一系列的步驟依據第7圖而被描述，在其他實施例中步驟的順序可以修改。進一步，非依賴性的步驟可以並行地執行。
上述的某些特徵可以實現為執行一個或多個功能的“邏輯”或“單元”。此邏輯或單元可以包括硬體，諸如一個或多個處理器、微處理器、專用積體電路或現場可程式設計閘陣列，軟體，或硬體及軟體的結合。
雖然本發明已在上面詳細描述，可以清楚地理解，對於本領域技術人員將是顯而易見的是本發明可以在不脫離本發明的精神的情況下修改。不脫離本發明的精神及範圍，形式、設計或佈置的各種變化可以對 本發明做出。因此，上述描述被認為是示例性的，而不是限制性的，並且本發明的真正範圍為後續請求項中所定義的。
這裡使用的術語“包括”及/或“包含”指定所述特徵、整數、步驟或元件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟或元件或其群組的存在或添加。進一步，術語“示例性”(例如“示例性實施例”、“示例性配置”等)意思是“作為示例”並不是“優選地”、“最好”或類似的意思。
在本發明應用的描述中，沒有元素、動作或指令解釋為對本發明是關鍵的及必要的，除非明確地描述如此。同時，如本文使用的，冠詞“一個”旨在包括一個或多個項目。進一步，片語“基於”旨在意思為“至少部分基於”，除非另有明確描述。
100‧‧‧配電環境
110‧‧‧發電站
120-1、120-2、120-3、120-M、120-N、120-O‧‧‧FCI
130‧‧‧傳輸線
140‧‧‧變電站
150‧‧‧配電線

Claims (10)

  1. 一種故障電路指示器(FCI)設備，包括：一故障警報模組；一感測器，該感測器配置為基於及電力線第一感應耦合，測量在該電力線內流過的電流；一電源，該電源配置為基於及該電力線的第二感應耦合，提供至少一個供應電壓；以及一檢測器/控制器模組，該檢測器/控制器模組耦合於該故障警報模組、該感測器及該電源，其中該檢測器/控制器模組配置為監控該感測器提供的測量，並當該電力線中的故障條件被檢測時，向該故障警報模組提供警告信號。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該檢測器/控制器模組進一步包括：一記憶體，該記憶體配置成存儲指令；以及一處理器，該處理器耦合於該記憶體，配置為執行存儲於該記憶體中的指令以進行下列動作：從該感測器接收流過該電力線的電流的測量，識別所接收的電流的測量中的變化，確定所識別的變化是否為故障條件的指示，並且若確定所識別的變化為該故障條件的指示，則提供警告信號。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該故障警報模組包括：至少一個板載故障指示器或無線通訊介面，其中該板載故障指示器進一步包括視覺故障指示器，該視覺故障指示器至少包括機械標誌或光指示器。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該電源包括電源線圈，該電源線圈圍繞第 一層疊芯佈置，以在暴露於流過該電力線的電流產生的磁場時，產生初級供應電壓。
  5. 如請求項4所述之設備，其中該感測器包括感測線圈，該感測線圈圍繞第二層疊芯佈置，以在暴露於流過該電力線的電流產生的磁場時，產生測量電壓，其中該第二層疊芯與該第一層疊芯電隔離。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該電壓線圈包括圍繞該第一層疊芯的線的第一多個繞組，其中該第一多個繞組為大於10000，以及該感測線圈包括圍繞該第二層疊芯的線的第二多個繞組，其中該第二多個繞組為大於100。
  7. 如請求項5所述之設備，其中該第二層疊芯在與該第一層疊芯的接觸點處包括絕緣體，以提供電隔離。
  8. 如請求項5所述之設備，進一步包括：一熱感測器，該熱感測器接近該感測線圈，配置為提供溫度值用來補償該測量電壓，其中該測量電壓特徵化為流過該電力線的電流的振幅或方向中的至少之一。
  9. 如請求項5所述之設備，其中該感測線圈接近該電力線來定位，並進一步地，其中該電源線圈遠離該電力線來定位。
  10. 一種用於監控在電力線內流過的電流的方法，包括：接收流過電力線的電流產生的磁場；在感測線圈處產生測量電壓，該測量電壓由所接收的磁場引起；在電源線圈處產生供應電壓，該供應電壓由所接收的磁場引起；基於該測量電壓，確定流過該電力線的電流的測量；識別所確定的電流的測量中的變化； 確定所識別的變化是否為故障條件的指示；以及若確定所識別的變化為該故障條件的指示，則提供警告信號。
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